Стабильно горящее пламя в топках печей является необходимым и важным условием их работы [1,2]. Контроль за наличием пламени осуществляется при помощи специальных датчиков, основное предназначение которых заключается в обеспечении безопасного функционирования различных установок по сжигания твёрдого, жидкого или газообразного топлива [3,4]. Датчики и приборы для контроля пламени также участвуют в автоматическом или полуавтоматическом процессе розжига пламени, осуществляют постоянный контроль за процессом сгорания топлива с учётом всех требуемых условий и мероприятий по защите. Таким образом, надёжность и безотказность работы котельных установок всецело зависит от правильного выбора датчиков контроля пламени [5].

Для контроля наличия пламени при сжигании в топках котлов газа и жидкого топлива применяются как методы прямого контроля (ультразвуковой, термометрический, ионизационный, фотоэлектрический), так и методы косвенного контроля (контроль за разрежением в топке, контроль за давлением топлива в подающем трубопроводе, за давлением или перепадом давления перед горелкой, а также контроль за наличием постоянного источника воспламенения) [6].

В малых газовых нагревателях и отопительных котлах отечественного производства, газовых калориферах применяют приборы, которые основаны на фотоэлектрическом, термометрическом и ионизационном методах контроля. Также широко применяется методы контроля, основанные на электрическом потенциале пламени, и на электрической пульсации пламени [7].

Наиболее часто применяемый фотоэлектрический метод контроля за горением топлива заключается в измерении степени видимого и невидимого излучения пламени соответствующими фотодатчиками, фиксирующими оптические свойства пламени. Фотодатчики, применяемые в таких системах, осуществляют регистрацию всех изменений интенсивности принимаемого ими светового потока, и отличаются они друг от друга по длине волны, принимаемой от источника излучения. Эти свойства фотодатчиков необходимо учитывать, так как спектральные характеристики пламени в значительной степени зависят от вида используемого топлива. При сгорании топлива излучение происходит в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовом спектре. Основная часть энергии, излучаемой пламенем, соответствует инфракрасной части спектра, и характеризуется длиной волны 0,8–800 мкм. Видимому излучению соответствует длина волны в диапазоне 0,4–0,8 мкм, ультрафиолетовому излучению соответствует длина волны в диапазоне 0,28–0,4 мкм (области УФ-А и УФ-В). В соответствии с выбранным чувствительным элементом фотодатчики делятся на инфракрасные, ультрафиолетовые или просто датчики светимости. Каждому диапазону излучения соответствует чувствительный элемент фотоприемного устройства [7]. Серьезной проблемой при использовании оптических датчиков пламени является их низкая селективность, особенно характерная для горелочных котлов, имеющих три или более горелок. При ошибочном сигнале оптического датчика о наличии пламени возможна серьезная аварийная ситуация.

Вторым часто используемым методом контроля пламени является ионизационный метод, основанный на использовании электрических свойств пламени. Работа датчика ионизации основана на фиксировании электрических процессов, возникающих и протекающих в пламени. К таким процессам можно отнести способность пламени проводить ток, возбуждать в электродах, помешенных в пламя, собственную э. д.с., выпрямлять переменный ток, что во всех случаях обусловливается степенью ионизации пламени [8,9].

Преимуществом ионизационного метода является безынерционность, так как при погасании контролируемого пламени ионизационные процессы сразу прекращаются, что приводит к практически мгновенному отключению подачи газа в горелки котла. Этот метод позволил разработать приборы контроля, основанные на электропроводности пламени, возникновении э. д.с. пламени, его вентильном эффекте и электрической пульсации. Например, за рубежом широко применяется метод контроля пламени, основанный на вентильном эффекте, что обеспечивает высокую достоверность обнаружения пламени [10]. Недостатком ионизационного метода контроля является нестабильная работа в условиях с интенсивно запыленной рабочей атмосферой, а также в условиях сильного вихревого движения газов. Ионизационный контроль надежно работает в условиях прямоструйного факела, не имеющего застойных вихревых зон.

Надежность работы датчика пламени, и надежность всей системы защиты от погасания пламени зависят как от правильного выбора типа датчика, так и от места и способа его установки. Все типы датчиков пламени имеют определенные достоинства и недостатки, и неправильный выбор типа датчика или его неправильная установка может вызвать возникновение ложного сигнала. Для снижения вероятности ошибки обнаружения пламени при выборе датчиков для конкретного проекта необходимо принимать во внимание все их особенности [11].

Таким образом, для повышения надежности работы и уменьшения количества остановов котла из-за подачи ошибочного сигнала от датчика пламени необходимо применять несколько различных датчиков, работающих на принципиально независимых друг от друга принципах.

Работа в этом направлении привела к созданию интеллектуального комбинированного датчика пламени, работающего на двух независимых принципах: оптическом и ионизационном. Такое сочетание типов датчиков позволит нивелировать вышеупомянутые недостатки отдельных датчиков, что позволит обеспечить повышенную надежность определения наличия пламени в топке котла.

Для решения этой задачи был разработан комбинированный датчик контроля пламени горелки, сочетающий в себе два принципа работы: оптический и ионизационный. В оптической части разработанного датчика происходит выделение и усиление переменного сигнала, характеризующего процесс горения. При горении топлива образуются пульсации яркости пламени горелки, которые преобразуются в электрический сигнал при помощи фотодатчика, сигнал с которого усиливается и поступает в микроконтроллерное устройство обработки сигнала. Второй датчик — ионизационный, сигнал на выходе которого имеется только при наличии электропроводности среды между электродами, что бывает только при наличии пламени.

Конструкция комбинированного оптоионизационного датчика контроля пламени горелки приведена на рис. 1. Датчик состоит из кварцевого стержня 1, помещенного в корпус 2, керамического стержня 3, внутри которого находятся два электрода из жаропрочной стали, представляющих собой датчик ионизации ДИ, устройство обработки сигналов, в состав которого входят фотодатчик ФД, усилитель-формирователь сигналов фотодатчика УФ1, усилитель-формирователь сигналов датчика ионизации УФ2, и микроконтроллер МК. Микроконтроллер связан с блоком автоматики через разъем Р.

Рис. 1. Комбинированный оптоионизационный датчик контроля пламени

Сигналы переменной амплитуды, возникающие при наличии пульсаций пламени, с фотодатчика ФД и ионизационного датчика ДИ усиливаются и приводятся к логическим уровням при помощи усилителей-формирователей УФ1 и УФ2 соответственно. Микроконтроллер МК предназначен для обработки сигналов с фотодатчика ФД и датчика ионизации ДИ, и формирования управляющего сигнала для блока автоматики котла.

Устройство обработки сигналов обеспечивает выделение высокочастотных пульсаций факела, полученных с фотоприемника при работающей горелке, и обеспечивает формирование признака наличия и отсутствия факела, а также самодиагностику с выводом состояния датчика на световой индикатор.

Предложенный комбинированный датчик позволяет контролировать наличие пламени при сжигании газа или жидкого топлива. Для повышения надежности работы применены режимы автоматической и ручной настройки чувствительности датчиков и влияния фонового излучения, самоконтроля прибора по превышению температуры, контроля обрыва линий связи, засорения стекла, потери чувствительности. К устройству подключается внешний светодиодный индикатор интенсивности факела и сигнализатор превышения температуры внутри прибора.

Параметры комбинированного датчика:

Коммуникационный протокол RS-485

Время срабатывания, при появлении/погасании пламени с, не более0,5/1

Напряжение питания, В 12–24

Потребляемый ток, А, не более 0,2

Температура окружающего воздуха, ºС -25 …+85

Масса, кг, не более 0,3

Основными функциями комбинированного опто-ионизационного датчика контроля являются сигнализация погасания пламени, что вызывает немедленное срабатывание защиты и прекращение подачи топлива, самоконтроль исправности датчика, автоподстройку параметров датчика, сохранение параметров датчика в энергонезависимой памяти микроконтроллера при исчезновении питания и сбоях в работе, а также формирование дискретного выходного сигнала для устройства автоматики.

Таким образом, сочетание в одном устройстве двух различных датчиков, работающих на двух принципиально независимых друг от друга принципах, и имеющих общее устройство обработки сигналов, позволит обеспечить повышенную надежность определения наличия пламени в топке котла.

Литература:

1. Береснев А. Л., Будко А. Ю. Повышение эффективности теплоэнергетических установок методом контроля горения топлива по сигналу ионного тока. [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, № 4. — Режим доступа: http://www.ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/1973 (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз.рус.
2. Хватов О.С, Дарьенков А.Б., Самоявчев И. С. Оценка топливной экономичности в единых электростанциях автономных объектов на базе [Электронный ресурс] // «Инженерный вестник Дона», 2013, № 3. — Режим доступа: http://ivdon.ru/magazine/archive/n4y2013/1870/(доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз.рус.
3. Fristrom R. M. Flame structure and processes // Oxford University Press, N. Y. Oxford. 1995.
4. Huth, A. Heilos. Fuel flexibility in gas turbine systems: impact on burner design and performance // A volume in Woodhead Publishing Series in Energy, Siemens AG Energy, Germany, 2013, P. 635–684.
5. Полтавцев, О. В. Датчики контроля пламени — один из важнейших факторов безопасной работы котельной [Электронный ресурс] / О. В. Полтавцев // Новости теплоснабжения, — 2016. — № 12 (196). — Режим доступа: www.rosteplo.ru/nt/196(доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз.рус.

6. Берсенев, И. С. Автоматика отопительных котлов и агрегатов / И. С. Берсенев, М. А. Волков, Ю. С. Давыдов. — М.: Стройиздат, 1979. — 376 с.

7. Приборы контроля наличия пламени [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://prommatika.ru/staty/113-priborplameni (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз.рус.
8. Приборы контроля пламени, сигнализаторы горения [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.termonika.ru/inf/pribory-kontrolya-plameni-signalizatory-goreniya.shtml(доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз.рус.
9. ГОСТ Р 51983–2002. Устройства многофункциональные регулирующие для газовых аппаратов. Общие технические требования и методы испытаний. введ. 01.01.2004. — М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. — 35 с.
10. ГОСТ Р 51843–2001. Термоэлектрические устройства контроля пламени. Общие технические требования и методы испытаний. введ. 24.12.2001. — М.: ИПК Издательство стандартов, 2002. — 20 с.
11. Луговской, А. И. Контроль за работой печей и факельного хозяйства / А. И. Луговской, С. А. Логинов, Г. Д. Паршин, Е. А. Черняк // Химия и технология топлив и масел. — 2000. — № 5. — С. 50–52.

Основные термины (генерируются автоматически): наличие пламени, длина волны, ионизационный метод, контроль, вентильный эффект, жидкое топливо, ошибочный сигнал, горение топлива, датчик ионизации ДИ, повышение надежности работы.

Датчик ионизации пламени принцип работы

Во время использования любого теплового оборудования, работающего на природном горючем, всегда нужно крепко помнить о высоком риске воспламенения или даже взрыва этого природного горючего вещества.

Такая беда может произойти в ситуациях, при которых может потухнуть огонь газовой горелки или факела по какой-либо причине. Если газовая смесь будет продолжать поступать во внутреннее пространство агрегата или внешнее пространство вокруг него, будет достаточно одной искры открытого огня для того, чтобы произошел пожар или даже взрыв.

Самой частой причиной подобных случаев является отрыв пламени с последующим затуханием. Это происходит при его смещении от выхода в направлении потока газовой смеси. В итоге топка заполняется газом, что приводит к хлопку или взрыву. Причина отрыва – превышение скорости потока смеси над скоростью распространения огня.

Контролируем пламя

Контроль наличия открытого огня производится с помощью ионизационного электрода. Принцип контроля пламени с помощью данного процесса основан на классическом физическом явлении.

При горении газа происходит образование огромного количества свободно заряженных частиц – электронов со знаком минус и ионов со знаком плюс. Они притягиваются и двигаются к ионизационному электроду и формируют ток ионизации небольшой силы – буквально несколько микроампер.

Электрод ионизации соединяется с автоматом горения, который снабжен чутким пороговым устройством. Оно срабатывает при образовании достаточного количества заряженных электронов и ионов – разрешает работу горелки. Если же поток ионизации снижается и достигает минимального порога, горелка мгновенно отключается.

Чтобы устройство работало правильно и долго, нужно первым делом точно соблюдать соотношение воздуха и горючей смеси. Второе условие успеха – содержание устройства в полной чистоте.

Ионизационные электроды используют в датчиках контроля пламени газовых горелок. Их главная задача — сигнализировать блоку управления о прекращении горения и необходимости перекрыть поступление газа. Эти устройства применяют для контроля непрерывности пламени в промышленных печах, домашних котлах отопления, газовых колонках и кухонных плитах. Нередко их дублируют фотодатчиками и термопарами, но в самых простых тепловых аппаратах ионизационный электрод является единственным средством контроля за зажиганием газа и непрерывностью его горения.

Назначение, принцип работы и конструкция ионизационного электрода

Если в нагревательном устройстве по каким-то причинам пропадает пламя, то сразу же должна быть прекращена подача газа. В противном случае он достаточно быстро заполнит объем установки и помещение, что может привести к объемному взрыву от случайной искры. Поэтому все нагревательные установки, работающие на природном газе, в обязательном порядке должны оснащаться системой слежения за наличием пламенем и блокировки подачи газа. Ионизационные электроды контроля пламени обычно выполняют две функции: во время зажигания газа от запальника разрешают его подачу при наличии устойчивой искры, а при исчезновении пламени подают сигнал на отключение газа основной горелки.

Принцип работы

Принцип работы ионизационного электрода основан на физических свойствах пламени, которое по своей сути является низкотемпературной плазмой, т. е. средой, насыщенной свободными электронами и ионами и поэтому обладающей электропроводностью и чувствительностью к электромагнитным полям. Обычно на него подается положительный потенциал от источника постоянного тока, а корпус горелки и запальник присоединяются к отрицательному. На рисунке ниже показан процесс возникновения тока между корпусом запальника и электродным стержнем, возвышающийся торец которого предназначен для контроля пламени основной горелки.

Процесс зажигания газа в нагревательной установке происходит в два этапа. На первом в запальник подается небольшое количество газа и включается электроискровое зажигание. При возникновении в запальнике устойчивого воспламенения происходит ионизация и начинает протекать постоянный ток в сотые доли миллиампер. Устройство контроля электрода подает сигнал системе управления, открывается электроклапан, и происходит поджигание основного потока газа. С этого момента электрод формирует управляющий сигнал уже от ионизации его пламени. Система управления настроена на определенный уровень ионизации, поэтому, если ее интенсивность снижается до заданного предела и ток в плазме падает, происходит отключение подачи газа и гашение пламени. После этого весь цикл с использованием запальника повторяется в автоматическом режиме до тех пор, пока процесс горения не станет устойчивым.

Основные причины срабатывания сигнализации о снижении уровня ионизации в пламени:

• неправильная пропорция газовоздушной смеси, формируемой в запальнике;
• нагар или загрязнение на ионизационном электроде;
• недостаточная мощность потока пламени;
• уменьшение сопротивления изоляции из-за накопления в запальнике токопроводящей пыли.

Одним из главных достоинств ионизационных электродов является мгновенная скорость срабатывания при погасании пламени. В отличие от них термопарные датчики формируют сигнал только через несколько секунд, которые им требуются для остывания. Кроме того, ионизационные электроды недороги, т. к. имеют очень простую конструкцию: металлический стержень, изолирующая втулка и разъем. Также они очень просты в эксплуатации и обслуживании, которое заключается в очистке стержня от нагара.

К недостаткам датчиков ионизационного контроля можно отнести их ненадежность при работе с газовым топливом, содержащим большие доли водорода или окиси углерода. В этом случае в пламени генерируется недостаточное количество свободных ионов и электронов, что приводит к невозможности удержания стабильного тока. Кроме того, этот метод может оказаться непригодным при работе в условиях повышенной запыленности.

Конструктивные особенности

Металлический стержень ионизационного электрода изготовлен из хромали — сплава железа с хромом и алюминием, который имеет жаростойкость около 1400 °C. Вместе с тем температура в верхней части пламени при горении природного газа может достигать 1600 °C, поэтому контрольные электроды размещают в его корне, где температура ниже — от 800 до 900 °C. Изолирующий цоколь ионизационного электрода, с помощью которого он монтируется на запальнике, представляет собой высокопрочную и жаростойкую керамическую втулку.

Ионизационный электрод может быть только контрольным, а может выполнять сразу две функции: запальную и контрольную. Во втором случае для зажигания пламени запальника на него подается высокое напряжение, формирующее искру. Через несколько секунд оно отключается, происходит переключение на питание постоянным током и переход в контрольный режим. Если электрод выполняет только контрольную функцию, то его изоляция, разъем и кабель должны соответствовать требованиям низковольтной аппаратуры, эксплуатируемой при высоких температурах. При использовании его в качестве запального сопротивление изоляции должно выдерживать на пробой напряжение 20 кВ, а подсоединение к блоку управления производиться высоковольтным кабелем.

При установке ионизационного электрода в корпус конкретной горелки необходимо применять изделие оптимальной длины. Слишком большой стержень будет перегреваться, деформироваться и быстрее покрываться нагаром. В случае малой длины возможны ситуации, когда ионизационный поток будет прерываться при уходе пламени от конца электрода к другому краю корпуса горелки. В реальных условиях длину электрода обычно подбирают экспериментальным путем.

В бытовых газовых плитах для зажигания используют электроискровые запальные электроды, а для контроля за пламенем — термопарные датчики. А почему в бытовых устройствах не применяют ионизационные электроды в раздельном или совмещенном виде? Ведь они дешевле термопар. Если вы знаете ответ на этот вопрос, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к данной статье.

Во время использования любого теплового оборудования, работающего на природном горючем, всегда нужно крепко помнить о высоком риске воспламенения или даже взрыва этого природного горючего вещества.

Такая беда может произойти в ситуациях, при которых может потухнуть огонь газовой горелки или факела по какой-либо причине. Если газовая смесь будет продолжать поступать во внутреннее пространство агрегата или внешнее пространство вокруг него, будет достаточно одной искры открытого огня для того, чтобы произошел пожар или даже взрыв.

Самой частой причиной подобных случаев является отрыв пламени с последующим затуханием. Это происходит при его смещении от выхода в направлении потока газовой смеси. В итоге топка заполняется газом, что приводит к хлопку или взрыву. Причина отрыва – превышение скорости потока смеси над скоростью распространения огня.

Контролируем пламя

Контроль наличия открытого огня производится с помощью ионизационного электрода. Принцип контроля пламени с помощью данного процесса основан на классическом физическом явлении.

При горении газа происходит образование огромного количества свободно заряженных частиц – электронов со знаком минус и ионов со знаком плюс. Они притягиваются и двигаются к ионизационному электроду и формируют ток ионизации небольшой силы – буквально несколько микроампер.

Электрод ионизации соединяется с автоматом горения, который снабжен чутким пороговым устройством. Оно срабатывает при образовании достаточного количества заряженных электронов и ионов – разрешает работу горелки. Если же поток ионизации снижается и достигает минимального порога, горелка мгновенно отключается.

Чтобы устройство работало правильно и долго, нужно первым делом точно соблюдать соотношение воздуха и горючей смеси. Второе условие успеха – содержание устройства в полной чистоте.

Принцип ионизационного контроля пламени (FID) Инструменты Инструментарий

Существует несколько различных конструкций детекторов для хроматографов технологического газа. Двумя наиболее распространенными являются детектор пламенной ионизации (FID) и детектор теплопроводности (TCD). Другие типы детекторов включают пламенный фотометрический детектор (FPD), фотоионизационный детектор (PID), азотно-фосфорный детектор (NPD) и детектор захвата электронов (ECD). Все детекторы хроматографа используют некоторое физическое различие между растворенными веществами и самим газом-носителем, который действует как газообразный растворитель, так что детектор может обнаруживать прохождение молекул растворенного вещества (компонентов газа пробы) между молекулами-носителями.

Также читайте: Детекторы ГХ Вопросы и ответы

Детекторы ионизации пламени

Детекторы ионизации пламени работают по принципу ионов, выделяющихся при сгорании образцов. Здесь предполагается, что образцы соединений будут ионизироваться внутри пламени, тогда как газ-носитель не будет. Постоянный пламя (обычно подогреваемое газообразным водородом, который образует незначительные ионы при сгорании) служит для ионизации любых газовых молекул, выходящих из колонки хроматографа, которые не являются газом-носителем.Обычными газами-носителями, используемыми с датчиками FID, являются гелий и азот, которые также выделяют незначительные ионы в пламени. Молекулы образца, встречающиеся с пламенем, ионизируются, в результате чего пламя становится более электропроводящим, чем при использовании только водорода и газа-носителя. Эта проводимость заставляет цепь детектора реагировать измеряемым электрическим сигналом.

Здесь показана упрощенная схема FID:

Молекулы углеводородов легко ионизируются при сгорании, что делает датчик FID подходящим для анализа ГХ в нефтехимической промышленности, где состав углеводородов является наиболее распространенной формой. аналитического измерения.Следует, однако, отметить, что не все углеродсодержащие соединения значительно ионизируются в пламени. Примеры неионизирующих органических соединений включают окись углерода, двуокись углерода и сульфид углерода. Другие газы, представляющие общий промышленный интерес, такие как вода, сероводород, диоксид серы и аммиак, также не могут ионизироваться в пламени и, таким образом, не обнаруживаются с помощью FID.

Также читайте: Принцип GC

.

Работа, типы и области применения

Датчик, наиболее чувствительный к нормальному освещению, называется датчиком пламени. Вот почему этот модуль датчика используется в сигнале пламени. Этот датчик обнаруживает пламя, иначе длина волны в диапазоне 760 нм — 1100 нм от источника света. Этот датчик может быть легко поврежден при высокой температуре. Таким образом, этот датчик может быть размещен на определенном расстоянии от пламени. Обнаружение пламени может быть сделано с расстояния 100 см, а угол обнаружения будет 600.Выход этого датчика — аналоговый сигнал или цифровой сигнал. Эти датчики используются в пожарных роботах, например, как сигнализация пламени.

Что такое датчик пламени?

Датчик пламени является одним из видов детекторов, который в основном предназначен для обнаружения, а также реагирования на возникновение пожара или пламени. Реакция обнаружения пламени может зависеть от его установки. Он включает в себя систему сигнализации, газопровод, пропан и систему пожаротушения. Этот датчик используется в промышленных котлах.Основная функция этого состоит в том, чтобы дать аутентификацию, правильно ли работает котел или нет. Реакция этих датчиков быстрее и точнее по сравнению с датчиком тепла / дыма благодаря его механизму обнаружения пламени.

Принцип работы

Этот датчик / детектор может быть построен с электронной схемой, использующей приемник, подобный электромагнитному излучению. Этот датчик использует метод инфракрасного пламени, который позволяет датчику работать через покрытие из масла, пыли, водяного пара или льда.

Модуль датчика пламени

Расположение контактов этого датчика показано ниже. Это включает четыре булавки, которые включают следующее. Когда этот модуль работает с микроконтроллерным блоком, то контакты имеют

датчик пламени

• Контакт 1 (вывод VCC): напряжение питания изменяется от 3,3 В до 5,3 В
• Контакт 2 (GND): это контакт заземления
• Контакт 3 (AOUT): это вывод аналогового выхода (MCU.IO)
• Pin4 (DOUT): это вывод цифрового выхода (MCU.IO)

Различные типы

Датчики пламени подразделяются на четыре типа

• ИК одночастотный
• ИК мультиспектральный
• УФ-детекторы пламени
• УФ / ИК-детектор пламени

Особенности и характеристики

Особенности этого датчика включают следующее.

• Высокая светочувствительность
• Быстрое время отклика
• Простота в использовании
• Регулировка чувствительности
• Угол обнаружения 600,
• Чувствительность к диапазону пламени.
• Точность можно регулировать
• Рабочее напряжение этого датчика от 3,3 В до 5 В
• Аналоговое напряжение o / ps и цифровой переключатель o / ps
• Размер платы составляет 3 см X 1.6 см
• Индикатор питания и цифровой переключатель o / индикатор p
• Если интенсивность пламени в пределах 0 меньше.Через 8 м можно активировать проверку пламени. Если интенсивность пламени высока, то определение расстояния будет улучшено.

Применения

Эти датчики используются в нескольких опасных ситуациях, включая следующие.

• Водородные станции
• Промышленное отопление
• Пожарная сигнализация
• Пожарная сигнализация
• Пожарный робот
• Системы сушки
• Промышленные газовые турбины
• Системы бытового отопления
• Газовые варочные устройства

Таким образом, это все о датчике пламени.Из приведенной выше информации, наконец, можно сделать вывод, что основной целью этого датчика является снижение рисков, связанных с зажиганием. Эти датчики реагируют чаще, чем детектор дыма или тепла. Вот вам вопрос, в чем преимущества датчика пламени?

Детекторы пламени Принцип работы Инструменты Инструменты

ДЕТЕКТОРЫ ПЛАМЕНИ

Большинство технологий обнаружения пожара фокусируются на обнаружении тепла, дыма (частиц) или пламени (света) — трех основных характеристик огня. Все эти характеристики также имеют доброкачественные источники, отличные от огня, такие как тепло от паровых труб, частицы вещества от аэрозолей и свет от солнца. Другие факторы также затрудняют процесс обнаружения пожара, маскируя интересующую его характеристику, такую ​​как температура воздуха и движение воздуха.

Кроме того, дым и тепло от пожаров могут рассеиваться слишком быстро или накапливаться слишком медленно для эффективного обнаружения. Напротив, поскольку детекторы пламени являются оптическими устройствами, они могут реагировать на пламя менее чем за секунду. Это оптическое качество также ограничивает детектор пламени, поскольку не во всех пожарах есть пламя. Как и при любом методе обнаружения, его использование должно соответствовать окружающей среде и риску в окружающей среде.

Типичные области применения оптических датчиков пламени:

• • Везде, где задействованы легковоспламеняющиеся материалы
  • Там, где существует необходимость мгновенного реагирования на пламя
  • Там, где для неконтролируемых областей требуется автоматическая противопожарная защита
  • Там, где требуются большие капитальные вложения для защиты

Примеры фактических установок есть;

• • Заправочные станции для бензинового транспорта
  • Трубопроводные насосные станции
  • НПЗ
  • Подвесы для самолетов
  • Стенды для окраски автомобилей
  • Производственные мощности для боеприпасов
  • Испытательные камеры для реактивных двигателей
  • Платформы для морского бурения и добычи

В настоящее время доступны три типа датчиков пламени.

Это инфракрасный (ИК), ультрафиолетовый (УФ) и комбинация УФ и ИК.

ИНФРАКРАСНЫЕ ОДНОМЕТРИЧЕСКИЕ ДЕТЕКТОРЫ ПЛАМЕНИ

Инфракрасные детекторы доступны уже много лет, однако только в последнее время технология позволила обеспечить стабильное и точное обнаружение. Существует два типа инфракрасных детекторов: одночастотный и многоканальный.

Основным принципом работы одночастотного ИК-детектора является;

Детектор чувствителен к узкой полосе излучения вокруг 4.Диапазон 4 микрона, который является основной полосой эмиссии для пожаров на углеводородном топливе. Кроме того, солнечное излучение в этой полосе поглощается земной атмосферой, что делает инфракрасный датчик пламени слепым. Одночастотные детекторы используют пироэлектрический датчик, который реагирует на изменения интенсивности инфракрасного излучения. Кроме того, они включают в себя низкочастотный полосовой фильтр, который ограничивает их отклик до тех частот, которые характерны для мерцающего огня. В ответ на сигнал пожара от датчика электронная схема в детекторе генерирует выходной сигнал.

Сильные стороны одночастотного ИК-детектора являются;

• Высокая устойчивость к оптическим загрязнениям, таким как масло, грязь и пыль
• Высокая скорость отклика менее 30 миллисекунд для некоторых марок
• Нечувствительность к солнечным лучам, сварке, молнии, рентгеновским лучам, искрам, дугам и короне

Ограничения одночастотного ИК-детектора ;

• Как правило, не подходит для неуглеродных пожаров
• Некоторые бренды будут реагировать на модулированные инфракрасные источники
• Дождь, лед и водяные пары на линзе детектора будут препятствовать обнаружению

ИНФРАКРАСНЫЕ МУЛЬТИ СПЕКТРОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ ПЛАМЕНИ

Основным принципом работы многоспектрального ИК-детектора является;

Извещатель имеет три датчика, каждый из которых чувствителен к разной частоте излучения.ИК излучение, испускаемое типичным углеводородным огнем, более интенсивно на длине волны, принимаемой одним датчиком, чем два других. Электронная схема в детекторе переводит разницу в интенсивности трех датчиков в коэффициент, который, наряду с синхронным мерцанием, должен присутствовать до того, как возникнет пожарный сигнал. Это позволяет детектору отбрасывать источники интенсивного мерцающего излучения черного тела, поскольку эти источники не будут соответствовать критериям правильного соотношения.

Сильные стороны многоспектрального ИК-детектора :

• Практически невосприимчив к ложным тревогам
• Реакция на огонь в присутствии модулированного инфракрасного излучения черного тела некоторых марок
• Большая дальность обнаружения (от 60 метров до некоторых пожаров)

Ограничения мультиспектрального ИК детектор ;

• Типичное время отклика больше по сравнению с одночастотными детекторами

ИК-детекторы чувствительны к большинству углеводородных пожаров (жидкостей, газов и твердых веществ).Такие пожары, как горение металлов, аммиака, водорода и серы, не излучают значительное количество ИК в диапазоне чувствительности детектора, чтобы активировать сигнал тревоги. ИК-детекторы подходят для применений, где могут возникать углеводородные пожары и могут присутствовать высокие концентрации загрязняющих веществ в воздухе и / или источников УФ-излучения. Детектор следует использовать с осторожностью, когда существует вероятность появления горячих предметов и возможного скопления льда на детекторе.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ ДЕТЕКТОРЫ ПЛАМЕНИ

Ультрафиолетовый детектор использует сенсорную трубку, которая регистрирует излучение в диапазоне от 1000 до 3000 ангстрем (одна десятая миллиардная часть метра).Важно отметить, что ультрафиолетовое излучение Солнца, которое достигает Земли, начинается с 2800 ангстрем. Если датчик детектора имеет широкий диапазон действия, он срабатывает от солнечных лучей, что означает, что он подходит только для использования в помещении. Доступны датчики с диапазоном от 1800 до 2500 ангстрем. Практически все пожары испускают излучение в этой полосе, а солнечная радиация в этой полосе поглощается земной атмосферой. Результатом является то, что УФ-детектор пламени является солнечным слепым. Смысл этой функции в том, что детектор можно использовать в помещении и на улице.В ответ на ультрафиолетовое излучение от пламени, которое попадает в узкую полосу, датчик генерирует серию импульсов, которые преобразуются электроникой детектора в выходной сигнал тревоги.

Сильные стороны УФ-детектора :;

• • • Реагирует на пожары углеводородов, водорода и металлов
    • Высокая скорость отклика — менее 10 миллисекунд
    • Нечувствительность к солнечной энергии

Ограничения УФ-детектора ;

• • • Реагирует на сварку на большом расстоянии
    • Может реагировать на молнии, рентгеновские лучи, искры, дуги и корону
    • Некоторые газы и пары будут препятствовать обнаружению
    • Некоторые УФ-датчики имеют широкое обнаружение дальность действия, приводящая к солнечным ложным тревогам

Ультрафиолетовые детекторы чувствительны к большинству пожаров, включая углеводороды (жидкости, газы и твердые вещества), металлы (магний), серу, водород, гидразин и аммиак.Ультрафиолетовый детектор — это самый гибкий оптический пожарный извещатель общего назначения. Они быстрые, надежные, имеют мало источников ложной тревоги и реагируют практически на любой пожар.

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЕ / ИНФРАКРАСНЫЕ ДЕТЕКТОРЫ ПЛАМЕНИ

УФ / ИК-детектор состоит из УФ и одночастотного ИК-датчика, соединенных в одну единицу. Два датчика по отдельности работают так же, как описано ранее, но дополнительная схема обрабатывает сигналы от обоих датчиков. Это означает, что комбинированный детектор обладает лучшими возможностями подавления ложных тревог, чем отдельные УФ или ИК детекторы.

Сильные стороны УФ / ИК детектор;

• • • • Фактически невосприимчив к ложным тревогам
      • Высокая скорость отклика — менее 500 миллисекунд
      • Солнечная, сварочная, молниезащита, рентгеновское излучение, искры, дуги и нечувствительные к короне

Ограничения УФ / ИК-детектора ;

• • • • Не рекомендуется для неуглеродных пожаров
      • Некоторые газы и пары будут препятствовать обнаружению из-за ослепления УФ-датчика

Поскольку УФ / ИК-детектор соединяет два датчика Типы, он обычно обнаруживает только пожары, которые испускают как УФ, так и мерцающее ИК излучение.Ультрафиолетовые детекторы будут реагировать практически на все пожары, включая углеводороды (жидкости, газы и твердые вещества), металлы (магний), серу, водород, гидразин и аммиак. ИК-детекторы обычно реагируют только на углеводородные пожары. Поскольку ИК-детектор не чувствителен к горению металлов, аммиака, водорода и серы, комбинированная установка не будет реагировать на эти пожары.

Детектор подходит для применений, где вероятны углеводородные пожары и могут присутствовать другие источники излучения (рентген, горячие поверхности, дуговая сварка).Они поддерживают постоянную защиту во время дуговой сварки. Ультрафиолетовые и инфракрасные детекторы отличаются высокой надежностью, быстрым временем отклика и низкой склонностью к ложным тревогам.

К ЧЕМУ ПОДКЛЮЧИТЬ ДАТЧИК ПЛАМЕНИ?

Детекторы пламени могут быть подключены 4 различными способами для обеспечения различной степени информации.

1. 1. Автономный — детектор оснащен внутренними реле, которые обеспечивают выходы тревоги и неисправности. Когда детектор обнаруживает пожар, он активирует устройства предупреждения и какой-либо метод пожаротушения.Это самый простой способ подключения, и, хотя детектор имеет светодиодный статус, удаленной индикации нет в случае пожара или сбоя детектора.
   2. Панель пожарной сигнализации — извещатель подключается к панели пожарной сигнализации (FAP) как часть общей системы обнаружения объекта. Можно эксплуатировать предупреждающие устройства и системы подавления, преимущества в том, что контролируется подача питания на детектор, а индикация состояния детектора централизована.
   3. Панель управления — извещатель подключен к специальной панели управления извещателя пламени, используется, когда на площадке нет панели пожарной сигнализации.Эта система предлагает те же преимущества, что и FAP.
   4. Система мониторинга — детектор обеспечивает выход 4-20 мА, который подключается к системе мониторинга объекта. Выход обеспечивает несколько аварийных и неисправных состояний. Преимущество этой системы состоит в том, что датчики пламени могут быть включены в систему, которая контролирует другие функции на месте, такие как кондиционирование воздуха.

УСТАНОВКА ДЕТЕКТОРА ПЛАМЕНИ

Как и у всех пожарных извещателей, расположение извещателей пламени определяется окружающей средой, в которой они будут работать.То, что кажется хорошим местом для размещения детектора пламени на бумаге, в действительности может оказаться плохим местом. Вот некоторые из факторов, которые следует учитывать;

• Угол обзора детектора
• Диапазон обнаружения
• Препятствия, такие как балки, балки, опоры, подъемники, кондиционеры и другие твердые объекты, блокируют конус обзора и / или затрудняют доступ для обслуживания
• Все высокие Риск воспламенения должен быть покрыт, по крайней мере, одним детектором
• . Адекватное покрытие детектора обеспечит отсутствие «пустот» в оптическом покрытии.
• Оптимальная высота монтажа детектора является функцией высоты наиболее вероятной точки возгорания.

При проектировании системы мы рекомендуем связаться с производителем, так как подробности о предыдущих установках аналогичного характера могут быть предоставлены.Это обеспечит правильное количество детекторов для обеспечения наиболее подходящего обнаружения.

ВЫБОР ДЕТЕКТОРА ПЛАМЕНИ

При выборе типа детектора пламени необходимо ответить на 6 вопросов;

• Какую область я защищаю (вешалка самолета, резервуар для хранения, корпус турбины и т. Д.)?
• Каковы размеры области, которую я защищаю?
• Каковы ожидаемые источники огня?

Каждый вид топлива при горении производит пламя с определенными радиационными характеристиками.Детектор должен быть выбран по типу вероятного пожара. Например, УФ-детектор будет реагировать на водородный пожар, но ИК-детектор не будет.

Какие еще источники излучения будут присутствовать?

Источники излучения, кроме огня, присутствуют во многих применениях. Например, дуговая сварка часто выполняется в промышленной зоне. ИК или УФ / ИК детекторы будут игнорировать дуговую сварку, где УФ будет ложной тревогой. Каждое приложение должно быть оценено, чтобы определить, есть ли такие источники, прежде чем выбрать детектор.

Что помешает детектору обнаружить пожар?

Промышленные среды часто содержат элементы, которые препятствуют способности детектора «видеть» огонь. Например, накопление льда на ИК-детекторе уменьшит дальность действия детектора. Накопление масла на УФ-детекторе уменьшит его дальность действия. Другие препятствия, такие как трубы, перегородки, кондиционеры и т. Д., Блокируют область оптического обзора. Если пожар начался на другой стороне раздела, он не будет обнаружен.

Как быстро детектор должен реагировать на пожар?

Ультрафиолетовые детекторы могут реагировать на пожар в течение 10 миллисекунд. Другие типы детекторов, такие как ИК и УФ / ИК, обычно реагируют от одной до пяти секунд.

Как только эти вопросы будут даны ответы, требуемый тип детектора станет очевидным. Как указывалось ранее, мы рекомендуем связаться с производителем для проверки и получения дополнительной информации, специфичной для данного сайта.

Следует отметить, что не все доступные детекторы пламени имеют одинаковые функции и уровень защиты, важны следующие соображения;

• • Полоса частот — широкая полоса вызовет больше ложных срабатываний

• • Диапазон — В каком диапазоне детектор обнаружит пожар

• • Просмотр Угол — на каком расстоянии и под углом будет обнаружен пожар

• • Конус Vision — будет ли детектор иметь тот же диапазон в диапазоне 90 градусов

• • Оптическая целостность — как детектор контролирует датчик и объектив

• • Удобство обслуживания — может ли детектор обслуживаться на месте или его необходимо вернуть производителю

• • Строительство / Монтаж — это конструкция детектора, подходящая для опасных зон, есть ли движение в монтажном кронштейне для обеспечения того, чтобы датчик был направлен на источник

• • Индикация — имеет ли детектор встроенную визуальную индикацию

• • Выходы — делает состояние неисправности во время срабатывания триггера тревоги

• • Обогрев — имеет ли детектор обогреваемую оптику для предотвращения образования льда

• Дискриминация — имеет ли детектор электронную способность различать излучение черного тела, явление мерцания и пламя

,

Детектор ионизации пламени — Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Ионизационные детекторы пламени (сокращенный FID) — это детектор общего типа, используемый в газовой хроматографии. Эти детекторы являются лучшими в обнаружении органических соединений. Первый детектор ионизации пламени был разработан в 1957 году в Австралии.

Целью FID является обнаружение соединений при их выходе из колонки газовой хроматографии. Соединения, которые выходят из колонны, находятся в газовой фазе.Обнаружение осуществляется путем превращения соединений газа в ионы и электроны, а затем сбора заряженных молекул. FID превращает соединения в ионы и электроны, помещая их в пламя. Топливо, используемое для создания пламени в FID, обычно состоит из смеси водорода и кислорода. Когда эти заряженные материалы собираются, они производят измеряемый ток. Чем больше ток, тем больше заряженных соединений собирается. Токи для FID обычно составляют около 10 ^-12 А и измеряются пикоамперметром с высоким сопротивлением.

Пламенно-ионизационные детекторы чаще всего используются для органических соединений. Это потому, что органические соединения содержат много атомов углерода, которые легко превращаются в ионы. Восстановленный углерод (углерод без кислородных связей) образует наибольшее количество ионов. Другие атомы углерода, такие как спирты (C-O-H) и карбонилы (C = O), не образуют столько ионов.

Часто тестируемые органические образцы не являются чистыми. Образцы часто содержат примеси, такие как вода (H ₂ O), диоксид углерода (CO ₂ ), диоксид серы (SO ₂ ), оксиды азота (NO) и благородные газы.FID не обнаруживает эти примеси, потому что они не горят. Это делает FID очень полезным детектором, потому что тестируемые образцы не нужно очищать перед тестированием.

FID может использоваться для обнаружения очень небольших количеств материала, таких как 10 ^-13 г / с. Он также точен в широком диапазоне количеств молекул (в диапазоне более 10 ⁷ ). Одна проблема с FID состоит в том, что он разрушает тестируемый образец. Любой образец, используемый в газовой хроматографии с FID, не может быть использован для других измерений впоследствии.Кроме того, для получения точных результатов требуется много топлива, а также очень точное оборудование.

,

By alexxlab

• Разное