CN1076262A - 气化器的加热器控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本方法包括设定能使燃料在最佳状态下气化的 加热器预热温度条件的步骤；设定由室内温度变化引 起的加热器温度变化量的步骤；设定由加热器材质特 性表现出来的潜热引起的加热器本身温度变化量的 步骤；将设定的这些数据编成程序存入微机的步骤； 根据该微机的判断结果对工业电源的相位角进行比 例、微分、积分的步骤；以及对于具有电源可变的加热 器进行通、断电的步骤。采用改变外部条件的办法， 形成适当的混合气体，使燃料完全燃烧。

Description

本发明涉及以气化煤油作燃料用的燃烧器的气化器，尤其涉及与由于材质特性造成加热器的潜热温度变化和室内温度变化等外部条件的变化存在相关关系、通过控制相位角的方式来控制加在加热器上的工业电源，从而能使气化器内的温度始终保持在规定大小的气化器的加热器控制方法及其装置。

旧有的控制气化器的加热器的装置结构，有如图1所示的日特开昭62-41521号中所示的气化器的加热器控制装置的整体结构。

图中，电磁泵21将油罐22中的煤油通过输油管23输送到气化器24内部的气化室25中。加热器26对气化器24进行加热。控制装置27利用由温度传感28检出的温度来控制供给加热器26的电能。另外，顶针29用来开关喷嘴孔30。燃烧器31安装在上述喷嘴孔30的对面。在燃烧器31的上方，还装有气化器点火用的火花塞32和检测火炎离子电流的火炎检测器35。

连接在上述温度传感器28上的判断装置33，对通过传感器28检出的预热过程中的温度进行判断，判断其是否低于点火温度或高于设定的给定温度。电能设定装置34，通过上述判断装置33进行判断，如果断定已设定的给定温度比上述正在进行的预热温度高时，则减少供给加热器26的电能。

上述的现有的气化器的加热器控制装置，还适用于装有下述结构的燃烧器的气化器。

总之，如图2所示，气化器的燃烧器由气化燃料的气化室41和使燃料与空气混合的混合室42构成，用带有连通孔43的混合隔板44将这两个小室分开。

再者，在构成上述气化室41的气化室壁45的下端装有鼓风机46、以及与其相连接的空气供给管道47，在该空气供给管道内装有供给燃料的给油管48。

另一方面，在气化室41上部一定的位置上，设有形成火炎的火孔49，在构成气化室41的气化室壁45的壁内设有加热器50，在该加热器50的周围保持热绝缘状态，并设有图中未示出的检测其发热状态的温度传感器，该温度传感器与加热器50一起设置在气化室壁45的内部。

下面说明具有上述结构的燃烧室的气化器现有加热器控制方法。

为了使燃料气化，应形成能使气化室中的燃料气化的温度环境，而这种环境的形成要由加热器的预热完成。总之，在图1中，闭合图中未绘出的操作开关后，为了使气化器24预热，要对加热器26进行100%通电，将气化器24加热。用温度传感器28检测该气化器24的温度，由判断装置33判断检出的数据是否达到了给定的可点火的温度。这时，如果未到达给定的点火温度，控制装置27便继续保持使加热器26处于100%的通电状态。

当由上述的温度传感器28检出的温度达到点火温度时，便执行点火动作，电磁泵21开始工作，将油从油罐22通过管道23输送到气化室25中，同时进行加热，在变成燃料气的同时从喷嘴30喷出。

这时，燃料气从周围吸入作助燃用的一次空气，形成混合气体，流入燃烧器31中。在燃烧器31的上部，于预热终了的同时，火花塞32开始放电，产生火花，将混合气点燃。

点火后，如果由火炎检测器35检出的火炎离子电流达到给定值以上，控制装置27便使火花塞停止放电动作。

另一方面，由温度传感器28检测出来的温度数据，被输入到判断装置33内在结构图中未绘出的微机中。在微机中，上述输入的数据与已经存储在其中的比着火温度稍低的温度数据进行比较，断定来自温度传感器28的温度数据比存储的温度高。

如果上述判断结果表明温度低时，上述判断装置便将与此相对应的控制信号输出到电能设定装置34中。电能设定装置34控制工业电源，使加热器26    100%地通电。

此后，如果断定检测温度比存储温度高时，电能设定装置34减少通过加热器26的电能，例如减少50%，使气化器24的温度保持恒定，在进行点火动作之后，断开供给加热器26的电能。

总之，如图1所示，向加热器通电加热时，过去仅仅使用与加热器连接设置的温度传感来检测加热器的温度，当判断装置33断定检出的温度已达到设定的加热器温度的上限值时，该判断装置33就控制加热器电源部分，停止对加热器供电。

以后，当加热器温度到达下限值时，微机对其进行判断，并再次接通加热器的电源部分，使燃烧器重复预热动作。

如上所述，加热器的温度过去是在上限值与下限值之间来回变化，因此存在不能使燃烧器内部保持恒定温度的气化环境的缺点。

总之，由于加热器温度的变化幅度大，所以燃烧器的气化室的温度不能保持恒定。另外，在加热器处于发热状态时，即使断开供电电源，由于其材质特性方面的潜热作用，温度仍然会达到比断开电源时的温度高一些的温度值。另外，向加热器供电达到一定值以上而断开电源后，即使再重新供电时，加热器仍然会冷却到比开始供电时的温度还要低一些的温度，从而造成燃烧器的气化室内的气化环境不稳定，燃料不能完全燃烧，在这种情况下，上述燃烧器会产生带有油臭味的白烟等，很难进行令人舒适的供暖。这是过去所存在的问题。

本发明就是为解决如上所述的过去存在的问题而研制的，本发明的目的是提供一种气化器的加热器的控制方法，即根据加热器的材质特性表现出来的潜热温度变化和室内温度变化等外部条件的变化，采用控制相位角的方式，控制供给加热器的工业电源，使气化室内部温度始终保持在能使燃料在最佳状态下被气化的温度，以期使气化器中的燃料状态稳定。

本发明的另一个目的是提供一种气化器的加热器控制装置，该装置包括在控制加热器的过程中能检测室内温度的加热器温度检测部分和控制工业电源的相位角的相位角控制部分，从而能使供给加热器的工业电源的相位角随着外部条件的变化而变化，使气化室内部的温度保持恒定。

为了达到上述目的，本发明的加热器控制方法的特征为：该方法利用气化器的供暖容量的相关关系，包括设定能使燃料在最佳状态下气化的加热器预热温度条件的步骤;设定由室内温度的变化引起的加热器温度的变化量的步骤;设定由加热器的材质特性表现出来的潜热造成的加热器本身温度的变化量的步骤;以及将这些设定的数据编成程序，输入微型电子计算机进行存贮的步骤;上述微型电子计算机（以下简称微机），将通过温度传感器的输入、处于通电加热状态下的加热器的发热温度值同上述设定的数据进行比较判断的步骤;根据微机判断的结果，控制电源的相位角的步骤;以及利用可变电源向加热器供电的步骤。

另一方面，实现上述加热器控制方法的装置的特征为：该装置包括利用热敏电阻等温度传感器检测加热器温度的加热器温度检测部分;对由加热器的预热条件和室内温度的变化引起的加热器温度变化量及由潜热引起的加热器温度变化量等已经存入的数据与由加热器温度检测部分输入的温度数据进行比较，算出电源相位的控制量的微机;以及接收由微机输出的与相位角控制量相对应的输入数据，对电源的相位角进行控制的相位角控制部分。

图1是原有示例的气化器的加热器控制装置的整体结构图。

图2是图1中的燃烧器的另一个实施例。

图3是本发明的加热器的控制程序框图。

图4是本发明的加热器控制装置的方块图。

图中：1-室内温度检测部分

2-加热器温度检测部分

3-微型电子计算机

4-相位角控制部分

5-加热器供电电源部分

6-加热器

下面根据本发明的实施例附图进行详细说明。

气化式燃烧器的容量取决于供热面积，加热器的预热温度又取决于燃烧器的容量。

利用这种气化式燃烧器开始供暖时，冷的室内温度与气化器燃烧器的气化室的温度大致相同，因此即使将安装在气化燃烧器上的加热器的电源接通，也很难立刻将冷的气化室内部温度升高到与燃料的气化条件一致的程度。

总之，接通加热器电源后，开始加热，在此之前长时间处于冷态的气化室中的环境温度因加热器的供热而慢慢升高。最初供热时与再次供热时，可看成稍有不同，但通常这种最初供热与再次供热时的微小差异表现不出来。

因此，为了使气化室内的气化环境保持在最佳状态，要设定加热器的温度有一个变化量，随室内温度的变化而发生变化，由于加热器温度有一个变化量的话在必要时可以改变加热器的供热量，通过后面所述的对电源的相位角的控制，可以做到使加热器的发热做这样的变化。

另外，加热器通电后处于供热状态，即使再断开供电电源，由于其材质特性仍然存在潜热。

总之，即使断开供电电源，这时的加热器也会继续发热而达到一定的温度值以上。与此相反，在业已断电而处于熄火的状态下，即使再行通电，从接通供电电源之时起，直到此后的某一时刻为止，温度会达到比通电时还要低的温度。

这样，由于加热器的材质特性，即使断电，还会发热，使温度达到某一数值以上;即使再通电，还会使温度降至某一温度以下，因此，必须根据加热器的潜热，改变加热器的供热量，如后所述，通过控制电源的相位角，就可以作到这一点。

下面参照实施例，说明本发明的加热器控制方法，

总之，如图3所示，首先，根据气化器的供热容量的相关关系，设定能使燃料气化的气化室内温度保持恒定的加热器的预热温度条件，与此同时，通过实验，设定由于加热器材质特性本身所具有的潜热造成的温度变化量、室内的温度变化、以及与该温度变化相关的适当的加热温度变化量;然后，将这些条件，就是说将加热器的预热温度Tt条件、由潜热造成的加热器温度变化量△Tx以及由室内温造成的加热器的温度变化量，编成微机程度，作为步1，即S1。

此后，在步2（S2）中，接通加热器的供电电源，同时利用在邻近加热器处设置的环境气温检测装置，例如，利用热敏电阻，检测加热器的供热温度Th，这时在步3中，通过微机已编制成程序的上述条件Tt、△Tx等与由热检测装置检出的供热温度值Th进行比较判断。

就是说判断加热器的供热温度Th是否达到由根据燃烧器的容量设定的加热器预热温度引起的加热器的潜热温度变化量△Tx的值。

因而，如果该判断结果表明加热器的供热温度Th未达到此值，就对工业电源的相位角进行控制，使其继续施加额定电压，当加热器的供热温度Th在某一时刻达到该值以上时，从步4开始，控制工业电源的相位角，降低加热器的供电电压。

此后，从步5（S5）开始，如果微机判定从降低加热器供电电压之时起，加热器将潜热发散，加热器的供热温度Th与潜热温度△Tx之和达到加热器的预热温度Tt时，开始在步6中利用燃烧介质在燃烧器燃烧。

这样，使燃烧器燃烧后，接着在步7中，为了使燃烧器内的气化温度始终保持恒定，将加热器的供热量、室内的温度变化、加热器的潜热温度变化以及加热器当时的温度作为参数，对工业电源进行通常所知的比例、积分、微分控制，就是说进行PID（比例、积分、微分）控制（S7）。

对工业电源进行这种PID控制，改变工业电源的相位角，可以改变工业电源的功率值。例如，如果室内温度比正常时低，加热器的发热量向周围发散的速率就变高，将室内温度条件作为变量，以此对电源的相位角进行PID控制，使其与流经加热器的电流的相位角一致，提高加热器的发热量。

与此相反，如果室内温度比正常时高，加热器的潜热向周围的散热率就变低，这时控制电源的相位角，使其与流经加热器的电流的相位角互相偏移，以便降低加热器的供热量。

这样，在微机中已经存入加热器的预热温度条件、室内温度条件及加热器的潜热温度变化率等，使上述微机按照设定的程序，对上述数据与加热器温度数据及室内温度数据进行比较判断。然后，微机根据判断结果，控制对加热器供电的工业电源的相位角，可使气化器内始终维持温度恒定的混和气体。

本发明的加热器控制装置的实施例，如图4所示，利用热敏电阻等温度传感器，构成检测室内温度条件等的室内温度检测部分1。与该部分的结构相似，将温度传感器靠近加热器设置，构成加热器温度检测部分2。构成室内温度检测部分1的温度传感器，必须设置在能够准确检测气化器所在处的室内温度的地方。

作为它的一个例子，将其设置在远离地面、不受辐射热影响的燃烧器的上端，被认为是适当的。但本发明不受上例的限制，只要设置在能准确地检测室内温度的任何地方皆可。构成上述加热器温度检测部分2的温度传感器是检测加热器温度用的部件，与加热器之间处于绝热状态，它适合于安装在与该加热器一起构成气化室的结构上。即埋设在气化室壁板的内部，除此之外，如果能与加热器保持热绝缘、且能准确地检测温度，则设置在任何部位皆可。

如此构成的室内温度检测部分1和加热器温度检测部分2，连接在设定加热器控制程序的微机3的输入端，该微机3的输出端与后面所述的相位角控制部分4相连接。

上述相位角控制部分4由通常用来控制工业电源的倒相方式的PID控制器构成。总之，由微机3对上述参数的变化进行比较判断之后，将其结果输出给相位角控制部分4。控制部分4将这个参数作为控制量，对工业电源进行PID控制，借以使加热器以恒定的温度供热。

下面说明本发明的作用及效果。

用户将图中未绘出的操作开关接通后，由加热器供电电源部分5向加热器6供电。由于通电，使上述的加热器6发热，图2所示的气化室41的内部温度便慢慢上升。

这时，加热器6的温度由加热器温度检测部分2中的构件温度传感器进行检测，同时，室内温度由室内温度检测部分中的构件温度传感器进行检测。这些检出的温度数据被输入到微机3中。该微机3对输入的温度数据与内部已设定的数据进行比较判断后，将其结果输送给与输出端相连接的相位角控制部分4。

这样，为了用室内温度和加热温度驱动相位角控制部分4，在微机3中存入了如下的程序。

就是说，在编程过程中，将能使气化室内部保持合适的气化混合气体的加热器预热温度条件、加热器器材质特性本身所具有的潜热造成的温度变化量、以及随同室内温度变化而一同变化的加热器温度的可变量等参数，在微机3中编制成程序。在运转过程中，用来对加热器温度及室内温度进行比较。微机3将比较结果的数值，也就是说将控制量，输送给相位角控制部分4。

然后，相位角控制部分4，根据微机3指示的控制量，对加在加热器供电电源5上的工业电源采用比例、积分、微分控制方式进行控制，使这种工业电源的相位角发生变化。由于这种变化，使工业电源在功率值不断变化的状态下向加热器6供电。

例如，微机3要求提高加热器6的发热量时，相位角控制部分便以提高供给加热器6的功率值的方式动作;与此相反，如果要降低加热器6的发热量，便以降低供给加热器6的电压值的方式动作。

这样，根据当时的环境条件，改变加热器的预热温度，就能使气化室内部的气化混合气体保持在最佳状态，从而能在最佳条件下使燃料气化，进行最舒适的供暖。

Claims (2)

1、一种气化式燃烧设备的加热器控制方法，所述燃烧器装有由气化室和混合室构成的燃烧器、以及在该燃烧器的气化室周边安装的加热器，上述的加热器控制方法的特征为：根据气化器的供暖容量的相关关系，设定燃料能在最佳状态下被气化的加热器预热温度条件的步骤；设定由室内温度变化引起的加热器温度可变量的步骤；设定由加热器的材质特性表现出来的潜热引起的加热器本身的温度变化量的步骤；以及将这些设定的数据编成程序，存入微型电子计算机中的步骤；根据该微型电子计算机判断的结果，对工业电源的相位角进行比例，积分、微分控制的步骤；以及对具有可变电源的加热器通、断电的步骤。

2、一种气化器的加热器的控制装置，其特征为：利用温度传感器检测加热器温度的加热器温度检测部分;利用温度传感器检测室内温度的室内温度检测部分;利用加热器预热温度条件和室内温度变化引起的加热器温度可变量以及由潜热引起的加热器温度变化量编成程序的温度数据和它们的设定值，与由上述加热器温度检测部分及室内温度检测部分输入的温度数据进行比较，并输出与工业电源相位角控制量相对应的控制信号的微型电子计算机;根据该微型电子计算机的判断结果，对工业电源进行相位角控制的相位角控制部分;以及与上述相位角控制部分相连接，向加热器提供可改变相位角的工业电源的加热器供电电源部分。

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