Ультрафиолетовый Инфракрасный детектор пламени для горелок промышленных котлов

Вот уже лет двадцать наблюдаю, как инженеры путают принципы работы УФ и ИК датчиков в котлах — одни считают их взаимозаменяемыми, другие до сих пор пытаются ультрафиолетовый детектор поставить на факельные горелки с высоким ИК-фоном. Помню, в 2012 на ТЭЦ-23 из-за этого полгода мучились с ложными срабатываниями — оказалось, ИК-сенсор ловил отражённое излучение от кирпичной кладки.

Физика горения и выбор детектора

Если брать наш опыт с модернизацией котлов ПТВМ-50, то инфракрасный детектор пламени стабильнее работает на жидком топливе — там спектр излучения смещён в длинноволновую область. Но есть нюанс: при загрязнении оптики ИК-датчик начинает 'слепнуть' постепенно, а УФ — резко, что опаснее.

Кстати, у ООО Лоян Синьпу в 2019 был интересный кейс с датчиками серии FLAME-PROOF — они комбинировали оба принципа в одном корпусе. Мы тестировали на котле ДКВР-10: при работе на газе преобладал ультрафиолетовый канал, при переходе на мазут — автоматически подключался инфракрасный. Но схема усложнилась, пришлось добавлять блок компенсации затухания.

Заметил закономерность: на котлах с кипящим слоем детектор пламени лучше ставить с выносной оптикой — встроенные быстро покрываются известковой пылью. В прошлом месяце как раз решали такую проблему на установке в Ангарске — за 4 месяца эксплуатации кварцевое окно стало матовым.

Типовые ошибки монтажа

Самая частая ошибка — установка датчика напротив газовых горелок без учёта УФ-поглощения водяным паром. Как-то раз на котле КВ-ГМ-50 пришлось трижды переставлять ультрафиолетовый детектор — пока не осознали, что пар из барабана создаёт 'мёртвую зону' в секторе обзора.

Ещё хуже, когда монтажники экономят на охлаждающих патрубках. По спецификации ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования для температур выше 80°C обязательна принудительная продувка, но на практике часто ограничиваются теплоотводящей пастой. Результат — дрейф характеристик уже через 2000 часов работы.

Запомнился случай на Нефтехимкомбинате в Уфе: по проекту датчики стояли под углом 30° к факелу, но при розжиге пламя 'задувало' в сторону — срабатывала блокировка. Пришлось разрабатывать калибровочные кривые для нестандартной геометрии горения.

Особенности эксплуатации в российских условиях

Зимой добавляется проблема обледенения оптики — стандартные обогревательные элементы от ООО Лоян Синьпу не всегда справляются при -45°C. В Норильске пришлось дополнять систему азотной продувкой, хотя это и увеличивало стоимость обслуживания на 15%.

Летом же пыльца с деревьев забивает защитные сетки — раз в месяц приходится чистить даже на герметичных моделях. Интересно, что в документации к детекторам редко упоминают эту сезонную проблему, хотя для Сибири она критична.

Ещё из практики: при использовании инфракрасного детектора в районах с сильной грозовой активностью (типа Краснодарского края) нужна дополнительная защита от электромагнитных помех — ложные срабатывания учащаются в 3-4 раза.

Ремонт и калибровка

Калибровку детекторов пламени чаще всего проводят неправильно — с помощью газовой горелки, не учитывая спектральные характеристики топлива котла. Мы в своё время разработали методику с эталонными источниками излучения, сейчас её частично используют и на lynorbert.ru в сервисных центрах.

Замена УФ-ламп — отдельная головная боль. После 8000 часов работы интенсивность свечения падает на 40%, но визуально это незаметно. Как-то на котле БКЗ-320 запустили пламенный мониторинг с деградировавшими лампами — система пропускала до 15% случаев погасания факела.

Для комбинированных датчиков сложнее — там нужно синхронизировать каналы. В прошлом году на установке в Омске пришлось полностью менять блок обработки сигнала, потому что фазовый сдвиг между УФ и ИК каналами достиг 200 мс.

Перспективы развития технологии

Судя по последним наработкам ООО Лоян Синьпу Разработка Нефтехимического Оборудования в области программного обеспечения, скоро появятся детекторы с адаптивными алгоритмами — уже тестируют прототип, который подстраивается под изменение состава топлива.

Интересное направление — многоточечный мониторинг. Вместо одного ультрафиолетового детектора на горелку ставят кластер из 3-4 сенсоров с перекрывающимися зонами контроля. Правда, пока это дорого — на 30% выше стандартной схемы.

Лично я считаю, что будущее за гибридными системами — когда инфракрасный детектор пламени работает в паре с акустическими датчиками горения. Такие испытания уже идут на полигоне под Новосибирском, но до серийного внедрения лет пять минимум.

Интеграция с системами управления

При подключении к АСУ ТП часто возникает конфликт протоколов — старые контроллеры не понимают цифровых сигналов от современных детекторов. Мы обычно ставим промежуточные преобразователи, но это увеличивает задержку на 50-80 мс.

На сайте https://www.lynorbert.ru есть неплохие технические решения по интеграции, но в реальности приходится допиливать под конкретную систему — особенно с российскими ПЛК типа ОВЕН или Segnetics.

Самое сложное — настройка порогов срабатывания для частичного отрыва пламени. Стандартные значения из инструкций редко подходят — приходится месяц-два собирать статистику, чтобы найти оптимальные уставки для каждого режима горения.