燃气热水器抗风能力提高的研究.docx

±里圭查三程学会燃气分会应用专业委员会2013年年会论文集—————————————————————————————————————————二———————一一燃气热水器抗风能力提高的研究侯秋庆，代先锋(广东万和新电气股份有限公司)摘要：当燃气热水器遇到外界风压过大或因烟道堵塞的时候，通过补偿风量的办法来 提高燃气热水器的抗风能力，并防止因烟道堵塞或外界风压过大而引起燃烧恶化，保证燃烧工况。关键词：风堵、抗风能力、燃烧恶化、风机转速、出口正压、02、C01引言根据GB6932．2001《家用燃气快速热水器》国家标准的要求，强制排气式燃气热水器应设置风压过大安全装置和烟道堵塞安全装置。其一，风压过大安全装置，国标要求：风压在80Pa以前安全装置不能动作。在产生熄火、回火、影响使用的火焰溢出及妨碍使用的离焰现象之前，关闭通往燃烧器的燃气通路。其二，烟道堵塞安全装置，国标要求：应在5min以内关闭通往燃烧器的燃气通路，且不能自动再开启；在关闭之前应无熄火、回火、影响使用的火焰溢出及妨碍使用的离焰现象。而根据以上国标要求，目前行业内大多数强排式燃气热水器都设有风压开关，其作用是在热水器 烟道堵塞情况或者外界风压过大的情况下能正常关闭，起到安全保护的作用。基于这种风压开关保护的形式，虽然能满足国标要求，但用户在具体使用时候，特别是在大风大雪天气的西北等气候复杂地 区，抗风能力往往成为了检验热水器品质好坏的关键因素。大风如果倒灌进烟管，往往导致燃烧工况 严重恶化，出现黄焰、火焰外溢现象，同时出现排烟CO严重超标现象。严重时更会造成热水器熄火， 影响正常工作的同时大大威胁的用户的安全。考虑到这一点，故提出燃气热水器采用智能风机自检技术，通过风机反馈信号给控制系统，智能 感知外界风压或烟道堵塞情况，自动增加风机转速，补偿风机风量办法，来提高热水器的抗风能力，避免倒灌熄火现象的发生，防止因堵塞缺氧而引起燃烧恶化现象。2实验过程和分析2．1试验装置我们以一台32kW鼓风式燃气热水器作为实验分析(装置见图1)，其风机为直流无刷电机。烟 气分析仪用来检测烟气02和CO的含量，数字压力表用来检测烟管出口正压，万用表1用来检测风 机输入电压，万用表2用来检测风机转速。根据国标要求，强制排气式燃气热水器应设置烟道堵塞安全装置和风压过大安全装置，并且在烟 道堵塞安全装置动作，关闭通往燃气通路前，不能有熄火、回火、影响使用的火焰外溢及妨碍使用的 离焰现象。而在产品的研发实验中，烟道堵塞安全装置保护时烟管出口压力的大小正是间接反映抗风 能力的大小，保护时出口正压越大，热水器抗风能力越强。所以安全保护装置动作时烟管出口正压值中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会2013年年会论文集大小，直接关系到燃气热水器的抗风能力和燃烧工况。 一般的燃气热水器直流风机的控制方式为给定输入电压，其在正常工作时候，当遇到外面风压增加或者烟道堵塞的时候，风机电压和风机转速基本保持不变，从而导致风机进风量减少。燃气热水器 在风量减少的情况下燃烧，必会导致热水器因为参与燃烧的空气减少而引起燃烧不充分，进而引起燃 烧恶化。而从用户的使用角度来说，需求燃气热水器既抗风能力强(在外部风压过大和烟道堵塞时也能正常工作)又使其在抗风状态下工作不会造成燃烧恶化，以致避免影响用户的正常使用。而燃烧恶化的具体表现是排烟的02含量将随烟道堵塞的增加而减少，CO的含量将随之增加。图132kW鼓风式燃气热水器试验装置为了解决这种因为烟道堵塞而引起的燃烧恶化的现象，现提出一种解决方案，就是当烟道堵塞或 者外界压力增大时，通过风机信号反馈给燃气热水器控制系统，控制系统根据烟道堵塞情况或外界压力增加情况智能调节风机转速，从而补偿因为烟道堵塞或出口压力增大而减少的风量，保证燃烧所需 的空气量，从而达到提高抗风能力保证燃烧的最佳状况，防止燃烧的恶化现象，此时烟气中0：的含 量基本保持不变，CO也稳定在良好的范围内。由于恒温型燃气热水器在不同负荷点下所配的风速不同，所以不同负荷点下抗风能力都存在着差 异，并且随着烟道堵塞或者外界压力增大燃烧工况也不一样。为了更准确的分析燃气热水器在全负荷 段的工作情况，对比新旧方案中燃气热水器随烟道堵塞或外界压力增大时，抗风能力和燃烧工况的变 化规律，本实验对燃气热水器在额定负荷、50％额定负荷和最小负荷下作分析，其一，分析风堵塞面 积、风机转速对风压保护时烟管出口正压的变化规律，得出热水器的抗风能力提高比值。其二，分析103中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会2013年年会论文集新旧方案热水器在风堵面积不同的情况下，烟气02含量以及烟气CO含量的变化规律。 2．2抗风能力与风堵面积、风机转速之间的关系图2、图3、图4为新旧方案出口正压(抗风能力)与风堵面积、风机转速之间的关系及变化规