Автоматический контроль горения в топках котлов

В общем комплексе устройств автоматической защиты котла наиболее ответственная роль отводится прибору контроля за наличием пламени, без которого невозможно осуществить автоматическую блокировку пуска котла, а также его безопасную эксплуатацию. И особенно возрастают требования к надежности работы автоматики безопасности горения с переводом отопительных котельных на работу без постоянного дежурного персонала («на замке»).

Автоматический контроль горения может быть осуществлен различными способами, основанными на физических процессах, проявляющихся при горении. К наиболее известным методам контроля относятся термометрический, ионизационный и фотоэлектрический, использующие такие свойства пламени, как высокую температуру, ионизацию пламени, интенсивность излучения в видимой и невидимой областях спектра.

Устройства контроля горения, основанные на тепловом действии пламени (использование металлической термопары, биметаллической пластины, дилатометра и др.), обладают значительной инерционностью срабатывания после погасания пламени (от нескольких единиц до десятков секунд), поэтому их применяют, как правило, в проточных водонагревателях и в отопительных установках малой мощности.

В отопительных водогрейных котельных средней мощности чаще всего применяют устройства контроля горения, использующие ионизационные свойства пламени. Ионизация при горении обнаруживается, прежде всего тем, что пламя обладает способностью проводить электрический ток. При определенном размещении двух электродов в пламени между ними появляется вентильный эффект (способность межэлектродных переходов в пламени выпрямлять переменный электрический ток). Наиболее четко вентильные явления в пламени отмечаются на переходе электрод — факел — корпус горелки.

Прибор контроля пламени Ф 34.2, Ф 34.3

Ионизационные явления в пламени газовой горелки проявляются (кроме вентильного эффекта) также в том, что на границе соприкосновения металлического электрода с факелом возникает собственный электрический потенциал, электрод при этом заряжается отрицательно. Если в зону горения ввести два электрода, которые нагреются до разной температуры, то возникающие на них электрические потенциалы будут иметь разный уровень. Автоматические устройства контроля горения, основанные на использовании ионизационных свойств пламени, просты по конструкции, практически безинерционны и достаточно надежны в работе.

В мощных котельных установках, работающих в условиях высоких температур и раскаленной топочной камеры, при режиме, когда горелки работают нормально с отрывом пламени, использование устройства контроля горения с электродным датчиком связано с определенными трудностями. В этом случае для автоматического контроля горения применяют приборы с фотоэлектрическим датчиком

Существует много схем такой автоматики. Принцип их работы заключается в следующем. Фотоэлектрический датчик (обычно фоторезистор) помещают в трубу-тубус, который визируется на зону факела в топке котла. При наличии горения под действием излучения факела электрическое сопротивление фотодатчика значительно снижается, через цепь датчика протекает электрический сигнал, который усиливается до величины, достаточной для срабатывания реле. При погасании факела электрическое сопротивление фотодатчика резко увеличивается, что приводит к уменьшению тока в его цепи. Вследствие этого резко уменьшается сила тока (напряжение) и на выходе усилителя, что приводит к обесточиванию реле. Реле, сработав, своими контактами подает команду на отключение подачи газа в котел.

Практика показывает, что основная масса хлопков и взрывов в котельных происходит при розжиге горелок, поэтому в современных системах автоматизации предусматривается оснащение горелок электрическими запальниками и устройствами автоматической пусковой блокировки, с помощью которых обеспечивается определенная последовательность в выполнении операции розжига запальной и рабочей горелок.

В системе автоматической пусковой блокировки котла наиболее ответственна роль прибора контроля за наличием пламени, так как он фиксирует наличие в топке факела запальной горелки и дает разрешение на пуск газа в рабочую горелку.