Выбор датчика пламени

Датчики пламени являются важным компонентом систем безопасности и автоматизации, используемых в различных отраслях промышленности. Они предназначены для обнаружения наличия пламени и мгновенного реагирования на него, чтобы предотвратить возможные аварийные ситуации. Основной принцип работы датчиков пламени основан на детектировании инфракрасного (IR) или ультрафиолетового (UV) излучения, которое испускается пламенем. Датчик пламени обычно состоит из оптического элемента, фотодетектора и электронной системы обработки сигнала.

Оптический элемент датчика пламени разработан таким образом, чтобы максимально собирать и фокусировать инфракрасное или ультрафиолетовое излучение от пламени. Фотодетектор преобразует полученный световой сигнал в электрический сигнал, который затем передается в электронную систему обработки сигнала. Электронная система обработки сигнала анализирует полученные данные и определяет наличие пламени. В случае обнаружения пламени, датчик пламени активирует соответствующие системы безопасности или автоматизации, такие как системы пожаротушения, системы автоматического отключения электрооборудования или системы управления процессами.

Датчики пламени находят широкое применение в различных отраслях промышленности, включая нефтегазовую, химическую, энергетическую и производственную. Они используются для обнаружения пламени в горелках, печах, котлах, трубопроводах и других системах, где может возникнуть пожар или взрывоопасная ситуация. Особенности современных датчиков пламени включают высокую чувствительность и надежность, а также возможность работы в широком диапазоне температур и условий окружающей среды. Они также могут быть интегрированы с другими системами безопасности и автоматизации для обеспечения более эффективного контроля и управления.

Датчики пламени играют важную роль в обеспечении безопасности и эффективности в различных промышленных процессах. Они обнаруживают наличие пламени и предотвращают возможные аварийные ситуации, спасая жизни и имущество.

Какой датчик пламени следует использовать? Это распространенный вопрос, когда инженер по противопожарной защите хочет защитить ценный актив или когда требуется быстрое обнаружение из-за потенциальной эскалации пожара.

Итак, с чего мы начнем? Все датчики пламени имеют сильные стороны и ограничения, поэтому нам необходимо понимать их, чтобы выбрать наиболее подходящую технологию для данного риска пожара. В широком смысле; технологии можно разделить на ультрафиолетовые, комбинированные УФ/ИК, одночастотные инфракрасные, мультиспектральные инфракрасные и визуальное обнаружение пламени.

Ультрафиолет

Ультрафиолетовые (УФ) извещатели являются хорошими универсальными пожарными извещателями, поскольку практически все пожары испускают УФ-излучение. Однако УФ-детекторы хорошо известны своей чувствительностью к ложным срабатываниям дуговой сварки, рентгеновского излучения, молнии, факельного излучения, будь оно прямым или отраженным. Углеводородные пленки, например, образовавшиеся из-за брызг масла от газовых турбин или дизельного топлива, на окнах устройства делают детектор слепым; как и низкие уровни концентрации растворителей в атмосфере. УФ-детекторы пламени также подвержены серьезному разрушению из-за дыма.

Ультрафиолетовые детекторы пламени сегодня редко используются из-за большого количества источников ложных срабатываний и факторов, которые могут помешать работе устройства, когда это необходимо.

Одночастотный инфракрасный

Инфракрасные (ИК) детекторы были введены для решения проблем, связанных с УФ-детекторами. Они работают, обнаруживая тепловой элемент огня; анализ амплитуды и частоты мерцания пламени. ИК-детекторы пламени решают ряд проблем с ложными тревогами, связанных с обнаружением УФ-излучения. На них не влияют углеводородные пленки; однако излучение черного тела вызывает ложные срабатывания, а вода на оптической поверхности ослабляет тепловую энергию от огня, что приводит к снижению чувствительности устройства. Подавляющее большинство ИК-устройств предназначены для обнаружения продуктов горения углеводородного пламени — горячих выбросов CO₂ и используют длину волны обнаружения около 4,3/4,4 мкм. Это приводит к тому, что некоторые устройства чувствительны только к возгоранию углеводородов.

Этот тип устройства может отклонять кратковременные или периодические источники инфракрасного излучения, оставаясь чувствительным к настоящему пожару. Однако этот подход не может отклонить инфракрасное излучение, связанное с отражениями факелов или выбросами продуктов сгорания турбины, и может привести к ложным тревогам. Это обнаружение также позволяет использовать только относительно короткие расстояния просмотра даже до десенсибилизации. В пределах хорошо понятных ограничений это надежная и надежная технология.

Комбинированный ультрафиолетовый инфракрасный УФ/ИК

УФ/ИК-извещатели пламени широко используются в промышленности из-за их высокого уровня устойчивости к ложным срабатываниям, поскольку комбинированные технологии практически не имеют общих источников ложных срабатываний. Ограничение использования комбинированных технологий также может быть значительным, поскольку любой мешающий фактор, воздействующий на ИК- или УФ-детектор, будет воздействовать на комбинированное устройство. УФ-секция устройства подвержена загрязнению масляным туманом и грязью и часто указывает на неисправность. При пожаре в закрытом помещении дым может «ослепить» УФ-секцию детектора. УФ/ИК также имеют недостатки одиночного ИК детектора пламени (ложная тревога черного тела, ослепление из-за тумана/воды), поэтому эту технологию лучше всего использовать в чистых средах, где расстояния обнаружения обычно значительно меньше 30 м.

Мультиспектральный инфракрасный

В конце 1990-х годов к одночастотному ИК-детектору были добавлены дополнительные ИК-датчики, создав новый тип детектора, названный «многоспектральный инфракрасный» (MSIR) или «тройной ИК». Эти дополнительные датчики, использующие так называемую «защитную полосу» длины волны, были включены для повышения устойчивости к ложным тревогам и увеличения расстояния обнаружения.

Вообще говоря, мультиспектральные ИК-детекторы подходят для обнаружения возгораний углеводородов, поскольку они контролируют выбросы горячего CO₂ от пожаров, в последнее время некоторые устройства включают дополнительный датчик / длину волны, определяющий присутствие паров горячей воды. Эти устройства также способны обнаруживать возгорание водорода.

Эти устройства кажутся менее склонными к ложной тревоге из-за модулированного солнечного света и излучения черного тела, хотя чувствительность детектора этого типа может снижаться, иногда на большую величину, в их присутствии. Все производители должны иметь независимые записи о работе извещателя при наличии ложных сигналов тревоги, как при наличии пожара, так и без него. Хорошим примером независимого стандарта производительности является «Стандарт утверждения пожарных извещателей с измерением энергии излучения для автоматической сигнализации пожарной тревоги» можно использовать для тщательного тестирования продуктов, результаты которого можно получить у производителей устройств.

Разработчики могут использовать данные отчета для определения эффективного расстояния обзора детектора; следует отметить, что этот показатель обычно значительно ниже дальности обнаружения заголовка.

Использование нескольких ИК-датчиков / длин волн повысило устойчивость к ложным тревогам мультиспектрального детектора по сравнению с одночастотным устройством, однако дополнительная чувствительность, которую он обеспечивает, делает устройство уязвимым для ложных срабатываний из-за дуговой сварки, выбросов горячего CO₂ из дизельных двигателей или выхлопа турбины, а также отраженного факельного излучения.

Интеллектуальные визуальные датчики пламени

Интеллектуальные визуальные детекторы пламени (iVFD) используются с конца 1990-х годов и были разработаны, в частности, для борьбы с ложными тревогами из-за отраженного излучения факела. В детекторах iVFD используется метод видеоизображения с использованием матрицы ПЗС и усовершенствованных алгоритмов, которые обрабатывают живые видеоизображения для получения характеристик пламени. В более поздних разработках используются двойные матрицы ПЗС, причем одна матрица используется исключительно для обнаружения пламени, а другая обеспечивает прямую видеотрансляцию. Заявив об этом, распространено заблуждение, что iVFD используются только тогда, когда клиент хочет видеть прямую трансляцию видео, на самом деле некоторые iVFD вообще не имеют видеовыхода.

Монитор iVFD для ярких горящих пожаров, ограничение технологии заключается в том, что он не может обнаруживать невидимые или практически невидимые пожары, такие как чистый метанол, водород и сера.

Основным преимуществом детекторов iVFD является то, что они не обнаруживают выбросы горячего CO₂ или тепло, выделяемое горячим процессом; поэтому технология не теряет чувствительности и не вызывает ложных срабатываний из-за выхлопных газов газовых турбин / дизельных генераторов и излучения черного тела.

В 2011 году независимый обзор по предотвращению потерь, рекомендовал использовать системы визуального обнаружения пламени в качестве технологии по умолчанию для следующих коммерческих и промышленных приложений:

• Наружные, открытые площадки, такие как нефтяные вышки, нефтяные месторождения, горнодобывающие предприятия и лесоматериалы.

• Внутренние помещения, такие как промышленные предприятия, котельные или другая защита крупных судов, турбин и некоторых чистых/химических помещений.

Краткое содержание

В этой статье обсуждались сильные стороны и ограничения широкого спектра оптических детекторов пламени, используемых сегодня. Если вы хотите порекомендовать датчик пламени, важно, чтобы спектральные характеристики пламени соответствовали технологии обнаружения. Кроме того, среда, в которой будет использоваться устройство, должна быть изучена в отношении помех (дым, масляная пленка, твердые частицы, вода), которые снижают чувствительность извещателя и источники ложных срабатываний (факелы, выхлопы, горячий процесс). Имея это в виду, в этой статье обсуждаются сильные стороны и ограничения для широкого спектра широко используемых оптических детекторов пламени.