一種數控燃氣燃燒裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種數控燃氣燃燒裝置，包括依次配合安裝的燃氣閥門組件、燃氣計量單元、鼓風機、點火裝置和火焰探測裝置，以及分別與所述燃氣閥門組件、燃氣計量單元、鼓風機、點火裝置和火焰探測裝置連接的高智能控制系統。高智能控制系統完全不同于常規燃氣機的專用控制器，能夠隨時監控并記錄整個燃燒過程和被控對象的重要參數，出現故障時可發出聲、光和文字信息報警；還可根據故障的嚴重程度，自動控制燃燒機采取相應的措施確保人身與設備的絕對安全。
【專利說明】一種數控燃氣燃燒裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及燃氣燃燒機，具體地，涉及一種數控燃氣燃燒裝置。
【背景技術】
[0002]目前，在廣義的燃燒器概念中，家用的熱水器、煤氣灶，乃至打火機等都可以認為是燃燒器(或燃燒機)的一種。按其工作原理，可以將燃燒器定義為:是一種將物質通過燃燒這一化學反應方式轉化熱能的一種設備，即將空氣與燃料通過預混裝置按適當比例混兌以使其充分燃燒。
[0003]燃氣燃燒機(如天然氣燃燒機)是一種使用氣體燃料的加熱設備，使燃氣和空氣以一定方式噴出混合(或混合噴出)燃燒的裝置統稱；燃氣機按類型和應用領域分工業燃氣機、民用燃氣機、特種燃氣機幾種。
[0004]常規比例調節式燃氣燃燒器如圖1所示，包括鼓風機1、減壓閥2、燃氣輸入閥3、燃氣輸出閥4、燃氣調節閥5、電動執行器6、電機轉向控制器7、燃氣噴嘴8、高壓點火電極9、擴散片10、預燃室11、風量調節閥12、空氣入口 13、燃氣入口 14、火焰出口 15、火焰監視器16、壓力開關17、檢漏裝置18、燃氣點火槍19、點火電磁閥20、專用控制器21與鼓風風壓開關22。
[0005]在圖1中，空氣入口 13、風量調節閥12與鼓風機I依次配合設置，構成空氣輸入通道；燃氣入口 14、減壓閥2、燃氣輸入閥3、燃氣輸出閥4、燃氣調節閥5與燃氣噴嘴8依次配合設置，構成燃氣輸入通道；點火電磁閥20、高壓點火電極9、燃氣點火槍19配合組成點火單元；擴散片10、預燃室11、火焰出口 15組成燃燒通道；電動執行器6、電機轉向控制器7與風量調節閥12、燃氣調節閥5配合設置，構成比例調節單元；壓力開關17、檢漏裝置18、火焰監視器16、鼓風風壓丌關22與專用控制器21共同組成安全的控制系統。
[0006]在點火及燃燒通道中，燃氣調節閥5的輸出管道連接至燃氣噴嘴8，高壓點火電極9與燃氣點火槍19配合設置在擴散片中心靠近鼓風機一側；從燃氣輸入閥3與燃氣輸出閥4之間的管道，引出點火電磁閥20，管道連接至燃氣點火槍19;燃氣輸入閥3、燃氣輸出閥
4、點火電磁閥20，分別與專用控制器21的輸出端相連；擴散片10環狀對稱地設置在預燃室的內側；燃氣噴嘴8的出口不局限在擴散片的內側；火焰監視器16設置在鼓風機I與擴散片10之間。
[0007]在比例調節單元中，電機轉向控制器7經電動執行器6后，帶動風量調節閥12與燃氣調節閥5同步調節；專用控制器21控制交流接觸器連接至鼓風機I ;壓力開關17自減壓閥2與燃氣輸入閥3之間引出，信號連接至專用控制器21的輸入端；檢漏裝置18自燃氣輸入閥3與燃氣輸出閥4之間引出，信號也連接至專用控制器21的輸入端。
[0008]上述常規比例調節式燃氣燃燒器的燃燒控制方式，是由機械式的風門和燃氣閥組成聯動機構，通過同步改變風門與氣閥開度的方法，控制火焰的強度。由于機械式風門開度與空氣流量是非線性的，而且不能精確量化，所以調節起來較為繁瑣，空燃比的控制也不可能十分精準，不僅熱效率會受到影響，而且使用中操作人員也很難掌控。另外此種方式要求氣源壓力和氣源溫度十分穩定，否則氣壓和氣溫的波動會造成空燃比的改變。由于國內很多用戶的氣源是高壓或液化天然氣，普遍存在著氣壓不穩定的情形。即便是管道供氣，當用氣的高峰期氣壓也會發生波動。燃氣壓力不穩勢必造成燃氣流量的波動，直接影響到燃燒狀態與熱效率。另外燃用高壓或液化天然氣時，燃氣需經減壓站進行減壓，減壓過程中會吸收大量的熱，盡管一般減壓站采用小型鍋爐或空氣換熱器對燃氣進行加溫，燃氣溫度也難免出現大幅度波動，即便是燃氣管道供氣的用戶，其燃氣溫度也將受到當地氣溫的影響。燃氣溫度的變化也將導致燃氣流量的變化，進而影響到燃燒與熱效率。
[0009]由于常規燃氣機的控制裝置十分簡單，只能按照固定的模式運行，不可能實現大型及高性能燃燒器需要的高自動化、高安全性、高穩定性和高智能的連鎖控制及智能報警，明顯存在著空燃比精度低、熱轉換效率低、穩定性安全性較差與操作過程復雜等缺陷。
【發明內容】
[0010]針對上述問題，本發明提出一種數控燃氣燃燒裝置，以實現空燃比的精確量化，大幅提高燃燒過程控制的自動化、穩定性、安全性和熱轉換效率，以及簡化調試與操作過程的優點。
[0011]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:一種數控燃氣燃燒裝置，包括依次配合安裝的燃氣閥門組件、燃氣計量單元、鼓風機、點火裝置和火焰探測裝置，以及分別與所述燃氣閥門組件、燃氣計量單元、鼓風機、點火裝置和火焰探測裝置連接的高智能控制系統；
[0012]工作中，所述高智能控制系統，根據指令控制調節閥輸出與火焰開度相適應的燃氣流量【例如，根據火焰探測裝置和燃氣計量單元反饋的溫度或壓力等信號及手動指令，通過預設的控制指令(如預設燃燒機的火焰開度)，控制燃氣閥門組件輸出與火焰開度相適應的燃氣流量】；并根據燃氣流量和空燃比計算并調節鼓風機的轉速，確保鼓風機在大范圍的火焰調節過程中始終輸出最`佳的配風量【例如，根據燃氣計量單元提供的燃氣流量和燃燒所需的空燃比(空氣與燃氣之比)，計算并調節鼓風機的轉速，確保鼓風機在大范圍的火焰調節過程中始終輸出最佳的配風量】。
[0013]進一步地，所述高智能控制系統，包括信號采集模塊、運算及控制模塊、以及人機交互模塊，以及分別與所述信號采集模塊連接的自控儀表、以及文字和/或聲光報警模塊；所述信號采集模塊，分別與集燃氣計量單元、鼓風機、火焰探測裝置和自控儀表連接；其中:
[0014]所述信號采集模塊，用于采集燃氣計量單元輸出的燃氣壓力信號和燃氣溫度信號、鼓風機輸出的鼓風機風壓開關信號、火焰探測裝置輸出的火焰信號及溫度或壓力信號、以及自控儀表的輸出信號；
[0015]所述運算及控制模塊，用于根據信號輸入模塊采集的信號，結合用戶通過人機交互模塊設定的輸入參數，進行運算處理后，控制燃氣閥門組件輸出相應的燃氣流量；同時，通過調節鼓風機的變頻器輸出頻率，來控制鼓風機送出與燃氣流量相匹配的燃燒所需最佳配風量；
[0016]所述人機交互模塊，用于用戶設定并輸入相應參數，以及實時顯示運算及控制模塊輸出的燃燒狀態參數；[0017]所述自控儀表，用于向運算及控制模塊輸入至少包含溫度信號的自控儀表信號；
[0018]所述文字和/或聲光報警模塊，用于在燃燒系統出現故障時自動報警，以通知用戶及時采取相應措施。
[0019]進一步地，所述運算及控制模塊，包括可編程邏輯控制器PLC、單片機或計算機。
[0020]進一步地，所述人機交互模塊包括觸摸屏，或操作按鍵與LED顯示模塊。
[0021]進一步地，所述燃氣閥門組件，包括通過管道順序設置的燃氣輸入閥、燃氣調節閥、燃氣輸出閥；高智能控制系統的輸出端，控制著所述燃氣輸入閥、燃氣調節閥和燃氣輸出閥；
[0022]所述燃氣閥門組件將燃氣輸送到燃氣噴嘴，燃氣噴嘴再將燃氣噴入預燃室，三者配合設置形成了燃氣輸入通道。
[0023]進一步地，所述點火裝置包括點火閥、點火槍和高壓點火器，燃氣自所述燃氣輸入閥與燃氣調節閥之間引出的管道，經點火閥連通至點火槍，從點火槍噴出的燃氣被高壓點火器點燃后噴入預燃室；高智能控制系統的輸出端，控制著所述點火閥、點火槍/高壓點火器。
[0024]進一步地，所述燃氣流量計量單元，包括與高智能控制系統連接的壓力變送器和溫度變送器；所述壓力變送器，用于對燃氣閥門組件進行檢漏測試、以及對燃燒過程中的燃氣流量進行計量；所述溫度變送器，用于對燃燒過程中的燃氣流量進行計量；
[0025]所述壓力變送器，設置在所述燃氣調節閥與燃氣輸出閥之間；所述壓力變送器的輸出信號，引入到高智能控制系統的輸入端；所述溫度變送器，設置在燃氣調節閥與燃氣輸出閥之間，用于對燃氣閥門組件輸出的燃氣溫度進行測量，為燃氣流量計量提供溫度補償信號；根據該信號算求得燃氣的實際流量，再經高智能控制系統運算后的輸出信號，控制著所述的燃氣調節閥以及鼓風機的變頻器。
[0026]進一步地，與所述鼓風機相匹配，還設有變頻器；所述鼓風機輸出的風量，是由變頻器控制鼓風電機轉速決定的；變頻器的輸入端與高智能控制系統的輸出端相連，變頻器的輸出端與鼓風機電機相連；
[0027]在所述鼓風機與預燃室之間，設有擴散片；所述鼓風機輸出的空氣，經擴散片送入預燃室，形成空氣輸入通道；
[0028]所述點火槍、擴散片、預燃室與火焰出口配合設置，形成點火及燃燒通道。
[0029]所述點火槍包括點火電極和燃氣噴嘴，組合配置安裝在擴散片中心靠近鼓風機一偵牝并與預燃室及火焰出口依次連通；燃氣輸入通道送來的燃氣和空氣輸入通道送來的空氣經擴散片預混后被點火裝置點燃，并從預燃室的火焰出口噴出。
[0030]進一步地，所述火焰探測裝置包括火焰探頭和火焰放大器，火焰探頭安裝在鼓風機與擴散片之間，所述火焰探頭連接在火焰放大器的輸入端，火焰放大器的輸出信號連接到聞智能控制系統的輸入端。
[0031]所述高智能數控單元的輸入/輸出端，是按下述方式與外部設備連接的:
[0032]所述壓力開關，壓力變送器，溫度變送器，鼓風機的風壓信號、自控溫度或壓力等信號，火焰監視器的火焰信號，以及自控儀表的儀表自控信號，分別連接至運算及控制模塊(優選為可編程控制器PLC)的輸入端；用數據線與PLC相連的人機交互模塊(優選為觸摸屏)可隨時修改和顯示數控燃氣燃燒裝置的各種參數；燃氣輸入閥、燃氣輸出閥、燃氣調節閥、點火閥及變頻器、以及點火槍/高壓點火器，分別連接至PLC的輸出端。
[0033]所述變頻器帶動的鼓風機安裝于空氣輸入通道內，為燃燒提供氧氣。
[0034]所述燃氣輸入閥、燃氣調節閥和燃氣輸出閥順序安裝組成了燃氣主通道，為燃氣噴嘴中的主噴嘴提供燃料。
[0035]所述壓力變送器安裝在燃氣輸出閥與燃氣調節閥之間，為高智能控制系統提供燃氣閥門組件檢測、檢漏及流量計量等信號。
[0036]所述溫度變送器安裝在燃氣輸出閥與燃氣調節閥之間，為高智能控制系統提供燃氣溫度信號。
[0037]所述點火閥也置于燃氣輸入閥與燃氣調節閥之間，為數控燃氣燃燒裝置點火及運行中的長明火提供氣源。
[0038]所述壓力開關安裝在燃氣輸入閥前端，用于對輸入氣壓進行判斷。
[0039]所述高智能控制系統，由可編程控制器PLC組成，
[0040]所述人機交互模塊由觸摸屏和操作按鈕來實現；
[0041 ] 所述燃氣輸入通道，包括通過管道順序設置的燃氣輸入閥、燃氣調節閥、燃氣輸出閥與燃氣噴嘴；所述空氣輸入通道，包括順序設置的鼓風機和擴散片；所述鼓風機與燃氣噴嘴配合設置；所述點火及燃燒通道，包括預燃室、擴散片和設置在擴散片內側的燃氣點火槍；在所述空氣輸入通道內，還設置了火焰監視器；所述火焰監視器，設置在鼓風機與擴散片之間。
[0042]本發明各實施例的數控燃氣燃燒裝置，點火及燃燒通道，分別連通至空氣輸入通道與燃氣輸入通道，數控燃氣燃燒裝置內的風壓、氣壓、火焰、溫度和其他被控信號則輸入到高智能控制系統的輸入端；高智能控制系統根據輸入指令給出的燃燒機火焰開度和與之適應的燃氣需要量，再通過調整調節閥的開度使燃氣的實際流量與需要量相吻合。
[0043]由于本發明各實施例的數控燃氣燃燒裝置，可以實時測量燃氣的實際流量，當氣源壓力發生變化造成燃氣流量波動時，高智能控制系統可以自動改變調節閥的開度，從而實現了穩定燃氣流量的目的。同時，高智能控制系統經過燃氣流量和空燃比的計算，然后自動調節鼓風機的轉速，使鼓風風量與空燃比相適應，因此實現了空燃比(空氣與燃氣之比)的精確量化(精確到1% )。這樣在大范圍的火焰調節過程中，根據燃氣的流量同步配風，使燃燒效率始終處于最佳狀態。從而克服現有技術中穩定性差、安全性差、空燃比精度低、熱轉換效率低與操作過程復雜的缺陷，以實現穩定性好、安全性好、空燃比精確量化、熱轉換效率高與操作過程簡單的優點。
[0044]本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，可通過說明書、權利要求書以及附圖中所特別指出的結構來體會，或者通過實施本發明而了解本發明的目的和其他優點。
[0045]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0046]附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0047]圖1為常規比例調節式燃氣燃燒機的工作原理示意圖；[0048]圖2為本發明數控燃氣燃燒裝置的工作原理示意圖；
[0049]圖3為本發明數控燃氣燃燒裝置中噴嘴前燃氣壓力、燃氣溫度與流量的關系曲線示意圖。
[0050]結合附圖，本發明實施例中附圖標記如下:
[0051]1-鼓風機；2_減壓閥；3-燃氣輸入閥；4-燃氣輸出閥；5-燃氣調節閥；6_電動執行器；7-電機轉向控制器；8_燃氣噴嘴；9_高壓點火電極；10_擴散片；11_預燃室；12_風量調節閥；13_空氣入口 ；14_燃氣入口 ；15_火焰出口 ；16_火焰監視器；17_壓力開關；18-檢漏裝置；19_燃氣點火槍；20_點火電磁閥；21_專用控制器；22_鼓風機的風壓信號；23-觸摸屏；24-可編程控制器；25-變頻器；26-壓力變送器；27-溫度變送器；28_自控溫度或壓力等信號；29_儀表自控信號。
【具體實施方式】
[0052]以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0053]根據本發明實施例，如圖2和圖3所示，提供了 一種數控燃氣燃燒裝置，可以克服現有技術中空燃比不能量化、穩定性差、安全性差、火焰調節比小、熱轉換效率低等缺陷，以實現空燃比精度高、穩定性好、安全性好、熱轉換效率高的優點。
[0054]參見圖2，本實施例的數控燃氣燃燒裝置，包括依次配合安裝的燃氣閥門組件、燃氣計量單元、鼓風機、點火裝置和火焰探測裝置，以及分別與燃氣閥門組件、燃氣計量單元、鼓風機、點火裝置和火焰探測裝置連接的高智能控制系統。工作中，高智能控制系統，根據指令給出與火焰丌度相適應的設定燃氣流量，并根據燃氣壓力和溫度變送器測量的燃氣壓力和溫度信號計算出實際的燃氣流量，當設定流量與實際流量出現偏差時，控制調節閥開大或關小，從而實現燃氣流量的計量與恒定，在此基礎上根據燃氣流量和空燃比計算并調節鼓風機的轉速，確保鼓風機在大范圍的火焰調節過程中始終輸出最佳的配風量。
[0055]上述高智能控制系統，包括依次信號連接的信號采集模塊、運算及控制模塊、以及人機交互模塊，以及分別與信號采集模塊信號連接的自控儀表、以及文字和/或聲光報警模塊；信號采集模塊，分別與集燃氣計量單元、鼓風機、火焰探測裝置和自控儀表連接。運算及控制模塊，包括可編程邏輯控制器(PLC) 24、單片機或計算機；上述人機交互模塊包括觸摸屏23，或操作按鍵與LED顯示模塊。
[0056]其中，信號采集模塊，采集用于燃氣計量單元輸入的燃氣壓力信號和燃氣溫度信號、鼓風機I輸出的鼓風機風壓開關22信號、火焰探測裝置輸出的火焰信號、被控對象的溫度或壓力信號、以及自控儀表的輸出信號。運算及控制模塊，用于根據信號采集模塊輸入的信號，結合用戶通過人機交互模塊設定的輸入參數，進行運算處理后，控制燃氣閥門組件輸出相應的燃氣流量；同時，通過調節鼓風機I變頻器25的輸出頻率，來控制鼓風機I送出與燃氣流量相匹配的燃燒所需最佳配風量。人機交互模塊23，用于設定并輸入相應參數，以及實時顯示運算及控制模塊輸出的燃燒狀態參數，還可顯示文字和聲光報警模塊在燃燒系統出現故障時的報警信息，以通知用戶及時采取相應措施。自控儀表28，用于顯示被控點的溫度或壓力等參數，并向控制模塊輸入端輸出儀表的自動控制信號。
[0057]上述燃氣閥門組件，包括通過管道順序設置的燃氣輸入閥3、燃氣調節閥5、燃氣輸出閥4 ;燃氣閥門組件與燃氣噴嘴8配合設置，形成燃氣輸入通道。
[0058]上述點火裝置包括點火閥20與點火槍19 ；自燃氣輸入閥3與燃氣調節閥5之間引出的管道，通過點火閥連通至點火槍。點火槍安裝在擴散片中心靠近鼓風機I 一側，并與預燃室11及火焰出口 15依次連通；點火閥20、擴散片、預燃室11與火焰出口 15配合設置，形成點火及燃燒通道。
[0059]上述燃氣計量單元，包括與PLC24連接的壓力變送器26 ;壓力變送器26，設置在燃氣調節閥5與燃氣輸出閥4之間；壓力變送器26的輸出信號，引入到高智能控制系統的輸入端；高智能控制系統的輸出端，控制著燃氣輸入閥3、燃氣調節閥5、燃氣輸出閥4、點火閥20、點火槍19以及鼓風機I的變頻器25 ;壓力變送器26配合高智能控制系統，用于對燃氣閥門組件進行檢漏處理、以及對燃燒過程中的燃氣進行計量。與鼓風機I相匹配，還設有變頻器25 ;鼓風機I的變頻器25的輸入端與高智能控制系統的輸出端相連，變頻器25的輸出端與鼓風機電機相連；鼓風機I與空氣入口 13配合設置,形成空氣輸入通道。
[0060]上述火焰探測裝置包括火焰監視器16。在鼓風機I與預燃室11之間，設有擴散片，鼓風機I輸出的空氣，經擴散片送入預燃室11，形成空氣輸入通道。火焰監視器16設置在鼓風機I與擴散片之間。
[0061]如圖2所示，本實施例的點火及燃燒通道，連通至空氣輸入通道與燃氣輸入通道，各種信號分別連接至高智能控制系統；高智能控制系統，根據實際的燃氣流量，自動調節空氣輸入通道的配風量，以實時調節控制點火及燃燒通道輸出的火焰。
[0062]在上述實施例中，上述高智能控制系統的輸入輸出端，是按下述方式與外部連接的:
[0063]壓力變送器26設置在燃氣調節閥5與燃氣輸出閥4之間，為燃氣流量換算提供氣壓信號，為高智能控制系統提供閥門組檢測、檢漏及流量計量提供燃氣壓力信號。燃氣溫度變送器27置于燃氣輸出閥4與調節閥5之間，為燃氣流量計量提供溫度補償信號。
[0064]壓力開關17、壓力變送器26、溫度變送器27，鼓風風壓開關22、自控溫度或壓力等信號28、火焰信號16、與儀表自控信號29，分別連接至可編程控制器(PLC) 24的輸入端；用數據線與PLC相連的人機交互模塊23 (如觸摸屏23)可隨時修改和顯示系統的各種參數；燃氣輸入閥3、燃氣輸出閥4、燃氣調節閥5、點火閥20及變頻器25、高壓點火電極9通過點火閥(如點火電磁閥20)高壓點火器，分別連接至可編程控制器24的輸出端。
[0065]上述壓力開關17設置在燃氣入口 14與燃氣輸入閥3之間，自燃氣輸入閥3與燃氣調節閥5之間引出管道，連通至點火電磁閥20及點火槍19。
[0066]上述燃氣輸入通道，包括通過管道順序設置的燃氣輸入閥3、燃氣調節閥5、燃氣輸出閥4與燃氣噴嘴8 ;燃氣輸入閥3、燃氣調節閥5和燃氣輸出閥4順序安裝組成了燃氣主通道，為主噴嘴(如燃氣噴嘴8)提供燃料。
[0067]上述壓力變送器26置于燃氣輸出閥4與燃氣調節閥5之間，為高智能控制系統提供燃氣閥門組件檢測、檢漏及流量計量信號。溫度變送器27的輸出信號，引入到高智能控制系統的輸入端；根據該信號與預設的溫度閾值進行比較，當燃氣溫度超過預設溫度閾值時，關斷燃氣并進行報警，確保燃氣的安全使用。
[0068]上述空氣輸入通道，包括順序設置的空氣入口 13 (可設置消音器)與鼓風機I ;鼓風機I安裝于空氣入口 13側通道內，由變頻器25驅動，為燃燒提供氧氣。火焰監視器16安裝在鼓風機I與預燃室11之間，作用于常溫狀態下的火焰檢測。
[0069]上述點火裝置，包括配合安裝在擴散片(如擴散片10)附近的高壓點火電極9與點火槍(如燃氣點火槍19)，燃氣點火槍19通過管道與點火電磁閥20的輸出側相連，點火電磁閥20的輸入側，連接在燃氣輸入閥3與燃氣調節閥5之間引出的管道上。
[0070]上述燃燒通道，包括擴散片、預燃室11，來自燃氣通道的燃氣和來自空氣輸入通道的空氣，在預燃室11內混合后開始燃燒，最終火焰從火焰出口 15噴出。
[0071]上述實施例中圖2顯示的數控燃氣燃燒裝置的火焰調節原理為:根據數控燃氣燃燒裝置的高智能控制系統檢測到的實際燃氣流量，同步給出鼓風機I的供風量，當氣源壓力波動造成燃氣流量偏離預定值時，系統還會自動糾偏，從而實現1:10調節范圍內的精準配風。
[0072]為實現上述功能，上述實施例的數控燃氣燃燒裝置，在硬件上配備了測量燃氣流量的壓力變送器26、溫度變送器27、以及可精確定位閥門開度的燃氣調節閥5和變頻器25調速的鼓風機I。軟件上由可編程控制器24，將計算出的燃氣流量配以合適的空燃比，然后調節變頻器25的輸出頻率，控制鼓風機I給出適合燃燒所需的風。這樣，操作者在觸摸屏23上就可輕易實現空燃比的量化調整(可精確到1% )，在大范圍的火焰調節中確保燃燒熱效率始終處于最佳狀態。
[0073]在上述實施例中，高智能電控系統，其輸入端采集燃氣壓力變送器、燃氣溫度變送器的信號；由高智能控制系統將運算處理后的信號通過輸出端，控制各燃氣閥門和調節閥輸出相應的燃氣流量，同時調節變頻器的輸出頻率，控制鼓風機送出燃氣燃燒所需的最佳風量。壓力變送器配合控制系統，實現了閥門組的檢漏和工作中的燃氣計量。溫度變送器27配合控制系統，實現了燃氣流量的溫度補償與精確計量。
[0074]上述實施例中圖2顯示的數控燃氣燃燒裝置，火焰調節原理為:根據數控燃氣燃燒裝置所在控制系統檢測到的實際燃氣流量，同步給出鼓風機I的供風量，當氣源壓力和溫度波動造成燃氣流量偏離預定值時系統還會自動糾偏，從而實現1:10調節范圍內的精準配風。
[0075]為實現上述功能，上述實施例的數控燃氣燃燒裝置，在硬件上配備了測量燃氣流量的壓力變送器26、溫度變送器27以及可精確定位閥門開度的燃氣調節閥5和變頻器25調速的鼓風機I。軟件上由可編程控制器24，將計算出的燃氣流量配以合適的空燃比，然后調節變頻器25的輸出頻率，控制鼓風機I給出適合燃燒所需的風。操作者在觸摸屏23上就可輕易實現空燃比的量化調整(可精確到1% )，在大范圍的火焰調節中確保燃燒熱效率始終處于最佳狀態。
[0076]圖1顯示的常規比例調節式燃氣燃燒機與圖2顯示的數控燃氣燃燒裝置相比，兩者最大的不同之處在于:圖2顯示的數控燃氣燃燒裝置，能夠自動測量燃氣的實際流量，在此基礎上實現了空燃比的精確量化與燃燒狀態的數字控制。由于配風的基礎不再是常規比例調節式燃氣燃燒機的閥門開度而是實際的燃氣流量，所以當氣源壓力發生變化時，數控燃氣燃燒裝置的控制系統能夠自動調節閥門丌度(穩定燃氣流量)，因此允許氣源壓力有較大范圍的波動。
[0077]在上述實施例中，數控燃氣燃燒裝置具有以下特點:
[0078]壓力傳感器(如壓力變送器26)和燃氣溫度采集單元(如溫度變送器27)的應用:當燃氣噴嘴8的通徑確定之后，噴嘴前的氣壓與流量就會有著基本的對應關系。因此通過測量噴嘴前管道內的氣壓，即可對氣流進行標定(參見圖3)。具體使用的計算公式如下:
[0079](I)根據公式:
[0080]
【權利要求】
1.一種數控燃氣燃燒裝置，其特征在于:包括依次配合安裝的燃氣閥門組件、燃氣計量單元、鼓風機、點火裝置和火焰探測裝置，以及分別與所述燃氣閥門組件、燃氣計量單元、鼓風機、點火裝置和火焰探測裝置連接的高智能控制系統； 工作中，高智能控制系統根據指令控制調節閥輸出與火焰丌度相適應的燃氣流量，并根據燃氣流量和空燃比計算并調節鼓風機的轉速，確保鼓風機在大范圍的火焰調節過程中始終輸出最佳的配風量。
2.根據權利要求1所述的數控燃氣燃燒裝置，其特征在于:所述高智能控制系統，包括依次信號連接的信號采集模塊、運算及控制模塊、以及人機交互模塊，以及分別與所述信號采集模塊信號連接的自控儀表、以及文字和/或聲光報警模塊；所述信號采集模塊，分別與集燃氣計量單元、鼓風機、火焰探測裝置和自控儀表連接；其中: 所述信號采集模塊，用于采集燃氣計量單元輸出的燃氣壓力信號和燃氣溫度信號、鼓風機輸出的鼓風機風壓開關信號、火焰探測裝置輸出的火焰信號和被控對象的溫度或壓力信號、以及自控儀表的輸出信號； 所述運算及控制模塊，用于根據信號采集模塊輸入的采集信號，結合用戶通過人機交互模塊設定的輸入參數，進行運算處理后，控制燃氣閥門組件輸出相應的燃氣流量；同時，通過調節鼓風機的變頻器輸出頻率，來控制鼓風機送出與燃氣流量相匹配的燃燒所需最佳配風量； 所述人機交互模塊，用于用戶設定并輸入相應參數，以及實時顯示運算及控制模塊輸出的燃燒狀態參數； 所述自控儀表，用于顯示被控點的溫度或壓力參數，并向高智能控制系統的輸入端送出儀表的自動控制信號； 所述文字和/或聲光報警模塊，用于在燃燒系統出現故障時自動報警，以通知用戶及時采取相應措施。
3.根據權利要求2所述的數控燃氣燃燒裝置，其特征在于:所述運算及控制模塊，包括可編程邏輯控制器PLC、單片機或計算機。
4.根據權利要求2所述的數控燃氣燃燒裝置，其特征在于:所述人機交互模塊包括觸摸屏，或操作按鍵與LED顯示模塊。
5.根據權利要求1-4中任一項所述的數控燃氣燃燒裝置，其特征在于:所述燃氣閥門組件，包括通過管道順序設置的燃氣輸入閥、燃氣調節閥、燃氣輸出閥；所述燃氣閥門組件的所有閥門均與高智能控制系統的輸出端相連； 所述燃氣閥門組件將燃氣輸送到燃氣噴嘴，燃氣噴嘴再將燃氣噴入預燃室，三者配合設置形成了燃氣輸入通道。
6.根據權利要求5所述的數控燃氣燃燒裝置，其特征在于:所述點火裝置包括點火閥、點火槍和高壓點火器，燃氣自所述燃氣輸入閥與燃氣調節閥之間引出的管道，經點火閥連通至點火槍，從點火槍噴出的燃氣被高壓點火器點燃后噴入預燃室；點火閥、點火槍和高壓點火器均與高智能控制系統的輸出端相連。
7.根據權利要求5所述的數控燃氣燃燒裝置，其特征在于:所述燃氣流量計量單元，包括與高智能控制系統連接的壓力變送器和溫度變送器；所述壓力變送器，用于對燃氣閥門組件進行檢漏測試、以及對燃燒過程中的燃氣流量進行計量；所述溫度變送器，用于對燃燒過程中的燃氣流量進行計量； 所述壓力變送器，設置在燃氣調節閥與燃氣輸出閥之間；所述壓力變送器的輸出信號，引入到高智能控制系統的輸入端；所述溫度變送器，設置在燃氣調節閥與燃氣輸出閥之間，用于對燃氣閥門組件輸出的燃氣溫度進行測量，為燃氣流量計量提供溫度補償信號；根據該信號計算得燃氣的實際流量，再經高智能控制系統運算后的輸出信號，控制著所述的燃氣調節閥以及鼓風機的變頻器。
8.根據權利要求5所述的數控燃氣燃燒裝置，其特征在于:與所述鼓風機相匹配，還設有變頻器；所述鼓風機輸出的風量，由變頻器控制鼓風電機轉速決定；變頻器的輸入端與高智能控制系統的輸出端相連，變頻器的輸出端與鼓風機電機相連； 在所述鼓風機與預燃室之間，設有擴散片；所述鼓風機輸出的空氣，經擴散片送入預燃室，形成空氣輸入通道； 所述點火裝置、擴散片、預燃室與火焰出口配合設置，形成點火及燃燒通道； 所述點火槍包括點火電極和燃氣噴嘴，組合配置安裝在擴散片中心靠近鼓風機一側，并與預燃室及火焰出口依次連通；燃氣輸入通道送來的燃氣和空氣輸入通道送來的空氣經擴散片預混后被點火裝置點燃，并從預燃室的火焰出口噴出。
9.根據權利要求8所述的數控燃氣燃燒裝置，其特征在于:鼓風機與擴散片之間還安裝有火焰監視器，所述火焰監視器的信號輸出到高智能控制系統的輸入端；所述火焰監視器包括紫外、離子或光敏器件組成的探頭和與之配套的火焰放大器。
【文檔編號】F23N1/02GK103557533SQ201310542461
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月6日 優先權日:2013年11月6日
【發明者】李延新 申請人:李延新