Комбинированный датчик контроля пламени. Датчик огня для котла
Датчики контроля пламени – особенности, устройство и принцип работы
Так как в промышленности сейчас очень широко используются топки для создания разного рода материала, то очень важно следить за ее стабильной работой. Чтобы обеспечить это требование, нужно использовать датчик контроля пламени. Контролировать наличие позволяет определенный набор датчиков, основное предназначение которого – это обеспечение безопасной работы разного рода установок, сжигающих твердое, жидкое или газообразное топливо.
Описание прибора
Кроме того, что датчики контроля пламени занимаются обеспечением безопасной работы топки, они также принимают участие и при розжиге огня. Этот этап может осуществляться в автоматическом или же полуавтоматическом режиме. Во время работы в этом же режиме они следят за тем, чтобы топливо сгорало с соблюдением всех требуемых условий и защиты. Другими словами, постоянное функционирование, надежность, а также безопасность работы топочных печей полностью зависят от правильной и безотказной работы датчиков контроля пламени.
Методы контроля
На сегодняшний день разнообразие датчиков позволяет применять различные методы контроля. К примеру, чтобы контролировать процесс сжигания топлива, находящегося в жидком или газообразном состоянии, можно использовать методы прямого и косвенного контроля. К первому методу можно отнести такие способы, как ультразвуковой или же ионизационный. Что касается второго метода, то в данном случае датчики реле-контроля пламени будут контролировать немного другие величины – давление, разрежение и т.д. На основе полученных данных система будет делать вывод о том, подходит ли пламя под заданные критерии.
К примеру, в газовых нагревателях небольшого размера, а также в отопительных котлах отечественного образца используются приборы, которые основаны на фотоэлектрическом, ионизационном или же термометрическом методе контроля пламени.
Фотоэлектрический метод
На сегодняшний день наиболее часто применяется именно фотоэлектрический способ контроля. В таком случае приборы контроля пламени, в данном случае это фотодатчики, фиксируют степень видимого и невидимого излучения пламени. Другими словами, аппаратура фиксирует оптические свойства.
Что касается самих приборов, то они реагируют на изменение интенсивности поступаемого потока света, которое выделяет пламя. Датчики контроля пламени, в данном случае фотодатчики, будут отличаться друг от друга по такому параметру, как длина волны, получаемой от пламени. Очень важно учитывать данное свойство при выборе прибора, так как характеристика спектрального типа пламени сильно отличается в зависимости от того, какой тип топлива сжигается в топке. Во время сгорания топлива существует три спектра, в котором формируется излучение – это инфракрасный, ультрафиолетовый и видимый. Длина волны может быть от 0,8 до 800 мкм, если говорить об инфракрасном излучении. Видимая же волна может быть от 0,4 до 0,8 мкм. Что касается ультрафиолетового излучения, то в данном случае волна может иметь длину 0,28 – 0,04 мкм. Естественно, что в зависимости от выбранного спектра, фотодатчики также бывают инфракрасными, ультрафиолетовыми или датчиками светимости.
Однако у них есть серьезный недостаток, который кроется в том, что у приборов слишком низкий параметр селективности. Это особенно заметно, если котел обладает тремя или более горелками. В таком случае велик шанс возникновения ошибочного сигнала, что может привести к аварийным последствиям.
Метод ионизации
Вторым по популярности является метод ионизации. В данном случае основа метода – это наблюдение за электрическими свойствами пламени. Датчики контроля пламени в таком случае называют датчиками ионизации, а принцип их работы основан на том, что они фиксируют электрические характеристики пламени.
У данного метода есть довольно сильное преимущество, которое заключается в том, что метод практически не имеет инерции. Другими словами, если пламя гаснет, то процесс ионизации огня пропадает моментально, что позволяет автоматической системе тут же прекратить подачу газа к горелкам.
Надежность устройств
Надежность – это основное требование к данным приборам. Для того чтобы достичь максимальной эффективности работы, необходимо не только правильно подобрать оборудование, но еще и правильно его установить. В данном случае важно не только выбрать правильный метод монтажа, но и место крепления. Естественно, что любой тип датчиков обладает своими преимуществами и недостатками, однако если неверно выбрать место установки, к примеру, то вероятность возникновения ложного сигнала сильно увеличивается.
Если подвести итог, то можно сказать, что для максимальной надежности системы, а также для того, чтобы максимально сократить количество остановок котла по причине возникновения ошибочного сигнала, необходимо устанавливать несколько типов датчиков, которые будут использовать абсолютно разные методы контроля пламени. В таком случае надежность общей системы будет достаточно высокой.
Комбинированное устройство
Необходимость в максимальной надежности привела к тому, что были изобретены комбинированные датчики-реле контроля пламени Archives, к примеру. Основное отличие от обычного прибора в том, что устройство использует два принципиально разных метода регистрации – ионизационный и оптический.
Что касается работы оптической части, то в данном случае она выделяет и усиливает переменный сигнал, который характеризует протекающий процесс горения. Во время горения горелки пламя нестабильно и пульсирует, данные фиксируются встроенным фотодатчиком. Зафиксированный сигнал передается на микроконтроллер. Второй же датчик ионизационного типа, который может получать сигнал только при условии, что существует зона электропроводности между электродами. Данная зона может существовать лишь при наличии пламени.
Таким образом, получается, что устройство оперирует двумя разными способами контроля пламени.
Датчики маркировки СЛ-90
На сегодняшний день один из довольно универсальных фотодатчиков, который может регистрировать инфракрасное излучение пламени – это датчик-реле контроля пламени СЛ-90. Данное устройство обладает микропроцессором. В качестве основного рабочего элемента, то есть приемника излучения, выступает полупроводниковый инфракрасный диод.
Элементная база данного оборудования подобрана таким образом, чтобы устройство могло нормально функционировать при температуре от –40 до +80 градусов по Цельсию. Если использовать специальный охлаждающий фланец, то эксплуатировать датчик можно при температуре до +100 градусов по Цельсию.
Что касается выходного сигнала датчика контроля пламени СЛ-90-1Е, то это не только светодиодная индикация, но и контакты реле "сухого" типа. Максимальная коммутационная мощность данных контактов составляет 100 Вт. Наличие этих двух выходных систем позволяет использовать приспособление этого типа практически в любой системе управления автоматического типа.
Контроль горелки
Достаточно распространенными датчиками контроля пламени горелки стали приборы LAE 10, LFE10. Что касается первого прибора, то он применяется в системах, где используется жидкое топливо. Второй датчик более универсален и может применяться не только с жидким топливом, но и с газообразным.
Чаще всего оба эти устройства применяются в таких системах, как двойная система контроля горелок. Может успешно применяться в системах жидкотопливных воздуходувных газовых горелок.
Отличительной особенностью данных устройств стало то, что можно устанавливать их в любом положении, а также крепить непосредственно к самой горелке, на пульте управления или же на распределительном щите. При монтаже этих устройств очень важно правильно уложить электрические кабели, чтобы сигнал доходил до приемника без потерь или же искажений. Чтобы этого достичь, нужно укладывать кабели от этой системы отдельно от других электрических линий. Также нужно использовать отдельный кабель для этих датчиков контроля.
fb.ru
Комбинированный датчик контроля пламени | Статья в журнале «Молодой ученый»
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:- 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.
- 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.
- Fristrom R. M. Flame structure and processes // Oxford University Press, N. Y. Oxford. 1995.
- 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.
- 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.
- Приборы контроля наличия пламени [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://prommatika.ru/staty/113-priborplameni (доступ свободный) — Загл. с экрана. — Яз.рус.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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, датчик ионизации ДИ, горение топлива, ошибочный сигнал, жидкое топливо, вентильный эффект, повышение надежности работы.
moluch.ru
Датчики пламени | gorelka-kotel.ru
Датчик пламени
13012678
Датчик пламени
65320071
Датчик пламени
65320072
Датчик пламени
65320073
Датчик пламени
65320075
Датчик пламени
65320076
Датчик пламени
65320079
Датчик пламени
65320083
Датчик пламени
65324044
Датчик пламени
65325230
Датчик пламени
65325645
Датчик пламени
65325739
Датчик пламени
0077517
Датчик пламени
13007158
Датчик пламени
13007687
Датчик пламени
13007688
Датчик пламени
13007932
Датчик пламени
13009211
Датчик пламени
13009774
Датчик пламени
13009792
Датчик пламени
13010057
Датчик пламени
13012323
Датчик пламени
13013732
Датчик пламени
13014227
Датчик пламени
13014397
Датчик пламени
13014551
Датчик пламени
13018283
Менеджер горения
13018854
Датчик пламени
13019350
Датчик пламени
13019351
Датчик пламени
1758331099
Датчик пламени
1758734278
Датчик пламени
65300218
Датчик пламени
65300313
контроль пламени
65300418
Датчик пламени
47-90-22816
Датчик пламени
47-90-28268
Датчик пламени
04032850-LB
Датчик пламени
04034050-LB
zapchasti.gorelka-kotel.ru
|
Устройства контроля погасания горелки для газовых приборов. Газовое оборудование значительно улучшает качество нашей жизни - это возможность приготовить пищу и обогреть жильё, но газ требует к себе повышенного внимания. При случайном погасании пламени конфорки газовой плиты или горелки отопительного котла - а это может случиться, когда конфорку заливает кипящая жидкость из кастрюли или пламя задуло сквозняком - газ может заполнить помещение и достаточно небольшой искры, чтобы случился взрыв. Этого не случится, если ваши газовые приборы оборудованы системой безопасности Gas Control, которая состоит из термоэлектрического датчика, располагаемого в пламени горелки и защитного электромагнитного клапана. При наличии пламени на горелке термоэлектрический датчик, а попросту термопара, вырабатывает небольшое напряжение, которое подаётся на катушку электромагнитного клапана и обеспечивает его удержание в открытом положении. При погасании пламени термопара остывает, ток прекращается и клапан отпускает, перекрывая газ. Некоторые модели газового оборудования содержат схемы автоматического повторного розжига горелки при её погасании, но после нескольких попыток такие схемы автоматически отключаются, т.к. такой авторозжиг может повлечь большие неприятности. Если газовая плита не оснащена заводской системой безопасности - изготовить её в домашних условиях вряд ли удастся. Можно только оснастить её системой контроля пламени с выдачей предупредительной сигнализации. Для контроля пламени в котлах промышленных котельных чаще всего используют инфракрасные или ультрафиолетовые фотодатчики и ионизационные контрольные электроды. Хотя схема с использованием фотодатчика наиболее универсальна (контролирует горение любых видов топлива), она мало подходит для "домашнего" применения, т.к. электрическая схема достаточна сложна. Фотодатчик не должен реагировать на иные источники излучения, кроме пламени горелки и чувствительность его не должна меняться от температуры и прямой засветки от посторонних источников. Чтобы этого не случилось, в схеме используется глубокая АРУ, стабилизация рабочей точки фотодатчика, а также низкочастотный полосовой фильтр, пропускающий только пульсации сигнала, формируемые языками пламени. Для самостоятельного изготовления гораздо лучше подходит ионизационный метод. Он широко используется в промышленных котельных, работающих на газе. Устройство представляет собой контрольный электрод из нихромовой проволоки диаметром 2 … 3 мм, закреплённый на изолирующей подставке из керамики или фторопласта, недалеко от горелки. Кончик электрода должен находиться в верхней трети языка пламени, но не должен касаться дна кастрюль. На контрольный электрод подаётся абсолютно безопасный, очень слабый сигнал переменного тока напряжением 220 В. При горении газового пламени происходит ионизация частиц газа и в зоне контрольного электрода , когда на нём положительная полуволна напряжения, тяжёлые положительно заряженные частицы опускаются к горелке, а электроны устремляются к электроду. В цепи протекает очень слабый электрический ток . При отрицательной полуволне тока в цепи нет. Из-за несимметричности токов на контрольном электроде возникает слабый отрицательный потенциал напряжением 3 … 8 В, который усиливается усилителем на полевом транзисторе и используется для сигнализации наличия пламени. Схема одного из устройств приведено на рисунке:
На основе этой схемы можно построить различные устройства контроля пламени и автоматической отсечки газа. Если в схему добавить триггер - можно автоматизировать запуск схемы сигнализации погасания пламени при первом его появлении . Добавив в схему таймер, можно автоматизировать начало отсчёта времени приготовления продукта или периодически включать напоминающий звуковой сигнал для забывчивых людей. Автор разрабатывал множество подобных устройств, но ввиду их относительной сложности они не здесь приводятся . Вернуться в начало темы:
1. Схема электрического поджига с симистором. 2. Схемы электроподжига с тиристором. 3. Вариант схемы электроподжига на тиристоре . 4. Схема электроподжига с использованием p-n-p транзистора. 5. Схема электроподжига с использованием динистора.
|
Уважаемые посетители!
Все материалы сайта в случае их некоммерческого использования
предоставляются бесплатно, хотя автор затрачивает достаточно большие
средства на их обновление расширение и размещение.
Если Вы хотите, чтобы автор отвечал на Ваши письма, обновлял и добавлял
новые материалы - активней используйте контекстную рекламу,
размещённую на страницах - для себя Вы узнаете много нового
и полезного,
а автору позволит частично компенсировать собственные затраты
чтобы уделять
Вам больше внимания.
ВНИМАНИЕ! Вам нужно разработать сложное электронное устройство? Тогда Вам сюда...
|
kravitnik.narod.ru
