CN111306800A - 冷凝式壁挂炉、冷凝换热器及堵塞故障检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冷凝式壁挂炉、冷凝换热器及堵塞故障检测方法，冷凝换热器包括：换热器主体，允许高温烟气冷凝换热；第一液位检测器，设于换热器主体内，用于检测换热器主体内冷凝水的实际液位是否达到第一极限液位；光电液位检测器，设于换热器主体内，用于检测换热器主体内冷凝水的实际液位是否达到第二极限液位；第一极限液位和第二极限液位均位于同一预设水平面，控制器在第一液位检测器检测到实际液位达到第一极限液位，且光电液位检测器检测到实际液位达到第二极限液位时，发出堵塞故障信号。通过第一液位检测器和光电液位检测器对实际液位进行双重检测，防止做出堵塞故障的误判断，对冷凝水排水堵塞故障的判断准确率较高。

Description

冷凝式壁挂炉、冷凝换热器及堵塞故障检测方法

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、冷凝换热器及堵塞故障检测方法。

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，冷凝换热器是对烟气余热进行回收的装置。高温烟气二次换热产生的冷凝水积于水封装置内，并通过水封装置的冷凝水排水管排出。然而，当冷凝水排水管堵住时，水封装置中的冷凝水无法及时排出，冷凝水在水封装置内不断堆积，而冷凝水在不断上升过程中会倒灌流入炉膛，使风机、比例阀和燃烧器等核心部件进水，导致机组故障损坏。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100和/或水封装置中设置两个电极针进行检测，当冷凝水排水管堵塞，液位不断上升，水淹没两根电极针并导通时，使机组做出发出故障的判断。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，容易导致检测针在冷凝水排水管没有堵塞时，产生错误的机组故障判断，水封装置对堵塞故障的判断不够准确。

发明内容

基于此，有必要提供一种对冷凝水排水故障判断准确率较高的冷凝换热器。

一种冷凝换热器，包括：

换热器主体，允许高温烟气冷凝换热；

第一液位检测器，设于所述换热器主体内，用于检测所述换热器主体内冷凝水的实际液位是否达到第一极限液位；

光电液位检测器，设于所述换热器主体内，用于检测所述换热器主体内冷凝水的实际液位是否达到第二极限液位；以及

控制器，与所述第一液位检测器及所述光电液位检测器通讯连接；

其中，所述第一极限液位和所述第二极限液位均位于同一预设水平面，所述控制器在所述第一液位检测器检测到所述实际液位达到所述第一极限液位，且所述光电液位检测器检测到所述实际液位达到所述第二极限液位时，发出堵塞故障信号。

上述冷凝换热器中，通过两个检测装置检测冷凝水的实际液位，只有当第一液位检测器和光电液位检测器都检测到实际液位达到预设水平面处时，才认为冷凝水的液面上升，冷凝水排水管堵塞，需要发出堵塞故障信号。当第一液位检测器和光电液位检测器两者中仅有一者检测到实际液位达到预设水平面处时，控制器并不会发出堵塞故障信号，防止检测装置出现检测失误而做出堵塞故障的误判断，对冷凝水排水堵塞故障的判断准确率较高。

在其中一个实施例中，所述控制器在所述第一液位检测器和所述光电液位检测器中的一者检测到所述实际液位达到对应的所述第一极限液位或第二极限液位时，控制所述第一液位检测器和所述光电液位检测器中的另一者开始检测。

在其中一个实施例中，所述第一液位检测器包括均固定于所述换热器主体内的第一电极针和第二电极针，所述第一电极针和所述第二电极针均包括位于所述第一极限液位处的检测端，所述第一电极针和所述第二电极针的检测端可通过共同接触的冷凝水导通。

在其中一个实施例中，所述第一电极针和所述第二电极针均竖直固定于所述换热器主体的顶壁上，且与所述换换热器主体的底壁之间预留的高度等于所述第一极限液位的高度。

在其中一个实施例中，所述第一电极针和所述第二电极针均包括导电主体和绝缘层，所述绝缘层包裹所述导电主体的部分外表面，所述检测端由所述第一电极针或所述第二电极针中所述导电主体靠近所述第一极限液位的一端外露于对应所述绝缘层的部分构造形成。

在其中一个实施例中，所述光电液位检测器设于所述第二极限液位处，所述实际液位未达到所述第二极限液位时，所述光电液位检测器处于第一状态；所述实际液位达到所述第二极限液位与时，所述光电液位检测器处于所述第二状态。

在其中一个实施例中，所述光电液位检测器包括发射器和接收器，所述光电液位检测器处于所述第一状态时，所述接收器接收到所述发射器发出的光线；所述光电液位检测器处于所述第二状态时，所述接收器无法接收到所述发射器发出的光线；

其中，所述控制器在所述光电液位检测器中的所述接收器未接收到所述发射器发出的光线时，发出所述实际液位达到所述第二极限液位的信号。

本发明还提供一种堵塞故障检测方法，包括以下步骤：

检测冷凝换热器中冷凝水的实际液位是否达到第一极限液位；

检测所述冷凝换热器中冷凝水的所述实际液位是否达到与所述第一极限液位处于同一预设水平面的第二极限液；

当检测到所述实际液位达到所述第一极限液位及所述第二极限液位时，发出堵塞故障信号。

在其中一个实施例中，包括以下步骤：

判断位于所述第一极限液位且由第一电极针和第二电极针构造形成的第一液位检测器是否导通；

判断位于所述第二极限液位处的光电液位检测器中的接收器是否接收到发射器发射出的光线；

当所述第一液位检测器导通，且所述光电液位检测器中所述接收器无法接收到所述发射器发射出的光线时，发出堵塞故障信号。

本发明还提供一种冷凝式壁挂炉，包括上述冷凝换热器。

附图说明

图1为本发明一实施例中冷凝换热器的结构示意图；

图2为图1所示冷凝换热器一个方向的截面示意图；

图3为图2所示冷凝换热器中冷凝水实际液位达到极限液位时的示意图；

图4为图1所示冷凝换热器另一方向的截面示意图。

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。

本发明一实施例中，提供一种冷凝式壁挂炉，包括燃烧总成、主换热器、冷凝换热器100(如图1所示)及水管，水管连接在主换热器和冷凝换热器100之间，使水流可流经主换热器和冷凝换热器100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100中使水流进而二次换热，使冷凝换热器100中的水流吸收高温烟气的余热，如此水流可主换热器和冷凝换热器100中进行两次换热，换热效率较高。如此，冷凝式壁挂炉的排烟温度最低可降到40℃左右，烟气中水蒸气的潜热可被充分吸收和利用，冷凝壁式挂炉的热效率可大于100％，最高可达109％。

冷凝式壁挂炉还包括水封装置，水封装置与冷凝式换热器连接，用于排出冷凝式换热器中烟气冷凝产生的冷凝水，同时水封装置中积聚有一定的冷凝水以形成水封，防止冷凝式换热器中含有有毒物质的气体泄漏向外部环境。

如图1-2所示，冷凝换热器100包括换热器主体10，换热器主体10允许高温烟气冷凝换热，以使换热器主体10内的水流吸收高温烟气的热量，进行二次换热，同时高温烟气冷凝过程中会产生冷凝水，冷凝水在重力作用下流向换热器主体10底部，并流向与换热器主体10连通的水封装置，最后沿水封装置的冷凝水排水管排出。具体地，换热器主体10包括具有烟气腔的外壳12及穿过烟气腔的水循环管14，水循环管14具有相互连通的进水口11和出水口13，以通过进水口11向水循环管14内通入水流，通过出水口13排出换热后的水流；外壳12上开设有进气口12和出气口14，以通过进气口12向烟气腔内通入高温烟气，通过出气口14排出换热后的烟气。

如图2-4所示，冷凝换热器100还包括第一液位检测器30、光电液位检测器50以及控制器(图未示)，第一液位检测器30设于换热器主体10内，用于检测换热器主体10内冷凝水的实际液位是否达到第一极限液位，光电液位检测器50设于换热器主体10内，用于检测换热器主体10内冷凝水的实际液位是否达到第二极限液位，控制器与第一液位检测器30及光电液位检测器50通讯连接。并且，第一极限液位和第二极限液位位于同一预设水平面，控制器在第一液位检测器30检测到实际液位达到第一极限液位、且光电液位检测器50检测到实际液位达到第二极限液位时，发出堵塞故障信号。如此，通过两个检测装置检测冷凝水的实际液位，只有当第一液位检测器30和光电液位检测器50都检测到实际液位达到预设水平面处时，才认为冷凝水的液面上升，冷凝水排水管堵塞，需要发出堵塞故障信号。当第一液位检测器30和光电液位检测器50两者中仅有一者检测到实际液位达到预设水平面处时，控制器并不会发出堵塞故障信号，防止检测装置出现检测失误而做出堵塞故障的误判断，对冷凝水排水堵塞故障的判断准确率较高。其中，控制器发出的堵塞故障信号，可以作为一个控制指令，控制冷凝式壁挂炉停机及发出故障报警信息等。

进一步地，控制器在第一液位检测器30和光电液位检测器50中的一者检测到实际液位达到对应的第一极限液位或第二极限液位时，控制第一液位检测器30和光电液位检测器50中的另一者开始检测。也就是说，在第一液位检测器30检测到实际液位达到第一极限液位时，控制光电液位检测器50开始检测。或者，在光电液位检测器50检测到实际液位达到第二极限液位时，控制第一液位检测器30开始检测。即第一液位检测器30和光电液位检测器50中的一者检测到异常情况时控制另一者开始检测，不需要使第一液位检测器30和光电液位检测器50同时实时检测，降低检测装置的功耗。在本具体实施例中，在第一液位检测器30检测到实际液位达到第一极限液位时，控制光电液位检测器50开始检测。

第一液位检测器30包括均固定于换热器主体10内的第一电极针32和第二电极针34，第一电极针32和第二电极针34均包括位于第一极限液位处的检测端31，第一电极针32和第二电极针34的检测端31通过共同接触的冷凝水导通。在冷凝水排水管堵塞时，冷凝水液面在换热器主体10内不断上升，不断上升的冷凝水液位达到第一极限液位时，第一电极针32和第二电极针34位于第一极限液位处的检测端31便会均与冷凝水接触，第一电极针32和第二电极针34会相互导通，如此控制器通过判断第一电极针32和第二电极针34是否导通便可判断冷凝水的实际液位是否达到第一极限液位。

在本具体实施例中，第一电极针32和第二电极针34均竖直固定于换热器主体10的顶壁上，且与换热器主体10的底壁之间预留的高度等于极限液位的高度，以竖直安装第一电极针32和第二电极针34，使第一电极针32和第二电极针34的检测端31均位于极限液位处。可以理解地，在其他一些实施例中，第一电极针32和第二电极针34也可以倾斜安装在换热器主体10内，只要保证第一电极针32和第二电极针34的检测端31均位于极限液位处即可。

具体地，第一电极针32和第二电极针34均包括导电主体33和绝缘层35(如图2所示)，绝缘层35包括导电主体33的部分外表面，检测端31由第一电极针32或第二电极针34中导电主体33靠近第一极限液位的一端外露于对应绝缘层35的部分构造形成，如此通过绝缘层35包裹除开检测端31的其他部分。在潮湿环境中，第一电极针32和第二电极针34上沾附的水滴可以在重力作用下沿绝缘层35自然流走，防止第一电极针32和第二电极针34导通。

光电液位检测器50设于第二极限液位处，实际液位未达到第二极限液位时，光电液位检测器50处于第一状态；实际液位达到第二极限液位时，光电液位检测器与冷凝水接触，光电液位检测器处于第二状态。也就是说，光电液位检测器在实际液位没有达到第二极限液位、和达到第二极限液位时处于两种状态，通过判断光电液位传感器的状态，便可判断实际液位是否达到第二极限液位。

具体地，光电液位检测器包括发射器和接收器，光电液位检测器处于第一状态时，接收器接收到发射器发出的光线；光电液位检测器处于第二状态时，接收器无法接收到发射器发出的光线；控制器在光电液位检测器中的接收器未接收到发射器发出的光线时，发出实际液位达到极限液位的信号。也就是说，当光电液位检测器中的接收器未接收到发射器发出的信号时，说明光电液位检测器位于冷凝水中，说明此时冷凝水的液位已达到了设置光电液位检测器的第二极限液位处。可选地，实际液位达到第二极限液位的信号可以为电流信号、数字信号等。

具体地，在检测过程中，当第一电极针32和第二电极针34导通时，控制光电液位检测器开始检测，具体控制光电液位检测器中的发射器发射光线，以判断实际液位是否达到第二极限液位。

本发明一实施例中，还提供一种上述冷凝换热器100，通过第一液位检测器30和光电液位检测器50对冷凝水的实际液位进行双重检测，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，还提供一种堵塞故障检测方法，包括以下步骤：

步骤S100，检测冷凝换热器100中冷凝水的实际液位是否达到第一极限液位，对冷凝水的实际液位进行第一次检测。

具体地，判断位于第一极限液位处且由第一电极针32和第二电极针34构造形成的第一液位检测器30是否导通。也就是说，通过第一液位检测器30检测实际液位是否达到第一极限液位。并且，第一液位检测器30包括第一电极针32和第二电极针34，第一电极针32和第二电极针34均具有位于第一极限液位处的检测端31，当实际液位达到第一极限液位时，第一电极针32和第二电极针34通过共同接触的冷凝水导通。因此，通过判断第一液位检测器30是否导通、第一电极针32和第二电极针34是否导通，可以检测实际液位是否达到第一极限液位。

步骤S200，检测冷凝换热器100中冷凝水的实际液位是否达到与第一极限液位位于同一预设水平面的第二极限液位，对冷凝水的实际液位进行第二次检测，以通过双重检测提高检测的准确率。并且，对冷凝水实际液位的两次检测可以同时进行，也可以在进行第一次检测发现异常后再开始第二次检测，对于两次检测的顺序在此不做限定。

具体地，判断位于第二极限液位处的光电液位检测器50中的接收器是否接收到发射器发出的光线。当光电液位传感器50周围为空气时，光电液位传感器50中的接收器可以接收到发射器发出的光线；当光电液位传感器50周围为水时，光电液位触感器50中发射器发出的光线被水折射，而接收器无法接收到光线。若光电液位检测器中的接收器无法接收到发射器发出的光线，说明光电液位检测器处于冷凝水中,实际液位达到了第二极限液位。

步骤S300，当检测到实际液位达到第一极限液位及第二极限液位时，发出堵塞故障信号。也就是说，当检测到实际液位达到第一极限液位和第二极限液位中的一者而未达到另一者时，可能检测器产生了误检测，不会发出堵塞故障信号，减少误判断堵塞故障的情况，提高对冷凝水堵塞故障判断的准确率。可选地，堵塞故障信号为电信号、数字信号等，能够代表发生了堵塞故障即可，以控制后续处理，例如使冷凝式壁挂炉停机并发出故障提醒信息。

具体地，当第一液位检测器30导通(第一电极针32和第二电极针34相互导通)，且光电液位检测器50中接收器无法接收到发射器发出的光线时，发出堵塞故障信号。即，双重检测出的实际液位达到预设水平面内的第一极限液位和第二极限液位时，可准确地判断为液面上升、排水堵塞。

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)

1.一种冷凝换热器(100)，其特征在于，包括：

换热器主体(10)，允许高温烟气冷凝换热；

第一液位检测器(30)，设于所述换热器主体(10)内，用于检测所述换热器主体(10)内冷凝水的实际液位是否达到第一极限液位；

光电液位检测器(50)，设于所述换热器主体(10)内，用于检测所述换热器主体(10)内冷凝水的实际液位是否达到第二极限液位；以及

控制器，与所述第一液位检测器(30)及所述光电液位检测器(50)通讯连接；

其中，所述第一极限液位和所述第二极限液位均位于同一预设水平面，所述控制器在所述第一液位检测器检测到所述实际液位达到所述第一极限液位，且所述光电液位检测器检测到所述实际液位达到所述第二极限液位时，发出堵塞故障信号。

2.根据权利要求1所述的冷凝换热器(100)，其特征在于，所述控制器在所述第一液位检测器(30)和所述光电液位检测器(50)中的一者检测到所述实际液位达到对应的所述第一极限液位或第二极限液位时，控制所述第一液位检测器(30)和所述光电液位检测器(50)中的另一者开始检测。

3.根据权利要求1或2所述的冷凝换热器(100)，其特征在于，所述第一液位检测器(30)包括均固定于所述换热器主体(10)内的第一电极针(32)和第二电极针(34)，所述第一电极针(32)和所述第二电极针(34)均包括位于所述第一极限液位处的检测端(31)，所述第一电极针(32)和所述第二电极针(34)的检测端(31)可通过共同接触的冷凝水导通。

4.根据权利要求3所述的冷凝换热器(100)，其特征在于，所述第一电极针(32)和所述第二电极针(34)均竖直固定于所述换热器主体(10)的顶壁上，且与所述换换热器主体(10)的底壁之间预留的高度等于所述第一极限液位的高度。

5.根据权利要求4所述的冷凝换热器(100)，其特征在于，所述第一电极针(32)和所述第二电极针(34)均包括导电主体(33)和绝缘层(35)，所述绝缘层(35)包裹所述导电主体(33)的部分外表面，所述检测端(31)由所述第一电极针(32)或所述第二电极针(34)中所述导电主体(33)靠近所述第一极限液位的一端外露于对应所述绝缘层(35)的部分构造形成。

6.根据权利要求1或2所述的冷凝换热器(100)，其特征在于，所述光电液位检测器(50)设于所述第二极限液位处，所述实际液位未达到所述第二极限液位时，所述光电液位检测器(50)处于第一状态；所述实际液位达到所述第二极限液位与时，所述光电液位检测器(50)处于所述第二状态。

7.根据权利要求6所述的冷凝换热器(100)，其特征在于，所述光电液位检测器(50)包括发射器和接收器，所述光电液位检测器(50)处于所述第一状态时，所述接收器接收到所述发射器发出的光线；所述光电液位检测器(50)处于所述第二状态时，所述接收器无法接收到所述发射器发出的光线；

其中，所述控制器在所述光电液位检测器(50)中的所述接收器未接收到所述发射器发出的光线时，发出所述实际液位达到所述第二极限液位的信号。

8.一种堵塞故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

检测冷凝换热器(100)中冷凝水的实际液位是否达到第一极限液位；

检测所述冷凝换热器(100)中冷凝水的所述实际液位是否达到与所述第一极限液位处于同一预设水平面的第二极限液；

当检测到所述实际液位达到所述第一极限液位及所述第二极限液位时，发出堵塞故障信号。

9.根据权利要求8所述的堵塞故障检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

判断位于所述第一极限液位且由第一电极针(32)和第二电极针(34)构造形成的第一液位检测器(30)是否导通；

判断位于所述第二极限液位处的光电液位检测器(50)中的接收器是否接收到发射器发射出的光线；

当所述第一液位检测器(30)导通，且所述光电液位检测器(50)中所述接收器无法接收到所述发射器发射出的光线时，发出堵塞故障信号。

10.一种冷凝式壁挂炉，其特征在于，包括上述权利要求1-7任意一项所述的冷凝换热器(100)。

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