فلیم دتکتور  و کاربرد آن

همه چیز در مورد فلیم دتکتور

فلیم دتکتور (flame detector) براي تشخیص تشکیل شدن شعله در داخل محفظه احتراق به کار می رود و هدف آن جلوگیري از تزریق سوخت به داخل محفظه احتراق در صورت عدم تشکیل شعله است. در صورت خاموش شدن شعله سیستم حفاظت شعله بین در عرض یك ثانیه عمل کرده و فرمان بسته شدن دریچه سوخت را صادر می کند.  به این ترتیب، از تجمیع سوخت داخل محفظه احتراق و انفجار احتمالی جلوگیري می شود.

در ادامه مقاله اجزای اسکنر شعله ساخت سپنتا الکترونیک طبرستان مدل AGD01 تشریح خواهد شد.

اجزای اسکنر شعله:

فلیم دتکتور مدل AGD01 از دو قسمت اصلی تشکیل شده است:

.1 حسگر شعله

.2کارت آنالیز شعله

چنانچه در شکل قابل ملاحظه است، حسگر شعله از طریق یك روزنه در محفظه احتراق، امواج نورانی ساطع شده از شعله را دریافت و توسط حسگر نوري به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. سپس سیگنال دریافتی از حسگر نوري در پردازنده دیجیتال، بررسی و مشخصات کیفیت شعله استخراج می شود. پردازنده دیجیتال، مشخصات کیفیت شعله توسط یك بستر ارتباط سریال به سیستم کنترل مرکزي حفاظت شعله و یا اتاق کنترل مرکزي ارسال می کند.

  این مدل پرکاربردترین فلیم دتکتور سپنتا است که مبنای کار سایر سیستم های مانیتورینگ شعله قرار گرفته. همچنین این سیستم قابلیت عمکرد در شرایط محیطی سخت مانند دماي 71 درجه سانتی گراد را دارد.

مزایای فلیم اسکنر AGD01

در فلیم اسکنر AGD01    از یک پردازنده 32 بیتی دیجیتال از خانواده ARM استفاده شده است. پردازنده علاوه بر اجرای وظیفه اصلی تشخیص دهنده شعله، قابلیت های جدیدی زیر نیز ارائه می کند.

1.اسکنر دیجیتال قابلیت تشخیص درصد طیف نوري را دارد. به این معنی که چند درصد طیف دریافت شده از شعله UV و چند درصد ان IRمی باشد. با این قابلیت امکان سنجش کیفیت شعله داخل محفظه احتراق و مقایسه ان با یك شعله ایده ال بوجود می آید.

2.قابلیت تشخیص شدت شعله در داخل محفظه احتراق.

3.اسکنر دیجیتال دارای نرم افزار مخصوص می باشد که با وصل شدن به کارت امپلی فایر، امکان تشخیص وضعیت شعله و بررسی آن را می دهد(شکل2)

.4 ثبت دماي داخل اسکنر در بازه دراز مدت که امکان بررسی دماي داخل اسکنر را می دهد .بنابراین،  موضوع ترك برداشتن سایت گلاس و نشت هواي داغ به راحتی با بررسی دماي اسکنر قابل تشخیص خواهد بود.

5. انتقال داده به صورت دیجیتال در بستر فیزیکی RS485 و و پروتکل.MODBus این روش ارسال داده  بسیار نصب به نویز محیطی ایمن و اثرات مخرب سیگنال هاي مزاحم در آن بسیار کم است.

عملکرد اسکنر شعله

در فلیم دتکتورهای سپنتا الکترونیک طبرستان برای تشخیص شعله از حسگرهای نوری استفاده می شود. این حسگرها با دریافت نور، سیگنال الکتریکی تولید می کنند. در این نوع سنسور، شدت نور با دامنه سیگنال خروجی رابطه مستقیم دارند. بنابراین به راحتی می توان با استفاده از این نوع حسگرها بدون نزدیک شدن به شعله و در فاصله دور شعله را تشخیص داد.

یکی از روش هاي تشخیص شعله استفاده از حسگرهاي نوري است. حسگرهاي نوري، با دریافت نور سیگنالی الکتریکی تولید می کنند. هر چه شدت نور بیشتر باشد؛ دامنه سیگنال خروجی این حسگر بزرگتر است .بنابراین به راحتی می توان با استفاده از این نوع از حسگرها بدون نزدیك شدن به شعله و از فاصله اي دور شعله را تشخیص داد.

بزرگترین مشکل در به کارگیري حسگرهاي نوري براي تعیین شعله، اختلالات ناشی از نور زمینه و هم چنین تغییرات رفتار حسگر با دما است .تابش اشعه مادون قرمز ناشی از اجسام داغ به راحتی توسط  حسگرهاي نوري اندازه گیري می شود. این طیف نورانی در هنگام عدم حضور شعله نیز از اجسام داغ ساطع می شود که به راحتی تصمیم گیري براي وجود و یا عدم وجود شعله را با خطا مواجه می کند. نور زمینه ناشی از تابش خورشید، لامپ هاي تنگستن و فلورسنت نیز تشخیص شعله را با پیچدگی روبرو می کند. البته به علت بسته بودن توربین گازي روشنایی محیطی در آن چندان تاثیري ندارد. بهر حال براي جلوگیري از این اختلالات بهترین روش تشخیص شعله، اندازه گیري میزان تغییرات متناوب و لحظه اي شعله است. این مشخصه به سوسو زدن شعله Flame Flicker معروف است. در شکل 3 شعله در خروجی یك مشعل نشان داده شده است.

آنالیز شعله

معمولاً شعله در خروجی مشعل را می توان به سه ناحیه تقسیم کرد:

1.ناحیه نزدیك به خروجی سوخت که طیف آن اغلب در بازه UVاست و فرکانس سوسو زدن آن بالا است. اگر سوخت توربین گازوئیل و یا مازوت باشد، شدت این طیف کاسته شده طیف نوري در این ناحیه به سمت مرئی می رود.

2.ناحیه میانی شعله که طیف نوري آن مرئی و مادون قرمز با فرکانس سوسو زدن بالا است.

3.ناحیه سوم انتهاي شعله است که طیف نور آن کمی در ناحیه مرئی و بیشتر در ناحیه مادون قرمز است. فرکانس سوسو زدن نور شعله در این ناحیه کم است.

در شعله بین های سپنتا الکترونیک طبرستان از حسگر های نوري استفاده شده که طیف نوری از فرابنفش تا مرئی و فروسرخ را دربرمی گیرند. زیرا  در توربین هاي گازي ممکن است از سوخت هاي متفاوت مانند گاز طبیعی، گازوئیل و یا مازوت استفاده شود، در اغلب سیستم هاي فلیم اسکنر، بر روي سوسو زدن ناحیه میانی شعله متمرکز می شوند. چون این ناحیه در اغلب سوخت ها مشابه است.

مشخصات شعله

یك نمونه سیگنال خروجی حسگر نورانی شعله در شکل 4 آمده است. مشخصاتی که از این سیگنال می توان استخراج نمود شامل شدت شعله، شدت سوسو زدن شعله و فرکانس سوسو زدن شعله است.

شدت شعله میزان میانگین سیگنال خروجی حسگر است.

شدت سوسو زدن شعله، دامنه متناوب سیگنال خروجی حسگر است.

فرکانس سوسوزدن، فرکانس سیگنال متناوب خروجی حسگر است

این سه مشخصه از شعله به سهولت توسط پردازنده دیجیتال استخراج می شود. اما همان گونه که پیش تر بیان شد، براي جلوگیري از هرگونه اختلالات نورانی محیطی، بهترین روش تشخیص وضعیت شعله، اندازه گیري شدت سوسو زدن شعله است.

سیگنا ل هاي ورودي/خروجی حسگر شعله در Flame scanner

در فلیم اسکنرهای طراحی شده این شرکت، ارتباط الکتریکی حسگر شعله و کارت آنالیز شعله ، توسط یك دسته سیم 5 رشته ایی انجام می شود. دو رشته سیم براي انتقال ولتاژ تغذیه 24 ولت از کارت آنالیز به حسگر شعله است. سه رشته سیم نیز براي بستر فیزیکی ارتباط سریال RS 485می باشد. براي ایجاد ارتباط در بستر فیزیکیRS 485 از پروتکل ModBus استفاده شده است. در سیستم کارت آنالیز به عنوان Master و حسگر شعله به عنوان Slave پیکربندي شده اند.

Error! Reference source not found برای به حداقل رساندن نویز مداري در این دسته سیم، سیم زمین واحد تغذیه از زمین بستر RS485 جدا شده است.

داده هاي خروجی از حسگر flame scanner، شامل مشخصات شعله است که توسط خط سریال به کارت آنالیز شعله ارسال می گردد. داده ارسالی در جدول 1 آمده است.