Оптическая диагностика процессов горения газообразных углеводородов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, кандидат технических наук Борзов, Сергей Михайлович

• Борзов, Сергей Михайлович
• кандидат технических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат технических наук Борзов, Сергей Михайлович

СОДЕРЖАНИЕ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. Оптические свойства пламени газообразных углеводородов

1.1. Многоканальная экспериментальная установка для исследования оптических свойств пламени.

1.2. Пространственные и спектральные свойства.

1.3. Исследование процессов погасания и возгорания газообразных углеводородов.

1.4. Выводы.

2. Трансформация спектра пламени в зависимости от режима горения.

2.1. Влияние состава смеси на спектральный состав излучения пламени.

2.2. Зависимость интенсивности излучения радикалов СН и С от состава газовой смеси.

2.3. Выводы.

3. Дистанционный метод селективного контроля параметров пламени углеводородов.

3.1. Формирование первичной системы признаков.

3.2. Цифровая обработка многозональных изображений.

3.3. Определение параметров обработки.

3 .4 .Выводы.

4. Аппаратура дистанционной диагностики процессов горения.

4.1. Фотоэлектронный датчик факелов.

4.1.1. Оптическая система.

4.1.2. Электронный блок.

4.1.3. Допустимые условия эксплуатации.

4.2. Экспериментальные испытания фотоэлектронного датчика факелов.

4.3. Оптико-электронная система дистанционного контроля параметров пламени.

4.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оптическая диагностика процессов горения газообразных углеводородов»

Оптимизация горения газообразных углеводородов является актуальной проблемой в теплоэнергетике, в экологии, для обеспечения пожаро- и взрывобезопасности в промышленности и т.п. Как известно, углеводородное топливо наиболее «экологически чистое», поскольку основными продуктами его сгорания являются углекислый газ и вода. Однако при недостатке воздуха и, соответственно, неполном сгорании образуются токсичные выбросы, основу которых составляет оксид углерода (СО). Горение при избытке воздуха, с другой стороны, сопровождается значительным количеством оксида азота (N0), который в атмосфере окисляется до Ы02. В настоящее время контроль за режимом работы энергоблоков осуществляется с использованием информации в первую очередь о концентрации остаточного кислорода и вредных примесей в выходных газах. Однако такой контроль учитывает лишь интегральные характеристики, что не позволяет осуществлять оптимизацию процесса горения топлива в каждой горелке энергоблока. Применение селективной диагностики параметров пламени дает возможность определения локальных по объему характеристик пламени и, как следствие, эффективно управлять процессом горения.

В настоящее время известно большое количество методов селективной диагностики газового пламени. По принципам функционирования их можно разделить на два класса: контактные и бесконтактные. Первые используют информацию, полученную от физических устройств, имеющих непосредственный контакт с пламенем горелок или высокотемпературными объемами. Вторые используют эффекты воздействия на различные датчики того или иного вида энергии, излучаемой в процессе горения топлива. В свою очередь по способу получения данных контактные и бесконтактные методы делятся на активные и пассивные. В активных методах контроля осуществляется специальное воздействие на определенные характеристики пламени с целью последующего селективного выделения информации, однозначно характеризующей его наличие или отсутствие. В пассивных методах измеряются собственно характеристики излучения пламени без специального на него воздействия.

Рассмотрим примеры известных методов и устройств контроля пламени горелок.

Контактные методы.

1. Термопара из сплава сталь-хромель устанавливается в области пламени. Ввиду того, что форма факела газовой горелки в значительной степени меняется в процессе изменения нагрузки, практически не возможно определить место установки термопары таким образом, чтобы она в любом режиме работы продолжала оставаться в высокотемпературной области. Кроме того, находясь в факеле и подвергаясь постоянной бомбардировке потоком частиц газа и воздуха, термопара быстро приходит в негодность. Это приводит к малому сроку службы устройства. Еще одним существенным недостатком является низкое быстродействие (5-10 секунд), обусловленное инерционностью термопары. Практического применения в современных мощных энергоустановках этот метод не получил.

2. Ионизационный метод. Используется эффект измерения проводимости промежутка между двумя электродами, находящимися под высоким напряжением [1] . Метод используется в основном для контроля пламени запальных устройств, в т.ч. в аппаратуре отечественного производства: ЗЗУ-И [2], УЗОД [3]. Опыт эксплуатации этих приборов выявил низкую надежность ионизационных датчиков из-за нарушения изоляции высоковольтных частей под воздействием высокой температуры (500-600°С) и загрязнений. Использование таких средств контроля пламени во вновь разрабатываемых устройствах по указанным причинам видится нецелесообразным.

3. Пневматический метод основывается на использовании эффекта изменения давления в области подачи топливной смеси до и после ее воспламенения. Пневматический метод применяется в следующих устройствах: запальном сигнализирующем ЗСУ-П производства ПО «Татэнерго» [4] с выходным сигналом в виде перепада давления, ФПМ-С (форсунка паро-механическая или механическая со встроенным сигнализатором наличия своего пламени) с выходным сигналом в виде перепада давления по отношению к атмосфере, УСКП-Г (устройство селективного контроля за наличием - отсутствием газового пламени основной горелки) с выходным сигналом в виде перепада давления по отношению к атмосфере [5]. Преобразование перепада давления в замыкание или размыкание «сухого» контакта происходит в реле, поставляемом в комплекте с данными устройствами (ЗСУ-П, УСКП-Г, ФПМ-С).

Практическая эксплуатация ЗСУ-П показала, что при правильной установке их в горелках и при правильной настройке отношения «газ/воздух», подаваемых в запальник, они имеют хорошие эксплуатационные характеристики. Однако для использования в полной мере их положительных качеств необходима подача сжатого воздуха от специальной магистрали, отдельной от основных воздуховодов.

Для надежного функционирования УСКП его зонд должен быть приближен к факелу газовой горелки на определенное расстояние. Однако из-за значительного изменения формы факела при изменении нагрузки, это условие невозможно выполнить для различных режимов горения (розжиг, стационарный процесс, останов и т.п.), что, естественно, влияет на эффективность его работы. Кроме того, использование УСКП требует «врезок» в газовую систему, что уменьшает безопасность функционирования.

ФПМ-С часто выходит из строя по причине засорения (закоксования) приемников воздушного давления и разрушения наконечников под действием высокой температуры.

4. Метод контроля пламени по окислительному потенциалу газовой среды вблизи горелки. В данном методе [б] используется пластина из твердого электролита с нанесенными на нее металлическими электродами. Пластина обдувается с двух сторон газами с различными парциальными давлениями кислорода. В результате протекания электрохимической реакции на границе трех сред (электролит, электрод и газ) и перетока ионов кислорода через электролит между электродами генерируется э.д.с., определяемая уравнением Нернста. Информации по промышленному применению описанного метода в литературе не обнаружено.

Бесконтактные методы.

1. Температурный метод контроля заключается в дистанционном контроле температурных полей и температур в локальных областях топки. В качестве приемников излучения используются фотоприемники видимого диапазона: видиконы [7] , ПЗС матрицы [8], ФЭУ и фотодиоды; приемники ИК диапазона: фотодиоды [9], радиационные ИК пирометры [10], тепловизионные устройства [11] на основе одноэлементных и многоэлементных приборов. Данный метод целесообразно использовать для селективного контроля пламени в растопочном режиме, когда отсутствует сильное фоновое излучение из объема топки, а также для контроля общего пламени с применением двух координатного сканирования и визуализации температурных полей на мониторе или видеоконтрольном устройстве [8].

2. Контроль пламени по УФ излучению. Для этих целей в качестве датчика обычно используется газоразрядная лампа (АХ = 0,19 - 0,35 мкм) либо фотоприемники (фотодиоды, фоторезисторы), чувствительные к УФ излучению. Метод достаточно эффективен для селективного контроля пламени при сжигании газообразного топлива, т.к. в данном спектральном диапазоне заключается значительная часть энергии излучения [6,12], которое к тому же быстро поглощается в зависимости от расстояния. Такой метод используется в устройстве УЗОД-И-г (запальное устройство с оптическими датчиками контроля пламени основной горелки) [3] для селективного контроля газового факела. Оптический датчик в УЗОД крепится к установочным трубам. Диаметр и место расположения установочных труб выбирается заводом изготовителем горелки, исходя из возможной устойчивой индикации пламени горелки. Нормальная работа сигнализатора с датчиком в значительной степени зависит от правильной установки труб, которые должны быть направлены в корень факела контролируемой горелки так, чтобы в поле зрения факел противолежащей горелки имел минимальное влияние. Чем больше диаметр трубы (или чем меньше ее длина), тем легче найти оптимальное направление датчика, и соответственно лучше возможность селективного контроля пламени. При большой интенсивности УФ излучения предусмотрено диафрагмирование пучка. Для предотвращения загрязнения защитного стекла датчика и уменьшения его нагрева к установочному узлу подключается воздушный шланг. Максимально допустимая температура поверхности оптического датчика 60°С. Превышение этой температуры резко уменьшает надежность датчика.

Эксплуатация УЗОД в диапазоне нагрузок 40%-100% показала, что датчики обладают необходимой селективностью и работают устойчиво. Однако специально проведенные испытания прибора в режимах растопки котла обнаружили, что ультрафиолетовые датчики УВС-22, входящие в состав УЗОД, не обеспечивают надежный контроль факела каждой горелки.

Одна из основных особенностей технологии растопки котла состоит в том, что на начальном этапе сжигание газа идет с недостатком воздуха. Это приводит к распределенности факела горелок в пространстве топки, и следовательно, к отсутствию ярко выраженной зоны ультрафиолетового излучения, присущей высокотемпературному ядру факела. В этом режиме УФ датчики не в состоянии надежно обнаружить факел своей горелки, а при ее отключении обнаруживают факел встречной горелки.

3. В частотном методе контроля используется эффект пульсаций пламени, приводящих к изменению интенсивности излучения в видимой и ближней ИК областях спектра с частотой до нескольких сотен Гц Для регистрации сигнала применяются как одиночные [13-15], так и матричные приемники [16], причем приемники в матрице группируют в чередующиеся линии, подсоединяемые через одну к входам дифференциального каскада. Далее сигнал поступает на пороговый элемент, срабатывающий при превышении разностным сигналом заданного уровня. Такое включение элементов в матрице позволяет исследовать влияние анизотропии в определенных областях факела.

Частотный метод используется в приборе УЗОД-И-м с фотодиодом ФД-256 для селективного контроля пламени мазутных горелок. Надежная работа УЗОД-И-м, также как м УЗОД-И-г, в значительной степени зависит от выбора оптимальной точки визирования оптического датчика, положение которого может меняться при изменении режимов работы котлоогрегата.

Кроме того, при контроле факела горелок с помощью как частотных, так и ультрафиолетовых датчиков, следует учитывать , что в настоящее время для уменьшения образования окислов N0* в топках котлов искусственным образом осуществляется разрушение локальных зон с повышенными температурами в которых образуются эти окислы. Это осуществляется путем организации ступенчатого сжигания с повышенным расходом топлива. В этом случае горение происходит с недостатком воздуха и работа оптических датчиков затруднена.

Для повышения надежности селективного контроля пламени можно использовать активный частотный метод контроля. Для этого создают искусственные колебания излучения горелки [17-20]. Очевидно, что настройка оптических датчиков на частоты этих колебаний позволяет в значительной степени ослабить влияние факелов соседних и противолежащих горелок и улучшить селективность контроля, но сложность аппаратуры в этом случае возрастает.

4. Многозональные (спектральные) методы контроля пламени. В устройствах, использующих данные методы контроля, применяют два и более фотоприемника, работающих в различных спектральных диапазонах излучения. В [21] предложено измерять отношение интенсивностей излучения длин волн в области 470-530 нм и 670 нм. Значения такого отношения от 0,1 до 1,0 означает наличие пламени, если же отношение находится вне этих пределов, формируется сигнал об отсутствии пламени.

В устройстве [22] комбинируют использование двух предыдущих методов. Пучок излучения разделяется на два отдельных пучка с одинаковой полосой частот. В одном канале приемник регистрирует ИК-компоненты, в другом используется УФ приемник. Далее информация поступает в процессор, который анализирует частоту пульсаций в ИК спектре и общую энергию в УФ спектре.

5. Телевизионный метод контроля, по аналогии с тепловизионным, заключается в формировании и последующей обработке изображений пламени, полученных в видимой области спектра. Для их ввода в систему контроля используются телевизионные камеры или твердотельные многоэлементные фотоприемные устройства. В ЭВМ или специализированном процессоре производится анализ полученных изображений с использованием локальных операторов [23]. Пример такой системы изложен в [24], где анализируется последовательность нескольких изображений газового факела, представленных в цифровом виде. Определяется площадь каждого отдельного изображения и изменения площадей в последовательности кадров. Затем вычисляется среднее значение площади, определяется распределение интенсивностей в изображении, которое представляет частоту появления дискретных интенсивностей и степень распространения факельного пламени. При необходимости предусматривается двухсторонняя пороговая обработка.

В работе [25] предлагается использовать цветную ПЗС камеру для оценки относительной интенсивности различных линий излучения атомов водорода в водородном пламени. Авторы обосновьюают возможность использования для решения конкретной задачи красного, зеленого и синего каналов телевизионного изображения вместо применения оптических фильтров. Приводится описание метода цифровой обработки.

Изучение существующих методов контроля пламени показало, что пассивные бесконтактные методы имеют определенные преимущества, поскольку основаны на регистрации различных параметров оптического излучения (интенсивность, фаза, частота пульсаций, спектральный состав) и, следовательно, не вносят возмущений в газовый поток, более технологичны и эксплуатационно эффективны, а также применимы в широком температурном диапазоне. Однако до сих пор в стране отсутствует простая и надежная контрольно-измерительная аппаратура, предназначенная для этих целей. Дело в том, что в предыдущие годы усилия в данной области были преимущественно направлены на исследование и оптимизацию процессов горения при высоких или низких давлениях. К процессам же горения при нормальном давлении интерес возник лишь недавно из-за необходимости решения перечисленных выше практических задач. Подтверждением тому является большое количество зарубежных патентов, появившихся в последние годы.

Основные особенности проблемы заключаются в сложности и неравновесности физико-химических реакций, зависящих от давления, температуры, структуры пламени. По этой причине спектральный состав, пространственное и температурное распределение излучения в значительной степени подвержены изменениям. Кроме того, из-за недостаточного количества столкновений молекул процесс горения в атмосфере не приходит в термодинамическое равновесие. Спектр излучения в этом случае отличен от непрерывного спектра черного тела при той же температуре и имеет характерную линейчатую структуру. Причем существуют достаточно стабильные и информативные линии излучения, регистрация интенсивности которых при определенных условиях дает возможность успешно решать проблемы исследования характеристик газового пламени и контроля его параметров в условиях высоких температур (>1000°С) и нормального давления. Поэтому, с учетом результатов предварительных экспериментальных исследований бесконтактных методов, можно сделать вывод о перспективности подхода на основе многозональной регистрации излучения4

Цель работы заключается в исследовании процессов горения газообразных углеводородов при нормальном давлении и разработке оптико-электронной контрольно-измерительной аппаратуры дистанционной диагностики этих процессов на основе пассивной оптической спектроскопии и цифровой обработки изображений.

Для достижения указанной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Исследовать спектральные и пространственные характеристики пламени газообразных углеводородов при нормальном давлении.

2. Исследовать закономерности трансформации спектра пламени при изменении состава газовой смеси.

3. Определить систему первичных признаков пламени газообразных углеводородов, наиболее адекватно характеризующую эффективность процесса горения.

4. Разработать дистанционный метод контроля параметров пламени, в том числе цифровые процедуры обработки многозональных изображений.

5. Разработать и создать оптико-электронную аппаратуру селективного контроля параметров пламени газообразных углеводородов.

Работа состоит из четырех глав, введения, заключения и списка литературы.

В первой главе приводятся результаты экспериментальных исследований пространственных и спектральных свойств пламени углеводородов.

В результате исследований установлено, что наблюдается существенное различие спектрального состава излучения в разных пространственных областях вдоль оси факела. Оно обусловлено, прежде всего, неоднородным распределением плотности возбужденных продуктов горения и температуры.

Определены пространственные распределения интенсивности свечения факела в различных спектральных диапазонах. Установлено, что изменение условий горения газовой смеси приводит к изменению пространственного распределения излучения пламени. Причем это распределение различно в разных областях спектра.

Предложено для получения наиболее надежной информации о режимах горения регистрировать излучение под небольшим углом навстречу факелу (~10-20).

Проведены исследования спектрального состава излучения при различной температуре пламени. Показано, что в видимом диапазоне длин волн наблюдаются три основные группы полос: радикала СН (430438 нм), радикала С2 (467-472, 513-517, 559-564 нм) и возбужденных молекул воды (591, 616-625 нм), причем спектральные диапазоны, соответствующие полосам свечения радикалов СН - 430-438 нм и Сг -467-472, 513-517 нм, обладают наибольшей зависимостью интенсивности излучения от температуры.

Проведены исследования свечения газовой смеси в процессах розжига и погасания пламени. Установлено, что при срыве пламени наблюдается резкое уменьшение интенсивности излучения газовой смеси. Последующее включение подачи газа приводит к лавинообразному нарастанию ее температуры, однако до момента самовоспламенения этот процесс не сопровождается неравновесным излучением радикалов в видимой области спектра. Показано, что интенсивность полос излучения радикалов горящей смеси более чем в 100 раз превышает интенсивность свечения нагретой негорящей смеси.

Во второй главе приводятся результаты экспериментальных исследований спектра пламени предварительно смешанных газов при различном составе топливной смеси.

Показано, что изменение условий горения газовой смеси приводит к трансформации спектра излучения факела. Так, при малом содержании кислорода горение сопровождается образованием значительного количества частиц сажи, которые раскаляются и излучают практически как черное тело. При горении смеси близкой к стехиометрическому составу спектр пламени содержит узкие интенсивные полосы промежуточных продуктов горения и практически постоянную фоновую подставку.

Получены экспериментальные зависимости интенсивности свечения пламени в различных спектральных полосах и интенсивности излучения радикалов СН и С2 от соотношения воздух/газ в смеси.

Установлено, что в условиях стабилизации горения максимум свечения радикала С2 находится в области близкой к оптимальному составу смеси, а максимум свечения радикала СН смешен в область более бедных смесей. Показано, что регистрация спектра свечения пламени и его разложение на составляющие позволяют получить информацию о горении основного углеводорода по свечению радикалов и более тяжелых углеводородов по фоновому излучению.

В третьей главе приведено описание разработанного метода селективной диагностики процессов горения, основанного на многозональной регистрации пространственных распределений излучения пламени в наиболее информативных диапазонах видимой области спектра, а также на применении процедур цифровой внутри- и межкадровой обработки изображений.

Предложено с целью формирования первичной системы признаков регистрировать изображения многофакельного пламени в узких спектральных зонах непосредственно в полосах излучения радикалов СН и С2 и между ними.

Дальнейшая обработка осуществляется в три этапа: по спектру, по пространству и по времени. На первом этапе предлагается осуществить межкадровую (по X) обработку первичного набора изображений для формирования распределений интенсивности свечения радикалов и фонового излучения в этих же спектральных диапазонах. На втором этапе выполняется пространственная обработка полученных данных. В первую очередь она заключается во взвешенном суммирование отсчетов определенных фрагментов изображений, соответствующих зонам ядер факелов, их окрестностей, зонам между факелами и зонам запальных устройств На третьем этапе осуществляется дифференциальная по последовательности кадров обработка полученных значений, с целью оценки их стабильности во времени.

Полученная в результате вторичная система признаков несет информацию об интенсивности фонового свечения и излучения промежуточных продуктов горения каждого находящегося в поле зрения факела. Сравнение этих данных с допустимыми интервалами позволяет принять решение о режиме горения селективно по горелкам.

В четвертой главе приведено описание аппаратуры селективного контроля параметров пламени, разработанной на основе предложенного метода, и результаты ее экспериментальных исследований на энергоблоке пуско-резервной ТЭЦ Уренгойской ГРЭС.

Установлено, что созданный фотоэлектронный датчик факелов позволяет осуществлять дистанционный контроль процесса горения как в основном, так и в переходных режимах. В частности датчик надежно фиксирует момент розжига по пламени запального устройства, момент погасания, момент перехода из рабочего режима в режим, сопровождаемый сажеобразованием. Кроме того в пределах рабочего режима, датчик позволяет проводить относительное выравнивание параметров факелов, находящихся в поле зрения, по уровню светимости соответствующих пространственных зон.

Показано, что разработанная оптико-электронная система контроля параметров пламени, состоящая из набора фотоэлектронных датчиков факелов и датчиков состава выходных газов, обеспечивает определение четырех основных режимов горения: розжиг, переходной режим, рабочий режим, отсутствие пламени, а также недожог и пережог газового топлива селективно по горелкам энергоблока.

Созданная аппаратура успешно прошла испытания в промышленных условиях и в настоящее время находится в эксплуатации на Уренгойской ГРЭС и Сургутской ГРЭС-1.

На защиту выносятся следующие положения: регистрация пространственных распределений излучения многофакельного пламени в спектральных диапазонах, соответствующих свечению радикалов СН (430-438 нм) и С2 (467-472, 513-517 нм) позволяет получить селективную по пространству информацию о горение основного углеводорода;

20

- интенсивность излучения радикала Сг в пламени предварительно смешанных газов имеет максимум в области, близкой к стехиометрическому составу смеси, а максимум излучения радикала СН смещен в область меньших соотношений газ/воздух;

- разработанный оптический метод контроля параметров пламени, основанный на регистрации пространственных распределений интенсивности свечения пламени в специально выбранных спектральных диапазонах и на применении предложенных процедур обработки последовательности многозональных изображений, позволяет обеспечить дистанционную диагностику процесса горения; разработанная и созданная оптико-электронная система контроля параметров пламени обеспечивает определение основных режимов горения селективно по горелкам энергоблока, а также выдачу служебной информации на монитор оператора в виде мнемосхем и на автоматические системы управления в виде специальных сигналов.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Борзов, Сергей Михайлович

4.4. Выводы

Разработан и создан фотоэлектронный датчик факелов на основе многоэлементного линейного фотоприемника. В результате его экспериментальных исследований показана высокая эффективность, надежность и быстродействие автоматизированного селективного контроля параметров газового пламени не только в стационарном режиме горения, но и, что более существенно, в переходных режимах воспламенения и погасания.

115

Разработана и создана оптико-электронная система дистанционного контроля параметров пламени на основе набора фотоэлектронных датчиков факелов и газоанализаторов, предназначенная для определения основных режимов горения (розжиг, переходной режим, рабочий режим, отсутствие пламени, а также недожог и пережог газового топлива) селективно по горелкам энергоблока.

Разработанная аппаратура дистанционного селективного контроля параметров пламени прошла промышленные испытания и внедрена в эксплуатацию на энергоблоках К1 и К2 Уренгойской ГРЭС и на энергоблоке №15 Сургутской ГРЭС—1.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом в работе:

- определены спектральные диапазоны с наибольшей зависимостью интенсивности излучения пламени от температуры, соответствующие полосам свечения радикалов СН - 430-438 нм и С2 - 467-472, 513-517 нм; получены спектральные и пространственные распределения интенсивности излучения пламени, обусловленные неоднородным распределением возбужденных продуктов горения. Предложено, для получения наиболее надежной информации о режимах горения, регистрировать излучение под небольшим углом навстречу факелу (~10-20°);

- экспериментально установлен характер изменения температуры в отсутствие неравновесного излучения пламени и для конкретного состава газовой смеси определен порог ее лавинообразного нарастания (~260°С) . Установлено, что интенсивность излучения пламени в указанных спектральных диапазонах более чем в 100 раз превосходит интенсивность свечения нагретой негорящей смеси;

- выявлены закономерности трансформации оптических свойств пламени предварительно смешанных газов в зависимости от соотношения компонент смеси. Показано, что интенсивность излучения радикала С 2 имеет максимум по ос в области стехиометрического состава смеси, а максимум излучения радикала СН смещен в область меньших соотношений газ/воздух;

- разработана методика определения наиболее информативной системы первичных признаков пламени, основанная на совместной регистрации пространственных распределений интенсивности в узких спектральных диапазонах непосредственно и в окрестности излучения радикалов СН и С2;

- предложены процедуры цифровой обработки системы первичных признаков, заключающиеся в анализе последовательности многозональных изображений пламени, на основе интегральных и локальных преобразований по пространственным, спектральным и временным переменным;

- разработан дистанционный метод селективного контроля параметров пламени газообразных углеводородов, сочетающий регистрацию информативных и опорных пространственно распределенных оптических сигналов в нескольких фиксированных спектральных диапазонах с цифровой обработкой полученных данных.

На этой основе: разработан и создан фотоэлектронный датчик факелов на основе многоэлементного линейного фотоприемника. В результате его экспериментальных исследований показана высокая эффективность, надежность и быстродействие автоматизированного селективного контроля параметров газового пламени не только в стационарном режиме горения, но и, что более существенно, в переходных режимах воспламенения и погасания; разработана и создана оптико-электронная система дистанционного контроля параьяетров пламени на основе набора

118 фотоэлектронных датчиков факелов и газоанализаторов, предназначенная для определения основных режимов горения (розжиг, переходной режим, рабочий режим, отсутствие пламени, а также недожог и пережог газового топлива) селективно по горелкам энергоблока.

Разработанная аппаратура дистанционного селективного контроля параметров пламени внедрена в эксплуатацию на энергоблоках К1 и К2 Уренгойской ГРЭС и на энергоблоке №15 Сургутской ГРЭС-1.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Борзов, Сергей Михайлович, 2000 год

1. Сигнализатор горения. А. С. № 503267.

2. Устройства запально-защитные ЗЗУ-И. Технические условия ТУ 108-813-79. Министерство энергетического машиностроения.

3. Запальные устройства с оптическими датчиками контроля пламени основной горелки. УЗОД-И. Инструкция по эксплуатации.

4. Устройства запальные сигнализующие пневматические. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ФА 1.620.057 ТО., 1989.

5. Запальное устройство с контролем факела газомазутной горелки стационарных паровых и водогрейных котлов. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ТО 34.22.00.001. Казань, 1991.

6. Хесин М.Я., Кваша Н.В., Жирнов Ф.Г. Автоматическое управление горелками мощных котло-агрегатов. М. «Энергия», 1979, 112с.

7. Порев В.А., Бойко И.В., Хлыстов В.Г. Прибор для дистанционного контроля температурных полей. /'/'Дефектоскопия, № 3, 1991, с.89.

8. Применение цифровой обработки для определения пространственного распределения температуры пламени. //'Bild and Ton. -1990. -43,№8 -с9.

9. Прибор для измерения температуры. //Techn. Mess. -1991. -58, №2 -с.90.11Z\)

10. Устройство для измерения температуры в печи. Патент ФРГ №383334.

11. Тепловизионные приборы фирмы Sensytec. РЖ «Метрология и измерительная техника», № 8, 1991, с.92, 8.32.801.

12. Устройство контроля пламени. А.С. СССР № 1663329.

13. Устройство для контроля пламени. А.С. СССР № 168850.14. Патент Японии № 59-53495.

14. Контроль пламени горелки в котле. Fener int Kessel //Produktion 1992. -№ 44 -с.28.

15. Датчик наличия пламени. Патент Японии № 62-30370.17. Патент США № 3327758.18. Патент США № 3233650.19. Патент ФРГ № 1231380.20. Патент США № 4927350.21. Патент Франции № 2654509.

16. Патент Великобритании № 2188416.

17. Прэтт У. Цифровая обработка изображений. М. : Мир. 1982.1.У ¿.С.24. Патент Германии № 286944.

18. Litchford Ron J. and Ruyten Wim M. Digital imaging technique for optical emission spectroscopy of a hydrogen arcjet plume. // Appl.Opt. 1995.- V34. -N21.-P.4530-4541.

19. Анцыгин В.Д., Борзов C.M., Васьков С.Т., Зензин А.С., Козик В.И., Потатуркин О.И., Финогенов Л.В., Шушков Н.Н. Оптико1 'Л 11.iэлектронный метод и аппаратура контроля параметров пламени газообразных углеводородов // Автометрия. 1995. №2.

20. Анцыгин В.Д., Ворзов С.М., Васьков С.Т., Козик В.И., Потатуркин О.И., Шушков Н.Н. Селективная дистанционная диагностика пламени газообразных углеводородов // Оптический журнал. 1996. № 10.

21. Antsigin V.D., Borzov S.M., Kozik V.I., Potaturkin 0.1., Shushkov N.N., Vaskov S.T. Selective remote diagnostics of gaseoushydrocarbon flames // Combustion Diagnostics. Proceedings SPIE (Europt series), 1997, v.3108, h.117-124.

22. Ranzi E., Sogaro A., Gaffuri P. et. al. A New Comprehensive Reaction Mechanism for Combustion of Hydrocarbon Fuels // Combustion and Flame. 1994.-V.99.-P.201-212.

23. Гейдон А. Спектроскопия пламен. М.:ИЛ,1959.

24. Анцыгин В.Д., Борзов С.М., Потатуркин О.И., Шушков H.H. Трансформация спектральных свойств углеводородного пламени при изменении режима горения // Автометрия, 1997, №6, с.7-13.

25. Gaydon A.G., Wolfhard H.G. Flames, their Structure, Radiation and Temperarature/'/'London, 1953.

26. Ausloos P, van Txggelen A. Bull. Soc. chim.Belg. 1952. — V61.-P.569.

27. Gaydon A.G., Wolfhard H.G. Proc. Rog. Soc. 195Q.-A201.1. T-v I~n r\ Г.JiU.

28. Borzov S.M., Potaturkin O.I. Remote diagnostics of the combustion process on the basis of the analysis of a sequence of multizone images and signals // Pattern Recognition and Image Analysis. 1999. v.9. n.l. pp.133-135.

29. Анцыгин В.Д., Борзов С.М., Васьков С.Т., Гофман М.А., Козик В.И., Потатуркин О.И., Чубаков П.А., Шушков H.H. Оптимизация процессов горения на основе анализа параметров пламени /'/' Автометрия. 1999. №5. С.3-11.

30. Young K.J., Vara-Munoz М.С. and Swithenbank J. An alternative Method of Waste Incinerator Control. // Proceedings of the 2nd International Conference on Combustion and Emissions Control, Institute of Energy, 1995.- p.119-126.

31. Drasek Vi. Von, Charon 0., and Marsais 0. Industrial Combustion Monitoring Using Optical Sensors. /'/' Proceedings SPIE, 1998, v.3535, p.215-225.

32. Кронрод M.A., Чочиа П.А. Фильтрация помех на изображении с использование!«! медианы распределения. В кн.: Иконика. Теория и методы обработки изображений. М.:Наука, 1983, с.100-108.

33. Lee J.S. Digital image smoothing and the sigma filter. // Computer Vision, Graphics and Image Processing, 1983, V.24, N.2.1. T-i о с с о г\ Г.¿JJ-¿Ob.

34. Борзов С.М., Козик В. П., Потатуркин О. И. Оптико-электронная нейросетевая система распознавания малоразмерных изображений/'/' Тезисы докладов V Всероссийского семинара «Нейроикформатика и ее приложения». Красноярск, КГТУ, 1997, с.23.