火检.docx

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火检

一、概述

WHKF-1型可见光动态火焰检测装置是根据电力部的有关标准和规

范，总结和吸收国内外同类产品的经验，采用先进的光纤传导技术设计制

造的一种炉膛火焰检测装置，结构简单，操作方便，性能可靠，可长期连

续地检测各种燃气，燃油及燃煤锅炉，是锅炉安全保护系统必不可省的检

测设备，主要应用于工业动力锅炉的火焰监测与保护，是我公司为满足实

际工作现场的需要而开发研制的新型火焰检测装置。

该火检装置包括信号

放大器、火焰检测器（火检探头）和传光束光纤等设备。

二、工作原理及功能特点

（一）、火焰检测器工作原理

　　WHKF-1型可见光动态火焰检测器采用的是火焰波动和光强度检测原

理。

传感元件是紫兰光光敏元件，光谱响应波长为300nm到3000nm，利

用光的亮度和波动产生电压变化和频率变化,来进行分析判断提取出随火

焰变化的频率变化信号和亮度电压信号。

　　燃煤锅炉中煤粉火焰大约可以分为四段：

如图一所示。

从一次风口喷

出的第一段是一股暗色的煤粉与一次热风的混合物流，此段又称黑龙区；

第二段是初始燃烧区，煤粉因受到高温炉气和火焰回流的加热开始燃烧，

大量煤粉颗粒爆燃形成亮点流，此段的亮度不是最大，但亮度的变化频率

达到最大值；第三段为完全燃烧区，各个煤粉颗粒在与二次风的充分混合

下完全燃烧，产生出很大热量，此段的火焰亮度最高且稳定；第四段为燃

尽区，这时的煤粉绝大部分燃烧完毕形成飞灰，少数较大的颗粒继续进行

燃烧，最后形成高温炉气流，其亮度及亮度的变化频率较低。

　　WHQK-1型可见光动态火焰检测放大器就是利用初始燃烧区的火焰亮

度和闪烁频率来判断火焰的真实存在。

　　燃烧的锅膛存在着复杂的工作状况随着燃料四种燃烧变化，它的亮度

和频率也随之变化.放大器滤波电路的选频作用和电压放大的作用，使检

测器不仅对初始燃烧区的红外辐射波动频率响应，而且对高亮度的可见光

也同样进行检测。

通过对频率门坎值的设定和亮度门坎值的设定,多燃烧

器炉膛中相邻或相对的喷燃器的干扰信号进行分析和辩别以消除干扰信

号。

　　在视角确定的检测范围内，喷燃器产生的火焰都有可能发生偏离或其

它火焰窜入的情况，为了防止因燃烧的瞬时波动而使输出产生断续的陡状

输出，在放大器中设有延迟电路，延迟时间为0～9.9秒。

（二）、信号放大器工作原理

如图所示由火检探头测出的亮度和动态电信号经过频率选择单元选

频和亮度分析后，进行放大运算，与装置内的门坎电平信号进行比较，当

火焰亮度信号大于门坎电平信号且频率输出大于门坎电平信号时，此时面

板上有火指示灯亮，同时端子输出量变化可选择常开常闭。

自检报警单元对放大器定时进行检测，检测周期为100MS一次或用手

动检测，此时探头将不再向放大器发出信号，若此时放大器仍能接受信号

必然是假的干扰火焰信号，放大器经过进一步确认后（约10秒）发出故

障信号，同时自检指示灯亮。

　　电源过载保护电路随时监测对探头的供电情况。

一旦短路发报警。

　　延时单元是为了防止因燃烧的瞬间波动而使输出产生断续的陡状输

出，延迟时间为0～9.9秒，该时间的长短，可由按钮来进行设置。

WHFK-1

型火检除具备一般火检装置所具有的功能外，同时还具备以下特点。

▲稳定性高

　　采用高精度运算放大器，所有基准电压均由高精度基准稳压源提供。

▲4～20mA标准信号输出（DC）

▲显示直观

　　火焰的亮度及频率强度和门坎值均可直接显示在面板上,亮度50格

光柱指示表上，其绝对值及相对值一目了然，由于采用LED显示，即使在

夜间观察调试也十分方便,频率用两位数码管显示最值99Hz.

▲调试方便

　　所有现场调试均可在面板上进行，不需要打开机壳。

▲过载保护

　　探头短路用0.5W、10W电阻保护。

▲抗干扰

采用数字处理系统对假信号和电磁干扰性号进行智能化处理，探头部

分采用全金属结构屏敝性好。

数据采集用平均法，滑动平均等方法，

保证数据真实。

▲智能化检测功能

采用智能型数字芯片，处理速度快计算精确稳定可靠，当火焰强度大

于设定门坎值时频率小于设定值，则判断无火，频率大于设定值时，光强

度小于门坎时，也判断无火，即两个指示一个未达到要求，即判断无火，

输出NO信号。

三、主要性能和技术参数

（一）、信号放大器的技术参数

◆型号WHKF-1

◆供电电压220±10%VAC

◆环境温度-10℃~55℃

◆自检周期100MS

◆模拟量输出4～20mADC（1路）

◆模拟量输出负载电阻0～600Ω

◆开关量输出ON/OFF（2路）

◆开关量接点容量∽250V/1A

◆延迟时间0~9.9秒（防陡状脉冲）

◆显示表量程4～20mA（光柱显示50格）

◆最大绝对误差≤2%

◆频率量程0～99Hz

◆频率设定0～99Hz

（二）、检测器（火检探头）的技术参数

◆型号WHKFT-1

◆供电电压12VDC

◆环境温度-10℃～70℃

◆检测器工作波长300nm～3000nm

◆信号输出0～2.5KHz

0～99Hz

（三）、火检光纤技术参数

◆型号WHGQ-□-□

◆透光率1m>50%

◆光纤石英头耐温600℃

◆单丝直径15μm

◆光纤耐温400℃

◆编制方式随机

四、火焰检测探头的安装

（一）、安装位置的确定原则：

1、视野要合适。

保证对火焰信号检测效果的灵敏性和准确性。

2、安装方便。

3、便于维护，且尽量小地影响检测器的使用寿命。

（二）、确定火检安装位置的方法与步骤：

（以四角喷燃锅炉为例）

1、根据“火球”的旋转方向，确定火检安装位置的大范围。

如下图所示，一般地，对于某一角喷燃器所喷出的混合气流来说，得

到的热量越多，燃烧起来就更容易，更充分，其亮度也就越大，反之，就

越暗，越不充分。

例如对角4带过来大量热量（高温混合气流）使角1

靠近角4一侧的混合气流率先燃烧起来且燃烧的充分程度也远大于另一

侧，其亮度也就远大于另一侧。

所以，一般地，靠近热源方向一侧为亮区，

另一侧则为暗区。

结论：

（1）火检安装位置要尽可能在亮区，即靠近热源一侧。

（2）火检安装应在火焰的上部或侧面。

2、确定煤火检的安装位置和角度（对有光纤的情况）

（1）几个重要参数的介绍：

如右图所示

A、煤粉气流扩散角度α。

经验值α＝3°

B、光纤的视角γ。

当光纤的前端距安装管的头75mm时，

γ＝22°

C、初燃区L＝0－3M。

D、火检视野最小位置X。

经验值：

X＝1－1.5M

E、火检安装水平方向的角度β。

5经验值：

β＝0°－5°最大值：

βmax=10°-12°

F、火检距燃烧器的垂直距离H。

（2）安装原则：

A、光纤安装管的头部位置不要超出喷燃器，应尽可能远离炉膛。

B、光纤前端应装在距安装管头部50~100mm处。

C、在保证视野和不影响火检寿命的情况下，应使火检的位置尽可能靠近

煤粉喷燃器。

D、如果喷燃器是摆动的，火检一定要随之一起摆动。

（3）根据

（1）的参数和

（2）的原则，确定H值和β值：

A、根据β＝5°，β＝0°和X＝1.5M，利用上图中的三角关系算出H的

变化范围（H1，H2）。

B、根据（H1，H2）范围和燃烧器的具体环境尺寸确定H的

具体值H0。

C、根据H0和X＝1M算出β的最大值βmax。

（4）确定火检在水平方向的位置。

3、确定油火检的安装位置：

（1）几个重要参数介绍：

如右图所示。

A、油喷射扩散角度α。

经验值：

α＝60°－90°

B、火检视野最小位置X。

经验值：

X＝170－250mm

C、火检安装水平方向的角度β＝0

（2）根据右图中的三角关系计算出当X＝170mm时的H最小值Hmin和

X=250mm时的最大值Hmax。

（3）根据（Hmin，Hmax）的范围和油喷器的实际位置确定H值。

（三）、火检的安装步骤如图三所示：

1、在确定的位置将光纤安装管固定好（用焊接或其他方法）。

2、将光纤（与安装管要配套）从安装管的尾部插入安装管中。

3、将光纤联接头套旋在光纤后端尼龙坐上，使光纤的后端面与连接检测

器的端面基本相平，然后将顶丝拧紧。

4、将冷风管与安装管连接起来。

5、将火焰检测器顺时针方向旋入光纤连接头中。

6、将已预制好的七芯屏蔽电缆用航空插头与检测器连接起来。

7、将七芯屏蔽电缆与火检放大器连接起来。

连接方法参照后面接线图

五、火焰检测器连接方法

（一）面板说明

（1）、红光柱

它的第一功能是光强度的显示，第二是当调整放大倍数时当前光强

度在当前放大倍数的值。

（2）、绿光柱

它是显示强度的阀值。

（3）、红数码

它第一功能是用于频率显示，第二是在设置开关延时时间时显示延

时间，第三是调整放大倍数时，数值在其上显示。

（4）、绿数码

它显示频率的阀值。

第二功能是在设值自然光阀值时在上面显示。

（5）、发光.LED.D1.D2.D3.D4

它们用于各种功能指示D1是红,D2是黄,D3是绿,D4是双色.

（6）、A..B.C.D按键用于各种功能设置。

（在后面介绍）

（二）.后端子说明

　　端子1---7是用于探头的连线:

（1是自检+2是自检-3是12V4

是GND15是F是频率信号6是Q强度信号7是外壳。

）8是4-20MA+9

是4-20MA-10是NC.1112是火焰开关输出1，1314是火焰开关输出2，

15.16是故障输出，17.18是NC，19、20是220V输入

（三）.探头线的说明

探头是使用七芯接头线用七芯屏蔽线

　　　1、外壳.4、红色是+12V.5、黑是GND1.3、白色是频率信

号输出F.2、黄色是强度信号输出Q.6、绿色是自检+.7、棕色是

自检-

六、火焰检测器使用方法

（一）.放大器的操作

1．放大器的正常运行

放大器正常运行时D4在闪烁且在变色，红色光柱表显示当前的火焰

强度，绿色光柱显示的是背景门坎值，红色数码管显示的是当前频率值，

绿色数码管显示的是频率门坎值，D1红色LED，当D1亮时表示有火，不

亮时为无火，D2黄色LED是故障指示，D3绿色LED是自检指示，D4是双

色LED红色和绿色当红和绿都亮时为黄色，它是正常运行的指示----闪

烁。

（二）放大器的设置

<1>有效按A键一次双色LED变为红色且不在闪烁时，它表示进入放

大增益设置状态。

放大倍数为0.1---5倍，显示为1-50。

这时按B键或C

键进入加1或减1运算。

按B键不放可看到红色光柱表在上升，按C键

它下降，且红色数码管在从1-50的变化，这个数值表示0.1-5倍的倍数。

按D键确认返回到正常工作状态。

　　<2>有效按A键2次双色LED为绿色且不闪烁时，它表示进入强度阀

值设置状态。

再按B或C键进行加减运算，这时看到绿色光柱在变化。

按

D键确认返回到正常工作状态。

　　<3>有效按A键3次双色LED为不亮时，它表示进入有火开关退出的

延时时间设置状态。

这时按B或C键进入加或减运算，在红色数码管上显

示。

它单位是0.1S，最大时间是9.9S，显示为99（99×0.1S），最小是

0S，显示的是00（0×0.1S）。

按D键确认返回到正常工作状态。

<4>有效按A键4次双色LED为黄色且不闪烁时，再按B或C键进入频

率上限设置状态。

红数码为“F1”，再按B或C键进行加或减运算，一般

将F1设为“99”，设定好后按“D”键确认，这时进入频率下限设置状态。

红数码为“F2”，再按“B”或“C”键进行加或减运算，一般将F2设为“00”，

设定好后，按D键确认，这时进入频率阀值设置状态。

红数码为“F3”，

再按“B”或“C”键进行加或减运算，此值根据工况而定，一般要小于火

的最小频率值，设定好后按D键确认，返回到正常工作状态。

<5>注：

每个功能的参数改变后，一定要按D键确认。

<6>在没有按A键的时候，按B键是软件复位。

<7>在没有按A键的时候，按C键是进入自检状态。

　　自检时自检灯亮，在1S内如果强度和频率回不到零就发故障故障灯

D2亮，故障开关有输出。

在软件中100MS扫描一次故障，如果故障是假

的它会随时清除。

　　<8>在没有按A键时，按D键，这时绿数码管闪亮，表示进入自然光

阀值设定状态按B或C键进行加或减运算，最大为30，最小为10，表示

100mV-300mV。

　　<9>各参数被设置后将被保存，下次开机时自动调出。

七、放大器的保护功能

故障检测有手动和自动。

手动是按C键进入。

自动是软件对探头送

来的信号进行实时判断分析，如有信号非正常变化就判为故障。

探头工作在+12V，如果探头短路，发故障报警信号。

探头短路保护是用功

率电阻，如果长时间烧坏，这时不再发故障报警指示，使用者要注意。

放大器柜外形尺寸图:

八、火焰检测装置的调试

火检的调试分为冷态和热态调试，冷态调试已在出厂前完成，现场调

试最为关键。

调试步骤如下：

<1>用万用表电压档（DC）检查

12VDC应为12±0.5V

黑表棒接放大器端子排④，红表棒接放大器端子排③，如果电压基本

接近，说明探头与放大器的工作基本正常。

<2>预置背景电平。

<3>放大倍数的调整。

　放大倍数是从1-50即0.1-5倍。

0.1-1是缩小，1-5是放大，出厂设

置是1倍。

<4>、打开燃烧器，调整灵敏度电位器使其满足以下参考值。

火焰电平指示值——火焰电平与背景电平的差值

低负荷（≤30%）满量程的30％，光柱30格左右

中负荷（60%左右）满量程的45％，光柱45格左右

高负荷（≥90%）满量程的55％，光柱55格左右

<5>、重复

（2）、（3）项直至满意为止。

<6>、按下自检按钮：

1S左右光柱和频率回到零位，若不回到零位说明

设备存在向题。

说明：

<1>上述过程应重复进行直到火焰指示能正确反映燃烧情况为止。

<2>调试最好按负荷由低到高逐步调整。

<3>调整完成后，若无特殊情况，一般不要更改所调好的参数，但应经常

检查火检运行情况，并作好记录，以供今后参考。

<4>若因煤种变化或工况发生较大变化，则应按前述重新调整。

<5>在进行灵敏度调整一项时，应观察火焰信号的强弱变化，若信号较弱，

应检查光纤及探头。

<6>在检测中偶然出现的故障灯亮它会被自动清除，在刚上电时一般会出

现。

对于长时故障灯亮说明设备有故障，要修理。

故障出现时发无火信号。

注：

在放大倍数是1倍时强度达90%频率值是小于2为故障。

这是为防止

探头接收很强的自然光出现假火。

<7>探头中有频率增益调节电位器，现场调节可提高检测探头的频率增

益。

九、定货须知

（一）.选型须知

1、光纤

2、光纤护套

3、金属软管

4、护套导管

（二）.定货须知

　　除焊接在航空插座上的500mm屏蔽电缆外，其他电源电缆及控制电缆

由设计院或用户选定、自备。

　　在供货范围之外的其它配置或要求，应在定货时说明。

（三）.供货范围

WHKF-1型火焰检测系统基本配置及供货范围见下表

单火嘴火检基本配置（单台套）

序号名称型号及规格单位数量生产厂家

1信号放大器WHKF-1台1南京万和公司

2火检探头WHKFT-1只1南京万和公司

3光纤WHGQ-□-□S根1南京万和公司

4光纤护套WHGT-□-□-□根1南京万和公司

5金属软管WHQG-□-□根1南京万和公司

6护套导管WHDG--□-□根1南京万和公司

7探头连接器WHLJ-2只1南京万和公司

一、概  述

   WHKF-1型可见光动态火焰检测装置是根据电力部的有关标准和规

范，总结和吸收国内外同类产品的经验，采用先进的光纤传导技术设计制

造的一种炉膛火焰检测装置，结构简单，操作方便，性能可靠，可长期连

续地检测各种燃气，燃油及燃煤锅炉，是锅炉安全保护系统必不可省的检

测设备，主要应用于工业动力锅炉的火焰监测与保护，是我公司为满足实

际工作现场的需要而开发研制的新型火焰检测装置。

该火检装置包括信号

放大器、火焰检测器（火检探头）和传光束光纤等设备。

二、工作原理及功能特点

（一）、火焰检测器工作原理

　　WHKF-1型可见光动态火焰检测器采用的是火焰波动和光强度检测原

理。

传感元件是紫兰光光敏元件，光谱响应波长为300nm到3000nm，利

用光的亮度和波动产生电压变化和频率变化,来进行分析判断提取出随火

焰变化的频率变化信号和亮度电压信号。

　　燃煤锅炉中煤粉火焰大约可以分为四段：

如图一所示。

从一次风口喷

出的第一段是一股暗色的煤粉与一次热风的混合物流，此段又称黑龙区；

第二段是初始燃烧区，煤粉因受到高温炉气和火焰回流的加热开始燃烧，

大量煤粉颗粒爆燃形成亮点流，此段的亮度不是最大，但亮度的变化频率

达到最大值；第三段为完全燃烧区，各个煤粉颗粒在与二次风的充分混合

下完全燃烧，产生出很大热量，此段的火焰亮度最高且稳定；第四段为燃

尽区，这时的煤粉绝大部分燃烧完毕形成飞灰，少数较大的颗粒继续进行

燃烧，最后形成高温炉气流，其亮度及亮度的变化频率较低。

　　WHQK-1型可见光动态火焰检测放大器就是利用初始燃烧区的火焰亮

度和闪烁频率来判断火焰的真实存在。

　　燃烧的锅膛存在着复杂的工作状况随着燃料四种燃烧变化，它的亮度

和频率也随之变化.放大器滤波电路的选频作用和电压放大的作用，使检

测器不仅对初始燃烧区的红外辐射波动频率响应，而且对高亮度的可见光

也同样进行检测。

通过对频率门坎值的设定和亮度门坎值的设定,多燃烧

器炉膛中相邻或相对的喷燃器的干扰信号进行分析和辩别以消除干扰信

号。

　　在视角确定的检测范围内，喷燃器产生的火焰都有可能发生偏离或其

它火焰窜入的情况，为了防止因燃烧的瞬时波动而使输出产生断续的陡状

输出，在放大器中设有延迟电路，延迟时间为0～9.9秒。

（二）、信号放大器工作原理

   如图所示由火检探头测出的亮度和动态电信号经过频率选择单元选

频和亮度分析后，进行放大运算，与装置内的门坎电平信号进行比较，当

火焰亮度信号大于门坎电平信号且频率输出大于门坎电平信号时，此时面

板上有火指示灯亮，同时端子输出量变化可选择常开常闭。

   自检报警单元对放大器定时进行检测，检测周期为100MS一次或用手

动检测，此时探头将不再向放大器发出信号，若此时放大器仍能接受信号

必然是假的干扰火焰信号，放大器经过进一步确认后（约10秒）发出故

障信号，同时自检指示灯亮。

　　电源过载保护电路随时监测对探头的供电情况。

一旦短路发报警。

　　延时单元是为了防止因燃烧的瞬间波动而使输出产生断续的陡状输

出，延迟时间为0～9.9秒，该时间的长短，可由按钮来进行设置。

WHFK-1

型火检除具备一般火检装置所具有的功能外，同时还具备以下特点。

▲稳定性高

　　采用高精度运算放大器，所有基准电压均由高精度基准稳压源提供。

▲ 4～20mA标准信号输出（DC）

▲显示直观

　　火焰的亮度及频率强度和门坎值均可直接显示在面板上,亮度50格

光柱指示表上，其绝对值及相对值一目了然，由于采用LED显示，即使在

夜间观察调试也十分方便,频率用两位数码管显示最值99Hz.

▲调试方便

　　所有现场调试均可在面板上进行，不需要打开机壳。

▲过载保护

　　探头短路用0.5W、10W电阻保护。

▲抗干扰

 采用数字处理系统对假信号和电磁干扰性号进行智能化处理，探头部

分采用全金属结构屏敝性好。

数据采集用平均法，滑动平均等方法，

保证数据真实。

▲智能化检测功能

  采用智能型数字芯片，处理速度快计算精确稳定可靠，当火焰强度大

于设定门坎值时频率小于设定值，则判断无火，频率大于设定值时，光强

度小于门坎时，也判断无火，即两个指示一个未达到要求，即判断无火，

输出NO信号。

三、主要性能和技术参数

（一）、信号放大器的技术参数

◆型号                        WHKF-1

◆ 供电电压                    220±10%  VAC

◆ 环境温度                    -10℃~55℃

◆ 自检周期                    100MS

◆ 模拟量输出                  4～20mADC（1路）

◆ 模拟量输出负载电阻          0～600Ω

◆ 开关量输出                  ON/OFF（2路）

◆ 开关量接点容量              ∽250V/1A

◆ 延迟时间                    0~9.9秒（防陡状脉冲）

◆ 显示表量程                  4～20mA（光柱显示50格）

◆ 最大绝对误差               ≤2%

◆ 频率量程                   0～99Hz

◆ 频率设定                   0～99Hz

（二）、检测器（火检探头）的技术参数

◆ 型号                        WHKFT-1

◆ 供电电压                    12VDC

◆ 环境温度                    -10℃～70℃

◆检测器工作波长              300nm～3000nm

◆ 信号输出                     0～2.5KHz

                                       0～99Hz

（三）、火检光纤技术参数

◆型号                        WHGQ-□-□

◆ 透光率                      1m>50%

◆光纤石英头耐温              600℃

◆单丝直径                    15μm

◆光纤耐温                    400℃

◆ 编制方式                    随机

四、火焰检测探头的安装

（一）、安装位置的确定原则：

1、 视野要合适。

保证对火焰信号检测效果的灵敏性和准确性。

2、 安装方便。

3、 便于维护，且尽量小地影响检测器的使用寿命。

（二）、确定火检安装位置的方法与步骤：

（以四角喷燃锅炉为例）

1、 根据“火球”的旋转方向，确定火检安装位置的大范围。

如下图所示，一般地，对于某一角喷燃器所喷出的混合气流来说，得

到的热量越多，燃烧起来就更容易，更充分，其亮度也就越大，反之，就

越暗，越不充分。

例如对角4带过来大量热量（高温混合气流）使角1

靠近角4一侧的混合气流率先燃烧起来且燃烧的充分程度也远大于另一

侧，其亮度也就远大于另一侧。

所以，一般地，靠近热源方向一侧为亮区，

另一侧则为暗区。

结论：

（1）火检安装位置要尽可能在亮区，即靠近热源一侧。