SU1703921A1 - Способ контрол параметров режима горени - Google Patents

Abstract

Цель изобретени  состоит в повышении эффективности контрол  параметров режима горени . Поставленна  цель достигаетс  настройкой системы подачи и камеры сгорани  на резонансное взаимодействие, а горелки на вибрационное горение на частоте основного тона камеры сгорани . Затем определ ют спектр акустических пульсаций в камере сгорани , по которому определ ют максимальный уровень пульсаций давлени , частоту, соответствующую максимальному уровню пульсации давлени , и декремент затухани  пульсаций давлени . Сравнива  эти параметры с эталонными, делают заключение об изменении параметров режима горени . Кроме того, делают оценку 00 параметра s - J w(P) In y(P) dp/o2, где Р - 00 пульсации давлени ; со (Р) - функци  плотности распределени  пульсаций давлени ; (г - интенсивность пульсаций давлени , значение которого также сравнивают с эталонным и делают заключение об изменении режимных параметров. 1 э.п. ф-лы, 10 ил.

Description

Изобретение относитс  к области диагностики и регулировани  процесса горени , в частности, предназначено дл  контрол  наличи  пламени и параметров процесса горени  и может быть использовано в различных теплотехнических агрегатах топливос- жигающих установок.

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ контрол  параметров режима горени  путем настройки горелочного устройства на режим вибрационного горени  и регистрации акустических пульсаций в заданном диапазонечастот.

Однако эффективность такого способа низка ввиду отсутстви  однозначной св зи между режимными параметрами топочного

устройства и амплитудами регистрируемых колебаний давлени . Поэтому такой способ может быть использован лишь дл  контрол  наличи  пламени.

Целью изобретени   вл етс  повышение точности контрол  параметров режима горени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что определ ют спектр акустических пульсаций в камере сгорани , систему подачи и камеру сгорани  настраивают на резонансное взаимодействие с частотой, совпадающей с основным тоном акустических колебаний камеры сгорани , горелку настраивают на режим вибрационного горени  с частотой, равной основному тону акустических колебаний камеры сгорани , определ ют спектр акустических пульсаций в камере сгорани , по которому определ ют максимальный уровень пульсаций давлени , частоту, соответствующую максимальному уровню пульсаций давлени , и декремент затухани  пульсаций давлени , сравнива  эти параметры с эталонными, делают заключение об изменении параметров режима горени .

Кроме того, делают оценку параметра

°°

S / а)(Р)па)(Р)йР/(,

- 00

где Р - пульсации давлени ;

ш(Р) - функци  плотности распределени  пульсаций давлени ;

о2 - интенсивность пульсаций давлени , сравнивают значение этого параметра с эталонным и по его отклонению делают вывод об изменении режимных параметров.

На фиг. 1 изображено теплотехническое устройство дл  реализации способа; на фиг.

2 - горелка, общий вид и разрез А-А; на фиг.

3 - схема измерений; на фиг. 4 - амплитудно-частотна  характеристика камеры сгорани ; на фиг. 5 - зависимость коэффициента демпфировани  пульсаций давлени  горелкой; на фиг. 6-8- зависимости эффективных уровней давлени  от коэффициента избытка окислител  ($ дл  различных скоростей ис- течени  горючей смеси; на фиг. 9 - функции плотности распределени  пульсаций давлени  в камере сгорани  дл  различных значений а, на фиг. 10 - зависимость параметра SOT a

Устройство содержит камеру 1 сгорани , горелку 2, электрическую свечу 3, датчик 4 пульсаций давлени , охлаждаемый штуцер 5, кварцевые окна 6 дл  визуализации процесса. Горелка 2 состоит из корпуса 7, трубопровода 8, по которому поступает горюча  смесь в горелку, втулки 9, вставки 10, крышки 11 турбулизатора 12 и смесительных сеток 13.

Система измерений (фиг. 3) включает датчик 14 давлени , анализатор 15 спектра, вычислительное устройство 16.

Способ осуществл ют следующим образом .

С помощью датчика осуществл ют измерение пульсаций давлени . Комопненты топлива поступают в горелку 2 через трубопровод 8. Посредством смесительных сеток 13 компоненты перемешиваютс , и через втулку 9 и турбулизатор 12 горюча  смесь истекает в объем топочного устройства . Посредством свечи 3 осуществл ют поджог горючей смеси. С помощью датчика 4 измер ют пульсации давлени . Чтобы чувствительный элемент датчика 4 не вышел из стро  ввиду высокой температуры продуктов сгорани , его охлаждают жидким охладителем , пропускаемым под давлением

через штуцер 5.

Горелку 2 настраивают на резонансное взаимодействие с камерой 1 сгорани  топочного устройства с частотой, совпадающей с основным тоном камеры сгорани . В ре0 зультате возникает вибрационное горение с частотой пульсаций давлени , совпадающей с частотой основного тона камеры 1 сгорани . С помощью датчика 14 давлени  (фиг. 3) осуществл ют измерение пульсаций

5 давлени , с помощью анализатора 15 спектра определ ют спектр акустических пульсаций , затем с помощью вычислительного устройства 16 осуществл ют обработку спектра, в результате которой определ ют

0 максимальный уровень пульсаций давлени , частоту, соответствующую максимальному уровню пульсаций давлени , и декремент затухани  колебаний давлени . Сравнива  эти параметры с эталонными

5 (т.е. полученными при точно измеренных режимных параметрах), делают заключение об изменении параметров режима горени .

Настройка системы подачи на резонансное взаимодействие с акустическими коле0 бани ми в камере сгорани  на частоте основного тона акустических колебаний в камере сгорани  и настройка горелочного устройства на режим вибрационного горени  с частотой, равной частоте основного

5 тона акустических колебаний в камере сгорани , позвол ют получить высокую добротность такой резонансной системы. Даже незначительное изменение любого из режимных параметров (расхода топлива, ко0 эффициента избытка окислител , скорости истечени  и т.п.) в такой системе приводит к заметному изменению амплитуды, частоты и декремента затухани  колебаний. Поэтому регистраци  этих параметров в такой

5 системе позвол ет эффективно оценивать изменение режимных параметров.

Кроме того, дела  оценку параметра

00

S / w(P)lnw(P)dP/o2,

где Р - пульсации давлени ;

ш (Р) - функци  плотности распределени  пульсаций давлени ;

(г - интенсивность пульсаций давлени , 5 можно судить о степени упор доченности пульсаций давлени . При рассогласовании в системе система подачи-горелка-камера сгорани  в результате изменени  режимных параметров неизбежно изменение степени упор доченности регистрируемых пульсаций давлени . Оценка параметра 5 позвол ет количественно исследователь это изменение . Параметр S  вл етс  отношением ин00

формационной энтропии S / о(Р) In ш(Р)dP,

- 00

к интенсивности пульсаций давлени . Информационна  энтропи  позвол ет судить о степени упор доченности возмущений, однако в зависимости от интенсивности воз- мущений упор доченна  фаза движени  может быть распределена на большем или меньшем уровне пульсаций, поэтому необходимо использовать их отношение.

Пример. Способ осуществл ют в топочном устройстве, изображенном на фиг. 1. и горелке, изображенной на фиг. 2.

Путем подбора линейных размеров внутренней полости горелочного устройства (в динамическом отношении горелка  в- л етс  резонатором Гельмгольца) была произведена настройка системы подачи на частоту основного тона камеры сгорани . В рассматриваемом случае камера сгорани  топочного устройства  вл етс  четверть волновым акустическим резонатором. На фиг. 4 показана амплитудно-частотна  характеристика (АЧХ) камеры сгорани ; на фиг. 5 - коэффициент демпфировани  колебаний давлени  горелкой. Как видно из этих зависимостей, вблизи частоты 500-540 Гц наблюдаетс  резонансное взаимодействие системы подачи и камеры сгорани .

Затем была осуществлена настройка горелочного устройства на режим вибрацион- ного горени . При этом варьировали размер  чеек турбулизатора, скорость истечени  горючей смеси и соотношение компонентов и коэффициента избытка смесител  с целью достижени  максимального уровн  пульса- ций. На фиг, 6-8 представлены зависимости уровн  давлени  от указанных факторов. Из услови  достижени  максимального уровн  пульсаций давлени  в качестве рабочих параметров были выбраны следующие: скоро- сть истечени  горючей смеси U0 4,1 м/с, размер  чейки турбулизатора Ic 0,4 мм, коэффициент избытка окислител  а 1,05.

В качестве измерительной аппаратуры использовали микрофон электретный МКЭ- 2, статистический анализатор Ф-38, вычислительную машину ДВК-3.

В результате обработки результатов измерений получены следующие зависимости между значением а и регистрируемыми при U0 4,1 м/с, 1С 0,4 мм:

а 5м, Па2/Гц fM, Гц д

2,27 0,081517 0,0297

1,67 0,090536 0,0251

где 5м - максимум в спектре плотности мощности пульсаций давлени ; fM - частота максимума СПМ; д - декремент затухани  колебаний.

Дл  оценки параметра s были использованы функции плотности распределени  пульсаций давлени  (фиг. 7). Зависимость S от а показана на фиг. 8.

Использование предлагаемого способа контрол  параметров режима горени  обеспечивает по сравнению с известным высокую надежность и точность определени  мен ющихс  режимных параметров, повышение эффективности использовани  топочного устройства и его экономичности за счет более точного поддержани  режимных параметров в заданных пределах.

Claims (2)

1. Способ контрол  параметров режима горени  в теплотехническом агрегате путем настройки горелочного устройства на режим вибрационного горени  и регистрации акустических пульсаций в заданном диапазоне частот, отличающийс  тем, что. с целью повышени  точности контрол , систему подачи и камеру сгорани  настраивают на резонансное взаимодействие с частотой, совпадающей с основным тоном акустических колебаний камеры сгорани , затем горелку настраивают на режим вибрационного горени  с частотой, равной основному тону акустических колебаний камеры сгорани , определ ют спектр акустических пульсаций в камере сгорани , по которому определ ют максимальный уровень пульсаций давлени , частоту, соответствующую максимальному уровню пульсаций давлени  и декремент затухани  пульсаций давлени , сравнивают эти параметры с эталонными, делают заключение об изменении параметров режима горени .

2. Способ по п. 1,отличающийс  тем, что делают оценку параметра

00

$ / а)(Р)па}(Р)4Р/(.

- 00

где Р - пульсации давлени ;

w(P) - функци  плотности распределени  пульсаций давлени ;

сг - интенсивность пульсаций давлени , сравнивают значение 5 с эталонным и по его изменению делают вывод об изменении режимных параметров.

Риг.З

0,25

эф Па

0,5

1,0

Ц, 2,6 м/с; Х- fc 0,01 мм О- Ј 0,13 т

а- ( - о,4 мм «кг. 6

1200 #

2,0 3,0

т ;о -7-е WW по У-о

ии ю о v- :о/ Ј /7 х о е в гo i 9 o

i -JMf

ww jr o ° NN 7-о

ии .ТО О V-X to/w I fr 7

х о Ј о г

4J

1 .««г

o i

s o

8

БО

Фе

l26COil

CM

ст со о г