RS-FS-9001 двухпроводный ультрафиолетовый датчик пламени, 4–20 мА

Description

Что это за изделие

RS-FS-9001 — датчик пламени Flame Tracker с карбидкремниевым (SiC) фотодиодом, выпускаемый Reuter-Stokes (в ранних докуменах — GE Reuter-Stokes, ныне бренд Baker Hughes). Изделие представляет собой двухпроводный токовый датчик с выходом 4–20 мА: по тем же двум проводам подаётся питание и передаётся сигнал, а ток пропорционален интенсивности ультрафиолетового излучения факела.

Конструкция рассчитана на самые тяжёлые условия. Чувствительный элемент закрыт сапфировым окном, которое выдерживает температуру и давление на выходе компрессора; корпус герметизирован и заполнен сухим аргоном, что исключает конденсат на оптике изнутри. Электроника выполнена с автоматическим переключением усиления: высокий начальный коэффициент усиления позволяет увидеть слабый факел, а при ярком пламени усиление снижается, чтобы фотодиод не насыщался. Это даёт широкий динамический диапазон без ручной подстройки под конкретную горелку.

Назначение датчика — не измерение, а подтверждение наличия или отсутствия пламени. Контроллер сравнивает токовый сигнал с порогами и разрешает или блокирует подачу топлива; при потере факела формируется команда на защитное отключение. Поэтому RS-FS-9001 стоит в цепочке безопасности, а не в контуре регулирования, и его отказ воспринимается как потеря контроля горения, а не как «неточное показание».

Отсюда и требования к монтажу: датчик должен «видеть» основание факела, а не раскалённый дым или отражения от стенки камеры. Ошибка в угле установки даёт сигнал, который формально находится в рабочем диапазоне, но не отражает реального горения, и обнаруживается лишь при проверке реакции на погасание.

Технические характеристики

 

Параметр	Значение
Модель	RS-FS-9001
Изготовитель	Reuter-Stokes (Baker Hughes; в документации встречается GE Reuter-Stokes)
Тип изделия	двухпроводный ультрафиолетовый датчик пламени, 4–20 мА
Чувствительный элемент	карбидкремниевый (SiC) фотодиод, сапфировое окно
Выходной сигнал	4–20 мА, двухпроводная схема (питание и сигнал по одной паре)
Напряжение питания	12–30 В пост. тока, источник должен обеспечивать не менее 100 мА
Диапазон спектральной чувствительности	ультрафиолетовое излучение факела
Рабочая температура	от −40 °C до +150 °C; до 235 °C при водяном охлаждении
Исполнение по взрывоопасности	Zone 2 / Class I Div. 2, Grp A–D, T3; ATEX/IECEx II 3 G
Электрический разъём	MIL-C-38999 series III, корпус 15, 5 контактов (используются 3)
Кабель	RS-E2-0285Pxxx или 362A1053Pxxx, 18 AWG, изоляция PTFE, стальная оплётка, до 250 °C
Пороги сигнала	5 мА — погасание (6,25 %), 5,6 мА — горение (10 %)

Как читается сигнал: от пламени до миллиампер

Ток как мера пламени: датчик регулирует потребляемый ток пропорционально количеству ультрафиолета. Минимальный нормированный выход — 5 мА при минимальной интенсивности по спецификации; всё, что ниже, трактуется как отсутствие факела. Контроллер настраивается на два порога: 6,25 % (5 мА) для фиксации погасания и 10 % (5,6 мА) для подтверждения горения. Разрыв между порогами — это гистерезис, который защищает от дребезга сигнала на границе.

Согласование с нагрузкой: максимальное сопротивление измерительного резистора вместе с сопротивлением линии зависит от напряжения питания; при 24 В оно составляет 560 Ом. Если суммарное сопротивление выше, токовый сигнал «сядет» и пороги сдвинутся. На длинных кабельных линиях это первое, что проверяется при пусконаладке RS-FS-9001.

Питание с запасом по помехам: источник должен быть хорошо фильтрован и способен отдать 100 мА. Напряжение не должно превышать 30 В в нормальном режиме и 42 В при переходных процессах; датчик защищён от обратной полярности, но не от длительного перенапряжения.

Оптический путь как часть измерительной цепи: сапфировое окно прозрачно для ультрафиолета, но загрязнение снаружи снижает сигнал так же, как деградация фотодиода. Поэтому при первом пуске записывается фактический уровень сигнала на нормальном режиме, а при последующих проверках он сравнивается с исходным. Существенное падение — повод проверить оптику, а не сразу менять датчик.

Динамический диапазон: автоматическое снижение усиления при ярком пламени позволяет использовать один и тот же датчик на разных горелках и режимах, включая малогабаритные камеры с низким уровнем УФ и мощные с высокой интенсивностью.

Помехи от соседних факелов: при многогорелочных камерах датчик должен видеть только свой факел. Ошибка в ориентации даёт «чужой» сигнал, и защита не срабатывает при погасании собственной горелки — это опасный отказ, который выявляется только проверкой по факту.

Где применяется

Газовые турбины энергетического и механического привода: контроль факела в камере сгорания, разрешение розжига и защитное отключение при погасании. RS-FS-9001 применяется в исполнении для опасной зоны 2 и рассчитан на температуру до 150 °C без охлаждения.

Промышленные паровые и водогрейные котлы: многогорелочные камеры, где требуется индивидуальный контроль каждого факела и быстрая реакция на его потерю.

Технологические печи и нагреватели: печи нефтепереработки, трубчатые нагреватели, реакторы парового риформинга метана (SMR), где горение является частью технологического процесса и его потеря означает аварийную остановку.

Печи сжигания и обезвреживания: термические обезвреживатели отходов, факельные установки, где контроль пламени обязателен по условиям безопасности.

Нефтегазовые объекты: факельные системы, печи подогрева, газотурбинные приводы компрессоров на магистральных газопроводах.

Энергетические объекты с водяным охлаждением: участки с повышенной температурой камеры, где требуется версия с охлаждением до 235 °C.

Смежные позиции

RS-FS-9004 — то же семейство Flame Tracker в исполнении для зоны 0; применяется там, где опасная зона охватывает всю рабочую зону датчика. RS-FS-9006 — исполнение для авиапроизводных газовых турбин, рассчитанное на соответствующие условия камеры. RS-FS-9100 — FT Lite для горелок, температура до 120 °C, зона 2; упрощённое исполнение для промышленных котлов. RS-FS-9101 — FT Lite в исполнении для зоны 0. RS-FS-9009-03 — Flame Tracker Dry 325 с вынесенной электроникой, без охлаждения, до 325 °C. RS-FS-9010-03 — вариант того же «сухого» исполнения с иными характеристиками чувствительности. RS-E2-0285Pxxx — соединительный кабель для RS-FS-9001, 18 AWG, PTFE, стальная оплётка. 362A1053Pxxx — альтернативный кабель того же назначения, применяемый в зависимости от исполнения и длины.

Монтаж, настройка и обслуживание

До установки: проверить исполнение по взрывоопасности — RS-FS-9001 рассчитан на зону 2, и в зоне 0 он неприменим. Обеспечить подачу питания 12–30 В с током не менее 100 мА от фильтрованного источника, проверить полярность и защиту от перенапряжения. Подобрать измерительный резистор так, чтобы его суммарное сопротивление с линией не превышало допустимого для выбранного напряжения (560 Ом при 24 В).

Монтаж: датчик устанавливается так, чтобы окно «видело» основание факела и не захватывало соседние горелки или отражения от футеровки. Проверяется прямоугольность фланцев и трубки установки; при сомнениях используется более короткая монтажная трубка. Разъём не отключается под напряжением, если зона не признана неопасной. Кабель прокладывается с учётом его температурного предела (250 °C) и защищается от механических повреждений.

Настройка: при первом розжиге фиксируется фактический ток при устойчивом горении, затем устанавливаются пороги — 6,25 % (5 мА) на погасание и 10 % (5,6 мА) на горение. Записанное значение становится эталоном для последующего сравнения.

Обслуживание: RS-FS-9001 не требует разборки, но требует контроля оптики. Загрязнение окна снижает сигнал и может привести к ложному «нет пламени»; чистка выполняется по регламенту, а не по факту отказа. При падении сигнала проверяются окно, целостность кабеля, отсутствие замыкания на землю, правильность установки и отсутствие конденсата. Датчик не вскрывается: корпус герметизирован и заполнен аргоном, нарушение герметичности выводит изделие из строя.

Гарантия и поставка

Поставка RS-FS-9001 подтверждается упаковочным листом с обозначением модели и заводским номером, что позволяет проследить партию и исключить подмену исполнения по зоне взрывоопасности. Гарантия на новые оригинальные изделия — 12 месяцев с даты отгрузки; заводские дефекты устраняются заменой. Перед отправкой проверяется состояние сапфирового окна, разъёма MIL-C-38999 и отсутствие следов вскрытия корпуса. Техническая поддержка включает подбор исполнения под конкретную зону и температуру камеры, согласование кабеля RS-E2-0285Pxxx или 362A1053Pxxx по длине и условиям, а также консультации по настройке порогов и проверке реакции на погасание при пусконаладке.