Flame Rod Dos Pilotos
As hastes de chama (Flame Rod) são usadas em pilotos de queimadores de processo para confirmar que uma chama está presente. Os flame rods funcionam devido ao processo de ionização / retificação para fechar um circuito elétrico. Quando a haste da chama é energizada, a corrente produz uma carga positiva que atrai os íons negativos da chama. Os íons positivos normalmente serão atraídos para a área de aterramento da ponta do piloto. A teoria é coletar mais íons positivos, através do terra, do que os íons negativos, do flame rod, de modo que o fluxo de elétrons é “retificado” ou fluindo em uma direção. Isso produz o sinal de corrente contínua usado para indicar a presença de chama.
Testando o Flame Rod
Aviso!
Altas tensões capazes de causar a morte podem ser usadas com este equipamento. Tenha extremo cuidado ao fazer a manutenção de painéis de controle e componentes acionados eletricamente. O teste deve ser realizado apenas por pessoal qualificado. Use o EPI necessário, incluindo óculos de segurança e luvas de couro.
O teste foi realizado para estabelecer um procedimento para solucionar problemas de pilotos com flame rod. O piloto de teste foi um ST-1SE-FR, que é um dos nossos pilotos padrão para queimadores de processo. O piloto foi testado com gás natural em várias pressões de combustível e configurações da entrada de ar.
Usamos um conjunto de “Circuito de Teste” que consiste em um resistor de 820 MΩ conectado em série com um diodo 1N4004. O jacaré vermelho ou positivo é a extremidade do diodo e o jacaré preto ou negativo é a extremidade do resistor do circuito de teste. O medidor de teste era um “Multímetro FLUKE 87 V True RMS”.
Os flame rods dos pilotos funcionam no processo de ionização / retificação para fechar um circuito. Sempre há tensão na haste da chama quando a energia está ligada. Nosso painel de relés usou um pequeno transformador para aumentar a tensão de 120 Vca para aproximadamente 300 Vca na haste da chama. Esta tensão está com o piloto apagado e sem presença de chama. Essa tensão foi medida tocando-se a ponta de prova vermelha (+) do multímetro, na haste de extensão do flame rod e a ponta de prova preta (-) na base do piloto para o aterramento. É importante notar que esta tensão é o resultado da corrente alternada (CA).
Note:
Nosso sistema utilizou um “Amplificador de Retificação – Tipo 72DRT1” da FIREYE. Diferentes tipos de amplificadores podem resultar em tensões e correntes maiores ou menores das observadas neste procedimento.
O circuito de teste foi então conectado com o jacaré vermelho no fio de alta tensão para a haste da chama e o jacaré preto para a placa de montagem do piloto. O circuito de teste simula o circuito de retificação de chama para energizar a luz “Flame On (Chama Acesa)” no painel de relés.
Também conectamos o jacaré vermelho à haste da chama, perto da ponta do piloto e o jacaré preto na placa de montagem do piloto e a luz acendeu.
O próximo passo foi acender o piloto com 0,35 kgf/cm² (35 kPa) com a porta de ar 50% aberta. A luz acendeu e a tensão medida foi de 193 volts de corrente contínua (Vcc).
A corrente neste momento era 44 microampères (µA). Para medir a corrente, o multímetro deve ser conectado em série com o fio vermelho ao fio do flame rod e o fio preto à haste de extensão.
A pressão piloto foi aumentada para 0,7 kgf/cm² (70 kPa) e a tensão aumentou de 170 Vcc para 240 Vcc. Aumentar ainda mais a pressão para 1,0 kgf/cm² (100 kPa) aumentou a tensão para 250 Vcc.
Neste ponto, ajustamos a pressão do gás para 0,35 kgf/cm² (35 kPa) e, em seguida, fechamos a porta de ar do misturador para aproximadamente 25% (2,mm). A tensão caiu de uma constante de 200 Vcc para uma flutuação entre 90 e 150 Vcc.
Abrindo a porta de ar do misturador para 100%, aumenta a tensão para 240Vcc.
Recomendações e Conclusões
A pressão de gás do piloto não teve um impacto significativo na tensão gerada no circuito. Operando com gás natural, a pressão recomendada seria de 0,5 a 1,0 kgf/cm². A luz no painel de relés permaneceu ligada a 0,1 kgf/cm².
A posição da porta de ar do misturador reduz significativamente a tensão da chama. A porta de ar deve estar entre 50% e 100% aberta para o melhor sinal.
Durante a operação normal, o flame rod deve gerar uma tensão de 220 a 250 Vcc. A tensão mínima, para um sinal confiável, deve ser de 90 Vcc. A corrente deve ser de 20 a 45 microampères (µA). Níveis de corrente de menos de 5 microampères (µA) podem causar alarmes de “perda de chama”.
Procedimento de teste de campo
Para provar que a fiação do sistema está funcional, feche a válvula de gás do piloto. Em seguida, conecte o jacaré vermelho do circuito de teste, ao fio de alta tensão no piloto e o jacaré preto na placa de montagem. Tome muito cuidado, pois o sistema estará energizado. A luz “Chama Acesa” no relé ou no painel deve acender.
Para provar que a haste da chama está funcionando, será necessário que o piloto seja removido do queimador. Bloqueie a válvula de gás do piloto e remova o piloto. Certifique-se de que o piloto esteja aterrado. Conecte o jacaré vermelho do circuito de teste, à haste da chama e o jacaré preto na placa de montagem. A luz “Chama Acesa” deve acender. Se a luz não acender, o problema é com a haste da chama, os isoladores ou as hastes de extensão. Tome muito cuidado para não tocar no piloto ou na haste da chama quando a energia estiver ligada.
Inspecione a haste da chama quanto a qualquer tipo de corrosão ou acúmulo que possa interferir no processo de ionização. O acúmulo de umidade nos isoladores e conectores é um problema frequente. Desligue a energia antes de limpar ou substituir o piloto ou as peças do piloto
Diagnosticando e resolvendo problemas com queimadores em Fornos de Processo
Frequentemente, o operador do forno deve ser treinado para usar o conhecimento do equipamento e da unidade de processo para fazer ajustes que retornem à operação de volta para a capacidade necessária e desejada pela gerência da unidade.
É essencial que a resolução de problemas seja feita de maneira sistemática e bem organizada. Uma resolução de problemas eficaz e segura envolve quatro etapas básicas:
- Reconhecendo o problema
- Observando as indicações do problema
- Identificando soluções para o problema
- Tomando medidas corretivas.
Quando um problema é observado, é necessário avaliar seu provável efeito no processo ou produto que está sendo produzido. Algumas soluções podem exigir que o forno seja apagado para que o problema seja resolvido.
Uma vez que uma causa tenha sido determinada, procedimentos padrões devem ser seguidos para resolver o problema. Todo o pessoal envolvido deve estar ciente do problema, das ações corretivas planejadas, da forma como a segurança é abordada, dos resultados esperados e da ação apropriada a ser tomada, caso o problema se agrave ou não seja resolvido.