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放空火炬检测器是石油化工、天然气等行业中用于监测火炬系统火焰状态的核心设备，其核心作用是确认火炬是否正常点燃、是否熄灭或出现异常燃烧，保障火炬系统安全稳定运行（避免可燃气体直排大气引发爆炸、中毒等风险）。根据检测原理的不同，主要分为热检测型、光学检测型和电离检测型三大类，具体原理如下：

一、热检测型火炬检测器（传统基础型）

这类检测器通过感知火炬火焰的热量来判断火焰状态，适用于火炬火焰温度高、环境无强热干扰的场景。

1. 核心原理利用火焰的热辐射（红外热辐射为主）或热传导特性，触发检测器内部的热敏元件动作。常见的热敏元件有热电偶、热电阻和热敏开关：

• 热电偶：火焰热量使热电偶两端产生温差电动势，当电动势达到设定阈值时，判定为 “有火焰”；

• 热敏开关：内部双金属片受热变形，达到临界温度时接通 / 断开电路，输出火焰存在信号。

2. 特点

• 优点：结构简单、成本低、抗电磁干扰能力强；

• 缺点：响应速度慢（需热量累积）、易受环境高温（如阳光直射、设备散热）干扰，无法区分火炬火焰与其他热源，仅适用于火炬位置固定、无其他热源的工况。

二、光学检测型火炬检测器（主流高精度型）

这是目前工业火炬系统应用最广泛的类型，通过识别火焰的特定光学特征来精准判断火焰状态，可分为紫外光检测、红外光检测和可见光 / 多光谱检测三类。

1. 紫外光（UV）火焰检测器

1. 核心原理绝大多数烃类燃料（如天然气、石油液化气）燃烧时，会在火焰中产生波长 200~300nm 的紫外光，而阳光、设备热辐射等环境光源几乎不含该波段紫外光。检测器内部的紫外光敏管（如氘灯、紫外光电倍增管）可特异性接收紫外光，当检测到紫外光信号且强度达到阈值时，判定为火炬正常燃烧；若信号消失，则判定为熄火。

2. 特点

• 优点：响应速度极快（ms 级）、抗环境光干扰能力强、可精准识别烃类火焰；

• 缺点：易受火炬头结焦、雨水 / 油污遮挡紫外光敏管的影响，且无法检测无紫外辐射的火焰（如氢气火焰，其燃烧紫外光辐射极弱）。

2. 红外光（IR）火焰检测器

1. 核心原理火炬火焰燃烧时会释放特定波长的红外光（如烃类燃烧产生的 CO₂会辐射 4.3μm 波长红外光，水蒸气辐射 2.7μm 波长红外光），检测器通过红外滤光片 + 红外光敏元件（如红外光电二极管、红外探测器）筛选并接收该特征波长红外光。同时，火焰的红外光信号具有闪烁特性（频率通常为 1~20Hz），检测器会通过识别信号的闪烁频率进一步区分火焰与稳定热源（如加热炉、阳光）。

2. 特点

• 优点：可检测多种燃料火焰（包括氢气火焰，其会辐射特定红外波段）、抗结焦 / 遮挡能力优于紫外型、环境适应性强；

• 缺点：易受高温设备红外辐射干扰，需精准匹配滤光片波长。

3. 多光谱火焰检测器（高端复合型）

1. 核心原理整合紫外 + 红外或多波段红外检测模块，同时采集火焰的多种光学特征，通过算法进行综合判断。例如：

• 同时检测 2.7μm（水蒸气）、4.3μm（CO₂）红外光和紫外光，只有当三种信号同时满足阈值和频率要求时，才判定为正常火焰；

• 可有效排除雷电、电焊弧光、高温设备等干扰源，实现超高检测精度。

2. 特点

• 优点：抗干扰能力极强、检测范围广、可靠性最高，适用于复杂工况（如海上平台、多热源厂区）；

• 缺点：成本高、结构复杂，需定期校准多波段检测模块。

三、电离检测型火炬检测器（特殊工况专用）

这类检测器利用火焰的电离特性工作，适用于火炬头位置狭窄、火焰集中的小型火炬系统。

1. 核心原理火焰内部因高温会产生大量自由电子和离子，具有导电性。检测器在火炬头附近设置两个电极（一个接火炬头金属体，一个为专用探测电极），并在电极间施加直流 / 交流电压：

• 当有火焰时，火焰将两电极导通，形成微弱电离电流，检测器检测到电流后判定为 “有火焰”；

• 火焰熄灭时，电离电流消失，触发熄火报警。

2. 特点

• 优点：直接检测火焰本体、不受光学遮挡影响、响应快；

• 缺点：电极易被火炬燃烧产生的炭黑、腐蚀性气体污染，需频繁维护，且仅适用于火焰可直接接触电极的场景。

四、火炬检测器的辅助逻辑与安全机制

除核心检测原理外，火炬检测器通常还集成以下辅助功能，保障检测可靠性：

1. 自检功能：定期对光敏元件、电路、通讯模块进行自检，若出现故障（如紫外管老化、红外滤光片破损），及时触发设备故障报警；

2. 延时判断：设置火焰确认 / 熄灭延时（通常 0.5~3s），避免因火焰瞬时波动（如气流冲击导致火焰晃动）引发误报警；

3. 联动控制：检测到熄火时，自动触发点火系统重启（如高能点火器），同时向 DCS 系统发送报警信号，联锁关闭上游可燃气体阀门，防止气体泄漏。