Flammenüberwachung - Ölbrenner

Fotoelektrische Flammenüberwachungen werden nach der Wirkungsweise unterschieden.

• Fotowiderstände
• Fotozellen
• Fotoelemente

Fotowiderstände sind Halbleiterbauelemente, die ihren Widerstand bei Lichteinfall verringern (meist Kadmium-Verbindungen). Dementsprechend ändert sich bei Anlegen einer konstanten Spannung der sich einstellende Strom. Die Überwachungsstromstärke (Fotostrom) beträgt 6…160 mA. Die Ansprechempfindlichkeit beträgt ∼ 5…30 Lux. Fotowiderstände werden heute ausschließlich für Gelbbrenner verwendet.

Niederohmige Widerstände betätigen ein Relais ohne Verstärker, hochohmige mit Verstärker. Die Ansprechzeit beträgt ∼ 0,5 s. Der Fotowiderstand ist an einer Position am Brennergehäuse montiert, an der das Leuchten der Flamme wahrnehmbar ist und die thermische Belastung zugleich gering ist.

Für die Überwachung von Blauflammen können Fotowiderstände nicht eingesetzt werden, da sie gegenüber der Strahlung dieser Flammen (UV-Bereich) eine zu geringe Empfindlichkeit besitzen.

Fotozellen bestehen aus einem luftleeren Glaskolben mit zwei Elektroden. Die angelegte Spannung beträgt ca. 100 V. Die Kathode ist z. B. aus Cäsium gefertigt und emittiert bei Belichtung einen Elektronenstrom (Fotostrom). Neuere Ausführungen verwenden Fotozellen, die auf ultraviolette Strahlen in einem sehr engen Wellenlängenbereich ansprechen (UV-Detektor). Sie sind unempfindlich gegen die längerwellige Strahlung.

Fotoelemente erzeugen bei Belichtung einer selenbeschichteten Platte eine Gleichspannung von etwa 0,1…0,2 V, wodurch ein Steuerstrom im Bereich von 8…25 mA fließt. Fotoelemente werden heute kaum noch verwendet.

Infrarot-Flackerdetektoren werden in Blaubrenner eingesetzt. Die Strahlungsintensität einer Flamme ändert sich mit einer Frequenz von ca. 10 Hz. Ein Siliziumsensor erfasst die modulierende Flammenstrahlung und wandelt sie in ein elektrisches Signal um. Durch eine Filterkette im Verstärker des Flackerdetektors wird erreicht, dass lediglich Spannungsänderungen im Bereich von 5–16 Hz verstärkt werden. Die Empfindlichkeit des Flackerdetektors kann durch Verändern des Verstärkungsfaktors an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Jedoch nimmt mit zunehmender Verstärkung des Signals die Trennschärfe zu fremden Signalen ab.

Flammenüberwachung

• - Es können sowohl Öl- wie auch Gasflammen überwacht werden
• - Der Flammenfühler kann bei einer Umgebungstemperatur von -20° C… +60° C betrieben werden
• - Der Flackerdetektor wird erst aktiv, wenn ein Mindest-Gleichlicht überschritten wird. Dies verhindert, dass elektromagnetische- und/oder Zündfunken-Störungen den IRD beeinflussen können
• - Die Empfindlichkeit ist einstellbar
• - Leuchtdiode 1 (LED) ist eine Vorwarndiode sowohl für die Vorbelüftung als auch den Betrieb. Leuchtdiode 2 zeigt den jeweiligen Schaltzustand des Fühlers an: Ein oder Aus
• - Während der Vorbelüftung zeigt die LED 1 evt. Fremdlicht durch Flackern oder Volllicht an, bevor der Fühler einschaltet (LED 2)
• - Während dem Betrieb arbeitet LED 1 als Vorwarnung für ein zu schwach eingestelltes Flammensignal: sie beginnt zu flackern oder erlischt, bevor der Fühler abstellt
• - Die geringen Abmessungen des Fühlers erlauben den Einbau an jedem Brenner. Der dazu benötigte magnetische IRD-Halter besitzt die gleichen Befestigungsmasse wie der FZ-Halter. Dieser magnetische Halter stellt das in der DIN EN 298 geforderte Abschalten des IR-Fühlers beim Entfernen aus dem Halter sicher
• - Im Gegensatz zu UV-Röhren erfährt der Flackerdetektor keine Alterung

Einbauvorschrift

• - Der Fühler soll so eingebaut werden, dass das auftreffende Licht möglichst stark pulsiert. Dies wird erreicht, wenn der Fühler möglichst nahe an der Flamme positioniert wird oder wenn er nur auf einen Teilbereich der Flamme ausgerichtet wird (z.B. mittels Sichtrohr)
• - Es darf kein Fremdlicht auf den Fühler fallen (z.B. durch Ritzen oder Schaugläser). Pulsierendes Fremdlicht (z.B. von Fluoreszenzröhre oder Glühbirne) kann eine Störabschaltung zur Folge haben. Wegen der sehr hohen Empfindlichkeit des Fühlers darf der Zündfunke weder direkt noch indirekt (Reflexionen) vom Fühler gesehen werden
• - Der Infrarot-Flackerdetektor soll so eingebaut sein, dass die Umgebungstemperatur in keinem Fall 60° C überschreitet. Bei höheren Temperaturen sind Funktion und Lebensdauer gefährdet. Ferner ist darauf zu achten, dass das Gerät keinen übermäßigen Vibrationen oder Schlägen ausgesetzt ist
• - Der notwendige magnetische IRD-Halter muss auf eine plane Fläche montiert werden, um mechanische Spannungen und somit eine mögliche Zerstörung des Halters zu vermeiden

Die Ionisationsflammenüberwachung stellt eine kostengünstige Lösung zur Überwachung von Blau- und Gelbflammen dar. Bei Ölbrennern hat sich diese Methode nicht durchgesetzt, da sich auf den in die Flamme befindlichen Elektroden, besonders bei der Verwendung von Additiven im Heizöl, nach kurzer Zeit Ablagerungen bilden, die die Bildung eines Ionisationsstroms behindern, was zur Störungsmeldung führt.

Ein UV-Flammenüberwachungssystem besteht aus einem Flammenwächter und Flammenfühler. Voraussetzung für einen sicheren Brennerbetrieb ist ein eindeutiges Flammensignal, das von der Brennerflamme ausgelöst wird.

Um ein fehlerhaftes Flammensignal rechtzeitig zu entdecken, führen die Feuerungsautomaten nach jeder Regelabschaltung (spätestens aber beim Startbefehl für den Brenner) automatisch einen Funktionstest des Flammenüberwachungskreises aus und lösen bei einem fehlerhaften Flammensignal eine Störabschaltung aus.

Der UV-Flammenfühler ist mit einer Quarzglaslinse in einem abgedichtete Fühlerkopf aus Leichtmetall ausgestattet und enthält außer der steckbaren UV-Röhre, eine Drehblende, die zur kontinuierlichen Prüfung des Zünd- und Löschverhaltens der UV-Röhre den Strahlungseinfall auf die Röhre ca. 3-mal pro Sekunde unterbricht.