จะเห็นได้ว่าเปลวเพลิงในการเผาไหม้จะกำเนิดคลื่นความถี่ที่ครอบคลุมระหว่างคลื่นรังสี UV, คลื่นแสงที่คนมองเห็น (Visible Light) และคลื่นความร้อน IR ดังแสดงในรูปที่ 2

 

- ความยาวคลื่น UV : 280 – 400 nm

- ความยาวคลื่น Visible Light : 400 – 760 nm

- ความยาวคลื่น IR : 760 – 3000 nm

การเลือกใช้ UV, IR หรือ UV/IR 

 

มีคำถามมากมายเกี่ยวกับหลักการเลือกใช้ Flame Scanner ว่าจะเลือกใช้ sensor แบบ UV, IR หรือแบบ dual sensors คือ UV/IR เมื่อใด และแตกต่างกันอย่างไร เพราะในท้องตลาดมี Flame Scanner ที่ใช้ sensor ทั้ง 3 ประเภทให้เลือก 

 

UV sensor ใช้ได้กับเชื้อเพลิงเกือบทุกประเภท มีข้อยกเว้นคือ 

 

- เชื้อเพลิงแข็งที่เผาไหม้แล้วมีเขม่ามากๆ หรือต้องป่นเชื้อเพลิงให้เป็นผงก่อนป้อนเข้าเตาเผา เพราะ        เขม่าและผงของเชื้อเพลิงจะดูดซับรังสี UV ค่อนข้างมาก ทำให้ UV Sensor มีปัญหาในการตรวจจับรังสี    UV ในเปลวเพลิง

 

- เชื้อเพลิงที่มีส่วนผสมของ Hydrogen (H2) มากๆ เพราะ H2 เมื่อรวมเข้ากับอากาศที่มี Oxygen (O2) ในระหว่างกระบวนการเผาไหม้ จะเกิดเป็นน้ำ (H2O) หรือหมอก ฟุ้งรวมกับเปลวเพลิง หมอกดังกล่าวก็จะดูดซับรังสี UV เช่นเดียวกัน 

 

- เชื้อเพลิง Hydrogen Sulfide (H2S) ในกระบวนการ Sulphur Recovery Unit (SRU) เพราะกระบวนการเผาไหม้ใน SRU จะเกิดการดูดซับรังสี UV มาก และเปลวเพลิงมีความยาวและมีความถี่ในการพลิ้วไหวต่ำ ทำให้ยากต่อการตัวจับสำหรับ Sensor ทั้ง UV และ IR หรือ UV/IR ปัจจุบันมีเทคโนโลยี Sensor แบบใหม่เพื่อใช้สำหรับ SRU โดยเฉพาะ เราเรียกว่า Thermopile ซึ่งจะไม่กล่าวถึงในตอนนี้

 

IR Sensor โดยปกติจะใช้กับเชื้อเพลิงที่ UV Sensor ไม่สามารถใช้งานได้ เช่น เชื้อเพลิงแข็ง เชื้อเพลิงที่มีส่วนผมของ Hydrogen สูงๆ เพราะ IR Sensor ใช้การตรวจจับคลื่นความร้อนของเปลวเพลิงที่ไม่ค่อยถูกดูดซับจากสะสารอื่น ๆ แต่จะเป็นทางเลือกท้าย ๆ ที่เชื้อเพลิงนั้นใช้ UV Sensor ไม่ได้แล้วเท่านั้น เนื่องจากการตรวจจับคลื่นความร้อนในเตาเผา ที่เกือบจะทุกส่วนในพื้นที่ของเตาเผาก็มีความร้อนเช่นกัน เช่น ความร้อนจากผนังเตา  ความร้อนจากโลหะภายในเตา ความร้อนจากปลายของเปลวเพลิงอื่นในบริเวณที่ใกล้เคียงกัน ทำให้การแยกแยะระหว่างเปลวเพลิงหลักที่ต้องการตรวจจับ (Main flame) กับเปลวเพลิงอื่นและสภาพแวดล้อมโดยรอบ (Background flame) มีโอกาสผิดพลาดได้ง่าย 

 

UV/IR Sensor ถูกออกแบบมาเพื่อให้ลดจุดอ่อนของแต่ละชนิด คือ เชื้อเพลิงในกระบวนการผลิตบางอุตสาหกรรม อาจจะมาจากของเหลือในกระบวนการผลิต เช่นในโรงงานปิโตรเคมิ หรือโรงกลั่นน้ำมัน โดยเชื้อเพลิงดังกล่าวอาจจะมีส่วนผสมของแก๊สหรือน้ำมันหลายชนิด ซึ่งบางชนิดเมื่อเผาไหม้แล้วเกิดการดูดซับรังสี UV อย่างเช่น Hydrogen เป็นต้น ก็สามารถชดเชยการตรวจจับด้วยการกำหนดค่า (configure) ให้ IR Sensor มีบทบาทมากกว่าในการตรวจจับ ในทางกลับกันหากเชื้อเพลิงดังกล่าวในบางช่วงไม่เกิดการดูดซับรังสี UV มาก ก็จะกำหนดค่า ให้ UV Sensor มีบทบาทมากกว่า IR Sensor ซึ่งโดยแนวความคิดแล้วดูเหมือนว่าจะสามารถทำให้การตรวจจับเปลวเพลิง ของ Flame Scanner ชนิดนี้มีประสิทธิภาพมากขึ้น แต่ Flame Scanner แบบ UV/IR Sensor ก็ยังคงมีปัญหาอีกเช่นกัน 

 

ปัญหาของ Flame Scanner แบบ UV/IR Sensor 

 

1. เนื่องจากความต้องการครอบคลุมการมองเห็นคลื่น UV และ IR ผู้ผลิตจะใส่ Sensor ทั้ง UV Sensor และ IR Sensor มาด้วยกัน และทำการรวม output ของ Sensor ทั้ง  2 ชนิดมาเฉลี่ยหาผลลัพธ์เพื่อตัดสินว่า ตรวจจับเจอเปลวเพลิง ( Flame ON) หรือตรวจจับไม่เจอเปลวเพลิง ( Flame OFF ) โดยปกติผู้ผลิตจะทำการ Bias ให้ UV Sensor มีความไวในการตอบสนองไม่เกิน 20% ของความไวรวมเมื่อต้องใช้คู่กับ IR Sensor ทำให้การตรวจจับคลื่นรังสี UV มีประสิทธิภาพด้อยลงไปค่อนข้างมาก

 

2. Flame Scanner แบบ UV/IR Sensor นี้ ยังไม่สามารถกำจัดแสง Visible Light ที่อยู่ระหว่างกลาง Spectrum ของ UV และ IR ได้ทั้งหมด นั่นคือ Flame Scanner ประเภทนี้จะเห็นคลื่นรังสี UV ไปจนถึง IR เลย Visible Light จะเป็นปัญหาสำคัญในการแยกแยะ Main Flame และ Background Flame ดังนั้น ผู้ผลิตส่วนใหญ่จะใส่ฟิลเตอร์กรองสงเอาไว้ที่หน้าเลนส์เพื่อกำจัด Visible Light ก็ยิ่งส่งผลทำให้ลดความไวในการตรวจจับคลื่นรังสี UV ลงไปอีก 

 

3. ความไวในการตรวจจับคลื่นรังสี UV ลดลง ก็จะมีคำถามว่าทำไมไม่เพิ่มเกณฑ์การขยายสัญญาณละ?  ปัญหาคือ ฟิลเตอร์กรองแสงส่วนใหญ่ที่ใส่ไป จะมีแสงที่คลื่นความถี่ 700 nm รั่วผ่านได้และมีอิทธิพลค่อนข้างสูงต่อสัญญาณ Output รวมของ Sensor เปรียบเหมือนกับสัญญาณรบกวน (Noise) ที่เกิดขึ้นในเครื่องขยายเสียง ยิ่งเพิ่มเกณฑ์การขยาย สัญญาณรบกวนก็เพิ่มมากขึ้นเช่นการ ทำให้ Flame Scanner แยกแยะ Main Flame กับ Background Flame ได้ไม่ดีสักเท่าใด 

 

4. สัญญาณ Output รวม ของ UV/IR นำมาตัดสินการตรวจจับเปลวเพลิง ทำให้การติดตั้งและ commissioning ครั้งแรกต้องทำการ learning ให้ Flame Scanner จำเงื่อนไขต่าง ๆ เหมือนเป็นภาพจำ หรือ image เพื่อเป็นบรรทัดฐานในการกำหนด Flame ON หรือ Flame OFF  ทำให้ต้องใช้เวลามากในการ Learning เพราะต้องเรียนรู้และจำเงื่อนไขจาก Process จริง และจะ Flame ON เมื่อใด Flame OFF เมื่อใด เมื่อเงื่อนไขต่าง ๆ เปลี่ยนไป เช่น เงื่อนไขเมื่อหรี่เปลวเพลิง (Min Flame) เงื่อนไขเมื่อเร่งเปลวเพลงสูงสุด (Max Flame) เงื่อนไขเมื่อดับไฟในสถานการณ์ที่สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน (Background Flame) และยังไม่รวมถึง ส่วนผสมของเชื้อเพลิงมีความผันผวน ไม่คงที่ และมีผลต่อการตรวจจับคลื่นรังสี UV ทำให้ต้องมีการปรับให้ผลของการตรวจจับ IR มีผลแทนอีก ดังนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะ Learning ให้กับ Flame Scanner ได้ทุกเงื่อนไข โดยเฉพาะอย่างยิ่งเงื่อนไขการเปลี่ยนแปลงส่วนผสมของเชื้อเพลิงที่ไม่สามารถหาส่วนผสมตายตัวได้ ดังนั้นการตรวจจับเปลวเพลิงของ Flame Scanner ประเภทนี้ ก็ยังมีโอกาสผิดพลาดอยู่บ่อยครั้ง

 

ZEECO’s UV Flame Scanner

 

• ZEECO ใช้ Solid State รุ่นใหม่ใน UV Sensor ที่ตรวจจับ Spectrum ของคลื่นรังสี UV ได้ 100% และสามารถกำจัดคลื่นแสงอื่น ๆ ได้อย่างยอดเยี่ยมโดยไม่ต้องใช้ฟิลเตอร์ การมุ่งเน้นมาที่การตรวจจับรังสี UV เพียงอย่างเดียวทำให้สามารถกำหนดความไวในการตอบสนองรังสี UV ได้สูงสุด 100% หรือ 5 เท่าของความไวในการตรวจจับรังสี UV ของ Flame Scanner แบบ UV/IR Sensor 

 

• ขณะที่ UV Flame Sensor ของผู้ผลิตอื่น ๆ ไม่สามารถมองเห็นเปลวเพลิง จากเชื้อเพลิง Hydrogen ได้ เพราะไอน้ำในเปลวเพลิงดูดซับรังสี UV มาก แต่ขณะเดียวกันกระบวนการเผาไหม้ Hydrogen จะเกิดปรากฏการณ์ Hydroxyl (-OH) ที่กำเนิดรังสี UV ที่ความยาวคลื่น 310 nm หรือที่รู้จักกันว่า UV Re-Emission Point ซึ่งเป็นจุด Peak Responsibility ของ ZEECO UV Flame Scanner พอดี ทำให้ ZEECO UV Flame Scanner สามารถตรวจจับเปลวเพลิงของ Pure Hydrogen หรือ Hydrogen 100% ได้แบบไม่มีปัญหา

 

• ZEECO UV Flame Scanner ไม่ต้องทำการ Learning ให้กับ Flame Scanner ในขั้นตอนการติดตั้ง และ commissioning  ไม่มีผลกระทบจากคลื่นแสงอื่นใด และไม่สนใจว่าส่วนผสมของเชื้อเพลิงจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างไร ทำให้ลดขั้นตอนและเวลาในการติดตั้งและ commissioning ลงได้มาก 

 

ข้อจำกัดของ ZEECO’s UV Flame Scanner 

 

- ใช้ไม่ได้กับเชื้อเพลิงแข็ง เช่นถ่านหิน

- ใช้ไม่ได้ใน Sulphur Recovery Unit (SRU) 

 

Flame Scanner- Odealsplus

 

ZEECO’s UV Flame Scanner

 การตรวจจับการจุดติดของเปลวเพลิงในเตาเผาต่าง ๆ ในงานอุตสาหกรรม ที่ใช้การจุดเตาแบบอัตโนมัติ จำเป็นต้องมีอุปกรณ์ ตรวจจับเพื่อยืนยันการจุดติดของเปลวเพลิง เรียกว่า Flame Scanner หรือบางคนเรียกว่า Flame Detector หากการจุดเตาด้วย Ignitor ไม่สำเร็จและไม่เกิดเปลวเพลิงภายใน 3 วินาทีหลังจากการ Spark ของ Ignitor อุปกรณ์ Flame Scanner จะไม่แสดงสัญญาณ Flame On (เห็นเปลวเพลิง) กลับมา ระบบควบคุมต้องหยุดการจ่ายเชื้อเพลิงเข้าเตาเผา แล้วจะต้องระบายเชื้อเพลิงออกจากเตาเผาก่อนจะเริ่มกระบวนการจุดเตาใหม่อีกครั้ง มิเช่นนั้นแล้วการมีปริมานเชื้อเพลิงที่สะสมคลั่งค้างมากเกินไป อาจจะเกิดการระเบิดได้เมื่อจุดเตาซ้ำ​

 

อุปกรณ์ Flame Scanner ส่วนใหญ่จะมุ่งตรวจจับไปที่คลื่นรังสี UV หรือ IR หรือ  ทั้ง UV และ IR ในคราวเดียวกัน เพราะเชื้อเพลิงทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นน้ำมันหรือแก๊ส เมื่อมีการเผาไหม้ จะปลดปล่อยคลื่นรังสีทั้ง UV และ IR (ความร้อน) เสมอ โดย ความเข้มข้นของรังสี UV จะปรากฏมากในช่วงความยาว 1/3 แรกของเปลวเพลิง และมีความเข้มข้นของรังสี IR ปรากฏมากในช่วงความยาว 2/3 ของเปลวเพลิง  ดังแสดงในรูปที่ 1

ZEECO’s UV Flame Scanner

ODEALS PLUS COMPANY LIMITED

29/74 Moo 10 Tambol Lamlukka, 
Amphur Lamlukka, Pathumthani 12150 , Thailand

+66 29871828

sales@odealsplus.com

+668 19268755​

+662 9871829

Copyright © 2019 Odeals  Plus All Rights Reserved

DESIGN  by

จีเนียส เว็บสวย ติดหน้าแรกๆ Google

ODEALS  PLUS  COMPANY  LIMITED​

Sincerely Serve You with Fair Deal​

Tel : +66 29871828

Fax : +66 29871829