رله مشعل زیمنس LME21.350C2

نقد و بررسی تخصصی رله مشعل زیمنس SIEMENS مدل LME21.350C2

رله مشعل گازی زیمنس Siemens LME21.350C2 یک کنترلر الکترونیکی برای راه‌اندازی، کنترل توالی احتراق و نظارت ایمن بر مشعل‌های گازی دو مرحله‌ای است که در مشعل‌های فن‌دار با ظرفیت کوچک تا متوسط مورد استفاده قرار می‌گیرد. این رله وظایفی مانند راه‌اندازی فن، کنترل پرشر سوئیچ هوا، اجرای پیش‌تهویه محفظه احتراق، فعال‌کردن سیستم جرقه، فرمان به شیرهای گاز مرحله اول و دوم و نظارت دائمی بر تشکیل و پایداری شعله را در یک سیکل مشخص انجام می‌دهد.

LME21.350C2 با ولتاژ 230VAC و فرکانس 50 تا 60 هرتز کار می‌کند و برخلاف سری LME22، برای کنترل مستقیم سرووموتور یا اکچویتور دمپر هوا برنامه‌ریزی نشده است؛ بنابراین این مدل بیشتر برای مشعل‌های دو مرحله‌ای مناسب است که تغییر ظرفیت آن‌ها از طریق فرمان شیر دوم گاز و مدار مستقل تنظیم هوا انجام می‌شود و نیازی به مدیریت موقعیت اکچویتور از داخل رله مشعل ندارند.

نحوه عملکرد LME21.350C2

پس از دریافت فرمان روشن‌شدن مشعل، رله ابتدا وضعیت اولیه مدارهای ایمنی را بررسی می‌کند و پس از اطمینان از شرایط مناسب، فن مشعل را راه‌اندازی می‌کند. در ادامه، پرشر سوئیچ هوا باید در بازه زمانی تعیین‌شده وجود فشار مناسب هوا را تأیید کند و پس از آن مرحله پیش‌تهویه آغاز می‌شود تا گازها یا بخارات احتمالی باقی‌مانده در محفظه احتراق پیش از شروع جرقه‌زنی تخلیه شوند.

در این مدل زمان پیش‌تهویه حداقل 30 ثانیه است و پس از پایان این زمان، سیستم جرقه فعال شده و شیر گاز مرحله اول اجازه بازشدن پیدا می‌کند. رله از لحظه ورود سوخت مدت مشخصی برای تشکیل شعله در نظر می‌گیرد و اگر در مدت زمان ایمنی حداکثر 5 ثانیه سیگنال معتبر شعله دریافت نشود، خروجی‌های سوخت قطع شده و رله برای جلوگیری از ورود گاز نسوخته به محفظه احتراق وارد وضعیت Lockout می‌شود.

پس از تشکیل و تثبیت صحیح شعله، مرحله اول مشعل ادامه پیدا می‌کند و پس از سپری‌شدن زمان برنامه‌ریزی‌شده، فرمان آزادسازی شیر گاز مرحله دوم صادر می‌شود تا مشعل بتواند وارد ظرفیت بالاتر شود.

زمان‌های کاری LME21.350C2

برنامه زمانی LME21.350C2 یکی از مهم‌ترین مشخصاتی است که هنگام انتخاب رله یا جایگزینی آن با مدل موجود روی مشعل باید مورد توجه قرار گیرد. زمان انتظار اولیه tw حدود 2.5 ثانیه است و پس از راه‌اندازی فن و تأیید شرایط ایمنی، زمان پیش‌تهویه t1 حداقل 30 ثانیه در نظر گرفته شده است.

زمان پیش‌جرقه t3 حدود 2 ثانیه است و پس از بازشدن شیر سوخت، زمان ایمنی یا TSA حداکثر 5 ثانیه خواهد بود. جرقه بعد از تشکیل شعله نیز برای مدت کوتاهی ادامه پیدا می‌کند و زمان پس‌جرقه t3n حدود 4.5 ثانیه است تا پایداری روشن‌شدن مشعل افزایش پیدا کند.

در ادامه، فاصله زمانی میان قطع جرقه و آزادشدن شیر سوخت مرحله دوم یا t4 حدود 10 ثانیه است. همچنین برای دریافت سیگنال صحیح از پرشر سوئیچ هوا، زمان t10 حداقل 5 ثانیه در برنامه رله تعریف شده است.

کنترل مشعل گازی دو مرحله‌ای

LME21.350C2 برای مشعل‌هایی طراحی شده است که دارای دو مرحله سوخت هستند و پس از راه‌اندازی اولیه در ظرفیت پایین، امکان ورود به مرحله دوم و افزایش ظرفیت حرارتی را دارند. در این ساختار، خروجی شیر مرحله دوم پس از تثبیت شعله و طی‌شدن زمان تعیین‌شده آزاد می‌شود و به این ترتیب از ورود ناگهانی حجم بالای گاز در لحظه روشن‌شدن جلوگیری می‌شود.

تفاوت مهم LME21 با خانواده LME22 در این است که LME21 کنترل مستقیمی برای اکچویتور دمپر هوا ندارد. بنابراین اگر مشعل برای اجرای Pre-purge یا تغییر بین مرحله اول و دوم به سرووموتوری نیاز داشته باشد که باید مستقیماً توسط رله مشعل کنترل شود، انتخاب سری LME22 مناسب‌تر خواهد بود. در LME21 مدیریت هوای احتراق باید متناسب با طراحی خود مشعل و مدار جانبی آن انجام شود.

کنترل شعله با یونیزاسیون یا سنسور UV

برای تشخیص وجود شعله، LME21.350C2 می‌تواند مستقیماً از الکترود یونیزاسیون استفاده کند که یکی از رایج‌ترین روش‌های کنترل شعله در مشعل‌های گازی است. در این روش، جریان بسیار کوچکی که در حضور شعله از طریق الکترود ایجاد می‌شود توسط رله اندازه‌گیری شده و تا زمانی که مقدار سیگنال در محدوده قابل قبول قرار داشته باشد، شیرهای گاز اجازه ادامه کار خواهند داشت.

در مشعل‌هایی که تشخیص شعله از طریق اشعه فرابنفش انجام می‌شود، امکان استفاده از سنسورهای UV خانواده Siemens QRA نیز وجود دارد، اما در این حالت سنسور به‌صورت مستقیم به LME متصل نمی‌شود و استفاده از واحد واسط مناسب AGQ3.xA27 ضروری است.

اگر در زمان کار شعله از بین برود یا سیگنال تشخیص شعله به زیر مقدار ایمن برسد، کنترلر خروجی سوخت را قطع می‌کند و بر اساس منطق ایمنی برنامه از ادامه کار مشعل در شرایط نامطمئن جلوگیری خواهد کرد.

کنترل پرشر سوئیچ هوا

یکی از بخش‌های مهم سیستم ایمنی LME21.350C2 کنترل وضعیت پرشر سوئیچ هوا است. رله نه‌تنها تشکیل فشار هوا پس از روشن‌شدن فن را بررسی می‌کند، بلکه وضعیت کنتاکت پرشر سوئیچ را در مراحل مختلف راه‌اندازی نیز زیر نظر دارد تا اتصال دائمی، خرابی کنتاکت یا عدم ایجاد فشار کافی باعث روشن‌شدن ناایمن مشعل نشود.

در این مدل حداقل زمان تعیین‌شده برای دریافت تأیید فشار هوا 5 ثانیه است و اگر وضعیت پرشر سوئیچ مطابق توالی مورد انتظار تغییر نکند، رله اجازه ورود سوخت و ادامه فرآیند احتراق را نمی‌دهد. این کنترل به‌ویژه در مشعل‌های فن‌دار اهمیت دارد، زیرا وجود جریان هوای کافی پیش از بازشدن شیرهای گاز یکی از شروط اصلی راه‌اندازی ایمن مشعل محسوب می‌شود.

جایگزین LGB21.350A27 و LMG21.350B27

Siemens LME21.350C2 به‌عنوان نسل جدیدتر کنترلرهای الکترونیکی زیمنس، برای جایگزینی مدل‌های قدیمی‌تر LGB21.350A27 و LMG21.350B27 در نظر گرفته شده است. شباهت ابعادی و ساختاری خانواده LME با مدل‌های LGB و LMG باعث می‌شود در بسیاری از کاربردها امکان نوسازی کنترلر بدون تغییر اساسی در مجموعه مشعل وجود داشته باشد.

با این حال، در زمان جایگزینی باید علاوه بر کد رله، زمان‌های برنامه، نوع سنسور شعله، سیم‌بندی پایه و تجهیزات جانبی بررسی شوند. مخصوصا اگر سیستم قدیمی از سنسور UV و واحد واسطه نسل قبلی استفاده کرده باشد، باید سازگاری واحد واسط با LME نیز در نظر گرفته شود.

پایه رله AGK11

LME21.350C2 به‌صورت پلاگین ساخته شده و برای نصب و سیم‌بندی به پایه رله Siemens AGK11 نیاز دارد. این پایه ترمینال‌های مربوط به برق تغذیه، موتور فن، ترانس جرقه، شیرهای گاز، پرشر سوئیچ هوا، کنترل شعله و سایر ورودی‌ها و خروجی‌های مدار را در اختیار قرار می‌دهد.

استفاده از پایه جداشونده علاوه بر ساده‌ترکردن سیم‌بندی اولیه، در زمان تعمیر یا تعویض رله نیز مزیت قابل توجهی دارد، زیرا در بسیاری از موارد می‌توان کنترلر را بدون بازکردن سیم‌های اصلی از روی پایه جدا و تعویض کرد. پایه AGK11 در چند خانواده از کنترلرهای کوچک زیمنس مورد استفاده قرار می‌گیرد و معمولاً به‌صورت قطعه‌ای جدا از خود رله عرضه می‌شود.

نمایش وضعیت و عیب‌یابی

LME21.350C2 به سیستم نمایش وضعیت با LED چندرنگ مجهز است و شرایط مختلفی مانند آماده‌به‌کار، فرآیند راه‌اندازی، وجود شعله و وضعیت Lockout را از طریق الگوهای نوری مشخص نمایش می‌دهد. در زمان بروز خطا نیز کد چشمک‌زن LED امکان تشخیص مرحله‌ای که فرآیند در آن متوقف شده است را فراهم می‌کند و به تعمیرکار کمک می‌کند علت خطا را سریع‌تر بین بخش‌هایی مانند کنترل شعله، پرشر سوئیچ هوا یا توالی راه‌اندازی پیدا کند.

علاوه بر دکمه Reset روی خود کنترلر، امکان Reset الکتریکی از راه دور نیز وجود دارد و در تابلوهایی که دسترسی مستقیم به رله محدود است می‌توان فرمان ریست را از مدار کنترل صادر کرد. با این حال، تکرار Reset بدون بررسی علت Lockout نباید به‌عنوان روش رفع عیب سیستم در نظر گرفته شود.

مشخصات الکتریکی و شرایط کاری

ولتاژ نامی LME21.350C2 برابر 230VAC است و دستگاه با تلرانس ولتاژ 15 درصد کمتر تا 10 درصد بیشتر از مقدار نامی و فرکانس 50 تا 60 هرتز کار می‌کند. توان مصرفی خود کنترلر حدود 12VA است و مدارهای خروجی آن برای فرمان تجهیزات مرتبط با مشعل، مطابق محدودیت‌های جریان تعیین‌شده برای خانواده LME طراحی شده‌اند.

درجه حفاظت رله در صورت نصب صحیح روی پایه IP40 است و محدوده دمای محیط مجاز برای کارکرد آن از 20- تا 60+ درجه سانتی‌گراد در نظر گرفته شده است. محیط نصب باید از تشکیل میعان، یخ‌زدگی و تماس مستقیم با آب محافظت شود و رطوبت نسبی نیز در محدوده مجاز تجهیزات الکترونیکی کنترل مشعل باقی بماند.

این کنترلر برای کارکرد متناوب مشعل طراحی شده و در صورت کارکرد پیوسته، پس از حداکثر حدود 24 ساعت یک خاموشی کنترل‌شده و راه‌اندازی مجدد لازم است تا فرآیندهای نظارتی و ایمنی دوباره از ابتدا بررسی شوند.

استانداردها و الزامات ایمنی

خانواده LME برای کنترل و نظارت مشعل‌های گازی طراحی شده و الزامات ایمنی مربوط به کنترلرهای اتوماتیک مشعل را پوشش می‌دهد. LME21.350C2 برای کاربرد در مشعل‌های فن‌دار گازی مورد استفاده قرار می‌گیرد و در طراحی سیستم باید علاوه بر مشخصات خود رله، الزامات مربوط به شیرهای ایمنی، پرشر سوئیچ گاز، پرشر سوئیچ هوا، تجهیزات کنترل شعله و سایر اجزای ایمنی خط گاز نیز رعایت شوند.

توالی دیجیتال کنترل در خانواده LME باعث می‌شود زمان‌های برنامه با دقت بالایی اجرا شوند و قابلیت‌هایی مانند تشخیص افت ولتاژ، کنترل عملکرد پرشر سوئیچ هوا، محدودکردن تلاش‌های راه‌اندازی و نمایش وضعیت خطا، سطح مناسبی از نظارت بر فرآیند احتراق فراهم کنند.

ویژگی های رله مشعل زیمنس LME21.350C2

• مناسب مشعل‌های گازی دو مرحله‌ای فن‌دار
• بدون کنترل مستقیم اکچویتور دمپر هوا
• مناسب عملکرد متناوب مشعل
• زمان انتظار اولیه حدود 2.5 ثانیه
• زمان پیش‌تهویه حداقل 30 ثانیه
• زمان ایمنی TSA حداکثر 5 ثانیه
• زمان پیش‌جرقه حدود 2 ثانیه
• زمان پس‌جرقه حدود 4.5 ثانیه
• فاصله آزادسازی مرحله دوم حدود 10 ثانیه
• زمان کنترل پرشر سوئیچ هوا حداقل 5 ثانیه
• دارای خروجی شیر گاز مرحله اول
• دارای خروجی شیر گاز مرحله دوم
• کنترل شعله با الکترود یونیزاسیون
• قابلیت استفاده با سنسور UV سری QRA
• نیازمند AGQ3.xA27 برای استفاده از سنسور QRA
• دارای کنترل پرشر سوئیچ هوا
• دارای تشخیص افت ولتاژ
• دارای Lockout ایمنی
• دارای Reset محلی
• دارای Reset الکتریکی از راه دور
• دارای نمایشگر LED چندرنگ
• دارای سیستم نمایش کد خطا
• نصب پلاگین روی پایه AGK11
• جایگزین LGB21.350A27
• جایگزین LMG21.350B27
• توان مصرفی حدود 12VA