火焰离子检测熄火保护装置

火焰离子检测熄火保护装置

燃气具的安全性是产品的一个重要性能。在燃气热水器标准中已经明确规定:热水器必须具有熄火保护装置。多数热水器是采用火焰离子检测熄火保护装置。这类装置不受光和磁的影响，同时受热辐射影响也小，反应灵敏，所以是一种较好的熄火保护装置。

燃气燃烧过程中存在如下的离子反应:

CH+O→CHO++e

CHO++H2O→H3O-+CO

H3O-+e→H2O+H

由于火焰中存在正负离子，当电场施加于火焰时，外电路即可产生电流。

火焰离子电流有如下特点:

①在适当的电场作用下，具有明显的单向导电性;

②电流强度随火焰温度升高而增大;

③在一定电压范围内，离子电流随施加于火焰上的电压升高而增大。

由于火焰离子电流较弱，所以要用火焰信号控制相应的执行机构就必须进行放大，其基本办法是在火焰中放入一根铬镍合金丝作另一个电极，电极的另一端与电源连接起来。当燃烧器燃烧时，火焰会把两个电极连接成电流通路，再把流通的电流加以放大，启动燃气供气

管上的电磁阀，维持供气。当火焰意外熄灭时，电流就被切断，电磁阀失电而关闭，即切断燃气通道，保证使用安全。

火焰离子检测方式分为直流检测和交流检测。早期通常采用直流检测法。该方法是利用火焰的导电性，在火焰中放置一根耐高温的金属电极，施加正电压，而负电极与燃烧器金属体连接，其原理如下图所示。

当有火焰时，电路中产生电流，在电阻R上形成电压降V=IR，从A、B两端可取出电压信号，再送到放大器放大后控制执行机构动作，此方法简单，成本较低。直流检测法虽然容易实现，但在实际应用中，往往会由于环境污染、潮湿等原因，造成电极绝缘电阻下降。当绝缘电阻降到接近火焰内阻时，电路就无法区别是火焰电流还是漏电流，从而误动作，失去保护作用。

交流检测法的工作原理如下图所示。

它能避免直流检测法的上述缺点。在电路中，把交流电压加在火焰探测针上。利用火焰具有单向导电性，而漏电流为双向导电性的特点，在电路中采用交、直流识别电路来区分火焰离子电流和漏电流，从而达到检测火焰信号而去除漏电流信号，防止误动作的目的。由于家用燃气具一般采用1.5V或3V电池作电源。因此需要把直流电变为交流电。

火焰导电式熄火保护器有多种形式（如下图）

火焰导电式熄火保护装置由六部分组成。其中火焰棒即是小火燃烧器，又是火焰检测器，其工作原理如下所述。

当火焰燃烧时，将会产生大量的离子和电子，它们被带一定电荷的电极吸引，可产生0.01mA的电流，一个电极接地(通常以燃烧器头部作为接地电极)，另一个电极放置于火焰中，是一个耐热的金属棒。如有电流通过则表示有火焰存在;如果电流消失，则说明火焰熄灭，这时电磁阀就会在放大器的指示下自动切断燃气气源。

交流检测法的电路有多种，其中较适用的电路如下图所示。

在电路中，电阻R1和电容C1用于获取火焰离子电流信号，B 为交流信号源，提供交变电压，R4、R5、D1、D2、C2、IC2组成信号识别电路。

工作时，火焰产生高温，两电极中有单向脉动电流i通过，在R1上产生上负下正的电压，经过C1滤波，在运算放大器IC1的输出端产生放大了的负向脉动电压，经过R5、D2对电容C2充电，其极性为上负下正，使运算放大器IC2输入端的A点电位低于B点电位，IC2输出低电压信号。当火焰熄灭时，R1中无电流通过，IC1输出零电位，C2上的电压为零;A点电位高于B点电位，

IC2输出高电位信号，驱动控制机构动作。当探测针对机壳漏电时，R1上产生交流电压，经过IC1放大，在IC1输出端输出交流电压，由于R4、C2时间常数远小于R5、C2的时间常数，对C2的充电速度快于放电速度，使C2产生上正下负的电压，A点电位高于B点电位，IC2输出高电压。C1与R1并联可降低交流电压，提高抗漏电能力。