Устройство для автоматической защиты тепловыделяющей поверхности от пережога при наступлении кризиса теплообмена
. Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет повысить надежность защиты. Устр-во содержит акустический датчик 1, преобразующий суммарньш акустический шум,включающий фон и информативный шум кипения , в электрический сигнал. Последний после усиления усилителем 2 поступает на вход полосового фильтра 3, затем проходит через разделительньй фильтр 4, перемножитель 5, интегратор 6 и схему 7 ограничения теплового потока. Разделительный фильтр содержит ортогональные звенья, сумматор , резисторы R, конденсаторы С и согласующие устр-ва. Выходное напряжение интегратора будет равно па .раметру с6 , характеризующему харакS тер кипения. Перед измерениями устрво необходимо предварительно настро (Л ить по определенной схеме. 2 ил. .t
союз советсних социАлистичесних
РЕСПУБЛИН (5D 4 F 22 B 37/42
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ
L °
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
r;:
f
Н А8ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3927592/24-06 (22) 09.07,85 (46) 30.11.86. Бюл. У 44 (71) Одесский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт (72) В.А.Герлига и В.Т.Роговский (53) 621.182.3 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 351038, кл. F 22 D 1/14, 1972. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ
ЗАЩИТЫ ТЕПЛОВЫДЕЛЯКМЦЕЙ ПОВЕРХНОСТИ
ОТ НЕРЕЖОГА ПРИ НАСТУПЛЕНИИ КРИЗИСА
ТЕПЛООБМЕНА (57) Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет повысить надежность защиты. Устр-во содержит
„„SU„„ 127Äß! A 1 акустический датчик 1, преобразующий суммарный акустический шум,включающий фон и информативный шум кипения, в электрический сигнал. Последний после усиления усилителем 2 поступает на вход полосового фильтра
3, затем проходит через разделительный фильтр 4, перемножитель 5, интегратор 6 и схему 7 ограничения теплового потока. Разделительный фильтр содержит ортогональные звенья, сумматор, резисторы R конденсаторы С и согласующие устр-ва. Выходное напряжение интегратора будет равно параметру сб, характеризующему характер кипения. Перед измерениями устрво необходимо предварительно настроить по определенной схеме. 2 ил.
1273
Изобретение относится к энергетике и может быть использовано в теплоэнергетических установках различного назначения, в частности в котлах тепловых электростанций. 5
Цель изобретения — повышение надежности защиты.
На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг. 2— блок-схема разделительного фильтра.
Устройство для автоматической защиты тепловыделяющей поверхности от пережога при наступлении кризиса теплообмена содержит акустический датчик 1, усилитель 2, полосовой фильтр
3, разделительный фильтр 4, перемножитель 5, интегратор 6 и схему 7 ограничения теплового потока. Разделительный фильтр 4 содержит три ортогональных звена 8, усилители 9, установленные после каждого ортогонального звена 8, сумматор 10, выходом соединенный с выходом разделительного фильтра 4, а также резисторы R u конденсаторы С. На входах и выходах ортогональных звеньев 8 установлены согласующие устройства 11.
Выход акустического датчика 1 (пьезоэлектрического), установленного на выходе из парогенерирующего канала, соединен с входом усилителя 2, выход которого подключен к входу полосового фильтра 3. Выход последнего соединен с входом разделительного фильтра 4 и с первым входом перемно- Э5 жителя 5, второй вход которого соединен с выходом разделительного фильтра 4. Выход перемножителя 5 подключен к входу интегратора 6, выход которого соединен с входом схемы 7 ог.— раничения теплового потока.
681 2 где xI(t) — стационарный технологический шум;
x<(t) ; акустический шум кипения; с — параметр, изменяющийся от 0 до 1 (oC = 0 — кипения нет, рс = 1 — пленочное кипение).
Электрический сигнал y(t) поступает на вход разделительного фильтра
4 и на первый вход перемножителя 5.
Узкополосные случайные сигналы х<(t) и х (1) при изменении параметра <6 не меняются по виду, а меняется только амплитуда сигнала х (t). С выхода интегратора 6 снимают йапряжение, равное
О4> 00
JBB(7)ь(6)ж IB В)ь(;)а + ()
+g j В(с)h(??)+оа f В (г.)h(c)dÒ о где В ()
=1 у(ДУ(- )dt — функция автокорреляции сигнала y(t);
В.(g) и В (Т) — функции автокорреляции сигналов х,(t) и х (), В(6) — В4 (0)+Bgi (G) т
J fx,()х (-7)+x,(t-?)х (с)1 d °вЂ” функция взаимной корреляции.
Если в формуле (1) положить
О ОО
J B(c ) h(c ) сЬ =1; f В (?) Ь(?) dc= 0;
J a,()h()dГ= 0, (2) о то входное напряжение интегратора 6 будет точно равно параметру са
Разложим функции В(); В,(с);
В (,) в ряды по некоторой полной системе функций, ортономированных на интервале (0;oo):
В(Т)= Z. а; р; (.)=а,p,(c )+à ср (с) +
Устройство работает сЛедующим образом.
Акустический датчик 1 преобразует суммарный акустический шум, включающий как маскирующий технологический шум, так и информативный шум кипения, в электрический сигнал, который после усиления усилителем 2 поступает на вход полосового фильтра 3. Последний пропускает шумовой сигнал, занимающий полосу частот, характерную для перехода от пузырькового кипения к пленочному. Сигнал, прошедший полосовой фильтр 3, можно представить в виде
y(t)=x (й)+ +а (P(c) + R (-) ° 45 оо a,(")= Х-b;q;()=b,q,()+b,ср () + +b,q,() +R,(); о (3) В (с) Q c q (.) с,ц,(с.)+.,ср (с) + + c q (с ) + К. (). Ищем передаточную функцию в виде h(t) =h,(р, (t)+h q (t)+h>(p>(t), (4) Подставляя (3) и (4) в (2 ), полу-. чаем линейную систему алгебраических уравнений относительно неизвестных h; 1у h ! 1273681 a»h» +а h3+a3hç г (5) Если определитель системы (5) не равен нулю, то существует единственное решение, которое определяет параметры разделительного фильтра 4. Найдем коэффициент при (p»((.), д (0), 1р (c,) в разложении автокорреляционной функции В (0) смешанно го сигнала при трех фйксированных значениях параметра g.: Ы,», Ыг, 0(з . В9, (()=В, ()+с<,B(f,)+ 0ñ, В (Р); В ((0 ) =В, (()+«2В(()+ s - Вг ((. ); (6) В„()=В,()+«В()+w,В ().. Решение системы (6) имеет вид «3 3« (мр «Д7ю, -«у) «у 3«» — е "Т",=Р:Л»,=БР Ы2 Ю з " »=-Т».,1 ----и Ыз »г ) (9) » «2 + е. с = е » » 1 — е. + " (»*=«Т(« =«Т +е »3 «г 0 3 (ку:» ) (««Т «» «г B I () =B, » В (0) + В (0) B((, ) =В„, В (() В ((.) 3 «3 oC 1«,- »,) (» - »,) «3 4«» ;»,= » Д т», = м,7 0 2»-М» Т»,- Д («, -«,1 (7) По аналогии с (3) запишем: В () = 2, е „(р; (с ) =е» 1р, (() +с» Яс) + +ез, 1 (а)+ф,((); Оо В,(")= : е, ;(")=е»2 Ч1 <") + e (р (Т)+e„q ()+(((); (8 Подставляя в (7) выражени21 для В(.)1 В (.), В (,), В (.), В„(.) В з() и приравнивая слева и сйрава коэффициенты при одинаковых cp,((,), получаем для искомых коэффициентов системы (5) (i=i 2,3): «3 () г а =-е i »» В (») = В ((.) 2 ф — В (0) + 32 {«3 — Ы,) (01,— «гТ + В {С) II »;27»,:М В ((.)= »»«1 + гз V,<")+ ззЧз< )+Рз<0) ° » Таким образом, перед началом экс20 плуатации устройства необходимо произвести его настройку. Для этого при трех фиксированных значениях параметра 0(. нужно замерить три составляющие(-спектра, т.е. е, „ в разложении (8). Затем нужно вычислить по формулам (9) коэффициенты(р-разложения (3) и подставить их в систему (5) . Определив из этой системы коэффициенты h,, h2, h> выставляют такие параметры разделительного фильтра 4, чтобы получилась передаточная функция (4). Следовательно, если реализовать разделительный фильтр 4 с передаточной функцией (4), причем (p функция иэ любой полной системы функций ортонормированных на интервале (0,30() то выходное напряжение интегратора 6 будет равно параметру М. Рассмотрим пример .практической реализации разделительного фильтра 4. В качестве функций ч» в (4) вы@ бирают функции Лагерра, характери-, зующиеся простотой практической реакции. ) Функция Лаггерра и-го порядка определяется следующей формулой: «0Н „ой у в q„(t) =e Т.„<«й) =е -Г--„- (-, е ) ы1 где Lq («t) — полином Лагерра степени .и. Ее операторное иэображение равно: «/г р -Ы/2 P+A Р+»72 Такое же операторное сопротивление имеет цепочка, аналогичная изображенной на фиг. 2 и имеющая п ортогональных звеньев 8 при условии, 1273681 $0 20 до максимального (g = 1) . Прежле всего необходимо замерить названные минимальные и максимальные значения ин тенсивности акустического шума (на 5 что усилители 9 выведены из схемы или их коэффициенты усиления установлены равными единице. Таким образом, при подаче на вход такой цепочки единичного импульса на выходе п-ro звена получается. функция Лагер-. ра порядка п. Величины R и С таковы, что М/2 = RC. Разделительный фильтр 4 должен иметь передаточную функцию (4). Поэтому между ортогональными звеньями 8 вмонтированы усилители 9, коэффициенты усиления которых пропорцио» нальны коэффициентам h; в (4) . А именно, коэффициенты усиления усилителей, стоящих после первого ортогонального звена, пропорциональны h, после второго - h, после третьего — Ь Усилители 9 так же, как и сумматор 10 могут быть реализованы, например, на операционных усилителях 140УД8. К согласующим устройствам 11 предъявляются следующие требования: их коэффициенты передачи (усиления) должны быть равны единице, входное сопротивление должно быть как,можно больше, а выходное — как можно меньше. В качестве примера практической реализации согласующих устройств 11 можно назвать ка I тодные, эмиттерные или истоковые повторители. Напряжения, пропорциональные Ь ((p) (Й) ь hg (f (t) hg(p (t) снимают с выходов соответствующих усилителей 9 и подают.на соответствующие входы сумматора 10. Последний производит сложение согласно (4). Электрический сигнал с выхода разделительного фильтра (сумматора 10) поступает на второй вход перемножителя 5. Последний может быть реализован, например, на основе микросхемы. Электрический сигнал, пропорциональный произведению сигналов, поступивших на входы перемножителя 5, подают на вход интегратора 6. Последний может быть реализован, например, на операционном усилителе 140УД8. С выхода интегратора 6 снимают электри-. ческий сигнал на вход схемы 7 ограничения теплового потока, которая, например, содержит релейный элемент, усилитель мощности и исполнительный элемент, управляющий источником питания тепловыделяющей поверхности. 6 Для определения значений параметра рС, соответствующих различным режимам кипения теплоносителя, необходимо зафиксировать параметры трех режимов кипения, для которых значения м, например, равны О; 0,3 и 0,6. Шкала измерений параметра М следующая: с = Π— кипения нет; м = 1.— пленочное кипение (появление нестабильных паровых пленок). Это можно сделать на экспериментальных стендах, не имеющих источников технологических шумов. При изменении режима теплоббмена от естественной конвекции до пленочного кипения интенсивность акустического шума в полосе частот, на которую настроен полосовой фильтр 3 предлагаемого устройства, возрастает от некоторого минимального значения (при этом oc =. О) пленочный режим кипения выводят только экспериментальный стенд). Кроме того, необходимо для двух "промежуточных" режимов кипения замерить интенсивность акустического шума в этой же полосе частот. Затем вычитают из максимального, соответствующего пленочному кипению, и двух промежуточных значений интенсивности акустического шума минимальное значение интенсивности акустического шума, соответствующее конвективному теплообмену. Отношение уменьшенных таким образом промежуточных значений интенсивности к разности между максимальным и минимальным значениями интенсивности является значением параметра ос для двух выбранных ("промежуточных") режимов кипения. Таким образом определяют,точное соответствие трех режи-, мов теплообмена трем значениям параметра ос например:, = О, Ф = 0,3, Мз= 0 6 ° Если воспроизвести в условиях реальной теплоэнергетической установки эти режимы кипения, то можно утверж— дать, что параметр оС точно будет ра-. вен О, 0,3 и 0,6. Порядок предварительной настройки устройства следующий. 1. Устанавливают устройство на место постоянной эксплуатации (прижимают акустический датчик 1 к наружной поверхности циркуляционного 81,8 делительного фильтра 4 равными полу-. ченным коэффициентам h1, Ь,, h, После выполнения перечисленных шести пунктов устройство готово к постоянной эксплуатации. Формула изобретения Составитель М.Лазутов Редактор M.Ïåòðoâà Техред М.Моргентал Корректор Г.Решетник Заказ 6462/34 Тираж 398 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 12736 контура на выходе из контролируемого парогенерирующего канала) . 2. Последовательно выводят парогенерирующий канал на три заведомо известных режима кипения теплоносителя, соответствующих фиксированным значениям «, например «<. < = О,р(д=0,3, Ф = 0,6 (названное соответствие должно быть экспериментально установлено заблаговременно). 10 3. На каждом из этих трех режимов определяют три составляющие и -спектра, т.е, е; в разложении (8). Для этого устанавливают коэффициенты уси- 15 ления в разделительном фильтре 4 рав. ными единице и замеряют напряжения на выходах трех ортогональных звеньев 8 разделительного фильтра 4. 4. Вычисляют по формулам (9) ко- 20 эффициенты (-разложения (3) и подставляют их в систему (5). 5. Определяют из системы (5) коэффициенты 11< h z< h 6. Выставляют коэффициенты усиления соответствующих усилителей 9 разУстройство для автоматической saщиты тепловыделяющей поверхности от пережога при наступлении кризиса теплообмена, содержащее последовательно соединенные акустический датчик, уси" литель и полосовой фильтр и схему ограничения теплового потока, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно дополнительно содержит разделительный фильтр, перемножнтель и интегратор, причем выход полосового фильтра подключен к первому входу перемножителя и к входу разделительного фильтра, выход которого соединен с вторым входом перемножителя, а выход последнего подсоединен к входу схемы ограничения теплового потока через интегратор.
