Técnica de procesamiento de señal para discriminación mejorada de escáner de llamas.

Método para discriminar llamas entre una primera llama con un número predeterminado de atributos asociados a llama y una segunda llama con un número predeterminado de atributos asociados a llama, donde dicha primera y segunda llama son vistas por un escáner de llama único

(32) y dicho escáner de llamas (32) produce una señal indicativa de dicha primera y segunda llama, dicho método comprendiendo:

el procesamiento simultáneo de dicha señal indicativa de llama para mejorar uno o varios de dicho número predeterminado de atributos de llama asociados a la primera llama y para mejorar uno o varios de dicho número predeterminado de atributos de llama asociados a la segunda llama;

dicho método se caracteriza por determinar cuando dicho uno o varios de número predeterminado de dichos atributos de llama mejorados asociados a la primera llama excede un umbral predeterminado asociado (46); y por

determinar cuando dicho uno o varios de dicho número predeterminado de los atributos de llama mejorados asociados a la segunda llama, exceden un umbral predeterminado asociado (48).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2004/040448.

Solicitante: ABB INC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 12040 Regency Parkway, Suite 200 Cary, NC 27518 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: CHASE,PAUL, NIZIOLEK,JAMES, GRAYSON,TERRY, ROSSANO,GREGORY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > APARATOS DE COMBUSTION; PROCESOS DE COMBUSTION > REGULACION O CONTROL DE LA COMBUSTION (dispositivos... > Sistemas de control de la combustión (F23N 1/00,... > F23N5/08 (utilizando elementos sensibles a la luz)

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Fragmento de la descripción:

ES 2 529 181 T3

Técnica de procesamiento de señal para discriminación mejorada de escáner de llamas

1. Campo de la invención

Esta invención se refiere a instrumentación industrial de escáner de llamas y más particularmente a tal instrumentación que se requiere para distinguir, es decir, discriminar llamas de distintos combustibles que son alternativamente quemadas en el mismo quemador o discriminar las llamas entre quemador y encendedor adyacente, donde el encendedor puede tener el mismo o diferente combustible que el quemador principal.

2. Descripción de la técnica anterior

Los escáneres de llamas son instrumentos importantes en el manejo de los sistemas de combustión de generadores de vapor encendidos por combustible de fósil. Con este fin, los escáneres de llamas son una de las entradas primarias en el sistema de gestión de quemador normalmente provisto con el generador de vapor. La función principal de un escáner de llamas es controlar el proceso de combustión en el generador de vapor y proporcionar cuando existe una llama estable, una señal que otorgue una indicación que sea segura para continuar suministrando combustible de fósil en la cámara de combustión del generador de vapor.

En el caso de que la llama se vuelva inestable, o la llama se pierda completamente, el escáner de llamas se diseña para proporcionar una pérdida de señal de llama al sistema de gestión de quemador. En respuesta a la pérdida de señal de llama, el sistema de gestión de quemador corta el combustible fósil del generador de vapor antes de que se desarrolle una condición operativa insegura en el generador de vapor.

La solicitud de patente EP0474430 divulga un equipo de control de llamas adecuado para la detección de la presencia de una llama de quemador en una instalación de quemador múltiple; el equipo de control detecta una señal indicativa del espectro del componente de fluctuación en la radiación de las llamas sobre una gama de frecuencias.

La solicitud de patente EP1010943 divulga un equipo para control de una llama de hidrocarburo para determinar y ajustar su estequiometría de combustión usando tres sensores receptivos a especies de radiación transitorias y no transitorias emitidas por la llama.

La patente U.S. nº 5, 755, 819 divulga un sistema de detección de llamas que comprende un número de fotodetectores al menos tan alto como el número de la variables de estado asociado a las fuentes de llamas. El sistema de detección analiza la salida actual de señales por los fotodetectores, mapea cada señal de corriente con respecto a la variables de estado e inversamente mapea las señales de corrientes y la variables de estado para determinar la dependencia de cada variable de estado con respecto a las señales de corriente.

Un requisito en la determinación de si existe una llama estable o si la llama se ha convertido en inestable o se ha perdido es que el escáner de llamas debe ser capaz de discriminar llamas entre quemadores adyacentes o entre quemador o encendedor entre combustibles diferentes en un quemador. Un ejemplo de un escáner de llamas que puede discriminar llamas entre quemadores adyacentes es el escáner de llamas basado en fotodiodo de carburos de silicio descrito en la patente US nº 6, 472, 669 ("la '669) en copropiedad, expedida el 29 octubre 2002. La solicitud de patente GB2261944 divulga un equipo de control de llamas para discriminar entre llamas de aceite y llamas de combustible pulverizado; la discriminación se realiza por detección del sistema de la característica de la variación de la amplitud del parpadeo con frecuencia del parpadeo.

Práctica común en discriminar llamas entre quemadores diferentes o entre quemador y encendedor o entre combustibles diferentes en un quemador, es diseñar un sistema que puede detectar y actuar sobre una marca de señal de llama que es específica del tipo combustible o configuración del quemador/encendedor mecánico. Hay varios factores que contribuyen a las marcas de señal de llama. Ejemplos son el tipo de combustible, las proporciones de combustible respecto a aire, la ubicación del escáner en relación a la posición del escáner, el perfil de llamas en relación a la posición de escáner, el ángulo de observación del escáner de llamas, la carga del quemador, y la carga de caldera. Todos estos factores, y otros, se combinan para crear una marca de llamas únicas.

La técnica de métodos de discriminación de llamas es la capacidad para reconocer las diferencias entre las marcas que emanan de dos fuentes de llamas. Muy a menudo estas diferencias son ínfimas y llevan a rendimiento de discriminación marginal. Algunas veces las diferencias entre fuentes de llamas tienen características de superposición cuando el quemador o caldera avanzan a través de su rango de carga operativa, haciendo imposible la discriminación durante un segmento de ES 2 529 181 T3

tiempo.

Típicamente, la señal de escáner de llamas crudas, puesto que viene de la cabeza del escáner, se prepara y luego se procesa para detectar atributos particulares asociados al combustible o quemador al que el escáner se asigna para discriminar. Una vez que se detecta un atributo, se compara después con límites de disparo predeterminados para reconocimiento como llama o no llama. Es deseable encontrar los atributos asociados en un a tiempo y forma congruente. Ejemplos de atributos típicos incluyen intensidad, frecuencia de parpadeo, y amplitud ac.

Conforme a la presente invención la señal de llamas se prepara en senderos paralelos permitiendo que los atributos de señal sean mejorados según los ajustes de disparo programados asignados mientras que al mismo tiempo suprimen los atributos de las llamas alternativas. Esta preparación aumenta la separación de atributo, haciendo la detección más previsible, a tiempo y congruente.

Resumen de la invención [0012] Un método para discriminar llamas entre una primera llama con un número predeterminado de atributos asociados a llama y una segunda llama con un número predeterminado de atributos asociados a llama. Las primera y segunda llama son vistas por un único escáner de llamas y el escáner de llamas produce una señal indicativa de la primera y segunda llama. El método:

procesa simultáneamente la señal indicativa de llama para mejorar uno o varios del número predeterminado de los atributos de llama asociados a la primera llama y para mejorar uno o varios del número predeterminado de atributos de llama asociados a la segunda llama; determina cuando el número predeterminado de uno o más atributos mejorados asociados a la primera llama excede un umbral predeterminado asociado; y determina cuando uno o varios del número predeterminado de atributos de llama asociados a la segunda llama excede un umbral predeterminado asociado.

Un generador de vapor encendido por combustible fósil que tiene:

Una fuente para producir una primera llama, donde la primera llama tiene un número predeterminado de atributos asociados a llama; una fuente para producir unas segunda llama, donde la segunda llama tiene un número predeterminado de atributos asociados a llama; un escáner de llamas para ver tanto la fuente de la primera llama y la fuente de la segunda llama y para producir una señal indicativa de la primera llama y de la segunda llama; medios para tratar simultáneamente la señal de escáner de llamas para mejorar uno o varios del número predeterminado de atributos de llama asociados a la primera llama y para mejorar uno o varios del número predeterminado de atributos de llama asociados a la segunda llama; y medios para determinar cuando uno o varios de los números predeterminados de atributos mejorados de llama asociados a la primera llama exceden un umbral... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

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1. Método para discriminar llamas entre una primera llama con un número predeterminado de atributos asociados a llama y una segunda llama con un número predeterminado de atributos asociados a llama, donde dicha primera y segunda llama son vistas por un escáner de llama único (32) y dicho escáner de llamas (32) produce una señal indicativa de dicha primera y segunda llama, dicho método comprendiendo:

el procesamiento simultáneo de dicha señal indicativa de llama para mejorar uno o varios de dicho número predeterminado de atributos de llama asociados a la primera llama y para mejorar uno o varios de dicho número predeterminado de atributos de llama asociados a la segunda llama; dicho método se caracteriza por determinar cuando dicho uno o varios de número predeterminado de dichos atributos de llama mejorados asociados a la primera llama excede un umbral predeterminado asociado (46) ; y por determinar cuando dicho uno o varios de dicho número predeterminado de los atributos de llama mejorados asociados a la segunda llama, exceden un umbral predeterminado asociado (48) .

2. Método según la reivindicación 1 que comprende además el procesado de dicha señal indicativa de llama para mejorar uno o varios de dicho número predeterminado de atributos de llama asociados a dicha primera llama.

3. Método según la reivindicación que comprende además el preprocesado de dicha señal indicativa de llama para mejorar uno o varios de dicho número predeterminado de atributos de llama asociados a dicha segunda llama.

4. Método según la reivindicación 1 que comprende además el funcionamiento de un relé de disparo asociado a dicha primera llama cuando dicho número predeterminado de atributos de llama mejorados asociados a dicha primera llamas se determina para exceder dicho umbral predeterminado asociado (46) .

5. Método según la reivindicación 1 que comprende además la puesta en funcionamiento de un relé de disparo asociado a dicha segunda llama cuando dicho número predeterminado de uno o varios atributos de llama mejorados se determina para exceder dicho umbral predeterminado asociado (48) .

6. Generador de vapor disparado por combustible fósil que comprende:

Una fuente para producir una primera llama, donde dicha primera llamas tiene un número predeterminado de atributos de llama asociados; Una fuente para producir una segunda llama, donde dicha segunda llama tiene un número predeterminado de atributos de llamas asociados; Un escáner de llamas (32) para visualizar tanto dicha fuente de dicha primera llama y dicha fuente de dicha segunda llama y producir una señal indicativa de dicha primera llama y de dicha segunda llama;

Medios (42, 44) para procesar simultáneamente dicha señal de escáner de llamas para mejorar uno o varios de dicho número predeterminado de atributos de llama asociados a dicha primera llama y mejorar dicho uno o varios de dicho número predeterminado de atributos de llama asociados a dicha segunda llama; y dicho vapor generador está caracterizado por el hecho de que comprende: medios (46, 48) para determinar cuando dicho uno o varios de dicho número predeterminado de atributos mejorados de llamas asociados a dicha primera llamas excede un umbral predeterminado asociado y cuando dicho uno o varios de dicho número predeterminado de atributos mejorados de llamas asociados a dicha segunda llama excede un umbral predeterminado asociado.

7. Generador de vapor disparado por combustible fósil según la reivindicación 6 donde dichos medios (42, 44) para tratar simultáneamente dicha señal indicativa de llama incluye medios (42) para preprocesar dicha señal indicativa de llamas para mejorar uno o varios de dicho número predeterminado de atributos de asociados a llama de dicha primera llama.

8. Generador de vapor disparado por combustible fósil según la reivindicación 6, donde dichos medios (42, 44) para procesar simultáneamente dicha señal indicativa de llamas incluyen medios (44) para preprocesar dicha señal indicativa de llamas para mejorar uno o varios de dicho número predeterminado de atributos asociados a llama de dicha segunda llama.

9. Generador de vapor disparado por combustible fósil según la reivindicación 6 que comprende además un relé de disparo asociado a dicha fuente de dicha primera llama y un relé de disparo asociado a dicha fuente de dicha segunda llama