Главная Промышленная автоматика.

Результаты

Характеристика новых датчиков. Шесть датчиков были испытаны на установке с газовой горелкой для определения выходного напряжения при работе на богатой и бедной смесях, переходной характеристики и внутреннего сопротивления в зависимости от температуры. Для проведения измерений в схеме имелись две •шунтирующие постоянные нагрузки: с сопротивлением 5-10* Ом (нагрузка параллельно соединена с вольтметром и осциллоскопом); с сопротивлением 0,83-10 Ом (вольтметр, осциллоскоп и шунтирующий резистор 10 Ом). Сапротивления нагрузки соответствуют входному полному сопротивлению электронного блока системы регулирования по замкнутому циклу. Зависимость выходного напряжения от К измерялась при температурах 350 и 500°С в процессе динамометрических испытаний с использованием метода подстройки эквивалентной степени сжатия. Данные, полученные в результате испытаний, приведены на рис. 2-5 и 6. Средние величины и средние квадратические отклонения, вычисленные по дан-ны.м испытаний, приведены в табл. 1 и 2.

Выходные напряжения новых датчиков при работе на богатой и бедной смесях и при двух различных сопротивлениях нагрузки приведены на рис. 2.- Выходное напряжение датчика для богатой смеси быстро растет в диапазоне температуры 150-300° С, достигая максимума при температуре 350-400° С и медленно уменьшаясь по мере дальнейшего увеличения температуры. Сопротивление нагрузки существенно влияет на выходное напряжение датчика для богатой смеси при температуре ниже 350° С. При сопротивлении нагрузки 5-10 Ом участок резкого изь енения выходного напряжения смещается примерно на 50° С в сюрону низ-

Таблица 1

Эксплуатационные данные, полученные по шести новым датчикам на Zr02 при сопротивлении нагрузки 5 МОм

Температура элек1ода,

Напряжение на выхбде (мВ) при составе смеси

Время установления (мс) после перехода смеси

Внутреннее сопротивление, Ом

богатой

бедной

от богатой к бедной

от бедной к богатой

48dz4

-10±2

449dz28

-50+25

(3,02±0,44) 10=

697dz27

47 ±26

1170±414

2192±1156

(0,90 ±0,26) 106

826-ь 24

-24 + 24

484±88

475±86

(422±78) 103

901d-21

2-tl9

219 ±23

160±10

(174±20) 103

941 + 18

31 ±13

101±18

64±9

(79 ±8)

974 ±8

48 ±12

58 ±15

30 ±4

(24±4) 103

958±5

48±2

34 ±7

23 ±4

2380 ±40

929 ±7

52±1

25 ±5

18±3

374±98

863+3

58±1

21 ±5

13±3

38±8

807±4

69±1

17±3

12±3

13±1



Температура электрода,

Напряжение на выходе (мВ) при работе на составе смесн

Время установления (мс) после перехода смеси

Внутреннее сопротивление. Ом

богатой

бедной

от богатой к бедной

от бедной к богатой

143±14

-45±21

(3,36±0,53) 10"

357+37

-91 ±36

(1,11 ±0,20) 106

557 ±32

-98 ±36

(500 ±59) 103

724dz38

-69 ±27

169 ±16

202+39

(184 + 30) 103

. 300

835±31

-15±21

83 ±9

73±10

(81 ±19) 103

936 ±16

34 ±9

53 ±9

31+4

(25 ±4)

949+1

48±2

33±5

23±4

2280 + 40

923+5

52±1

26 ±7

17±5

369 +99

860 ±5

5S+3

18±3

13+3

43 ±12

804+5

69 ±2

16±2

14±4

12+2

кой температуры, что сдвигает тем самым нижнюю границу диапазона рабочей температуры датчика примерно на 50° С по сравнению с диапазоном, получаемым при использовании нагрузки с сопротивлением 0,83-10 0.м. Выходное напряжение датчика для бедной смеси с увеличением температуры сначала возрастает в области отрицательных значений, достигая в ней максимума при температуре 200-250° С, затем переходит в область положительных значений, когда температура достигает примерно 300° С и незначительно по,вышается при температуре выше 350° С. Величина смещения выходного напряжения для бедной смеси с ростом сопротивления нагрузки увеличивается в диапазоне низких температур. Это указывает на зависимость выходного напряжения в бедной смеси от поляризации Zr02.

Расчетные значения напряжения для разомкнутой цепи датчика были вычислены по уравнению Нернста с использованием данных Эдди [7], Барнеса и др. [15]. Соответствующие расчетные данные с учетом уточненной температуры отработавших газов, полученные (в результате измерения температуры электрода, обозначены точками на рис. 2. Из рисунка видно, что расчетные и экспериментальные данные выходного напряжения как для богатых, так и бедных смесей совпадают. Новые датчики, таким образом, являются идеальными датчиками при температуре выше 400° С.

На рис. 3 показаны типичные кривые переходного напряжения, записанные на осциллоскопе, когда температура датчиков равнялась 350 и 800° С. Время установления при переходе от работы на богатой смеси к бедной (БГ-БД) и от бедной, смеси к богатой (БД - БГ) составляет соответственно 55 и 40 мс для температуры 350° С и 15 и 10 мс для температуры 800° С. Ско-

Зксплуатационные данные, полученные по шести новым датчикам на ZrOa при сопротивлении нагрузки 0,83 МОм



1000

>


а-Нагрузна 5МОм о-Нагрузиа 0,83мОм о-Расчетные значения


ЮООмВ

ЮООиВ

100 м с

200 300 400 500 600 700 800 t Температура

ОмВ-

Бедная смесь-богатая смесь

бедная смесь

SOmc

Богатая смесь бедная смесь

Рис. 2. Усредненные величины выходного напряжения для шести новых датчиков при работе иа богатой и бедной смесях в зависимости от температуры на конце электрода (приведены также расчетные значения напряжения п.ри разомкнутой цепи датчика, вычисленные по уравнению Нернста для полностью равновесного горения топлива)

Рис. 3. Переходные характеристики напряжения новых датчиков, испытанных при температурах электрода 350 и 800°С:

о- 350°С; б -800°С

рость отработавшего газа при этих двух температурах составляла приблизительно 1,6 и 2,7 м/с. Время прохождения газов, определяемое как период, за который граница перехода от богатой смеси к бедной или от бедной к богатой смеси достигает датчика, равно 300 и 90 мс для температуры в трубе соответственно 350 и 800° С.

Было определено, что как скорость газа в трубе горелки, так и положение датчика вдоль трубы .влияют .на время установления переходного напряжения. Уменьшение скорости газа приводит к снижению скорости диффузии газа через пограничный слой на внешнем электроде датчика и, следовательно, к росту времени установления. Увеличение времени прохождения газа приводит к расширению диффузионной зоны, а следовательно, к удлинению времени установления. Наблюдаемая температурная зависимость времени установления считается обусловленной скоростью движения газа, временем прохождения газа и кинетикой газовой реакции.

Зависимость времени установления от температуры для нового датчика показана на рис. 4. Время установления как для пе- -рехода БГ-БД, так -и для перехода БД-БГ, медленно увеличи-





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 [19] 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

0.0031