О новых устройствах контроля пламени и повышении безопасности работы котельных установок

Издание: Котельные и МИНИ-ТэЦ №:
4
Год:
2017

Авторы

Апарин Е.Л., заместитель генерального директора  ООО «НПФ «РАСКО», к.т.н.

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 могут 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-ти 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 [2], работающих на ультрафиолетовом спектре, такие 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 10-15Гц. 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 2-х 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 минус 60 до плюс 65 0С, кратковременно до плюс 75 0С, 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 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.

Рис.1

Технические характеристики и типы основных сигнализирующих фотодатчиков пламени приведены в таблице 1.

Модель Спектр Выходной сигнал Ресурс фотоприемника, тыс.ч
ФДС-01 ИК Реле 5…10
ФДС-03 УФ Реле 20…30
ФДС-03-2К УФ + ионизационный 2 реле 20…30
ФДС-03 УФ 4-20 мА; 2 реле 50…80
ФДС-03-С-Ех УФ 4-20 мА;
2 оптоэлектронных ключа
50…80
ФДСА-03М-01 УФ + ИК 4-20 мА
4 реле
50…80
ФДСА-03М-02 УФ + видимый
ФДСА-03М-04 ИК + видимый

ОО 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 [3]. Все исполнения 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.

Рис.2

Приборы линейки АДП-01 с ультрафиолетовым датчиком являются универсальными и могут применяться для любых газовых горелок и запальников, в т.ч. для котлов и печей с эффектом «светлой топки» и повышенными требованиями к селективности.

В таблице 3 представлены рекомендации по выбору приборов контроля пламени в зависимости от типа контролируемого объекта и вида используемого топлива.

Наименование объекта Вид топлива Тип прибора
Котлы с 1 или 2 двумя горелками (ДЕ, ДКВР, НР, КВГМ и т.д.) мазут ФД-05ГМ; АДП-01.2
газ ФДС-03; АДП-01.10
уголь ФДС-01; ФДС-03
Котлы с расположением до 4-х горелок на одном ярусе мазут ФДСА-03, ФДСА-02
газ ФДС-03; ФДС-03-2К + КЭ
уголь ФДС-03-С; ФДС-03; АДП-01.10

Многогорелочные котлы ТЭЦ, ГРЭС со встречным и плотным

расположением горелок ПТВМ, КВГМ, ТП

уголь/ жидкое топливо ФДА-02
газ + мазут ФДСА-03М-01
газ + уголь ФДСА-03М-02
мазут + уголь ФДСА-03М-04
газ ФДА-03, ФДСА-03М-01; АДП-01.10
Печи подогрева нефти, газа, установки, работающие на открытом воздухе газ ФДС-01Г, ФДС-03-С-Ех

Печи нефтехимических производств, металлургические печи, туннельные

и камерные печи обжига кирпича и керамики

газ ФДСА-03; ФДС-03; ФДС-03-2К; АДП-01.10
уголь/ жидкое топливо ФДА-02
газ + мазут ФДСА-03М-01
газ + уголь ФДСА-03М-02
газ чФДС-03-С; ФДС-03-С-Ех;
АДП-01.10*
мазут + уголь ФДСА-03М-04
Контроль потускнения пылеугольного факела уголь ФДСА-03М-02, -04

*- кроме взрывоопасных зон

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 т.ч. по совокупности показателей «цена/качество».

Литература:

  1. СВОД ПРАВИЛ СП 89.13330.2012. КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ. Актуализированная редакция СНиП II-35-76. Москва – 2012.
  2. Апарин Е.Л., Телешев И.В. Внедрение качественных устройств розжига и контроля пламени – необходимое условие надежной и безопасной работы котельных установок // Трубопроводная арматура и оборудование. – №4, 2016.
  3. О.В.Полтавцев. Датчики контроля пламени - один из важнейших факторов безопасной работы котельной // Новости теплоснабжения. – №12 (164), 2016.

Контактная информация:
ООО «НПФ «РАСКО»
125464, г. Москва, ул. Митинская, 12
E-mail: info@packo.ru
Сайт: packo.ru
Тел./факс: (495) 970-16-83 (многоканальный)