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          火焰檢測器

          2020-06-30 11:50:26

          火焰檢測設備是火力發(fā)電廠(chǎng)鍋爐爐膛安全監控系統(FSSS)中的關(guān)鍵設備,它的作用貫穿于從鍋爐啟動(dòng)至滿(mǎn)負荷運行的全過(guò)程,用于判定全爐膛內或單元燃燒器火焰的建立/熄滅或有火與無(wú)火,當發(fā)生全爐膛滅火或單元燃燒器熄火時(shí),火焰檢測設備觸點(diǎn)準確動(dòng)作發(fā)出報警,依靠FSSS系統連鎖功能,停止相應給粉機、磨煤機、燃油總閥或一次風(fēng)機等的運行,防止爐膛內積聚燃料,異常情況被點(diǎn)燃引起鍋爐爆炸惡性事故的發(fā)生,因此設備性能即設備運行的可靠性與檢測的準確性直接關(guān)系到機組的運行安全與穩定性。

          最早的火焰檢測器出現在上世紀50年代,60年代國外首先研制出了紫外線(xiàn)火焰檢測器,70年代開(kāi)始,國外陸續出現了檢測火焰燃燒時(shí)釋放紅外線(xiàn)和可見(jiàn)光的火焰檢測器,80年代又出現了基于圖像、視頻的鍋爐燃燒監控裝置,后來(lái)又有了組合探頭(紅外線(xiàn)、紫外線(xiàn))的火焰檢測器。發(fā)展至今,火焰檢測器的檢測辨別能力越來(lái)越強,檢測也不斷趨于智能化。


          火焰檢測器發(fā)展到現在,其檢測的內容主要包括火焰信息的光能、熱能、圖像,不同的只是檢測的原理,根據檢測的原理可以將火焰檢測器分為以下幾種。

          基于相關(guān)原理

          基于相關(guān)原理的火焰檢測器最早由英國的Land Combustion公司推出,在確定火焰燃燒的三維空間位置的基礎上,利用兩個(gè)探測器的視線(xiàn)形成交叉點(diǎn),將交叉點(diǎn)對準燃燒空間位置的中心點(diǎn),兩個(gè)探測器采集到的火焰信號始終保持一致,結合相關(guān)理論,根據相關(guān)系數大小判斷火焰燃燒情況。 

          基于光能

          基于光能的火焰檢測器應用比較廣泛,主要包括基于可見(jiàn)光、紅外線(xiàn)以及紫外線(xiàn)檢測的火焰檢測器,其原理就是利用火焰燃燒發(fā)出的光能來(lái)進(jìn)行檢測的,一般使用光電元器件作為采集裝置,將光能信號轉換為電信號,經(jīng)過(guò)處理后判斷爐膛的燃燒狀況。

          基于可見(jiàn)光的火焰檢測器利用火焰產(chǎn)生的光強度和跳動(dòng)的頻率進(jìn)行判斷,對兩個(gè)參數的采集和分析,大大提高了系統判斷的準確性,應用比較多的有三星公司的IFM-IH型火焰檢測器?;诩t外線(xiàn)的火焰檢測器利用火焰燃燒時(shí)產(chǎn)生的紅外線(xiàn)來(lái)判斷,該類(lèi)檢測器自發(fā)明以來(lái),一直應用比較廣泛?;谧贤饩€(xiàn)的火焰檢測器同樣是利用火焰燃燒時(shí)產(chǎn)生的紫外線(xiàn)進(jìn)行判斷,該類(lèi)檢測器特對以原油為燃料燃燒的火焰檢測比較準確。以下對基于光能的三種類(lèi)型的火焰檢測器進(jìn)行介紹。

          (1)紫外光型

          紫外光火焰檢測器采用紫外光敏管作為傳感元件,其光譜范圍在0.006~0.4nm之間。紫外光敏管是一種固態(tài)脈沖器件,其發(fā)出的信號是自身脈沖頻率與紫外輻射頻率成正比例的隨機脈沖。紫外光敏管有二個(gè)電極,一般加交流高電壓。當輻射到電極上的紫外光線(xiàn)足夠強時(shí),電極間就產(chǎn)生“雪崩”脈沖電流,其頻率與紫外光線(xiàn)強度有關(guān),高達幾千赫茲。滅火時(shí)則無(wú)脈沖。

          (2)可見(jiàn)光型

          可見(jiàn)光火焰檢測器采用光電二極管作為傳感元件,其光譜響應范圍在0.33~0.7nm之間??梢?jiàn)光火焰檢測器由探頭、機箱和冷卻設備等部分組成。爐膛火焰中的可見(jiàn)光穿過(guò)探頭端部的透鏡,經(jīng)由光導纖維到達探頭小室,照到光電二極管上。

          該光電二極管將可見(jiàn)光信號轉換為電流信號,經(jīng)由對數放大器轉換為電壓信號。對數放大器輸出的電壓信號再經(jīng)過(guò)傳輸放大器轉換成電流信號。然后通過(guò)屏蔽電纜傳輸至機箱。在機箱中,電流信號又被轉換為電壓信號。代表火焰的電壓信號分別被送到頻率檢測線(xiàn)路、強度檢測線(xiàn)路和故障檢測線(xiàn)路。強度檢測線(xiàn)路設有兩個(gè)不同的限值,即上限值和下限值。當火焰強度超過(guò)上限值時(shí),強度燈亮,表示著(zhù)火;當強度低于下限值時(shí),強度燈滅,表示滅火。

          頻率檢測線(xiàn)路用來(lái)檢測爐膛火焰閃爍頻率,它根據火焰閃爍的頻率是高于還是低于設定頻率,可正確判斷爐膛有無(wú)火焰。故障檢測線(xiàn)路也有兩個(gè)限值,在正常的情況下,其值保持在上、下限值之間。一旦機箱的信號輸入回路出現故障,如光電管至機箱的電纜斷線(xiàn),則上述電壓信號立刻偏離正常范圍,從而發(fā)出故障報警信號。

          (3)紅外光型

          紅外光火焰檢測器采用硫化鉛或硫化鎘光敏電阻作為傳感元件,其光譜響應范圍在0.7~3.2nm之間。紅外光火焰檢測器也是由探頭、機箱和冷卻設備組成。燃燒器火焰的一次燃燒區域所產(chǎn)生的紅外輻射,經(jīng)由光導纖維送到探頭,通過(guò)探頭中的光敏電阻轉換成電信號,再由放大器放大。該火焰信號由屏蔽電纜送到機箱,通過(guò)頻率響應開(kāi)關(guān)和一個(gè)放大器后,再同一個(gè)參考電壓(可調)進(jìn)行比較。

          基于圖像或視頻

          隨著(zhù)人們對光學(xué)及視頻采集技術(shù)和圖像分析技術(shù)掌握的日漸成熟,這類(lèi)火焰檢測器的研究越來(lái)越多,并且使用范圍廣,設計中主要采用光學(xué)設備和CCD攝像機,分析采集的火焰圖像灰度、火焰燃燒輪廓大小等參數,并能利用圖像處理辦法去除干擾,經(jīng)過(guò)處理可以對火焰燃燒情況做出判斷。該類(lèi)檢測器不僅可檢測爐膛內的燃燒情況,在森林火災和室內火災的預防上也有廣泛的應用價(jià)值。


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