Инфракрасный детектор пламени для горелок промышленных котлов

Вот уже лет десять как инфракрасные датчики пламени стали стандартом для горелок мощностью от 10 МВт, но до сих пор встречаю монтажников, которые путают ИК-чувствительность с ультрафиолетовой. Основная ошибка — попытка использовать ИК-детекторы там, где есть сильное инфракрасное излучение от раскалённой футеровки. Помню, на ТЭЦ-23 в 2018 году из-за этого трижды срабатывала ложная блокировка, пока не настроили задержку отсечки.

Принцип работы и типичные ошибки монтажа

Современные ИК-детекторы, например серии IR-300 от ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования, анализируют пульсацию пламени в диапазоне 700-1100 нм. Но если монтировать сенсор напротив кирпичного тоннеля, где температура превышает 800°C — будут постоянные ложные срабатывания. Проверяли на котле ДКВР-20: при смещении угла обзора всего на 15° от оси горелки помехи исчезали.

Ещё нюанс — пылезащита. На цементном заводе в Стерлитамаке ставили детектор без продувки воздухом. Через две недели оптическое окно покрылось цементной пылью, начались пропуски воспламенения. Пришлось переделывать крепление с подводом сжатого воздуха 0,3 МПа.

Важный момент — калибровка чувствительности. Многие техники выкручивают регулятор на максимум, пытаясь ?поймать? слабое пламя при розжиге. Но тогда детектор начинает реагировать на тепловое излучение от форсунки. Лучше настроить порог срабатывания при 70% мощности горелки — так надёжнее.

Сравнение с УФ-датчиками в реальных условиях

На нефтехимическом комбинате в Омске проводили параллельные испытания ИК и УФ датчиков на печах ПТВ-30. ИК-модели стабильно работали при запылённости до 200 мг/м3, где УФ-сенсоры уже теряли пламя. Но при сжигании коксового газа с высоким содержанием серы ИК-детекторы требовали чистки оптики каждые 10 суток — видимо, из-за образования плёнки сернистых соединений.

Интересный случай был на установке риформинга: ИК-детектор стабильно определял пламя даже при частичном отрыве факела, когда УФ-сенсор уже выдавал ошибку. Но при этом ИК-система не видела пламени при розжиге на малых нагрузках — пришлось ставить комбинированный вариант.

Заметил, что для жидкого топлива с каплевидным распылом ИК-детекторы эффективнее. Пульсации пламени чётче, меньше шумов. А вот для факелов с паровым распылением — уже сложнее, нужна точная настройка частотного фильтра.

Практические решения от производителей

В каталоге www.lynorbert.ru есть любопытная разработка — детектор ИК-04М с двухдиапазонным анализом. Он сравнивает сигналы в двух спектральных диапазонах, что резко снижает ложные срабатывания. Испытывали его на котле КВ-ГМ-50: при обрыве факела срабатывание происходило за 0,8 секунды, при этом излучение от раскалённого регенератора не влияло на работу.

Компания предлагает модификации с водяным охлаждением для температур до 180°C. На печах пиролиза это необходимо — обычные датчики перегревались уже через час работы. Хотя сама конструкция становится сложнее — нужен контроль протока воды.

Отмечу их систему самодиагностики — каждые 4 часа детектор проверяет загрязнённость оптики. Если сигнал ослабевает на 30% — выдаёт предупреждение. На практике это предотвратило несколько аварийных остановок, когда техники забывали про регламент чистки.

Особенности настройки и обслуживания

Частая проблема — неправильная установка времени подтверждения пламени. Стандартные 2-3 секунды не всегда подходят. Для роторных горелок лучше ставить 1,5 секунды, а для прямоточных — до 4 секунд. На одном из объектов пришлось экспериментально подбирать: уменьшили с 3 до 1,8 секунд — количество ложных отсечек сократилось втрое.

Обслуживание ИК-детекторов проще, чем УФ-аналогов — не требуются кварцевые лампы. Но нужно регулярно проверять оптические окна. Раз в месяц протираем изопропиловым спиртом, раз в полгода — полная проверка чувствительности.

Заметил, что кабельные трассы лучше прокладывать подальше от силовых линий. На одной установке наводки от кабеля питания насоса вызывали сбои в работе детектора. Перенесли трассу — проблемы исчезли.

Реальные кейсы и нестандартные ситуации

На мини-ТЭЦ в Казани столкнулись с интересным эффектом: при работе трёх горелок одновременно ИК-детекторы соседних горелок влияли друг на друга. Оказалось — отражённое излучение от противоположной стенки топки создавало помехи. Решили установкой защитных экранов.

Ещё запомнился случай на котле-утилизаторе: при сжигании доменного газа детектор постоянно терял пламя. Анализ показал — высокая прозрачность пламени в ИК-диапазоне. Помогло перенаправление сенсора на корень факела, где пульсации заметнее.

При работе с ООО Лоян Синьпу обратил внимание на их подход: они предоставляют типовые схемы установки для разных типов горелок. Особенно полезны чертежи для горелок с поворотными факелами — там сложно выбрать точку контроля.

Перспективы и ограничения технологии

Современные ИК-детекторы уже научились различать пульсации разных горелок в многогорелочных котлах. Но при расстоянии менее 1,5 метра между факелами всё ещё возникают проблемы. Видел экспериментальную систему с частотным анализом — пока дороговато для массового применения.

Ограничение по температуре окружающей среды — большинство моделей работают до 80°C. Для котлов с наружной установкой в южных регионах приходится ставить дополнительные теплоотводы. Зимой, наоборот — подогреватели.

Заметная тенденция — переход на цифровую обработку сигнала. Аналоговые системы постепенно уходят, хотя для простых задач они ещё вполне пригодны. Цифровые же позволяют точнее настраивать фильтры помех.

В целом, инфракрасные детекторы пламени доказали свою надёжность в промышленной эксплуатации. Главное — правильный выбор модели и грамотный монтаж. Технологии ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования в этом плане достаточно отработаны, что подтверждается их многолетним опытом с 1998 года. Хотя иногда проще поставить комбинированный датчик — но это уже тема для отдельного разговора.