1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Датчик огня своими руками

Датчик, индикатор горения, пламени, огня, факела. Поджиг, запал, искровой воспламенитель. Схема.

Индикатор наличия пламени, совмещенный с запалом на одном электроде (10+)

Датчик пламени и искровой запал на одном электроде

1 2

Для газовой горелки мне понадобилась система искрового воспламенения и индикатор наличия огня. Причем очень хотелось, чтобы для работы обоих устройств использовался один и тот же электрод, помещенный в пламя.

При разработке схемы возникли следующие трудности. Во-первых, газ горит без серьезного свечения. Так что применять фоторезистор не удается. Остановился на использовании эффекта односторонней проводимости плазмы (факел горелки — и есть самая настоящая плазма). Для определения наличия этого эффекта, а соответственно, наличия пламени, необходимо поместить в огонь электрод. Электрод нужен и для искрового разряда запала. Есть соблазн использовать один и тот же электрод. Но, во-вторых, прямой подход с переключением одного электрода от искрового трансформатора к датчику не работает, так как найти переключатель, способный выдержать несколько десятков киловольт в режиме запала, не пробить их на датчик, мне не удалось.

Так что пришлось пойти несколько окольным путем. Датчик огня подключаю последовательно с катушкой зажигания. Во время запала датчик замыкаю накоротко. После переключения в режим контроля замыкающие контакты размыкаются. Напряжение для контроля пламени на электрод подается через катушку зажигания. Однако, при ее не очень высокой индуктивности, она не мешает прохождению электрического тока частотой 50 Гц от сети.

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Принципиальная схема индикатора горения с запалом на одном электроде

Трансформатор Tr1 — обеспечивает гальваническую развязку от сети механизма запала. Намотан на Ш-образном сердечнике из трансформаторного железа 20 х 20 мм проводом 0.5 мм, каждая обмотка составляет 250 витков. Между обмотками нужно проложить три слоя трансформаторной бумаги. И вообще при изготовлении трансформатора обеспечить надежную изоляцию одной обмотки и ее выводов от другой обмотки и ее выводов.

Трансформатор Tr2 — обычная катушка зажигания от классики.

Трансформаторы Tr3, Tr4 — покупные. 220 — 15 вольт. 1.5 Вт. Tr3 трансформирует 220 вольт в 15, а Tr4 — 15 обратно в 220 для подачи напряжения на электрод датчика. С помощью такого включения получено напряжение 15 вольт для питания схемы датчика и 220 вольт, гальванически развязанное от сети для подачи на электрод.

Мост M1 — диодный мост на 220 вольт, средний ток 100 мА, импульсный до 3 А. Этот мост можно собрать из диодов, например HER 208.

Тиристор VS1 — КУ201М, КУ201Н, КУ202М, КУ202Н, или аналогичный на напряжение выше 400 вольт, средний ток 100 мА, импульсный до 3 А.

Резистор R1 — 10 кОм, Резистор R2 — 50 Ом. Возможно, потребуется подобрать резистор R1 для получения хорошей жирной искры.

Конденсатор C2 — 1 мкФ 400 вольт.

Конденсатор C1 — 1 мкФ 400 вольт. Резистор R3 — 100 Ом 2 Вт. Эти элементы введены в схему для снижения помех, создаваемых запалом в сети.

Резистор R10 — 2 МОм. Он служит для разрядки конденсаторов после выключения питания на запале.

Конденсатор C3 — 0.1 мкФ 400 вольт. Конденсатор C4 — 0.01 мкФ 400 вольт.

Резисторы R4, R5 — 2 МОм

Конденсатор C5 — 1 мкФ 400 вольт.

Диоды VD1, VD2 — HER208. Диод VD3 — маломощный детекторный, например, КД510. Диоды VD2 и VD3 защищают эмиттерный переход транзистора от скачков напряжения обратной полярности, которые бывают на C5 до 400 вольт.

Транзисторы VT1, VT2 — КТ502, КТ503 соответственно приведенной на схеме проводимости.

Диод VD6 — маломощный детекторный, например, КД510. Он защищает транзистор VT1 от напряжения обратной полярности между коллектором и эмиттером, которое возникает при выключении питания за счет заряда на конденсаторе C6.

Резисторы R6, R7 — 10 кОм. Конденсатор C6 — электролитический 50 мкФ, 16 вольт.

Резистор R8 — 1 кОм. Светодиод VD4 — светодиод. По его свечению мы видим наличие пламени. Последовательно с ним можно включить светодиод оптрона, который, в свою очередь, будет управлять какими-либо устройствами в случае погасания пламени, например, закрывать газ. Обратите внимание, светодиод горит, когда есть пламя.

Стабилитрон VD5 — 12 вольт 1 Вт.

Конденсатор C7 — 1000 мкФ, 16 вольт. Конденсатор C8 — 1000 мкФ, 25 вольт. Резистор R9 — 300 Ом.

Выключатель S1, S2 — Сдвоенный выключатель. Его контакты одновременно замыкаются и размыкаются.

К точкам (A) и (B) подводится напряжение от сети.

Точка (C) соединяется с запальным электродом высоковольтным проводом, например, от автомобильной системы зажигания.

Точка (D) соединяется с корпусом горелки.

Сборка и наладка

В схеме есть элементы, находящиеся под высоким напряжением. Некоторые элементы схемы гальванически связаны с сетью. При сборке и монтаже обеспечьте безопасность себя и последующих пользователей устройства от электрического удара.

Односторонняя проводимость плазмы — эффект очень странный. Мне до конца не понятна его физическая природа. Используя это устройство на разных горелках, я заметил, что на некоторых плазма проводит ток от электрода к корпусу, а на некоторых — наоборот. Однако, односторонняя проводимость присутствует все равно. При наладке устройства, возможно, придется поменять полярность подключения датчика. Для этого отсоединяем точку (D) от корпуса горелки, разрываем соединение в точке (E), катушку зажигания подсоединяем к точке (D), вторую сторону разрыва в точке (E) соединяем с корпусом горелки.

Датчик защищен от обрыва соединения с горелкой и электродом запала.

Работает он так. Замыкаем переключатель. Появляется искра. При этом датчик пламени отключен. Открываем газ. После возгорания размыкаем переключатель. Через секунду загорится светодиод, который свидетельствует о наличии пламени.

Внимание. На электроде всегда присутствует высокое напряжение, при поджиге — несколько десятков киловольт, при контроле пламени — 220 вольт. Хотя цепи гальванически развязаны от сети, и прикосновение к корпусу горелки совершенно безопасно, прикосновение одновременно к корпусу и электроду приведет к удару электрическим током.

1 2

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Можно ли последовательно стабилитрону VD5 включить транзисторный оптрон АОТ 110 Б для управления электромагнитным клапаном подачи газа, или надо ставить еще промежуточное реле типа РЕС 10 Читать ответ.

Как связаться с автором статьи? Понятно, что сайт для самоделкиных, но я с электрикой не дружу, а устройство поджига на 12 вольт очень нужно. Требуется воплотить изделие в металле за соответствующее вознаграждение Читать ответ.

Возможно ли в качестве разделительного трансформатора использовать промышленный трансформатор типа ТАН 8 127/220? Или проблема в том, что вторичная обмотка должна обеспечивать ток 4-6 А для обмотки катушки зажигания? Читать ответ.

Детектор, датчик, обнаружитель скрытой проводки, разрывов, обрывов. Сх.
Схема прибора для обнаружения скрытой проводки и ее разрывов для самостоятельног.

Интегральный аналог конденсатора большой емкости. Умножитель, имитатор.
Умножитель емкости. Имитатор большого конденсатора на интегральной микросхеме.

Фотореле. Автоматическое управление освещением. Световое реле. Автомат.
Автоматическое управление освещением. Включение вручную или при снижении освещен.

Усилитель / Генератор синусоиды на тиристоре (динисторе, тринисторе, с.
Схемы усилителя и генератора синусоидального сигнала на тиристоре в нестандартно.

Светодиодная лампа с эффектом имитации огня на Ардуино и управление пламенем

В интернете я нашел очень много интересных идей о том, как сымитировать эффект огня при помощи программируемых светодиодов WS2812c и Ардуино. Я попытался сделать свой собственный ночник, который добавит романтики в комнату.

В каждой инструкции использовались разные комбинации типов светодиодов и микроконтроллеров для них. У всех них были различные недостатки, например, насколько большой может быть огненная лампа, для чего она предназначена и т.д. Мой результат вы увидите ниже. Как и любой свой проект, я не хочу называть его завершённым, так как смотря на него, я каждый раз обнаруживаю новые вещи, которые можно улучшить или доработать.

Шаг 1: Создаём электронику

Для проекта нужны:

  1. Светодиодная полоска WS2812b со светодиодами, расположенными очень близко друг к другу. Можно использовать другие светодиоды, например, если вы хотите создать более высокую напольную лампу имитирующую пламя, вместо настольной.
  2. Ардуино нано. Для меня этого модуля было вполне достаточно. Если вы хотите сделать более сложную штуку, то другие типы плат подойдут лучше
  3. Провода для соединения

Так как диоды и Ардуино нано используют 5V, я был привязан к этому вольтажу. Это означает, что для питания лампы можно использовать павербанк и создавать романтическую обстановку где угодно и когда угодно.

На моей светодиодной полосе было 120 диодов, я разделил её на полосы по 20 диодов на цилиндре, это можно увидеть на фото. Также я припаял штекеры папамама, чтобы иметь возможность заменять какие-то части лампы в будущем.

Для программирования светодиодов я использовал библиотеку NeoPixel. Также были использованы части кода, найденные в интернете, я сильно изменил, чтобы адаптировать и придать свечению более реалистичное ощущение.

Код можно найти здесь: ссылка.

Шаг 2: Световые эффекты

Итак, закончив с электроникой, мы видим, что свечение всё еще не выглядит как огонь. Для придания реалистичности нам надо рассеять свет от диодов, так, чтобы свечение каждого отдельного диода перестало быть различимым.

Немного поэкспериментировав с бумагой (которая слишком рассеивала свет) и пластиковой плёнкой, выкрашенной в белый (также не подходившей для моих нужд), я пришёл к выводу, что единственным нормальным решением будет использовать матовое стекло или акрил.

Так как я хотел часто использовать лампу с имитацией огня, я решил просто купить обычную лампу и использовать её как оболочку.

Я убрал из лампы всю электронику и заменил её на свою. Стекло лампы давало приятный рассеивающий эффект, так что пара ухищрений и доработка программного кода сделали меня полностью удовлетворённым получившимся результатом.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Подключение датчика огня к Arduino Uno

В этой статье мы рассмотрим подключение датчика огня (Flame Sensor) к плате Arduino Uno и создание на его основе системы пожарной сигнализации. Датчик огня имеет в своем составе фотодиод для обнаружения света (огня) и операционный усилитель для управления его чувствительностью. Он используется для обнаружения огня (пламени) и при его обнаружении он формирует на своем выходе сигнал высокого уровня (HIGH). Этот сигнал считывается платой Arduino, которая выдает сигнал тревоги на зуммер и светодиод.

Применение датчика огня на нашем сайте мы также рассматривали в составе робота для борьбы с огнем.

Датчик огня

Датчик огня представляет собой устройство, предназначенное для обнаружения огня или пламени. При обнаружении огня затем могут выполняться различные действия: включение звуковой сигнализации, деактивация линии с топливом, включение системы тушения огня и т.д.

Существуют различные датчики обнаружения огня (пламени), например, ультрафиолетовый детектор, инфракрасный детектор, инфракрасные термические камеры, комбинированный инфракрасный-ультрафиолетовый детектор и т.д.

Во время горения огня выделяется небольшое количество инфракрасного света, который может быть принят (обнаружен) с помощью фотодиода (инфракрасного приемника). Затем мы будем использовать операционный усилитель чтобы проверить изменения напряжения на выходе инфракрасного приемника (IR receiver). При обнаружении огня на выходном контакте датчика (DO) будет формироваться напряжение низкого уровня (0V), а при отсутствии огня на его выходном контакте будет напряжение высокого уровня (5V).

В этом проекте мы использовали инфракрасный датчик огня. В нем используется датчик YG1006, который имеет в своем составе высокоскоростной и высокочувствительный NPN кремниевый фототранзистор. Он может обнаруживать инфракрасный свет с длиной волны от 700 до 1000 нм, а его угол обнаружения приблизительно составляет 60°. Модуль датчика огня состоит из фотодиода (инфракрасного приемника), резистора, конденсатора, потенциометра и компаратора LM393 в виде одной интегральной схемы. Чувствительность регулируется имеющимся на плате потенциометром. Рабочее напряжение составляет от 3.3v до 5v DC (постоянного тока), с цифровым выходом.

Назначение контактов датчика огня приведено в следующей таблице.

КонтактОписание
Vccпитающее напряжение 3.3 – 5V
GNDземля
Doutцифровой выход

Возможные применения датчика огня:

  • водородные станции;
  • нефтепроводы и газопроводы;
  • самоходное оборудование;
  • оборудование в ядерной энергетике;
  • ангары для самолетов;
  • помещения для турбин.

Необходимые компоненты

  1. Плата Arduino Uno (купить на AliExpress) (или любая другая версия платы Arduino).
  2. Датчик огня (Flame sensor) (купить на AliExpress).
  3. Светодиод (купить на AliExpress).
  4. Зуммер (Buzzer) (купить на AliExpress).
  5. Резистор 220 Ом (купить на AliExpress).
  6. Соединительные провода.

Работа схемы

Схема подключения датчика огня к плате Arduino Uno представлена на следующем рисунке.

Плата Arduino Uno

Arduino Uno представляет собой плату с открытым исходным кодом, построенную на основу микроконтроллера ATmega328p. Она имеет 14 цифровых контактов (6 из которых могут использоваться как выходы ШИМ), 6 аналоговых контактов, регуляторы напряжения и другие элементы. Arduino Uno имеет 32 кБ флэш памяти, 2 кБ SRAM (статическое ОЗУ) и 1 кБ EEPROM (энергонезависимая память). Плата работает на тактовой частоте 16 МГц. Arduino Uno обеспечивает связь по последовательного каналу связи, а также поддерживает протоколы связи I2C и SPI. В следующей таблице представлены технические характеристики платы Arduino Uno.

МикроконтроллерATmega328p
Рабочее напряжение5 В
Входное напряжение7-12V (рекомендовано)
Количество цифровых контактов ввода/вывода14
Количество аналоговых контактов6
Flash memory (память программ)32 Кб
SRAM (оперативная память)2 Кб
EEPROM (энергонезависимая память)1 Кб
Рабочая частота микроконтроллера16 МГц

Датчик огня (пламени) обнаруживает присутствие огня или пламени основываясь на инфракрасных волнах, испускаемых пламенем. Если огонь обнаруживается, то на его выходе формируется логическая 1, иначе на выходе присутствует логический 0. Плата Arduino Uno проверяет логический уровень на выходе датчика огня и в зависимости от его состояния выполняет различные задачи: включение зуммера и светодиода, передача сообщений тревоги и т.д.

Внешний вид собранной конструкции на макетной плате показан на следующем рисунке.

Объяснение кода программы для Arduino

Полный код программы приведен в конце статьи, здесь же мы обсудим его наиболее важные фрагменты.

Вначале программы нам необходимо инициализировать контакты Arduino, к которым подключены датчик огня, светодиод и зуммер. Датчик огня подключен к контакту 4 платы Arduino, зуммер – к контакту 8, а светодиод – к контакту 7.

Переменная “flame_detected” используется для хранения цифрового значения, считываемого с выхода датчика огня, в зависимости от ее значения мы будем принимать решение есть огонь или нет.

Характеристика извещателей пламени

Извещатель пламени применяется в современных моделях пожарной сигнализации, наряду с тепловыми, оптическими, дымовыми и газовыми датчиками. Извещатель пожарный пламени разработан для выявления очага возгорания на начальной стадии. Чуткий прибор срабатывает раньше традиционного теплового датчика, пока температура в контролируемой зоне не достигла критического значения. Датчики пламени эксплуатируются в помещениях и на больших открытых площадках.

Виды датчиков пламени

Датчики пламени отличаются чувствительностью на электромагнитное излучение открытого огня. Любое излучение в природе можно классифицировать как один из видов излучения:

  • ультрафиолетовое (диапазон длины волны 0,1 — 0,4 мкм).
  • видимое (диапазон — от 0,4 до 0,75 мкм).
  • инфракрасное (диапазон — от 0,75 до 1000 мкм),

Реакция датчиков прибора зависит от спектра электромагнитного излучения пламени, возникающего при возгорании различных материалов, и диапазона спектральной чувствительности пожарного извещателя. Все параметры и характеристики представлены в техдокументации на продукцию.

Первые модели детектора пламени появились в конце XX века. С тех пор изделия постоянно модернизируются, становятся более функциональными и надежными, благодаря новейшей электронике. Улучшается степень защиты высокотехнологичного оборудования.

Детекторы пламени классифицируются по зависимости чувствительности от расположения очага горения на котором устойчиво срабатывают датчики прибора: 1 класс — 25м; 2 — 17м; 3 — 12м; 4 — 8м.

Конкретному очагу горения присуща определенная спектральная характеристика со своими особенностями. Датчики пламени безошибочно находят очаги горение жидкостей, древесины, бумаги и полимеров. При определении тлеющих очагов могут возникнуть проблемы, поэтому детекторы пламени комбинируются с датчиками другого типа.

Читать еще:  Как подключить бра

Классификация очагов тестовых пожаров (ГОСТ Р 50898):

  1. открытое горение древесины — ТП-1;
  2. пиролизное тление (сухая перегонка) древесины — ТП-2;
  3. тление хлопка со свечением— ТП-3;
  4. горение полимеров — ТП-4;
  5. горение с дымом легковоспламеняющейся жидкости — ТП 5;
  6. горение без дыма легковоспламеняющейся жидкости — ТП 6.

Детекторы пламени разрабатывают и испытывают на нахождение реальных очагов пламени, стандартных и нестандартных. Технические характеристики, декларируемые производителем прибора, проверяются по ТП-5 и ТП-6, что позволяет дать верную оценку работы датчиков на реальных объектах.

Принцип работы инфракрасного датчика пламени

Физические тела при нагревании начинают излучать инфракрасную энергию. Длина волны электромагнитного излучения находится в зависимости с температурой нагрева. С ростом температуры возрастает и интенсивность излучения, а длина волны становится короче. ИК-излучение составляет 80% спектра электромагнитных волн.

Высокочувствительный фотоэлемент пожарного ИК-извещателя превращает электромагнитное инфракрасное излучение в электрический сигнал. Обнаружив признаки возгорания, оптический датчик пламени фиксирует первые огневые всплески и подает сигнал тревоги. При снятии напряжения на 2 секунды прибор возвращается в первоначальное состояние.

Инфракрасный извещатель позволяет быстро обнаружить очаг возгорания при катастрофах и авариях, в том числе, на нефтяных производствах, в цехах, где используются транспортеры и сложные автоматизированные агрегаты, в ремонтных мастерских, на складах, в гаражах. Поскольку инфракрасный спектр электромагнитного излучения пылью практически не поглощается, ИК-извещатели, в отличие от УФ-приборов, способны функционировать в сильно запыленных помещениях.

Классификация ИК-извещателей пламени по принципу действия:

  1. Приборы, чувствительные к мерцанию огня (пульсация пламени).
  2. Извещатели, датчики которых фиксируют постоянную составляющую пламени.
  3. Приборы, фиксирующие излучение в трех диапазонах инфракрасного спектра.

Преимущество извещателей, чувствительных к пульсации пламени — простота конструкции и невысокая цена. Недостатки — нечеткая фиксация очага возгорания от вспышки, поскольку область вспышки может превышать зону чувствительности прибора.

Пожарные извещали, работающие в одном диапазоне инфракрасного спектра, прекрасно функционируют в зонах, где нет яркого солнечного света, мерцающих световых источников и прочих оптических помех. Роль привода для автоматической противопожарной системы могут играть извещатели с чувствительностью к постоянной составляющей пламени. Эти приборы отличаются невосприимчивостью к солнцу и другим световым источникам, не относящимся к горению.

На объектах нефтегазовой отрасли устанавливают многоспектральные датчики наивысшей степени защиты, которые чувствительны к инфракрасному и ультрафиолетовому спектрам. Детектор переходит в режим оповещения о пожаре только при получении сигналов по двум диапазонам.

Для качественной работы в сложных условиях разработаны помехоустойчивые многодиапазонные датчики с опцией самоконтроля. При малейшем сбое извещатель моментально передает информацию о собственной неисправности, параллельно включается световая индикация. Приборы для наружного монтажа имеют высокую степень защиты оболочки, способны работать в широком температурном диапазоне и при аномальной погоде.

ИК-извещатели нового поколения способны срабатывать в рекордно короткое время после возникновения очага возгорания, до 0,1 секунды. Ультрасовременное оборудование используется для создания автоматических быстродействующих систем пожаротушения на пороховых/химических производствах и складах.

Специфика установки

Инфракрасный извещатель монтируется на стене, перекрытии, устанавливается на производственном оборудовании. Количество пожарных детекторов и схема расположения приборов должна быть определена таким образом, чтобы исключить возможность появления оптических помех, учитывая назначение противопожарной системы и условия конкретного объекта. Нельзя монтировать ИК- извещатели на вибрирующих конструкциях.

Чтобы исключить ложные срабатывания датчиков ИК-извещателя в результате оптических помех, зону защиты должны контролировать, минимум, 2 извещателя пламени. Датчики устанавливают контроль за зоной с разных направлений. В случае выхода из строя одного из приборов, второй продолжает функционировать.

Чтобы запустить автоматическую установку пожаротушения, где сигнал управления создается, минимум, от двух извещателей, охраняемая зона должна быть под контролем трех приборов. При поломке одного извещателя, система продолжит работу. Площадь, контролируемая извещателем, определяется по значению угла обзора и чувствительности датчиков прибора к пламени по ГОСТ Р 53325-2012. Приборы должны быть доступны для проведения ремонта и профилактических работ.

Каждый производитель разрабатывает свой, уникальный алгоритм нахождения очага возгорания. Что дает возможность приобрести качественные аппараты с нужной спектральной чувствительностью и типом обнаружения источника открытого огня или тлеющего очага.

Осуществляя контроль одной зоны, можно комбинировать извещатели различного типа, что значительно повышает эффективной противопожарной защитной системы. На производствах/складах щелочных металлов и металлических порошков используются только пожарные датчики пламени.

Противопожарные системы в обязательном порядке должны функционировать на всех производствах и в помещениях с большим скоплением людей. Рекомендуется их установка в частных домах и квартирах.

Противопожарное оборудование постоянно модернизируется, используется новейшая электроника. Повышается достоверность выявления очага возгорания. Извещатель пламени становится устойчивее к помехам, не связанным с пожаром. На российском рынке представлен широкий ассортимент датчиков пламени от ведущих мировых и российских производителей.

Извещатели пламени. Техническое обозрение

М.В. Трубаева
Специалист технической поддержки ООО «ППП «КБ Прибор»

В процессе эксплуатации различных типов извещателей стало ясно, что дымовые, тепловые, газовые датчики невозможно применять на всех объектах. Для контроля пожарной обстановки в помещениях большой площади, с высокими потолками и на открытых площадках, а также на особо ответственных объектах нефтеперерабатывающей промышленности требуются датчики, реагирующие на первичный фактор многих возгораний — огонь. Так появились извещатели пламени, популярность которых растет с каждым днем. Как научиться выбирать необходимый извещатель и на что при этом нужно обращать внимание? Попробуем разобраться вместе.

Начнем, пожалуй, с главного — c очага возгорания. Согласно ГОСТ Р53325-2009 извещатель пожарный пламени (ИПП) — это автоматический пожарный извещатель, реагирующий на электромагнитное излучение пламени или тлеющего очага.

Электромагнитное излучение пламени можно разложить на области ультрафиолетового, видимого и инфракрасного (ИК) спектра (рис. 1). Каждый спектр занимает определенный диапазон и содержит волны определенной длины. К ультрафиолетовой (УФ) области относится излучение с длинами волн от 0,1 до 0,4 мкм. Видимой области соответствует диапазон длин волн от 0,4 до 0,76 мкм, что составляет ничтожную часть электромагнитного спектра. Диапазон ИК-излучения (примерно от 0,8 до 100 мкм), рассматривают как три области: коротковолновая область (ближнее ИК-излучение), средневолновая и длинноволновая (дальнее ИК-излучение).

Пламя горючих газов, паров и жидкостей является источником электромагнитного излучения, имеющим свои особенности в различных областях спектра. Отличие спектров друг от друга породило разновидности типов датчиков, способных оптически улавливать электромагнитное излучение и преобразовывать его внутри прибора в электрическую энергию. Каждый очаг горения имеет свою индивидуальную спектральную характеристику, поэтому выбор типа датчика необходимо проводить с учетом особенностей источников излучения, расположенных в поле его зрения.

Классификация очагов горения

Согласно ГОСТ Р53325-2009 очаги тестовых пожаров классифицируют на следующие типы: ТП-1 — открытое горение древесины; ТП-2 — пиролизное тление древесины; ТП-3 — тление со свечением хлопка; ТП-4 — горение полимерных материалов; ТП-5 — горение ЛВЖ с выделением дыма; ТП-6 — горение ЛВЖ без выделения дыма. Сертификационные испытания, а также проверка работоспособности извещателей пламени проводятся с помощью очагов ТП-5 и ТП-6. Хорошо обнаруживаются извещателями очаги горения ТП-1 и ТП-4, а вот обнаружить тлеющие очаги (ТП-2 и ТП-3) с помощью датчиков пламени на практике оказалось очень сложно. Причиной этого является отсутствие пульсаций, характерных для открытого очага пламени, и особенности спектральной характеристики тлеющего очага, распознать который известными на сегодняшний день методами обнаружения, используемыми у извещателей пламени, затруднительно.

Виды извещателей пламени

Четкая классификация типов извещателей пламени представлена в ГОСТ 53325-2009, однако алгоритм обнаружения открытого огня сугубо индивидуален у каждого производителя. Нормативные документы не оговаривают, каким образом извещатели пламени должны обнаруживать очаг пожара, поэтому я попробую рассказать о типах датчиков, используя основополагающие принципы идентификации пламени, которые применяют большинство специализированных предприятий. Это принципы спектрального, частотного анализа и принцип спектральной селекции.

Итак, по области спектра электромагнитного излучения, воспринимаемого чувствительным элементом, извещатели пламени можно условно разделить на:

  • ультрафиолетовые;
  • инфракрасные;
  • многодиапазонные;
  • многоспектральные.

Ультрафиолетовые датчики
Этот вид датчиков стал использоваться в системах пожарной сигнализации не так давно, однако с каждым днем он становится все популярнее. Чаще всего производители УФ-датчиков используют диапазон от 185 до 280 нм -область жесткого ультрафиолета. Земная атмосфера Земли защищает нас от жестких солнечных УФ-лучей, в результате до земной поверхности никогда не доходят лучи с длиной волны меньше 286 нм. Именно поэтому ультрафиолетовые датчики не реагируют на солнечное излучение, которое является мощным источником оптических помех. Доля ультрафиолета в общем потоке излучения нагретого тела сильно зависит от его температуры. Так, практически все излучение в сильно разогретых телах (лампах накаливания, галогенных и люминесцентных лампах, печах и др.) приходится на видимую и инфракрасную области спектра. Вот почему ультрафиолетовые извещатели довольно помехоустойчивы к нагретым телам и частям оборудования. Еще одним преимуществом УФ-датчиков можно считать быстроту реагирования от 0,5 с (за счет чего ими можно контролировать взрыв) и большую дальность обнаружения — до 80 м. Однако стоит помнить о том, что расстояние до очага пламени прямо пропорционально площади, охваченной огнем, то есть чем больше дальность обнаружения, тем больше должна быть площадь возгорания. Согласно ГОСТ Р53325-2009 извещатели 1-го класса чувствительности обнаруживают очаги ТП-5 и ТП-6 на расстоянии 25 м — это оптимальная зона контроля. УФ-излучение интенсивно поглощается дымом, газами и парами многих горючих веществ, таких как аммиак, нитробензол, ацетон, бензол, фенол, этанол, сероводород и др., поэтому при горении, например, очага ТП-5 большая дальность обнаружения теряет всякий смысл. Ложное срабатывание УФ-извещателей могут вызвать рентгеновские лучи, гамма-излучение, а также излучение, возникающее при электродуговой сварке, разряде молнии и высоковольтной дуге. Ультрафиолетовые датчики чувствительны к запыленности помещения, поэтому требуют постоянного ухода за чувствительным оптическим элементом. Нецелесообразно использовать их в помещениях, где в процессе производства выделяется пыль и горючие газы, в зонах резки металла, а также в покрасочных камерах и зонах В-I, В-II. Выбирая УФ-извещатель для своего объекта, поинтересуйтесь у производителя, каким образом решается проблема с воздействием на извещатель такого рода помех.

Инфракрасные датчики
Энергия в спектре у различных горючих веществ распределяется неравномерно — более 80% ее приходится на инфракрасную часть — самую большую часть спектра излучения. Все тела без исключения, твердые и жидкие, нагретые до определенной температуры, излучают энергию в инфракрасном спектре. При этом длины волн, излучаемые телом, зависят от температуры нагревания: чем выше температура, тем короче длина волны и выше интенсивность излучения. Мощным источником ИК-излучения является солнце, поэтому однодиапазонные извещатели пламени могут выдать ложный сигнал о пожаре из-за воздействия солнечных лучей. Такие датчики применяют только в простых условиях -там, где нет мощных источников помех: теневых зонах помещения или на складах хранения различных материалов, к тому же эти извещатели имеют очень доступную цену. Выделяя переменную составляющую интенсивности пламени (с помощью приемника излучения, который фиксирует низкочастотные колебания пламени в диапазоне от 2 до 20 Гц), можно с большей достоверностью судить об источнике пожара, так как в большинстве случаев в очагах возгорания присутствуют малые колебания. К тому же с помощью такого (частотного) метода обработки сигнала можно уйти от некоторых фоновых воздействий на извещатель. Однако попадание в поле зрения чувствительного элемента колеблющихся с аналогичной частотой световых приборов (мерцание мигалок, вращающиеся маячки на погрузчиках и спецтехнике) создает оптическую помеху для приборов этого типа. Проблема решается путем установки микропроцессорной обработки сигнала с использованием более сложных алгоритмов. Многодиапазонные датчики Использование в одном устройстве двух-трех ИК-каналов, работающих в разных диапазонах, решает проблему с мощными оптическими помехами. Логично, что, получив подтверждающую информацию из нескольких каналов, можно сделать правильный вывод об источнике излучения, поэтому комбинация нескольких ИК-каналов и микропроцессорной обработки делает многодиапазонные датчики наиболее совершенными и помехоустойчивыми. ИК-излучение хорошо проникает сквозь дым, пыль, гарь, копоть, загрязнения чувствительного элемента -такой тип датчиков незаменим в производственных цехах, ремонтных депо, на промышленных и особо ответственных объектах, в зо-нах В-I, В-II.

Многоспектральные датчики
Чтобы свести к минимуму количество ложных срабатываний, часть производителей выпускают датчики, реагирующие на два спектра излучения — ультрафиолетовый и инфракрасный. Здесь используется принцип спектральной селекции. Для реализации этого метода выбираются несколько приемников (или один матричный многодиапазонный), способных реагировать на излучение в различных участках спектров излучения источника. Как правило, такие датчики имеют высокую степень защиты оболочки, взрывобезопасное исполнение и используются на особо ответственных объектах нефтегазового комплекса.

Назначение фотоприемника

Не секрет, что главным элементом каждого извещателя является фотоприемник. От его характеристики будет зависеть обнаружительная способность извещателя, его спектральная чувствительность, конструктивные и эксплуатационные особенности и, конечно, стоимость прибора. Поэтому при выборе извещателя уделите пристальное внимание этому важнейшему элементу. Различные химические соединения, на основе которых изготовлен преобразователь, определят тип очага пламени, который будет обнаруживаться устройством. Стоимость чувствительного фотоэлемента будет зависеть от фирмы-производителя, а также от диапазона длин волн, улавливаемых им: чем больше длина волны в ИК-диапазоне, тем выше его стоимость, а соответственно и стоимость прибора. И еще: технические характеристики фотоприемника во многом определят устойчивость извещателя к перепадам температур, так как на сегодняшний день одним из главных преимуществ из-вещателей пламени (в специальном исполнении) остается возможность размещения их в неотапливаемых помещениях и на открытых площадках.

Выбор датчика в зависимости от типа помещения

Хотелось бы коснуться объектов, вызывающих большое количество вопросов. Согласно СП 5.13130-2009, в зданиях с массовым пребыванием людей, помещениях с вычислительной техникой, радиоаппаратурой, на АТС рекомендуется установка дымовых датчиков. Однако практика показывает, что в таких местах обязательно необходима комбинация дымовых датчиков и извещателей пламени. Здесь подойдут простые, однодиапазонные ультрафиолетовые и инфракрасные извещатели. В помещениях с хранением щелочных металлов и металлических порошков тот же документ рекомендует установку толь ко приборов контроля пламени. Однако достоверной информации о проведении испытаний на обнаружение очагов возгорания металла на сегодняшний день нет. Малоисследованными остаются и очаги возгорания газа, спектральные характеристики которого резко отличаются от очагов горения ЛВЖ. Поэтому, устанавливая датчики пламени в таких помещениях, обязательно обсудите все тонкости с представителями выбранного вами предприятия-изготовителя.

Возгорание различных материалов — очень сложный, непредсказуемый и постоянно изменяющийся процесс, поэтому производители сегодня сосредоточились на решении проблемы обеспечения нечувствительности извещателя к различным видам помех. Решить эту проблему раз и навсегда пока невозможно. Главное понять — ничего идеального нет. Нужно просто научиться грамотно выбирать датчик для своего объекта, учитывая все его особенности. Консультируйтесь с производителями — они всегда будут рады вам ответить!

Источник: Журнал «Системы безопасности» #4, 2009

Датчик пламени: виды, принцип работы и технические характеристики

Насколько будет эффективен датчик пламени, можно определить в соответствии с установленной скоростью обнаружения возгорания. Повысить уровень эффективности можно благодаря установке системы пожарной безопасности с использованием разных типов датчиков. В данной статье рассмотрим подробнее принципы сигнализации.

Требования и область применения датчиков пламени

Оповещение о возгорании применяется на территории, где, как правило, находится открытый доступ к огню. Настройка установленного прибора на чувствительность осуществляется в соответствии с излучением горючего средства. Количество необходимых ИПП определяется непосредственно на месте. В этом случае учитывается площадь территории и огнеупорность помещения. Специалисты рекомендуют устанавливать несколько датчиков с разными функциями. При этом бесперебойные резервные специализированные источники питания также довольно популярны в использовании.

Читать еще:  Как устанавливать кровельные аэраторы: фото и видео монтажа

Виды и принцип работы пожарных извещателей

Самым распространенным отличием у датчиков обнаружения пламени является уровень чувствительности. Существуют инфракрасные, видимые и ультрафиолетовые устройства. Они реагируют в зависимости от излучения племени. Первые датчики появились в конце прошлого столетия. С каждым годом устройства совершенствуются. Классификация происходит в зависимости от размещения очага горения и степени чувствительности непосредственно к источнику огня. Пожарный извещатель абсолютно без труда обнаружит горение бумаги, древесины и даже жидкости. «Умный дом» также содержит извещатели пламени.

Современные разработчики изготавливают устройства распознания пламени на настоящих очагах воспламенения. При нагревании излучается энергия, которая, в свою очередь, является инфракрасной.

Ультрафиолетовые (УФ) пожарные извещатели

Это наиболее популярный вид датчика. Элемент устанавливают для обнаружения продуктов возгорания. Устройство с легкостью распознает воспламенение бензина, керосина и масел. Чтобы устройство было адаптировано для помещения, необходимо произвести корректную установку. Чувствительность можно регулировать. Если на территории находятся материалы, которые взрывоопасны, чувствительность устанавливается минимального уровня. В том случае, если есть опасность тления материалов, чувствительность нужно установить на максимум.

Инфракрасные (ИК) пожарные извещатели

Данные приборы можно классифицировать следующим образом:

  1. Датчики, которые чувствительны к пульсации пламени.
  2. Устройства, которые фиксируют состояние пламени.
  3. Датчики, которые производят фиксацию излучения в нескольких диапазонах сразу.

Основными преимуществами данной системы являются доступность и простота монтажа. Из наиболее очевидных недостатков стоит отметить нечеткость относительно фиксации возгорания. Датчики ИК действуют в зоне, где нет солнечного света. Приборы абсолютно невосприимчивы к солнечному свету и всем другим источникам, которые, в свою очередь, не относятся к горению.

Температурные извещатели

Данный вид датчиков является бюджетным вариантом. Они способны подать сигнал тревоги своевременно. Если существует повышенная вероятность того, что произойдет возгорание дыма, лучше использовать данное устройство совместно с извещателем пламени.

Детекторы дыма

Устройства предназначены для обеспечения защиты маленьких территорий с высоким уровнем загазованности. Лучше устанавливать детектор дыма в холле помещения. Назначение пожарной сигнализации состоит в обеспечении безопасности для жителей дома, работников офисных зданий и других видов недвижимости.

Извещатели открытого пламени

Данный вид устройства способен распознать возгорание на начальной степени. Он способен абсолютно без труда обнаружить пламя. Во избежание ложного срабатывания необходимо дополнительно установить специальный индикатор.

Оповещение о возгорании применяется на территории, где, как правило, находится открытый доступ к огню. Настройка установленного прибора на чувствительность осуществляется в соответствии с излучением горючего средства. Количество необходимых ИПП определяется непосредственно на месте. В этом случае учитывается площадь территории и огнеупорность помещения. Специалисты рекомендуют устанавливать несколько датчиков с разными функциями. При этом бесперебойные резервные специализированные источники питания также довольно популярны в использовании.

Обозначение извещателя пламени

В данном случае стоит отметить, что обозначения извещателей пожарного пламени могут быть разными. Основными являются: система охранно-пожарной безопасности, которая обозначается как ОПС, система безопасности объектов СБО и средства системы контроля и управления доступом (ССКУД).

Технические характеристики пожарных датчиков

Выбирая устройство, следует обратить особое внимание на следующие факторы:

  1. Время, необходимое для срабатывания.
  2. Дальность возможного обнаружения.
  3. Уровень рабочего напряжения.
  4. Степень употребления тока.
  5. Уровень рабочей температуры.
  6. Степень напряжения.

Использование данного устройства не всегда предполагает установку широкого угла сканирования помещения. Лучше использовать несколько разных типов детекторов пламени на одной территории.

Дл того чтобы установить автоматическую систему, следует настроить сигнал от нескольких извещателей. Это уменьшит возможный риск при поломке одного из устройств. Функциональность датчиков пламени должна осуществлять доступность для проведения каких-либо профилактических работ и ремонта в помещении.

Производителей на сегодняшний день огромное количество, и каждый из них создает особый алгоритм определения возгорания. Для пользователей датчиков пламени пожарных этот факт является выгодным, поскольку позволяет подобрать именно то, что нужно. Разнообразие позволяет выбрать прибор с широким спектром услуг, который сможет установить необходимую степень чувствительности. На данный момент установка подобного оборудования осуществляется в обязательном порядке для помещений, в котором находятся большое количество людей. Кроме того, специалисты также утверждают, что датчики возгорания необходимо установить и в частных домах, а также в квартирах.

Вывод

Подводя итог, стоит отметить, что установка пожарных извещателей пламени должна производиться исключительно профессиональными сотрудниками. Корректно установленная система безопасности способна спасти сотни жизней. Стоимость зависит непосредственно от выбранного типа датчика. Существуют также варианты, которые являются доступными по цене и в то же время качественными. Работу установленных датчиков в помещении стоит регулярно проверять на корректность функционирования.

Видео по теме

ГК «Теплоприбор» – разработка, производство и комплексная поставка контрольно-измерительных приборов и автоматики — КИПиА.

Группа компаний (ГК) «Теплоприбор» (Теплоприборы, Промприбор, Теплоконтроль и др.) — это приборы и автоматика для измерения, контроля и регулирования параметров технологических процессов (расходометрия, теплоконтроль, теплоучёт, контроль давления, уровня, свойств и концентрации и пр.).

По цене производителя отгружается продукция как собственного производства, так и наших партнёров — ведущих заводов — производителей КИПиА, аппаратуры регулирования, систем и оборудования для управления технологическими процессами — АСУ ТП (многое имеется в наличии на складе или может быть изготовлено и отгружено в кратчайшие сроки).

Теплоприбор.рф — официальный сайт ГК «Теплоприбор» — это гарантия качества, сроков, справедливой стоимости и прайс-листа с актуальными ценами* (любое предложение на сайте не является публичной офертой).

География ГК «Теплоприбор»:
Москва, Рязань, Челябинск, Казань, Екатеринбург, Санкт-Петербург, Новосибирск, Нижний Новгород, Самара, Ростов-на-Дону, Уфа, Красноярск, Пермь, Воронеж, Белгород, Волгоград, Краснодар, Саратов, Тюмень, Томск, Омск, Иркутск, Улан-Удэ, Саранск, Чебоксары, Ярославль и другие города РФ, также мы работаем с Белоруссией, Украиной и Казахстаном.

Рекомендации как правильно выбрать, заказать и купить контрольно-измерительные приборы и автоматику (КИПиА), дополнительное/вспомогательное оборудование и защитно-монтажную арматуру, а также другую полезную и интересную информацию см. наши официальные сайты.

Работа и вакансии: в Московский офис (СЗАО, ст. метро Планерная, р-н Куркино (рядом МКАД и г. Химки) требуется менеджер по сбыту КИПиА, ЗП достойная, возможна удаленная работа оклад + %.
teplokip@yandex.ru

Новые публикации: Статья «Датчики давления. Сравнительный обзор видов, характеристик и цен.»

6.5.2.3. Датчики пламени и сигнализаторы горения

Датчики контроля пламени и сигнализаторы горения (вторичные приборы) предназначены для:
— контроля пламени
— индикации наличия пламени
в горелочных устройствах различного типа и обеспечивают выдачу сигнала (контакты реле) для систем автоматики или на индикацию.

Различают два вида датчиков-реле контроля пламени: оптические — фотодатчики (инфракрасные и ультрафиолетовые) и ионизационные (реагируют на наличие ионизационной проводимости пламени), подробнее см. ниже.

для контроля наличия и погасания пламени: сигнализаторы горения, фотодатчики, сигнализирующие фотодатчики, интеллектуальные фотодатчики — для использования в различных отраслях промышленности

ФДС-03БГ, ФДС-03БГ-У

совмещают функцию фотодатчика и сигнализатора горения, УФ-спектр, 185-260 нм, ресурс фотоприемника 20-30 тыс. часов, оптоэлектронный ключ, ток не более 0,1 А, 220 В, Тос -20…+60°С

ФДС-03-220, ФДС-03-220 IP66

для селективного контроля наличия пламени горелочных устройств, работающих на газу, УФ ультрафиолетовый спектр λ 185-260 нм, длина линии связи с устройствами автоматики 20 МОм, металлический корпус

ФД-05ГМ (УФ+ИК)

фотодатчики одно, -двухканальные, для преобразования потока инфракрасного и ультрафиолетового спектра оптического излучения в электрический сигнал (УФ+ИК), IP54, Тос -30…+60°С, длина линии связи с сигнализатором

Рекомендации как правильно выбрать, заказать и купить приборы.
* Рекомендуем уточнять цены на момент выписки счета, т.к. реальная стоимость продукции может незначительно отличаться от заявленной в силу периодичности обновления прайс-листа, объема заказа, условий поставки и других факторов. Оптовая цена указана на базовые исполнение без учета НДС, стоимости дополнительного оборудования, услуг, расходов на тару-упаковку и доставку. Действует гибкая система скидок и спец. предложений.

Внимание! Будьте осторожны при выборе поставщика — на рынке КИПиА имеются дешевые некачественные копии: аналоги, подделки и восстановленные неликвиды, лишенные должного сервиса, гарантии, с меньшими или истекающими сроками поверки или в неполной комплектации.
Подробнее о контрафакте
Предупреждение о воровстве контента

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

Читать еще:  Как сделать слесарный верстак своими руками

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 огня своими руками

Натолкнулся на ваш форум при поиске ответа на вопрос, озвученный в названии темы. Суть проблемы: собираем газовый экспериментальный котел на беспламенных горелках. Перво-наперво засунули эту горелку в газовый котел Китурами на 20 кВт, подожгли — загорелась. Но проблема в том, что существующий ионизационный контроль пламени не работает, т.к. пламени нет, оно внутри материала горелки.
На стадии разработки конструкции котла мы, конечно же, попробуем расположить датчик пламени прямо внутри горелки, либо внутри её материала, либо использовать фотодатчик. но сейчас хочется обмануть контроль безопасности котла чтобы снять характеристики горелки и сопоставить их с режимом работы на стандартной горелке.
Может, есть способ обмануть этот датчик? Доступ к нему есть, можно вынуть кабель, который к нему идет. Я не электрик, в электронике не разбираюсь, но начитавшись форумов, решил, что этот кабель можно просто замкнуть на корпус через определенно подобранный диод. Правда это или нет, если да, то как его выбрать?

Жду помощи, заранее спасибо.

p.s. Завтра осуществляем запасной план — покупаем выносной ионизационный электрод, крепим на стойке, ставим под него газовую горелку, проводим испытания. Вариант пожароопасный, потому не очень удобный.

Меню пользователя ksivik
Посмотреть профиль
Отправить личное сообщение для ksivik
Найти ещё сообщения от ksivik

ПС, Не весь пост прочитал.
Любой выпрямительный диод типа 1N4007. Можно и без сопротивления. А вот полярность — подобрать.

Термопара газовой горелки: как снять, заменить и установить датчик пламени котла?

Главная страница » Термопара газовой горелки: как снять, заменить и установить датчик пламени котла?

Термопара (датчик силы пламени газовых горелок) — это устройство управления потоком газа, которое используется в конструкциях газовых бытовых котлов. Устаревшие системы бытовых водонагревателей с постоянно функционирующими вспомогательными горелками оснащаются устройством контроля — термопара. Бойлеры нового типа, где применяется электронное зажигание, оснащаются аналогичным устройством, которое в технической документации упоминается как датчик пламени.

Краткое описание элемента бойлера термопара

Датчик термопара является неотъемлемой частью узла газовой горелки бытового котла. Подключается датчик непосредственно на газовый клапан-регулятор. Технически термопара представляет простое устройство, преобразующее тепло, выделяемое газовой горелкой в электрический ток малой величины.

Ток термопары действует фактически как сигнал управления газовым потоком, что реализуется посредством клапана подачи газа. Другими словами: когда датчик находится не под действием выделяемого тепла, подача топлива на горелку попросту блокируется газовым клапаном.

Таким выглядит классическое исполнение термопары газовой колонки – бытового водонагревателя. Это новый, ещё ни разу не использованный экземпляр. Такой обычно нужен на замену старого – дефектного компонента

Следовательно, термопара газовой горелки выступает ключевым элементом безопасности оборудования, составляющего водонагревательную бытовую систему. Нередко дефектная термопара становится причиной, в результате которой источник горения газа водонагревателя не действует или даёт кратковременное горение.

Постоянный факел и электронное зажигание

Очевидный момент — типичным исполнением системы зажигания газового бытового котла определяется технология замены термопары. Независимо от типичного исполнения системы зажигания (простая, электронная), датчик пламени остаётся неизменной частью узла бойлера.

Конфигурация элементов поджига и контроля на бойлерах устаревших моделей: 1 – пилот, обеспечивающий постоянный «дежурный» факел; 2 – термопара, заключённая в металлический кожух

Вариант постоянного пилота предполагает наличие только горелки и термопары, закреплённые на горелочном узле. Вариант электронного зажигания отличается тем, что на горелочном узле монтируются:

  • пилот (факел),
  • датчик тепла,
  • термоэлемент,
  • электронный воспламенитель.

Если владельцу газовой колонки сложно определить типичное исполнение системы зажигания, сделать это можно по наличию «дежурного» огня. Постоянные системы зажигания имеют вспомогательную «зажигалку», которая всегда горит небольшим «дежурным» огнём (при наличии газа в системе). Если же используется электронный вариант зажигания, «дежурное» пламя загорается только от сигнала термостата.

Подготовка системы и демонтаж узлов

Блокировка подачи топливного ресурса (природного газа) на бытовой котёл – это первое, что требуется сделать перед началом работ с бойлером, независимо от особенностей конструкции системы.

Подготовка демонтажа: 1 – точка подключения термопары на регулирующем клапане бойлера; 2 – тока подключения пилота (факельной лампы); 3 – электропроводка пъезоэлемента; 4 – подвод газового топлива к регулирующему клапану

Пошаговый процесс ремонта выглядит следующей последовательностью:

  1. Установить газовый клапан бойлера в положение «отключено».
  2. Закрыть запорный кран трубопровода подачи газа.
  3. Снять крышку узла источника пламени или крышку коллектора (для схемы с электронным зажиганием).
  4. Использовать разводной или гаечный ключ для соединений термопары.
  5. Выполнить отключение трубок подачи на основную и вспомогательную горелки (пилота) от регулирующего клапана. Для систем электронного зажигания также отключить проводник пьезоэлемента.

Демонтаж на бойлере с электронным зажиганием

Камера сгорания водонагревателей, где применяется электронное зажигание, как правило, имеет герметичную крышку. Для доступа в эту область необходимо демонтировать крышку коллектора узла источника пламени. Тогда мастеру откроется к доступу:

  • трубка подачи газа на источник пламени,
  • основной источник пламени,
  • электронное зажигание,
  • пилот (факел),
  • термопара.

Нужно выполнить следующую последовательность действий для демонтажа крышки коллектора:

  1. Снять крепления крышки коллектора узла источника пламени. С учётом марки и модели бойлера, закрывающая коллектор панель может иметь крепление винтовое, гаечное или специальное нестандартными крепёжными элементами.
  2. Ухватить трубку подачи горелки, слегка нажать, тем самым освобождая коллектор, направляющую трубку, соединения термопары.
  3. Аккуратно снять коллектор источника пламени, не допуская повреждения внутренних компонентов. Если горелка не поддаётся демонтажу, проверить наличие дополнительных крепёжных винтов.
  4. Осторожно снять старую прокладку по периметру крышки коллектора, будучи в хорошем состоянии, прокладка допускает повторное использование (иначе нужна замена).
  5. Очистить места примыкания крышки к области основания.

После демонтажа узел горелки бойлера, где используется электронный поджиг, визуально выглядит как на картинке ниже:

Узел источника пламени с электронным зажиганием: 1 – устройство распределения пламени; 2 – пилот; 3 – электронный воспламенитель; 4 – термопара (установка по месту); 5 – термопара (демонтированная из кронштейна)

По завершении работ демонтажа, естественным образом встаёт вопрос проверки снятого элемента контроля на работоспособность. Уже отталкиваясь от результатов тестирования термопары, внешнего состояния и срока службы, мастер делает соответствующий вывод относительно замены этой детали.

Как проверить работоспособность датчика пламени?

Если визуальный осмотр датчика показывает удовлетворительный результат, дальнейшее тестирование на работоспособность заключается в проверке выходного сигнала термопары. В данном случае выходным сигналом является напряжение, формируемое на концевой (подключаемой к регулирующему клапану) головке датчика ( 9 ). Где находится головка и прочие элементы датчика, показывает схема ниже:

Схематичный расклад компонентов: 1 – рабочая область термопары; 2 – горячий спай; 3 — металл одного типа; 4 – металл другого типа; 5 – холодный спай; 6 — гибкая медная трубка с изолированным проводом внутри; 7 – соединительная гайка; 8 – изолятор; 9 – лужёный разъём

Для тестирования датчика пламени необходимо измерительный прибор (аналоговый стрелочный или цифровой) подключить одним контактным зажимом непосредственно на медную трубку ( 6 ), вторым – к лужёному разъёму ( 9 ). Тестер включить в режим измерения напряжения (в диапазоне милливольт).

Пример подключения концевой соединительной головки к тестеру (аналоговому или цифровому) для выполнения тестирования термопары газового котла на работоспособность

Далее потребуется нагреть область термопары ( 1 ) при помощи любого, имеющегося под руками, источника тепла. Например, обычной зажигалкой или парафиновой свечой. Работоспособный элемент покажет на измерительном приборе значение напряжения около 8-30 мВ. Если же показания меньше или равны нулю, датчик пламени неисправен и требует замены.

Процедура замены термопары новым экземпляром

Неспешно, с применением усилия и небольшой вращательной амплитуды, вытянуть старую термопару из посадочного отверстия кронштейна. При этом следует постараться не согнуть и не деформировать соединение пилота с кронштейном датчика пламени.

Полностью удалить старый датчик пламени, вытянув этот элемент через отверстие крышки с уплотнительным кольцом и резиновой втулкой. Либо открыть крышку коллектора на узле источника пламени. При необходимости допускается отрезать старую термопару для упрощения демонтажа.

Не рекомендуется сразу же выбрасывать удалённый экземпляр, так как этот компонент газовой горелки пригодится для точного подбора новой термопары. Также рекомендуется приобрести новую уплотняющую прокладку под крышку коллектора.

Установка нового датчика пламени по месту

  1. Пропустить новую термопару сквозь втулку (отверстие) крышки коллектора. Вставить термопару в отверстие монтажного кронштейна до упора, до полной усадки или фиксации на месте.
  2. Расположить наконечник датчика пламени с учётом охвата пилотным пламенем верхней части наконечника на 9 — 12 миллиметров не более и не менее.
  3. Заменить прокладку крышки коллектора новой или использовать старую, если пригодна к эксплуатации.
  4. Поместить источник пламени в область камеры сгорания и установить по проекту.
  5. Закрыть крышку.

Замена термопары на устаревших моделях бойлеров

Для устаревших моделей водонагревателей, где применяется постоянное «дежурное» пламя, демонтаж и замена датчика пламени выглядит просто. Как только:

  • трубка пилота (факела),
  • трубка основного источника пламени,
  • термопара,

отключены от клапана-регулятора подачи газа, достаточно приподнять и далее снять узел горелки с места установки. Дальнейшие действия аналогичны тем, что описаны для моделей с электронным зажиганием.

Заключительный штрих

После сборки узлов можно кратковременно открыть линейный газовый кран, чтобы обеспечить давление в системе. Затем газовый кран закрыть, приготовить мыльный водный раствор и проверить на утечки все точки газовых соединений, которые были затронуты. Если утечки отсутствуют, нагревательное оборудование допустимо эксплуатировать. В ином случае утечки следует устранить.

Датчик — извещатель пламени пожарной сигнализации — что это такое?

Эффективность систем пожарной сигнализации напрямую зависит от скорости обнаружения огня на ранних стадиях возгорания. Основным способом повышения эффективности функционирования является использование в умных домах разнотипных детекторов с различным принципом действия.

Извещатель пламени в антивзрывном корпусе

Кроме того, анализ центральным устройством управления совокупных параметров – задымление, резкое возрастание температуры и т.п., значительно снижает вероятность ложных срабатываний. Одними из наиболее эффективных детекторов системы беспроводной пожарной сигнализации являются датчики обнаружения пламени.

Принцип действия

Принцип действия этого прибора основан на обнаружении электромагнитного излучения, которое генерирует очаг открытого или тлеющего пламени.

Сигнализатор пламени СП-101

В современных детекторах пламени широко используются несколько способов обнаружения очага возгорания:

  • Реакция пульсирующего инфракрасного излучения характерная для процесса тления;
  • Реакция на постоянное (возрастающее) электромагнитное излучение характерное для возникновения огня в зоне возгорания;
  • Активное сканирование широкого диапазона ИК излучения.

Устройства реагирующие на эффект мерцания должны иметь чувствительный сенсор который в состоянии идентифицировать пламя по низкочастотным колебаниям в диапазоне 2-20 Гц. Как правило, это пироприемник, фотодиод или фоторезистор. Использование устройств на базе пироприемников предпочтительней, так как они имеют более широкий диапазон обнаружения электромагнитных частот.

Видео — Тест огнем датчиков пламени 20/20 ML

Область применения датчиков пламени

Датчики пламени в состоянии обнаружить очаг возгорания на ранних стадиях, когда температура или уровень задымления помещения не приближаются к критическим значениям вызывающим срабатывание детекторов тепла или дыма. Поэтому они применяются для контроля объектов, где необходима высокая скорость и надежность обнаружения. Это помещения со значительным теплообменом или открытие площадки, где нельзя использовать дымовые или тепловые извещатели. Так же, широко используются на транспорте для контроля перегретых поверхностей моторных отделений.

Технические характеристики пожарных датчиков

При выборе датчика пламени следует обратить внимание на следующие характеристики:

  • Дальность обнаружения очага возгорания;
  • Время срабатывания;
  • Период восстановления;
  • Угол сектора сканирования;
  • Рабочее напряжение;
  • Потребление тока в дежурном и тревожном режимах;
  • Устойчивость сенсора к лучам прямого солнечного света;
  • Габаритные размеры, материал и параметры исполнения корпуса в IP;
  • Диапазон рабочих температур;
  • Ток активной загрузки;
  • Напряжение, получаемое с релейного выхода.

Одной из основных характеристик, влияющей на настройку работы извещателя пламени, является способ формирования диаграммы направленности. Фактически при использовании прибора в конкретной ситуации не всегда требуется максимально широкий угол сканирования. Нередко необходим контроль небольшой площади с одновременной блокировкой наводящих сигналов с других, близкорасположенных участков. Для реализации таких эксплуатационных особенностей используются сменные линзы Френеля, которые формируют необходимую диаграмму направленности с одновременным увеличением дальности зоны обнаружения прибора.

К примеру: для устройства Пульсар 1-010 при угле сканирования 60° дальность обнаружения составляет 17 м. при замене линзы Френеля и формировании 12° сектора сканирования дальность обнаружения возрастет до 60 м.

Требования к применению извещателей

Пожарные извещатели пламени целесообразно применять для контроля территории или помещения где при возгорании открытый огонь образовывается на начальной стадии пожара. При этом настройка спектральной чувствительности прибора должна учитывать спектр излучения горючего материала размещенного в зоне ответственности.

Количество устройств определяется площадью контролируемой зоны, огнестойкостью помещения и огнеопасностью веществ которые в нем находятся. При этом необходимо, чтобы каждый сектор защищаемого пространства (поверхности) был перекрыт сканирующими полями как минимум двух пожарных извещателей. Желательно, чтобы они имели разнотипный способ обнаружения очага возгорания.

Потенциометр — что это такое

Для адаптации детектора пламени к разнообразным условиям эксплуатации устройство содержит различные элементы регулировки. Потенциометр используется для изменения уровня чувствительности прибора. Этот параметр характеризуется количеством превышений порогового значения за определенный период времени. Для помещений, в которых находятся взрывоопасные материалы, это значение принимается минимальным, для зон, где возможно тление устанавливается максимальный период. Для жилых и производственных помещений обычно значение порога чувствительности принимается 2-4 сек. У большинства устройств диапазон периода срабатывания составляет 1-8 сек при этом количество превышений может составлять 3-16 раз.

Существуют и дополнительные требования, которым должен отвечать извещатель пламени в реальных условиях эксплуатации. К примеру, устройство для наружного использования должно иметь показатели уровня защиты оболочки не менее IP65, работать при широком диапазоне температур и высоком уровне влажности, а так же не реагировать на туман, снег пыль и т.п.

Современные приборы имеют сложный алгоритм анализа электромагнитного излучения, который снижает уровень ложных срабатываний при влиянии на чувствительные сенсоры солнечного света излучения проблесковых маячков и т.п. Многие устройства имеют дополнительные чувствительные элементы, которые должны продублировать получаемую информацию и только после наложения двух критических значений извещатель пошлет сигнал тревоги. Как правило, это одновременное сканирование в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах.

Двухдиапазонный (ИК + УФ) извещатель пламени

Размещать извещатели пламени необходимо вне зоны попадания прямых солнечных лучей для предотвращения ложного срабатывания. Как правило, это место под перекрытием здания, на колоннах фермах или других несущих конструкциях сооружений.

Пожарные извещатели реагирующие на пламя являются эффективным средством обнаружения очага возгорания на ранних стадиях. Однако, их повсеместному распространению мешает высокая цена прибора и сложность его настройки необходимой для каждого конкретного случая использования.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector