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紫外線火焰探測(cè)器是紫外火焰探測(cè)器的俗稱。紫外火焰探測(cè)器是通過探測(cè)物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生的紫外線來探測(cè)火災(zāi)的,除了紫外火焰探測(cè)器之外,市場(chǎng)上還有紅外火焰探測(cè)器,也就是術(shù)語是線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器。紫外火焰探測(cè)器適用于火災(zāi)發(fā)生時(shí)易發(fā)生明火的場(chǎng)所,對(duì)發(fā)生火災(zāi)時(shí)有強(qiáng)烈的火焰輻射或無陰燃階段的場(chǎng)所均可采用紫外火焰探測(cè)器?;鹧嫣綔y(cè)紫外線傳感器需要傳感器本身耐高溫且靈敏度高。
紫外管有兩種工作狀態(tài),一種是爐膛、加熱器的熄火保護(hù),管子一直處在放電狀態(tài);一種是對(duì)火情的報(bào)警,管子工作在非放電狀態(tài)。紫外管著重于氣體、液體燃料火焰的探測(cè),如天然氣、煤氣、石油液化氣、汽油、柴油、酒精等類物質(zhì),其火焰能見度低、點(diǎn)燃快,有爆炸危險(xiǎn),在燃燒時(shí)必須有熄火保護(hù),在火情預(yù)報(bào)時(shí)沒有引燃階段,采用紫外探測(cè)比其他形狀的探測(cè)有明顯的優(yōu)點(diǎn);能在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)快速反映;可以避免可見光及爐壁紅外輻射的干擾,在我國城市逐漸燃料氣體化的過程中,鍋爐和加熱器的程序點(diǎn)火控制中應(yīng)用越來越廣泛。
由于紫外輻射是以光速傳遞的,紫外管又能在毫秒級(jí)快速反映,因此它可以用于易燃易爆場(chǎng)所,是人和設(shè)備得到保護(hù)。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本功能是監(jiān)測(cè)燃情并對(duì)火焰中斷做出反映。顯然,進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)是不經(jīng)濟(jì)的。但是,必須防止認(rèn)為的操作失誤而造成嚴(yán)重事故。如果火焰熄滅而未被發(fā)現(xiàn),燃料就可能繼續(xù)流出和積集。如未予注意而重新點(diǎn)火,則可能引起積集的燃料和空氣的混合物發(fā)生爆炸,造成人或設(shè)備的巨大損失。所以雖然對(duì)火焰的監(jiān)測(cè)要求遠(yuǎn)教監(jiān)測(cè)火焰的熄滅與否為多,但仍然需要監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以保證安全。
對(duì)監(jiān)測(cè)的反應(yīng)時(shí)間要求嚴(yán)格,一般在火焰熄滅2-4秒內(nèi)予以發(fā)現(xiàn)并切斷燃料供應(yīng)?,F(xiàn)代火焰檢測(cè)技術(shù)需要有較好特性的傳感器,其中一些得到不斷的完善,使用雙金屬元件、燈泡、毛細(xì)管系統(tǒng)及電熱偶用熱的變化來判明燃燒情況,這些方法只能在出現(xiàn)冷態(tài)時(shí)才能做出反應(yīng);用光敏元件檢測(cè)燃燒中的可見光,因周圍區(qū)域被加熱到可見光的程度,使檢測(cè)反映時(shí)間滯后,并且對(duì)一些包括照明在內(nèi)的意外光亮也敏感;紅外線檢測(cè)器雖然可以避免一些意外的可見光干擾,但加熱的爐襯會(huì)輻射紅外線而使反應(yīng)滯后;在火焰中設(shè)置兩個(gè)電極,利用火焰的導(dǎo)電性來檢測(cè),這種裝置不能區(qū)別火焰導(dǎo)通的電流和由于燃燒引起的積炭和污垢所導(dǎo)通的電流。
在紫外區(qū)燃燒產(chǎn)物是晦暗的,應(yīng)該使檢測(cè)對(duì)準(zhǔn)火焰的前三分之一。紫外線輻射是燃燒的產(chǎn)物,因此在燃燒的界面上強(qiáng)度大,在非預(yù)混火焰,界面為表面,對(duì)預(yù)混燃燒的火焰,界面在起端的三分之一處。按比例預(yù)混的燃?xì)饣鹧嬗泻芨叩淖贤廨椛?;霧化燒油、噴嘴混合燒氣、煤粉火焰則表現(xiàn)為中等強(qiáng)度的紫外輻射。電弧富于紫外輻射,所以使用紫外線傳感器應(yīng)當(dāng)十分注意防止電火花點(diǎn)火器或它的反射造成的誤檢。紫外線傳感器的所有看窗及透鏡都應(yīng)采用石英玻璃等可透過紫外線的材料制成。
火焰檢測(cè)電極由于溫度的限制,一般只限于較小的燒氣火焰。燒油會(huì)在電極上結(jié)一層厚的絕緣膜使它與火焰間產(chǎn)生電絕緣。常使電極對(duì)引燃火嘴檢測(cè),并用紫外線傳感器掃描主火嘴的聯(lián)合檢測(cè)。檢試電極應(yīng)放置在引燃火嘴和主火嘴的界面上,而不應(yīng)當(dāng)放在引燃火嘴的上方或者與它平行,這個(gè)位置不能超過額定溫度,并且不得與地點(diǎn)接觸。在冶金爐內(nèi)重油燃燒火焰監(jiān)視中應(yīng)當(dāng)注意,燃燒室內(nèi)溫度高于500℃時(shí),會(huì)發(fā)生燃料和空氣混合物的自燃引爆,當(dāng)燃燒室的容積相當(dāng)小時(shí),爆炸的危險(xiǎn)增加數(shù)倍。在目前已知的大多數(shù)火焰自動(dòng)監(jiān)視方法中,對(duì)重油噴嘴和煤氣-重油聯(lián)合燒嘴適用的方法是無接觸法,它使用的紫外傳感器工作,很明顯多數(shù)波長在0.21~0.23微米范圍內(nèi),在上述范圍內(nèi)火焰的輻射是足夠強(qiáng)的,而爐子砌體的輻射極限波長在紅外線范圍,對(duì)傳感器完全不起作用。
由于此種優(yōu)越性,避免了火焰熄滅時(shí)發(fā)出的錯(cuò)誤信號(hào)。紫外線傳感器使用的安全期(壽命),由它的工作條件決定,環(huán)境溫度低于50℃時(shí),連續(xù)使用壽命超過10000小時(shí),希望它裝在朝向火焰的工作管冷端,需要時(shí)還可以強(qiáng)制供給冷卻空氣。紫外線傳感器的正常工作壽命與工作線路有直接的關(guān)系,它的典型線路有高耗和低耗之分,高耗線路由于電流大可以直接帶動(dòng)繼電器,具有線路簡單、維修方便等優(yōu)點(diǎn);但由于今年來集成電路的飛速發(fā)展,從設(shè)計(jì)上采用低耗電路越來越多。低耗電路不但耗電少,而且能有效地避免因放電電流大,消電離時(shí)間不夠長而引起自激現(xiàn)象。阻容并聯(lián)的負(fù)載使管子放電面積加大而時(shí)間縮短,呈脈沖狀態(tài)。
紫外線傳感器工作在直流狀態(tài)必須有足夠的熄滅時(shí)間(2ms以上),這是因?yàn)樽贤夤饷艄艿姆烹姴粫?huì)自行熄滅,而且放電管本身放電熄滅后很多游離的亞穩(wěn)態(tài)原子,使第二次放電容易得多,只有足夠長的時(shí)間這些亞穩(wěn)態(tài)原子才能顯著減少。高速調(diào)溫燃燒器作為工業(yè)窖爐上的新型節(jié)能燒嘴正在推廣使用,在使用中必須有自動(dòng)點(diǎn)火和火焰監(jiān)視。在燃燒中經(jīng)常有一些雜志向四周噴射,容易將紫外線傳感器前面的透紫玻璃遮住,使用中必須注意加強(qiáng)玻璃的吹掃,經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的壓縮空氣防塵罩不僅可以冷卻探頭,而且可以有效防止粉塵在視窗上的聚焦。
紫外火焰探測(cè)器是用紫外光觸發(fā)的,普通的擴(kuò)散火焰,能產(chǎn)生足夠強(qiáng)度易鑒別的紫外輻射光,設(shè)計(jì)探測(cè)器時(shí)必須注意光譜范圍應(yīng)在290nm的太陽輻射光以外?,F(xiàn)有紫外線傳感器是很有效的,它能排除太陽輻射光,還能有效地感應(yīng)火焰發(fā)出的285nm以下的輻射光。其它元件如碳化硅光敏二極管的靈敏度很高,但對(duì)非火災(zāi)的紫外光分辨能力差。紫外線傳感器是為保護(hù)特殊場(chǎng)所而發(fā)展和應(yīng)用的,這些地方的危險(xiǎn)區(qū)距探測(cè)器近,而且探測(cè)器對(duì)火焰的選擇性可以被精 確到只感應(yīng)火焰產(chǎn)生的特定波長的紫外輻射光。紫外火焰探測(cè)器已成功地應(yīng)用于抑爆系統(tǒng),并在低壓室水滅火系統(tǒng)中作釋放裝置用。紫外管在火情報(bào)警上也可以配合感煙、感紅外、感溫探頭使用,互相彌補(bǔ)不足,增加預(yù)報(bào)的可能性,如現(xiàn)代化計(jì)算機(jī)房、電力系統(tǒng)、石油化工系統(tǒng)等要求高的場(chǎng)所。
高靈敏度的紫外管可以檢測(cè)距7~10米的打火機(jī)火焰,故也可作為禁煙場(chǎng)所的警鈴使用。在自動(dòng)控制中紫外探頭和紫外光源組成控制系統(tǒng),避免外界雜散光的干擾,探測(cè)器信號(hào)經(jīng)過處理后啟動(dòng)后級(jí)控制系統(tǒng)。例如,由于它只響應(yīng)260nm以下的紫外輻射,能在放映中把電影片的斷頭,裂紋及時(shí)檢查出來防止擴(kuò)大損害。紫外管目前研制中主要是提高靈敏度、可靠性、一致性,降低成本,國外正在進(jìn)行不同種類的燃燒發(fā)出紫外線的強(qiáng)峰值探測(cè)的分類研究。紫外管的缺點(diǎn)是工作電壓高,不能區(qū)分電弧紫外干擾,使用受到一定的局限。以Cs-Te為光電陰極的真空光電管工作電壓低(6V、15V),光譜范圍是185~350nm,適合紫外輻射量的檢測(cè),其輸出電壓是連續(xù)而且微弱,不合適作開關(guān)使用。
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