آموزش نصب و تنظیمات SAx-200 (Flame Scanner)
اسکنر شعله براي تشخيص تشكيل شدن شعله در داخل محفظه احتراق به كار مي‌رود و هدف آن جلوگيري از تزريق سوخت به داخل محفظه احتراق در صورت عدم تشكيل شعله است. در صورت خاموش شدن شعله حفاظت اين سيستم در يك ثانيه عمل كرده و فرمان بسته شدن دریچه سوخت را صادر می‌کند. با این عمل از تجميع سوخت داخل محفظه احتراق و انفجار احتمالي جلوگيري می‌شود.
آشنایی با SAx-200
شعله بین SAx-200 از نوع اسکنرهای یکپارچه است که تمام اجزای آن شامل قسمت حسگر و قسمت تحلیلگر سیگنال شعله، در یک بدنه قرار دارد(شکل 1). برای دانلود کاتالوگ این محصول و مشاهده تمامی شعله بین های SET به صفحه شعله بین صنعتی مراجعه نمایید.
فلیم اسکنر از طريق يك روزنه در محفظه احتراق، امواج نورانی ساطع شده از شعله را دریافت و توسط حسگر نوری به سيگنال الكتريكي تبدیل مي‌كند. سپس سيگنال دریافتی از حسگر نوری در پردازنده دیجیتال، بررسی و مشخصات کیفیت شعله استخراج می‌شود. پردازنده دیجیتال، مشخصات کیفیت شعله توسط یک بستر ارتباط سریال به سيستم كنترل مرکزی حفاظت شعله و یا اتاق کنترل مرکزی ارسال می‌کند. علاوه بر این شدت شعله توسط خروجی mA20 … 4 نیز برای کاربر ارسال می‌شود. برای اعلان وجود شعله یک تیغه آزاد نیز در این مدل از فلیم دتکتور در نظر گرفته شده است. این سیستم قابلیت عمکرد در شرایط محیطی سخت مانند دمای 70 درجه سانتی‌گراد را دارد.
ساختار شماتیک اسکنر شعله SAx-200
در SAx-200 از دو پردازنده 32بیتی دیجیتال از خانواده ARM استفاده شده است (شکل 2). این پردازنده علاوه بر اجرای وظیفه اصلی تشخیص شعله، قابلیت‌های جدیدی نیز به شرح زیر ارائه می‌کند:
- فلیم اسکنر داراي نرم افزار مخصوص مي‌باشد كه با وصل شدن به کامپیوتر به آن، امكان تشخيص وضعيت شعله و بررسي آن را مي‌دهد.
- انتقال داده به صورت دیجیتال در بستر فیزیکی RS485 و پروتکل MODBus. این روش ارسال داده بسیار نسبت به نویز محیطی ایمن و اثرات مخرب سیگنالهای مزاحم در آن بسیار کم است.
- ثبت دماي داخل اسكنر در بازه دراز مدت كه امكان بررسي دماي داخل اسكنر را مي‌دهد. بنابراین، موضوع ترك برداشتن سايت گلاس و نشت هواي داغ به راحتي با بررسي دماي اسكنر قابل تشخيص خواهد بود.
بخش حسگر نوری
یکی از روش‌های سیستم تشخیص شعله به خدمت‌گرفتن حسگرهای نوری است. حسگرهای نوری، با دریافت نور، سیگنال الکتریکی تولید می‌کنند. هر چه شدت نور بیشتر باشد؛ دامنه سیگنال خروجی این حسگر بزرگتر است. بنابراین به راحتی می‌توان با استفاده از این نوع از حسگرها بدون نزدیک شدن به شعله و از فاصله‌ای دور شعله را تشخیص داد.
بزرگترین مشکل در به کارگیری حسگرهای نوری برای تشخیص صحیح شعله، اختلالات ناشی از نور پس زمینه و همچنین تغییرات رفتار حسگر با دما است. تابش اشعه مادون قرمز ناشی از اجسام داغ به راحتی توسط حسگرهای نوری اندازه‌گیری می‌شود. این طیف نورانی در هنگام عدم حضور شعله نیز از اجسام داغ ساطع می‌شود که به راحتی تصمیم گیری برای وجود و یا عدم وجود شعله را با خطا مواجه می‌کند. نور زمینه ناشی از تابش خورشید، لامپ‌های تنگستن و فلورسنت نیز اسکن شعله را با پیچدگی روبرو می‌کند. البته به علت بسته بودن توربین گازی، روشنایی محیطی در آن تاثیر چندانی ندارد. بهر حال برای جلوگیری از این اختلالات بهترین روش شناسایی شعله، اندازه‌گیری میزان تغییرات متناوب و لحظه‌ای شعله است. این مشخصه به سوسو زدن شعله (Flame Flicker) معروف است. در شکل 3 شعله در خروجی یک مشعل نشان داده شده است.
معمولاً شعله در خروجی مشعل را می‌توان به سه ناحیه تقسیم کرد. ناحیه نزدیک به خروجی سوخت که طیف نوری آن اغلب در بازه UV است و فرکانس سوسو زدن آن بالا است. اگر سوخت توربین گازوئیل و یا مازوت باشد، شدت این طیف کاسته شده و طیف نوری در این ناحیه به سمت مرئی می‌رود. ناحیه میانی شعله که طیف نوری آن مرئی و مادون قرمز با فرکانس سوسو زدن بالا است. ناحیه سوم انتهای شعله است که طیف نوری آن کمی در ناحیه مرئی و بیشتر در ناحیه مادون قرمز است. فرکانس سوسو زدن نور شعله در این ناحیه کم است.
از آنجاکه در توربین‌های گازی ممکن است از سوخت‌های متفاوت مانند گاز طبیعی، گازوئیل و یا مازوت استفاده شود، در اغلب فلیم دتکتورها، بر روی سوسو زدن ناحیه میانی شعله متمرکز می‌شوند. زیرا این ناحیه در اغلب سوخت‌ها مشابه است. از این‌رو اغلب حسگرها شعله برای نور مرئی و مادون قرمز می‌باشند.
حسگر نوری استفاده شده در SAx-200، از نوع حسگرهای نوری نیمه‌هادی است. این حسگر نوری، طيف نوري از 250 تا 1000 نانومتر را تشخیص مي‌دهد. به همين دليل از اين اسكنر براي تشخيص شعله سوخت‌هاي مختلف مانند گاز مي‌توان استفاده كرد.
مشخصات شعله
یک نمونه سیگنال خروجی حسگر نورانی شعله در شکل 4 آمده است. مشخصاتی که از این سیگنال می‌توان استخراج نمود شامل روشنایی شعله، چگالی شعله و فرکانس سوسو زدن شعله است.
روشنایی شعله میزان میانگین سیگنال خروجی حسگر است.
چگالی شعله، میزان موثر قسمت متناوب سیگنال خروجی حسگر است که نشان دهنده میزان سوسو زدن شعله است.
فرکانس سوسوزدن، فرکانس سیگنال متناوب خروجی حسگر است.
این سه مشخصه از شعله به سهولت توسط پردازنده دیجیتال استخراج می‌شود. اما همان‌گونه که پیشتر بیان شد، برای جلوگیری از هرگونه اختلالات نورانی محیطی، بهترین روش تشخیص وضعیت شعله، اندازه‌گیری چگالی شعله است.
سیگنالهای ورودی/خروجی
ارتباط الکتریکی دتکتور شعله و اتاق کنترل، توسط یک دسته سیم 12 رشته‌ایی انجام می‌شود. دو رشته سیم برای انتقال ولتاژ تغذیه 24 ولت از کارت آنالیز به حسگر شعله است. سه رشته سیم نیز برای بستر فیزیکی ارتباط سریال RS485 می‌باشد. برای ایجاد ارتباط در بستر فیزیکی RS485 از پروتکل ModBus استفاده شده است. در سیستم، اسکنر به عنوان Slave پیکربندی شده است (شکل 5). برای به حداقل رساندن نویز مداری در این دسته سیم، واحد تغذیه RS485، از سایر واحدها ایزوله شده است و تغذیه آن به صورت مجزا تامین می‌شود.
درگاه سریال RS485
درگاه سریال برای مانیتور کردن برخط مقدارهای قرائت شده توسط دستگاه بر روی کامپیوتر، و همچنین دریافت داده‌های ذخیره شده در کارت آنالیز شعله است. بستر ارتباطی این درگاه RS485 و پروتکل ارتباطی، MODBUS RTU می‌باشد. مشخصات ارتباط سریال به صورت 19200,E,8,1 است. داده ارسالی در جدول 1 آمده است.
جدول 1) داده ارسالی از اسکنر به اتاق کنترل.
بازه تغییرات | داده |
0 … 1000 | چگالی شعله |
0 … 1000 | میزان روشنایی شعله |
0 … 100 | شدت شعله |
0 … 500 هرتز | فرکانس سوسو زدن شعله |
20- … 100+ درجه سانتی‌گراد | دمای حسگر |
سالم / معیوب | حالت شعله بین |
وجود دارد / ندارد | حالت شعله |
همچنین با استفاده از نرم‌افزار Flame Scanner Explorer نیز می‌توان مستقیم این داده‌ها را مشاهده نمود (شکل 10).
راهنمای تنظیم SAx
همان‌گونه که پیشتر بیان شد، اسكنر شعله دیجیتال دارای قابلیت‌های فراوانی است. این قابلیت در صفحه نمایش قابل مشاهده و تنظیم می‌باشد. صفحه نمایش و اجزاء آن در شکل 7 نشان شده است.
اجزاء صفحه کارت آنالیز شامل:
- چراغ نشانگر System Good با علامت اختصاری SG
- چراغ نشانگر Flame OK با علامت اختصاری FO
- صفحه نمایش LCD
- کلید بالا(˄)
- کلید پایین(˅)
- کلید MENU
- کلید OK
چراغ نشانگر SYSTEM GOOD
روشن شدن دائم این چراغ به معنی عدم وجود خطا در عملکرد دستگاه است. اگر این چراغ در وضعیت چشمک‌زن قرار گیرد، به معنی وجود یک یا چند وضعیت خطا در عملکرد دستگاه است. در صورت وجود خطا، خطای مربوطه، در صفحه مربوط به نمایش خطاها، قابل مشاهده است. خطاها شامل عدم ارتباط با حسگر شعله و یا دمای بالاتر از 85 درجه سانتی‌گراد در حسگر شعله است.
چراغ نشانگر FLAME ON
روشن شدن این چراغ به معنی وجود شعله‌ای است که شدت سوسو زدن آن، از میزان نقطه اعلام وجود شعله که توسط کاربر قابل تنظیم است، بیشتر است. خاموش بودن این چراغ به معنی است که شدت سوسو زدن شعله، از میزان نقطه اعلام عدم وجود شعله کمتر است.
کلید بالا و پایین
کلید های بالا (˄) و پایین(˅) برای کاهش و یا افزایش پارامترهای قابل تنظیم، و همچنین مشاهده صفحات نمایشی است.
کلید MENU
کلید MENU برای ورود به بخش تنظیمات و برگشت به بخش نمایش است.
کلید OK
کلید OK برای ورود به تنظیم مقادیر، تایید مقدار تغییر داده شده و ذخیره تنظیمات است.
صفحه نمایش LCD
برای مشاهده وضعیت دستگاه و جزئیات شعله و همچنین مقادیر تنظیمی از این صفحه نمایش استفاده می‌شود.
نمایش وضعیت و جزئیات شعله
نمایش وضعیت دستگاه و جزئیات شعله در یایزده صفحه انجام می‌شود. با کلیدهای بالا و پایین هر یک از این صفحه‌ها قابل انتخاب و مشاهده است. این صفحات شامل:
1.چگالی شعله (Flame Density)
2.چگالی شعله کاهش یافته
3.روشنایی شعله (Flame Brightness)
4.فرکانس سوسو زدن شعله
5.شدت روشنایی بر حسب درصد
6.دمای حسگر شعله
7.سطح آفست داخلی
8.خطای جاری دستگاه
9.تعداد خطاهای ارتباط حسگر با دستگاه
10.رنج بهره
11.نسخه برنامه واحد نمایش
12.نسخه برنامه واحد سنسور
تنظیمات دستگاه
برای ورود به بخش تنظیمات کلید MENU باید فشرده شود. برای خروج از بخش تنظیمات، نیز کلید MENU باید فشرده شود. در بخش تنظیمات، مقدارهای قابل تنظیم، توسط کلیدهای بالا و پایین قابل انتخاب است. برای مشاهده و تغییر مقدار هر یک از تنظیمات، باید تنظیم مورد نظر انتخاب و سپس کلید OK فشرده شود. در این حالت برای کاهش و یا افزایش مقدار انتخاب شده، باید از کلید های بالا و پایین استفاده شود. برای ذخیره‌سازی مقدار تنظیم شده، کلید OK باید فشرده شود. برای عدم ذخیره سازی در این حالت، کافیست کلید MENU فشرده شود. مقدارهای قابل تنظیم دستگاه به شرح زیر است.
- تنظیم آدرس MODBUS
- تنظیم حساسیت (Sensitivity)
- نقطه اعلام وجود شعله (Flame On)
- نقطه اعلام عدم وجود شعله (Flame Off)
- تاخیر اعلام خطا (Fault Delay)
- محدوده جریان خروجی جریانی
- اعمال تنظیمات پیش فرض کارخانه