【文章內(nèi)容簡介】 有即時式生活熱水生產(chǎn)系統(tǒng)的燃氣壁掛鍋爐主要由四大部分組成：燃氣燃燒部分；采暖加熱部分；生活熱水加熱部分；安全保護和自動調(diào)節(jié)部分。 ? 圖示為采用翅片式換熱器加熱采暖水，同時使用板式換熱器加熱生活熱水的壁掛鍋爐結(jié)構(gòu)原理圖。此種壁掛鍋爐的主要特點是生活熱水即時加熱，因此生活熱水的衛(wèi)生指標容易保證（無儲存容積，不會產(chǎn)生軍團菌）；結(jié)構(gòu)簡單；價格便宜；體積小。但生活熱水的加熱需要較大的功率，特別是當生活熱水流量要求較大時。此外，當冷水管網(wǎng)供水壓力不穩(wěn)時，也會引起熱水出水溫度產(chǎn)生波動，因此，其舒適性相對較差。由于價格低、體積小的優(yōu)勢，目前我國獨立采暖市場上使用的主要是這種壁掛鍋爐。 ； ； 壓開關(guān)； ； 保護； ； 電極； ； 9.燃氣調(diào)節(jié)閥； 磁閥； ； 通閥； ；； 閥； ； 水閥； ； 出口； ； 式膨脹罐； ；； 泵； ；； ； 28.采暖供水接口； 接口； ； 接口； 帶有即時式生活熱水生產(chǎn)系統(tǒng)的燃氣壁掛爐結(jié)構(gòu)原理圖 三、燃氣壁掛爐 （二）、配有生活熱水儲水容器的燃氣壁掛鍋爐 ? 為提高使用生活熱水的舒適性，一些壁掛鍋爐配有生活熱水儲水罐。根據(jù)儲水罐大小的不同，又可把生活熱水生產(chǎn)系統(tǒng)分為半容積式生活熱水生產(chǎn)系統(tǒng)和半即時式生活熱水生產(chǎn)系統(tǒng)。所謂半容積式生活熱水生產(chǎn)系統(tǒng)是指，熱水加熱器（一般為加熱盤管）設(shè)臵在熱水儲水罐內(nèi)，而儲水罐可以內(nèi)臵（相對容積較小，一般為 80L左右），也可外臵（容積可以大一些）。圖示為配有半容積式生活熱水生產(chǎn)系統(tǒng)（水罐外臵）的壁掛鍋爐結(jié)構(gòu)原理圖。 ? 所謂半即時式生活熱水生產(chǎn)系統(tǒng)是指，熱水的儲存容積很?。ㄒ话阒挥邪肴莘e式儲水罐容積的 1/5），熱水加熱器（一般為板式換熱器）設(shè)臵在儲水罐外。由于儲水容積很小，因此儲水罐設(shè)臵在壁掛爐內(nèi)。 2 1 3 4 5 配有半容積式生活熱水生產(chǎn)系統(tǒng)的壁掛鍋爐 ； ； ； ； 第三節(jié) 燃氣具的自動與安全控制 一、自動點火 ? 目前用于燃具上的點火裝臵形式很多，但在民用燃具上幾乎都使用電火花點火方式。 ? 民用燃氣具的電火花點火主要有兩種：壓電陶瓷和電脈沖點火。早期低端熱水器產(chǎn)品以手動點火為主，大量采用壓電陶瓷配以長明火的形式，這樣的系統(tǒng)最大的優(yōu)勢是不需電源，但由于每次只產(chǎn)生一個點火花，點火成功率受到很大限制，隨著熱水器控制內(nèi)容的增加特別是不需預(yù)點火的水流控制型熱水器逐步淘汰了長明火型熱水器，外加電源已成為必需，因此能產(chǎn)生連續(xù)火花的電脈沖點火成為主導(dǎo)。 ? 作為燃具的電火花點火裝臵，應(yīng)具備的基本條件是：要有足夠高的電壓以擊穿空氣產(chǎn)生電火花；要有足夠高的能量使電火花能引燃燃氣；電火花要有足夠長的火花延續(xù)時間；要能在惡劣的環(huán)境下工作。 一、自動點火 ? 壓電陶瓷點火裝置 ? 給一種晶體 (亦稱“壓電陶瓷” )施加一定的壓力就會放電，這種放電現(xiàn)象就叫“壓電”。如圖所示，借外力使壓電陶瓷 Ⅰ 與 Ⅱ相沖擊，將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，輸?8～ 18kV高壓，擊穿電極間隙 4～ 6mm，產(chǎn)生電火花，并用以點燃燃氣。 ? 壓電陶瓷的使用壽命通常在 3萬次以上。 壓電陶瓷點火裝置 一、自動點火 ? 連續(xù)電脈沖點火裝置 ? 當按下燃具點火開關(guān)時，點火裝臵可以連續(xù)不斷地放出電脈沖火花。 ? 目前用在燃氣用具上的連續(xù)電脈沖點火裝臵，大致可分為可控硅式和電壓開關(guān)管式兩種形式，它們的工作原理基本相同，唯一不同的是在放電頻率的控制形式上。 連續(xù)電脈沖點火裝置 (a)可控硅式； (b)電壓開關(guān)管式 一、自動點火 ? 圖 (a)線路工作原理是：點火開關(guān) S閉合，由 R Vl和 Tl初級線圈組成的振蕩電路起振，經(jīng) T1的次級線圈升壓，二極管 V2整流后，一路到電容 C1儲能，另一路通過 R2對 C2進行充電。因雙向觸發(fā)二極管 V3的阻斷特性，當 C2兩端的電壓達到 V3的開通電壓時， V3導(dǎo)通， C2儲存的能量擊發(fā)可控硅導(dǎo)通， C1通過可控硅 V4和 T2的初級線圈回路放電。在 T2的次級線圈中感應(yīng)出一個高壓脈沖，擊穿兩極間隙產(chǎn)生一個電火花。 C2在觸發(fā) V4后，因其端電壓低于 V3的開通電壓，V3關(guān)斷，電路進行第二次充放電過程。改變 R C2的大小，可以改變高壓放電火花的放電頻率。 ? 圖 (b)線路工作原理基本上與 (a)線路相同，不同是在電火花放電頻率的控制上。當 C1充電儲能，電壓開關(guān)管 V3兩端電壓達到其開通電壓時，其立即導(dǎo)通， C1通過 V T2的初級線圈回路放電，在 T2的次級 線圈中感應(yīng)出一個高壓電脈沖。此時， V3兩端電壓降低，即關(guān)斷，電路進行第二次充放電過程此線路的放電頻率基本不可調(diào)，放電頻率的快慢完全取決于 V3的電壓開關(guān)值。 二、熄火保護 ?判斷火焰是否正常（是否熄火）是保證燃氣不發(fā)生意外泄漏的重要措施之一。如果發(fā)生熄火后不能及時關(guān)斷燃氣電磁閥，則泄漏的燃氣有可能引起爆炸。檢測火焰的方法主要有：檢測火焰的發(fā)光（可見光、紫外線、紅外線） —— 光電檢測法；檢測溫度 —— 熱電偶法；檢測火焰離子電流 ——火焰離子檢測法。 ?熄火保護已成為所有燃具中必需的安全保護裝臵，目前，光電檢測法在民用燃具中很少應(yīng)用，在燃氣熱水器或壁掛鍋爐中使用的主要是火焰離子檢測法，在燃氣灶具上有部分使用熱電偶。 二、熄火保護 （一）、火焰離子檢測法原理 ? 眾所周知，燃燒過程是一個復(fù)雜的化學反應(yīng)過程。試驗證明，在燃燒過程中，火焰內(nèi)部會產(chǎn)生大量的正、負離子。當有外加電場施加于火焰時，這些正、負離子便會在電場的作用下產(chǎn)生定向移動，因此產(chǎn)生電流，稱之為火焰離子電流?；鹧骐x子電流具有以下特點： （ 1）單向性，即火焰具有整流的作用； （ 2）電流強度與溫度有關(guān)，即離子電流隨火焰溫度而增加； （ 3）與施加在火焰上的電壓有關(guān)，即電壓越高離子電流越強； （ 4）與在火焰中施加電壓的兩電極形狀有關(guān)，兩電極面積差越大，則電流越大（靈敏度高）。 ～ AC I 檢測電極 火焰 燃燒器 火焰檢測原理 ～ AC I R D 檢測電極 火焰等效電路 火焰離子化檢測原理及火焰等效電路 火焰的內(nèi)阻 R一般很大，在 1MΩ 以上，因此火焰的離子電流也很小，一般在 μ A級。 二、熄火保護 （二）、火焰離子檢測法的運行 ? 在點火變壓器打開且正常放電產(chǎn)生火花的情況下打開燃氣電磁閥，在打開燃氣電磁閥后的一段“安全時間”（一般為 2～ 3s）內(nèi)，控制器應(yīng)通過火焰離子探針檢測到足夠強度的離子電流，否則判為點火失敗。在燃燒器工作期間，控制器始終通過離子電極監(jiān)測這一電流值，一旦發(fā)現(xiàn)電流過小，則立即關(guān)閉燃氣電磁閥。 ? 在采用干電池作為電源的一些燃氣灶具中，這種連續(xù)不斷的電流監(jiān)測需要消耗的電力過多，為了解決這一問題，采用以某一時間頻率進行巡檢的形式，既能滿足熄火保護的需求，又可大大降低電路的能量消耗。 ? 在一些壁掛爐中，火焰離子檢測與點火共用一根電極，在電路上進行切換。壁掛鍋爐啟動時，該電極為點火電極，點火時間結(jié)束后則轉(zhuǎn)換為火焰檢測電極。 差壓式水氣連鎖閥工作原理 1— 節(jié)流孔； 2— 水腔（低壓側(cè)）； 3— 水腔（高壓側(cè)）； 4— 薄膜； 5— 閥桿； 6— 燃氣閥； 7— 彈簧 三、水氣連鎖 ? 水氣連鎖是為保護熱水器的熱交換系統(tǒng)不會因干燒導(dǎo)致?lián)p壞而設(shè)臵的，有壓差式和水流開關(guān)式兩類。圖示壓差式水氣連鎖在供水管中設(shè)一節(jié)流孔（或者是文丘里管）將水氣聯(lián)鎖閥的水膜閥內(nèi)兩個腔分別接到節(jié)流孔前后（或文丘里管的喉部和出口）位臵上。當冷水流過節(jié)流孔（或文丘里管）時，薄膜兩側(cè)產(chǎn)生壓差致使薄膜向左位移克服燃氣閥的彈簧力頂開燃氣閥盤，燃氣進人主燃燒器燃燒；水流停止時節(jié)流孔前后壓差消失，在彈簧力作用下關(guān)閉燃氣閥，保證熱水器在沒有水流時停止工作。文丘里管比節(jié)流孔的阻力損失要小，特別是在低水壓工作的時候文丘里管的優(yōu)勢很明顯。 三、水氣連鎖 ? 水流開關(guān)式水氣連鎖是在水路中設(shè)臵一個水流傳感器，通過水路中磁性翻板隨水流動作或帶磁極的轉(zhuǎn)子隨水流旋轉(zhuǎn)使水管外的霍爾元件產(chǎn)生一個脈沖電信號，再根據(jù)這個脈沖信號控制燃氣管路中的電磁閥的開啟，達到水氣連鎖的目的。翻板式水流開關(guān)性能不穩(wěn)定，容易因摩擦力增大或其它原因?qū)е虏荒軓?fù)位，引起水氣連鎖失效損壞熱水器。目前主要采用轉(zhuǎn)子式水流傳感器，同時，恒溫型熱水器需要取得水流量參數(shù)，采用高精度的水流量傳感器就可在為水氣連鎖提供水流信號的同時，為自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)提供一個水流量參數(shù)。 ? 水流傳感器主要采用葉輪式傳感器，有軸向葉輪式和切向葉輪式，切向葉輪的力矩大些，但轉(zhuǎn)速小，不利于精確測量，只適用于作為水流開關(guān)。 軸向葉輪式水流傳感器 作為水流量傳感器，普遍采用圖示的軸向葉輪式水流量傳感器，在葉輪的圓周方向設(shè)臵若干對磁極，隨著葉輪的旋轉(zhuǎn)，附著在管外的霍爾元件受交替變換的磁場作用，輸出一個與葉輪轉(zhuǎn)速成正比的脈沖信號，由于是單位時間內(nèi)的頻率信號，所以頻率越低誤差就越大，為了提高水流傳感器的輸出頻率，設(shè)計傳感器時在不致造成太大阻力損失的前提下應(yīng)盡可能提高水輪的轉(zhuǎn)速，同時，普通的水流開關(guān)只用兩對磁極，水流量傳感器則通常采用充磁的方式生成三對磁極。 四、燃氣閥組 ? 燃氣閥組是作為燃氣流量調(diào)節(jié)的必要環(huán)節(jié)，在不需進行自動控制采用手動調(diào)節(jié)的燃氣具中，通常采用旋塞閥作為燃氣流量的調(diào)節(jié)手段，這也是最經(jīng)濟實用的調(diào)節(jié)手段，如果需要進行安全控制，則可在旋塞閥前增加一個電磁閥。 ? 現(xiàn)代燃氣熱水器和壁掛爐中很多采用了溫度自動控制系統(tǒng)，由于需要自動調(diào)節(jié)燃氣流量，所以需要一個針對燃氣流量的執(zhí)行機構(gòu)，作為執(zhí)行機構(gòu)，電動閥是比較常用的手段，但電動閥每個動作的行程較大，加大了系統(tǒng)的響應(yīng)時間，同時，作為氣體流量的執(zhí)行機構(gòu)易受壓力波動的影響，因此比例閥就成為燃氣流量控制的首選，電動閥多用于水路系統(tǒng)的水流量控制。所謂比例閥是指燃氣流量與輸入執(zhí)行機構(gòu)的電流或電壓大小成比例，比例閥大致有兩種類型，一類是壓力型，一類是流量型。 四、燃氣閥組 ? 壓力型比例閥輸出的是一個穩(wěn)定的壓力，其原理類似于調(diào)壓器，所不同的是將調(diào)壓器的平衡彈簧換成了可以調(diào)節(jié)磁力大小的磁力線圈，通過改變線圈電流的大小來改變磁力的大小，從而獲得所需的燃氣壓力輸出，再通過其后孔徑一定的噴嘴獲得一個穩(wěn)定的流量； ? 流量型比例閥輸出的是一個穩(wěn)定的流量，其原理類似于一個穩(wěn)流閥，通過節(jié)流元件產(chǎn)生的與流量信號成正比的壓差信號，作用于膜片的兩側(cè)，磁力線圈產(chǎn)生的磁力與此壓差相平衡，從而獲得一個穩(wěn)定的流量輸出。兩種比例閥的共同點就是燃氣流量不受進口燃氣壓力的影響，不同點在于燃氣流量前者依賴于噴嘴，后者不受噴嘴孔徑的影響。 ? 顯然，采用流量型比例閥時，噴嘴孔徑的改變只會影響引射器的引射能力，理論上不影響燃燒器的熱負荷，由于噴嘴在加工工藝上很難保證其孔徑大小的精度，這種特性可有效提高燃燒系統(tǒng)熱負荷的穩(wěn)定性。 燃氣比例閥 四、燃氣閥組 ? 用于壁掛爐的帶比例調(diào)節(jié)功能的燃氣閥組，工作原理如下： ? 1）當電磁閥 EV1得電后將打開，燃氣通過電磁閥 EV1直至空間①。此時如電磁閥 EV2不開啟，則燃氣無法進入并通過電磁比例調(diào)節(jié)閥。 ? 2）當電磁閥 EV2得電打開后，此時如電磁比例調(diào)節(jié)閥的閥芯處于關(guān)閉狀態(tài)，則燃氣首先通過電磁閥 EV2經(jīng)通路②進入中介氣室。在中介氣室內(nèi)壓力的作用下，克服彈簧力使伺服閥的閥芯被向上推起并打開。燃氣通過伺服閥流出燃氣閥組，此時為最大流量。伺服閥開度的大?。ㄈ細饬髁看笮。┤Q于中介氣室膜片兩側(cè)的壓力差。 ? 3）在電磁閥 EV2打開的情況下，如電磁比例調(diào)節(jié)閥芯處于某一個開度，則此時將有一部分燃氣通過比例調(diào)節(jié)閥，經(jīng)通道③泄放到伺服閥的下游，進而使得中介氣室中的壓力下降，在彈簧的作用下，伺服閥將關(guān)小，燃氣流量降低。 壁掛爐燃氣閥組 EV1 EV2 電 磁