RU129230U1 - SYSTEM OF CONTROL OF THE POSITION OF THE GAS JET JOINT ZONE AND THE JET TEMPERATURE FIELD CONTROL - Google Patents
SYSTEM OF CONTROL OF THE POSITION OF THE GAS JET JOINT ZONE AND THE JET TEMPERATURE FIELD CONTROL Download PDFInfo
- Publication number
- RU129230U1 RU129230U1 RU2013101516/28U RU2013101516U RU129230U1 RU 129230 U1 RU129230 U1 RU 129230U1 RU 2013101516/28 U RU2013101516/28 U RU 2013101516/28U RU 2013101516 U RU2013101516 U RU 2013101516U RU 129230 U1 RU129230 U1 RU 129230U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature field
- module
- sensor
- monitoring
- control
- Prior art date
Links
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000001931 thermography Methods 0.000 abstract description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004035 construction material Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000004224 protection Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000930 thermomechanical effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Abstract
1. Система управления положением зоны соударения газовых струй и контроля поля температуры струй, содержащая контроллер, соединенный с модулем аналогового ввода и модулем дискретного ввода-вывода по цифровому интерфейсу, регулирующие клапаны с электроприводом, подключенные к модулю дискретного ввода-вывода и к модулю аналогового ввода, выходные направляющие аппараты газовых струй, соединенные трубопроводами с регулирующими клапанами, отличающаяся тем, что введен датчик контроля поля температур газового потока соединенный с контроллером через преобразователь интерфейсов.2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве датчика контроля поля температур газового потока используют тепловизионный OEM-модуль, а в качестве преобразователя интерфейсов - модуль Gigabit Ethernet.3. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве датчика контроля поля температур газового потока используют промышленный тепловизор, а в качестве преобразователя интерфейсов - модуль Gigabit Ethernet.4. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве датчика контроля поля температур газового потока используют тепловизионный OEM-модуль, а в качестве преобразователя интерфейсов - ЭВМ с платой видеозахвата и платой для связи с контроллером.5. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве датчика контроля поля температур газового потока используют промышленный тепловизор, а в качестве преобразователя интерфейсов - ЭВМ с платой видеозахвата и платой для связи с контроллером.1. A system for controlling the position of the gas jet impact zone and controlling the temperature field of the jets, containing a controller connected to the analog input module and the discrete input/output module via a digital interface, electric control valves connected to the discrete input/output module and to the analog input module , outlet guide vanes of gas jets connected by pipelines to control valves, characterized in that a sensor for controlling the temperature field of the gas flow is introduced, connected to the controller through an interface converter.2. The system according to claim 1, characterized in that a thermal imaging OEM module is used as a sensor for monitoring the gas flow temperature field, and a Gigabit Ethernet module is used as an interface converter. The system according to claim 1, characterized in that an industrial thermal imager is used as a sensor for monitoring the gas flow temperature field, and a Gigabit Ethernet module is used as an interface converter. The system according to claim 1, characterized in that a thermal imaging OEM module is used as a sensor for monitoring the gas flow temperature field, and a computer with a video capture board and a board for communication with the controller is used as an interface converter. The system according to claim 1, characterized in that an industrial thermal imager is used as a sensor for monitoring the gas flow temperature field, and a computer with a video capture board and a board for communication with the controller is used as an interface converter.
Description
Полезная модель относится к области тепловизионного контроля термомеханики энергетического оборудования и может быть применена в области энергетики для оптимизации режимов работы ТЭС, а также в АСУ котельных агрегатов.The utility model relates to the field of thermal imaging control of thermomechanics of power equipment and can be applied in the field of energy to optimize the operation of thermal power plants, as well as in automated control systems of boiler units.
Известна система измерения температуры струй при помощи решетки из термопар. Данная система производит измерения поля температур в определенных точках, равномерно отстоящих друг от друга на расстоянии задаваемого шага, и размещенных в исследуемой области. Система описана в книге «Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент: справочник /под общ. ред. В.А.Григорьева, В.М.Зорина. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 560 с./». Недостатком данной системы является то, что термопарная решетка вносит существенные помехи в газовый поток, а также невозможность применения для высокотемпературных потоков.A known system for measuring the temperature of jets using a lattice of thermocouples. This system makes measurements of the temperature field at certain points that are evenly spaced from each other at a distance of a given step, and located in the studied area. The system is described in the book “Theoretical Foundations of Heat Engineering. Thermotechnical experiment: reference book / under total. ed. V.A. Grigoriev, V. M. Zorina. M .: Energoatomizdat, 1988. - 560 p. / ". The disadvantage of this system is that the thermocouple lattice introduces significant interference into the gas stream, as well as the inability to use for high-temperature flows.
Известно тепловизионное устройство для распознавания формы объекта (Патент RU 2099759 C1, G02B 27/18, 20.12.1997). Устройство формирует два поляризационных тепловизионных изображения с азимутами 0° и 45° и обрабатывает полученные сигналы по определенному алгоритму.A thermal imaging device for recognizing the shape of an object is known (Patent RU 2099759 C1, G02B 27/18, 12.20.1997). The device generates two polarized thermal imaging images with azimuths of 0 ° and 45 ° and processes the received signals according to a specific algorithm.
Недостатком данного технического устройства является невозможность учитывать изменение температуры фона в ходе процесса измерения, а также необходимость применения либо двух тепловизоров, либо перемещения тепловизора.The disadvantage of this technical device is the inability to take into account the change in background temperature during the measurement process, as well as the need to use either two thermal imagers or moving the thermal imager.
Также известна система тепловизионного определения турбулентности газового потока (Патент RU 2400717 С2, G01K 13/02, 09.06.2008). Система, состоящая из тепловизора и персонального компьютера, производит вычисление по термограмме дисперсии вариаций температурного поля в каждой из точек последовательности тепловизионных кадров, с целью выделения границ факела на фоне технологической поверхности.Also known is a thermal imaging system for determining gas flow turbulence (Patent RU 2400717 C2, G01K 13/02, 06/09/2008). The system, consisting of a thermal imager and a personal computer, calculates, according to the thermogram, the variance of the temperature field variations at each point in the sequence of thermal imaging frames in order to highlight the plume boundaries against the background of the technological surface.
В системе не учитывается тот факт, что искомая температурная область может состоять из отдельных зон, разделенных другими образованиями, а также нет возможности автоматического управления. Кроме того, указанная выше система не обеспечивает решение задачи определения области соударения струй, имеющих близкую по значению температуру.The system does not take into account the fact that the desired temperature region can consist of separate zones separated by other entities, and there is also no possibility of automatic control. In addition, the above system does not provide a solution to the problem of determining the region of impact of jets having a temperature close in value.
Наиболее близким аналогом является система контроля факела, работающая по принципу измерения излучения факела в отдельной его части. Система описана в РД 153-34.1-35.503-00 «Методические указания по наладке технологических защит теплоэнергетического оборудования ТЭС». Данная система контроля выбрана в качестве прототипа полезной модели.The closest analogue is the flare control system, operating on the principle of measuring flare radiation in a separate part thereof. The system is described in RD 153-34.1-35.503-00 "Guidelines for the adjustment of technological protections of thermal power equipment of thermal power plants." This control system is selected as a prototype of a utility model.
При этом система контроля факела имеет ряд недостатков: требуется установка индивидуальных датчиков для каждой горелки; система имеет низкую селективность измерений и сложность реализации учета излучения технологических поверхностей; работа в ограниченном диапазоне нагрузок технологического оборудования, невозможность определения области соударения и положения факела.Moreover, the torch control system has several disadvantages: the installation of individual sensors for each burner is required; the system has a low selectivity of measurements and the difficulty of accounting for the radiation of technological surfaces; work in a limited load range of technological equipment, the inability to determine the area of impact and the position of the torch.
Задачей заявленного технического решения является разработка системы с возможностями: анализа температурного поля и определения области соударения струй для различных конфигураций систем и для всего диапазона температур струй, используемых в промышленности; управления положением зоны соударения газовых струй и контроля поля температуры струй для определения наличия газовых струй в рабочем пространстве технологического оборудования.The objective of the claimed technical solution is to develop a system with the following capabilities: analysis of the temperature field and determination of the area of impact of the jets for various configurations of systems and for the entire temperature range of jets used in industry; control the position of the zone of impact of gas jets and control the temperature field of the jets to determine the presence of gas jets in the working space of technological equipment.
Поставленная задача решается тем, что в систему содержащую контроллер, соединенный с модулем аналогового ввода и модулем дискретного ввода-вывода по цифровому интерфейсу, регулирующие клапаны с электроприводом подключенные к модулю дискретного ввода-вывода и к модулю аналогового ввода, выходные направляющие аппараты газовых струй, соединенные трубопроводами с регулирующими клапанами, введен датчик контроля поля температур газового потока соединенный с контроллером через преобразователь интерфейсов.The problem is solved in that a system containing a controller connected to an analog input module and a discrete input-output module via a digital interface, electrically controlled control valves connected to a discrete input-output module and to an analog input module, output gas jet guides connected pipelines with control valves, a sensor for monitoring the temperature field of the gas stream is introduced, connected to the controller through an interface converter.
В качестве датчика контроля поля температур газового потока может использоваться либо тепловизионный OEM-модуль, либо промышленный тепловизор, а в качестве преобразователя интерфейсов - либо модуль Gigabit Ethernet, либо ЭВМ с платой видеозахвата и платой для связи с контроллером.Either an OEM thermal module or an industrial thermal imager can be used as a sensor for monitoring the gas flow temperature field, and a Gigabit Ethernet module or a computer with a video capture card and a card for communication with the controller can be used as an interface converter.
Принцип работы предложенного технического устройства заключается в том, что для определения области соударения струй и контроля поля температур струй используется датчик контроля поля температур газового потока (Фиг.2, блок 7), установленный так, что бы была возможность измерять вариации температурного поля в наиболее вероятной области соударения струй (топка котла и т.д.) в технологическом оборудовании (8). Данные от блока 7 передаются в контроллер (1) при помощи преобразователя интерфейсов (2), после обработки данных по алгоритму, описанному ниже, контроллер при помощи моделей аналогового (3) и дискретного (4) ввода/вывода воздействует на регулирующие клапаны (5), через которые проходит газообразная среда поступающая в выходной направляющий аппарат газовой струи (6). В результате автоматического управления достигается ввод области соударения газовых струй в оптимальный диапазон и решается задача контроля поля температур на большей части области движения струи с целью решения вопросов защитного отключения при выходе температуры за допустимые пределы.The principle of operation of the proposed technical device is that to determine the area of impact of the jets and control the temperature field of the jets, a sensor for monitoring the temperature field of the gas stream is used (Figure 2, block 7), which is installed so that it would be possible to measure the temperature field variations in the most probable areas of collision of jets (boiler furnace, etc.) in technological equipment (8). Data from
Структурная схема алгоритма приведена на фиг.2. После получения изменения во времени поля температур (I), датчик контроля поля температур передает данные в контроллер через преобразователь интерфейсов (II), либо по высокоскоростному интерфейсу (Ethernet IGBit, FireWire и т.п.), либо при помощи платы видеозахвата, при этом используется аналоговый видеосигнал, что позволяет расширит перечень моделей тепловизоров пригодных по характеристикам. В контроллере производится обработка данных (блок III) температурного поля за определенные промежутки времени. Определяется дисперсия изменения температуры по заданному временному интервалу для каждого контрольного пикселя теплоизионного изображения, задается пороговое значение дисперсии, сравнивают расчетное значение дисперсии в каждом контрольном пикселе с пороговым уровнем, и по результатам сравнения выделяют контрольные пиксели, принадлежащие области взаимодействия встречных струй. При вычислении дисперсии происходит отстройка от температурного фона, создаваемого технологическими поверхностями. В зависимости от разности температур встречных струй зона соударения может иметь разную структуру: в виде единой области (фиг.3. - исходное изображение, фиг.4. - результат обработки) или в виде совокупности отдельных зон (фиг.5. - исходное изображение, фиг.6. - результат обработки). По этому производится сопоставление разности температур взаимодействующих струй в областях потенциального течения и в случае, если разность температур больше заданного порогового значения (IV) производится определение области соударения струй как единой зоны, принадлежащей обеим струям и имеющей максимальную дисперсию температуры (VI). В итоге под положением центра соударения понимается центр инерции плоской фигуры этой зоны.The block diagram of the algorithm is shown in figure 2. After receiving a change in the temperature field over time (I), the temperature control sensor transmits data to the controller via an interface converter (II), either via a high-speed interface (Ethernet IGBit, FireWire, etc.), or using a video capture card, while An analog video signal is used, which will expand the list of models of thermal imagers suitable for the characteristics. The controller processes the data (block III) of the temperature field for certain periods of time. The variance of the temperature change is determined for a given time interval for each control pixel of the thermal image, the dispersion threshold value is set, the calculated dispersion value in each control pixel with a threshold level is compared, and control pixels belonging to the interaction region of the opposing jets are extracted from the comparison results. When calculating the variance, there is a detuning from the temperature background created by the technological surfaces. Depending on the temperature difference of the oncoming jets, the collision zone can have a different structure: in the form of a single region (Fig. 3 - the original image, Fig. 4 - processing result) or in the form of a set of separate zones (Fig. 5 - the original image, 6. - processing result). Therefore, the temperature difference of the interacting jets is compared in the regions of the potential flow, and if the temperature difference is greater than the specified threshold value (IV), the region of impact of the jets is determined as a single zone belonging to both jets and having the maximum temperature dispersion (VI). As a result, the position of the center of impact refers to the center of inertia of a plane figure in this zone.
Если разность температур струй ниже порогового значения, то идентификация зоны соударения происходит другим образом (V). Как указывалось выше, в этом случае не происходит формирование одной зоны с максимальной дисперсией, а выделяются отдельные области (вихри) в окрестности зоны соударения которые имеют значение дисперсии выше порогового. Затем по геометрическим координатам ядер вихрей алгоритм производит построение и определяет обобщенную зону соударения струй (VII), как огибающую этих ядер. В этом случае под координатами зоны соударения понимают координаты центра инерции обобщенной зоны.If the temperature difference between the jets is below a threshold value, then the identification of the impact zone occurs in a different way (V). As indicated above, in this case one zone with the maximum dispersion does not form, but separate regions (vortices) in the vicinity of the collision zone that have a dispersion value above the threshold are distinguished. Then, according to the geometrical coordinates of the vortex nuclei, the algorithm constructs and determines the generalized zone of impact of the jets (VII) as the envelope of these nuclei. In this case, the coordinates of the collision zone mean the coordinates of the center of inertia of the generalized zone.
В блоке VIII происходит преобразование области термограммы (тепловизионного изображения) в геометрические размеры технологического пространства. В блоке IX происходит сравнение положения найденной области соударения струй с заданными координатами области, обеспечивающей оптимальный режим работы оборудования, после чего, в случае необходимости, происходит формирование задания на регулирующие органы (X).In block VIII, the region of the thermogram (thermal imaging image) is converted into the geometric dimensions of the technological space. In block IX, the position of the found region of the collision of the jets is compared with the given coordinates of the region that ensures the optimal operation of the equipment, after which, if necessary, a task for the regulatory authorities (X) is formed.
Технический результат, который может быть достигнут при реализации заявленного решения, состоит в получении сведений о структуре встречных струй и области их соударения, в определении положения зоны соударения. При этом полученные данные являются более достоверными, чем найденные при помощи описанных аналогов, поскольку в процессе исследования не вносятся возмущения в поток и измерения происходят одномоментно. Учитывается влияние теплового фона ограждающих конструкций и особенности формирования зоны соударения струй в зависимости от термомеханического режима работы оборудования. Система может использоваться в составе АСУ промышленного оборудования для контроля температуры и контроля наличия газовых струй в рабочем пространстве, а также для автоматического ведения технологического режима. Данные, полученные при использовании предложенного технического решения, могут быть полезны при выборе наиболее оптимальной компоновки котельного агрегата, конструкции горелки, печи, что может повысит эффективность работы энергетического оборудования, а в конечном итоге позволит экономить конструкционные материалы при изготовлении оборудования и топливо в процессе эксплуатации.The technical result that can be achieved by implementing the claimed solution is to obtain information about the structure of the oncoming jets and their impact area, in determining the position of the impact zone. Moreover, the data obtained are more reliable than those found using the described analogues, since during the study no disturbances are introduced into the flow and measurements occur simultaneously. The influence of the thermal background of the enclosing structures and the features of the formation of the zone of impact of the jets depending on the thermomechanical mode of operation of the equipment are taken into account. The system can be used as part of an industrial control system for temperature control and the presence of gas jets in the workspace, as well as for automatic process control. The data obtained using the proposed technical solution can be useful in choosing the most optimal layout of the boiler unit, the design of the burner, furnace, which can increase the efficiency of power equipment, and ultimately save construction materials in the manufacture of equipment and fuel during operation.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101516/28U RU129230U1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | SYSTEM OF CONTROL OF THE POSITION OF THE GAS JET JOINT ZONE AND THE JET TEMPERATURE FIELD CONTROL |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013101516/28U RU129230U1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | SYSTEM OF CONTROL OF THE POSITION OF THE GAS JET JOINT ZONE AND THE JET TEMPERATURE FIELD CONTROL |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU129230U1 true RU129230U1 (en) | 2013-06-20 |
Family
ID=48787057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013101516/28U RU129230U1 (en) | 2013-01-10 | 2013-01-10 | SYSTEM OF CONTROL OF THE POSITION OF THE GAS JET JOINT ZONE AND THE JET TEMPERATURE FIELD CONTROL |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU129230U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106017733A (en) * | 2016-08-04 | 2016-10-12 | 南京南瑞继保电气有限公司 | Temperature online monitoring device and method for modular multi-level converter valve |
| CN113959595A (en) * | 2021-10-26 | 2022-01-21 | 中国人民解放军96605部队保障部 | Missile tail flame jet flow distribution testing method and system |
-
2013
- 2013-01-10 RU RU2013101516/28U patent/RU129230U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106017733A (en) * | 2016-08-04 | 2016-10-12 | 南京南瑞继保电气有限公司 | Temperature online monitoring device and method for modular multi-level converter valve |
| CN113959595A (en) * | 2021-10-26 | 2022-01-21 | 中国人民解放军96605部队保障部 | Missile tail flame jet flow distribution testing method and system |
| CN113959595B (en) * | 2021-10-26 | 2024-02-13 | 中国人民解放军96605部队保障部 | Missile tail flame jet distribution testing method and system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20120052450A1 (en) | System and method for control and optimization of a pulverized coal boiler system | |
| JP4844844B2 (en) | Vibration measurement system and computer program | |
| US20160097680A1 (en) | Equipment and method for advanced imaging burner control process | |
| Ravi et al. | Analysis of the impact of impeller geometry on the turbulent statistics inside a fan-stirred, cylindrical flame speed vessel using PIV | |
| US10612949B2 (en) | Plant, measurement system, and method for measuring temperature and velocity of a flow of fluid | |
| JP2015103218A (en) | Plant diagnostic apparatus and plant diagnostic method | |
| RU129230U1 (en) | SYSTEM OF CONTROL OF THE POSITION OF THE GAS JET JOINT ZONE AND THE JET TEMPERATURE FIELD CONTROL | |
| CN102735421B (en) | Hydraulic model boil-eddy or whirlpool flow measuring system and method | |
| Aliyu et al. | Characteristics of bubble-induced liquid flows in a rectangular tank | |
| Cafiero et al. | On the three-dimensional precessing jet flow past a sudden expansion | |
| CN102252334A (en) | Intelligent soot blowing method based on laser ranging principle | |
| EP3524949A1 (en) | Methodology and system for determining temperature of subsea infrastructure | |
| Tyagi et al. | The role of flow interaction in flame–flame interaction events in a dual burner experiment | |
| EP2784477A1 (en) | Method and apparatus for determining deposits in power plant boilers and high-temperature furnaces | |
| Larsson et al. | PIV/PLIF experiments of jet mixing in a model of a rotary kiln | |
| Niu et al. | Experimental study of hypersonic traveling crossflow instability over a yawed cone | |
| Cafiero et al. | Turbulence properties in jets with fractal grid turbulence | |
| Ligrani et al. | Parametric study of wind tunnel test section configurations for stabilizing normal shock wave structure | |
| Rao et al. | Visualization and image processing of compressible flow in a supersonic gaseous ejector | |
| CN210089649U (en) | Steel plant ladle gesture detection device | |
| He et al. | Camera-based portable system for wind turbine blade tip clearance measurement | |
| Rottier et al. | An endoscopic particle image velocimetry system for high-temperature furnaces | |
| CN119269017A (en) | Combustor cold flow field measurement system and method based on pressure sensor array | |
| Janetzke et al. | Time resolved investigations on flow field and quasi wall shear stress of an impingement configuration with pulsating jets by means of high speed PIV and a surface hot wire array | |
| Straußwald et al. | Investigating the influence of mainstream turbulence and large vortices on gas turbine trenched film cooling flows using planar temperature-velocity imaging |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130621 |