CN109812982A - 一种烟气分析仪校准燃烧装置及自适应控制参数的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烟气分析仪校准燃烧装置及自适应控制参数的方法，包括壁挂炉或热水器等燃气用具装置、排烟管、主控板、烟气仪和通讯转接模块，壁挂炉上安装有主控板，壁挂炉的上端设置有排烟管，排烟管端部内侧安装有烟气仪探测棒，烟气仪探测棒通过导线连接烟气仪，烟气仪通过导线、蓝芽、RF无线通信等方式与壁挂炉或热水器等燃气具装置内部主控板连接通信。本发明利用烟气仪收集烟气各成份数据，建立每一台壁挂炉或热水器的专属燃烧参数数据，并由主控板内部软件自动生成一组自适应控制参数，对用户使用环境中存在的燃气成分变化、燃气压力变化、海拔高度变化等变量进行最优化的调校补偿，确保壁挂炉或热水器经时维持良好燃烧工况。

Description

一种烟气分析仪校准燃烧装置及自适应控制参数的方法

技术领域

本发明涉及烟气分析仪技术领域，具体是一种烟气分析仪校准燃烧装置及自适应控制参数的方法。

背景技术

目前悉知具有自适应功能的壁挂炉，其燃气流量控制方法不外是通过空气/燃气比例阀或是燃气/空气比例阀的燃气流量控制方法。空气/燃气比例阀所形成的系统燃烧参数的设定，取决于事先的设定，以及在总检台或安装时通过烟气仪，读取最大功率和最小功率的相应排放烟气参数，进行比例阀的人工设定调校。使用这种比例阀以及其调校方式的自适应的控制方法，其燃气流量受风机转数控制，燃气流量和燃烧功率由风机转数决定，当烟管阻力变化伴随风量发生变化时，燃气流量随即相应变化，达到维持正常工况状态。但，此种自适应控制方式存在以下缺陷：虽能维持空气/燃气的预先设定好的流量比，未能兼顾用户使用环境下的燃气成分变化，或燃气压力变化，或海拔高度的变化所造成的功率差异变化，以及对自适应控制精度的影响，致使燃烧系统在燃气环境条件有变化时无法确保经时维持良好燃烧工况，伴随燃烧系统长时处于回火或浮火状态燃烧，损伤燃烧器，热换器组，产生较严重的有害烟气排放产物，影响空气质量与使用舒适性，并降低产品寿命。

市场上存在另一种燃气/空气比例阀的大多不具备自适应控制方法，因此对于用户使用环境的燃气成分变化，或燃气压力变化，或海拔高度的变化，无法进行补偿与回馈控制，直接影响壁挂炉的燃烧工况，致使燃烧系统长时处于回火或浮火状态燃烧等异常燃烧状态，损伤燃烧器，热换器组等，并产生严重烟气排放物，影响环保，并降低产品寿命。因此，本领域技术人员提供了一种烟气分析仪校准燃烧装置及自适应控制参数的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种烟气分析仪校准燃烧装置及自适应控制参数的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种烟气分析仪校准燃烧装置，包括壁挂炉、排烟管、主控板、烟气仪、烟气仪探测棒和通讯转接模块，所述壁挂炉上安装有主控板，所述壁挂炉的上端设置有排烟管，所述排烟管端部内侧安装有烟气仪探测棒，所述烟气仪探测棒通过导线连接烟气仪，所述烟气仪通过通讯转接模块连接主控板。

作为本发明进一步的方案，所述通讯转接模块可设置为导线、蓝芽、RF无线通信中的一种或多种配合使用。

作为本发明再进一步的方案，所述主控板由MCU(微电脑处理器)、火焰电流转换模块、非易失存储器、比例阀驱动模块、风机驱动模块和485通讯模块组成，且所述的火焰电流转换模块、非易失存储器、比例阀驱动模块、风机驱动模块和485通讯模块均电性连接MCU(微电脑处理器)。

作为本发明再进一步的方案，所述火焰电流转换模块电性连接壁挂炉上的火焰离子电流感知针，比例阀驱动模块电性连接壁挂炉上的比例阀，风机驱动模块电性连接壁挂炉上的风机，485通讯模块接收烟气仪通过通讯转接模块传输的烟气仪数据。

作为本发明再进一步的方案，本发明还公开了一种烟气分析仪校准燃烧装置的自适应控制参数的方法，具体步骤如下：

(1)将烟气仪置入壁挂炉的排烟管中，烟气仪探测棒探测到燃气燃烧后所排放烟气各成分数据，烟气仪通过通讯转接模块将烟气中的空气各成份数据传至主控板上的485通讯模块，485通讯模块以UART(通用异步收发传输器)通信方式输入MCU(微电脑处理器)；

(2)壁挂炉燃烧时所产生的火焰离子电流经过火焰电流转换模块将火焰电流信号转换成电压信号，并传至MCU(微电脑处理器)；

(3)MCU(微电脑处理器)内藏自动自适应控制软件，通过对烟气成份的监控自动调校比例阀电流或风机转数，当烟气成分达到最佳设定值时停止调校，并记忆当时的火焰电流值以及燃烧工况数据；

(4)MCU(微电脑处理器)经过内部分析、比较、演算后，输出阀电流目标值至比例阀驱动模块，并由比例阀驱动模块输出PWM(脉冲宽度调制)信号控制比例阀的输出功率大小；

(5)同时MCU(微电脑处理器)输出风机目标转数给风机驱动模块，并由风机驱动模块输出PWM(脉冲宽度调制)驱动信号，驱动风机转数大小；

(6)自适应控制系统通过步骤(4)和步骤(5)的方法，将每一台壁挂炉从最大功率到最小功率中的各功率所需的自适应燃气控制参数组合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明对壁挂炉产品在生产线总检台或用户安装时，可利用烟气仪收集到烟气各成份数据，建立每一台壁挂炉的专属燃烧参数数据，并经由主控板内部软件进一步自动生成一组自适应控制参数组合，除可解补偿因壁挂炉主控板电子零件的精度偏差和比例阀的流量精度偏差所造成的燃烧工况偏差，也能对用户使用环境中存在的燃气成分变化、燃气压力变化、海拔高度的变化等变量进行最优化的调校补偿，确保壁挂炉经时维持良好燃烧工况，降低烟气排放污染，并有效提高产品使用寿命。

附图说明

图1为本发明中烟气仪与壁挂炉的连接示意图。

图2为本发明中主控板校准工作原理图。

图3为本发明中主控板的485通讯模块电路图。

图中：1-壁挂炉、2-排烟管、3-主控板、4-烟气仪、5-烟气仪探测棒、6-通讯转接模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例中，一种烟气分析仪校准燃烧装置，所述的燃烧装置具体指壁挂炉1或热水器等燃气用具装置，本发明中使用壁挂炉1作为实施例来具体说明，包括壁挂炉1、排烟管2、主控板3、烟气仪4、烟气仪探测棒5和通讯转接模块6，所述壁挂炉1上安装有主控板3，所述壁挂炉1的上端设置有排烟管2，所述排烟管2端部内侧安装有烟气仪探测棒5，所述烟气仪探测棒5通过导线连接烟气仪4，所述烟气仪4通过通讯转接模块6连接主控板3，所述通讯转接模块6可设置为导线、蓝芽、RF无线通信等方式中的一种或多种配合使用，用来与主控板6实现通信连接；

如图2所示，所述主控板3由MCU(微电脑处理器)、火焰电流转换模块、非易失存储器、比例阀驱动模块、风机驱动模块和485通讯模块组成，且所述的火焰电流转换模块、非易失存储器、比例阀驱动模块、风机驱动模块和485通讯模块均电性连接MCU(微电脑处理器)，所述火焰电流转换模块电性连接壁挂炉1上的火焰离子电流感知针，比例阀驱动模块电性连接壁挂炉1上的比例阀，风机驱动模块电性连接壁挂炉1上的风机，485通讯模块接收烟气仪4通过通讯转接模块6传输的烟气仪数据。

工作时，烟气仪探测棒5置入壁挂炉1的排烟管2烟气排放流道出口处，并将燃烧所产生的烟气成分吸引到烟气仪4中，进行分析和校准；并且，烟气仪4通过通讯转接模块6将数据传输至主控板3，主控板3中的MCU(微电脑处理器)经过处理，控制壁挂炉1上的比例阀的输出功率大小和风机的转数大小。

本发明还公开了一种烟气分析仪校准燃烧装置的自适应控制参数的方法，具体步骤如下：

(1)将烟气仪4置入壁挂炉1的排烟管2中，烟气仪探测棒5探测到燃气燃烧后所排放烟气各成分数据，烟气仪4通过通讯转接模块6将烟气中的空气各成份数据传至主控板3上的485通讯模块，485通讯模块以UART(通用异步收发传输器)通信方式输入MCU(微电脑处理器)；

(2)壁挂炉1燃烧时所产生的火焰离子电流经过火焰电流转换模块将火焰电流信号转换成电压信号，并传至MCU(微电脑处理器)；

(3)MCU(微电脑处理器)内藏自动自适应控制软件，通过对烟气成份的监控自动调校比例阀电流或风机转数，当烟气成分达到最佳设定值时停止调校，并记忆当时的火焰电流值以及燃烧工况数据；

(4)MCU(微电脑处理器)经过内部分析、比较、演算后，输出阀电流目标值至比例阀驱动模块，并由比例阀驱动模块输出PWM(脉冲宽度调制)信号控制比例阀的输出功率大小；

(5)同时MCU(微电脑处理器)输出风机目标转数给风机驱动模块，并由风机驱动模块输出PWM(脉冲宽度调制)驱动信号，驱动风机转数大小；

(6)自适应控制系统通过步骤(4)和步骤(5)的方法，将每一台壁挂炉从最大功率到最小功率中的各功率所需的自适应燃气控制参数组合。

如图3，本发明公开了主控板3中485通讯模块的电路原理图，增加了方案的完整性，有助于本领域技术人员的对本发明技术方案的理解。

本发明对壁挂炉1产品在生产线总检台或用户安装时，可利用烟气仪4收集到烟气各成份数据，建立每一台壁挂炉1的专属燃烧参数数据，并经由主控板3内部软件进一步自动生成一组自适应控制参数组合，除可解补偿因壁挂炉主控板3电子零件的精度偏差和比例阀的流量精度偏差所造成的燃烧工况偏差，也能对用户使用环境中存在的燃气成分变化、燃气压力变化、海拔高度的变化等变量进行最优化的调校补偿，确保壁挂炉1经时维持良好燃烧工况，降低烟气排放污染，并有效提高产品使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种烟气分析仪校准燃烧装置，其特征在于，包括壁挂炉、排烟管、主控板、烟气仪、烟气仪探测棒和通讯转接模块，所述壁挂炉上安装有主控板，所述壁挂炉的上端设置有排烟管，所述排烟管端部内侧安装有烟气仪探测棒，所述烟气仪探测棒通过导线连接烟气仪，所述烟气仪通过通讯转接模块连接主控板。

2.根据权利要求1所述的一种烟气分析仪校准燃烧装置，其特征在于，所述通讯转接模块可设置为导线、蓝芽、RF无线通信中的一种或多种配合使用。

3.根据权利要求1所述的一种烟气分析仪校准燃烧装置，其特征在于，所述主控板由MCU(微电脑处理器)、火焰电流转换模块、非易失存储器、比例阀驱动模块、风机驱动模块和485通讯模块组成，且所述的火焰电流转换模块、非易失存储器、比例阀驱动模块、风机驱动模块和485通讯模块均电性连接MCU(微电脑处理器)。

4.根据权利要求3所述的一种烟气分析仪校准燃烧装置，其特征在于，所述火焰电流转换模块电性连接壁挂炉上的火焰离子电流感知针。

5.根据权利要求3所述的一种烟气分析仪校准燃烧装置，其特征在于，所述的比例阀驱动模块电性连接壁挂炉上的比例阀。

6.根据权利要求3所述的一种烟气分析仪校准燃烧装置，其特征在于，所述的风机驱动模块电性连接壁挂炉上的风机。

7.根据权利要求3所述的一种烟气分析仪校准燃烧装置，其特征在于，所述的485通讯模块接收烟气仪通过通讯转接模块传输的烟气仪数据。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种烟气分析仪校准燃烧装置的自适应控制参数的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)将烟气仪置入壁挂炉的排烟管中，烟气仪探测棒探测到燃气燃烧后所排放烟气各成分数据，烟气仪通过通讯转接模块将烟气中的空气各成份数据传至主控板上的485通讯模块，485通讯模块以UART(通用异步收发传输器)通信方式输入MCU(微电脑处理器)；

(2)壁挂炉燃烧时所产生的火焰离子电流经过火焰电流转换模块将火焰电流信号转换成电压信号，并传至MCU(微电脑处理器)；

(3)MCU(微电脑处理器)内藏自动自适应控制软件，通过对烟气成份的监控自动调校比例阀电流或风机转数，当烟气成分达到最佳设定值时停止调校，并记忆当时的火焰电流值以及燃烧工况数据；

(4)MCU(微电脑处理器)经过内部分析、比较、演算后，输出阀电流目标值至比例阀驱动模块，并由比例阀驱动模块输出PWM(脉冲宽度调制)信号控制比例阀的输出功率大小；

(5)同时MCU(微电脑处理器)输出风机目标转数给风机驱动模块，并由风机驱动模块输出PWM(脉冲宽度调制)驱动信号，驱动风机转数大小；

(6)自适应控制系统通过步骤(4)和步骤(5)的方法，将每一台壁挂炉从最大功率到最小功率中的各功率所需的自适应燃气控制参数组合。