Датчик пламени горелки принцип действия

Приборы контроля наличия пламени.

Методы контроля наличия пламени при сжигании в топках котлов газа и жидкого топлива можно подраз­делить на две разновидности: прямого и косвенного контроля. К методам прямого контроля относятся ультразвуковой, термометрический, ионизационный и наиболее часто применяемый фотоэлектрический. К ме­тодам косвенного контроля горения топлива можно от­нести контроль за разрежением в топке, за давлени­ем топлива в подающем трубопроводе, за давлением или перепадом его перед горелкой и контроль за на­личием постоянного источника воспламенения.

В отечественных отопительных котлах, газовых ка­лориферах и малых газовых нагревателях применяют приборы, которые основаны на ионизационном, фото­электрическом и термометрическом методах контроля. Ионизационный метод контроля основан на электриче­ских процессах, возникающих и протекающих в пламени. К таким процессам можно отнести способность пламени проводить ток, выпрямлять переменный ток и возбуждать в электродах, помешенных в пламя, соб­ственную э.д.с., а также периодическую пульсацию электрических колебаний в пламени, что во всех случаях обусловливается степенью ионизации пламени.

Фотоэлектрический метод контроля за горением жид­кого топлива заключается в измерении степени види­мого и невидимого излучения пламени фотодатчиками как с внешним, так и с внутренним фотоэффектом. Ме­тоды контроля наличия пламени нашли много конструктивных решений.

Термоэлектрический метод контроля. Устройство, основанное на термоэлектрическом методе контроля, состоит из термопары — датчика и электромагнитного клапана. Термопара помещена в зоне горения запаль­ной горелки котла, а электромагнитный клапан уста­новлен на газопроводе, по которому подается газ в запальную горелку.

Большое распространение получило устройство тер­моэлектрического контроля, разработанное институтом Мосгазпроект. Оно применяется в отопительных и пи­щеварочных котлах, газовых отопительных печах и емкостях водонагревателей. Принцип работы термо­электрического устройства контроля пламени заклю­чается в следующем. Запальная горелка действует постоянно, обеспечивая надежное зажигание и работу основных рабочих горелок. Газ на запаль­ной горелке воспламеняется от термопары и обес­печивает защиту против отрыва пламени. Термопара вырабатывает э.д.с., за счет которой удерживается в открытом состоянии электромагнитный клапан.

При погасании пламени горелки температура тер­мопары понизится настолько, что возбуждаемая ею э.д.с. будет недостаточна для удержания якоря в открытом положении, в результате чего клапан под действием пружины закроет поступление газа в запальник и горелку котла. Последующий розжиг котла может быть произведен только вручную после ликвидации причин, вызванных отключением по­дачи газа.

Ионизационный метод контроля. Ионизационный ме­тод наличия пламени основан на использовании элек­трических свойств пламени. Устройства безопасности, основанные на этом методе, обладают преимуществом, состоящим в том, что они практически безынерционны,так как при погасании контролируемого пламени ионизационные процессы прекращаются, и это приводит практически к мгновенному отключению подачи газа в горелки котлоагрегата. Этот метод позволил разрабо­тать приборы контроля, основанные на электропровод­ности пламени, возникновении э.д.с. пламени, его вентильном эффекте и электрической пульсации. За рубежом уделяется наибольшее внимание мето­ду контроля наличия пламени, основанному на вен­тильном эффекте.

В устройствах безопасности горения, где ис­пользуется этот метод, не наблюдается ложного сиг­нала при замыкании в цепи датчиков.В системе комплексной автоматики для отопитель­ных котлов был применен прибор контроля пламени, работа которого основана на вентильном эффекте. При наличии пламени переменное напряжение, приложенное между введенным в пламя электродом и корпусом горелки, выпрямляется.

При погасании пламени действие вентильного эффекта в межэлектродном переходе прекращается и управляющий сигнал на вход усилителя не поступает. Правая часть лампы запира­ется, реле обесточивается и дает команду на отключение газа. Аналогичное действие произойдет при за­мыкании электрода на корпус горелки.

Основным недостатком схемы прибора является то, что в ней открытое (рабочее) положение правой час­ти триода обеспечивается закрытием левой его части. Метод контроля, использующий электрический по­тенциал пламени.Этот метод основан на введении в факел металлических электродов, которые дают раз­ность потенциалов (э.д.с.), переменных по амплитуде, но постоянных по знаку. Величина э.д.с. пропорциональна разности температур между электродами и достигает 2 В. На этом принципе был создан прибор . Принцип работы при­бора э.д.с. заключается в следующем при отсутствии пламени в анодных цепях лампы текут равные токи. Возникающий в обмотках реле Р1 и Р2 под действи­ем тока магнитный поток равен нулю, так как обмот­ки поляризованного реле включены встречно. Якорь Реле в этом случае находится в положении, при кото­ром цепь питания электромагнитного клапана-отсекателя разорвана, и газ в горелку не поступает. При появлении пламени возникает отрицательная э.д.с., которая подается на сетку левой части триода, что приводит к уменьшению тока в обмотке Р1. Под дей­ствием результирующего магнитного поля якорь реле изменит свое положение и, замкнув контакты, даст соответствующую команду. При погасании пламени или замыкании в цепи датчика э.д.с. исчезнет и схема придет в исходное положение.

Метод контроля, использующий электрическую пульсацию пламени. Для любого факела независимо от вида сжигаемого топлива и типа горелочного устрой­ства характерным признаком является пульсация про­цессов, сопровождающих горение. К таким процессам относятся температура пламени, давление в камере сгорания, интенсивность излучения и ионизация факе­ла пламени. Частота и амплитуда пульсаций зависят от скорости истечения газовоздушной смеси из го­релки и условий перемешивания газа с воздухом. При неудовлетворительном перемешивании газа с воздухом горение сопровождается отдельными вспышками. Пос­редством чувствительного гальванометра можно за­мерить величину пульсации ионизационного тока. Это свойство пламени дает возможность обеспечить самоконтроль автоматики от опасного замыкания в цепи электродного датчика.

В схеме используется собственный пульсирующий потен­циал, возникающий на электродах. При включении в цепь ионизационного датчика источника постоянного тока пульсацию на электродах можно усилить. В лю­бом случае при замыканиях в цепи датчика, а также при погасании пламени подача управляющего сигнала на вход усилителя прекращается, и автоматика сраба­тывает на отключение газа. От сигнала постоянного тока данная схема не работает, так как на входе пер­вого каскада включен конденсатор. Приборы контроля пламени этого типа, работающие на переменной сос­тавляющей электрического сигнала, очень чувстви­тельны к помехам, частота колебания которых близ­ка к частоте пульсации факела. Вследствие этого при установке таких приборов на объектах требуется обя­зательная экранировка входных цепей усилителя и ли­ний связи, соединяющих электродный датчик с прибо­ром.

Контроль наличия пламени

Тепловые агрегаты, работающие на природном газе (печи, котлы, стенды нагрева и т.п.) должны оборудоваться системой контроля наличия пламени. В процессе работы тепловых агрегатов возможны ситуации, при которой пламя горелки (факел) потухнет, но газ будет продолжать поступать во внутреннее пространство агрегата и окружающую среду и при наличии искры или открытого огня возможно воспламенение этого газа и даже взрыв. Наиболее часто потухание пламени происходит из-за отрыва факела.

Наличие пламени контролируют либо с помощью ионизационного электрода, либо с помощью фотодатчика. Как правило, с помощью ионизационного электрода контролируют горение запальника, который, в свою очередь, в случае необходимости воспламенит основную горелку. Фотодатчиками контролируют пламя основной горелки. Фотодатчик для контроля пламени запальника не применяют ввиду малого размера пламени запальника. Применение ионизационного электрода для контроля пламени основной горелки не рационально, так как электрод, помещенный в пламя основной горелки будет быстро обгорать.

Фотодатчики различаются по чувствительности к различной длине волны светового потока. Одни фотодатчики реагируют только на видимый и инфракрасный спектр светового потока от горящего пламени, другие воспринимают только его ультрафиолетовую составляющую. Самым распространенным фотодатчиком, реагирующим на видимую составляющую светового потока, является датчик ФДЧ.

Световой поток воспринимается фоторезистором датчика, и после усиления преобразуется либо в выходной сигнал 0-10В, пропорциональный освещенности, либо подается на обмотку реле, контакты которого замыкаются, если освещенность превышает установленный порог. Тип выходного сигнала — сигнал 0-10В или контакты реле — определяется модификацией ФДЧ. Фотодатчик ФДЧ обычно работает с вторичным прибором Ф34. Вторичный прибор обеспечивает питание ФДЧ напряжением +27В, на нем также выставляются пороги срабатывания в том случае, если используется ФДЧ с токовым выходом. Кроме того, в зависимости от модификации, Ф34 может контролировать сигнал от ионизационного электрода запальной горелки, управлять розжигом и работой горелки с помощью встроенных реле.

К недостаткам фотодатчиков видимого света можно отнести то, что они реагируют на любой источник света — солнечный свет, свет фонарика, световое излучение нагретых элементов конструкции, футеровки сталеразливочных ковшей и т.п. Это ограничивает их применение, например в стендах нагрева, так как ложные срабатывания от светящейся разогретой футеровки ковшей блокируют работу автоматики (ошибка «ложное пламя»). Наиболее широко ФДЧ применяются на печах сушки песка, ферросплавов и т.п. — там где температура нагрева редко превышает 300-400°С, а значит отсутствует свечение разогретых элементов конструкции печи.

Отличительной особенностью ультрафиолетовых фотодатчиков (УФД), например UVS-1 фирмы Kromschroeder, является то, что они реагируют только на ультрафиолетовую составляющую светового потока, излучаемого пламенем горелки. В световом потоке от разогретых тел, элементов конструкций печей, футеровки ковшей ультрафиолетовая составляющая мала. Поэтому к посторонней засветке датчик «равнодушен», как и к солнечному свету.

Основой этого датчика является вакуумная лампа — электронный фотоумножитель. Как правило, питаются эти датчики напряжением 220В и имеют токовый выходной сигнал, который меняется от 0 до нескольких десятков микроампер. К недостаткам ультрафиолетовых датчиков можно отнести то, что вакуумная лампа фотоумножителя имеет ограниченный срок службы. Через пару лет эксплуатации лампа теряет свою эмиссионную способность и датчик перестает работать. Сигнал с УФД передается на автомат горения серии IFS, функции которого аналогичны функциям Ф34.

Фотодатчики должны иметь, так сказать, визуальный контакт с пламенем горелки, поэтому они расположенны в непосредственной близости от него. Как правило, они распологаются со стороны горелки под углом 20-30° к ее оси. Из-за этого они подвержены сильному нагреву тепловым излучением от стенок агрегата и радиационному нагреву через визирное окно. Для зашиты фотодатчика от перегрева применяют защитные стекла и принудительный обдув. Защитные стекла производятся из жаропрочного кварцевого стекла и устанавливаются на некотором удалении перед визирным окном фотодатчика. Обдув датчика осуществляется либо вентиляторным воздухом (если горелка установки работает на вентиляторном воздухе), либо сжатым воздухом пониженного давления. Подаваемый объем воздуха осуществляет охлаждение фотодатчика не только за счет процессов теплоотдачи, но и из-за того, что вокруг него создается область повышенного давления, которая как бы отталкивает горячий воздух, не давая ему контактировать с датчиком.

Контроль наличия пламени запальника в большинстве случаев осуществляется ионизационным электродом. Принцип контроля пламени по ионизации основан на том, что при сжигании газа образуется множество свободных электронов и ионов. Эти частицы «притягиваются» к ионизационному электроду и вызывают протекание тока ионизации величиной в десятки микроампер. Ионизационный электрод соединяется с входом прибора контроля наличия ионизации (автоматом горения). Если при горении пламени запальника образуется достаточное количество свободных электронов и отрицательных ионов, то в автомате горения срабатывает пороговое устройство разрешающее работу (или розжиг) основной горелки. В случае если интенсивность ионизации падает ниже определенного уровня, то основная горелка отключается даже в том случае, если она работала нормально. На размещенном ниже видео показано, как благодаря нагреву воздуха между обкладками конденсатора (в нашем случае одна обкладка это контрольный электрод, другая обкладка — корпус запальника) в цепи начинает протекать электрический ток.

Основными причинами пропадания ионизации являются отсутствие требуемого соотношения газ-воздух запальника, загрязнение или обгорание ионизационного (контрольного) электрода. Еще одной причиной пропадания сигнала ионизации может являться уменьшение сопротивления между ионизационным электродом и корпусом запальника, которое чаще всего происходит из-за оседания токопроводящей пыли на запальное устройство.

Автомат горения часто выполняет не только функцию контроля наличия пламени — на нем строиться вся автоматика управления розжигом горелки, как, например, это реализовано в автомате горения ASL50P фирмы Hegwein.

Как правило, ионизационный электрод размещается вдоль оси запальной горелки, конец электрода должен находиться в «корне» пламени запальника. В некоторых запальных устройствах ионизационный электрод выполняет функцию запального электрода. В этом случае на него в течении фиксированного времени подается высокое напряжение с запального трансформатора для поджига запальника. После того как поджиг запальника произведен контрольный электрод переходит в режим контроля ионизации – цепи поджига отключаются и электрод соединяется с входом автомата горения. В этом случае возможна еще одна причина пропадания сигнала ионизации, связанная с обрывом во вторичной обмотке трансформатора. Но искра в этом случае может все равно нормально генерироваться, поэтому данную неисправность иногда трудно определить.

Большое значение для стабильной работы запального устройства имеет правильно выставленное соотношение газ-воздух. В большинстве случаев требуемые значения давления газа и воздуха приводятся изготовителем в паспорте запальной горелки. Не смотря на то, что говоря «соотношение газ-воздух» в большинстве случаев имеют в виду их объемное соотношение (один объем газа на десять объемов воздуха), но настраивают запальник, да и горелку, впрочем, тоже, по давлению, так как это сделать намного проще и дешевле. Для этого конструкцией запальника предусмотрено подключение контрольного манометра к газовому и воздушному тракту в определенных местах.

Ионизационный электрод крепиться к корпусу запальника через керамическую изолирующую втулку и соединяется с входом автомата горения экранированным одножильным кабелем. Если ионизационный электрод используется еще и в качестве запального, то с запальным трансформатором он соединяется специальным высоковольтным кабелем, например, ПВ-1. Изолирующая втулка изготавливается из керамики с большим содержанием Al2O3, которая характеризуется высокой механической прочностью, температурной стойкостью и электрической прочностью до 18 кВ . Ионизационный электрод изготавливается канталя — металлического сплава устойчивого к высоким температурам и электрохимической коррозии

Установки постоянно работающие при температурах свыше 800°С (мартеновские печи, например) могут и не оснащаться системами контроля наличия факела. Это связано с тем, что температура воспламенения газа находиться в пределах 645 – 750°С. Таким образом, в случае отрыва факела исходящий из сопла горелки газ воспламениться от разогретой кладки внутреннего пространства теплового агрегата. Очень часто перед соплом горелки выкладывают специальный горелочный камень – он воспламеняет поток газа и стабилизирует горение.

Для повышения надежности работы и уменьшения количества остановов установки из-за пропадания ионизации можно сделать контроль наличия пламени не постоянным, осуществляя его по схеме «ИЛИ». В этом случае, если установка прогрелась до температур свыше 750°С и сигнал ионизации с запальной горелки по какой то причине пропал, то основная горелка все равно продолжит работу.

Дополнительную информацию вы можете найти в разделе «Вопрос-ответ».

датчик пламени

НАЗНАЧЕНИЕ

Ультрафиолетовый датчик пламени для контроля факела газовых горелок, котлов, промышленных печей любой мощности, совместно с сигнализатором пламени СП-101.

Преимущества

• Высокая чувствительность—подходит для горелок любой мощности.
• Реагирует только на ультрафиолетовый спектр излучения газового пламени, не чувствителен к раскаленным поверхностям нагрева, излучающим инфракрасное излучение, и солнечному свету
• Ударопрочный алюминиевый корпус
• Ультрафиолетовый фотоприемник фирмы Hamamatsu Photonics

Применение

• Котлы, печи, топливосжигающие установки любой мощности.
• Селективный контроль обеспечивается для всех топок с односторонним расположениием горелок — направление линии визирования параллельно оси горелки или под углом до 15 0 .
• Для котлов с встречным расположением горелок требуется поиск линии визирования фотодатчика и селективность обеспечивается только для одноярусных котлов с общим числом горелок не более 4.

Принцип действия

Преобразование потока ультрафиолетового спектра оптического излучения пламени в электрический сигнал. При обнаружении УФ-излучения ультрафиолетовый датчик выпрямляет заложенное переменное напряжение и преобразует его в постоянный ток. Усилитель сигнала пламени способен распознавать только этот сигнал постоянного тока.

Встроенная теплозащита из кварцевого стекла изолирует УФ-сенсор от горячей атмосферы печи и защищает от влажности, грязи и высокой температуры.

Для защиты датчика от высоких температур и продуктов горения, обеспечить подачу охлаждающего воздуха.

УФ-сенсор работает под переменным напряжением 380В. Срок службы УФ сенсора 10000 рабочих часов. После этого времени сенсор подлежит замене. Напряжение подается через сигнализатор пламени СП-101.

Технические характеристики

Схема подключения фотодатчика ФД-101 сигнализатором СП-101 для контроля основного факела горелки

СИГНАЛИЗАТОР ПЛАМЕНИ СП-101

НАЗНАЧЕНИЕ

Контроль наличия пламени запальных и основных горелок котлов и печей.

Преимущества

• Универсальное устройство работающее с двумя типами датчиков контроля пламени:

— ионизационный контроль по детектирующему принципу пламени (контрольным электродом, ионизационным датчиком) или

— фотодатчик ультрафиолетового спектра (ФД-101).

• Потенциально свободные контакты для сигнализации наличии пламени.
• Корпус из ударопрочной пластмассы

• Контроль пламени запальных и основных горелок печей, котлов, энергоагрегатов

Принцип работы

• При подаче напряжения на сигнализатор пламени он сразу готов к работе.
• При наличии пламени образуется сигнал постоянного тока, замыкается реле.
• Контакты данного реле, выводятся в схему защиты котла.

Габаритные размеры сигнализатора СП-101

Типовая схема контроля пламени запальника (или контрольного электрода КЭ) сигнализатором СП-101

Схема подключения сигнализатора СП-101 для контроля основного факела горелки фотодатчиком ФД-101

Купить датчик контроля пламени

Датчик пламени IRD 1020 Honeywell

• Модель: IRD 1020 Honeywell
• Тип горелки: EU

85UVF Сканеры пламени Fireye Phoenix

• Модель: 85UVF
• Тип горелки: Fireye Phoenix

Извещатель пламени ИП329 Телос

• Модель: ИП329

Датчик пламени UV7A4

• Модель: UV7A4 Fireye

Датчик пламени IRD 1010 Honeywell

• Модель: IRD 1010 Honeywell
• Тип горелки: EU

Датчик пламени QRA10 Siemens

• Модель: QRA 10 Siemens
• Тип горелки: EU

Датчик пламени MZ 770 S Satronic

• Модель: MZ 770S Satronic
• Тип горелки: EU

Датчик пламени RAR Siemens

• Модель: RAR Siemens
• Тип горелки: EU

Датчик пламени FL4000H

• Модель: FL4000H
• Тип горелки: EU

Датчик пламени FL3112

• Модель: FL 3112
• Тип горелки: EU

Фонарь тестовый TL105

• Модель: TL 105
• Тип горелки: EU

Автомат горения LFL 1.333

• Модель: LFL 1.333 / LFL 1.322
• Тип горелки: EU

Автомат горения LOA Siemens

• Модель: LOA Siemens
• Тип горелки: EU

Автомат горения LMV Siemens

• Модель: LMV Siemens
• Тип горелки: EU

Автомат горения LGB Siemens

• Модель: LGB Siemens
• Тип горелки: EU

Автомат горения RMG88.62C

• Модель: RMG88.62C
• Тип горелки: EU

Датчик пламени QRI Siemens

• Модель: QRI Siemens
• Тип горелки: EU

Датчик пламени Ф34.2

• Модель: Ф 34.2
• Тип горелки: EU

Датчик пламени QRA-2 Siemens

• Модель: QRA2 Siemens
• Тип горелки: EU

Датчик пламени UVS10

• Модель: UVS10
• Тип горелки: EU

Датчик пламени FL3111HT

• Модель: FL3111HT
• Тип горелки: EU

Датчик пламени FL3110

• Модель: FL3110
• Тип горелки: EU

Сканер пламени 95IR/95UV/95DS

• Модель: 95IR/95UV/95DS
• Тип горелки: USA

Сканер пламени 45UV5

• Модель: 45UV5 Fireye
• Тип горелки: USA

Сканер пламени 55UV5

• Модель: 55 UV5 Fireye
• Тип горелки: EU

Сканер пламени 65 UV5

• Модель: 65 UV5 Fireye
• Тип горелки: EU

Для чего нужен датчик контроля пламени горелки

Для правильной работы горелки необходимо специальное устройство, которое контролирует наличие огня. Вы можете купить датчик пламени, который получает сигналы о наличии или отсутствии пламени (отлично подходят для газовых колонок).

Основные принципы работы датчика

Устройство контроля факела горелок включает в себя датчик и вторичный прибор — блок управления датчиком. Световое излучение факела горелки преобразуется детектором в электрический сигнал, который поступает в блок управления и обрабатывается. Согласно заложенной программе, блок выдает двоичный сигнал об отсутствии или наличии пламени контролируемой горелки. Одна из популярных моделей нашего магазина S iemens Q ra2 используются вместе с одноименными горел ками.

Одним из основных требований к данному устройству является его способность опознавать наличие и отсутствие пламени только «своей» горелки. От этого может напрямую зависеть безопасность использования промышленного оборудования.

Перед тем, как выбрать и купить датчик контроля пламени, ознакомьтесь с тем, какими они бывают, ведь производители промышленного оборудования поставляют большое количество разнообразных моделей датчиков, которые различаются между собой многими техническими показателями:

по принципу работы датчики пламени делятся на ультрафиолетовые и инфракрасные;

приобретая новый детектор факела горелки, следует учесть сферу его применения. Он может быть рассчитан на разные типы горелок, а именно на: газовые, дизельные или комбинированные;

не последнюю роль играет чувствительность датчика. Она бывает нормальной и высокой.

В последние годы все большую популярность приобретают именно инфракрасные автоматы горения Siemens и Satronic , так как их характеристики значительно расширяют спектр применения. Благодаря распознаванию пламени в инфракрасном спектре, такие приборы имеют высокую стойкость к распознаванию ложных сигналов. Они создаются молниями, горячими объектами или сварочными дугами.

Где купить датчик пламени для горелок в Екатеринбурге и Тюмени

Если вы ищите надежный датчик факела в Екатеринбурге, то вы непременно найдете его в нашем интернет-магазине. Мы знаем, как важно соблюсти все требования производства и приобрести оборудование, идеально подходящее для специфики предприятия. Именно поэтому мы постарались собрать максимальное количество всевозможных датчиков от самых известных компаний-производителей России и Европы. Также наша компания реализует датчики ионизации пламени.

В ассортименте предлагаются ультрафиолетовые и инфракрасные устройства: датчик пламени QRA, автоматы горения Siemens, Krom Shroeder, Honeywell Satronic, General Monitors и многие другие.

Эти модели успели зарекомендовать себя в качестве надежных, высокоточных и функциональных приборов, в связи с чем, они и получили широкое распространение во многих отраслях производства в газовых колонках.

Наша компания «Вид Энерго» предлагает датчики пламени в Екатеринбурге по ценам, которые вас приятно удивят, доставку прибора на предприятие и установку.

Горит ли газ? Датчики наличия пламени АДП-01

Разработанные и выпущенные конструкторским бюро «АГАВА» датчики контроля наличия пламени АДП-01 применяются для автоматизации тепловых агрегатов. В настоящий момент в линейку входит уже 9 приборов, различающихся принципом действия и входами/выходами. Особое внимание уделяется двум новым приборам из данной линейки: ультрафиолетовым датчикам АДП‑01.9 и АДП‑01.10.

Топливные агрегаты, работающие на газе и жидком топливе, обязательно должны быть оснащены системой контроля наличия пламени. Пламя в зоне горения не всегда отличается устойчивостью, в некоторых ситуациях может произойти его отрыв. В этот момент горение прекращается, а газ продолжает подаваться, что создает угрозу взрыва газовоздушной смеси в топке.

Наличие факела контролирует и индицирует датчик пламени. Если пламя гаснет, датчик передает в систему аварийный сигнал, в ответ на который срабатывает предохранительная аппаратура (отсечные клапаны).

Несмотря на то что современные системы обнаружения пламени хорошо отработаны, они обладают рядом недостатков, такими как конечная надежность и достоверность обнаружения пламени или его отсутствия, селективность, чувствительность к посторонним засветкам. Некоторые приборы имеют высокую стоимость.

Последний фактор является существенным для объектов ЖКХ, оттого так важно в этой сфере появление недорогих, но отвечающих всем современным требованиям приборов. Компания ООО КБ «АГАВА» из Екатеринбурга, внедряющая системы АСУ ТП и разрабатывающая для них оборудование КИПиА, известна именно такими решениями: качественными, но по разумной цене, созданными с опорой на собственный двадцатилетний опыт и в соответствии с нуждами потребителей.

Основной сегмент бизнеса конструкторского бюро «АГАВА» составляет автоматизация тепловых агрегатов (котлов, топок, печей) и разработка контрольно-измерительного оборудования для этой отрасли. Сегодня мы заострим внимание на таком приборе, как датчик пламени.

Датчики АДП‑01

Назначение датчика-реле контроля пламени АДП-01 (рис. 1) – фиксировать наличие пламени в топке котла, а в случае его исчезновения формировать сигнал для автоматики защиты.

Рис. 1. Датчик-реле контроля пламени АДП‑01 (датчик пламени)

Датчики серии АДП‑01 выпускаются уже несколько лет. К настоящему моменту в линейку входят 9 приборов, различающихся в первую очередь чувствительными элементами: это оптические сенсоры (фотодиоды и фоторезисторы), ионизационный сенсор и (последняя разработка) ультрафиолетовый сенсор.

В корпусе небольшого прибора (габаритные размеры датчика составляют 98 × 56 мм, вес – 125 г) находится печатная плата, на которой смонтированы электронные компоненты. На задней крышке расположены три светодиода, выходной разъем и переменный резистор, предназначенный для регулировки чувствительности прибора. На передней части корпуса находится чувствительный элемент.

Пульсации или излучение пламени преобразуются с помощью чувствительного элемента в электрический сигнал, который после обработки сравнивается с пороговым уровнем. Если сигнал больше порогового уровня, на датчике горит зеленый светодиод, если меньше – зажигается красный светодиод: это знак, что пламя отсутствует, а газ подается. Остальные светодиоды индицируют интенсивность пламени. Также при превышении порога формируется выходной сигнал.

Для подключения к системе автоматизации каждый датчик пламени снабжен выходом одного из двух типов: это может быть открытый коллектор или контакты реле.

Датчики пламени АДП‑01.9 и АДП‑01.10

По просьбам проектировщиков и наладчиков, часто сталкивающихся с проблемами настройки режимов горения котлов и печей, компания «АГАВА» освоила выпуск новых изделий: датчиков пламени АДП‑01.9 и АДП‑01.10. От приборов предыдущих серий эти датчики отличаются чувствительным элементом, реагирующим на ультрафиолетовое излучение.

Зачем понадобилась новая разработка? Дело в том, что оптические сигнализаторы пламени, которые имеют в качестве сенсора фотодиоды и фоторезисторы, реагируют на пульсацию факела. В 90 % случаев такой принцип действия себя оправдывает, однако иногда бывает, что факел гаснет, а оптический датчик все равно показывает наличие пламени, потому что он регистрирует ложные пульсации, оставшиеся из-за колебаний воздуха или газов на фоне раскаленной стенки топки.

Еще одной проблемой, известной всем котлостроителям и эксплуатационщикам, является низкая селективность датчиков пламени, особенно характерная для трех и более горелочных котлов (печей). Это чревато как минимум хлопком газа, а как максимум – масштабной аварией котла или котельной.
Новые датчики АДП‑01.9 и АДП‑01.10 реагируют на наличие ультрафиолетового излучения, а оно бывает только при горении газового факела. Таким образом, снимается проблема «раскаленной стенки топки».

Таблица 1. Применение датчика пламени АДП‑01 для различных типов котлов

Кроме того, поскольку ультрафиолетовые приборы практически не реагируют на посторонние засветки в видимой части спектра, снижается вероятность того, что датчик зафиксирует факел «чужой» горелки, то есть улучшаются показатели селективности работы системы обнаружения пламени в целом.

Ультрафиолетовый датчик впервые применяется в приборах линейки АДП‑01. Это универсальный прибор для любых газовых горелок и запальников, в том числе для котлов и печей с эффектом светлой топки и с повышенными требованиями к селективности.

Следует добавить, что стоимость приборов из линейки АДП-01 сегодня составляет немногим больше 7 тысяч рублей.
В таблицу 1 сведены рекомендации по применению всех датчиков пламени серии АДП‑01.

Вместо послесловия. Блиц-интервью с Олегом Владимировичем Полтавцевым, коммерческим директором ООО КБ «АГАВА»

Автоматизация тепловых агрегатов настолько специфическая область, что непросто разобраться во всех связанных с ней терминах, понятиях и ситуациях. Поэтому мы обратились к специалисту, чтобы задать ему несколько вопросов о датчиках пламени, применяющихся для автоматизации котлов.

ИСУП: Ваши датчики пламени обладают двумя типами выходов: с открытым коллектором и с контактами реле. Какие чаще заказывают?

О. В. Полтавцев: С релейным выходом. Это более универсальное и надежное решение.

ИСУП: Датчик АДП‑01.6 имеет контрольный электрод, который не входит в состав изделия. На чем базируется его принцип действия?

О. В. Полтавцев: В случаях, когда невозможно установить АДП‑01 так, чтобы он не видел пламя соседних горелок, используется модель АДП‑01.6 с контрольным электродом. Пламя горелки или запальника «задевает» электроды и между ними появляется ток ионизации, который после усиления, обработки и сравнения с порогом формирует дискретный сигнал.

ИСУП: Насколько устойчив корпус датчика пламени АДП‑01 к высоким температурам?

О. В. Полтавцев: Максимальная рабочая температура датчиков АДП‑01 составляет 60 °C. Если в предполагаемом месте установки температура выше, мы рекомендуем дополнительно использовать фланец АГСФ.716673.001.

ИСУП: Расскажите подробнее о проблеме раскаленной стенки топки.

О. В. Полтавцев: Фотодиодные и фоторезисторные датчики пламени реагируют на пульсации, которые могут возникать не только от пламени, но и (при его отсутствии) от колебаний воздуха или газа на фоне раскаленной топки, если расстояние от стенки топки до датчика небольшое. В этом случае нужно устанавливать либо ионизационные датчики, либо модификации АДП‑01.9 или АДП‑01.10 (для газовых горелок).

ИСУП: Что такое недостаточная селективность контроля пламени?

О. В. Полтавцев: Это тот случай, когда прибор «видит» пламя чужой горелки и принимает его за свое. То есть, если по какой-то причине горелка не разожглась, а датчик «поймает» отсвет факела соседней или противоположной горелки, то автоматика будет «думать», что все в порядке, и вовремя не остановит подачу газа. Это чревато в лучшем случае хлопком газа, но может привести и к масштабной аварии котла или котельной.

Материалы опубликованы в журнале «ИСУП», № 5(65)_2016

Назначение и принцип работы ионизационного электрода

Ионизационный электрод контроля наличия и состояния пламени. Автоматическое отключение подачи газа при погасшем пламени горелки. Отслеживание состояния воздушно-газовой смеси и восстановление процесса горения. Совмещение в одном устройстве запальной и контрольной функций.

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.

• 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

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.