火焰检测原理培训
火检讲义
火检讲义一、火焰检测器的类型火焰检测器通常按照所采用的光电元件而进行分类。
常用的火焰检测器有三种：紫外线型、可见光型、以及红外线型。
1、紫外线型检测器采用紫外线光敏管作为传感元件，这种检测器的优点是报警灵敏度高，对于燃用天然气和重油的锅炉，由于火焰中的紫外线特别的丰富，采用这一类型的检测器比较合适。
对于燃烧煤粉的锅炉，由于在火焰燃烧的时候，相当一部分的紫外线被煤粉所吸收，特别当锅炉燃烧不稳定或锅炉低负荷运行时，检测器所能吸收到的紫外线较弱，这样容易造成检测器误动作。
因此，从70年代后期开始，这种检测器在煤粉锅炉上的应用日趋减少。
红外线型检测器采用光敏电阻（如硫化铅）作为传感元件，其光谱响应范围在0.7-0.32μm之间。
这种检测器的特点是呈现与紫外线型检测器相反的性能，如在火焰瞬时不稳定或低负荷运行的时候仍能稳定工作，对探头的安装位置和方向的要求也不象其他类型那样苛刻。
具有代表性的产品是美国FORNEY公司的DPD型检测器。
可见光型检测器采用光电二极管作为传感元件。
这种检测器的特点是极其类似人眼的光谱响应。
二、火焰检测器的一般工作原理1）、探头部分的原理如图 2所示，炉膛火焰中的相关波长的光线穿过探头端部的透镜，并经由光导纤维而到达探头小室，照到光敏元件上。
由光敏元件将光信号转化为电信号，并经由对数放大器转换为电压信号。
采用对数放大器是由于光敏元件输出的电流值是发光强度的指数函数，当发光强度大幅变化时，对数放大器的输出呈小幅度变化，这样可以避免放大器饱和，使得不同负荷下的正常火焰信号都在预定值之内。
对数放大器输出的电压信号，再经过传输放大器转换为电流信号，然后通过屏蔽电缆传输至火焰检测器的机箱部分。
采用电流传输而不采用电压传输，是由于前者抗干扰的能力强，信号衰减小，适合于长距离传输（可长达1500m）。
2）、机箱部分的原理如图3所示，炉膛中的火焰信号经过多次转换，最后在机箱里被转换成电压信号。
由于火焰信号本身是脉动的，其强度和频率随时在变化，且对于不同的燃料，其变化范围也不一样，所以在机箱里设计了频率检测线路，强度检测线路和故障检测线路。
火焰光度检测器原理
火焰光度检测器原理
火焰光度检测器是一种通过检测火焰辐射光谱的仪器。
它利用光学技术来检测火焰的辐射能量，以便及时发现火灾。
火焰光度检测器的工作原理是利用光电转换技术将火焰的辐射能量转化为电信号。
当火焰燃烧时，会产生一系列的光谱辐射，包括可见光和红外线。
火焰光度检测器利用光束分光器将光谱分离，并利用光电池将光信号转换为电信号。
然后，通过电路处理和分析，可以确定火焰的存在和强度，从而及时发出警报。
火焰光度检测器在工业生产、建筑物安全、矿山等领域广泛应用。
它具有灵敏度高、反应速度快、误报率低等优点，能够有效地检测和预防火灾的发生。
- 1 -。
浅谈火焰检测
• 综上所述，对于某像素来说，必须同时满
足以下3 个条件才能被认为具有火焰颜色: • (1) R > RT • (2) R> G > B • (3) S > (255 – R）)xST / RT • 其中， RT 为像素在R 通道颜色的阈值; ST 为当R 通道的值为阈值RT 时饱和度的值。
2.火焰像素强度变化
• pi 是第i帧图像中火焰区域的像素和, Pi + k是
第i + k帧火焰区域的像素和,因此△Ad i 为从帧 i到i+ k帧的火焰区域像素的增长率,为了得到更 可靠的增长率,采用平均增长率,公式如下:
如果 △Ad i>T时 ,则认为是火焰,否则认为区 域具有火焰颜色,但不是火焰.
四.了解火焰检测系统实现
表示Ii( x, y)图像序列中第i帧图像在坐标(xy)上的像素的像素值(这里 指该像素的RGB值)， 是该像素点的灰度的强值， 表示当前帧与上一帧图像在同一坐标上的像素的强度值的差的绝对值。
• （2）计算出该帧图像中的非火焰像素的一个平均
强度变化值。由于可能火焰像素和非火焰像素取 相同一帧图像，所以该值可用来表示环境及噪声 在这一时刻对图像强度产生的影响，公式如下：
• 须比其他通道的值要大得多，即R
通道的值必须大于某一个设定的阙 值RT 。由于背景的光照条件会影 响图像饱和度的值，从而影响图像 在R ， G， B 通道的值，因此就有 可能出现将非火焰物体认定为具有 火焰颜色的现象为了避免这种现象， 在判断某像素颜色的时候增加了
一条约束条件，即饱和度的值 也必须大子一定的阈值。
• 单单只用颜色来检验火焰是不充分的，例如人穿
着类似火焰颜色的衣物(红色)也可能被当作火焰 检测出来。火焰的闪烁使得在一定的时间范围内 获取的图像序列前后帧之间会存在着较大的强度 差异，而具有火焰颜色的其他物体，则存在闪烁 特性的机率较小。由于环境和摄像机的噪声也会 对图像的强度变化产生一定的影响，为了降低环 境及噪声的影响，可以计算火焰像素强度的规格 化变化值。计算过程如下：
UniFlame火检培训
1-5 火焰扫描器介绍｜技术指标
电气技术要求：
• • • • • • • 24 VDC, +10%, -15%, 电流 0.5A 火焰继电器 SPST(NO) 故障继电器 SPST(NC) 触点容量 2A @ 240 VAC, 2A @ 30 Vdc 4-20 mA @ 24Vdc, 750 ohms 12 Pin ¼ 旋转式快装接头 电缆 59-497 – 6 #18 AWG, 4 #22 AWG, 双绞线 #22 AWG – 阻燃, 低烟, 无卤
热控项目部技术培训课件之 Uniflame智能一体化火焰检测器 演讲人：李龙 演讲时间：2018.10.25
目录
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一、火焰扫描器介绍 二、火检系统组成 三、系统连网 四、系统调试
1
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火焰扫描器介绍
1、基本原理 2、分类 3、应用 4、特点 5、技术指标 6、运行 7、操作界面 8、菜单
10
11 12
RS485/232转换器
通讯软件：FS950W-1 通讯电缆（2芯双绞线）
1个
1套 300米
3
火检的常见故障
1、 火检信号频闪。 2、 火检信号无 3、 停机后仍有火检信号显示
火检的常见故障解决方法 • 1、 火检信号频闪
• 原因：1，火检光纤头有积灰 • 2，火检光纤高温损伤 • 3，参数设置不科学 • 解决：1，清理积灰，并检查冷却风压力以及风量 • 2，更换光纤，并清理冷却风管内部积灰 • 3，重新科学调整参数
1-6 火焰扫描器介绍｜运行
故障继电器
• 在火焰扫描器通电(24 Vdc) 和通过所有的自检程序后， 故障继电器将被激励 • 下列情况火焰继电器将不被激励 – 运行时电源中断 – 检测到内部故障 • 一个常开触点串联在火焰继电器上 • 一个常闭触点用于报警
火焰测试实验
火焰测试实验火焰测试是一种常用的实验方法，用于测试物质的燃烧性能。
该实验可以通过观察燃烧物质在火焰下的反应，评估其燃烧性能和火灾危险性。
本文将介绍火焰测试实验的基本原理、实验步骤和应用场景。
一、实验原理火焰测试实验基于物质在火焰下的燃烧性能。
在实验中，将待测试的物质置于火焰之下，观察其燃烧情况以及火焰的扩散速度、颜色、烟雾产生等指标，从而评估其燃烧特性。
二、实验步骤1. 实验准备：确定实验室环境安全，确保有足够的通风，并戴上防护手套和护目镜。
2. 样品准备：将待测试物质切割成约5cm×5cm的小片。
3. 燃烧装置准备：选择适当的燃烧装置，例如火焰试验器、Bunsen 燃烧器等。
4. 实验操作：将待测试物质放置在燃烧装置的火焰下方，点燃物质并观察其燃烧情况。
5. 观察指标：观察燃烧的火焰高度、颜色、稳定性、燃烧痕迹，以及燃烧过程中是否产生烟雾、有毒气体等。
6. 实验记录：记录实验过程中的观察结果，并拍摄照片或视频作为实验数据。
三、实验应用火焰测试实验广泛应用于多个领域，包括材料科学、建筑工程、消防安全等。
以下为几个常见的应用场景：1. 材料阻燃性评估：通过火焰测试实验可以评估材料的阻燃性能，判断其在火灾情况下的燃烧特性，以指导材料选择和设计。
2. 建筑材料评估：火焰测试实验可用于评估建筑材料的火灾危险性，针对高层建筑、公共场所等需要考虑火灾安全性的场所进行材料筛选和改进。
3. 消防设备研究：火焰测试实验可以用于评估消防设备的性能，包括灭火器、防火涂料等，以确保其在实际使用中的有效性。
4. 产品安全检测：火焰测试实验可用于产品的安全性检测，例如电子产品、塑料制品等，以评估其在异常使用条件下的火灾风险。
总结：火焰测试实验作为一种常见的方法，可以通过观察物质在火焰下的燃烧反应，评估其燃烧性能和火灾危险性。
通过严格的实验操作和观察指标，可以得出准确的实验结果，为材料科学、建筑工程和消防安全等领域提供重要的技术支持。
第四章 火焰的检测1
第四章火焰的检测4．1 概述图4-1 电磁波谱图二、火灾时发出的火焰光谱与燃烧物质有关，见图4.2。
图4-2 各种不同材料的火焰光谱能量分布图由图可见，对烃类物质，产生的火焰光谱能量在红外光谱范围内，辐射强度的最大值位于4.1-4.7nm范围内。
三、火焰探测器火焰探测器是一种响应火灾发出的电磁辐射(红外、可见和紫外)的火灾探测器。
因为电磁辐射的传播速度极快，因此，这种探测器对快速发生的火灾或爆炸能够及时响应，是对这类火灾早期通报火灾的理想探测器。
响应波长高于700nm辐射能通量的探测器称红外火焰探测器。
响应波长低于400nm辐射能通量的探测器称紫外火焰探测器。
极少应用400—700nm之间的可见光辐射谱区探测火灾，这是由于太阳光的干扰太强。
图4－火焰和地面太阳光光谱图4.2 光电效应火灾探测器是一种将光量变化转换为电量变化的传感器。
它的物理基础就是光电效应。
光电效应分为外光电效应和内光电效应两大类。
4.2.1 外光电效应在光线的作用下，物体内的电子逸出物体表面向外发射的现象称为外光电效应。
向外发射的电子叫光电子。
基于外光电效应的光电器件有光电管、光电倍增管等。
众所周知，光子是具有能量的粒子，每个光子具有的能量E可由下式确定E=hυ (4-1)式中h一一普朗克常数，6.626*10-34(J·s)υ一一光的频率(s-1)物体中的电子吸收了入射光子的能量，当足以克服逸出功A0时，电子就逸出物体表面，产生光电子发射。
如果一个电子要想逸出，光子能量hυ必须超过逸出功A0，超过部分的能量表现为逸出电子的动能。
根据能量守恒定理则有：hυ=(1／2)mv o2+ A0(4-2)式中A0——金属的逸出功，J；m——电子质量，g；v o—电子逸出速度，cm／s。
该方程称为爱因斯坦光电效应方程。
由式(4-2)可知：1、电子能否产生逸出，取决于光子的能量是否大于该物体的表面电子逸出功A0。
不同的物质具有不同的逸出功，这意味着每一个物体都有一个对应的光频阈值，称为红限频率或波长限。
火焰检测器工作原理.doc
火焰检测器工作原理
燃烧火焰的辐射光具有强度和脉动频率两个特点。
火焰检测器其原理是用探头接收火焰发出的辐射，按其强度和频率的大小判断火焰的存在与否。
火焰的辐射是具有离散光谱的**体辐射和伴有连续光谱的固体辐射，其波长在0.1-10μm或更宽的范围，为了避免其他信号的干扰，常利用波长<300nm的紫外线，或者火焰中特有的波长在4.4μm附近的CO
辐射光谱作为探测信号。
2
紫外线传感器只对185-260nm狭窄范围内的紫外线进行响应,而对其它频谱范围的光线不敏感,利用它可以对火焰中的紫外线进行检测。
紫外线传感器不断的检测各种液体或**体燃烧时火焰产生的紫外线辐射，传感器为常激励UV光敏传感器。
当传感器置于190-270nm光谱范围的光线下时，就会产生电流，检测器通过内置的MCU信号采集、综合分析和逻辑判断，当出现火焰熄灭时，立即输出外空联动信号。
UV光敏传感器不会对炉膛内闪烁的耐火材料、日光、炉内的辉光物质作出反应。
如果炉膛内出现火焰异常，系统将立即切断燃料供应，关闭燃**主控制阀，保障燃烧系统的安全运行。
图1为火焰检测器的外观图。
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图1 火焰检测器外观图。
火检系统技术培训(最终)
一体化火焰检测器
UNI火焰检测器 IR, UV, DS
IR – 检测范围700-1700 nm • 内有红外火焰传感器，适用于燃煤， 燃油火焰 UV – 检测范围295-330 nm • 内有紫外火焰传感器，适用于燃气火 焰 DS – 检测范围295-1700nm • 同时含有上述两种火焰传感器，适用 于各种火焰
信号处理， 将信号输人放大， 产生一个经平滑处理的
直流电压信号， 该信号大小受信号电源电压的影响 当超出火检信号工作范围后， 则引起火检故障报警。
4、R M—D R一6 1 0 1 E型组件在进行火检调试时， 增益的 调整不合适也会造成火检的故障报警， 判断此故障的方法是 ， 首先测量各级工作电压是否正常， 在测量到各级工作电压 正常后， 然后插上手持式编程器， 读取火检 P P S值， 若 超过 1 0 0 0 P P S ， 则说明火检增益调整过大， 用小起 子， 将增益减小后， 火检便不再报警。 技术分析： R M—D R一6 1 0 1 E型组件的接收两个外部探头的输人信号， 放大器线路板上( P C B ) 有两个电位器( 放大器边上分别 标有 R1 0 3和 R1 0 4 ) 用以调节 I D D输人信号模拟转换 的第一级增益， 两个电位器可在火检系统调试中进行调整以 加大信号增益， 电位器一般设置于最小值上， 调整时不应调 到最大值上， 这样容易造成信号过调， 两个输人口接受光隔 离图像信号以及来自外部的 MODE控制信号两个输出端口将来 自内部数据总线的信息转换成离散信号供线路板和外部元件所 用，当增益过大时则发出报警信号。
应用火焰监测的场合
• 四角切园布置直流燃烧器 •墙式布置旋流燃烧器 •低NOX燃烧器 •循环流化床 • 干燥炉 • 过程加热炉 • 废气燃烧炉 • 焚烧炉 •其它燃烧应用场合
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第五章、结束语
• 火检是电站锅炉必不可少的一个组成部分，可 靠的火焰检测系统可以明显地提高锅炉的安全 性和经济性,减少锅炉的非计划停运次数和恶 性事故的发生，希望大家认真对待，努力钻研 ，提高自己的业务水平，维护好火焰检测系统 ，增强火检保护的可靠性，提高锅炉安全经济 性，促进电厂的经济效益和社会效益。
二、现代锅炉火焰检测技术的分类和基本 的工作原理
• 电站锅炉图像火焰检测系统的核心是对煤粉燃烧火 焰图像的分析，突破了常规火检的检测机理，通过每 个燃烧器喷口和全炉膛的火焰图像来实时监测锅炉的 燃烧状况；利用模式识别、数字图像处理神经网络等 技术对火焰图像进行检测处理，从而准确发出单个燃 烧器喷口火焰的ON/OFF信号，送入FSSS或DCS参与锅炉 安全保护。图像火检真正实现了单火咀准确检测，解 决了背景干扰和“偷看”问题，对于因煤质、负荷等 引起的工况变化具有较强的适应能力。 • 图像火检用直观的火焰实时图像为运行人员进行锅 炉燃烧优化调整提供参考。随着计算机处理技术的发 展，可以从火焰实时视频图像中提取更多的燃烧信息 ，进行锅炉燃烧稳定性分析和调整。
6M (20′)电缆组件 9M (30′)电缆组件
12M (40′)电缆组件
•软件功能 • 火焰状态显示
• 功能设置
• 系统配置 • 报警控制
• 数据采集
•
•C 1 •B 1 •A1
F1 E1 D1
C 2 B2 A2
F2 E2 D2
C3 B3 A3
F3 E3 D3
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•以此类推锅炉火检系统技术课---图像火焰检测系统
热控专业
炉控班
图像火焰检测系统技术讲课
第一章、绪论 第二章、锅炉火焰检测技术综述 第三章、EZ-Flame图像火检系统的特点 第四章、常见的缺陷以及故障处理 第五章、结束语
第一章 绪论 一、电站锅炉配备火焰检测的必要性
二、火力发电厂常规FSSS系统的构成
第三章、EZ-Flame图像火检系统的特点 一、图像火检整体构成图
二、图像火检硬件组成图
三、图像火检信号流向图 四、就地火检探头以及硬件明细说明
EZ-Flame 火检系统概述
• EZ-Flame火焰检测系统具有防偷看、免调试、质量可靠 、配置灵活、使用方便等特点，被广泛应用于电站、钢 铁、石油化工、冶金、造纸等多行业的单燃烧器或多燃 烧器锅炉中，在锅炉启动、运行的各个阶段，对燃烧器 火焰进行准确检测，能够有效地预防燃料送入炉膛而未 被点燃时可能导致炉膛爆炸的潜在危险，为锅炉安全稳 定运行提供保护。
• • •
EZ-Flame火检放大器 EZ-Flame火检放大器底座 火检放大器箱/柜（客户订制）
• EZ-Flame火检放大器 • • 双通道、免调试 有效从背景火焰中识别目标
火焰
• EZ-Flame火检放大器底座 • 提供接线端子使信号 接入 • • 拔 轨道式安装 实现火检放大器热插
•EZ-Flame火检系统各部件说明
THANK
YOU!
一、电站锅炉配备火焰检测的必要性
电站锅炉燃烧的稳定性直接影响到电站的安全和经济运行。随着我国电力工业的迅速发 展，电站单机容量不断增大，锅炉设备的结构及其辅机系统日趋复杂，煤种变化大，
负荷经常调整影响锅炉安全运行的因素日益增多，特别是在机组启停过程中，操作频
繁，一旦遇到运行人员判断失误、操作不当或工况调整不及时，就会造成炉内燃烧不 稳定，并可能发展成炉膛灭火。若此时仍然不断向炉膛内送粉，就有引起炉膛爆炸的 危险。
• • • •
系统结构 EZ-Flame火检系统针对不同容量机组、不同锅炉炉型有多种系统配置。 单个观测点的火焰检测系统结构： ① 观测组件（挠性光纤组件或观测管组件）
• ② 火检探头
• • ③ 火检放大器组件 ④ 电缆组件
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免调试功能
• • •
EZ-Flame火检放大器参数预先设置 用户无需进行任何调整 界面友好，操作方便
二、火力发电厂常规FSSS系统的构成
第二章 锅炉火焰检测技术综述 一、电站锅炉火焰燃烧特性
二、现代锅炉火焰检测技术的分类和基本的 工作原理
一、锅炉火焰燃烧特性
• 油、气、煤粉燃烧器的火焰能发射出几乎连续的发光光谱，其放射 源多为燃烧过程中产生的高温碳微粒子群（碳墨）及粉煤粒子群（ 烧成碳）等，其光谱主要分布于可见光和红外区。 燃料在炉膛内燃烧产生的火焰，以各种形式向四周辐射。煤粉 火焰的燃烧信号是一种不规则的脉动信号，是由火焰在燃烧过程中 ，微粒的集结、运动、发光、燃尽的结果所致。煤粉的燃烧可分为 如下4个区段。 a. 预热区风粉混合物在逐步加热的过程中与燃烧中的明火开 始接触，逐渐加热至燃烧点。 b. 初始燃烧区风粉混合物开始燃烧，大量地辐射光和热，形 成闪烁，这时火焰的亮度不是最大，但闪烁的频率达最大。 c. 完全燃烧区这时火焰释放的光和热达到最高。 d. 燃尽区燃料燃烧完毕，形成灰粉，炽热的灰粉仍能发光， 但其亮度和闪烁频率都很低。 • 燃料经燃烧器喷入炉内进行燃烧，在燃烧的化学反应过程中将 释放出大量的能量，包括光能(如紫外线、可见光和红外线)、热能 和声辐射能等。这些不同的能量形式构成了检测炉膛火焰存在与否 的基础，应用不同的火焰特征可以构成不同类型的火检器。
因此，为了能及时、灵敏、可靠地检测炉内燃烧工况，防止在点火、低负荷等燃
烧不稳定工况下发生炉膛爆炸事故，电站锅炉必须配置功能齐全、设备可靠的炉膛安 全监视系统FSSS。而安全监视系统投运成功与否，在很大程度上取决于所用的火焰检 测器的可靠和完善。FSSS系统包括两部分:燃烧器控制系统(BCS)、炉膛安全保护系统 (FSS) 先进的火焰检测装置不但能检测火焰的燃烧和熄灭，还能检测火焰的稳定性。火 焰检测装置在发电厂锅炉炉膛安全监控系统中起着极其重要的作用，全炉膛灭火及燃 料丧失2个重要的跳炉（MFT）信号都是由火检装置检测及判断得出的。火检均无火信 号也是进行炉膛吹扫的必备条件之一。
•软件特点 • 软件安装使用方便 • 界面友好 • 全局直观反映火焰状态 • 手操盘式显示单点参数 • 历史数据收集便于事故 • 分析
• 1.AC Gain 增益或放大倍数，一般主要调整这个参数。
• • • • • 2.FC 一般不动。 3.AC ON_TH 和AC OFF_TH 是有火和无火的门槛值或上下限。 4.MAX和MIN 是模拟量4-20mA的对应值。 5.DC ON_TH 和DC OFF_TH 是直流分量，一般不做调整。 6.FREQ频率分量一般不做调整。
• 电缆组件
• 6芯电缆
用于连接EZ-Flame火检探头和火检放大器 底座
• 一端为航空插头与EZ-Flame火检探头插座 连接
部件号 55-200-0090 名称 电缆组件 描述 3M (10′)电缆组件
55-200-0091 55-200-0092
55-200-0093
电缆组件 电缆组件
电缆组件
第四章、常见的缺陷以及故障处理
• • • #4炉火检系统在2014年A修中进行了升级改造，5月底投运至今出现不少 问题，汇总归类如下： 1、7月，火检故障频发，火检厂家认为可能是信号干扰及下位机软件的 问题，通过软件升级后消除。 2、工控机黑屏进入休眠状态，必须重新上电启动，检查各项设置并修改 后仍不能解决，后厂家认为该工控机功能相当于手操器，只在需要对内 部参数进行检查修改时起通讯作用，休眠不影响系统正常运行，故增加 一台笔记本作为备用工控机以备原工控机损坏时应急之用。 3、就地光纤、光导头损坏问题：1号角煤F层火检、4号角煤E层火检光纤 、光导头烧损、结焦造成火检波动，更换后正常。 4、F层1~4号角火检、E层4号角火检，在给煤机正常运行时有时会出现火 检频繁波动，就地检查光纤、光导头正常，将增益加至很大后正常，但 出现了火检探头拆除后DCS画面信号仍然存在的现象，厂家认为是增益过 大引起的电压信号过大导致，现正在逐步减小增益。