Flame Detector چیست؟ انواع، نحوه عملکرد و کاربرد دتکتور شعله

مقدمه

در سیستم‌های احتراق صنعتی، وجود شعله باید به‌صورت قابل اطمینان تشخیص داده شود. اگر سوخت وارد مشعل شود اما شعله تشکیل نشود، یا شعله حین کار از بین برود، ادامه ورود سوخت می‌تواند شرایط بسیار خطرناکی ایجاد کند.

برای جلوگیری از این وضعیت از تجهیزی به نام Flame Detector یا دتکتور شعله استفاده می‌شود.

Flame Detector وظیفه دارد وجود یا عدم وجود شعله را تشخیص داده و این اطلاعات را به سیستم کنترل مشعل، Flame Safeguard یا Burner Management System ارسال کند.

در صورت عدم تشخیص شعله در زمان مورد انتظار، سیستم کنترل می‌تواند فرمان قطع سوخت و Trip مشعل را صادر کند.

 

Flame Detector چیست؟

Flame Detector تجهیزی است که برای تشخیص وجود شعله در سیستم‌های احتراق استفاده می‌شود.

این تجهیز می‌تواند بر اساس ویژگی‌های مختلف شعله مانند:

• تابش فرابنفش
• تابش مادون قرمز
• یونیزاسیون
• الگوی تابشی شعله

عمل کند.

Flame Detector یکی از تجهیزات مهم ایمنی در:

• Burner
• Boiler
• Furnace
• Fired Heater
• Incinerator

است.

 

وظیفه Flame Detector چیست؟

وظیفه اصلی Flame Detector این است که سیستم کنترل مطمئن شود:

شعله در زمانی که باید وجود داشته باشد، واقعاً تشکیل شده و پایدار است.

اگر Flame Signal از بین برود، Burner Controller می‌تواند:

• Fuel Valve را ببندد.
• Burner را Trip کند.
• Alarm ایجاد کند.
• سیستم را وارد Lockout کند.

 

Flame Detector چگونه کار می‌کند؟

روش عملکرد به نوع Detector بستگی دارد.

برخی مدل‌ها تابش UV را تشخیص می‌دهند.

برخی دیگر تابش IR را بررسی می‌کنند.

در بعضی مشعل‌های گازی کوچک‌تر نیز از Flame Rod و خاصیت یونیزاسیون شعله استفاده می‌شود.

بنابراین Flame Detector یک فناوری واحد نیست، بلکه یک خانواده از تجهیزات تشخیص شعله است.

 

Flame Scanner چیست؟

Flame Scanner اصطلاحی رایج برای دتکتورهای نوری شعله است.

Flame Scanner معمولاً شعله را از طریق پنجره دید یا Sight Tube مشاهده کرده و انرژی تابشی آن را تحلیل می‌کند.

این تجهیزات در Burnerهای صنعتی، بویلرها و کوره‌ها کاربرد زیادی دارند.

 

تفاوت Flame Detector و Flame Scanner

در بسیاری از کاربردها این دو اصطلاح به‌صورت نزدیک به هم استفاده می‌شوند.

اما به‌طور کلی:

Flame Detector اصطلاح عمومی‌تر برای هر تجهیز تشخیص شعله است.

Flame Scanner معمولاً به تجهیزات Optical Flame Detection مانند UV یا IR گفته می‌شود.

 

انواع Flame Detector

رایج‌ترین انواع عبارت‌اند از:

• Flame Rod
• UV Flame Detector
• IR Flame Detector
• UV/IR Flame Detector
• Flame Scanner

 

Flame Rod چیست؟

Flame Rod یک الکترود فلزی است که در برخی Burnerهای گازی برای تشخیص Flame استفاده می‌شود.

این روش بر اساس خاصیت یونیزاسیون شعله کار می‌کند.

 

Flame Rectification چیست؟

در برخی سیستم‌های Flame Rod، شعله مانند یک مسیر هدایت الکتریکی غیرخطی عمل می‌کند.

کنترلر از این ویژگی برای تشخیص وجود Flame استفاده می‌کند.

به این روش معمولاً:

Flame Rectification

گفته می‌شود.

 

مزایای Flame Rod

• ساختار ساده
• قیمت مناسب
• مناسب بسیاری از Burnerهای گازی
• پاسخ سریع
• نگهداری نسبتاً ساده

 

محدودیت Flame Rod

• نیاز به تماس مناسب با Flame
• حساسیت به آلودگی
• وابستگی به Grounding مناسب
• مناسب نبودن برای همه انواع Burner
• محدودیت در فاصله تشخیص

 

UV Flame Detector چیست؟

UV Flame Detector تابش فرابنفش تولیدشده توسط شعله را تشخیص می‌دهد.

شعله بسیاری از سوخت‌ها در محدوده UV انرژی تولید می‌کند و Detector از این ویژگی برای شناسایی Flame استفاده می‌کند.

 

مزایای UV Flame Detector

• پاسخ سریع
• تشخیص مناسب بسیاری از شعله‌های صنعتی
• مناسب برای Burnerهای گازی و سوخت مایع در طراحی مناسب
• قابلیت استفاده در محیط‌های احتراق صنعتی

 

محدودیت UV Detector

منابع UV دیگر می‌توانند در برخی شرایط باعث ایجاد Signal ناخواسته شوند.

همچنین Detector باید دید مناسبی نسبت به Flame داشته باشد.

 

IR Flame Detector چیست؟

IR Flame Detector انرژی مادون قرمز تولیدشده توسط شعله را بررسی می‌کند.

این دتکتورها معمولاً تغییرات مشخص شدت IR ناشی از Flicker شعله را تحلیل می‌کنند.

 

Flicker چیست؟

شعله کاملاً ثابت نیست و شدت تابش آن به‌صورت طبیعی تغییر می‌کند.

این تغییرات زمانی که در محدوده فرکانسی مشخص قرار دارند، می‌توانند برای تشخیص Flame استفاده شوند.

 

مزایای IR Flame Detector

• مناسب برخی شعله‌های هیدروکربنی
• قابلیت تشخیص از فاصله مناسب در طراحی درست
• مقاومت بهتر در برابر برخی منابع UV خارجی

 

محدودیت IR Detector

منابع حرارتی و تابش‌های مادون قرمز محیط می‌توانند روی عملکرد تأثیر بگذارند.

به همین دلیل پردازش Signal و تنظیم Scanner اهمیت دارد.

 

UV/IR Flame Detector چیست؟

برخی Flame Detectorها از ترکیب فناوری:

• UV
• IR

استفاده می‌کنند.

هدف، افزایش Selectivity و کاهش False Detection است.

سیستم ممکن است برای تأیید Flame نیاز به مشاهده هم‌زمان ویژگی‌های UV و IR داشته باشد.

 

Flame Detector در Burner Management System

Flame Detector یکی از ورودی‌های مهم BMS است.

در مرحله Ignition، BMS منتظر دریافت Flame Signal می‌ماند.

اگر Flame در زمان مجاز تأیید نشود، سیستم می‌تواند سوخت را قطع کند.

در حین Run نیز Flame Signal باید پایش شود.

 

Flame Failure چیست؟

Flame Failure یعنی شعله‌ای که باید وجود داشته باشد:

• تشکیل نشده
• یا از بین رفته است.

این وضعیت یکی از مهم‌ترین Trip Conditionهای سیستم Burner است.

 

False Flame چیست؟

False Flame یعنی Detector در زمانی که هیچ Flame واقعی نباید وجود داشته باشد، سیگنال شعله دریافت کند.

این وضعیت می‌تواند ناشی از:

• منبع تابشی دیگر
• مشکل سیم‌کشی
• خرابی Sensor
• Reflection
• تنظیم اشتباه

باشد.

False Flame باید به‌عنوان Fault جدی بررسی شود.

 

Flame Signal چیست؟

Flame Detector خروجی‌ای تولید می‌کند که Burner Controller بر اساس آن وجود Flame را تشخیص می‌دهد.

بسته به مدل، Flame Signal می‌تواند به شکل:

• جریان
• ولتاژ
• Digital Signal
• Internal Value

باشد.

مقدار قابل قبول باید از Manual سازنده بررسی شود.

 

Flame Signal Strength چیست؟

قدرت Flame Signal می‌تواند نشان‌دهنده کیفیت تشخیص Flame باشد.

Signal ضعیف ممکن است ناشی از:

• موقعیت نامناسب Detector
• Lens کثیف
• Flame ضعیف
• تنظیم نامناسب
• کابل مشکل‌دار

باشد.

 

Sight Tube چیست؟

در بسیاری از Flame Scannerها، Detector از طریق یک لوله دید به Flame نگاه می‌کند.

به این لوله:

Sight Tube

گفته می‌شود.

هدف آن فراهم کردن زاویه دید مناسب و محافظت از Scanner در برابر شرایط محفظه احتراق است.

 

زاویه نصب Flame Scanner

Detector باید به بخشی از Flame نگاه کند که سیگنال قابل اطمینان تولید می‌کند.

نصب اشتباه می‌تواند باعث:

• Signal ضعیف
• دیدن شعله Burner مجاور
• False Flame
• Tripهای غیرضروری

شود.

زاویه دقیق باید طبق دستورالعمل سازنده تنظیم شود.

 

Cooling و Purge Air در Flame Scanner

در بعضی کاربردها Detector در معرض دمای بالا، گردوغبار یا محصولات احتراق قرار دارد.

برای محافظت از Lens و Scanner ممکن است از:

Purge Air

یا:

Cooling Air

استفاده شود.

 

Purge Air چه کاری انجام می‌دهد؟

Purge Air می‌تواند:

• Lens را تمیز نگه دارد.
• از ورود دود جلوگیری کند.
• دمای Detector را کاهش دهد.
• دید مناسب Scanner را حفظ کند.

 

Self-Checking Flame Detector چیست؟

در کاربردهای حساس ممکن است از Detectorهای Self-Checking استفاده شود.

این تجهیزات به‌صورت دوره‌ای یا پیوسته بخشی از عملکرد داخلی خود را بررسی می‌کنند.

هدف، افزایش قابلیت تشخیص برخی خرابی‌های داخلی Detector است.

 

Flame Detector برای مشعل گازی

برای Natural Gas Burner ممکن است از:

• Flame Rod
• UV Detector
• IR Detector

استفاده شود.

انتخاب دقیق به طراحی Burner و Controller بستگی دارد.

 

Flame Detector برای مشعل گازوئیلی

Oil Flame معمولاً ویژگی تابشی متفاوتی نسبت به Gas Flame دارد.

در بسیاری از Oil Burnerهای صنعتی از UV یا IR Scanner مناسب استفاده می‌شود.

 

Flame Detector برای مشعل دوگانه‌سوز

در Dual Fuel Burner باید Detector بتواند Flame هر دو سوخت را به‌صورت قابل اطمینان تشخیص دهد.

ممکن است یک Sensor واحد یا سیستم تشخیص مناسب هر دو Fuel استفاده شود.

 

Flame Detector در بویلر

در Boiler، Flame Detector یکی از تجهیزات اصلی Burner Safety است.

وظیفه آن تأیید شعله در:

• Start-Up
• Run
• Load Change

است.

در Boilerهای چندمشعله ممکن است هر Burner Flame Scanner مستقل داشته باشد.

 

Flame Detector در کوره صنعتی

در Furnaceهای چند Burner، تشخیص Flame هر Burner اهمیت ویژه‌ای دارد.

Detector باید تا حد امکان Flame همان Burner را ببیند و از شعله‌های مجاور تأثیر نگیرد.

 

Flame Detector در Fired Heater

در Fired Heaterهای پالایشگاهی، Flame Monitoring نقش مهمی در ایمنی Burner دارد.

سیستم تشخیص شعله باید با:

• Burner Geometry
• Fuel Type
• Furnace Conditions
• BMS Philosophy

هماهنگ باشد.

 

مهم‌ترین پارامترهای انتخاب Flame Detector

برای انتخاب صحیح باید موارد زیر مشخص باشند:

• Fuel Type
• Burner Type
• Flame Spectrum
• Detection Distance
• Viewing Angle
• Ambient Temperature
• Furnace Temperature
• Controller Compatibility
• Supply Voltage
• Output Type
• Hazardous Area Requirement

 

Compatibility با Burner Controller

هر Flame Detector الزاماً با هر Burner Controller سازگار نیست.

موارد مهم:

• Sensor Type
• Signal Type
• Supply
• Connector
• Safety Logic
• Approved Combination

هستند.

به همین دلیل جایگزینی Detector فقط بر اساس ظاهر یا ولتاژ توصیه نمی‌شود.

 

تفاوت UV، IR، UV/IR و Flame Rod

انتخاب Flame Detector مناسب به نوع شعله، سوخت، طراحی Burner، شرایط محفظه احتراق و سیستم کنترل بستگی دارد.

چهار روش رایج شامل:

• Flame Rod
• UV Detector
• IR Detector
• UV/IR Detector

هستند.

 

مقایسه سریع انواع Flame Detector

نوع دتکتور | روش تشخیص | کاربرد رایج | مزیت اصلی
Flame Rod | یونیزاسیون شعله | مشعل‌های گازی | ساده و اقتصادی
UV Detector | تابش فرابنفش | مشعل‌های گاز و سوخت مایع | پاسخ سریع
IR Detector | تابش مادون قرمز و Flicker | شعله‌های هیدروکربنی | مناسب برخی شعله‌های صنعتی
UV/IR Detector | ترکیب UV و IR | کاربردهای حساس‌تر | کاهش احتمال False Detection

 

Flame Rod بهتر است یا UV؟

اگر Burner گازی کوچک یا متوسط باشد و Flame Rod توسط سازنده تأیید شده باشد، Flame Rod می‌تواند انتخاب ساده و مناسبی باشد.

اما در Burnerهای صنعتی بزرگ‌تر، فاصله بیشتر یا شرایطی که تماس مستقیم الکترود با Flame مناسب نیست، UV Scanner می‌تواند گزینه مناسب‌تری باشد.

انتخاب نهایی باید بر اساس Burner Manufacturer انجام شود.

 

UV بهتر است یا IR؟

هیچ‌کدام به‌طور مطلق بهتر نیستند.

UV برای شعله‌هایی که تابش فرابنفش مناسبی تولید می‌کنند انتخاب خوبی است.

IR برای شعله‌هایی که تابش مادون قرمز و Flicker قابل تشخیص دارند مناسب است.

نوع سوخت و شرایط Furnace تعیین‌کننده است.

 

UV/IR چه مزیتی دارد؟

در سیستم UV/IR دو ویژگی متفاوت شعله هم‌زمان بررسی می‌شود.

این موضوع می‌تواند Selectivity را افزایش دهد و احتمال تشخیص اشتباه ناشی از منابع مزاحم را کاهش دهد.

 

انتخاب Flame Detector بر اساس نوع سوخت

نوع Fuel روی Spectrum شعله تأثیر دارد.

سوخت‌های رایج:

• Natural Gas
• LPG
• Diesel
• Fuel Oil
• Dual Fuel

هستند.

Flame Detector باید متناسب با تابش واقعی Flame انتخاب شود.

 

Flame Detector برای گاز طبیعی

Natural Gas معمولاً Flame تمیزتری ایجاد می‌کند.

بسته به Burner می‌توان از:

• Flame Rod
• UV Detector
• IR Detector

استفاده کرد.

در Burnerهای کوچک، Flame Rod بسیار رایج است.

 

Flame Detector برای گازوئیل

Diesel Flame معمولاً تابش قابل‌توجهی در IR و سایر محدوده‌ها دارد.

UV یا IR Scanner بسته به Burner Design می‌تواند استفاده شود.

 

Flame Detector برای مازوت

Heavy Fuel Oil معمولاً Flame روشن‌تر و دارای Soot بیشتری نسبت به Natural Gas ایجاد می‌کند.

در این شرایط انتخاب Detector، زاویه دید و تمیز نگه داشتن Lens اهمیت بیشتری پیدا می‌کند.

 

Flame Scanner Amplifier چیست؟

در برخی سیستم‌ها Flame Detector به یک Flame Amplifier متصل می‌شود.

Amplifier سیگنال ضعیف Sensor را پردازش کرده و به Burner Controller ارسال می‌کند.

وظایف آن می‌تواند شامل:

• Signal Conditioning
• Amplification
• Threshold Detection
• Fault Monitoring

باشد.

 

Threshold چیست؟

Threshold حداقل سطح Signal موردنیاز برای تأیید Flame است.

اگر Flame Signal کمتر از Threshold شود، سیستم ممکن است Flame را از دست‌رفته تلقی کند.

Threshold باید طبق تنظیمات مجاز سازنده باشد.

 

Sensitivity چیست؟

Sensitivity میزان حساسیت Flame Detector به تابش شعله است.

حساسیت بیش از حد می‌تواند باعث:

• False Flame
• تشخیص شعله Burner مجاور

شود.

حساسیت خیلی کم نیز می‌تواند باعث Flame Failure کاذب شود.

 

Flame Discrimination چیست؟

در Furnaceهای چند Burner، Detector باید Flame Burner موردنظر را از Flameهای دیگر تشخیص دهد.

این قابلیت Flame Discrimination نامیده می‌شود.

موارد مؤثر:

• زاویه دید
• Scanner Technology
• Signal Processing
• Burner Geometry

هستند.

 

علت Flame Signal ضعیف

دلایل رایج عبارت‌اند از:

• Lens کثیف
• زاویه نصب نامناسب
• فاصله زیاد
• Flame ضعیف
• Burner تنظیم نیست
• Purge Air نامناسب
• کابل معیوب
• Grounding نامناسب
• Detector معیوب

 

علت Flame Failure کاذب

گاهی Flame وجود دارد اما سیستم آن را تشخیص نمی‌دهد.

دلایل احتمالی:

• Detector کثیف
• Flame Signal پایین
• کابل قطع یا ضعیف
• Amplifier Fault
• Controller Fault
• زاویه نامناسب Scanner
• Grounding مشکل‌دار

 

علت False Flame

False Flame می‌تواند از:

• شعله Burner مجاور
• تابش داغ Refractory
• Arc Welding
• جرقه الکتریکی
• نور یا تابش مزاحم
• خرابی Detector

ناشی شود.

نوع منبع مزاحم به فناوری Detector بستگی دارد.

 

چرا Lens Flame Scanner کثیف می‌شود؟

در محیط احتراق، Lens ممکن است در معرض:

• دوده
• گردوغبار
• بخارات
• محصولات احتراق

قرار گیرد.

این آلودگی باعث کاهش Signal می‌شود.

 

تمیزکاری Lens

Lens باید طبق دستورالعمل سازنده تمیز شود.

استفاده از:

• مواد شیمیایی نامناسب
• ابزار زبر
• پارچه آلوده

می‌تواند به سطح Optical آسیب بزند.

 

Purge Air نامناسب چه مشکلی ایجاد می‌کند؟

اگر Purge Air کافی نباشد:

• Lens سریع‌تر کثیف می‌شود.
• Detector گرم‌تر می‌شود.
• Flame Signal کاهش پیدا می‌کند.

اگر Purge Air بیش از حد باشد نیز ممکن است روی Flame یا دید Scanner تأثیر بگذارد.

 

کابل Flame Detector

کابل Detector باید مناسب Signal و محیط نصب باشد.

در برخی مدل‌ها استفاده از کابل خاص، Shielded Cable یا محدودیت طول کابل وجود دارد.

Manual سازنده باید رعایت شود.

 

Shielding چیست؟

Shield برای کاهش نویز الکترومغناطیسی استفاده می‌شود.

در محیط‌های صنعتی تجهیزات زیادی مانند:

• Motor
• VFD
• Ignition Transformer

می‌توانند EMI ایجاد کنند.

کابل‌کشی مناسب برای جلوگیری از False Signal اهمیت دارد.

 

Grounding Flame Detector

Grounding صحیح برای عملکرد Flame Rod و بسیاری از سیستم‌های Detector اهمیت دارد.

Ground ضعیف می‌تواند باعث:

• Signal ناپایدار
• Flame Failure
• Noise

شود.

 

سیم Ignition و Flame Signal

کابل Ignition Transformer دارای ولتاژ بالا است و می‌تواند نویز الکتریکی ایجاد کند.

به همین دلیل کابل Flame Signal و Ignition Cable نباید بدون رعایت دستورالعمل سازنده به‌گونه‌ای نصب شوند که نویز به Signal Detector القا شود.

 

Flame Rod چرا Signal ضعیف می‌دهد؟

دلایل رایج:

• سطح Rod آلوده
• Rod خارج از Flame
• Grounding ضعیف
• Insulator ترک‌خورده
• کابل معیوب
• Flame نامناسب

هستند.

 

تمیز کردن Flame Rod

در سرویس دوره‌ای می‌توان وضعیت سطح الکترود را بررسی کرد.

اگر رسوب وجود داشته باشد، تمیزکاری باید بدون آسیب به الکترود یا عایق انجام شود.

 

ترک Insulator چه مشکلی ایجاد می‌کند؟

عایق سرامیکی Flame Rod باید جریان را از مسیر ناخواسته جدا کند.

ترک یا آلودگی Insulator می‌تواند باعث Leakage Current و Signal نامعتبر شود.

 

عیب‌یابی UV Detector

اگر UV Detector Flame را تشخیص نمی‌دهد:

• وضعیت Lens بررسی شود.
• زاویه دید کنترل شود.
• Flame واقعی بررسی شود.
• کابل و Connector بررسی شوند.
• Amplifier کنترل شود.
• Supply Voltage بررسی شود.
• Compatibility با Controller تأیید شود.

 

عیب‌یابی IR Detector

در IR Detector علاوه بر موارد عمومی، باید منابع حرارتی مزاحم نیز بررسی شوند.

Hot Refractory یا اجسام داغ ممکن است Signal IR ایجاد کنند.

Scanner باید بتواند Flame Pattern واقعی را از Background تشخیص دهد.

 

مشکل دیدن Flame Burner مجاور

در Furnaceهای Multi-Burner، Scanner ممکن است Flame Burner دیگری را ببیند.

این وضعیت خطرناک است، زیرا اگر Burner اصلی خاموش شود Detector ممکن است همچنان Flame را تأیید کند.

راهکارها می‌توانند شامل:

• اصلاح Sight Angle
• محدود کردن Field of View
• تنظیم Sensitivity
• استفاده از Detector مناسب‌تر

باشند.

 

Field of View چیست؟

Field of View محدوده‌ای است که Detector می‌تواند از آن تابش دریافت کند.

هرچه FOV بزرگ‌تر باشد، احتمال دیدن منابع مزاحم نیز بیشتر می‌شود.

 

Mounting Flame Scanner

نصب صحیح Scanner شامل بررسی:

• Sight Tube
• زاویه
• فاصله
• Cooling
• Purging
• Vibration
• Ambient Temperature

است.

 

دمای محیط Flame Detector

Detectorها دارای محدوده Ambient Temperature مشخص هستند.

نصب نزدیک Furnace بدون Cooling مناسب می‌تواند باعث:

• Drift
• خرابی الکترونیک
• کاهش عمر

شود.

 

Flame Scanner و Vibration

ارتعاش می‌تواند باعث:

• شل شدن Mounting
• تغییر زاویه دید
• آسیب کابل
• Signal ناپایدار

شود.

در Burnerهای صنعتی نصب مکانیکی مناسب اهمیت دارد.

 

Response Time چیست؟

Response Time مدت زمانی است که Detector برای تشخیص تغییر وضعیت Flame نیاز دارد.

در Safety Application، زمان پاسخ اهمیت زیادی دارد.

مقدار مجاز باید مطابق Burner Controller و استاندارد سیستم باشد.

 

Safety Time چیست؟

Safety Time بازه‌ای است که Burner Control برای Flame Detection یا قطع Fuel در شرایط خاص در نظر می‌گیرد.

Safety Time و Detector Response Time باید با یکدیگر سازگار باشند.

 

Flame Detector در Hazardous Area

اگر Detector در Hazardous Area نصب شود، باید Certification مناسب محیط داشته باشد.

مواردی مانند:

• ATEX
• IECEx
• Class/Division

ممکن است بسته به پروژه مطرح شوند.

 

IP Rating Flame Detector

IP Rating میزان حفاظت Enclosure در برابر:

• Dust
• Water

را مشخص می‌کند.

در محیط‌های Outdoor یا Dusty، IP مناسب اهمیت زیادی دارد.

 

تفاوت Flame Detector مشعل و Fire Flame Detector

این دو نباید با هم اشتباه شوند.

Burner Flame Detector برای تأیید Flame یک Burner خاص در سیستم احتراق استفاده می‌شود.

اما Fire Flame Detector برای تشخیص آتش‌سوزی در یک Area و ارسال Alarm به Fire & Gas System استفاده می‌شود.

کاربرد، استاندارد و طراحی این دو متفاوت است.

 

Flame Detector و Fire & Gas Detector

Fire & Gas Flame Detector معمولاً برای پوشش یک منطقه و تشخیص آتش غیرمجاز طراحی می‌شود.

اما Burner Flame Scanner به Flame داخل محفظه احتراق نگاه می‌کند و بخشی از Burner Safety System است.

 

آیا Flame Detector نیاز به کالیبراسیون دارد؟

بسته به نوع Detector، ممکن است مفهوم Calibration مانند یک Pressure Transmitter وجود نداشته باشد.

اما باید:

• Functional Test
• Signal Check
• Sensitivity Check
• Inspection

طبق دستورالعمل سازنده انجام شود.

 

Functional Test چیست؟

Functional Test بررسی می‌کند که Detector و سیستم کنترل در صورت:

• وجود Flame
• نبود Flame

واکنش صحیح نشان دهند.

این تست باید طبق Procedure ایمن انجام شود و Safety Function نباید به‌صورت غیرکنترل‌شده Bypass شود.

 

نگهداری دوره‌ای Flame Detector

برنامه PM می‌تواند شامل:

• تمیزکاری Lens یا Rod
• بررسی Wiring
• بررسی Mounting
• کنترل Purge Air
• بررسی Signal Strength
• Functional Test
• بررسی Fault History

باشد.

 

برندهای رایج Flame Detector

در بازار تجهیزات احتراق و Burner Safety، شرکت‌های مختلفی Flame Detector و Flame Scanner تولید می‌کنند.

برخی برندهای شناخته‌شده شامل:

• Honeywell
• Fireye
• Siemens
• Kromschröder
• Honeywell Maxon
• Durag
• Forney
• Brahma
• Satronic

هستند.

هر برند ممکن است فناوری، نوع خروجی، سیستم پردازش Signal و سازگاری مخصوص خود را داشته باشد.

 

آیا Flame Detector برندهای مختلف قابل جایگزینی هستند؟

الزاماً خیر.

دو Flame Detector ممکن است هر دو UV باشند، اما از نظر:

• Supply Voltage
• Signal Type
• Connector
• Response Time
• Flame Amplifier
• Burner Controller Compatibility
• Safety Certification

متفاوت باشند.

بنابراین جایگزینی فقط بر اساس «UV بودن» یا ظاهر مشابه کار درستی نیست.

 

هنگام خرید Flame Detector چه اطلاعاتی لازم است؟

برای انتخاب صحیح بهتر است موارد زیر مشخص باشند:

• Brand
• Model
• Burner Type
• Fuel Type
• Detector Technology
• Supply Voltage
• Output Type
• Controller Model
• Mounting
• Ambient Temperature
• Hazardous Area Requirement
• IP Rating

 

انتخاب Flame Detector بر اساس نوع Burner

نوع Burner یکی از اولین پارامترهای انتخاب است.

Gas Burner

ممکن است از:

• Flame Rod
• UV
• IR

استفاده کند.

Oil Burner

معمولاً از UV یا IR Scanner مناسب استفاده می‌شود.

Dual Fuel Burner

Detector باید برای هر دو نوع Flame مناسب باشد.

 

Flame Detector در بویلر

در Boiler، Flame Detector بخشی از Burner Safety System است.

وظایف آن شامل:

• تأیید Flame در Ignition
• پایش Flame در Run
• تشخیص Flame Failure
• ارسال Signal به Burner Controller

است.

در بویلرهای Multi-Burner ممکن است هر مشعل Scanner مستقل داشته باشد.

 

Flame Detector در Furnace

در Furnace صنعتی، چند Burner ممکن است در یک محفظه کار کنند.

در این شرایط Flame Discrimination اهمیت زیادی دارد.

Detector باید Flame Burner موردنظر را تشخیص دهد و تحت تأثیر Flame مجاور قرار نگیرد.

 

Flame Detector در Fired Heater

در پالایشگاه‌ها، Fired Heaterها می‌توانند چندین Burner داشته باشند.

در این سیستم‌ها Flame Scanner باید با:

• Burner Geometry
• Fuel
• Furnace Radiation
• BMS Logic

هماهنگ باشد.

 

Flame Detector در کوره‌های چند مشعله

در Multi-Burner Furnace طراحی زاویه دید اهمیت بسیار زیادی دارد.

اگر Scanner Flame Burner مجاور را ببیند، ممکن است در صورت خاموش شدن Burner اصلی همچنان Flame Signal تولید شود.

این شرایط می‌تواند Safety Function را مختل کند.

 

تفاوت Flame Scanner و Fire Detector

این دو تجهیز کاربرد کاملاً متفاوتی دارند.

Flame Scanner

برای پایش شعله یک Burner خاص در سیستم احتراق استفاده می‌شود.

Fire Flame Detector

برای تشخیص آتش‌سوزی ناخواسته در یک Area استفاده می‌شود.

Fire Detector بخشی از Fire & Gas System است، در حالی که Flame Scanner بخشی از Burner Safety System است.

 

تفاوت Flame Detector مشعل و UV/IR Fire Detector

در ظاهر ممکن است هر دو از فناوری UV/IR استفاده کنند، اما هدف آن‌ها متفاوت است.

Burner Flame Detector روی یک شعله مشخص تمرکز دارد.

Fire Detector باید یک منطقه را پایش کند و Fire Event را شناسایی کند.

استانداردها، Field of View، Logic و Certification این دو متفاوت‌اند.

 

Flame Detector و Burner Controller

Flame Detector بدون Controller مناسب به‌تنهایی وظیفه کامل Safety را انجام نمی‌دهد.

سیگنال Detector باید توسط:

• Burner Controller
• Flame Amplifier
• Flame Safeguard
• BMS

پردازش شود.

 

Flame Amplifier

در برخی سیستم‌ها Flame Detector مستقیماً به Burner Controller متصل نمی‌شود.

ابتدا Signal وارد Flame Amplifier می‌شود.

Amplifier می‌تواند:

• Signal را تقویت کند.
• Noise را فیلتر کند.
• Threshold را بررسی کند.
• Fault را تشخیص دهد.

 

Flame Relay چیست؟

در برخی Burner Control Systemها از Flame Relay برای دریافت و پردازش Flame Signal استفاده می‌شود.

Flame Relay ممکن است بخشی از Flame Safeguard باشد.

 

Flame Signal Meter چیست؟

برخی Controllerها یا Amplifierها امکان نمایش Flame Signal Strength را دارند.

این قابلیت برای:

• Commissioning
• Alignment
• Maintenance
• Troubleshooting

مفید است.

 

Flame Scanner Alignment

در زمان Commissioning، Scanner باید در زاویه‌ای قرار گیرد که Flame Signal پایدار و Selective ایجاد شود.

هدف فقط رسیدن به بیشترین Signal نیست.

اگر زاویه دید بیش از حد باز باشد، ممکن است Scanner Flameهای دیگر را نیز ببیند.

 

بهترین نقطه دید Flame Scanner

بهترین محل دید به Burner Design بستگی دارد.

Detector باید بخشی از Flame را مشاهده کند که:

• مشخصه تابشی مناسبی دارد.
• پایدار است.
• با Burner مجاور اشتباه نمی‌شود.

 

Flame Scanner Sight Pipe

Sight Pipe باید طوری نصب شود که:

• مسیر دید مستقیم باشد.
• آلودگی کمتری وارد شود.
• Cooling/Purge امکان‌پذیر باشد.
• Detector از حرارت شدید محافظت شود.

 

چرا Flame Scanner بیش از حد داغ می‌شود؟

دلایل احتمالی:

• نصب خیلی نزدیک به Furnace
• Purge Air ناکافی
• Cooling نامناسب
• Radiation بالا
• دمای محیط زیاد

است.

کارکرد خارج از Temperature Rating می‌تواند عمر Scanner را کاهش دهد.

 

علت Trip مکرر Flame Detector

Tripهای تکراری ممکن است از:

• Signal ضعیف
• Flame ناپایدار
• Lens کثیف
• کابل معیوب
• Grounding ضعیف
• Burner Tuning نامناسب
• Fault در Amplifier

ناشی شوند.

تعویض Detector بدون بررسی Flame و Burner همیشه راه‌حل مناسبی نیست.

 

آیا مشکل Flame Detector همیشه از خود Sensor است؟

خیر.

ممکن است Detector سالم باشد اما Flame واقعاً ناپایدار باشد.

مواردی که باید بررسی شوند:

• Gas Pressure
• Air Flow
• Burner Nozzle
• Air/Fuel Ratio
• Ignition
• Furnace Draft

هستند.

 

Flame Instability چیست؟

Flame Instability یعنی شعله به‌صورت پایدار روی Burner باقی نمی‌ماند.

نشانه‌ها:

• Flicker شدید غیرعادی
• Lift-Off
• Blow-Off
• Flashback در شرایط خاص
• تغییر مداوم Flame Signal

هستند.

 

Lift-Off چیست؟

در Lift-Off، Flame از Burner Head فاصله می‌گیرد و به‌صورت ناپایدار معلق می‌شود.

این وضعیت می‌تواند باعث کاهش Flame Signal شود.

 

Blow-Off چیست؟

Blow-Off زمانی رخ می‌دهد که Flame از Burner جدا شده و خاموش شود.

یکی از علل می‌تواند نسبت نامناسب Air/Fuel یا سرعت بالای جریان باشد.

 

Flashback چیست؟

در برخی Burnerها اگر سرعت انتشار Flame از سرعت جریان بیشتر شود، Flame می‌تواند به سمت داخل Burner حرکت کند.

به این وضعیت Flashback گفته می‌شود.

این یک شرایط خطرناک است و باید طراحی Burner و Fuel/Air Conditions بررسی شود.

 

ارتباط Flame Detector با Air/Fuel Ratio

اگر نسبت هوا و سوخت نامناسب باشد، Flame Characteristic تغییر می‌کند.

این موضوع می‌تواند روی Detector Signal تأثیر بگذارد.

برای مثال:

• Flame ضعیف
• Flame کوتاه
• Flame بلند
• Soot Formation

می‌تواند الگوی Detection را تغییر دهد.

 

Flame Detector و Combustion Tuning

پس از تنظیم Burner، بهتر است Flame Signal نیز بررسی شود.

Combustion Tuning می‌تواند شامل بررسی:

• O2
• CO
• CO2
• Flue Gas Temperature
• Flame Stability

باشد.

 

تست Flame Failure

در Commissioning و Maintenance ممکن است Function مربوط به Flame Failure طبق Procedure تست شود.

هدف این است که سیستم در صورت از دست رفتن Flame:

• Fuel را قطع کند.
• Alarm ایجاد کند.
• وارد وضعیت Safe State شود.

این تست باید تحت Procedure ایمن انجام شود.

 

تست False Flame

سیستم باید بررسی کند که قبل از Ignition Flame Signal غیرمجاز وجود ندارد.

در صورت False Flame، Start Sequence نباید ادامه پیدا کند.

 

Flame Detector Self-Check

در برخی Scannerها Self-Check به‌صورت داخلی انجام می‌شود.

این قابلیت برای تشخیص برخی Faultهای:

• Sensor
• Electronics
• Optical Path

مفید است.

 

نگهداری Flame Detector

برنامه نگهداری می‌تواند شامل موارد زیر باشد:

• تمیز کردن Lens
• بررسی Flame Rod
• کنترل Cable
• بررسی Connector
• کنترل Grounding
• بررسی Purge Air
• بررسی Mounting
• ثبت Flame Signal
• Functional Test

باشد.

 

دوره سرویس Flame Detector

فاصله سرویس ثابت نیست.

به موارد زیر وابسته است:

• نوع Fuel
• میزان Soot
• Furnace Condition
• Ambient Dust
• Burner Duty
• Manufacturer Recommendation

در Heavy Fuel Service معمولاً آلودگی Optical Components سریع‌تر اتفاق می‌افتد.

 

نکات مهم نصب Flame Detector

در نصب باید این موارد بررسی شوند:

• زاویه دید
• فاصله از Flame
• دمای محیط
• Purge Air
• Cable Routing
• Grounding
• Vibration
• Hazardous Area

 

اشتباهات رایج در نصب Flame Detector

• دید مستقیم به Flame Burner مجاور
• نصب بدون Purge Air در محیط آلوده
• عبور کابل Signal کنار کابل Ignition
• نصب در دمای بالاتر از Rating
• Grounding نامناسب
• تنظیم Sensitivity بیش از حد

 

جدول مقایسه انواع Flame Detector

نوع | اصل عملکرد | کاربرد رایج | مزیت | محدودیت
Flame Rod | یونیزاسیون | Gas Burner | ساده و اقتصادی | نیاز به تماس مناسب با Flame
UV | تشخیص UV | Gas/Oil Burner | پاسخ سریع | حساسیت به برخی منابع UV
IR | تشخیص IR/Flicker | Hydrocarbon Flame | مناسب شعله‌های هیدروکربنی | حساسیت به Background Heat
UV/IR | ترکیب UV و IR | کاربردهای حساس | Selectivity بالاتر | پیچیدگی و هزینه بیشتر
Self-Checking Scanner | Optical + Self Test | Burnerهای Critical | افزایش Diagnostic Capability | هزینه بالاتر

 

راهنمای انتخاب سریع Flame Detector

اگر Burner گازی کوچک باشد:

Flame Rod می‌تواند گزینه رایج باشد.

اگر Burner صنعتی باشد:

UV یا IR Scanner باید بررسی شود.

اگر محیط دارای منابع تابشی مزاحم باشد:

UV/IR یا Scanner با Signal Processing بهتر می‌تواند مناسب‌تر باشد.

اگر Burner Critical باشد:

Self-Checking Detector می‌تواند موردنیاز باشد.

انتخاب نهایی باید توسط Burner Manufacturer یا Design Engineer تأیید شود.

 

سوالات متداول Flame Detector

Flame Detector چیست؟

تجهیزی برای تشخیص وجود یا عدم وجود Flame در Burner و سیستم‌های احتراق است.

 

Flame Scanner چیست؟

Flame Scanner معمولاً یک Detector نوری است که با UV، IR یا ترکیبی از آن‌ها Flame را پایش می‌کند.

 

Flame Rod چیست؟

یک الکترود تشخیص شعله است که در برخی Gas Burnerها از خاصیت یونیزاسیون Flame استفاده می‌کند.

 

تفاوت UV و IR چیست؟

UV تابش فرابنفش Flame و IR تابش مادون قرمز و الگوی Flicker شعله را بررسی می‌کند.

 

UV/IR چیست؟

دتکتوری است که هر دو محدوده UV و IR را برای تشخیص مطمئن‌تر Flame بررسی می‌کند.

 

علت Flame Failure چیست؟

می‌تواند ناشی از خاموش شدن واقعی Flame، Signal ضعیف، Lens کثیف، کابل معیوب یا تنظیم نامناسب Burner باشد.

 

علت Flame Signal ضعیف چیست؟

Lens کثیف، زاویه نامناسب، Flame ضعیف، فاصله زیاد، Purge Air نامناسب یا مشکل Wiring از علل رایج هستند.

 

آیا Flame Detector نیاز به کالیبراسیون دارد؟

معمولاً بیشتر به Functional Test، Signal Check و Inspection نیاز دارد تا Calibration به معنای متداول ابزار دقیق.

 

تفاوت Flame Detector و Fire Detector چیست؟

Flame Detector مشعل برای پایش Flame یک Burner است، اما Fire Detector برای شناسایی آتش در یک محیط استفاده می‌شود.

 

آیا Flame Scanner بدون Burner Controller کار می‌کند؟

برای Safety Function، Signal آن باید توسط Flame Safeguard یا Burner Controller مناسب پردازش شود.

 

جمع‌بندی

Flame Detector یکی از مهم‌ترین تجهیزات ایمنی در سیستم‌های Burner و BMS است.

این تجهیز وجود Flame را تشخیص داده و Signal لازم را برای سیستم کنترل فراهم می‌کند.

انواع رایج شامل:

• Flame Rod
• UV Detector
• IR Detector
• UV/IR Detector

هستند.

انتخاب Detector باید بر اساس:

• نوع سوخت
• Burner Design
• Flame Spectrum
• Viewing Angle
• Temperature
• Controller Compatibility
• Safety Requirement

انجام شود.

نصب صحیح، Purge Air مناسب، کابل‌کشی اصولی و نگهداری دوره‌ای تأثیر زیادی بر عملکرد Flame Detector دارند.