Исследование и разработка методов и средств контроля погасания пламени промышленных печей на основе оптоэлектронных систем с кварцевыми монолитными световодами

• Автор: Шехурдин, Антон Александрович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Методы и средства контроля погасания пламени

и возможности их дальнейшего развития в системах АСУ ТП.

1.1 Принцип и особенности ионизационного метода контроля пламени

1.2 Оптический метод контроля пламени, специфика его

использования в промышленности.

1.3 Анализ требований современных норм и правил. Способы повышения достоверности информационного сигнала
1.4 Выводы.

Глава 2 Теоретическое исследование системы контроля погасания пламени

на базе высокотемпературных оптических средств.

2.1 Классификация информационных измерительных систем на базе
оптических средств.
2.2 Анализ светоэнергетических характеристик оптических источников излучения.
2.3 Теоретические основы распространения оптического излучения
2.4 Вывод функции передачи некогеренгного излучения через оптическую систему
2.5 Анализ возможности преобразования информационного сигнала
на выходе оптического канала.
2.6 Обобщенная модель функции преобразования. Вводимые допуски и ограничения
2.7 Выводы.
Глава 3 Моделирование функции преобразования оптического сигнала
системы контроля погасания пламени.
3.1 Построение и проверка алгоритма расчета светоэнергетических характеристик источника излучения
3.2 Методика расчета коэффициента пропускания оптического канала.
3.3 Расчет коэффициентов пропускания прямого и однократно изогнутого цилиндрических световодов постоянного сечения
3.4 Исследование влияния функции оптоэлектронного преобразования
на информационный сигнал
3.5 Алгоритмизация основных этапов процесса моделирования и расчет светопропускания системы контроля погасания пламени.
3.6 Анализ систем погасания пламени по показателям информационности
и надежности
3.7 Разработка требований к схемноконструктивным решениям СПП
3.8 Выводы
Глава 4 Разработка системы погасания пламени на базе высокотемпературных оптических структур как составной части АСУ ТП промышленных объектов.
4.1 Разработка и анализ алгоритма функционирования блока управления СПП
4.2 Обоснование выбора элементной базы
4.3 Разработка аппаратного и программного обеспечения блока обработки инфомации. Требования к конструкторскому оформлению.
4.4 Анализ необходимости использования конструкции сигнализатора
погасания пламени со средствами взрывозащиты.
4.5 Разработка конструкции сигнализатора погасания пламени.
4.6 Экспериментальные исследования высокотемпературного оптического
4.7 Оценка возможности сопряжения оптической системы
с существующими аналогами
4.8 Обзор перспектив использования кварцевых безоболочных световодов
4.9 Выводы.
Выводы по работе.
Список аббревиатур и сокращений
Список опубликованных работ
Список используемой литературы


Учитывая все вышесказанное, цель диссертационной работы состоит в построении научных основ контактного метода контроля наличияотсутствия пламени систем АСУ ТП на базе средств ВОД и микропроцессорной техники. Научным результатом работы является исследование параметров высокотемпературного оптического канала одновременно как источника и как средства передачи информации с созданием математической модели, позволяющей по заданным параметрам оптического канала определять его функциональные характеристики в рамках решаемой задачи. Практическая ценность работы итогом диссертационной работы является опытный образец высокотемпературного СПП, созданного на базе серийно выпускаемой промышленной горелки с использованием средств микропроцессорной техники последнего поколения. Также по результатам анализа алгоритма функционирования программного обеспечения БУ СПП составлены рекомендации для определения значения временного интервала, критичного для образования взрывоопасной смеси при погасании пламени горелок без прекращения подачи топлива. Реализация результатов работы результаты диссертационной работы нашли применение при создании опытного образца СПП и последующей подготовке документации для сертификации СПП с целью организации серийного выпуска. Опытный образец СПП демонстрировался на выставке Регионы России . Научные результаты диссертации используются в учебноисследовательской работе, курсовом и дипломном проектировании на кафедре Электронная и вычислительная аппаратура Московского государственного института электроники и математики МГИЭМ. Публикации в процессе работы над диссертацией получены 2 Свидетельства на полезную модель, 1 Патент на полезную модель, опубликовано 4 научных статьи и 7 докладов и тезисов на научнотехнических конференциях. Структура работы Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы и приложений. В первой главе проводится обзор существующих методов контроля наличия пламени и реализующих эти методы приборов. Рассматриваются недостатки применяемых средств и возможности компенсации влияния неинформативных факторов, что является основанием для формулирования методических и технических требований к разрабатываемому СПП. Во второй главе проводится теоретический анализ возможности использования ВОД для контактного контроля наличияотсутствия пламени. Решение задачи требует проведения параметризации измеряемой среды с последующей оценкой степени влияния функции преобразования оптического канала на информационный сигнал для возможности его приема и преобразования средствами детектирования. Третья глава посвящена моделированию работы оптической системы СПП. Задачей математической модели, базирующейся на теоретических сведениях из ГлавыП, является анализ параметров источника излучения и функции преобразования оптического канала для вычисления мощности выходного информационного сигнала и рекомендаций по выбору типов средств детектирования. В четвертой главе формируется программноаппаратная база для решения задачи по созданию действующего образца системы контроля наличияотсутствия пламени. Комплекс решений включает в себя алгоритм функционирования СПП, программное обеспечение БУ СПП, рекомендации по выбору элементной базы БУ СПП, проверку соответствия характеристик СПП действующим нормам и правилам. Сделаны общие выводы по диссертационной работе. Глава I. В настоящее время на предприятиях нефтеперерабатывающей, нефтехимической, химической отраслей промышленности для повышения температуры продукта до требуемых условиями технологического процесса значений используются печи различных конструкций с конвекционным методом теплопередачи, где в качестве источника энергии применяется открытое пламя. Для регулирования количества подаваемого топлива, необходимых пропорций смеси топлива с воздухом, поддержания факела определенной высоты и формы используются специальные устройства горелки. Рис. В связи с этим, для обеспечения взрывопожаробезопасности производственных объектов, возникает задача контроля и своевременной сигнализации о наличииотсутствии пламени как основных, так и пилотных горелок.