CN111306799A - 冷凝式壁挂炉、水封组件、冷凝水堵塞故障检测方法 - Google Patents

冷凝式壁挂炉、水封组件、冷凝水堵塞故障检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种冷凝式壁挂炉、水封组件及冷凝水堵塞故障检测方法，水封组件包括：水封装置；水膜厚度传感器，对应极限液位设于水封装置的内壁上，用于检测水封装置内壁上冷凝水液滴的水膜厚度；以及控制器，接收水膜厚度传感器检测到的水膜厚度，并在水膜厚度超过预设值时发出堵塞故障信号。当冷凝水流入水封装置时，水封装置内壁上可能出现液滴。当检测到内壁上的水膜厚度超过预设值时，说明液滴没有正常滴落，说明水膜厚度传感器处持续有冷凝水，说明冷凝水液位达到了设置水膜厚度传感器所在的极限液位处，冷凝水排水发生了堵塞故障。如此，通过水膜厚度传感器的检测，便可准确判断冷凝水液位的变化，冷凝水排水堵塞故障判断的准确率较高。

Description

冷凝式壁挂炉、水封组件、冷凝水堵塞故障检测方法
技术领域
本发明涉及壁挂炉技术领域，特别是涉及冷凝式壁挂炉、水封组件、冷凝水堵塞故障检测方法。
背景技术
燃气采暖热水炉，又称壁挂炉，可分为常规壁挂炉和冷凝式壁挂炉。冷凝式壁挂炉通过利用高温烟气进行二次换热，提高了整机的换热效率，提升了机组的能效。但是，随之而来的冷凝水也成为了冷凝式壁挂炉设计中需要考虑和处理的一个问题。
在冷凝式壁挂炉结构中，高温烟气二次换热产生的冷凝水积于水封装置内，并可通过水封装置中的冷凝水排水管排出。然而，在寒冷的冬季，由于温度容易快速冷却，积聚于水封装置中的冷凝水不会和新生的温热冷凝水交汇，导致水封装置内的冷凝水结冰，并使冷凝水排水管堵塞；或者因为用户误操作及极端环境也会造成冷凝水排水管堵塞，导致机组积液，极大降低机组使用寿命。因此，需要设置故障感应装置，当检测到冷凝水排水管被堵时，及时报警反馈，保护机组。
一般地，检测堵塞故障的方式为电极检测，具体在冷凝换热器和/或水封装置中设置两个电极针进行检测。但是，在实际使用中，电极针使用环境潮湿，天然气成分不纯燃烧后杂质较多，容易导致两个电极针在冷凝水排水管没有堵塞时导通，产生错误的机组故障判断，对堵塞故障的判断不够准确。
发明内容
基于此，有必要提供一种冷凝水堵塞故障判断准确率较高的水封组件。
一种水封组件，包括：
水封装置；
水膜厚度传感器，对应极限液位设于所述水封装置的内壁上，用于检测所述水封装置内壁上冷凝水液滴的水膜厚度；以及
控制器，接收所述水膜厚度传感器检测到的所述水膜厚度，并在所述水膜厚度超过预设值时发出堵塞故障信号。
上述水封组件中，当冷凝水不断流入水封装置时，由于液体粘度或者冷凝水蒸发凝结，水封装置内壁上可能出现水滴，通过水膜厚度传感器可以检测极限液位处的水滴在垂直重力方向的方向上的水膜厚度。当检测到的水膜厚度超过预设值时，说明液滴没有正常滴落，说明水膜厚度传感器处持续有冷凝水，此时冷凝水液位达到了水膜厚度传感器所在的极限液位处，从而说明冷凝水液位上升，冷凝水排水发生了堵塞故障，此时控制器发出堵塞故障信号。如此，通过水膜厚度传感器的检测，便可准确判断冷凝水液位的变化，对冷凝水排水堵塞故障判断的准确率较高。
在其中一个实施例中，所述控制器在所述水膜厚度在预设时长内持续超过预设值时发出堵塞故障信号。
在其中一个实施例中，所述预设值为所述冷凝水液滴在垂直重力方向的方向上的最大厚度。
在其中一个实施例中，所述水封装置包括主管路及排水管路，所述排水管路与所述主管路连通，且与所述主管路的底端之间具有间距，所述水膜厚度传感器对应所述极限液位设于所述主管路的内壁上。
在其中一个实施例中，所述主管路包括内管和间隔套设于所述内管外周的外管，所述内管具有相互连通的进水端及出水端，所述外管具有沿重力方向分布的顶端及底端；
所述内管的所述进水端凸出所述外管的所述顶端，所述内管的所述出水端伸入所述外管内且与所述外管的所述底端之间预留间隙，所述排水管路与所述外管连通设置，所述水膜厚度传感器设于所述外管的内壁上。
在其中一个实施例中，所述水膜厚度传感器设于所述排水管路与所述外管的所述顶端之间。
本发明还提供一种冷凝式壁挂炉，包括上述水封组件。
本发明还提供一种冷凝水堵塞故障检测方法，包括以下步骤：
检测水封装置中极限液位处冷凝水液滴的水膜厚度；
判断所述水膜厚度是否超过预设值；
当所述水膜厚度超过所述预设值时，发出冷凝水堵塞故障信号。
在其中一个实施例中，所述当所述水膜厚度超过预设值时，发出冷凝水堵塞故障信号的步骤具体为：
当所述水膜厚度在预设时长内持续超过预设值时，发出冷凝水堵塞故障信号。
在其中一个实施例中，所述预设值为所述冷凝水液滴在垂直重力方向的方向上的最大厚度。
附图说明
图1为本发明一实施例中冷凝式壁挂炉的结构示意图；
图2为图1所示冷凝式壁挂炉中水封组件的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，本发明一实施例中，提供一种冷凝式壁挂炉100，包括壁挂炉主体10，壁挂炉主体10包括燃烧总成、主换热器、冷凝换热器及水管，水管连接在主换热器和冷凝换热器之间，使水流可流经主换热器和冷凝换热器进行两次换热。具体地，天然气在燃烧总成内燃烧产生的热量与主换热器中的水流换热，以加热主换热器中的水流，而且燃烧总成内燃烧产生的高温烟气可进入冷凝换热器中使水流进而二次换热，使冷凝换热器中的水流吸收高温烟气的余热，如此，水流在主换热器和冷凝换热器中进行两次换热，换热效率较高。
冷凝式壁挂炉100还包括水封组件20，水封组件20包括水封装置21，水封装置21与冷凝换热器连接，用于排出冷凝换热器中烟气冷凝产生的冷凝水，同时水封装置21中积聚有一定的冷凝水以形成水封，防止冷凝换热器中含有有毒物质的气体泄漏向外部环境。
水封组件20还包括水膜厚度传感器23和控制器(图未示)，水膜厚度传感器23对应极限液位设于水封装置21的内壁上，用于检测水封装置21内壁上冷凝水液滴的水膜厚度。当冷凝水不断流入水封装置21时，由于液体粘度或者冷凝水蒸发凝结，水封装置21内壁上可能出现水滴，通过水膜厚度传感器23可以检测极限液位处的水滴在垂直重力方向的方向上的水膜厚度。并且，当水滴不断增大达到最大厚度时，水滴便会在重力作用下破坏水滴边界并滴落。而控制器接收水膜厚度传感器23检测到的水膜厚度，并在水膜厚度超过预设值时发出堵塞故障信号。当检测到的水膜厚度超过预设值时，说明液滴没有正常滴落，说明水膜厚度传感器23处持续有冷凝水，此时冷凝水液位达到了水膜厚度传感器23所在的极限液位处，从而说明冷凝水液位上升，冷凝水排水发生了堵塞故障，此时控制器发出堵塞故障信号。如此，通过水膜厚度传感器23的检测，便可准确判断冷凝水液位的变化，对冷凝水排水堵塞故障判断的准确率较高。
进一步地，控制器在水膜厚度在预设时长内持续超过预设值时发出堵塞故障信号。当在预设时长内水膜厚度持续超过预设值，说明冷凝水液位已经达到了极限液位，排除冷凝水液滴的厚度意外超出预设值的情况，提高判断的准确性。
更进一步地，预设值为冷凝水液滴在垂直重力方向的方向上的最大厚度。当冷凝水液滴附着于水封装置21内壁上时，若冷凝水液滴在垂直重力方向的方向上达到最大厚度，冷凝水液滴便会在重力作用下破裂下落，水膜厚度便会减小。所以，预设值为冷凝水液滴的最大厚度，正常情况下液滴便会在厚度过大时滴落，液滴的厚度不会超过最大厚度，而当冷凝水液位上升至极限液位处时，水膜厚度变为了整个冷凝水液面的宽度，远远大于最大厚度，此时便可准确判断出冷凝水堵塞的情况。
具体地，水封装置21包括主管路211和排水管路213，主管路211与冷凝换热器连通，使烟气冷凝产生的冷凝水流入主管路211；排水管路213与主管路211连通，且与主管路211的底端之间具有间距，当冷凝水在主管路211中不断积累一定高度后便会到达排水管路213处，部分冷凝水可从排水管路213排出，同时积聚于主管路211中的冷凝水形成水封，防止有毒气体泄漏。并且，水膜厚度传感器23对应极限液位设于主管路211的内壁上，以在排水管路213堵塞，主管路211中液位上升时及时检测到异常情况。
主管路211包括内管212和间隔套设于内管212外周的外管214，内管212具有相互连通的进水端及出水端，外管214具有沿重力方向分布的顶端及底端；内管212的进水端凸出外管214的顶端，内管212的出水端伸入外管214内且与外管214的底端之间预留间隙。内管212的进水端与冷凝换热器连通，冷凝换热器内产生的冷凝水流入内管212，然后经过内管212出水端与外管214底端之间的间隙流入外管214，并在外管214内不断积累。同时，排水管路213与外管214连通设置，当冷凝水在外管214内积累一定高度后，部分冷凝水便可通过排水管路213排出。并且，当排水管路213堵塞时，外管214内冷凝水的液位不断上升，而水膜厚度传感器23设于外管214的内壁上，便可及时准确地检测到冷凝水液位的上升。
可选地，水膜厚度传感器23设于排水管路213与外管214的顶端之间，如此水膜厚度传感器23高于排水管路213设置，位于液位异常上升时才会达到的位置，以准确检测异常液位。
本发明一实施例中，提供一种上述水封组件20，水封组件20包括水封装置21、水膜厚度传感器23和控制器，水膜厚度传感器23对应极限液位设于水封装置21的内壁上，用于检测水封装置21内壁上冷凝水液滴的水膜厚度。当冷凝水不断流入水封装置21时，由于液体粘度或者冷凝水蒸发凝结，水封装置21内壁上可能出现水滴，通过水膜厚度传感器23可以检测极限液位处的水滴在垂直重力方向的方向上的水膜厚度。并且，当水滴不断增大达到最大厚度时，水滴便会在重力作用下破坏水滴边界并滴落。而控制器接收水膜厚度传感器23检测到的水膜厚度，并在水膜厚度超过预设值时发出堵塞故障信号。当检测到的水膜厚度超过预设值时，说明液滴没有正常滴落，说明水膜厚度传感器23处持续有冷凝水，此时冷凝水液位达到了水膜厚度传感器23所在的极限液位处，从而说明冷凝水液位上升，冷凝水排水发生了堵塞故障，此时控制器发出堵塞故障信号。如此，通过水膜厚度传感器23的检测，便可准确判断冷凝水液位的变化，对冷凝水排水堵塞故障判断的准确率较高。
本发明一实施例中，还提供一种冷凝水堵塞故障检测方法，包括以下步骤：
步骤S100，检测水封装置21中极限液位处冷凝水液滴的水膜厚度；当冷凝水不断流入水封装置21时，由于液体粘度或者冷凝水蒸发凝结，水封装置21内壁上可能出现水滴，通过水膜厚度传感器23可以检测极限液位处的水滴在垂直重力方向的方向上的水膜厚度。并且，当水滴不断增大达到最大厚度时，水滴便会在重力作用下破坏水滴边界并滴落。
步骤S300，判断水膜厚度是否超过预设值；
步骤S500，当水膜厚度超过预设值时，发出冷凝水堵塞故障信号。
当检测到的水膜厚度超过预设值时，说明液滴没有正常滴落，说明水膜厚度传感器23处持续有冷凝水，此时冷凝水液位达到了水膜厚度传感器23所在的极限液位处，从而说明冷凝水液位上升，冷凝水排水发生了堵塞故障，此时控制器发出堵塞故障信号。如此，通过水膜厚度传感器23的检测，便可准确判断冷凝水液位的变化，对冷凝水排水堵塞故障判断的准确率较高。
具体地，当水膜厚度在预设时长内持续超过预设值时，发出冷凝水堵塞故障信号。当在预设时长内水膜厚度持续超过预设值，说明冷凝水液位已经达到了极限液位，排除冷凝水液滴的厚度意外超出预设值的情况，提高判断的准确性。
其中，上述预设值为冷凝水液滴在垂直重力方向的方向上的最大厚度。当冷凝水液滴附着于水封装置21内壁上时，若冷凝水液滴在垂直重力方向的方向上达到最大厚度，冷凝水液滴便会在重力作用下破裂下落，水膜厚度便会减小。所以，预设值为冷凝水液滴的最大厚度，正常情况下液滴便会在厚度过大时滴落，液滴的厚度不会超过最大厚度，而当冷凝水液位上升至极限液位处时，水膜厚度变为了整个冷凝水液面的宽度，远远大于最大厚度，此时便可准确判断出冷凝水堵塞的情况。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种水封组件(20)，其特征在于，包括：
水封装置(21)；
水膜厚度传感器(23)，对应极限液位设于所述水封装置(21)的内壁上，用于检测所述水封装置(21)内壁上冷凝水液滴的水膜厚度；以及
控制器，接收所述水膜厚度传感器(23)检测到的所述水膜厚度，并在所述水膜厚度超过预设值时发出堵塞故障信号。
2.根据权利要求1所述的水封组件(20)，其特征在于，所述控制器在所述水膜厚度在预设时长内持续超过预设值时发出堵塞故障信号。
3.根据权利要求1所述的水封组件(20)，其特征在于，所述预设值为所述冷凝水液滴在垂直重力方向的方向上的最大厚度。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的水封组件(20)，其特征在于，所述水封装置(21)包括主管路(211)及排水管路(213)，所述排水管路(213)与所述主管路(211)连通，且与所述主管路(211)的底端之间具有间距，所述水膜厚度传感器(23)对应所述极限液位设于所述主管路(211)的内壁上。
5.根据权利要求4所述的水封组件(20)，其特征在于，所述主管路(211)包括内管(212)和间隔套设于所述内管(212)外周的外管(214)，所述内管(212)具有相互连通的进水端及出水端，所述外管(214)具有沿重力方向分布的顶端及底端；
所述内管(212)的所述进水端凸出所述外管(214)的所述顶端，所述内管(212)的所述出水端伸入所述外管(214)内且与所述外管(214)的所述底端之间预留间隙，所述排水管路(213)与所述外管(214)连通设置，所述水膜厚度传感器(23)设于所述外管(214)的内壁上。
6.根据权利要求5所述的水封组件(20)，其特征在于，所述水膜厚度传感器(23)设于所述排水管路(213)与所述外管(214)的所述顶端之间。
7.一种冷凝式壁挂炉(100)，其特征在于，包括上述权利要求1-6任意一项所述的水封组件(20)。
8.一种冷凝水堵塞故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测水封装置(21)中极限液位处冷凝水液滴的水膜厚度；
判断所述水膜厚度是否超过预设值；
当所述水膜厚度超过所述预设值时，发出冷凝水堵塞故障信号。
9.根据权利要求8所述的堵塞故障检测方法，其特征在于，所述当所述水膜厚度超过预设值时，发出冷凝水堵塞故障信号的步骤具体为：
当所述水膜厚度在预设时长内持续超过预设值时，发出冷凝水堵塞故障信号。
10.根据权利要求8所述的堵塞故障检测方法，其特征在于，所述预设值为所述冷凝水液滴在垂直重力方向的方向上的最大厚度。
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