風壓傳感器在燃氣熱水器中的發展趨勢

陳昔堅

（中山市思源電器有限公司，廣東中山，528427）

0 引言

根據國家規定的標準，強制的排氣式熱水器在使用時需要安裝煙道堵塞和風壓過大的安全保護裝置，安裝的煙道安全保護裝置要實現在5分鐘內將通過燃燒器的燃氣通道完全關閉，關閉前要保證無熄火無回火的良好狀態，不能出現火焰溢出或者是離焰的不良現象，風壓的控制目標是不能在80Pa以前進行安全保護措施，目前大多數的的燃氣熱水器使用的是風壓開關保護裝置。

1 風壓開關應用于燃氣熱水器安全保護的理論分析

將風壓傳感器中的風壓開關運用在強抽機的安全保護上，風機的轉速會保持不變，取樣時使用負壓。在風機轉動以前，風壓開關成閉合接通的狀態，此時需要檢查風壓開關的連接線是否正常連接。由專門的控制器控制風機的轉動。正常的情況應該是負壓讓風壓的開關打開但不接通。這樣便于檢測煙管的堵塞情況，能夠檢測出風機是否正常的工作，也能檢測風壓的開關是否正常，便于檢測風壓開關的傳壓管是否有松脫破損的不良現象。當風壓開關取得的風壓值由負壓向著正壓轉變說明煙管有堵塞的不良情況，當達到預先設定的風壓值，風壓開關就會閉合，與其接通的控制器也會關機，這樣就能起到保護熱水器的作用。另外一種方式是采用正壓的方式保護熱水器，就是設定風壓轉動前，風壓的開關處于閉合接通的狀態。這時能夠檢測到風壓開關連接線是否處于正常狀態，當風機轉動時，風壓開關仍然處于閉合接通的狀態，但是無法檢測到風機是否正常工作、風機的開關是否正常，也無法檢測到風壓開關傳壓管是否有破損松脫的不良情況。

2 燃氣熱水器風壓保護取樣點選取

■2.1 實驗的過程

在風機殼上選取不同的取樣點，實現測試風機取樣口的負壓值，分析取樣口負壓值與煙管出口正壓值之間發生變化的關系。通過實驗的數據，進行有目的的對比，從而找出最佳風壓取樣點。找出的取樣點要能夠在熱水器啟動時，產生足夠大的負壓值，這樣才能保證當熱水器處于惡劣的環境下，仍然能夠正常使用。當排煙的出口處被煙氣逐漸堵塞，取樣點的負壓值要能夠保持均勻的減少變化，而不能出現較大幅度的突跳式變化。在煙管的出口處要能夠實現正壓均勻增加的變化情況。以滿足國標保護要求為基礎，當獲取的正壓值不斷的變大，熱水器抵抗環境變化的能力越強，則可以說明熱水器的使用性能越好。實驗中，熱水器使用交流變速風機。取風機負壓值的絕對值，為了找到最佳的風壓取樣點，需要進行多次試驗，在測試和對比中找到最佳取樣點，使用對比方案進行介紹。

■2.2 風機總成空載測試

在進行實驗時將風機總成水平放置，并將其固定，確保進風口的流通順暢，并將標準的排煙管總成安裝好，將風壓微壓劑接在風機的取樣口處，同時接在煙管的出口處。風機的供電使用變頻電源來完成[1]。接著模擬出熱水器的最大負荷工作狀態，測試此時風機的轉速。記錄各個取樣點風機的負壓值和煙管的正壓值，記錄風機取樣點負壓值和煙管出口處正壓值的變化情況，變化的條件是煙管出口處堵塞孔數量的增加。從實驗的數據可以看出，當風壓的取樣點與風輪切線的距離越近，就會產生越大的風機負壓值。當風機處于空載時進行測試，如果煙管沒有被堵塞，此時在煙管的出口處就會出現正壓為負值的現象。這就說明，風機產生較大的負壓，就會在風機的出口處和煙管流道內產生負壓的腔體。當煙管的堵塞增加，腔體的壓力就會以正壓的形式存在于煙管的出口位置。

■2.3 風機總成裝整機帶負載測試

將整機呈垂直形態放置，并將一個彎頭為600mm的直煙管的標準排煙管總成安裝上，將風壓微壓劑接在風機取樣口處、同時接在煙管的出口處，并讓熱水器在額定負荷的最大值和最小值情況下進行工作，這一過程運用調節整機程序來實現，讓煙管出口處的堵塞排數以10Pa為變化值逐漸變化，在整機測試中，記錄下各個取樣點風機負壓和煙管的正壓值。通過實驗可以發現當風機取壓點的位置越靠近風輪的切線處，該點產生的風機負壓值也就越大，并且在煙管的堵塞處，可以獲得的煙管正壓值也越大，因此在選擇風壓取樣點時要綜合的考慮在整機上存在的阻力對風壓值會產生的影響。

3 強鼓機的工作模式

■3.1 多段燃燒的工作模式

強鼓機可以分為兩種，一種是恒溫機，就是用戶設定溫度，通過控制器實現風機的自動控制，通過比例閥調節空氣量和燃氣量，最終實現熱水器的正常工作。另一種是非恒溫機，就是讓用戶手動調節燃氣量，當進入溫度改變時，用戶則需要重新調節燃氣量，達到用戶需要的溫度。控制非恒溫強鼓機的燃燒方式有兩種，其一是配合調節空氣量和燃氣量的工作模式，其二是多段燃燒，就是將燃燒器的總成分成多個燃燒單元，對燃燒單元的控制可以是單獨也可以是聯合。例如把10L的熱水器分為三個燃燒單元，分別用單元A、單元B、單元C來表示。其中單元A有兩個燃燒器，單元B有兩個燃燒器，單元C有六個燃燒器。通過組合實現熱水器的五個負荷狀態，分別是20%、40%、60%、80%、100%。這些負荷與水量的大小再次組合，用戶的使用需求就基本得以實現。這一方案需要調節的是燃燒器的個數，不需要調節風機的轉速以及鼓風量。要想實現該方案的有效保護，只需要選取合適的壓取點就可以實現。

■3.2 配合調節空氣量和燃氣量的工作模式

空氣量的調節有兩種方式，其一是通過調節風機的轉速實現空氣量的調節。當風機的轉速發生改變，負壓取壓點的負壓也會發生改變。如果風機的轉速較低，那么負壓值就會減少。當取壓點位置選擇不當，負壓的大小就會過低，風壓的開關就無法被驅動，最終無法實現熱水器的開啟[2]。在低轉速下，要想達到一定的負壓值，選擇的取壓點要接近風機的出風口，位置要選在風輪出風的切線口。與此同時，轉速較大取壓點的負壓也會很大。當煙道被堵塞，負壓值仍然很大，這樣就不能保證燃燒器的安全。在與燃氣量配合調節的過程中，運用電阻器實現風機轉速的調節。通過齒輪將氣閥芯和電阻器配合起來，進行燃氣量的調節。其二是通過改變風機進風口的面積來實現進風量的改變，此時不需要調節風機的轉速。當風機的轉速不改變，進風口面積的減少會讓取壓點的負壓增大，就不會出現第一種方式的不良情況。而且在煙道發生堵塞的情況時，取壓點的負壓相比于進風口面積最大時的負壓大。此時仍然處于小負荷的狀態，因此需要增大堵塞面積，這樣就能達到與大負荷情況時一樣的負壓。

4 實驗數據的對比和結果分析

風壓開關閉合接通的負壓值處于比較穩定的狀態，當使用的方式是多段燃燒，取分壓開關接通的負壓值為-50Pa，此時多段燃燒方式的每個狀態達到正壓160Pa時，實現燃氣熱水器的保護，此時的效果十分良好，滿足國標大于80Pa的標準。使用調節風機轉速的方式進行保護時，取風壓開關的負壓值-50Pa，取壓點設為A，當處于小負荷狀態時，無法滿足國標大于80Pa的標準，在另一個取壓點B上，當處于小負荷狀態時，可以達到國標大于80Pa才保護的標準。但是當處于最大負荷時，燃燒的情況已經不能滿足用戶使用的要求。因此的出結論風壓開關的保護形式不是特別適用[3]。在運用調節進風口面積的保護方式中，設定分壓開關的負壓值為-50Pa，能夠實現在每個狀態下，都達到150Pa才予以保護，這十分符合國標80Pa以上采取保護措施的標準，因此該保護方法比較理想。由此可見在強鼓風機中使用風壓開關進行安全保護，非恒溫機效果理想，不僅達到國家要求的標準，而且具有安全可靠的優點。而使用調節風機轉速進行燃氣熱水器的保護效果不理想，無法實現最大負荷和最小負荷的共同保護。風壓傳感器具有受動壓影響較小的優點，能夠在露天安裝，實現差壓、壓力、負壓的測量。靈敏度較高，可以用來測量潮濕、渾濁的氣體。風壓開關在燃氣熱水器上應用廣泛，利用氣體靜壓推動微動開關，控制電流的通斷，缺點是相比與風壓傳感器控制精度較低。只能實現一個范圍內的控制，無法實現具體數值的控制。并且容易受到外界環境的影響，使用壽命較短。因此在未來風壓傳感器將代替風壓開關實現熱水器安全性能的保護。

5 總結

風壓傳感器在燃氣熱水器中的發展趨勢，向著保護燃氣熱水器的正常運行前進著，風壓傳感器在強鼓機的安全保護上能夠發揮較好的效果，其中通過調節進風口的面積能夠起到保護熱水器的作用。另外風機旋轉失速的幅度會受到加工制造精度的影響，當加工制造精度越高，就會讓堵轉的轉速增加的越少，風機的振動幅度也會降低，因此通過觀察風機轉速的變化，可以判斷風機制造水平的高低。