紫外火焰檢測器原理、調(diào)試及安裝故障分析

厲衛(wèi)星（中國化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司儀電一公司，河南 開封 475000）

紫外火焰檢測器原理、調(diào)試及安裝故障分析

厲衛(wèi)星（中國化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司儀電一公司，河南 開封 475000）

火焰檢測器廣泛應(yīng)用于各種以油、煤氣、瓦斯、天然氣及煤粉等為原料的工業(yè)爐中，如果點(diǎn)火失敗或正常燃燒時(shí)突然熄火，若不及時(shí)切斷燃料，就可能在熄火后因繼續(xù)投入燃料而造成爆炸。紫外火焰檢測器檢測爐膛內(nèi)紫外線，可在爐膛熄火時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，然后通過自控系統(tǒng)切斷爐膛的燃料來源，防止爆炸，保護(hù)人身安全和減少財(cái)產(chǎn)損失。本文介紹了紫外火焰?zhèn)鞲衅鞯墓ぷ髟?、現(xiàn)場調(diào)試及施工中發(fā)現(xiàn)的問題，故障原因分析和排除等工作的思路和方法。

紫外火焰?zhèn)鞲衅?；工作原理；調(diào)試方法

在社會(huì)快速發(fā)展的今天,生產(chǎn)自動(dòng)化的水平正在不斷提高。紫外火焰檢測器已成為監(jiān)視加熱爐和工業(yè)鍋爐燃料燃燒的安全監(jiān)控系統(tǒng)中必不可少的檢測設(shè)備。了解火焰檢測器工作原理，對(duì)火焰檢測器安裝、調(diào)試、運(yùn)行中出現(xiàn)的故障，快速的分析、排除故障是必不可少的環(huán)節(jié)。

1 火焰檢測的類型

根據(jù)不同的火焰特征可以設(shè)計(jì)出多種火焰檢測器，大致分為以下5種：

（1）輻射式火焰檢測器

（2）可見光火焰檢測器

（3）接觸式火焰檢測器

（4）紅外火焰檢測器

（5）紫外線火焰檢測器

現(xiàn)在大部分加熱爐和工業(yè)爐采用的是紫外線火焰檢測器，它是敏感高強(qiáng)度火焰發(fā)射紫外光譜的一種探測器，它使用固態(tài)物質(zhì)（如碳化硅或硝酸鋁）或充氣管作為敏感元件。即檢測器探頭只接收到火焰發(fā)出的紫外線信號(hào)，經(jīng)放大電子電路的處理后，輸出繼電器動(dòng)作，輸出報(bào)警信號(hào)。

2 工作原理

紫外火焰?zhèn)鞲衅鞯拿舾性樽贤夤怆姽?，它包括管殼、充入的氣體、陽極和光陰極。在火焰中遠(yuǎn)紫外線的照射下，光陰極中的電子吸收了入射的遠(yuǎn)紫外

光子的能量而逸出光陰極表面，在電場作用下向陽極運(yùn)動(dòng)，輸出電信號(hào)，從而達(dá)到檢測火焰的目的，工作原理圖見圖1工作原理框圖

圖1 ——工作原理框圖

紫外火焰檢測器的紫外復(fù)合傳感器接受到火焰信號(hào)通過光敏元件轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，經(jīng)A∕D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)單片機(jī)處理后輸出開關(guān)量信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作。

紫外線傳感器只對(duì)185～260nm范圍內(nèi)的紫外線響應(yīng)，對(duì)其它頻譜范圍的光線不敏感，利用這一特性可以對(duì)火焰中的紫外線進(jìn)行檢測。大氣層下地面的太陽光和非透紫材料作為玻璃殼的電光源發(fā)出的光波長均大于300nm，故火焰探測的220m-280nm中紫外波段屬太陽光譜盲區(qū)（日盲區(qū)）。紫外火焰探測技術(shù)，使系統(tǒng)避開了最強(qiáng)大的自然光源——太陽光造成的復(fù)雜背景，使系統(tǒng)中信息處理的負(fù)擔(dān)大為減輕，可靠性較高，由于它是光子檢測手段，因而信噪比高，具有極微弱的信號(hào)檢測能力，此外，它還具有反應(yīng)時(shí)間極快的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的紫外光電管器件，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制備工藝的限制，其噪聲和靈敏度是一個(gè)互相矛盾的參數(shù)。因?yàn)殪`敏度和噪聲信號(hào)都是由光敏管發(fā)出，傳統(tǒng)的檢測器會(huì)將兩種信號(hào)同時(shí)放大，所以靈敏度比較差，檢測距離小，不能抗雷電的干擾，存在一定的誤報(bào)率。需要通過改進(jìn)信號(hào)采集和處理等方法來改善系統(tǒng)性能。

3 現(xiàn)場調(diào)試的方法

火焰檢測器安裝前，應(yīng)進(jìn)行調(diào)試，連接好電路，檢查無誤后接通電路預(yù)熱10分鐘后進(jìn)行調(diào)試。將調(diào)試光源點(diǎn)亮，使檢測器探頭放在距離燃燒火焰3m遠(yuǎn)處，并對(duì)準(zhǔn)火焰，若火焰擋住或熄滅繼電器動(dòng)作，反復(fù)幾次，重復(fù)以上情況，說明火焰檢測器正常工作，即可以安裝在爐子上。

在安裝紫外火焰檢測器應(yīng)按照順序正確安裝，安裝時(shí)探頭對(duì)準(zhǔn)爐內(nèi)火焰根部總高度1∕3處。紫外火焰檢測器外殼應(yīng)可靠接地，引燃電纜接口處加防爆密封接頭并鎖緊，及時(shí)更換老化的電纜。

4 安裝故障與分析

紫外火焰檢測器在安裝、調(diào)試、運(yùn)行中常見以下及幾種問題

（1）現(xiàn)場安裝過程問題

安裝后紫外火焰檢測器漏水，小孔處有水滴。

故障分析：加熱爐里的燃燒物燃燒之后產(chǎn)生的水蒸氣，由于火焰檢測器前端短管溫度較低造成水蒸氣冷凝產(chǎn)生的水珠，時(shí)間長了會(huì)形成積水。

故障排除：把儀表空氣風(fēng)經(jīng)過濾減壓閥接火焰檢測器的小孔處，儀表空氣風(fēng)就可以把短管里產(chǎn)生的水蒸氣風(fēng)干、防止灰塵進(jìn)入短管遮擋石英鏡片及冷卻石英鏡片和短管溫度保護(hù)檢測器探頭。

（2）現(xiàn)場調(diào)試過程問題

序號(hào) 1 2 3 4 5 6 7故障現(xiàn)象火焰建立時(shí)，檢測不到火焰檢查項(xiàng)目故障原因處理方法電源是否接通電源未接通將電源線接好極性是否正確紫外管是否完好檢查石英鏡片透視度探頭是否完好探頭位置是否合適延時(shí)電阻是否正常極性接反紫外管破碎探頭前端結(jié)焦或積灰探頭內(nèi)鏡頭組件損壞探頭視野不合適極性接正確更換紫外管清理結(jié)焦或積灰更換鏡頭組件著火后觸點(diǎn)輸出延時(shí)過長延時(shí)電阻值過大重新調(diào)整探頭視野調(diào)整電阻值，使延時(shí)值符合用戶要求，如果損壞就更換

使用紫外火焰檢測器時(shí)，根據(jù)使用環(huán)境定期進(jìn)行維護(hù)，若環(huán)境惡劣維護(hù)周期應(yīng)縮短，維護(hù)時(shí)應(yīng)檢查接線是否牢固，然后用棉紗蘸少量酒精，擦拭石英鏡片除去灰塵與雜物，保證檢測器正常工作。

5 結(jié)語

通過學(xué)習(xí)紫外火焰檢測器的原理了解了光電效應(yīng)，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的傳感器，其他光檢測元件原理也大致相同，都是根據(jù)光電效應(yīng)制成不同的光電轉(zhuǎn)換器件。在施工過程中只有不斷地學(xué)習(xí)儀表相關(guān)理論，培養(yǎng)自己的預(yù)見性，對(duì)于施工中出現(xiàn)的故障及時(shí)用科學(xué)的方法分析和排除故障。

厲衛(wèi)星（1982-），男，本科學(xué)歷，工程師。