风压传感器在燃气热水器中的发展趋势

陈昔坚

（中山市思源电器有限公司，广东中山，528427）

0 引言

根据国家规定的标准，强制的排气式热水器在使用时需要安装烟道堵塞和风压过大的安全保护装置，安装的烟道安全保护装置要实现在5分钟内将通过燃烧器的燃气通道完全关闭，关闭前要保证无熄火无回火的良好状态，不能出现火焰溢出或者是离焰的不良现象，风压的控制目标是不能在80Pa以前进行安全保护措施，目前大多数的的燃气热水器使用的是风压开关保护装置。

1 风压开关应用于燃气热水器安全保护的理论分析

将风压传感器中的风压开关运用在强抽机的安全保护上，风机的转速会保持不变，取样时使用负压。在风机转动以前，风压开关成闭合接通的状态，此时需要检查风压开关的连接线是否正常连接。由专门的控制器控制风机的转动。正常的情况应该是负压让风压的开关打开但不接通。这样便于检测烟管的堵塞情况，能够检测出风机是否正常的工作，也能检测风压的开关是否正常，便于检测风压开关的传压管是否有松脱破损的不良现象。当风压开关取得的风压值由负压向着正压转变说明烟管有堵塞的不良情况，当达到预先设定的风压值，风压开关就会闭合，与其接通的控制器也会关机，这样就能起到保护热水器的作用。另外一种方式是采用正压的方式保护热水器，就是设定风压转动前，风压的开关处于闭合接通的状态。这时能够检测到风压开关连接线是否处于正常状态，当风机转动时，风压开关仍然处于闭合接通的状态，但是无法检测到风机是否正常工作、风机的开关是否正常，也无法检测到风压开关传压管是否有破损松脱的不良情况。

2 燃气热水器风压保护取样点选取

■2.1 实验的过程

在风机壳上选取不同的取样点，实现测试风机取样口的负压值，分析取样口负压值与烟管出口正压值之间发生变化的关系。通过实验的数据，进行有目的的对比，从而找出最佳风压取样点。找出的取样点要能够在热水器启动时，产生足够大的负压值，这样才能保证当热水器处于恶劣的环境下，仍然能够正常使用。当排烟的出口处被烟气逐渐堵塞，取样点的负压值要能够保持均匀的减少变化，而不能出现较大幅度的突跳式变化。在烟管的出口处要能够实现正压均匀增加的变化情况。以满足国标保护要求为基础，当获取的正压值不断的变大，热水器抵抗环境变化的能力越强，则可以说明热水器的使用性能越好。实验中，热水器使用交流变速风机。取风机负压值的绝对值，为了找到最佳的风压取样点，需要进行多次试验，在测试和对比中找到最佳取样点，使用对比方案进行介绍。

■2.2 风机总成空载测试

在进行实验时将风机总成水平放置，并将其固定，确保进风口的流通顺畅，并将标准的排烟管总成安装好，将风压微压剂接在风机的取样口处，同时接在烟管的出口处。风机的供电使用变频电源来完成[1]。接着模拟出热水器的最大负荷工作状态，测试此时风机的转速。记录各个取样点风机的负压值和烟管的正压值，记录风机取样点负压值和烟管出口处正压值的变化情况，变化的条件是烟管出口处堵塞孔数量的增加。从实验的数据可以看出，当风压的取样点与风轮切线的距离越近，就会产生越大的风机负压值。当风机处于空载时进行测试，如果烟管没有被堵塞，此时在烟管的出口处就会出现正压为负值的现象。这就说明，风机产生较大的负压，就会在风机的出口处和烟管流道内产生负压的腔体。当烟管的堵塞增加，腔体的压力就会以正压的形式存在于烟管的出口位置。

■2.3 风机总成装整机带负载测试

将整机呈垂直形态放置，并将一个弯头为600mm的直烟管的标准排烟管总成安装上，将风压微压剂接在风机取样口处、同时接在烟管的出口处，并让热水器在额定负荷的最大值和最小值情况下进行工作，这一过程运用调节整机程序来实现，让烟管出口处的堵塞排数以10Pa为变化值逐渐变化，在整机测试中，记录下各个取样点风机负压和烟管的正压值。通过实验可以发现当风机取压点的位置越靠近风轮的切线处，该点产生的风机负压值也就越大，并且在烟管的堵塞处，可以获得的烟管正压值也越大，因此在选择风压取样点时要综合的考虑在整机上存在的阻力对风压值会产生的影响。

3 强鼓机的工作模式

■3.1 多段燃烧的工作模式

强鼓机可以分为两种，一种是恒温机，就是用户设定温度，通过控制器实现风机的自动控制，通过比例阀调节空气量和燃气量，最终实现热水器的正常工作。另一种是非恒温机，就是让用户手动调节燃气量，当进入温度改变时，用户则需要重新调节燃气量，达到用户需要的温度。控制非恒温强鼓机的燃烧方式有两种，其一是配合调节空气量和燃气量的工作模式，其二是多段燃烧，就是将燃烧器的总成分成多个燃烧单元，对燃烧单元的控制可以是单独也可以是联合。例如把10L的热水器分为三个燃烧单元，分别用单元A、单元B、单元C来表示。其中单元A有两个燃烧器，单元B有两个燃烧器，单元C有六个燃烧器。通过组合实现热水器的五个负荷状态，分别是20%、40%、60%、80%、100%。这些负荷与水量的大小再次组合，用户的使用需求就基本得以实现。这一方案需要调节的是燃烧器的个数，不需要调节风机的转速以及鼓风量。要想实现该方案的有效保护，只需要选取合适的压取点就可以实现。

■3.2 配合调节空气量和燃气量的工作模式

空气量的调节有两种方式，其一是通过调节风机的转速实现空气量的调节。当风机的转速发生改变，负压取压点的负压也会发生改变。如果风机的转速较低，那么负压值就会减少。当取压点位置选择不当，负压的大小就会过低，风压的开关就无法被驱动，最终无法实现热水器的开启[2]。在低转速下，要想达到一定的负压值，选择的取压点要接近风机的出风口，位置要选在风轮出风的切线口。与此同时，转速较大取压点的负压也会很大。当烟道被堵塞，负压值仍然很大，这样就不能保证燃烧器的安全。在与燃气量配合调节的过程中，运用电阻器实现风机转速的调节。通过齿轮将气阀芯和电阻器配合起来，进行燃气量的调节。其二是通过改变风机进风口的面积来实现进风量的改变，此时不需要调节风机的转速。当风机的转速不改变，进风口面积的减少会让取压点的负压增大，就不会出现第一种方式的不良情况。而且在烟道发生堵塞的情况时，取压点的负压相比于进风口面积最大时的负压大。此时仍然处于小负荷的状态，因此需要增大堵塞面积，这样就能达到与大负荷情况时一样的负压。

4 实验数据的对比和结果分析

风压开关闭合接通的负压值处于比较稳定的状态，当使用的方式是多段燃烧，取分压开关接通的负压值为-50Pa，此时多段燃烧方式的每个状态达到正压160Pa时，实现燃气热水器的保护，此时的效果十分良好，满足国标大于80Pa的标准。使用调节风机转速的方式进行保护时，取风压开关的负压值-50Pa，取压点设为A，当处于小负荷状态时，无法满足国标大于80Pa的标准，在另一个取压点B上，当处于小负荷状态时，可以达到国标大于80Pa才保护的标准。但是当处于最大负荷时，燃烧的情况已经不能满足用户使用的要求。因此的出结论风压开关的保护形式不是特别适用[3]。在运用调节进风口面积的保护方式中，设定分压开关的负压值为-50Pa，能够实现在每个状态下，都达到150Pa才予以保护，这十分符合国标80Pa以上采取保护措施的标准，因此该保护方法比较理想。由此可见在强鼓风机中使用风压开关进行安全保护，非恒温机效果理想，不仅达到国家要求的标准，而且具有安全可靠的优点。而使用调节风机转速进行燃气热水器的保护效果不理想，无法实现最大负荷和最小负荷的共同保护。风压传感器具有受动压影响较小的优点，能够在露天安装，实现差压、压力、负压的测量。灵敏度较高，可以用来测量潮湿、浑浊的气体。风压开关在燃气热水器上应用广泛，利用气体静压推动微动开关，控制电流的通断，缺点是相比与风压传感器控制精度较低。只能实现一个范围内的控制，无法实现具体数值的控制。并且容易受到外界环境的影响，使用寿命较短。因此在未来风压传感器将代替风压开关实现热水器安全性能的保护。

5 总结

风压传感器在燃气热水器中的发展趋势，向着保护燃气热水器的正常运行前进着，风压传感器在强鼓机的安全保护上能够发挥较好的效果，其中通过调节进风口的面积能够起到保护热水器的作用。另外风机旋转失速的幅度会受到加工制造精度的影响，当加工制造精度越高，就会让堵转的转速增加的越少，风机的振动幅度也会降低，因此通过观察风机转速的变化，可以判断风机制造水平的高低。