CN102287817A

CN102287817A - 一种燃油燃烧器的燃烧控制系统

Info

Publication number: CN102287817A
Application number: CN2011101749517A
Authority: CN
Inventors: 周国平
Original assignee: JIANGSU OUBIAO CO Ltd
Current assignee: JIANGSU OUBIAO CO Ltd
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明公开一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其包括输油通道、雾化介质通道、点火装置、风量调节装置、油量调节装置以及控制器；输油通道的入油口设有输油泵，输油通道内设有油压传感器，油量调节装置即进油阀门；点火装置包括点火器和雾化器；点火装置内设有火焰信号传感器、风压传感器、雾化介质压力传感器；风量调节装置包括风门和风门驱动器；风门驱动器上设有风门位置传感器；控制器控制输油泵、鼓风装置、点火器、雾化器、加热器、风门驱动器的启动以及进油阀门的打开或关闭；控制器接收各传感器的输出信号，并根据相关信号控制进油量、输油通道中的油压以及风门位置和风压。本发明可实现油量和风量的单独调节，且能耗较低，系统可靠性较高。

Description

一种燃油燃烧器的燃烧控制系统

技术领域

本发明涉及燃烧的调节和控制技术领域，特别是一种能够实现节能环保型加热的燃油燃烧器的燃烧控制系统。

背景技术

目前的常规自动控制的燃烧器可分为单段火、两段火、比例调节。它们都是机械连动的，靠改变执行器的行程，然后通过联杆带动风门和燃油调节阀运行来调节火量的大小。例如现有技术中某公司生产的自动控制燃烧器，即通过温度控制系统控制电动执行器（伺服电机）的运行，再由联杆带动风门和燃油调节阀运行来调节火的大小，系统中的各阀门动作皆通过固化的程控器实现控制，可调节性较差。且这种燃烧系统经长时间运行后其机械联杆会产生磨损或变形，因此普遍存在以下缺陷：

(1) 能耗大：机械调节油气比精度低，燃烧不充分，油泵压力要求高；

(2) 操作复杂：不同燃料由于热值不同，风油比要重新调节；

(3) 燃烧器燃油调节比低：为1：2.5。

此外，现有技术中的燃烧系统还存在机械结构复杂，零件使用寿命短，成本较高等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种油量和风量单独调节的燃烧控制系统，可按照预设定的风油比自动调节风门和油量，操作简单，革除传统燃烧器采用机械联杆长时间运行会产生磨损或变形的弊端。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，包括输油通道、雾化介质通道、点火装置、鼓风装置、风量调节装置以及油量调节装置；点火装置中设有点火器和雾化器；输油通道的出油口连接雾化器；雾化介质通道的出口连接雾化器；其特征是，还包括控制器；控制器控制鼓风装置、点火器和雾化器的运行；

所述输油通道的入油口设有输油泵，输油泵连接油泵压力调节器，油泵压力调节器连接控制器；油量调节装置为进油阀门，其设在输油通道上；进油阀门与输油通道的出油口之间设有

油压传感器；控制器控制输油泵的运行以及进油阀门的导通或关闭；油压传感器将输油通道内的油压信号输出至控制器，控制器根据油压信号控制油泵压力调节器对输油泵的压力进行调节；

所述雾化介质通道上设有介质流通阀门；控制器控制介质流通阀门的导通或关闭；

所述风量调节装置包括风门和风门驱动器；风门驱动器上设有风门位置传感器；风门位置传感器将风门位置信号输出至控制器；

所述点火装置内设有风压传感器；风压传感器将风压信号输出至控制器；控制器根据风门位置信号以及风压信号控制风门驱动器运行，从而带动风门位置变化，以改变点火装置所接收的风量；

所述点火装置内还设有火焰信号传感器，火焰信号传感器将火焰信号输出至控制器，控制器根据火焰信号判断点火是否成功。

作为一种改进，所述输油通道上还设有燃油温度控制器；燃油温度控制器包括加热器和温度探头；控制器可控制加热器运行；温度探头位于输油通道中；温度探头将温度信号输出至控制器。具体的，在环境温度较低或者其它因素影响下，油品会出现粘度较高的情况影响点火的效率，燃油温度控制装置可根据温度探头检测到的温度对燃油进行加热以降低粘度。

作为一种改进，本发明还包括人机交互界面，人机交互界面包括显示模块、输入模块，显示模块和输入模块分别连接控制器的显示信号输出端和命令信号输入端。显示模块和输入模块可选用现有技术中的成熟产品实现，分别利用数据线与控制器的相关控制端口连接。控制器可采用现有技术中的集成控制电路芯片如单片机或者PLC可编程控制器实现，相关程序可依据现有技术中的成熟编程技术完成。

作为一种改进，所述输油通道与雾化介质通道之间还设有吹扫通道，吹扫通道的一端连接进油阀门与出油口之间的输油通道，另一端连接介质雾化气动阀与雾化介质入口之间的雾化介质通道；吹扫通道上设有吹扫气动阀。吹扫通道的设置主要是用于对输油通道，特别是油枪的清理，利用了雾化介质通道中的空气进行吹扫清理。

作为一种改进，本发明还包括回油通道，回油通道通过三通阀连接在进油阀门与入油口之间的输油通道上。回油通道用做点火前使热重油形成循环，以保证油的流动性较好。

作为一种改进，所述点火装置包括外壳，外壳上设有观火孔，可用于操作人员观察火焰的燃烧情况。

优选的，所述油泵压力调节器为电机，电机转速变化可改变输油泵的输送压力。

优选的，所述风量调节装置中的风门驱动器为伺服电机，伺服电机转动可带动风门位置变化。

优选的，所述输油泵为齿轮泵、螺杆泵中的任意一种泵，齿轮泵和螺杆泵皆可选择现有技术中的成熟产品。

优选的，所述点火装置中的雾化器为现有技术中的成熟产品：内混式Y型油枪，作为一种改进，雾化介质通道中设有雾化介质压力传感器，用于监视以及时调整雾化介质源的输送压力，保证雾化器的正常工作，提高点火成功率。

优选的，所述燃油温度控制器中的加热器为介质加热型加热器或者电加热器。

优选的，所述控制器为可编程序逻辑控制器，相关控制程序可依据现有成熟PLC编程技术完成，程序根据系统控制的需要进行编写，以达到控制器在各阶段的自动控制。

本发明中所述的油压传感器、雾化介质压力传感器、风压传感器皆可通过现有的成熟的压力传感器产品实现；火焰信号传感器可采用现有的光纤传感器或其它图像识别类传感器实现；风门位置传感器可采用现有中能够识别运动量程的传感器实现。

本发明中的进油阀门和介质流通阀门可选择电磁阀或气动阀中任一中可控阀门，为气动阀时，控制器通过控制气动阀的气路来控制阀门的导通或关闭。

基于以上所述结构的本发明的控制方法包括三个阶段，分别为点火阶段、自动控温阶段和停止阶段。各阶段皆通过控制器控制系统中的各组件来运行，风量和油量的调节分别可由控制器对分设的不同组件的控制来完成；控制器同时接收系统中的传感器信号，并结合相关关系曲线，用作运算判断的依据，自动化程度高。

有益效果

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、与常规燃烧器相比，本发明的系统实现了油量和风量的单独调节，燃烧器燃油调节比可超过1：6，且机械部件较少，维修方便、零件使用寿命也大大提高；本发明在控制的同时，对控制结果采用传感器进行实时检测，以及时通过硬件控制调节相关参数，或者继续下一步工序，大大降低了能耗，降低幅度达10%左右；

2、与现有的固化程序控制系统相比，本发明通过触摸屏或其它人机交互界面实现控制器动作命令的下达，用户的操作非常简单；且自动化程度高，控温准确，可提高效率，减少废气排放。

3、本发明可以用于锅炉、热风炉或者热空气（最高250℃）燃烧系统，适用领域非常广泛。

附图说明

图1所示为现有技术中燃油燃烧器的结构示意图；

图2所示为本发明的结构示意图；

图3 所示为本发明的油泵转速与油量关系曲线图；

图4 所示为本发明的风门与风量关系曲线图；

图5所示为本发明的风油比计算曲线图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式做进一步说明。

结合图1所示为现有技术的燃油燃烧器控制系统，其在应用时通过温度控制系统23控制风门驱动器19（伺服电机）的运行，再由联杆带动风门20动作，同时带动油量调节阀22开启来调节火量的大小，系统中通过固化的程控器实现对进油阀门3、介质流通阀门5、吹扫阀门7以及温度控制系统23的动作控制，可调节性较差。

结合图2所示，本发明包括输油通道A、雾化介质通道D、点火装置10、鼓风装置、风量调节装置、油量调节装置以及控制器30；鼓风装置为鼓风机9，其出风口通过风门20连接点火装置10的进风口；点火装置10中设有点火器12和雾化器11；输油通道A的出油口连接以及雾化介质通道D的出口皆连接雾化器11；；雾化器11选用内混式Y型油枪；油量调节装置为进油阀门3，其设在输油通道A上；进油阀门3的控制端连接控制器30；控制器30控制鼓风机9、点火器12和雾化器11的运行；

输油通道A的入油口设有输油泵1，输油泵1可采用齿轮泵或者螺杆泵；控制器30控制输油泵1的运行；输油泵1连接油泵压力调节器2，油泵压力调节器2为电机，电机转速变化可改变输油泵1的输油压力，控制器30通过控制油泵压力调节器2的运行，对输油泵1的压力进行调节；

回油通道B通过三通阀6连接在输油通道A的进油阀门3与入油口之间；

进油阀门3出口侧的输油通道A内设有油压传感器21，油压传感器21将油压信号输出至控制器30；

雾化介质通道上设有介质流通阀门5，介质流通阀门5的控制端连接控制器30；介质流通阀门5入口侧的雾化介质通道D内设有雾化介质压力传感器8；雾化介质压力传感器8将雾化介质压力信号输出至控制器30；

输油通道A与雾化介质通道D之间还设有吹扫通道，吹扫通道的一端连接在输油通道的进油阀门3与出油口之间，另一端连接在雾化介质通道的介质流通阀门5与雾化介质入口之间；吹扫通道上设有吹扫气动阀7。

点火装置10内设有火焰信号传感器13和风压传感器18；火焰信号传感器13将火焰信号输出至控制器；风压传感器18将风压信号输出至控制器30；点火装置10还设有外壳，外壳上设有观火孔14；此外，点火装置内还设有二次风调节器15，其包括二次风门和控制链、控制手轮，各部分皆可采用现有技术的成熟产品实现，手动调节手轮可改变二次风门的的打开程度，实现在鼓风机功率不变的情况下，调节火焰的长度和粗细。

风量调节装置包括风门20和风门驱动器19；风门驱动器19上设有风门位置传感器；执行器19为伺服电机，伺服电机转动可带动风门20位置变化；控制器30控制风门驱动器19运行；从而控制风门20的位置变化，以改变点火装置10所接收的风量；风门位置传感器将风门位置信号输出至控制器30；

输油通道A上还设有燃油温度控制器；燃油温度控制器包括加热器4和温度探头，温度探头位于输油通道A中；温度探头将温度信号输出至控制器30；加热器4可选用介质加热型加热器或者电加热器；

本发明还包括人机交互界面，人机交互界面包括显示模块、输入模块，显示模块和输入模块采用现有技术中的成熟产品实现，两者分别连接控制器的显示信号输出端和命令信号输入端。

本发明的控制器30为可编程序逻辑控制器，相关控制程序可依据现有成熟PLC编程技术完成，程序根据系统控制的需要进行编写，以达到控制器在各阶段的自动控制。

基于以上所述结构的本发明的控制方法包括三个阶段，分别为点火阶段、自动控温阶段和停止阶段。其中点火阶段包括以下步骤：

（1）.通过人机交互界面设定预加热温度，向控制器发送启动燃油温度控制器的命令，加热器对油进行加热，同时油温传感器将油温信号输出至控制器；

（2）.当油温到达设定温度，控制器启动鼓风装置，同时检测风压信号；

（3）.鼓风装置启动成功后，控制器启动风量调节器，风门驱动器运行带动风门打开；同时检测风门位置信号；

（4）.风门打开后，启动点火器，通过火焰传感器检测点火火焰信号，如没有点火火焰信号则停止点火，检查点火器后重复步骤（1）-（4）；

（5）控制器接收到点火火焰信号，启动进油阀门、介质流通阀门打开；通过火焰传感器检测重油是否被点燃，如没有接收到主火焰信号，则控制器发出报警信号，同时关闭进油阀门以及介质流通阀门、停止输油泵等其它装置的运行，并控制吹扫阀门打开，对油枪进行吹扫清理后，关闭吹扫阀门；

（6）重复步骤（1）-（5），直至控制器接收到主火焰信号即重油被点燃，则点火阶段结束。

自动控温阶段中，操作人员通过人机交互界面设定好风油比，控制器控制伺服电机执行器按照与风量相应的参数运行，油泵压力调节器按照与油量相对应的压力参数运行来控制输油泵的压力，控制器通过各传感器接收系统中的油温、油压、风压等参数，并通过实时运算对系统中的运行的装置进行控制调整。本发明的系统其风油比的关系曲线、油泵转速和油量的关系曲线、风门和风量的关系曲线皆为控制器在控制过程中进行运算的依据。也保证了系统运行的可靠性。

停止阶段中，控制器控制伺服电机带动风门打开到使火焰变化为小火的位置，同时控制器控制进油阀门、输油泵等系统中的装置停止运行，之后开启吹扫阀对油枪进行吹扫清理，鼓风装置即鼓风机会在大约120秒后停止，此时一个工作循环结束。

本发明的系统设有急停开关，在任何情况下，按下急停开关，控制器即控制系统中的所有装置停止运行。

结合图3 所示为本发明的油泵转速与油量关系曲线图，横坐标为转速，纵坐标为油量；图4所示为本发明的风门与风量关系曲线图，横坐标表示风门转动的角度，纵坐标表示接收到的风量比例；图5所示为本发明的风油比计算曲线图，横坐标表示过剩空气系数。纵坐标表示助燃空气量，该曲线图表示的是每公斤燃油在对应的过剩空气系数下所需要的空气量。各关系曲线皆为本发明控制器在运行时的运算依据，在进行控制器编程时，利用现有成熟的编程技术写入控制器程序中。

本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应作为本发明的技术范畴。

Claims

1.一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，包括输油通道、雾化介质通道、点火装置、鼓风装置、风量调节装置以及油量调节装置；点火装置中设有点火器和雾化器；输油通道的出油口连接以及雾化介质通道的出口皆连接雾化器；其特征是，还包括控制器；控制器控制鼓风装置、点火器和雾化器的运行；

所述输油通道的入油口设有输油泵，输油泵连接油泵压力调节器，油泵压力调节器连接控制器；油量调节装置为进油阀门，其设在输油通道上；进油阀门与输油通道的出油口之间设有油压传感器；控制器控制输油泵的运行以及进油阀门的导通或关闭；油压传感器将输油通道内的油压信号输出至控制器，控制器根据油压信号控制油泵压力调节器对输油泵的压力进行调节；

所述风量调节装置包括风门和风门驱动器；风门驱动器上设有风门位置传感器；点火装置内设有风压传感器；风门位置传感器将风门位置信号输出至控制器；风压传感器将风压信号输出至控制器；控制器根据风门位置信号以及风压信号控制风门驱动器运行，从而带动风门位置变化，以改变点火装置所接收的风量；

2.根据权利要求1所述的一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其特征是：所述输油通道上还设有燃油温度控制器，燃油温度控制器包括加热器和温度探头；控制器可控制加热器运行；温度探头位于输油通道中；温度探头将温度信号输出至控制器。

3.根据权利要求1所述的一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其特征是：还包括人机交互界面，人机交互界面包括显示模块、输入模块，显示模块和输入模块分别连接控制器的显示信号输出端和命令信号输入端。

4.根据权利要求1所述的一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其特征是：所述输油通道与雾化介质通道之间还设有吹扫通道，吹扫通道的一端连接在输油通道的进油阀门与出油口之间，另一端连接在雾化介质通道的介质流通阀门与雾化介质入口之间；吹扫通道上设有吹扫气动阀，吹扫气动阀的控制端连接控制器。

5.根据权利要求1所述的一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其特征是：还包括回油通道，回油通道通过三通阀连接在输油通道的进油阀门与入油口之间。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其特征是：所述点火装置包括外壳，外壳上设有观火孔。

7.根据权利要求1至5任一项所述的一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其特征是：所述油泵压力调节器为电机，电机转速变化可改变输油泵的输送压力。

8.根据权利要求1至5任一项所述的一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其特征是：所述风量调节装置中的执行器为伺服电机，伺服电机转动可带动风门位置变化。

9.根据权利要求1至5任一项所述的一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其特征是：所述输油泵为齿轮泵、螺杆泵中的任意一种泵。

10.根据权利要求1至5任一项所述的一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其特征是：所述点火装置中的雾化器为内混式Y型油枪。

11.根据权利要求2所述的一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其特征是：所述燃油温度控制器中的加热器为介质加热型加热器或者电加热器。

12.根据权利要求1至5任一项所述的一种燃油燃烧器的燃烧控制系统，其特征是：所述控制器为可编程序逻辑控制器。