CN102384496A - 一种燃气灶空燃比稳定控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种燃气灶空燃比稳定控制方法及装置，其特征在于在燃气灶具中设计安装了在燃气阀门和喷嘴之间设置的燃气压力信号传感器、空燃比控制执行器、为燃气燃烧提供助燃空气的微型风机；其作用原理是以取自于燃气灶具阀门与燃气喷嘴之间的燃气压力为控制源信号，调节为燃气灶燃烧器提供助燃空气的微型风机送风量；其微型风机送风量变化的控制模式为，以维持空燃比相对稳定做调节目标，设计风机送风量或风机转数随燃气压力变化的调节模型；并依本发明方法集成为新型燃气灶用空燃比控制器和燃气灶。

Description

一种燃气灶空燃比稳定控制方法

技术领域：

本发明属于城市燃气灶具设计制造领域，涉及一种在燃气灶中使用的燃气灶空燃比稳定控制方法。该控制方法采用燃气压力信号作为源信号控制微型风机向燃烧器送风量的变化，该方法要求燃气灶中包含燃气压力传感元件，压力信号取自于燃气灶具阀门与燃气喷嘴之间。

背景技术：

城镇燃气灶具是城市燃气利用中必不可少的应用燃烧设备，我国燃气灶具保有量高达数亿台，取得国家生产许可的产品制造厂家多达1千多家，每年灶具产量2500万台以上。每年消耗在灶具上的燃气高达数百亿立方米。燃气灶具虽然在我国已经有1百多年的历史，但伴随公众节能减排意识的提高，人们从来没有停止过技术更新和进步，不断提高燃气灶具的热效率，降低燃气消耗，已经成为燃气技术人员不断追求的目标。

空燃比的稳定是燃气灶具热效率提升的重要控制参数，空燃比的优化稳定控制方法一直受到行业所关注。我国家用燃气灶具额定工况检测热效率一般为50％-55％，商业燃气灶具的额定工况检测热效率一般为35％-40％，实用热效率更低，热效率低的原因之一，既是空气量过剩或过低。

专利【燃气灶的空气量控制装置及控制方法】专利申请号200510014118.0，虽然在一定程度上关注了燃气和助燃空气的混合和比例控制，提出了一些解决问题的思路。但其最大的不足是，没能够充分了解燃气灶具使用功能要求决定燃气热负荷不是恒定的，而是随用户的加热要求随即调节，燃气供给量和燃气阀门后的压力也是随燃气灶具阀门开度的调整而变化的；另外，即使燃气灶具中的燃气阀门不作调整是，燃气灶具前的压力也是波动的。当燃气压力波动时，为维持空燃比的稳定，风机的送风管的压力应该做相应的波动。该专利选择直接以空气送风管的压力为源信号，并保持恒定空气管压力的模式驱使风机转数的调整，不能达到优化空燃比的技术目标，控制模型和技术路线存在严重技术缺陷。该技术方法不能用于民用燃气灶具，即使在热负荷相对不调整的工业燃烧器的控制方面，行业中的一般控制技术也较之优越。

发明内容：

本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种燃气灶空燃比稳定控制方法，该方法利用燃气供应系统的特征、燃气灶具的结构和使用功能要求，以燃气灶具内部燃气压力变化为源信号，控制微型助燃空气风机的送风量，使空气风机的送风量随燃气压力构建的变化而变化，其变化控制模型是建立空气量与燃气压力的比例函数调节关系，始终维持空燃比的稳定。

如上构思，本发明的技术方案是：一种燃气灶空燃比稳定控制方法，其特征在于：采集燃气灶具阀门与燃气喷嘴之间的燃气压力信号作为压力控制源信号，来控制为燃气燃烧提供助燃空气的微型风机向燃气灶发送的送风量或风机转数随燃气压力变化的情况，以维持燃气灶空燃比的稳定。

上述压力控制源信号可通过设置在燃气灶燃气阀门和喷嘴之间的压力信号传感器采集，该传感器直接输出气压信号，也可以通过将压力信号传感器与空燃比控制器集成一体输出的电阻信号来采集。

上述在燃气灶燃气阀门和喷嘴之间设置有空燃比控制器，该控制器与微型风机电路形成串联回路，通过控制器自身分压的改变而改变微型风机的输入电压来改变风机的送风量。

上述在燃气灶燃气阀门和喷嘴之间设置有空燃比控制器，该控制器是可输出位移量的机械件，在不改变风机送风量的前提下，通过调节风机风管的开度或分流，达到助燃空气量随燃气供给量变化的目标。

上述空燃比控制器由滑动气缸、调节薄膜、压力弹簧和串联电阻组成；调节薄膜安装在控制器器体内部，并与滑动气缸连接，压力弹簧安装在调节薄膜和控制器器体内壁之间，串联电阻的一端连接在滑动气缸上，另一端与微型风机的电路连接。

上述微型风机的额定送风量是燃气灶的燃烧器最大燃气供给量相应的理论空气量的1.1至1.2倍。

本发明采用燃气压力驱动型的空燃比调节模式，以燃气灶具内部燃气压力变化为源信号，控制微型风机的送风量，使微型风机的送风量随燃气压力构建的变化而变化，其变化控制模型是建立空气量与燃气压力的比例函数调节关系，始终维持空燃比的稳定。

该技术方法无论在用户手动调节热负荷和管网燃气供应压力波动时，均能维持设定空燃比的稳定，使燃气灶具燃烧工况处于最佳设计状态。使用本发明方法改造可提升热效率5％以上，相当于节能10％-15％。依据本发明制作燃气灶具专用的空燃比调节器，产品销售价按70-300元计，改造100万台可新增产值7000万-3亿元，社会效益和经济效益巨大。

附图说明：

图1是本发明所用装置的示意图。

图2是空燃比控制器的结构示意图。

具体实施方式：

一种燃气灶空燃比稳定控制方法，采集燃气灶具阀门与燃气喷嘴之间的燃气压力信号作为压力控制源信号，来控制为燃气燃烧提供助燃空气的微型风机向燃气灶发送的送风量或风机转数随燃气压力变化的情况，以维持燃气灶空燃比的稳定。微型风机的送风量的变化控制模型是建立空气量与燃气压力的比例函数调节关系，始终维持空燃比的稳定。

如图1所示：上述压力控制源信号通过设置在燃气灶喷嘴1和燃气阀门2之间集成一体的压力信号传感器和空燃比控制器4采集。在燃气喷嘴1进气管或燃气阀门2出气管上加工孔径为2.5mm的取压孔，然后安装外径2.4mm、壁厚0.2mm的不锈钢管作为压力源信号管3。空燃比控制器4的输出端与微型风机6的电路连接。

如图2所示：压力源信号管3的一端与空燃比控制器的压力源信号接口7连接，空燃比控制器由滑动气缸8、调节薄膜9、压力弹簧10和串联电阻11组成；调节薄膜安装在控制器器体内部，并与滑动气缸连接，压力弹簧安装在调节薄膜和控制器器体内壁之间，串联电阻的一端连接在滑动气缸上，另一端通过接线端子12与微型风机的电路串联连接。

上述微型风机安装到燃气灶助燃空气进风口，其选择依据是：

1)根据燃气灶具设计热负荷，计算出额定燃气用量；2)按理论空气量的1.2倍为额定送风量，选择微型空气风机。民用灶具可选择小型CPU风机及外接电源。

本发明的调试过程是：

1)首先将集成后的燃气灶具与燃气供应管道连接，接通微型风机的外接电源；2)燃气阀门处于关闭状态时，风机的串联电路处于切断状态；3)开启燃气阀门，燃气自然进入至燃气阀门和喷嘴之间，并产生压力，风机进入运行状态；4)观察火焰状态，手动调整滑动气缸的相对行程，至空燃比最佳；5)逐渐调整燃气阀门开度为10％-90％开度，观察火焰状态，判断空燃比匹配的状况；6)分别将燃气阀门设置在10％、30％、50％、70％、90％开度下，升高或降低燃气供应压力，观察火焰状态，判断空燃比匹配的状况。7)空燃比的稳定性也可以通过测量混合气中氧含量精确标定。

Claims (6)

1.一种燃气灶空燃比稳定控制方法，其特征在于：采集燃气灶具阀门与燃气喷嘴之间的燃气压力信号作为压力控制源信号，来控制为燃气燃烧提供助燃空气的微型风机向燃气灶发送的送风量或风机转数随燃气压力变化的情况，以维持燃气灶空燃比的稳定。

2.根据权利要求1所述的燃气灶空燃比稳定控制方法，其特征在于：上述压力控制源信号可通过设置在燃气灶燃气阀门和喷嘴之间的压力信号传感器采集，该传感器直接输出气压信号，也可以通过将压力信号传感器与空燃比控制器集成一体输出的电阻信号来采集。

3.根据权利要求1所述的燃气灶空燃比稳定控制方法，其特征在于：上述在燃气灶燃气阀门和喷嘴之间设置有空燃比控制器，该控制器与微型风机电路形成串联回路，通过控制器自身分压的改变而改变微型风机的输入电压来改变风机的送风量。

4.根据权利要求1或3所述的燃气灶空燃比稳定控制方法，其特征在于：上述在燃气灶燃气阀门和喷嘴之间设置有空燃比控制器，该控制器是可输出位移量的机械件，在不改变风机送风量的前提下，通过调节风机风管的开度或分流，达到助燃空气量随燃气供给量变化的目标。

5.根据权利要求1或3所述的燃气灶空燃比稳定控制方法，其特征在于：上述空燃比控制器由滑动气缸、调节薄膜、压力弹簧和串联电阻组成；调节薄膜安装在控制器器体的中部，并与滑动气缸连接，压力弹簧安装在调节薄膜和控制器器体内壁之间，串联电阻的一端连接在滑动气缸上，另一端与微型风机的电路连接。

6.根据权利要求1所述之燃气灶空燃比稳定控制方法，其特征在于：上述微型风机的额定送风量是燃气灶的燃烧器最大燃气供给量相应的理论空气量的1.1至1.2倍。

Images