В установках для сжигания газа, жидкого или твердого топлива одним из основных параметров, обеспечивающих безопасную работу всей установки, является контроль пламени. Требования о необходимости контроля пламени и перекрытия подачи топлива в случае его погасания изложены в [1]. От правильного выбора устройств контроля пламени зависит надежность работы системы защиты котельной установки в целом. Неправильный выбор датчика пламени может в итоге привести к несанкционированной остановке котла. Поэтому оборудование для этих целей должно быть изготовлено и испытано в соответствии с действующими стандартами и правилами и только на предприятиях, имеющих большой опыт работы в данной отрасли. Применение качественного отечественного оборудования представляется особенно важным в связи с взятым страной курсом на импортозамещение в условиях, когда цены на импортные аналоги ведущих зарубежных производителей стали близки к запредельным.
Научно-производственная фирма «РАСКО», более 20 лет специализирующаяся на комплектных поставках энергосберегающих приборов и газорегуляторного оборудования, являясь официальным представителем ООО «НПП «ПРОМА» и ООО КБ «АГАВА» — ведущих российских разработчиков и изготовителей котельной автоматики с многолетним опытом работы, — предлагает широкий спектр современных и недорогих устройств контроля пламени, включающий в себя как фотодатчики, так и датчики-реле контроля пламени (сигнализирующие фотодатчики).
По методу контроля пламени различают фотодатчики, использующие принцип светового излучения, или ионизационные датчики, работающие за счет изменения электрической проводимости пламени. В зависимости от выделяемых из светового излучения спектральных характеристик фотодатчики бывают инфракрасного, видимого и ультрафиолетового спектра излучения. Принцип действия фотодатчиков основан на преобразовании излучаемого факелом светового потока в электрический сигнал напряжения или тока 4-20 мА. В сигнализирующих фотодатчиках электрический сигнал после обработки сравнивается с заданным пороговым значением. В случае превышения порогового значения выдается релейный сигнал, подтверждающий наличие горения, если значение сигнала меньше порогового значения, то переключение реле свидетельствует о погасании пламени. Таким образом, сигнализирующие фотодатчики совмещают в себе функцию датчика пламени и сигнализатора горения, объединенных в одном корпусе.
Спектральные характеристики пламени зависят от вида используемого топлива. Для природного или сжиженного газа преобладают ультрафиолетовое (УФ) и инфракрасное (ИК) излучение. Для жидкого топлива (дизельное топливо, мазут, нефть) преобладает ИК-излучение, для твердого топлива (угольная пыль, бурый уголь, дрова) — ИК и видимое излучение.
При выборе фотодатчика следует учитывать фактор фонового излучения, присутствующий в топке и влияющий на надежную работу фотодатчиков. К фоновым излучениям относятся раскаленная топка или раскаленные поверхности материалов, расположенных в топке.
Для исключения отмеченных негативных факторов в ООО «НПП «ПРОМА» разработана новая серия фотодатчиков, работающих на ультрафиолетовом спектре, таких как ФДС-03, ФДА-03-2К, ФДСА-03М, которые не реагируют на раскаленные поверхности, излучающие ИК спектр. Фотодатчики, работающие на инфракрасном спектре, такие как ФДС-01, ФДСА-03М, принимают сигнал переменной составляющей факела (мерцание факела) на частоте 10-15 Гц. В большинстве случаев это позволяет избежать влияния раскаленных поверхностей.
Устройства контроля пламени серии ФДСА-03М и фотодатчики ФДС-03-С-Ех являются результатом последовательно проводимых работ по совершенствованию приборов данного типа. ФДСА-03М имеет цифровой индикатор интенсивности пламени, предупредительную и основную сигнализацию о погасании пламени, систему самодиагностики, цифровой и аналоговый выходы, возможность работы в двух режимах — с учетом фонового излучения от других горелок и без него. Прибор обеспечивает контроль факела по двум каналам, что позволяет контролировать наличие факела, использующего в качестве топлива газ, уголь, жидкое топливо, а также контролировать одновременно или по отдельности факел на двух видах топлива: газ-мазут, газ-уголь, мазут-уголь. Кроме того, ФДСА-03М обеспечивает селективный контроль факела основной горелки в многогорелочных топках с встречным или плотным расположением горелок, где затруднен индивидуальный контроль факела горелки, а также для контроля факела в топке газомазутных или пылеугольных котлов. Для достижения повышенной селективности прибора введено измерение характеристик фонового факела непосредственно с возмущающей горелки, а также применена фильтрация узкого спектра ультрафиолетового и видимого излучения.
Устройство контроля пламени в исполнении ФДСА- 03М-01-IP65 выполнено в моноблочном высокопрочном металлическом корпусе и имеет следующие особенности: подсоединение кабеля с помощью надежной клеммной колодки, температура окружающей среды от -60°С до +65°С, кратковременно до +75°С, встроенная сигнализация от перегрева. Электронные компоненты выполнены на самой современной элементной базе, что является залогом для стабильной и безаварийной работы в тяжелых условиях эксплуатации.
Фотодатчик ФДС-03-С-Ех реализован на основе новейшего высокочувствительного фотоприемника последнего поколения, что обеспечивает эксплуатационный ресурс в 7-10 раз выше, чем у ранее применявшихся колбовых, фоторезистивных и фотодиодных приемников. Диапазон допустимых температур окружающей среды от -50°С до +60°С. Прочный антивандальный корпус со степенью защиты IP65 позволяют использовать датчик в самых тяжелых и неблагоприятных климатических и эксплуатационных условиях, в том числе на нефтехимических производствах.
Внешний вид семейства этих приборов показан на рис. 1.
ООО КБ «АГАВА», наряду с традиционно выпускаемыми датчиками-реле контроля пламени АДП-01, имеющими 8 исполнений также разработало новые модифицированные датчики-реле АДП-01.9 и АДП-01.10. Все они выполнены в едином конструктиве и отличаются друг от друга только применением различных чувствительных элементов. В модификациях датчиков пламени АДП-01.9 и АДП-01.10 применен сенсор, реагирующий на ультрафиолетовое излучение. В отличие от оптического датчика, который работает в видимом спектре и может реагировать на ложные пульсации от других горелок и раскаленных стенок, ультрафиолетовый датчик работает селективно, практически не реагируя на посторонние засветки в видимой части спектра.
Благодаря этому, при использовании датчиков пламени АДП-01.9 и АДП-01.10 вероятность срабатывания прибора от работы чужой горелки снижается, что повышает надежность и безопасность работы котельного агрегата. Для управления работой котла используются дискретные выходы: «открытый коллектор» или реле «сухой контакт». На задней крышке корпуса расположены три светодиода, информирующие о наличии или отсутствии пламени, выходной разъем и переменный резистор, предназначенный для регулировки чувствительности прибора. Внешний вид датчика АДП-01 представлен на рис. 2.
Приборы линейки АДП-01 с ультрафиолетовым датчиком являются универсальными и могут применяться для любых газовых горелок и запальников, в том числе для котлов и печей с эффектом «светлой топки» и повышенными требованиями к селективности.
В таблице 2 представлены рекомендации по выбору приборов контроля пламени в зависимости от типа контролируемого объекта и вида используемого топлива.
Представленные приборы контроля факела ориентированы на котлы и горелки, эксплуатируемые в России и других странах СНГ, и полностью удовлетворяют всем требованиям потребителей в различных отраслях промышленности как по видам топлива, спектральным характеристикам, селективности, так и по надежности.
Производимые фотодатчики и устройства контроля пламени можно с уверенностью рекомендовать к дальнейшему широкому промышленному внедрению как наилучшие на данный момент технические решения, в том числе по совокупности показателей «цена - качество».
Литература
1. СВОД ПРАВИЛ СП 89.13330.2012. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ. Актуализированная редакция СНиП II-35-76. М., 2012.
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 5 (40) 2017
