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CN102072489A - 燃烧器 - Google Patents

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CN102072489A CN201110046269XA CN201110046269A CN102072489A CN 102072489 A CN102072489 A CN 102072489A CN 201110046269X A CN201110046269X A CN 201110046269XA CN 201110046269 A CN201110046269 A CN 201110046269A CN 102072489 A CN102072489 A CN 102072489A
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Abstract

本发明公开一种燃烧器，其包括有燃烧头、点火器、燃料输送/调节装置、助燃空气输送/调节装置、安全运行监测装置及电控装置，其中，助燃空气输送/调节装置设有一由风门执行器控制的风门机构及一控制鼓风电机转速的变频器，并设置一与风门执行器联动的位移传感器以控制变频器的输出频率，电控装置的程序控制器根据燃烧负荷的需要指令风门执行器控制风门机构的开关量，而变频器则根据位移传感器所检测的关于风门机构的开关量信号而调整其对于鼓风电机的频率输出，控制鼓风电机的转速，这样，通过变频调速和风门调节两种方式的结合，可以拉宽燃烧器的火力调节比例范围。

Description

燃烧器
技术领域
本发明涉及一种燃烧设备，尤其是指一种燃烧器。
背景技术
常见的用于锅炉、空调机组等热交换设备和干燥机、热处理装置等加热设备的燃烧器，为一种自动化程度较高的机电一体化产品，主要由燃烧头、点火器、燃料输送/调节装置、助燃空气输送/调节装置、安全运行监测装置及电控装置等各个部分组成。其中，助燃空气输送/调节装置的作用在于向燃烧头的燃烧室吹送入足够的空气，以满足燃料(如燃气或燃油)燃烧的需要。传统的燃烧器，其鼓风机为定速运转，这样，在低负荷燃烧时，鼓风机的电机仍以恒定的功率运转，而造成了电机部分输入功率的浪费。
也有在鼓风机中设置变频器并通过变频器控制电机运转的燃烧器设计，例如国家知识产权局于2004年6月30授权公告的专利号为ZL03243710.3的实用新型专利，即公开了一种变频自动鼓风式燃气燃烧器，其设有一变频器，该变频器分别与电控装置的程序控制器、鼓风机的电机连接，其根据锅炉工作负荷的变化，由程序控制器控制变频器的输出频率，从而控制电机的运转频率，以实现对风量的精确调节，达到提高燃烧效率、节能之目的。
然而，仅采用变频器调速的燃烧器存在着火力调节比例范围较窄的缺陷，如图1所示，为典型的变频调速燃烧器的工作曲线图，当鼓风机高转速(n1)运行时，ΔP1的数值较高，而随着鼓风机的转速下降，ΔP的数值会渐渐降低，即ΔP1＞ΔP2＞ΔP3＞......＞ΔPn，若ΔP的数值降至一定的低值时，便失去对火焰的自适应能力，造成火焰的不稳定。一般而言，仅采用变频器调速的燃烧器的火力调节比例范围约为2∶1，即大火输出100％，而小火则输出50％。
发明内容
本发明在于解决现有燃烧器中所存在的火力调节比例范围较窄的技术问题，提供一种具有较宽火力调节比例范围的燃烧器。
为了解决上述技术问题，本发明通过如下所述的技术方案：一种燃烧器，其包括有燃烧头、点火器、燃料输送/调节装置、助燃空气输送/调节装置、安全运行监测装置及电控装置，所述助燃空气输送/调节装置包括有一壳体、一设置于所述壳体中的鼓风叶轮、一与所述鼓风叶轮联接的用于驱动该鼓风叶轮旋转的鼓风电机、一设置于所述壳体上的风门机构、一联接于所述风门机构的风门挡板以控制该风门机构的开关量的风门执行器、一于检测所述风门机构的开关量的位移传感器及一分别与该鼓风电机和位移传感器连接的变频器，其中，所述壳体通过一送风管而与所述燃烧头联接，所述风门执行器与所述电控装置的程序控制器连接而由所述程序控制器控制其动作，所述程序控制器根据燃烧负荷的需要输出信号至所述风门执行器以控制所述风门机构的开关量，所述位移传感器将检测到的关于风门机构的开关量信号输入至所述变频器，所述变频器据此调整其对于所述鼓风电机的频率输出。
上述燃烧器中，所述程序控制器连接有一火力调节控制器，所述火力调节控制器连接有一置于热力设备处的温度/压力传感器，其检测热力设备处的温度/压力，反馈至所述火力调节控制器且据此计算出风门机构的开关量，并传递至所述程序控制器以控制所述风门执行器执行。
上述燃烧器中，所述燃料输送/调节装置所设置的燃料调节阀为空/燃比燃料调节阀，其设有一风压检测管以检测所述助燃空气输送/调节装置的送风管内的风压，并据此调节燃料调节阀的开关量，以控制燃料的流量。
上述燃烧器中，所述燃料调节阀内置有一伺服稳压装置，其设有一燃料压力检测管以检测所述燃料调节阀阀门出口处的燃料压力，并据此调节燃料调节阀的开关量，以保持阀门出口处燃料压力的稳定。
上述燃烧器中，所述位移传感器设置于所述风门执行器之上。
上述燃烧器中，所述位移传感器设置于所述风门机构之上。
上述燃烧器中，所述位移传感器为电位计。
上述燃烧器中，所述电位计为旋钮式或滑动式电位计。
上述燃烧器中，所述变频器与所述程序控制器连接而由该程序控制器控制其开关。
本发明的有益技术效果在于：该燃烧器的鼓风装置设有一由风门执行器控制的风门机构及一控制鼓风电机转速的变频器，并设置一与风门执行器联动的位移传感器以控制变频器的输出频率，程序控制器根据燃烧负荷的需要指令风门执行器控制风门机构的开关量，而变频器则根据位移传感器所检测的关于风门机构的开关量信号而调整其对于鼓风电机的频率输出，控制鼓风电机的转速，这样，通过变频调速和风门机构调节两种方式的结合，可以拉宽燃烧器的火力调节比例范围。
附图说明
图1是现有采用变频器调速的燃烧器的工作曲线图。
图2是本发明燃烧器的结构示意图。
图3是本发明燃烧器的部分结构示意图。
图4是本发明燃烧器的部分控制电路的结构示意图。
图5是本发明燃烧器的另一部分控制电路的结构示意图。
图6是本发明燃烧器的变频器设置的示意图。
图7是本发明燃烧器的采用变频器调速和进口式风门调节的工作曲线图。
图8是本发明燃烧器的采用变频器调速和出口式风门调节的工作曲线图。
具体实施方式
为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明的目的、技术方案和优点，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
参考图2至图5所示，本发明所公开的燃烧器包括有一燃烧头10、一点火器(图中没有示出)、一燃料输送/调节装置12、一助燃空气输送/调节装置14、一安全运行监测装置(图中没有示出)及一电控装置16，该电控装置16分别与点火器、燃料输送/调节装置12、助燃空气输送/调节装置14、安全运行监测装置连接，以控制上述各装置的运行，而完成该燃烧器的自动化工作。
该燃烧头10包括有一火焰管100及一设置于该火焰管100中的喷嘴101，该喷嘴101通过燃料管120而与燃料输送/调节装置12联接，燃料(燃气或燃油)藉由该燃料输送/调节装置12而送至喷嘴101，并进行燃烧。一般地，对应于该喷嘴101处还设有一稳焰盘102，该稳焰盘102可设于该喷嘴101的前方处，也可设于该喷嘴101的后方处。
该点火器包括有一邻设于该喷嘴100处的点火电极，该点火电极通过一点火变压器A1而与电控装置16的程序控制器160连接。
结合图5所示，燃料输送/调节装置12包括有燃料管120、设置于该燃料管120上的燃料调节阀121、以及由程序控制器160控制的操控阀A2、保险阀A3、火种阀A4、低燃料压力保护单元A5、高燃料压力保护单元A6及燃料阀门检漏单元A7等，当然，燃料输送/调节装置12并不限定于上述的结构，其可采用现有技术中的各种适宜的燃料输送/调节装置。
该燃料调节阀121为空/燃比燃料调节阀，其设有一风压检测管122以检测送风管148内的风压(风量)，并据此调节该燃料调节阀121的开关量，从而控制燃料的流量。优先地，该燃料调节阀121内置有一伺服稳压装置，其设有一燃料压力检测管123以检测该燃料调节阀121阀门出口处的燃料压力，并据此调节该燃料调节阀121的开关量，以保持阀门出口处燃料压力的稳定。
该助燃空气输送/调节装置14包括有一壳体140、一设置于该壳体140中的鼓风叶轮141、一与该鼓风叶轮141联接的用于驱动该鼓风叶轮141旋转的鼓风电机142、一形成于该壳体141上的风门机构143、一联接于该风门机构143的风门挡板144以控制该风门机构143的开关量的风门执行器145、一安装于风门执行器145上的用于检测该风门机构143的开关量的位移传感器146及一分别与该鼓风电机142和位移传感器146连接的变频器147，其中，风门执行器145与程序控制器160连接而由该程序控制器160控制其动作，变频器147与程序控制器160连接而由该程序控制器160控制其开关，而该壳体140则通过一送风管148而与燃烧头10的火焰管100联接。程序控制器160根据燃烧负荷的需要输出信号至风门执行器145以控制风门机构143的开关量，位移传感器146将检测到的关于风门机构143的开关量信号输入至变频器147，该变频器147据此调整其对于鼓风电机142的频率输出，从而控制鼓风电机142的转速。
上述实施例中，将该位移传感器146安装于风门执行器145之上以检测风门143的开关量，显而易见地，也可将位移传感器146设置于风门机构143之上(例如风门挡板144的转轴上)，其亦可检测风门机构143的开关量。
优选地，位移传感器146采用旋钮式或滑动式的电位计，使风门机构143与电位计联动，当风门执行器145调节风门机构143的开关量时，电位计据其旋转角度的转移(或滑动距离的平移)输出不同的电阻，用作于变频器147的控制输入。
该程序控制器160连接有一火力调节控制器150，该火力调节控制器150连接有一置于热力设备(包括热交换设备或加热设备等)处的温度/压力传感器151，其检测热力设备处的温度/压力，反馈至该火力调节控制器150并据此计算出风门机构143的开关量，并传递至该程序控制器160以控制该风门执行器145执行。
安全运行监测装置主要包括有火焰监测器A8，其用于监视燃烧火焰的状况，并产生信号反馈至程序控制器160。
参考图6所示，变频器147设有低限输出频率和高限输出频率，在低限输出频率与高限输出频率之间，其对于鼓风电机142的输出频率随着位移传感器146的信号而进行相应的调节，附图以电位计为例，则在于低、高限输出频率之间，该变频器147的输出频率随着电位计的阻值的变化而相应调整。当然，附图6所列举的关于电位计的阻值、风门机构143的开关度、变频器147的输出频率等数值，仅为一种可能的实施例，并非用于限定本发明。
下面以电位计作为位移传感器为例说明本发明所公开的燃烧器的运行，其主要包括有如下阶段。
1、待机状态：自动控制回路触点分开，燃料供应切断，鼓风装置14停止运转，风门机构143关闭，等待启动指令。
2、启动：自动控制回路触点闭合，燃烧器开始进行一系列的安全预检程序，系统安全确认后可开始前吹扫程序。
3、前吹扫阶段：风门执行器145向前转动(或前移)，慢速开大风门143，鼓风电机142同时启动，开始低速转动；风门机构143在开大的过程中，改变电位计的电阻输出，当电位计的电阻输出超过变频器147的低限设定时，变频器147将按照输入电阻量调高输出频率，鼓风电机142间接跟随风门机构143的开度加速运转；当电位计的电阻输出超过变频器147的高限设定时，鼓风电机142停止提速，继续在高速运转，直至前吹扫阶段完成。
4、点火：前吹扫阶段完成后，风门执行器145向反方向转动(或后移)，慢速关小风门143，同时鼓风电机142(随着电位计的输出)降低转速，风门机构143在预设的点火位置(或角度)停止，这时鼓风电机142在低限转速运转，预备燃点火种；点火电极通电拉弧，随后火种阀A4打开，只容许小量燃料进入燃烧头10，点燃火种，火种成功燃点及确认后，燃料调节阀121打开让燃料进入燃烧头10燃点主火焰，待主火焰正常燃烧及火焰正常确认后切断火种阀A4，这时燃烧器在小火功率燃烧，完成点火阶段。
5、正常燃烧，负荷调节：在正常燃烧阶段，风门机构143的开大及关小由火力调节控制器150接管，风门执行器145按负荷开大或关小风门机构143，电位计(与风门机构143联动)的电阻变化控制变频器147输出，鼓风电机142的转速间接由风门执行器145控制加速或减速，由于燃料调节阀121是空/燃比例式调节，火焰管100内的风压高/低(风量大/小)自动控制燃料调节阀121开度的大/小，增加/减小燃料输入量。
6、后吹扫阶段：当自动控制回路触点分开时，程序控制器160切断燃料阀，停止输入燃料，燃烧器开始后吹扫程序；风门执行器145向前转动(或前移)开大风门机构143，鼓风电机142提速运转，增加吹扫鼓风量。若热力设备无需执行后吹扫程序，本阶段内的鼓风吹扫程序将会被略过。
7、停止运行(回到待机装态)：后吹扫程序完成(或略过)后，变频器147停止输出(鼓风电机142停止运转)，风门机构143执行向反方向转动(或后移)关小风门机构，待风门机构移动到预设的关门位置(或角度)时停止。燃烧器在待机装态，等待下一次的启动指令。
本发明的鼓风装置14设有一由风门执行器145控制的风门机构143及一控制鼓风电机142转速的变频器147，并设置一与风门执行器145联动的位移传感器146以控制变频器147的输出频率，程序控制器160根据燃烧负荷的需要指令风门执行器145控制风门机构143的开关量，而变频器147则根据位移传感器146所检测的关于风门机构143的开关量信号而调整其对于鼓风电机142的频率输出，控制鼓风电机142的转速，这样，通过变频调速和风门机构调节两种方式的结合，可以拉宽燃烧器的火力调节比例范围，如图7示出了燃烧器采用变频器调速结合进口式风门机构调节的工作曲线图，而图8则示出了燃烧器采用变频器调速结合出口式风门机构调节的工作曲线图，从附图中可以看出，通过风门机构调节联动变频调速的方式，在燃烧负荷较大时则采用变频器高频率输出(相应地，鼓风电机转速较快)配合大开度风门机构调节方式实现，而在燃烧负荷较大时则采用变频器低频率输出(相应地，鼓风电机转速较慢)配合小开度风门机构调节方式实现，从而可实现5∶1甚至更宽的火力调节比例范围。
上述仅为本发明的较佳实施例，而非对本发明做任何形式上的限制，例如，对于燃烧器的燃烧头、点火器、燃料输送/调节装置、安全运行监测装置及电控装置等，亦可采用现有技术的适宜的结构，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明保护范围之内。

Claims (9)

1.一种燃烧器，包括有燃烧头(10)、点火器、燃料输送/调节装置(12)、助燃空气输送/调节装置(14)、安全运行监测装置及电控装置(16)，其特征在于：所述助燃空气输送/调节装置(14)包括有一壳体(140)、一设置于所述壳体(140)中的鼓风叶轮(141)、一与所述鼓风叶轮(141)联接的用于驱动该鼓风叶轮(141)旋转的鼓风电机(142)、一设置于所述壳体(141)上的风门机构(143)、一联接于所述风门机构(143)的风门挡板(144)以控制该风门机构(143)的开关量的风门执行器(145)、一于检测所述风门机构(143)的开关量的位移传感器(146)及一分别与该鼓风电机(142)和位移传感器(146)连接的变频器(147)，其中，所述壳体(140)通过一送风管(148)而与所述燃烧头(10)联接，所述风门执行器(145)与所述电控装置(16)的程序控制器(160)连接而由所述程序控制器(160)控制其动作，所述程序控制器(160)根据燃烧负荷的需要输出信号至所述风门执行器(145)以控制所述风门机构(143)的开关量，所述位移传感器(146)将检测到的关于风门机构(143)的开关量信号输入至所述变频器(147)，所述变频器(147)据此调整其对于所述鼓风电机(142)的频率输出。
2.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述程序控制器(160)连接有一火力调节控制器(150)，所述火力调节控制器(150)连接有一置于热力设备处的温度/压力传感器(151)，其检测热力设备处的温度/压力，反馈至所述火力调节控制器(150)且据此计算出风门机构(143)的开关量，并传递至所述程序控制器(160)以控制所述风门执行器(145)执行。
3.如权利要求1或2所述的燃烧器，其特征在于：所述燃料输送/调节装置(12)所设置的燃料调节阀(121)为空/燃比燃料调节阀，其设有一风压检测管(122)以检测所述助燃空气输送/调节装置(14)的送风管(148)内的风压，并据此调节燃料调节阀(121)的开关量，以控制燃料的流量。
4.如权利要求3所述的燃烧器，其特征在于：所述燃料调节阀(121)内置有一伺服稳压装置，其设有一燃料压力检测管(123)以检测所述燃料调节阀(121)阀门出口处的燃料压力，并据此调节燃料调节阀(121)的开关量，以保持阀门出口处燃料压力的稳定。
5.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述位移传感器(146)设置于所述风门执行器(145)之上。
6.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述位移传感器(146)设置于所述风门机构(143)之上。
7.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述位移传感器(146)为电位计。
8.如权利要求7所述的燃烧器，其特征在于：所述电位计为旋钮式或滑动式电位计。
9.如权利要求1所述的燃烧器，其特征在于：所述变频器(147)与所述程序控制器(160)连接而由该程序控制器(160)控制其开关。
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