Как работает датчик контроля пламени

Отопительные котлы, печи, камины и другие приборы бытового и промышленного назначения, работающие на газу и жидком топливе, должны быть оборудованы датчиком горения. Это устройство, которое фиксирует наличие пламени в горелке и при его отсутствии дает автоматике сигнал выключить систему горения. Как работает датчик пламени, а также каких видов он бывает — рассказали в статье.

Виды датчиков контроля пламени и как работают

В зависимости от принципа контроля горения датчики делятся на несколько видов. Рассмотрим самые распространенные.

Фотоэлектрический

Фотоэлектрический датчик горения использует оптические свойства пламени для его обнаружения. В своей конструкции он имеет светодиод, объектив для сбора света, фотодетектор и электронику для обработки сигнала.

Разберемся, как работает датчик пламени. В процессе горения топлива образуется свет в узком спектральном диапазоне. Когда он попадает в зону обнаружения датчика, объектив собирает его и направляет на фотодетектор. Там световой сигнал преобразуется в электрический, что позволяет определить наличие или отсутствие пламени.

Фотоэлектрические датчики горения делятся на подвиды:

• допплеровские — обнаруживают газовое пламя, измеряя изменение частоты излучаемого им света;
• инфракрасные — регистрируют горящее пламя по инфракрасному излучению;
• ультрафиолетовые — обнаруживают пламя, измеряя исходящее от него ультрафиолетовое излучение;
• комбинированные — сочетают в себе свойства УФ- и ИК-датчиков, что делает их более чувствительными.

Выбор сенсора огня зависит от многих факторов, таких как тип горючего вещества, условия окружающей среды и требования к безопасности.

Основные преимущества фотоэлектрического датчика горения: 

• подходит для работы в различных условиях;
• размещается за пределами камеры сгорания;
• редко выходит из строя благодаря отсутствию подвижных деталей в конструкции.

В то же время фотоэлектрический датчик теряет чувствительность при попадании пыли.

На основе термопары

Датчик пламени на основе термопары использует электромагнитные свойства термопары для обнаружения горения пламени. Сама термопара состоит из двух разнородных проводников, соединенных в одной точке. В конструкцию датчика она интегрирована таким образом, что один проводник находится в пламени, а другой соединен с компаратором. Когда пламя нагревает конец термопары, создается термоэлектрическое напряжение, которое регистрирует устройство.

Датчик пламени на основе термопары характеризуется:

• простой и надежной конструкцией;
• высокой термостойкостью;
• устойчивостью к загрязнениям;
• автономностью работы (не требуется источник питания).

Главный недостаток оборудования — высокая инерционность, то есть запоздалое срабатывание.

Ионизационный

Ионизационный датчик представляет собой металлический электрод. Его работа основана на эффекте ионизации газов, когда они переходят в состояние плазмы, обладающей высокой электропроводностью.

Разберем, как работает датчик пламени на практике. Во время горения газов поток ионов создает малый электрический ток, который детектируется датчиком. Если сила тока превышает заданный порог, устройство сигнализирует об обнаружении пламени. 

Ионизационный датчик пламени обладает хорошей чувствительностью к малым пламенным искрам и может обнаруживать огонь в условиях плохой видимости, таких как дым или пар. Однако он также подвержен ложным срабатываниям от других источников ионизации, например электрических разрядов и молний. 

Сферы применения датчиков горения пламени 

Датчики горения пламени применяются во многих областях: 

• промышленность — обнаруживают пламя в различных производственных процессах, включая сварку, пайку, плазменную резку;
• энергетика — контролирует факел газовых горелок, котлов, газовых турбин и топочных устройств;
• транспорт — используются в автомобилях и самолетах для обнаружения возгораний и контроля топливных систем; 
• пожарная безопасность — являются конструкционным элементом автоматических пожарных систем, детекторов дыма и газа, прочих устройств;
• автомобильная промышленность — используются в системах выхлопных газов для контроля горения и определения содержания оксидов азота.

На этом сферы применения извещателей пламени не ограничиваются. Они нужны везде, где стоит вопрос пожаробезопасности.