火焰检测PPT参考课件
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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。
火焰检测技术
探头部分处理过程及特点
A、视角为3º ～5º 的透镜，以提高鉴别能力 B、光纤长度为1．5～2m C、光电二极管输出的电流是光信号的对数关系， 故采用对数放大器，使转换后的电压信号与光 信号成线性关系 D、负反馈信号源，用于对探头板电路的自检及 判别电缆是否开路。 E、电流信号易于传输，且抗干扰性能好，故通 过传输放大器将电压信号转成电流信号
波长的作用——光的分类 强度的作用——区分是否在燃烧，同时说 明光的种类不同，可用性不同 频率的作用——区分燃烧种类 结论：通过火焰中特定成份光的频率和强 度，可以鉴别火焰的有无和强弱
常用火检类型
紫外线式 可见光式 红外线式
火焰检测器的组成
探头部分：安装在锅炉 电子处理机架：位于 FSSS逻辑柜
电子机架强度检测部分
强度先越过低限，这时强度灯并不动作，强度 高于高限后，强度灯动作，强度继续变化，低 于高限后，强度允许信号仍然输出，直到强度 再次低于低限强度信号不输出。 设计的特点 火焰的强度信号超过高限设定值时，强度允许 信号即有输出；提高高限阀值以提高火焰鉴别 能力。 火焰的强度信号低于低限设定值时则没有输出； 设置较低的低限值以保证有足够的灵敏度。
电子机架频率检测部分
电子机架故障检测
ห้องสมุดไป่ตู้
强度小于低限或高于高限，均故障。 故障检测单元的检测依据是：前端电路正 常时其信号强度不会小于某一确定的下限 值（由反馈发光二极管保证）；也不会大 于某一确定的上限值（对数放大器有抗饱 和特性）。
火焰检测技术
火焰检测器
火焰检测原理： 燃烧火焰具有各种特性，如发热程 度、电离状态、火焰不同部位的辐射、光 谱及火焰的脉动和闪烁现象、差压、音响 等，均可检测火焰的“有”或“无”。 火检分类： 温度式、差压式、火焰棒式、光学式、 图像式
建筑材料燃烧性能分级及检测方法解析(高教课件)
• GB/T14403-93 建筑材料燃烧释放热量试验方法
• GA132 材料产烟毒性分级
专业课件
但关 应注 研所 究有 用方 新法 版的 本最 的新 可版 能本
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GB8624-1997 A级材料技术要求
1 不燃类材料（A 级）
1.1 A 级匀质材料
按 GB/T5464 进行测试，其燃料性能应达到：
A2
1.Fs＜150mm且无燃烧 B
滴落物引燃滤纸；
B 1
2. 燃烧平均剩余长度 ≥15cm且任一试样剩余 长度＞0cm且平均烟气
温度峰值≤200℃；
3.SDR≤75；
C
B 1.Fs＜150mm且无燃烧 D 2 滴落物引燃滤纸；
E
B 3
不属B1和B2可燃材料
F
GB 8624-2006
1.△T≤30℃；
A1级
A2级
B级
按燃烧性能, 将材料分为：
C级
D级
七个等级
E级
F级
专业课件
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GB8624新旧版本分级对应关系
GB8624 不燃材料
燃烧性能分级对应关系
难燃材料
可燃材料
易燃
1997版
A
2006版 A1 A2
B1
B
C
B2
B3
D
E
F
2012版 A1 A2 B1-B B1-C B2-D B2-E B3
专业课件
专业课件
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GB8624-1997 特定用途材料的分级技术要 求及测试方法
• 复合材料、表面涂层材料
1、对定型生产的复合型建筑材料，不论其厚度如何，也不管以何种工艺生产, 均应以定型产品进行燃烧特性检验，并对其进行综合评价。
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
• • • •
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
• • • • • • • •
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
任务7产品防火检验ppt课件
2020/5/27
电器产品强制认证（gdmec）
29
(2)施加试验火焰
火焰施加点应选择在试样易受火
焰影响的表面（此火焰是指起燃源所 引起的）。
固定夹持试样时，应不对试验火 焰或火焰蔓延效应产生影响。
在试样下方200mm十5mm处放置 铺底层。一般情况试验火焰施加时间 是30s土1s；
2020/5/27
2020/5/27
电器产品强制认证（gdmec）
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电器产品强制认证（gdmec）
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5.加热加压 将试样水平状态放置在规定温度的烘箱 中，并将球压装置压向试样表面持续
1h(20N)
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电器产品强制认证（gdmec）
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6.试样恢复 取出试样后迅速放人冷水中，使试样
b.手持式电器 c.用手或脚来保持开关接通的器具 d.用手连续加载的器具不进行该项 试验。
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电器产品强制认证（gdmec）
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（2）试验样品及温度
无人照管器具
有人照管器具
其它外 部部件
载流的连 灼热丝 载流的连 灼热丝 灼热丝
接件（及 试验温 接件（及 试验温 试验温
3mm内的) 度
问题2：如果是洗衣机上电机的绝 缘件不阻燃（火焰高约12mm) ， 洗衣机的哪些部分要做针焰实验？
2020/5/27
电器产品强制认证（gdmec）
33
耐漏电起痕试验 试验目的
耐漏电起痕试验模拟非常严重的 环境的污染作用条件。目的是检验绝 缘材料在规定的条件下是否能形成漏 电痕迹，从而能在短期内区别固体绝 缘材料漏电起痕的能力，保证电器产 品在特定环境条件的使用安全
《消防工程导论》课件—03火灾探测基础
3.2 常用的火灾探测方法
3.可燃气体探测法 可燃气体探测法主要针对可燃物在燃烧过程中产生的烟气或易燃易爆场 所泄漏的易燃气体，通过各种气敏器件或利用电化学元件进行探测，探 测监测场所内的火灾与爆炸信号。
4.光电感烟探测法 光电感烟探测法是针对火灾烟气对光线的吸收和散射作用，在通气暗箱 中利用发光元件发射特定波长的探测光线，抽吸火灾烟气进入探测暗箱 后，火灾烟气粒子会对发光元件发射的探测光线吸收和散射，从而改变 探测光线的光强。
3.4 智慧消防
智慧消防框架
信 息 感 知
层
智
慧数
消 防
据 处 理
框层
架
智 能 应 用
层
探测器 采集器
视பைடு நூலகம்摄 像头
RFID 标签
数据计算 数据分析 数据提炼 数据增值
可视化实 协助管理
消防设施
时监控
和决策
...
巡检维保
物 联 网
技 术 手 云大
计数
算据 段 支 撑
移 动 信 息 化
4）火灾探测报警与灭火设备有指定的联动要求时，须把可靠性作为选择 火灾探测器的首要条件，火灾探测器应在获得双报警信号，或再加上延 时报警判断后，产生延时报警信号，尽可能减小误报发生的概率。
3.3 火灾探测器的选用原则
5）在散发可燃气体、易燃液体蒸气的场所或需要实时监测气体泄漏的场 所，应选择可燃气体探测器以实现早期的火灾报警。 6）对于火灾形成不可预料的场所，应先进行模拟实验，而后按模拟实验 结果选择最佳的火灾探测器类型。
第3章 火灾探测基础
3.1 火灾探测基本原理 3.2 常用的火灾探测方法 3.3 火灾探测器的选用原则 3.4 智慧消防
第十章 锅炉火焰检测系统
T= C2(1/λ1-1/λ2)/In[Eλ1(T)/ Eλ2(T)( λ1/λ2)2] ……………………….(6)
比色测温根据同一时刻测量到的两个相邻波长幅射能的“比值”确 定温度值，镜头污染，器件特性漂移等时变因素相互抵消，同时，测量 过程是可延续可重复的。彩色工业摄像机所拍摄的炉膛内部图像的每一 个像素都是由红(R)绿(G)蓝(B)三基色组成，可以从红绿蓝中任取两值 相比，根据比值确定每个像素对应的温度。利用参考测温及推温度反推 温度分布的检测计算方法，实时监测特定波长下的炉内幅射能及其变化 率，重建炉膛温度场（二维或三维）。该方法是通过比色法实时测得视 场中某一参考点（ｉ０，ｊ０）实际温度，计算对应点相应波长下的实 际幅射能量Ｅλ（ｉ０，ｊ０）。假设ＣＣＤ在可见光范围内的光电转 换特性为ｆ（·），可以通过光学电路设计或数字补偿方法线性化，确 定当前测量条件下图像亮度Ｓλ（ｉ０，ｊ０）和Ｅλ（ｉ０，ｊ０） 之间的比例系数Ｋ，再由ＣＣＤ图像数据计算炉膛其它区域的实际幅射 能量值Ｅλ（ｉ，ｊ），最后反推出温度分布值。可见比色测温是实现 ＣＣＤ火焰图像处理过程中的灰度归一化的有效方法。
微元和面积微元上CCD 象素E（IJ）的辐射份额系数，称为REAK数它 们由各个元素的辐射特性参数所决定，可采用结合Monte Carlo方法的 快速算法得解。
READ数中包含了炉膛燃烧空间的多次散射和非独立散射的影响。以 及其它非直接辐射区域的影响。另外考虑到现有的计算方法、计算机硬 件和CCD器件分辨率及记录精度等性能的限制，一般只将镜头视角之内 的有效燃烧区域划分为有限的子域进行分析计算，因此，（7）式演变 成：
2）火焰幅射图像处理 Ａ幅射计算 幅射以电磁波的形式传播，通过传播空间时将产生散射和被吸收， 在充满气固两相流动介质的炉膛空间的过程更加复杂多变。针对这一过 程的特殊性，火焰图像的处理基本上采用不确定性视觉计算的方法，重 点在于幅射性质的研究和计算，假定炉膛空间的有效燃烧区域为一个由 灰色固体壁面包灰色气体组成的物理空间。理论上，具有mxn个像素的 ＣＣＤ器件的任一个像素Ｅ（λ，ｊ）可接受到的幅射能可归纳为下 式。 E（ij）=∫∫∫（Ω）R(dj)(x、y、z)→(ij)4kg(x、y、z)Бt4g(x、 y、 z)dxdydz+∫∫(s)Rdw[(x/,y/)→（ij）]εw(x/,y/)Бt4g(x/,y/)dx/dy/ ………………(7) 式中：（ｘ，ｙ，ｚ）为炉膛空间基准坐标系；（ｘ’,y’）为炉 膛周边各壁面在基准坐标下的变换坐标；Kg为介质的消光系数，εω为 壁面吸收率；Tg为微元温度；Rαg和Rdw分别为气体和壁面在相应体积
比色测温根据同一时刻测量到的两个相邻波长幅射能的“比值”确 定温度值，镜头污染，器件特性漂移等时变因素相互抵消，同时，测量 过程是可延续可重复的。彩色工业摄像机所拍摄的炉膛内部图像的每一 个像素都是由红(R)绿(G)蓝(B)三基色组成，可以从红绿蓝中任取两值 相比，根据比值确定每个像素对应的温度。利用参考测温及推温度反推 温度分布的检测计算方法，实时监测特定波长下的炉内幅射能及其变化 率，重建炉膛温度场（二维或三维）。该方法是通过比色法实时测得视 场中某一参考点（ｉ０，ｊ０）实际温度，计算对应点相应波长下的实 际幅射能量Ｅλ（ｉ０，ｊ０）。假设ＣＣＤ在可见光范围内的光电转 换特性为ｆ（·），可以通过光学电路设计或数字补偿方法线性化，确 定当前测量条件下图像亮度Ｓλ（ｉ０，ｊ０）和Ｅλ（ｉ０，ｊ０） 之间的比例系数Ｋ，再由ＣＣＤ图像数据计算炉膛其它区域的实际幅射 能量值Ｅλ（ｉ，ｊ），最后反推出温度分布值。可见比色测温是实现 ＣＣＤ火焰图像处理过程中的灰度归一化的有效方法。
微元和面积微元上CCD 象素E（IJ）的辐射份额系数，称为REAK数它 们由各个元素的辐射特性参数所决定，可采用结合Monte Carlo方法的 快速算法得解。
READ数中包含了炉膛燃烧空间的多次散射和非独立散射的影响。以 及其它非直接辐射区域的影响。另外考虑到现有的计算方法、计算机硬 件和CCD器件分辨率及记录精度等性能的限制，一般只将镜头视角之内 的有效燃烧区域划分为有限的子域进行分析计算，因此，（7）式演变 成：
2）火焰幅射图像处理 Ａ幅射计算 幅射以电磁波的形式传播，通过传播空间时将产生散射和被吸收， 在充满气固两相流动介质的炉膛空间的过程更加复杂多变。针对这一过 程的特殊性，火焰图像的处理基本上采用不确定性视觉计算的方法，重 点在于幅射性质的研究和计算，假定炉膛空间的有效燃烧区域为一个由 灰色固体壁面包灰色气体组成的物理空间。理论上，具有mxn个像素的 ＣＣＤ器件的任一个像素Ｅ（λ，ｊ）可接受到的幅射能可归纳为下 式。 E（ij）=∫∫∫（Ω）R(dj)(x、y、z)→(ij)4kg(x、y、z)Бt4g(x、 y、 z)dxdydz+∫∫(s)Rdw[(x/,y/)→（ij）]εw(x/,y/)Бt4g(x/,y/)dx/dy/ ………………(7) 式中：（ｘ，ｙ，ｚ）为炉膛空间基准坐标系；（ｘ’,y’）为炉 膛周边各壁面在基准坐标下的变换坐标；Kg为介质的消光系数，εω为 壁面吸收率；Tg为微元温度；Rαg和Rdw分别为气体和壁面在相应体积
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的本质特性联系在全频范围内进行燃烧诊断，能获得更 详尽的反映燃烧工况的信息 燃烧不稳定时，低频波动能量变大，频谱中的交流分量量也小
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内容
I. 燃烧火焰的特征 II. 不同火焰检测器的原理和特点 III. 激光光谱技术在燃烧火焰检测中的应
在煤粉稀薄时，色度坐标的反应也很灵敏。火焰的色度 坐标变低，意味燃料量不足，燃烧不稳定，甚至可能出 现灭火。
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炉膛火焰检测原理和方法
基于相关原理的火焰检测 两个光电探头呈一定角度安装，当二探头检测的相交 区域有火焰时，二探头会同时测到同区域相似的火焰 辐射信号，此时相关系数比较大； 当相交区域的火焰熄灭时，二探头测到的将是不同区 域的背景火焰或炉壁辐射信号，其接收的信号自然不 同，故相关系数有差异。 同样，任何火焰的漂移和不稳定都将导致相关系数的 降低。实践经验表明，相关系数>70%时可以认为火焰 正常。
火焰的频谱分布特性通过对火焰信号时间序列的FFT获得，得到稳定或不稳 定工况下的频谱分布图。火焰不稳定时，低频部分的能量增加较多，变化较 大。
经过大量实验分析，存在三个火焰基础闪烁频率的范围： 15-50 Hz 火焰正常 7-15 Hz 火焰不稳定 ≤7 Hz 火焰熄灭 我国运用较多的比较成功的FSSS系统（5 炉膛安全监控系统）是可见光双信号 火焰检测器（双信号---用火焰强度和火焰频率来综合判断火焰是否存在）
火焰检测原理判断火焰存在是否，拟设定一个强度阀值， 当辐射强度超过此阀值时认为火焰存在
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炉膛火焰检测原理和方法
频率分布特性： 由于各种随机扰动的存在，火焰辐射强度是随时间变化的，它在平均光强上 下波动（闪烁），其频率为0-2000Hz。火焰辐射脉动频率与燃煤成分，风/煤 比，一、二次风率、风速等有关，根据脉动频率量值可以判断火焰的存在
元件：在抽真空的玻璃泡内放置两个电极，阳极和具 有光敏面的阴极，如氧化铯光电管
优点：对可见光敏感，结构简单，特别适合监测整个 炉膛的火焰
缺点：炉墙的红外线会干扰其测量信号，光电管耐温 低，工作一段时间后灵敏度会降低
动力工程测试技术
现代测试专题（1）---火焰检测
杨荟楠 2013-10-21
1
内容
I. 燃烧火焰的特征 II. 不同火焰检测器的原理和特点 III. 激光光谱技术在燃烧火焰检测中的应
用 IV. 建立测试水蒸气温度、液膜厚度及温
度的半导体激光感应器
2
炉膛火焰监测
火焰检测原理 火焰是燃烧状态稳定与否最直接的反映 火焰检测包含两个含义：火焰是否存在和燃烧是否稳定 炉膛火焰特征 燃料燃烧时火焰放出大量的能量，这些能量主要包括光能
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炉膛火焰检测原理和方法
数字图像火焰检测 用CCD摄像机摄取火焰的图像，输出信号用计算机处 理。 方法：一般用棱镜或光纤将图像传至安装在锅炉外边 的摄像机，用计算机处理，在显示器上以火焰亮度分 布图等形式显示。 优点：这种系统灵敏度很高，操作使用方便，随着总 价格的日益降低，必将有更广泛的应用。
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（紫外光、可见光、红外光等）、热能和声波 燃烧火焰的辐射具有强度和脉动频率两个特点 强度信号又分为平均光强信号和闪烁光强信号
3
炉膛火焰检测原理和方法
光谱分布特性 依据火焰的辐射强度来判断火焰是否存在
按检测所用光谱波段差异可分为紫外线、可见光、红外 线及全辐射火焰检测
1. 紫外线适于燃油锅炉检测 2. 红外线比较适合检测全炉膛火焰 3. 可见光及近红外线是应用较多的光谱区
焰色度坐标变低，表明燃烧区的煤粉浓度低，不利于优 化燃烧
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火焰颜色分析的诊断技术
火焰颜色为橙黄色：表明氧气充足，火焰强度，充 分燃烧
煤粉浓度大时呈明亮的橙黄色 火焰颜色为兰色：表明氧气不足，燃烧不稳定，不
充分 煤粉浓度小时略呈兰色
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燃烧诊断
利用摄像法检测诊断技术 利用CCD相机可拍摄到火焰分布情况，通过火焰的形式和分 布，可以判断燃烧器的气流工况、煤粉气流的着火及燃烧 情况、炉膛的热偏差状况以及水冷壁有无结渣等诊断 频谱分析诊断技术 根据火焰的频谱分布特性的低频波动能量和燃烧稳定性
燃烧诊断
光谱分析诊断技术 煤粉火焰中波长为600-700nm的辐射能量与煤粉浓度间存在 正比关系。通过检测这一波段的辐射强度，可获得煤粉浓 度变化的信息，对锅炉燃烧状态进行诊断 火焰颜色分析的诊断技术 可对同一色光进行表色，确定火焰的色度坐标。不同色
度坐标反映不同的煤粉浓度、不同的燃料品质。 火焰色度坐标可作为风煤匹配是否恰当的诊断依据，火
差开关不能按理想整定点工作
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第二节 各种火焰检测器的特点
试验表明：
利用火焰的声学和热量热性研制的检测器易受 锅炉其他热源和声源的干扰而难以准确使用， 不能满足大型发电设备对安全运行上的要求， 所以近年来主要采用了以下两种采用光电原理 的火焰检测系统
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第二节 各种火焰检测器的特点
光电管检测（可见光式火检）：
用 IV. 建立测试水蒸气温度、液膜厚度及温
度的半导体激光感应器
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第二节 各种火焰检测器的特点
利用火焰产生电动势原理
工作原理：火焰监测器内部安装有光电管，当光电管接收 到火焰信号后，内阻降低，电压升高，升高后的电压经过 功率放大，部分放大输出，信号输入点火程序器
优点：检测系统动作准确，灵敏 缺点：要求有高灵敏度的检流计，电极易烧坏和积碳
炉膛火焰检测原理和方法
色度分布特性 根据国际表色方法对燃煤火焰的颜色进行定量计算
研究表明，煤粉火焰基本处于白色区域，但非纯白光， 三原色光谱略成黄绿兰。任何一个色光的表色系统都可 直观都可直观地反映燃烧状况。
在煤粉浓度较高时，火焰颜色略呈黄色，随着煤粉浓度 的降低，色度坐标减小，颜色从绿色过渡到兰色。
利用声电原理
优点：信号简单 缺点：受外界声源、噪声影响，易产生误动作
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第二节 各种火焰检测器的特点
利用热电原理
优点：造价低，结构简单 缺点：热电偶热惯性大，灵敏度差、寿命短、可靠
性差
利用火焰周围压力变化性原理
优点：方法简单，反应灵敏 缺点：要求微压差继电器盒差压变送器精度高，压
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内容
I. 燃烧火焰的特征 II. 不同火焰检测器的原理和特点 III. 激光光谱技术在燃烧火焰检测中的应
在煤粉稀薄时，色度坐标的反应也很灵敏。火焰的色度 坐标变低，意味燃料量不足，燃烧不稳定，甚至可能出 现灭火。
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炉膛火焰检测原理和方法
基于相关原理的火焰检测 两个光电探头呈一定角度安装，当二探头检测的相交 区域有火焰时，二探头会同时测到同区域相似的火焰 辐射信号，此时相关系数比较大； 当相交区域的火焰熄灭时，二探头测到的将是不同区 域的背景火焰或炉壁辐射信号，其接收的信号自然不 同，故相关系数有差异。 同样，任何火焰的漂移和不稳定都将导致相关系数的 降低。实践经验表明，相关系数>70%时可以认为火焰 正常。
火焰的频谱分布特性通过对火焰信号时间序列的FFT获得，得到稳定或不稳 定工况下的频谱分布图。火焰不稳定时，低频部分的能量增加较多，变化较 大。
经过大量实验分析，存在三个火焰基础闪烁频率的范围： 15-50 Hz 火焰正常 7-15 Hz 火焰不稳定 ≤7 Hz 火焰熄灭 我国运用较多的比较成功的FSSS系统（5 炉膛安全监控系统）是可见光双信号 火焰检测器（双信号---用火焰强度和火焰频率来综合判断火焰是否存在）
火焰检测原理判断火焰存在是否，拟设定一个强度阀值， 当辐射强度超过此阀值时认为火焰存在
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炉膛火焰检测原理和方法
频率分布特性： 由于各种随机扰动的存在，火焰辐射强度是随时间变化的，它在平均光强上 下波动（闪烁），其频率为0-2000Hz。火焰辐射脉动频率与燃煤成分，风/煤 比，一、二次风率、风速等有关，根据脉动频率量值可以判断火焰的存在
元件：在抽真空的玻璃泡内放置两个电极，阳极和具 有光敏面的阴极，如氧化铯光电管
优点：对可见光敏感，结构简单，特别适合监测整个 炉膛的火焰
缺点：炉墙的红外线会干扰其测量信号，光电管耐温 低，工作一段时间后灵敏度会降低
动力工程测试技术
现代测试专题（1）---火焰检测
杨荟楠 2013-10-21
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内容
I. 燃烧火焰的特征 II. 不同火焰检测器的原理和特点 III. 激光光谱技术在燃烧火焰检测中的应
用 IV. 建立测试水蒸气温度、液膜厚度及温
度的半导体激光感应器
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炉膛火焰监测
火焰检测原理 火焰是燃烧状态稳定与否最直接的反映 火焰检测包含两个含义：火焰是否存在和燃烧是否稳定 炉膛火焰特征 燃料燃烧时火焰放出大量的能量，这些能量主要包括光能
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炉膛火焰检测原理和方法
数字图像火焰检测 用CCD摄像机摄取火焰的图像，输出信号用计算机处 理。 方法：一般用棱镜或光纤将图像传至安装在锅炉外边 的摄像机，用计算机处理，在显示器上以火焰亮度分 布图等形式显示。 优点：这种系统灵敏度很高，操作使用方便，随着总 价格的日益降低，必将有更广泛的应用。
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（紫外光、可见光、红外光等）、热能和声波 燃烧火焰的辐射具有强度和脉动频率两个特点 强度信号又分为平均光强信号和闪烁光强信号
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炉膛火焰检测原理和方法
光谱分布特性 依据火焰的辐射强度来判断火焰是否存在
按检测所用光谱波段差异可分为紫外线、可见光、红外 线及全辐射火焰检测
1. 紫外线适于燃油锅炉检测 2. 红外线比较适合检测全炉膛火焰 3. 可见光及近红外线是应用较多的光谱区
焰色度坐标变低，表明燃烧区的煤粉浓度低，不利于优 化燃烧
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火焰颜色分析的诊断技术
火焰颜色为橙黄色：表明氧气充足，火焰强度，充 分燃烧
煤粉浓度大时呈明亮的橙黄色 火焰颜色为兰色：表明氧气不足，燃烧不稳定，不
充分 煤粉浓度小时略呈兰色
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燃烧诊断
利用摄像法检测诊断技术 利用CCD相机可拍摄到火焰分布情况，通过火焰的形式和分 布，可以判断燃烧器的气流工况、煤粉气流的着火及燃烧 情况、炉膛的热偏差状况以及水冷壁有无结渣等诊断 频谱分析诊断技术 根据火焰的频谱分布特性的低频波动能量和燃烧稳定性
燃烧诊断
光谱分析诊断技术 煤粉火焰中波长为600-700nm的辐射能量与煤粉浓度间存在 正比关系。通过检测这一波段的辐射强度，可获得煤粉浓 度变化的信息，对锅炉燃烧状态进行诊断 火焰颜色分析的诊断技术 可对同一色光进行表色，确定火焰的色度坐标。不同色
度坐标反映不同的煤粉浓度、不同的燃料品质。 火焰色度坐标可作为风煤匹配是否恰当的诊断依据，火
差开关不能按理想整定点工作
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第二节 各种火焰检测器的特点
试验表明：
利用火焰的声学和热量热性研制的检测器易受 锅炉其他热源和声源的干扰而难以准确使用， 不能满足大型发电设备对安全运行上的要求， 所以近年来主要采用了以下两种采用光电原理 的火焰检测系统
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第二节 各种火焰检测器的特点
光电管检测（可见光式火检）：
用 IV. 建立测试水蒸气温度、液膜厚度及温
度的半导体激光感应器
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第二节 各种火焰检测器的特点
利用火焰产生电动势原理
工作原理：火焰监测器内部安装有光电管，当光电管接收 到火焰信号后，内阻降低，电压升高，升高后的电压经过 功率放大，部分放大输出，信号输入点火程序器
优点：检测系统动作准确，灵敏 缺点：要求有高灵敏度的检流计，电极易烧坏和积碳
炉膛火焰检测原理和方法
色度分布特性 根据国际表色方法对燃煤火焰的颜色进行定量计算
研究表明，煤粉火焰基本处于白色区域，但非纯白光， 三原色光谱略成黄绿兰。任何一个色光的表色系统都可 直观都可直观地反映燃烧状况。
在煤粉浓度较高时，火焰颜色略呈黄色，随着煤粉浓度 的降低，色度坐标减小，颜色从绿色过渡到兰色。
利用声电原理
优点：信号简单 缺点：受外界声源、噪声影响，易产生误动作
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第二节 各种火焰检测器的特点
利用热电原理
优点：造价低，结构简单 缺点：热电偶热惯性大，灵敏度差、寿命短、可靠
性差
利用火焰周围压力变化性原理
优点：方法简单，反应灵敏 缺点：要求微压差继电器盒差压变送器精度高，压