CN110887103B - 采暖回路故障判断方法 - Google Patents

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Abstract

一种采暖回路故障判断方法，该采暖回路上设有循环泵，其特征在于所述的采暖回路位于循环泵的出水端设有压差装置，该压差装置具有进水端口、出水端口及位于中间的渐缩段，该渐缩段的口径自进水端口向出水端口逐步缩小，该压差装置上设有压力传感器，该压力传感器的信号输出端与控制器连接；前述的控制器依据压差值来判断故障。使用压差装置来实现采暖水路的流动情况判别，不仅可以知道采暖循环泵是否正常运转，还能判断水路中是否空气过多，或者水路是否存在堵塞物，为后续的故障判断及维修带来极大的方便。

Description

采暖回路故障判断方法
技术领域
本发明涉及一种采暖炉，尤其涉及一种采暖回路中故障的判断方法。
背景技术
燃气采暖热水炉或燃气采暖炉中存在封闭的采暖水路，一般在采暖炉中需要有循环泵用于推动水路流动，从而实现采暖水的循环加热。
采暖循环泵使用交流电机的情况下，无法对循环泵是否运转作任何的信号反馈。但如果在循环泵卡死的情况下，由于没有运转反馈，采暖炉将进入正常的采暖燃烧，但循环泵卡死，采暖水路中无水流量，这时火焰将把热交换器烧穿。
为了避免在这种情况下出现安全事故，有一些厂商只是用热交换器上的温度继电器来进行高温保护。就是在死水的状态下，热交换器出现很高温度后，继电器断开，然后关闭燃气阀，从而避免热交换器烧坏，但这种是属于出现过高温度后的事后补救。所以行业中更多的是寻找各种方式来检测循环泵是否正常运转、采暖水路是否正常流转。
目前最常用的就是翻板开关。但翻板开关有如下缺点：首先、采暖水路中的杂质过多，翻板开关又是一个运动件，在这种情况下容易卡死，所以寿命不长；其次、翻板开关卡死在打开状态时，则控制器将出现误判，认为采暖水路一直存在水流，循环泵一直处于运转状态。即出现假水流的情况；最后、翻板开关对水路的阻力较大，导致循环泵的能量无效损失。
另外如果使用文丘里流量传感器的话则成本较高，需要两个压力传感器；所以需要有一个更有效的方式来解决这个问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述的技术现状而提供一种判断准确且设置简单的采暖回路故障判断方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种采暖回路故障判断方法，该采暖回路上设有循环泵，其特征在于所述的采暖回路位于循环泵的出水端设有压差装置，该压差装置具有进水端口、出水端口及位于中间的渐缩段，该渐缩段的口径自进水端口向出水端口逐步缩小，该压差装置上设有压力传感器，该压力传感器的信号输出端与控制器连接；前述的控制器依据压差值来判断故障，压差值满足如下压差值公式：
Figure BDA0001792199120000021
其中，△P为压差值，A为采暖回路平均通流面积，ζz为采暖回路水阻，A1为压差装置进水端通流面积，ρ为水的密度，g为重力加速度，ζj为渐缩段的阻力系数，Z为循环泵的工作扬程。
所述的压差值处于预设的下限压差值和上限压差值之间时，无故障；
所述的压差值大于预设的上限压差值时，故障为水路堵塞；
所述的压差值满足△P＝ρgZ时，故障为完全堵塞；
所述的压差值△P＝0时，故障为循环泵故障；
所述的压差值小于预设的下限压差值时，故障为采暖回路中空气过多。
进一步，所述下限压差值和上限压差值通过如下步骤获得：
经过前期的采暖回路充水排气过程之后，采暖炉开始运行，当采暖炉运行一段时间后未出现任何故障则计为一次正常运行，并且记录这次正常运行时压差装置检测到的前后压差值，依据此压差值和当前循环泵输出扬程，通过压差值公式反算出采暖回路水阻ζz，然后当循环泵扬程变化时都能通过控制器计算得到一个标准的压差值△P，以此为基准设定一个压差值范围，来确定下限压差值和上限压差值。
所述的一段时间为8～20分钟。所述A1为A的3到5倍。
与现有技术相比，本发明的优点在于：使用压差装置来实现采暖水路的流动情况判别，压差装置只使用了采暖炉中原有的压力传感进行检测判断，不仅可以知道采暖循环泵是否正常运转，还能判断水路中是否空气过多，或者水路是否存在堵塞物，为后续的故障判断及维修带来极大的方便。
附图说明
图1为采暖回路结构示意图。
图2为图1中压差装置放大图。
图3为压差装置立体结构示意图。
图4为收缩角与阻力系数关系图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
结合图1、图2和图3所示，本实施例中的采暖回路故障判断方法，该采暖回路3上设有循环泵1，的采暖回路位于循环泵1的出水端设有压差装置2，该压差装置2具有进水端口21、出水端口22及位于中间的渐缩段23，该渐缩段23的口径自进水端口21向出水端口22逐步缩小，该压差装置2的安装接口24上设有压力传感器(图中无显示)，压差装置2的安装孔25可以设置温度传感器。压力传感器的信号输出端与控制器(图中无显示)连接；控制器依据压差值来判断故障，压差值满足如下压差值公式：
Figure BDA0001792199120000031
其中，△P为压差值，A为采暖回路平均通流面积，ζz为采暖回路水阻，A1为压差装置进水端通流面积，ρ为水的密度，g为重力加速度，ζj为渐缩段的阻力系数，Z为循环泵的工作扬程。
压差值处于预设的下限压差值和上限压差值之间时，无故障；
压差值大于预设的上限压差值时，故障为水路堵塞；
压差值满足△P＝ρgZ时，故障为完全堵塞；
压差值△P＝0时，故障为循环泵故障；
所述的压差值小于预设的下限压差值时，故障为采暖回路中空气过多。
下限压差值和上限压差值通过如下步骤获得：
经过前期的采暖回路充水排气过程之后，采暖炉开始运行，当采暖炉运行10分钟后未出现任何故障则计为一次正常运行，并且记录这次正常运行时压差装置检测到的前后压差值，依据此压差值和当前循环泵输出扬程，通过压差值公式反算出采暖回路水阻ζz，然后当循环泵扬程变化时都能通过控制器计算得到一个标准的压差值△P，以此为基准设定一个压差值范围，来确定下限压差值和上限压差值。
压差值公式通过以下步骤推导出来：
令循环泵停止时的初始压力为P0，循环泵运转后，设整个采暖水路的流量为Q，且循环泵的进口通流面积为A3，压差装置进口通流面积为A1，压力P1，出口通流面积为A2，压力P2，渐缩段收缩角为θ。循环泵的工作扬程为Z，采暖回路水阻为ζz。
以下所有方程中忽略水路重力差的微小影响，根据流体力学理论，首先将除压差结构外的采暖循环的水阻表示为：
Figure BDA0001792199120000041
V为平均流量对应的平均流速
Figure BDA0001792199120000042
A为采暖水路的平均通流面积。
压差装置的局部损失为：
Figure BDA0001792199120000043
Figure BDA0001792199120000044
由循环泵工作前采暖回路静压水头加循环泵扬程等于工作后总水头加阻力损失，得方程：
Figure BDA0001792199120000045
由式(1)(2)(3)(4)(5)得：
Figure BDA0001792199120000046
循环泵运转后，对压差装置的进水端和出水端用水头平衡方程表达如下：
Figure BDA0001792199120000047
Figure BDA0001792199120000048
将(3)(4)(8)带入(7)中得：
Figure BDA0001792199120000049
循环泵运转后，可将循环泵的进水端处的压力可以近似的认为与原压力相当。那么从压差装置出水端到循环泵进水端列出水头平衡方程有：
Figure BDA0001792199120000051
整理公式(10)得：
Figure BDA0001792199120000052
将(11)带入式(9)中，整理得：
Figure BDA0001792199120000053
因为压力传感器检测到的前后压差为：
△P＝(P1-P0) (13)
所以式(12)可变为：
Figure BDA0001792199120000054
再由式(6)得
Figure BDA0001792199120000055
联立式(14)(15)，得：
Figure BDA0001792199120000056
所以最终得压力传感器测到开泵前和开泵后的压差为：
Figure BDA0001792199120000057
如果除了循环泵出水端到压差装置的管路面积为A1之外，其余管路的面积均为A，则由式(17)得：
Figure BDA0001792199120000058
压差装置在正常情况下表现出的压差值越大，则表示循环泵运转时在采暖水路中体现出来的特征相对于循环泵停止时的差异越明显。这样电控器出现误判断的概率会越小。所以由式(18)可知，要想压差值变大，则压差结构的进口通流面积A1应尽量大。另外渐缩段的阻力系数ζj的值也应设计得尽量大。
渐缩段的阻力系数ζj取值见图4所示，由图4可知，要想阻力系数ζj变大，则A2/A1要尽量小，且渐缩段收缩角θ要尽量大。所以可将收缩角为θ设计为180°，另外，为了保证采暖回路中的管道面积不至于过小，从而影响采暖水的流通，所以A2应定为与采暖水路的平均通流面积相当，即为A。按要求来说，A1应尽量大，但考虑到采暖炉的体积有限，所以A1设计为A的3到5倍较适合。
因为采暖炉中为了保证采暖水路的安全性，需要将管路水压保持在一定范围内，水压低于安全下限时可能出现水温过高甚至是干烧的问题，水压高于安全上限时会影响管路内组件的正常工作，所以一般需要采用压力传感器来检测水压。

Claims (4)

1.一种采暖回路故障判断方法，该采暖回路上设有循环泵，其特征在于所述的采暖回路位于循环泵的出水端设有压差装置，该压差装置具有进水端口、出水端口及位于中间的渐缩段，该渐缩段的口径自进水端口向出水端口逐步缩小，该压差装置上设有压力传感器，该压力传感器的信号输出端与控制器连接；前述的控制器依据压差值来判断故障，压差值满足如下压差值公式：
Figure FDA0002808648520000011
其中，△P为压差值，A为采暖回路平均通流面积，ζz为采暖回路水阻，A1为压差装置进水端通流面积，ρ为水的密度，g为重力加速度，ζj为渐缩段的阻力系数，Z为循环泵的工作扬程；
所述的压差值处于预设的下限压差值和上限压差值之间时，无故障；
所述的压差值大于预设的上限压差值时，故障为水路堵塞；
所述的压差值满足△P＝ρgZ时，故障为完全堵塞；
所述的压差值△P＝0时，故障为循环泵故障；
所述的压差值小于预设的下限压差值时，故障为采暖回路中空气过多。
2.根据权利要求1所述的采暖回路故障判断方法，其特征在于所述下限压差值和上限压差值通过如下步骤获得：
经过前期的采暖回路充水排气过程之后，采暖炉开始运行，当采暖炉运行一段时间后未出现任何故障则计为一次正常运行，并且记录这次正常运行时压差装置检测到的前后压差值，依据此压差值和当前循环泵输出扬程，通过压差值公式反算出采暖回路水阻ζz，然后当循环泵扬程变化时都能通过控制器计算得到一个标准的压差值△P，以此为基准设定一个压差值范围，来确定下限压差值和上限压差值。
3.根据权利要求2所述的采暖回路故障判断方法，其特征在于所述的一段时间为8～20分钟。
4.根据权利要求1所述的采暖回路故障判断方法，其特征在于所述A1为A的3到5倍。
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