紫外火焰检测器原理、调试及安装故障分析

厉卫星（中国化学工程第十一建设有限公司仪电一公司，河南 开封 475000）

紫外火焰检测器原理、调试及安装故障分析

厉卫星（中国化学工程第十一建设有限公司仪电一公司，河南 开封 475000）

火焰检测器广泛应用于各种以油、煤气、瓦斯、天然气及煤粉等为原料的工业炉中，如果点火失败或正常燃烧时突然熄火，若不及时切断燃料，就可能在熄火后因继续投入燃料而造成爆炸。紫外火焰检测器检测炉膛内紫外线，可在炉膛熄火时发出报警信号，然后通过自控系统切断炉膛的燃料来源，防止爆炸，保护人身安全和减少财产损失。本文介绍了紫外火焰传感器的工作原理、现场调试及施工中发现的问题，故障原因分析和排除等工作的思路和方法。

紫外火焰传感器；工作原理；调试方法

在社会快速发展的今天,生产自动化的水平正在不断提高。紫外火焰检测器已成为监视加热炉和工业锅炉燃料燃烧的安全监控系统中必不可少的检测设备。了解火焰检测器工作原理，对火焰检测器安装、调试、运行中出现的故障，快速的分析、排除故障是必不可少的环节。

1 火焰检测的类型

根据不同的火焰特征可以设计出多种火焰检测器，大致分为以下5种：

（1）辐射式火焰检测器

（2）可见光火焰检测器

（3）接触式火焰检测器

（4）红外火焰检测器

（5）紫外线火焰检测器

现在大部分加热炉和工业炉采用的是紫外线火焰检测器，它是敏感高强度火焰发射紫外光谱的一种探测器，它使用固态物质（如碳化硅或硝酸铝）或充气管作为敏感元件。即检测器探头只接收到火焰发出的紫外线信号，经放大电子电路的处理后，输出继电器动作，输出报警信号。

2 工作原理

紫外火焰传感器的敏感元件为紫外光电管，它包括管壳、充入的气体、阳极和光阴极。在火焰中远紫外线的照射下，光阴极中的电子吸收了入射的远紫外

光子的能量而逸出光阴极表面，在电场作用下向阳极运动，输出电信号，从而达到检测火焰的目的，工作原理图见图1工作原理框图

图1 ——工作原理框图

紫外火焰检测器的紫外复合传感器接受到火焰信号通过光敏元件转换为电压信号，经A∕D转换器转换为数字信号，经单片机处理后输出开关量信号驱动继电器动作。

紫外线传感器只对185～260nm范围内的紫外线响应，对其它频谱范围的光线不敏感，利用这一特性可以对火焰中的紫外线进行检测。大气层下地面的太阳光和非透紫材料作为玻璃壳的电光源发出的光波长均大于300nm，故火焰探测的220m-280nm中紫外波段属太阳光谱盲区（日盲区）。紫外火焰探测技术，使系统避开了最强大的自然光源——太阳光造成的复杂背景，使系统中信息处理的负担大为减轻，可靠性较高，由于它是光子检测手段，因而信噪比高，具有极微弱的信号检测能力，此外，它还具有反应时间极快的特点。传统的紫外光电管器件，由于结构设计和制备工艺的限制，其噪声和灵敏度是一个互相矛盾的参数。因为灵敏度和噪声信号都是由光敏管发出，传统的检测器会将两种信号同时放大，所以灵敏度比较差，检测距离小，不能抗雷电的干扰，存在一定的误报率。需要通过改进信号采集和处理等方法来改善系统性能。

3 现场调试的方法

火焰检测器安装前，应进行调试，连接好电路，检查无误后接通电路预热10分钟后进行调试。将调试光源点亮，使检测器探头放在距离燃烧火焰3m远处，并对准火焰，若火焰挡住或熄灭继电器动作，反复几次，重复以上情况，说明火焰检测器正常工作，即可以安装在炉子上。

在安装紫外火焰检测器应按照顺序正确安装，安装时探头对准炉内火焰根部总高度1∕3处。紫外火焰检测器外壳应可靠接地，引燃电缆接口处加防爆密封接头并锁紧，及时更换老化的电缆。

4 安装故障与分析

紫外火焰检测器在安装、调试、运行中常见以下及几种问题

（1）现场安装过程问题

安装后紫外火焰检测器漏水，小孔处有水滴。

故障分析：加热炉里的燃烧物燃烧之后产生的水蒸气，由于火焰检测器前端短管温度较低造成水蒸气冷凝产生的水珠，时间长了会形成积水。

故障排除：把仪表空气风经过滤减压阀接火焰检测器的小孔处，仪表空气风就可以把短管里产生的水蒸气风干、防止灰尘进入短管遮挡石英镜片及冷却石英镜片和短管温度保护检测器探头。

（2）现场调试过程问题

序号 1 2 3 4 5 6 7故障现象火焰建立时，检测不到火焰检查项目故障原因处理方法电源是否接通电源未接通将电源线接好极性是否正确紫外管是否完好检查石英镜片透视度探头是否完好探头位置是否合适延时电阻是否正常极性接反紫外管破碎探头前端结焦或积灰探头内镜头组件损坏探头视野不合适极性接正确更换紫外管清理结焦或积灰更换镜头组件着火后触点输出延时过长延时电阻值过大重新调整探头视野调整电阻值，使延时值符合用户要求，如果损坏就更换

使用紫外火焰检测器时，根据使用环境定期进行维护，若环境恶劣维护周期应缩短，维护时应检查接线是否牢固，然后用棉纱蘸少量酒精，擦拭石英镜片除去灰尘与杂物，保证检测器正常工作。

5 结语

通过学习紫外火焰检测器的原理了解了光电效应，将光信号转换为电信号的传感器，其他光检测元件原理也大致相同，都是根据光电效应制成不同的光电转换器件。在施工过程中只有不断地学习仪表相关理论，培养自己的预见性，对于施工中出现的故障及时用科学的方法分析和排除故障。

厉卫星（1982-），男，本科学历，工程师。