火检讲义
火焰检测器通常按照所采用的光电元件而进行分类。常用的火焰检测器有三种：紫外线型、可见光型、以及红外线型。
1、紫外线型检测器采用紫外线光敏管作为传感元件，这种检测器的优点是报警灵敏度高，对于燃用天然气和重油的锅炉，由于火焰中的紫外线特别的丰富，采用这一类型的检测器比较合适。对于燃烧煤粉的锅炉，由于在火焰燃烧的时候，相当一部分的紫外线被煤粉所吸收，特别当锅炉燃烧不稳定或锅炉低负荷运行时，检测器所能吸收到的紫外线较弱，这样容易造成检测器误动作。因此，从70年代后期开始，这种检测器在煤粉锅炉上的应用日趋减少。
红外线型检测器采用光敏电阻（如硫化铅）作为传感元件，其光谱响应范围在0.7-0.32μm之间。这种检测器的特点是呈现与紫外线型检测器相反的性能，如在火焰瞬时不稳定或低负荷运行的时候仍能稳定工作，对探头的安装位置和方向的要求也不象其他类型那样苛刻。具有代表性的产品是美国FORNEY公司的DPD型检测器。
可见光型检测器采用光电二极管作为传感元件。这种检测器的特点是极其类似人眼的光谱响应。
二、火焰检测器的一般工作原理
1）、探头部分的原理
如图 2所示，炉膛火焰中的相关波长的光线穿过探头端部的透镜，并经由光导纤维而到达探头小室，照到光敏元件上。由光敏元件将光信号转化为电信号，并经由对数放大器转换为电压信号。采用对数放大器是由于光敏元件输出的电流值是发光强度的指数函数，当发光强度大幅变化时，对数放大器的输出呈小幅度变化，这样可以避免放大器饱和，使得不同负荷下的正常火焰信号都在预定值之内。 对数放大器输出的电压信号，再经过传输放大器转换为电流信号，然后通过屏蔽电缆传输至火焰检测器的机箱部分。采用电流传输而不采用电压传输，是由于前者抗干扰的能力强，信号衰减小，适合于长距离传输（可长达1500m）。
2）、机箱部分的原理
如图3所示，炉膛中的火焰信号经过多次转换，最后在机箱里被转换成电压信号。由于火焰信号本身是脉动的，其强度和频率随时在变化，且对于不同的燃料，其变化范围也不一样，所以在机箱里设计了频率检测线路，强度检测线路和故障检测线路。代表火焰的电压信号被送到这些线路进行鉴别。
强度检测线路具有两个不同的限值，即上限值和下限值。当火焰强度超过上限值时，强度回路输出“1”到逻辑判断电路。当火焰强度低于下限值时，强度回路输出“0”到逻辑判断电路。设置两个限值的目的是考虑到机要提高检测器对邻近层（或邻近燃烧器）的火焰的鉴别能力，又要保证检测器对本层（或本只燃烧器）火焰具有足够的响应灵敏度。
由于不同燃料的火焰具有不同的脉动频率。所以频率检测回路利用一个可调的频率鉴别器进行比较，以便判断所要检测的火焰是否存在。来自电流-电压放大器的信号（即火焰信号）在频率检测回路中被变换成一个方波系列，该方波系列的频率直接反映火焰信号的频率。频率鉴器的内部振荡频率根据所选用的燃料进行预先设定。此设定值与信号频率在鉴别器里进行比较。若信号频率高于设定频率，鉴别器就有输出；若信号频率低于设定频率，鉴别器就没有输出，这意味着燃烧器火焰不正常（熄火或燃烧不稳定）。
故障检测线路也有两个限值。在机箱的信号输入回路正常的情况下，不管锅炉燃烧正常还是处于停炉状态，都有一个电压信号送到故障检测线路，其值保持在上下限之间。一旦在机箱的信号输入回路出现故障，如电缆断线，则上述电压信号将超出正常范围，而发出故障报警信号。
上述三路信号的输出在逻辑上进行判断后，就可以输出有火，无火，报警和故障等相应的信号。
第二部分 火焰检测器在我厂的应用
我厂用的是北京巴威公司的前后墙对冲燃烧汽包炉。制粉系统为正压直吹式。每台炉配五台中速磨煤机。煤燃烧器按前后墙分为三层：前墙下层（D层）对应D磨；后墙下层（E层）对应E磨；前墙中层（动力钳B层） 对应B磨；后墙中层（A层）对应A锌铝镁磨；前后墙上层（C层）对应C磨。每层有四个燃烧器。油点火器划分方式与同煤燃烧器，每只煤燃烧器配一只油点火器。
樱桃去核机 火焰检测器采用的是美国FORNEY公司的DPD型火焰检测器，每只煤燃烧器和油燃烧器都配有独立的火检探头。每台炉煤、油各二十只。
（一）、DPD型火焰检测器的介绍
1)、DPD火焰检测器的工作原理
FORNEY公司的数字剖面火焰检测器（简称DPD火检）采用了微处理技术和专用软件，实时对目标火焰的频率和振幅特性不断进行检测。每个火焰有其独特的剖面特性，就犹如指纹一样。DPD火检在“学习” 模式下，对目标火焰交流信号的频谱进行实时分析，以确定被检测火焰的类型以及火焰频谱的特定剖面形状，并存储在微处理器中。在运行模式下，火检检测器则不断的将目标火检信号频谱与所有存储的剖面特性进行比较，从而准确判断火检信号的状态，发出有火/无火信号到BMS系统进行逻辑判断，显示。
2）DPD火焰检测器的特点
◆ 智能显示——用于快速设置、精确瞄准以及火焰信号显示。八位持续滚动LED的显示提供火检所有的设定值和火焰状况的瞬时读数显示。
◆ 编程简单可靠——按钮键盘可使用户直接对火检进行编程和显示。为了避免未经授权的参数改动，在火检后盖下设有编程驱动“program enable”锁定按钮。
◆ 低温导电银胶灵活的运行参数——
可选择火焰熄火响应时间（FFRT）：2-6秒
可选择背景火焰熄火响应时间（BFRT）：2-8秒
可选择有火信号延时：2-4秒
可选择华氏和摄氏温度显示
◆ 适用于任何结构的燃烧器——式、棒式、环式、桶式、低NOX、摆动式、层燃式等结构的燃烧器
◆ 适用于大多数燃料
◆ 在空间受限制的应用中可选用光纤
◆ 串行通讯——对火焰参数进行直接、实时的监测和分析。通过RS485接口将参数上传或下载到计算机或其他只能设备。
◆ 24V直流工作电压
3）、DPD火焰检测器的安装
1、检检测器的视线与燃烧器中心线相交有一个轻微的角度（约5度）且能看到最大量的主燃烧区域时可获得最佳效果。见图4。
图4 火检探头的角度
2、 视野应不受阻碍，对于调风器叶片等障碍物应在锅炉设计时考虑，使这些障碍物不在视线范围内。假如有障碍应予以排除或切除。
3、 燃烧器二次风的转向问题。当燃烧风以足够的旋转方向（进度）进入炉膛时，会使点
火火焰随旋转方向偏移，应将火检安装于点火器下游10—30度的位置，并使之靠近燃烧器喇叭口的边缘。见图5。
登船梯 图5 火检与二次风旋转方向的相对位置
4、 DPD火检采用微处理器设计，必须使用所供的热绝缘短管使火检探头隔热。
5、 火检透镜必须保持清洁无污染，火检温度不得超过它的最高额定温度65℃，这就要求火检连续吹扫风量至少大于133l/min。对于会产生大量飞灰和烟灰的燃料或环境温度较高，吹扫风的流量要保证不少于425 l/min。
6、 火检电缆和连接电缆至少应离开高能点火器1英尺，防止干扰。
7、 有磨损的、有裂痕的或是脏的点火器应该更换，防止放电对火检信号的干扰。
8、 单根信号电缆的屏蔽线必须只在一端接地。
9、 应定期清洗火检透镜，在常规维护和停运期间应确保适量的冷却风通过。
10、 DPD火检运行电压为24V，应尽量避免与高电压电缆交叉，防止静电干扰和强电引入损坏火检。
11、火焰检测器的安装推荐使用转动接头。如果不使用转动接头，应将观察管的末端插入孔中，并调节适当的观察角后用点焊固定，观察管应稍稍向下倾斜安装以免灰尘在管中聚集。见图6。
3．7 有火与无火的区别
如图是某水上打捞船DPD探头判断有火与无火的界限并非高（低）于某一个点判断为有火（无火），而是一个区间，从而避免DPD火检装置在有火与无火之间反复跳动，减少了保护误动次数，增加了系统的可靠性。当RF ON（有火值）大于180PPS时，认为有火。当RF OFF小于100PP
S时，认为无火。当MAG ALARM大于130时，临界报警值。
3．8 直接、实时的监测和分析
通过RS485串行通信接口，将火焰参数远程上载或下载至计算机或其它智能设备，从而对火焰参数进行直接的监测和分析。
4 应用DPD火检探头的几点经验
a）火检检查时光纤和内套管抽出后很难插回到原位，致使透镜不能直窥炉膛内，遇到这种情况需将炉墙上固定的外套管顶丝松开，将外套管轻轻向外拉，使挠性部分拉直，此时就很容易将内套管插进到位了。理想的火检位置应能在所有风量和炉膛负荷的情况下，都能确保对主火焰和点火火焰的检测。
b）火检透镜必须保持清洁无污染，火检温度不得超过它的最高额定温度65℃。过高的温度会缩短火检的使用寿命。从火检探头前的“Y”型三通处连续不断地注入冷却风，可满足这两个要求。
c）在清洁燃料且环境温度适中的情况下，吹扫风量一般需要133 L／min。在燃油和煤粉
产生大量飞灰、烟灰或环境较热的情况下，吹扫风的流量需要达到425 L／min，以保证火检的内部温度维持在规定范围内。
d）在锅炉运行和刚刚停运期间，应确保适量的冷却风通过。平时经常检查探头处冷却风量，检查冷却风管是否漏泄、脱落，尤其是新建机组，应防止杂物堵塞风管阀门及其它各部位，防止由于冷却风不足烧毁火检。
e）内窥式火检在检查透镜和光纤时，应轻轻抽出和插入，要防止瞄准管与内套管分离，防止瞄准管与透镜滞留在外套管内，否则会很难被取出。
f）FORNEY火检有0°，5°，9°三种透镜，更换透镜时需核准原透镜角度和序列号，否则会影响到火检的正常判断。
k）平时应定期清洁火检透镜。火检透镜运行时间长，由于高温、积灰、腐蚀等原因，在透镜表面常形成斑点，严重时就会影响透光，导致火检检不到火。
m）火检光纤运行时间长会变脆，在更换透镜
或其它操作时一定要动作轻缓，否则很容易拉断光纤与透镜的连接处，使光纤报废。
n）探头的端盖保持密封，防止飞灰进入内部损坏电路板。
o）航空插头要注意密封，防尘防水，插拔时不可太用力。
炉膛内燃料燃烧产生的可见光穿过炉膛内的瞄准透镜落到光导纤维的端部，光导纤维将光信号传送到安装在锅炉外部的DPD火检探头内。探头将可见光转换成数字脉冲信号，通过一根8芯屏蔽电缆传送到电子间的火检放大卡当中。在DP7000放大卡内部，该火焰脉冲分别转换成4～20 mA模拟量信号和无源开关量信号并通过盘间电缆送往DCS。模拟量信号通过QAW卡作0～100％CRT棒状图显示，开关量信号通过QCI卡用于判断有火、无火作投油投粉和MFT的逻辑之用。原理部分详见图1。
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