使用氣壓傳感器和火焰檢測異常燃燒情況的鍋爐的製作方法

2023-04-29 22:41:01

專利名稱：使用氣壓傳感器和火焰檢測異常燃燒情況的鍋爐的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種檢測鍋 感器和火焰檢測單元能精確 率的系統和方法
背景技術：
通常，根據供給鍋爐的燃料的種類可將用於加熱房間和大廳的鍋爐分成燃 油鍋爐、燃氣鍋爐和電熱鍋爐。相應於用戶所需的房間和客廳的大小或它們的 安裝目的鍋爐已經得到了不同的發展和應用。這些鍋爐中，對燃氣鍋爐來說， 通過根據環境空氣的溫度變化來控制空氣的數量以保持正常的燃燒狀態是非常 重要的，因此不斷地向其中供入預定數量的空氣。
氣壓傳感器(APS)主要用來測量燃氣鍋爐所需的空氣數量。特別是這種 氣壓傳感器在控制燃氣鍋爐的燃燒所需的空氣數量方面起重要的作用，因為氣 壓傳感器通過檢測空氣的壓力將一電信號運用到含有微型計算機的主控制器 上。
然而，常規上並不能適當地確定氣壓傳感器的損壞或錯誤，且也沒有快速 應對氣壓傳感器損壞或錯誤的方法。
詳細地說，為了檢測氣壓傳感器的損壞或錯誤，在燃氣鍋爐的燃燒過程中 通過設置在風扇預定部分的霍耳傳感器來確定風扇的RPM，然後將相應於風扇 的RPM的氣壓傳感器的檢測電壓與預設值加以比較。如果檢測電壓超出了預 定值的範圍，則可以確定氣壓傳感器發生了損壞或錯誤，因此停止鍋爐的燃燒 過程並顯示錯誤。
然而，風扇的RPM依賴於燃氣鍋爐的安裝條件(例如煙囪的長度)而變
:燒狀態的方法，更特別涉及一種使用氣壓傳 ^鍋爐的異常燃燒狀態從而提高鍋爐的效
化，並且，既然風扇的RPM可能依賴於其外部條件(例如風)而變化，所以
擴大了確定氣壓傳感器損壞的RPM的範圍，以致很難精確地確定氣壓傳感器
的損壞或錯誤。
結果，當氣壓傳感器損壞或失效時，燃燒過程所需的最佳空氣數量不能供 入到鍋爐中，所以導致了鍋爐的不穩定燃燒。因此，可能過度地排出一氧化碳
(CO)或者使火焰的狀態變差。

發明內容
為此，控制燃氣鍋爐的溫度可能有困難，並且可能會不必要地消耗燃氣。 常規技術的這些問題可能會使燃氣鍋爐的總效率變差。
因此，考慮到上述問題進行了本發明，本發明的目的是提供一種使用氣壓 傳感器(APS)和火焰檢測單元能精確地檢測異常燃燒狀態的鍋爐及控制該鍋 爐的方法。
為了達到上述目的，提供了一種檢測異常燃燒狀態的鍋爐，所述鍋爐包括 設置在預定密閉空間的燃燒器、安裝於燃燒器一側以供入燃燒所需空氣的風扇、 設置在風扇的預定部分以檢測所供入的空氣數量的氣壓傳感器、設置在燃燒器 底部以產生火焰的點火部分、設置在燃燒器中以檢測火焰的火焰檢測單元和通 過接收來自氣壓傳感器和火焰檢測單元的電信號來輸出各種控制信號的微型計
火焰檢測單元包括框棒，其設置在燃燒器的一側，以通過直接與火焰進行 接觸來檢測火焰的大小。
框棒包括具有優良傳導性的金屬。
火焰檢測單元包括紅外傳感器，其設置在燃燒器的剩餘一側用於檢測火焰。 紅外傳感器包括根據火焰的大小表示出不同輸出電壓值的光敏電晶體。 根據本發明的一個方面，提供了一種控制鍋爐的方法，該方法使用氣壓傳 感器和火焰檢測單元來檢測異常燃燒狀態，所述方法包括步驟(Sl)通過風扇 向燃燒器中供入空氣，(S2)通過使用氣壓傳感器檢測經步驟(Sl)是否供入
了最佳的空氣量，(S3)如果火焰由點火部分點燃，則通過火焰檢測單元連續地
檢測火焰的狀態，(S4)將火焰的大小轉換成相應的電壓值，將該電壓值輸入到 微型計算機中，並與一預定的目標電壓值進行比較，(S5)如果微型計算機根據 電壓值和預定目標電壓值之間的差值超過了參考數值的事實確定氣壓傳感器運 行錯誤，則停止燃燒過程，和(S6)如果微型計算機確定氣壓傳感器運行錯誤， 則顯示表明異常燃燒狀態的錯誤信息。
步驟(S3)包括步驟(S3a)選擇框棒方案，其中火焰檢測單元直接與火 焰接觸，(S3b)選擇紅外傳感器方案，其中火焰檢測單元根據火焰的卡路裡來 檢測火焰，和(S3c)選擇性地使用框棒方案和紅外方案的任何一種或者使用框 棒方案和紅外方案兩者並將選定的方案設置在程序中。
所述方法進一步包括以表格的形式制定相應於火焰的卡路裡(kcal)、電流 (mA)、電壓(V)和因空氣過剩或空氣不足而引起的燃燒停止的預定數值並
將表格設定在微型計算機中的步驟。
步驟(S5)包括步驟(S5a)測定火焰檢測單元檢測到的信號是否相應於 根據卡路裡由用戶所設定的目標電壓值的允許誤差範圍，(S5b)如果檢測到的 信號相應於所述允許誤差範圍，則確定火焰檢測單元正常運行，和(S5c)如果 檢測到的信號偏離步驟S5b中的允許誤差範圍，則連續地測定檢測到的信號是 否相應於預定時間的允許誤差範圍，且如果甚至經過預定時間後測定檢測到的 信號仍偏離目標值，則停止燃燒過程。
如上所述，根據本發明，因為沒有使用霍耳傳感器，所以可能會減少製造 成本。
此外，本發明能夠通過直接檢測鍋爐的燃燒狀態來檢測氣壓傳感器的損壞 或錯誤，因此更精確地檢測氣壓傳感器的損壞或錯誤以及更穩定地運行鍋爐是 可能的。


圖1是例示根據本發明的燃氣鍋爐的內部結構的剖視圖2是例示根據本發明的檢測異常燃燒狀態的系統結構的框圖；和 圖3是例示根據本發明檢測異常燃燒狀態的控制步驟的流程圖。
具體實施例方式
圖1是例示燃氣鍋爐10的內部結構的剖視圖。下文將集中對本發明的主要 部件進行說明，這些部件通過控制空氣的數量來穩定控制燃氣鍋爐10的燃燒狀 態。
本發明的燃氣鍋爐10包括設置在預定密閉空間的燃燒器20、安裝於燃燒 器20 —側以供入燃燒過程所需空氣的風扇30、和設置在風扇30預定部分以檢 測所供入的空氣數量的氣壓傳感器(APS) 40。連接到供氣管50上的以便在燃 燒過程中產生火焰22的點火部分26設置在燃燒器20的底部表面。同時，火焰 檢測單元80設置在燃燒器20中。詳細來說，框棒60,直接與火焰22接觸以 便檢測火焰22的第一火焰檢測單元，設置在燃燒器20的一側，同時以一預定 間隔與點火部分26向上相隔幵，和作為第二火焰檢測單元的紅外傳感器70， 設置在燃燒器20的另 一側。紅外傳感器70基本上平行於框棒60加以排列以便
優選地，框棒60包括具有優良傳導性的典型金屬棒，紅外傳感器70包括 根據火焰22的卡路裡表示出不同輸出數值的光敏電晶體。此外，根據本發明的 燃氣鍋爐10的運行全部由控制器90來控制。
參照圖1和圖2,根據本發明的燃氣鍋爐10包括框棒60,其具有金屬棒形 狀並作為第一檢測單元，被設置於燃燒器20的一側，用來檢測火焰22;紅外 傳感器70，其是設置於燃燒器20的另一側用來更精確地檢測火焰22的第二檢 測單元；氣壓傳感器40，其檢測供入到燃燒器20中的空氣數量；微型計算機 100，其接收氣壓傳感器40、框棒60和紅外傳感器70的電信號，將用戶設定 的數據值與電信號進行比較並輸出各種控制信號；風扇30,其通過接收來自微 型計算機100的輸出單元的控制信號進行旋轉；以及不穩定燃燒時顯示錯誤信 號的顯示單元120。此外，鍋爐IO包括存儲器110，其可存儲通過微型計算機100而獲得的各種運行數值。
下文將對火焰檢測單元的運行，也就是框棒60和紅外傳感器70的運行作 更詳細地說明。
框棒60具有金屬棒的形狀並根據火焰使電流沿火焰流動的特性來加以構 造。也就是說，框棒60基於施加在框棒60上並由火焰引導的電流來直接檢測 火焰22。結果，電流的數量隨著火焰22的數量(也就是說，與金屬棒接觸的 火焰的數量)而變化，所以依賴於火焰的數量不同的電壓被輸入到微型計算機 100中。因此，框棒60可能會檢測不穩定的燃燒狀態。
也就是說，如果由於氣壓傳感器40的損壞或錯誤，空氣過剩地供入，火焰 22的尺寸變小，那施加在金屬棒上並由火焰22引導的電流也會變小。相應地， 輸入微型計算機100中的電壓也變小。相反，如果空氣供入不足，火焰22會變 長。相應地，施加在金屬棒上並由火焰22引導的電流就也會變大，所以輸入微 型計算機100中的電壓也變大。因此，有可能更精確地確定氣壓傳感器40的損 壞或錯誤。
下文將對紅外傳感器的運行，也就是說光敏電晶體加以說明。 為了使用光敏電晶體檢測氣壓傳感器40的損壞或錯誤，根據卡路裡以表格 的形式準備了以引起需要停止燃燒過程的火焰狀態的空氣過剩和空氣不足為基 礎的參考電壓值並將表格存儲在微型計算機100中。這種情況下，如果在燃燒 過程中輸入超出參照電壓值的電壓數值(也就是異常電壓值)，則停止燃燒過程， 同時，假定氣壓傳感器40運行異常，則顯示錯誤。
下文將參照圖1至圖3對本發明的控制火焰檢測步驟的方法進行更詳細地 說明。
微型計算機100確定鍋爐IO是否正常運行。其中，微型計算機100首先檢 查鍋爐10的氣壓傳感器40是否正常運行。如果微型計算機IOO確定氣壓傳感 器40不能正常運行，微型計算機100在步驟300中停止燃燒過程的同時在步驟 310中顯示錯誤。相反，如果微型計算機100確定氣壓傳感器40正常運行，微 型計算機100就在步驟210檢查燃燒狀態是否正常。如果燃燒狀態正常，微型
計算機100確定鍋爐IO正常運行(步驟200)。如果確定燃燒狀態異常，微型 計算機IOO就檢査燃燒狀態在預定時間內是否異常，然後在步驟300中停止燃 燒過程的同時在步驟310中顯示錯誤。
更詳細地說，在鍋爐IO經過預定步驟進行燃燒過程後，根據存儲在微型計 算機內的與卡路裡相對應的參考值確定氣壓傳感器40是否正常運行。如果確定 氣壓傳感器40不能正常運行並且氣壓傳感器60在預定時間內仍保持異常狀態， 則停止燃燒過程並顯示錯誤。如果氣壓傳感器10正常運行，則將框棒或紅外傳 感器所檢測到的當前燃燒狀態與存儲在微型計算機內與卡路裡相對應的參考值 加以比較。參考值根據引起燃燒過程停止的過剩空氣或不足空氣而加以準備。 如果燃燒狀態的數值偏離參考值，則可以確定鍋爐異常運行。因此，根據預設 在微型計算機中的參考值確定鍋爐是否正常。如果確定燃燒狀態的數值與參照 值相對應，則確定鍋爐正常運行。如果確定燃燒狀態的數值與參照數值不對應， 則檢查該狀態是否維持一預定時間(例如5秒)，如果上述狀態維持該預定時間， 則在步驟300中停止燃燒過程。相反，如果燃燒狀態的數值在預定時間內因數 值的改變回到參考數值的範圍內，則確定鍋爐正常運行。
因此，參考數值對應於微型計算機100內設定的數據值。此外，如果甚至 經過預定時間後所檢測的燃燒狀態的數值偏離了參考值的允許範圍，則確定氣 壓傳感器40異常運行，因此在步驟300中停止燃燒過程。
同時，用戶可以選擇性地使用框棒60和紅外傳感器70中的任何一種。此 外，用戶也可以使用框棒60和紅外傳感器70兩者，以便更精確地檢測氣壓傳 感器40的異常狀態，因此有可能提高鍋爐的效率。
如上所述，通過使用作為火焰檢測單元80的框棒60或紅外傳感器70可精 確地檢測氣壓傳感器40的異常運行，因此，與以使用霍耳傳感器檢測風扇的 RPM來確定氣壓傳感器的錯誤運行的常規方法相比，有可能更精確地檢測氣壓 傳感器40的數據。
此外，根據本發明，既然省去了霍耳傳感器，就有可能減少製造成本。而 且，可以使用作為火焰檢測單元的框棒60或紅外傳感器70，而不用額外設備
來實現本發明，因此有可能減少製造成本。
如上所述，根據本發明，使用氣壓傳感器和火焰檢測單元精確地檢測燃氣 鍋爐的異常燃燒狀態是可能的，因此能提高燃氣鍋爐的效率。
權利要求
1、一種檢測異常燃燒狀態用的鍋爐，該鍋爐包括設置在預定密閉空間的燃燒器；安裝於所述燃燒器一側以供入燃燒所需空氣的風扇；設置在風扇預定部分中以檢測所供入的空氣數量的氣壓傳感器；設置在燃燒器底部以產生火焰的點火部分；設置在燃燒器中以檢測火焰的火焰檢測單元；和通過從氣壓傳感器和所述火焰檢測單元接收電信號來輸出各種控制信號的微型計算機。
2、 如權利要求l中所述的鍋爐，其中，所述火焰檢測單元包括框棒，其設 置在所述燃燒器的一側，以通過直接與火焰進行接觸來檢測火焰的大小。
3、 如權利要求2中所述的鍋爐，其中，所述框棒包括具有優良傳導性的金屬。
4、 如權利要求l中所述的鍋爐，其中，所述火焰檢測單元包括紅外傳感器， 其設置在燃燒器的剩佘 一側以便檢測所述火焰。
5、 如權利要求4中所述的鍋爐，其中，所述紅外傳感器包括根據所述火焰 的大小表示出不同輸出電壓值的光敏電晶體。
6、 一種控制鍋爐的方法，該方法使用氣壓傳感器和火焰檢測單元來檢測異 常燃燒狀態，所述方法包括步驟(51) 通過風扇向燃燒器中供入空氣；(52) 通過使用所述氣壓傳感器檢測經步驟(Sl)是否供入了最佳的空氣量；(53) 如果所述火焰是由點火部分點燃的，則通過所述火焰檢測單元連續 地檢測火焰的狀態；(54) 將所述火焰的大小轉換成相應的電壓值，且將所述電壓值輸入到微 型計算機中，並將所述電壓值與一預定的目標電壓值進行比較； S5)如果所述微型計算機根據所述電壓值和所述預定目標電壓值之間的差 值超過了參考數值的事實確定所述氣壓傳感器運行錯誤時，就會停止燃燒過程； 和(S6)如果所述微型計算機確定所述氣壓傳感器運行錯誤時，則顯示表明 異常燃燒狀態的錯誤信息。
7、 如權利要求6中所述的方法，其中，步驟(S3)包括以下步驟 (S3a)選擇框棒方案，其中所述火焰檢測單元直接與火焰接觸； (S3b)選擇紅外傳感器方案，其中所述火焰檢測單元根據火焰的卡路裡來(S3c)選擇性地使用框棒方案和紅外方案的任何一種或者使用框棒方案和 紅外方案兩者，並且將選定的方案設置在程序中。
8、 如權利要求7中所述的方法，其中，進一步包括以表格的形式準備相應 於火焰卡路裡(kcal)、電流(mA)、電壓(V)和因空氣過剩或空氣不足而引 起的燃燒停止的預定數值並將所述表格設定在微型計算機中的步驟。
9、 如權利要求6中所述的方法，其中，步驟(S5)包括步驟 (S5a)測定所述火焰檢測單元檢測到的信號是否相應於根據卡路裡由用戶設定的目標電壓值的允許誤差範圍；(S5b)如果檢測到的信號對應於所述允許誤差範圍，則確定所述火焰檢測 單元正常運行；和(S5c )如果檢測到的信號偏離步驟S5b中所述的允許誤差範圍，則連續測 定所檢測到的信號是否相應於預定時間的允許誤差範圍，且如果甚至經過預定 時間後測定所檢測到的信號仍偏離所述目標值，則停止燃燒過程。
全文摘要
本發明公開了一種檢測鍋爐的燃燒狀態的方法，更特別涉及一種使用氣壓傳感器和火焰檢測單元能精確地檢測燃氣鍋爐的異常燃燒狀態從而提高鍋爐的效率的鍋爐和方法。所述方法包括步驟(S1)通過風扇向燃燒器中供入空氣，(S2)通過使用氣壓傳感器檢測經步驟(S1)是否供入了最佳的空氣量，(S3)如果火焰由點火部分點燃，則通過火焰檢測單元連續地檢測火焰的狀態，(S4)將火焰的大小轉換成相應的電壓值，將該電壓值輸入到微型計算機中，並與一預定的目標電壓值進行比較，(S5)如果微型計算機根據電壓值和預定目標電壓值之間的差值超過了參考數值的事實確定氣壓傳感器運行錯誤，則停止燃燒過程，和(S6)如果微型計算機確定氣壓傳感器運行錯誤，則顯示表明異常燃燒狀態的錯誤信息。
文檔編號F24H9/20GK101111726SQ200580047350
公開日2008年1月23日 申請日期2005年9月14日 優先權日2005年1月28日
發明者金時煥 申請人:(株)慶東Network