紫外火焰檢測器原理、調試及安裝故障分析

厲衛星（中國化學工程第十一建設有限公司儀電一公司，河南 開封 475000）

紫外火焰檢測器原理、調試及安裝故障分析

厲衛星（中國化學工程第十一建設有限公司儀電一公司，河南 開封 475000）

火焰檢測器廣泛應用于各種以油、煤氣、瓦斯、天然氣及煤粉等為原料的工業爐中，如果點火失敗或正常燃燒時突然熄火，若不及時切斷燃料，就可能在熄火后因繼續投入燃料而造成爆炸。紫外火焰檢測器檢測爐膛內紫外線，可在爐膛熄火時發出報警信號，然后通過自控系統切斷爐膛的燃料來源，防止爆炸，保護人身安全和減少財產損失。本文介紹了紫外火焰傳感器的工作原理、現場調試及施工中發現的問題，故障原因分析和排除等工作的思路和方法。

紫外火焰傳感器；工作原理；調試方法

在社會快速發展的今天,生產自動化的水平正在不斷提高。紫外火焰檢測器已成為監視加熱爐和工業鍋爐燃料燃燒的安全監控系統中必不可少的檢測設備。了解火焰檢測器工作原理，對火焰檢測器安裝、調試、運行中出現的故障，快速的分析、排除故障是必不可少的環節。

1 火焰檢測的類型

根據不同的火焰特征可以設計出多種火焰檢測器，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

現在大部分加熱爐和工業爐采用的是紫外線火焰檢測器，它是敏感高強度火焰發射紫外光譜的一種探測器，它使用固態物質（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出的紫外線信號，經放大電子電路的處理后，輸出繼電器動作，輸出報警信號。

2 工作原理

紫外火焰傳感器的敏感元件為紫外光電管，它包括管殼、充入的氣體、陽極和光陰極。在火焰中遠紫外線的照射下，光陰極中的電子吸收了入射的遠紫外

光子的能量而逸出光陰極表面，在電場作用下向陽極運動，輸出電信號，從而達到檢測火焰的目的，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合傳感器接受到火焰信號通過光敏元件轉換為電壓信號，經A∕D轉換器轉換為數字信號，經單片機處理后輸出開關量信號驅動繼電器動作。

紫外線傳感器只對185～260nm范圍內的紫外線響應，對其它頻譜范圍的光線不敏感，利用這一特性可以對火焰中的紫外線進行檢測。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（日盲區）。紫外火焰探測技術，使系統避開了最強大的自然光源——太陽光造成的復雜背景，使系統中信息處理的負擔大為減輕，可靠性較高，由于它是光子檢測手段，因而信噪比高，具有極微弱的信號檢測能力，此外，它還具有反應時間極快的特點。傳統的紫外光電管器件，由于結構設計和制備工藝的限制，其噪聲和靈敏度是一個互相矛盾的參數。因為靈敏度和噪聲信號都是由光敏管發出，傳統的檢測器會將兩種信號同時放大，所以靈敏度比較差，檢測距離小，不能抗雷電的干擾，存在一定的誤報率。需要通過改進信號采集和處理等方法來改善系統性能。

3 現場調試的方法

火焰檢測器安裝前，應進行調試，連接好電路，檢查無誤后接通電路預熱10分鐘后進行調試。將調試光源點亮，使檢測器探頭放在距離燃燒火焰3m遠處，并對準火焰，若火焰擋住或熄滅繼電器動作，反復幾次，重復以上情況，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按照順序正確安裝，安裝時探頭對準爐內火焰根部總高度1∕3處。紫外火焰檢測器外殼應可靠接地，引燃電纜接口處加防爆密封接頭并鎖緊，及時更換老化的電纜。

4 安裝故障與分析

紫外火焰檢測器在安裝、調試、運行中常見以下及幾種問題

（1）現場安裝過程問題

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生的水珠，時間長了會形成積水。

故障排除：把儀表空氣風經過濾減壓閥接火焰檢測器的小孔處，儀表空氣風就可以把短管里產生的水蒸氣風干、防止灰塵進入短管遮擋石英鏡片及冷卻石英鏡片和短管溫度保護檢測器探頭。

（2）現場調試過程問題

序號 1 2 3 4 5 6 7故障現象火焰建立時，檢測不到火焰檢查項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電阻是否正常極性接反紫外管破碎探頭前端結焦或積灰探頭內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焦或積灰更換鏡頭組件著火后觸點輸出延時過長延時電阻值過大重新調整探頭視野調整電阻值，使延時值符合用戶要求，如果損壞就更換

使用紫外火焰檢測器時，根據使用環境定期進行維護，若環境惡劣維護周期應縮短，維護時應檢查接線是否牢固，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 結語

通過學習紫外火焰檢測器的原理了解了光電效應，將光信號轉換為電信號的傳感器，其他光檢測元件原理也大致相同，都是根據光電效應制成不同的光電轉換器件。在施工過程中只有不斷地學習儀表相關理論，培養自己的預見性，對于施工中出現的故障及時用科學的方法分析和排除故障。

厲衛星（1982-），男，本科學歷，工程師。