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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電廠鍋爐爐膛安全監控系統(FSSS)中的關鍵設備,它的作用貫穿于從鍋爐啟動至滿負荷運行的全過程,用于判定全爐膛內或單元燃燒器火焰的建立/熄滅或有火與無火,當發生全爐膛滅火或單元燃燒器熄火時,火焰檢測設備觸點準確動作發出報警,依靠FSSS系統連鎖功能,停止相應給粉機、磨煤機、燃油總閥或一次風機等的運行,防止爐膛內積聚燃料,異常情況被點燃引起鍋爐爆炸惡性事故的發生,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火焰檢測器,70年代開始,國外陸續出現了檢測火焰燃燒時釋放紅外線和可見光的火焰檢測器,80年代又出現了基于圖像、視頻的鍋爐燃燒監控裝置,后來又有了組合探頭(紅外線、紫外線)的火焰檢測器。發展至今,火焰檢測器的檢測辨別能力越來越強,檢測也不斷趨于智能化。


                火焰檢測器發展到現在,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。

                基于相關原理

                基于相關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,利用兩個探測器的視線形成交叉點,將交叉點對準燃燒空間位置的中心點,兩個探測器采集到的火焰信號始終保持一致,結合相關理論,根據相關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,主要包括基于可見光、紅外線以及紫外線檢測的火焰檢測器,其原理就是利用火焰燃燒發出的光能來進行檢測的,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,經過處理后判斷爐膛的燃燒狀況。

                基于可見光的火焰檢測器利用火焰產生的光強度和跳動的頻率進行判斷,對兩個參數的采集和分析,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外線的火焰檢測器利用火焰燃燒時產生的紅外線來判斷,該類檢測器自發明以來,一直應用比較廣泛?;谧贤饩€的火焰檢測器同樣是利用火焰燃燒時產生的紫外線進行判斷,該類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型的火焰檢測器進行介紹。

                (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脈沖器件,其發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。紫外光敏管有二個電極,一般加交流高電壓。當輻射到電極上的紫外光線足夠強時,電極間就產生“雪崩”脈沖電流,其頻率與紫外光線強度有關,高達幾千赫茲。滅火時則無脈沖。

                (2)可見光型

                可見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??梢姽饣鹧鏅z測器由探頭、機箱和冷卻設備等部分組成。爐膛火焰中的可見光穿過探頭端部的透鏡,經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光信號轉換為電流信號,經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過傳輸放大器轉換成電流信號。然后通過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路、強度檢測線路和故障檢測線路。強度檢測線路設有兩個不同的限值,即上限值和下限值。當火焰強度超過上限值時,強度燈亮,表示著火;當強度低于下限值時,強度燈滅,表示滅火。

                頻率檢測線路用來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火焰。故障檢測線路也有兩個限值,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,則上述電壓信號立刻偏離正常范圍,從而發出故障報警信號。

                (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生的紅外輻射,經由光導纖維送到探頭,通過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,通過頻率響應開關和一個放大器后,再同一個參考電壓(可調)進行比較。

                基于圖像或視頻

                隨著人們對光學及視頻采集技術和圖像分析技術掌握的日漸成熟,這類火焰檢測器的研究越來越多,并且使用范圍廣,設計中主要采用光學設備和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,經過處理可以對火焰燃燒情況做出判斷。該類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值。


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