Кабель ионизации что это

Назначение и принцип работы ионизационного электрода

Ионизационный электрод контроля наличия и состояния пламени. Автоматическое отключение подачи газа при погасшем пламени горелки. Отслеживание состояния воздушно-газовой смеси и восстановление процесса горения. Совмещение в одном устройстве запальной и контрольной функций.

Ионизационные электроды используют в датчиках контроля пламени газовых горелок. Их главная задача — сигнализировать блоку управления о прекращении горения и необходимости перекрыть поступление газа.

Эти устройства применяют для контроля непрерывности пламени в промышленных печах, домашних котлах отопления, газовых колонках и кухонных плитах. Нередко их дублируют фотодатчиками и термопарами, но в самых простых тепловых аппаратах ионизационный электрод является единственным средством контроля за зажиганием газа и непрерывностью его горения.

Назначение, принцип работы и конструкция ионизационного электрода

Если в нагревательном устройстве по каким-то причинам пропадает пламя, то сразу же должна быть прекращена подача газа. В противном случае он достаточно быстро заполнит объем установки и помещение, что может привести к объемному взрыву от случайной искры.

Поэтому все нагревательные установки, работающие на природном газе, в обязательном порядке должны оснащаться системой слежения за наличием пламенем и блокировки подачи газа.

Ионизационные электроды контроля пламени обычно выполняют две функции: во время зажигания газа от запальника разрешают его подачу при наличии устойчивой искры, а при исчезновении пламени подают сигнал на отключение газа основной горелки.

Принцип работы

Принцип работы ионизационного электрода основан на физических свойствах пламени, которое по своей сути является низкотемпературной плазмой, т. е. средой, насыщенной свободными электронами и ионами и поэтому обладающей электропроводностью и чувствительностью к электромагнитным полям.

Обычно на него подается положительный потенциал от источника постоянного тока, а корпус горелки и запальник присоединяются к отрицательному.

На рисунке ниже показан процесс возникновения тока между корпусом запальника и электродным стержнем, возвышающийся торец которого предназначен для контроля пламени основной горелки.

Процесс зажигания газа в нагревательной установке происходит в два этапа. На первом в запальник подается небольшое количество газа и включается электроискровое зажигание. При возникновении в запальнике устойчивого воспламенения происходит ионизация и начинает протекать постоянный ток в сотые доли миллиампер.

Устройство контроля электрода подает сигнал системе управления, открывается электроклапан, и происходит поджигание основного потока газа. С этого момента электрод формирует управляющий сигнал уже от ионизации его пламени.

Система управления настроена на определенный уровень ионизации, поэтому, если ее интенсивность снижается до заданного предела и ток в плазме падает, происходит отключение подачи газа и гашение пламени. После этого весь цикл с использованием запальника повторяется в автоматическом режиме до тех пор, пока процесс горения не станет устойчивым.

• неправильная пропорция газовоздушной смеси, формируемой в запальнике;
• нагар или загрязнение на ионизационном электроде;
• недостаточная мощность потока пламени;
• уменьшение сопротивления изоляции из-за накопления в запальнике токопроводящей пыли.

Одним из главных достоинств ионизационных электродов является мгновенная скорость срабатывания при погасании пламени. В отличие от них термопарные датчики формируют сигнал только через несколько секунд, которые им требуются для остывания.

Кроме того, ионизационные электроды недороги, т. к. имеют очень простую конструкцию: металлический стержень, изолирующая втулка и разъем. Также они очень просты в эксплуатации и обслуживании, которое заключается в очистке стержня от нагара.

К недостаткам датчиков ионизационного контроля можно отнести их ненадежность при работе с газовым топливом, содержащим большие доли водорода или окиси углерода. В этом случае в пламени генерируется недостаточное количество свободных ионов и электронов, что приводит к невозможности удержания стабильного тока. Кроме того, этот метод может оказаться непригодным при работе в условиях повышенной запыленности.

Конструктивные особенности

Вместе с тем температура в верхней части пламени при горении природного газа может достигать 1600 °C, поэтому контрольные электроды размещают в его корне, где температура ниже — от 800 до 900 °C.

Изолирующий цоколь ионизационного электрода, с помощью которого он монтируется на запальнике, представляет собой высокопрочную и жаростойкую керамическую втулку.

Ионизационный электрод может быть только контрольным, а может выполнять сразу две функции: запальную и контрольную. Во втором случае для зажигания пламени запальника на него подается высокое напряжение, формирующее искру.

Через несколько секунд оно отключается, происходит переключение на питание постоянным током и переход в контрольный режим. Если электрод выполняет только контрольную функцию, то его изоляция, разъем и кабель должны соответствовать требованиям низковольтной аппаратуры, эксплуатируемой при высоких температурах.

При использовании его в качестве запального сопротивление изоляции должно выдерживать на пробой напряжение 20 кВ, а подсоединение к блоку управления производиться высоковольтным кабелем.

При установке ионизационного электрода в корпус конкретной горелки необходимо применять изделие оптимальной длины. Слишком большой стержень будет перегреваться, деформироваться и быстрее покрываться нагаром.

В случае малой длины возможны ситуации, когда ионизационный поток будет прерываться при уходе пламени от конца электрода к другому краю корпуса горелки. В реальных условиях длину электрода обычно подбирают экспериментальным путем.

В бытовых газовых плитах для зажигания используют электроискровые запальные электроды, а для контроля за пламенем — термопарные датчики. А почему в бытовых устройствах не применяют ионизационные электроды в раздельном или совмещенном виде?

Ведь они дешевле термопар. Если вы знаете ответ на этот вопрос, поделитесь, пожалуйста, информацией в комментариях к данной статье.

Источник

Управление пламенем при помощи электрода ионизации

Во время использования любого теплового оборудования, работающего на природном горючем, всегда нужно крепко помнить о высоком риске воспламенения или даже взрыва этого природного горючего вещества.

Такая беда может произойти в ситуациях, при которых может потухнуть огонь газовой горелки или факела по какой-либо причине. Если газовая смесь будет продолжать поступать во внутреннее пространство агрегата или внешнее пространство вокруг него, будет достаточно одной искры открытого огня для того, чтобы произошел пожар или даже взрыв.

Самой частой причиной подобных случаев является отрыв пламени с последующим затуханием. Это происходит при его смещении от выхода в направлении потока газовой смеси. В итоге топка заполняется газом, что приводит к хлопку или взрыву. Причина отрыва – превышение скорости потока смеси над скоростью распространения огня.

Контролируем пламя

Контроль наличия открытого огня производится с помощью ионизационного электрода. Принцип контроля пламени с помощью данного процесса основан на классическом физическом явлении.

Электрическая схема подключения ионизационного электрода.

При горении газа происходит образование огромного количества свободно заряженных частиц – электронов со знаком минус и ионов со знаком плюс. Они притягиваются и двигаются к ионизационному электроду и формируют ток ионизации небольшой силы – буквально несколько микроампер.

Электрод ионизации соединяется с автоматом горения, который снабжен чутким пороговым устройством. Оно срабатывает при образовании достаточного количества заряженных электронов и ионов – разрешает работу горелки. Если же поток ионизации снижается и достигает минимального порога, горелка мгновенно отключается.

Ионизационный электрод контроля пламени устроен довольно просто: он состоит из керамического корпуса и помещенного в него стержня. Главный элемент – специализированный высоковольтный кабель с разъемами для крепления.

Чтобы устройство работало правильно и долго, нужно первым делом точно соблюдать соотношение воздуха и горючей смеси. Второе условие успеха – содержание устройства в полной чистоте.

Источник

Электрод ионизации — что это?

У многих профессий, таких как программист, автомеханик и так далее, есть свои специфические термины, которые они любят использовать. И тем самым предавать большую значимость своей работе, а значит получать больше денег за неё — Ваших денег ! Но, надеюсь читатели моей странички будут разбираться во всех вопросах и терминах — что касается газификации, и будут знать за что платить.

Рассмотрим такое специфическое название устройства, окруженное некой аурой загадочности, как электрод ионизации, который называется также свечой ионизации, ионизационным электродом, электродом контроля наличия и состояния пламени, датчиком ионизации, детектором.

Вопрос первый: для чего он нужен? Всё просто, у Вас работает котёл, Вас нет дома, идёт ремонт газопровода, газ перекрывают на какое-то время а потом запускают. И если Ваша автоматика не перекрывает подачу газа, то не сгоревшее топливо начинает поступать в камеру сгорания, и не факт что всё уйдёт в дымоход. Или котёл, допустим просто задуло порывом ветра — пламени нет, а газ то идёт! Короче нужно устройство, которое при отсутствие пламени перекрывает подачу газа. Раньше это была старая добрая всем известная термопара. Напомню принцип её работы: спаяли две проволоки из различных металлов ,при нагревании, если измерить тестером напряжение между противоположными от спайки концами, то мы увидим некоторое значение. Это напряжение и открывает клапан подачи газа. Есть пламя, есть нагрев, есть напряжение — клапан открыт, нет пламени, нет напряжения — клапан закрыт.

У электрода ионизации принцип следующий. При сгорании газовоздушной смеси образуются заряженные частицы (школьный курс физики). Газ состоит из разных частиц: атомов и молекул, и под воздействием температуры отрицательно заряженные электроны отрываются, оставляя положительные ионы, и мы получаем ионизированный газ ,который называется плазмой. То есть фактически мы имеем проводник со свободными заряженными частицами, эти заряженной частицы притягиваются к нашему электроду, частицы движутся, а значит создают ток (ток ионизации). Он достаточно маленький, десятки микроампер, но этого достаточно, чтобы подать сигнал на электронную плату на открытие газового клапана. Следовательно, если есть пламя, есть поток ионов — клапан открыт, нет пламени — закрыт.

В газовых приборах есть также ещё один электрод — электрод розжига (может быть не один). Если первый подаёт сигнал , то этот искрит. Электрод ионизации может быть только контрольным ,а может быть два в одном-тогда его конструкция будет немного другая.

Главное достоинство электрода перед термопарой — это практически мгновенная скорость срабатывания при погасании пламени. Кстати в ответственных местах работу электрода и термопары объединяют. И более того- добавляют дополнительные фотодатчики.

Вывод. Электрод ионизации по сути представляет собой кусок проволоки в изоляции. Основные проблемы с ним решаются путем чистки или замены. Даже эта поверхностная информация, думаю поможет Вам избежать в некоторых случаях замена платы на на котле за 15000руб вместо электрода за 500руб.

Источник

Кабели ионизации

Кабель соединяющий контрольный электрод (электрод ионизации), задача которого — обнаружение пламени, с блоком управления горелочным устройством.

Lamborghini 01122560 Кабель электрода ионизации

Lamborghini 01122560 Кабель электрода ионизации для горелок LAMBORGHINI CALOR. Длина: 410 мм Применимость: EM 18/L-E (EM 18/2)Производитель: LAMBORGHINI CALOR

Riello 3006294 Кабель ионизации

RIELLO 3006294 Кабель ионизации для дутьевой горелки. Длина: 1400 мм Свободный конец для цоколя топочного автомата. Штекерный разъем к электроду ионизации Ø4 мм. Применяется в горелках RIELLO GAS 8, 9, 9/2, 10 P/M.Производитель: Riello S.p.A.

Riello 3003848 Кабель ионизации

RIELLO 3003848 Кабель электрода контроля ионизации для дутьевых газовых горелок Riello RS 25-50 Длина: 600 мм Свободный конец для цоколя топочного автомата. Штекерный разъем к электроду ионизации Ø4 мм.Производитель: Riello S.p.A.

CIB Unigas 6050216 Кабель контрольного электрода

CIB UNIGAS 6050216 Кабель контрольного электрода для горелки CIB UNIGAS NG140/200 AB. Длина: 720 мм.Производитель: C.I.B. Unigas S.p.A.

CIB Unigas 6050215 Кабель контрольного электрода

CIB UNIGAS 6050215 Кабель контрольного электрода c 3-контактным разъёмом для платы горелки CIB UNIGAS P90/520. Длина: 1100 мм.Производитель: C.I.B. Unigas S.p.A.

CIB Unigas 6050220 Кабель электрода контроля пламени

CIB UNIGAS 6050220 Кабель электрода контроля пламени (кабель ионизации) для горелки CIB UNIGAS R512A. Длина: 1320 мм. CON CONN.3 POLIПроизводитель: C.I.B. Unigas S.p.A.

Кабель розжига/ионизации 360 мм

Кабель розжига/ионизации Длина: 360 мм Внешний диаметр оболочки провода: 4 мм Диаметр прямого штекера: 4 мм/4 мм Применимость: котлы отопительные, горелочные устройства, тепловые пушки (теплогенераторы).

Источник

Теоретические основы электрических кабелей

1-12. Процессы в изоляции под влиянием электрического поля

Изоляция кабелей, длительно находящаяся под напряжением переменного или постоянного тока, подвергается воздействию импульсов перенапряжения. Возникновение ионизации и возрастание tg δ οри переменном напряжении являются важнейшими факторами, ограничивающими возможность повышения напряженности электрического поля в изоляции.

В пропитанной бумажной изоляции, не содержащей газовых включений, ε и tg δ νе зависят от напряженности в диапазоне до 20-25 кв/мм. При повышении напряженности электрического поля в изоляции свыше 25 кв/мм tg6 начинает возрастать. Это можно объяснить вибрацией волокон целлюлозы в переменном электрическом поле вследствие различий ρ и ε масла и бумаги. Применение пленок из полимерных материалов вместо пропитанной бумажной изоляции открывает возможности повышения напряженности электрического поля в изоляции до 50 кв/мм.

В изоляции маслонаполненных кабелей газовые включения могут возникнуть в результате разложения масла в электрическом поле или испарения низших фракций масла при перегреве изоляции кабеля (хотя бы и кратковременном), а также вследствие дефектов монтажа муфт. Поэтому допустимые напряженности в изоляции кабеля значительно ниже 25 кв/мм.

При переменном токе в результате ионизации в газовом включении возникают поверхностные заряды, поле которых в течение одного полупериода направлено против внешнего поля. В следующий полупериод внешнее поле изменяет направление и поле зарядов уже не ослабляет его, а усиливает, что приводит к новой вспышке ионизации. В зависимости от внешнего напряжения частота вспышек ионизации может быть в 2 раза больше и выше частоты приложенного напряжения за счет гармонических составляющих. Процесс ионизации при переменном токе является ухудшающим фактором при старении изоляции, поэтому величина напряженности начала ионизации является пределом напряженности, который допустим для изоляции в процессе эксплуатации. Под действием ионизации увеличивается проводимость пленок, обволакивающих газовые включения, в пропитывающем составе кабеля происходят процессы полимеризации и конденсации с выделением водорода и превращением части пропитывающего состава (массы) в воскообразное изоляционное вещество, называемое обычно воском. При этом размеры газовых включений вследствие их деления уменьшаются, а напряженность ионизации в них увеличивается.

Под действием тангенциальной составляющей напряженности электрического поля ионизированные газовые включения перемещаются между слоями бумаги от больших напряженностей к меньшим и образуют скопление газовых включений. Затем разряд переходит от слоя к слою бумажных лент изоляции кабеля. Обычно поверхностные разряды начинаются в середине ленты, в местах ее последующего пробоя, находящихся под зазором между нижними лентами бумаги, и направлены к краю бумажной ленты.

В порах бумаги происходит отложение углерода, выделившегося из пропиточного состава при его разложении. Углерод вследствие большой проводимости имеет потенциал, близкий к потенциалу токопроводящей жилы, в результате чего в изоляции кабеля возникает тангенциальная (вдоль оси кабеля) составляющая напряженности поля. С проникновением полупроводящего углерода в глубь изоляции тангенциальная напряженность увеличивается, и на поверхности бумажных лент возникают разряды. Так как разряд развивается в обе стороны, то возрастает ток, следы разрядов выявляются более отчетливо- на бумажных лентах происходит воскообра-зование и появляются древовидные побеги (рис. 1-16). В результате образования проводящих углеродистых отложений в изоляции кабеля напряженность в ней возрастает. В дальнейшем в зоне разрушения изоляции развивается тепловой пробой (температура около токопроводящей жилы повышается до 200°С).

Развитие теплового пробоя зависит от температурного хода кривой tg δ, σсловий охлаждения и величины приложенного напряжения. В случае, если теплового пробоя не произошло, ионизационный процесс распространяется вдоль изоляции, и пробой может произойти на значительном расстоянии от места начала развития пробоя у поверхности токопроводящей жилы. В кабелях с пропитанной бумажной изоляцией с экраном из полупроводящих бумаг разрушения изоляции от ионизации выражаются менее отчетливо, чем в изоляции без полупроводящего экрана.

В газонаполненных кабелях низкого и среднего давления при напряжении, незначительно превышающем напряжение ионизации, обычно происходит самозатухание ионизации. В случае, если приложенное напряжение значительно больше напряжения начала ионизации, под действием интенсивной ионизации начинается пробой изоляции около жилы.

При постоянном токе и достаточно высокой напряженности поля Е в газовом включении возникает ионизация, в результате которой (на время порядка 10- 7 сек) газ становится проводящим. При этом на поверхности газового включения образуется свободный поверхностями заряд. Плотность заряда распределяется таким образом, что напряженность поля этого заряда частично скомпенсирует внешнее приложенное поле, так что результирующее иоле в газовом включении уменьшится. При напряженности поля E _н процесс ионизации прекращается и газовое включение снова становится непроводящим. Период ионизации на рис. 1-17 обозначен Δt

В дальнейшем свободные заряды стекают через изоляцию, и напряженность поля в газовом включении нарастает по экспоненциальному закону с постоянной времени, равной примерно τ = ε _о ερ _V . Если бы не происходило ионизации, то напряженность поля достигла бы величины

Но при Е=Е _н ионизация возникает снова и цикл повторяется. Продолжительность цикла определяется периодом времени между погасанием и возникновением заряда Δt ₂ , который зависит от постоянной τ., находящейся в пределах от нескольких до десятков секунд.

Электрическая прочность изоляции маслонаполненных кабелей и кабелей с вязкой пропиткой при идеально выпрямленном напряжении (не содержащем переменной составляющей) лежит в пределах 90-150 кв/мм и мало зависит от длительности приложения напряжения. В кабелях с вязкой пропиткой в результате термических циклов и стекания пропитывающего состава электрическая прочность может снижаться до 45 кв/мм. При увеличении давления с 10 до 40 н/см 2 увеличение электрической прочности не превышает 10-15%. Дальнейшее повышение давления практически не влияет на величину электрической прочности. В кабелях постоянного тока с вязкой пропиткой рабочая максимальная напряженность у поверхности токопроводящей жилы составляет от 14 до 22 кв/мм, а в маслонаполненных кабелях от 20 до 30 кв/мм.

При переменном токе вспышки ионизации происходят каждый полупериод, а при постоянном токе только при включениях и отключениях напряжения. Это объясняется тем, что при ионизации газовых включений в объеме изоляции на их стенках образуются поверхностные заряды, электрическое поле которых при постоянном токе направлено против основного поля ‘в кабеле, что способствует затуханию ионизации. При перемене полярности поле зарядов совпадает с основным электрическим полем кабеля, т. е. напряженность в газовых включениях увеличивается, способствуя развитию ионизации.

При подъеме напряжения в момент t, когда напряжение на газовом включении достигает уровня, достаточного для вспышки ионизации, в газовом включении возникают поверхностные заряды, создающие поле, обратное основному полю в кабеле. С увеличением напряжения плотность поверхностных зарядов возрастает и при подъеме напряжения до значения U ₀ в момент t ₂ напряжение, создаваемое поверхностными зарядами, U _i = U ₀ — U _n таково, что ионизация гаснет. Если бы сопротивление изоляции поверхности газового включения было бесконечно велико и образовавшиеся поверхностные заряды не стекали, ионизация прекратилась бы и напряжение на включении сохранилось бы равным U _n . Однако вследствие медленного стекания зарядов напряжение, создаваемое ими, уменьшается, а напряжение на газовом включении возрастает и в момент t ₃ становится равным напряжению зажигания U ₃ , лри котором вновь вспыхивает ионизация, которая опять продолжается до тех пор, пока напряжение на газовом включении U _i не станет равным напряжению погасания U _n (момент t ₄ ). Если предположить, что напряжение после прекращения ионизации изменяется по экспоненциальному закону

то для повторения вспышки ионизации должно быть соблюдено условие

При выключении постоянного тока (разряд кабеля) поле в газовом включении определяется только плотностью поверхностных зарядов, и в зависимости от моментa выключения напряжение в газовом включении может иметь значения от U _o — U _з до U _o — U _n .. Если напряжение, обусловленное плотностью поверхностных зарядов, больше напряжения зажигания, то при отключении напряжения вновь вспыхивает ионизация, которая продолжается до тех пор, пока плотность поверхностных зарядов в газовых включениях не уменьшится до величины, при которой создаваемое ими напряжение станет меньше напряжения погасания. Таким образом, по значениям U ₃ и U _п а также условной емкости газового включения и сопротивления разряда можно вычислить частоту вспышек ионизации.

Экспериментальная проверка, проведенная в НИИПТ, показала, что при подъеме напряжения постоянного тока до максимального значения ионизация, имеющая место одновременно в ряде газовых включений, не прекращается, а интенсивность ионизации, измеренная числом вспышек, уменьшается постепенно.

В случае, если Вы не нашли информации по интересующей Вас продукции, обращайтесь на форум и Вы непременно получите ответ на поставленный вопрос. Либо воспользуйтесь формой для обращения к администрации портала.

Для справки: Раздел «Справочник» на сайте RusCable.Ru предназначен исключительно для ознакомительных целей. Справочник составлен путём выборки данных из открытых источников, а также благодаря информации, поступающей от заводов-изготовителей кабельной продукции. Раздел постоянно наполняется новыми данными, а также совершенствуется для удобства в использовании.

Список использованной литературы:

Электрические кабели, провода и шнуры.
Справочник. 5-е издание, переработанное и дополненное. Авторы: Н.И.Белоруссов, А.Е.Саакян, А.И.Яковлева. Под редакцией Н.И.Белоруссова.
(М.: Энергоатомиздат, 1987, 1988)

«Кабели оптические. Заводы-изготовители. Общие сведения. Конструкции, оборудование, техническая документация, сертификаты»
Авторы: Ларин Юрий Тимофеевич, Ильин Анатолий Александрович, Нестерко Виктория Александровна
Год издания 2007. Издательство ООО «Престиж».

Справочник «Кабели, провода и шнуры».
Издательство ВНИИКП в семи томах 2002 год.

Кабели, провода и материалы для кабельной индустрии: Технический справочник.
Сост. и редактирование: Кузенев В.Ю., Крехова О.В.
М.: Издательство «Нефть и газ», 1999

Кабельные изделия. Справочник
Автор: Алиев И.И., издание 2-е, 2004

Монтаж и ремонт кабельных линий. Справочник электромонтажника
Под редакцией А.Д. Смирнова, Б.А. Соколова, А.Н. Трифонова
2-е издание, переработанное и дополненное, Москва, Энергоатомиздат, 1990

Источник