Ионизационный электрод контроля пламени принцип работы

Для очистки горелки демонтируйте ее часть (она крепится несколькими винтами) и продуйте ее сжатым воздухом.

Содержание

Принцип работы ионизационного водонагревателя с контролем пламени

Задача заключалась в разработке испытательного стенда для проверки работы автоматики котельной при отсутствии внешнего снабжения (газ, вода и т.д.). Была поставлена задача разработать испытательный стенд для проверки работоспособности системы управления котельной при отсутствии внешних подключений (газ, вода и т.д.). В принципе, известно, как это сделать, но возникла проблема: как смоделировать работу ионизационного электрода горелки? Принцип контроля пламени путем ионизации основан на том, что при сгорании газа образуются свободные электроны и ионы. Эти частицы "притягиваются" к электроду ионизации и вызывают протекание тока ионизации в несколько десятков микроампер (в моем случае нижний порог составляет 0,8 мкА). Электрод ионизации подключен к входу устройства управления ионизацией (автоматическое управление горелкой). Если во время горения пламени запальника образуется достаточное количество свободных электронов и отрицательных ионов, в автоматической горелке срабатывает пороговое устройство, позволяющее работать (или зажигаться) основной горелке. Если коэффициент ионизации падает ниже определенного уровня, основная горелка отключается, даже если она работала нормально. Возможно, кто-то сталкивался с этой проблемой?

Сергей Валерьевич. Сергей Валерьевич.

Посмотреть профиль 3.2.2012, 9:32 am Что-то подсказывает использование входного диода….

Ионизационный электрод – что это такое?

Ионизационный электрод. Ионизационный электрод.

Рассмотрим конкретное название прибора, окруженное ореолом таинственности, как электрод ионизации, также известный как ионизационная свеча, ионизационный электрод, электрод для контроля наличия и состояния пламени, датчик ионизации, детектор.

Вопрос первый: для чего он используется? Все просто, у вас работает котел, вас нет дома, газопровод ремонтируют, газ на время перекрывают, а потом запускают. И если автоматика не перекрыла подачу газа, то несгоревшее топливо начинает поступать в камеру сгорания, и вы не уверены, что оно все уходит в дымоход. Или, скажем, котел только что сорвало порывом ветра – пламени нет, а газ летит! Короче говоря, вам нужно устройство, которое перекрывает подачу газа при отсутствии пламени. Раньше таким устройством была старая добрая термопара. Напомню, как это работает: два провода из разных металлов спаиваются вместе, и при нагревании, если измерить тестером напряжение между концами, противоположными спайке, вы увидите определенное значение. Это напряжение открывает газовый клапан. Если есть пламя, клапан нагревается, если есть напряжение, клапан открыт, если нет пламени, если нет напряжения, клапан закрыт.

Ионизационный электрод – что это такое?

Принцип работы ионизационного электрода заключается в следующем. При сгорании смеси воздуха и газа образуются заряженные частицы (школьный курс физики). Газ состоит из различных частиц: атомов и молекул, и при воздействии температуры отрицательно заряженные электроны отскакивают, оставляя положительные ионы, и мы получаем ионизированный газ, который называется плазмой. Таким образом, фактически мы имеем проводник со свободными заряженными частицами, эти заряженные частицы притягиваются к нашему электроду, частицы движутся и, следовательно, создают ток (ток ионизации). Он достаточно мал, десятки микроампер, но его достаточно, чтобы дать сигнал электронной плате открыть газовый клапан. Следовательно, если есть пламя, есть поток ионов – клапан открыт, если пламени нет – он закрыт.

Назначение, функции и конструкция ионизационного электрода

Если по какой-то причине в отопительном приборе гаснет пламя, необходимо немедленно перекрыть подачу газа. В противном случае он довольно быстро заполнит объем системы и помещения, что может привести к объемному взрыву из-за случайной искры.

По этой причине все отопительные системы, работающие на природном газе, должны быть оборудованы системой контроля пламени и отключения газа.

Ионизационные электроды для контроля пламени выполняют, по сути, две функции: во время зажигания запальника они позволяют газу поступать при наличии стабильной искры, а когда пламя исчезает, они подают сигнал основной горелке на отключение газа.

Принцип работы

Электрод ионизации работает на основе физических свойств пламени, которое представляет собой низкотемпературную плазму, т.е. среду, в которой присутствуют свободные электроны и ионы, а значит, проводящую и чувствительную к электромагнитным полям.

Обычно он питается от положительного источника постоянного тока, а корпус горелки и запальник подключаются к отрицательному источнику постоянного тока.

На рисунке ниже показано протекание тока между корпусом запальника и электродным стержнем, поднятый конец которого используется для управления пламенем основной горелки.

Процесс зажигания газа в нагревателе происходит в два этапа. В первом случае в запальник подается небольшое количество газа и активируется электроискровое зажигание. Когда в запальнике происходит стабильное воспламенение, происходит ионизация и начинает протекать постоянный ток в сотые доли миллиампера.

Устройство контроля электродов посылает сигнал в систему управления, электромагнитный клапан открывается, и основной поток газа воспламеняется. С этого момента электрод генерирует управляющий сигнал уже на основе ионизации его пламени.

Контроль пламени

Отопительные приборы, работающие на природном газе (плиты, котлы, жарочные шкафы и т.д.), должны быть оснащены системой контроля пламени. Во время работы отопительных приборов возможно погасание пламени горелки (факела), но газ продолжает поступать в прибор и окружающую среду, и при наличии искры или открытого пламени газ может воспламениться или даже взорваться. Наиболее распространенной причиной погасания пламени является отрыв пламени.

Наличие пламени контролируется с помощью ионизационного электрода или фотоэлектрического датчика. Ионизационный электрод обычно используется для управления зажиганием пилотной горелки, которая при необходимости зажигает основную горелку. Пламя основной горелки контролируется световыми датчиками. Пламя запальника нельзя контролировать с помощью фотоэлектрода, поскольку размер пламени запальника слишком мал. Использование ионизационного электрода для контроля пламени основной горелки нецелесообразно, поскольку электрод, помещенный в пламя основной горелки, быстро сгорит.

Фотосенсоры различаются по своей чувствительности к различным длинам волн светового потока. Некоторые фотосенсоры реагируют только на видимый и инфракрасный спектр светового потока от горящего пламени, в то время как другие улавливают только его ультрафиолетовую составляющую. Наиболее распространенным фотосенсором, реагирующим на видимую составляющую светового потока, является датчик FDT.

Световой поток регистрируется фоторезистором датчика и после усиления преобразуется в выходной сигнал 0-10 В, пропорциональный освещенности, или подается на обмотку реле, контакты которого замыкаются, когда освещенность превышает заданный порог. Тип выходного сигнала – сигнал 0-10 В или контакты реле – определяется модификацией PMF. Фотосенсор PMF обычно работает в сочетании с дополнительным устройством F34. Дополнительное устройство обеспечивает питание ПМФ напряжением +27 В, а также используется для установки пороговых значений при использовании ПМФ с токовым выходом. Кроме того, в зависимости от модификации, F34 может контролировать сигнал от электрода запальной горелки и управлять зажиганием и работой горелки через встроенные реле.

Принцип работы датчика

Чтобы понять, как работает ионизационный датчик пламени газового котла, необходимо немного физики. В результате сгорания горючей смеси образуется множество заряженных ионов и электронов, которые свободно перемещаются в пространстве. Электрод ионизации притягивает положительно заряженные частицы, а их движение, в свою очередь, создает ток ионизации в несколько десятков микроампер.

Электрод подключен к входу автомата горения – так называется устройство, контролирующее наличие ионизации. Эта электронная плата отвечает за открытие газового клапана. При наличии тока ионизации в газовом котле клапан открывается, а при отсутствии тока – закрывается.

Основное преимущество ионизационного электрода перед термопарой заключается в том, что он срабатывает сразу же при погасании пламени.

Блок управления ионизацией

Ионизационный датчик с двойной функцией

Иногда ионизационный электрод выполняет также функцию электрода зажигания. В этом случае она способна искрить и плавно переключаться из одного режима в другой. Первоначально на электрод в течение некоторого времени подается сильное напряжение от трансформатора зажигания. По окончании розжига цепи зажигания размыкаются, и датчик переходит в режим контроля пламени.

Многофункциональный электрод подключается к входу блока контроля пламени через специальный высоковольтный кабель.

Принцип работы ионизационного электрода

Горение в большинстве современных котлов контролируется с помощью ионизационного электрода, ток которого постоянно оценивается блоком контроля пламени. Он используется для точного контроля колебаний давления газа и выработки энергии, делая процесс горения максимально эффективным.

Как работает автоматика газового котла

Контроль пламени с помощью ионизационного тока

В большинстве современных котлов для контроля пламени в горелке используется ионизационный электрод. Принцип управления пламенем с помощью ионизационного тока основан на том, что при сгорании газа образуется большое количество свободных электронов и ионов. Эти частицы "притягиваются" к ионизационному электроду и вызывают протекание ионизационного тока в несколько десятков микроампер (в зависимости от модели котла). Электрод ионизации подключен к входу блока управления током ионизации (автоматическое управление горелкой). Если во время зажигания пламени запальника образуется достаточное количество свободных электронов и отрицательных ионов, автоматика горелки разрешает зажигание основной горелки. Если интенсивность ионизации падает ниже определенного уровня, основная горелка отключается, даже если она работала нормально. В простейших котлах оценивается наличие ионизационного тока. Причиной падения тока ионизации за пределы заданного диапазона обычно является отсутствие необходимого соотношения газа и воздуха в запальнике, загрязнение или прогорание ионизационного (управляющего) электрода, но это может быть и падение сопротивления между ионизационным электродом и корпусом запальника, чаще всего вызванное отложением токопроводящей пыли на запальном устройстве. В современных котлах блок автоматического управления горелкой не только управляет пламенем, на нем основана вся система автоматического управления горелкой. Блок управления пламенем знает, как горит пламя, и на основе этой информации управляет скоростью вентилятора и газовым клапаном. В некоторых устройствах розжига ионизационный электрод выступает в качестве электрода зажигания. В этом случае от трансформатора зажигания в течение определенного периода времени подается высокое напряжение, чтобы зажечь запальник. При зажигании запальника электрод сравнения переходит в режим управления током ионизации – цепи зажигания отключаются, а электрод подключается к входу автоматической горелки. В этом случае другой возможной причиной потери сигнала ионизации является обрыв во вторичной обмотке трансформатора. Однако в этом случае искра все еще может генерироваться нормально, поэтому эту неисправность иногда трудно обнаружить.