全預(yù)混壁掛爐保養(yǎng)預(yù)警設(shè)計(jì)及應(yīng)用探討

鐘家淞

（廣東萬(wàn)和新電氣股份有限公司 佛山 528325）

引言

隨著全預(yù)混壁掛爐在中國(guó)市場(chǎng)的推廣和普及，全預(yù)混壁掛爐在中國(guó)市場(chǎng)銷量逐年遞增，然而由于國(guó)內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量較差，全預(yù)混壁掛爐出現(xiàn)了不同程度的換熱器堵塞現(xiàn)象，嚴(yán)重影響其使用壽命。對(duì)全預(yù)混壁掛爐進(jìn)行定期的維護(hù)保養(yǎng)，才能確保全預(yù)混壁掛爐處于優(yōu)越的工況下運(yùn)行，保證其充分燃燒及高效換熱的性能，然而其維護(hù)保養(yǎng)的時(shí)間不確定性，對(duì)用戶和售后帶來(lái)了很大的困擾，用戶不確定何時(shí)該進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，待全預(yù)混壁掛爐報(bào)故障時(shí)堵塞程度已經(jīng)較為嚴(yán)重。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，通過(guò)在全預(yù)混壁掛爐燃?xì)膺M(jìn)口增加燃?xì)膺^(guò)濾器以及在全預(yù)混壁掛爐進(jìn)風(fēng)通道增加空氣過(guò)濾器的方式，能有效減少燃燒產(chǎn)物的堆積，減少換熱器的堵塞，延長(zhǎng)保養(yǎng)周期。本文提出一種監(jiān)控全預(yù)混壁掛爐運(yùn)行情況的方案設(shè)計(jì)探討，通過(guò)采集數(shù)據(jù)設(shè)置對(duì)其進(jìn)行保養(yǎng)預(yù)警提醒，及時(shí)告知用戶需對(duì)全預(yù)混壁掛爐進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，確保其優(yōu)越的工作性能，以延長(zhǎng)全預(yù)混壁掛爐的使用壽命。

1 帶空氣過(guò)濾器的全預(yù)混壁掛爐設(shè)計(jì)

全預(yù)混壁掛爐，采用全預(yù)混燃燒方式，燃?xì)馊紵霸陬A(yù)混腔與空氣進(jìn)行充分混合，達(dá)到充分燃燒的效果，產(chǎn)生高溫?zé)煔?，?jīng)過(guò)換熱器的換熱冷凝，并低溫排出，從而使流經(jīng)換熱器的水升溫，提供熱水用于供暖或洗浴用。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，壁掛爐內(nèi)部設(shè)有氣流監(jiān)控裝置。通過(guò)風(fēng)壓傳感器或風(fēng)壓開(kāi)關(guān)檢測(cè)風(fēng)機(jī)運(yùn)行產(chǎn)生的風(fēng)壓，當(dāng)空氣供應(yīng)或燃燒煙氣出現(xiàn)異常情況時(shí)，使壁掛爐能安全關(guān)閉；同時(shí)，壁掛爐設(shè)有安全限溫裝置，防止煙溫、水溫大于預(yù)設(shè)值而使壁掛爐安全關(guān)閉。

空氣過(guò)濾器在空調(diào)上得到廣泛的應(yīng)用，是空調(diào)凈化系統(tǒng)的核心設(shè)備?？諝膺^(guò)濾器會(huì)對(duì)空氣形成阻力，而且隨著積塵的增加，其阻力也會(huì)增大。當(dāng)空氣過(guò)濾器阻力過(guò)高時(shí)，其通風(fēng)量將會(huì)降低，當(dāng)空氣過(guò)濾器阻力增大到某一規(guī)定值時(shí)，空氣過(guò)濾器將報(bào)廢。可將空氣過(guò)濾器設(shè)置在全預(yù)混壁掛爐的進(jìn)風(fēng)通道上，對(duì)參與燃燒的空氣進(jìn)行前期過(guò)濾，減少空氣中雜質(zhì)對(duì)換熱器造成堵塞，延長(zhǎng)全預(yù)混壁掛爐的維護(hù)保養(yǎng)周期。

根據(jù)空氣過(guò)濾器的過(guò)濾等級(jí)以及其終阻力設(shè)計(jì)參數(shù)，本方案將空氣過(guò)濾器設(shè)計(jì)為平板式結(jié)構(gòu)，選用G4等級(jí)的初效過(guò)濾器，過(guò)濾粒徑5.0 um的顆粒，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理如圖1所示。

如圖1所示，將空氣過(guò)濾器設(shè)計(jì)為平板式，設(shè)置在全預(yù)混壁掛爐內(nèi)部的頂端，處于進(jìn)風(fēng)通道，此方案過(guò)濾面積接近于全預(yù)混壁掛爐截面大小，過(guò)濾面積大，容塵率高且不易堵塞，使用壽命長(zhǎng)且不影響美觀度，但更換空氣過(guò)濾器需拆下全預(yù)混壁掛爐外殼。另外，可利用全預(yù)混壁掛爐所使用的氣流監(jiān)控裝置和安全限溫裝置，來(lái)監(jiān)控其運(yùn)行情況，即通過(guò)風(fēng)壓傳感器檢測(cè)進(jìn)排風(fēng)通道是否堵塞，通過(guò)煙溫傳感器檢測(cè)排煙溫度是否異常來(lái)判斷換熱器換熱效率是否正常，并進(jìn)行保養(yǎng)預(yù)警。

2 保養(yǎng)預(yù)警條件分析

2.1 空氣過(guò)濾器堵塞分析

根據(jù)上述分析，以一臺(tái)額定輸入功率30 kW的全預(yù)混壁掛爐進(jìn)行模擬試驗(yàn)，因排煙通道的限制，將平板型的空氣過(guò)濾器設(shè)計(jì)為左右兩塊，兩塊之間通過(guò)連接板連接，方便拆裝和維護(hù)?？諝膺^(guò)濾器實(shí)物效果如圖2所示，裝機(jī)效果如圖3所示。

現(xiàn)通過(guò)貼膠帶的方式，模擬空氣過(guò)濾器堵塞，對(duì)比不同長(zhǎng)度煙管（1 m和3 m）使用狀態(tài)下，風(fēng)壓值變化。堵塞過(guò)程如圖4所示，堵塞過(guò)程風(fēng)壓變化如圖5所示。

圖1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理

圖2 空氣過(guò)濾器實(shí)物效果

圖3 空氣過(guò)濾器裝機(jī)效果

由圖5測(cè)試數(shù)據(jù)可知，空氣過(guò)濾器堵塞過(guò)程中，風(fēng)壓傳感器檢測(cè)的風(fēng)壓值逐漸增大，堵塞面積越大，風(fēng)壓值變化越明顯。因此，程序上將設(shè)置保養(yǎng)預(yù)警風(fēng)壓值范圍為285～310 Pa，風(fēng)壓上限值設(shè)置為310 Pa，即可在過(guò)濾器完全堵塞之前，提醒用戶對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行維護(hù)清洗或更換，預(yù)留時(shí)間供用戶預(yù)約售后人員上門維護(hù)保養(yǎng)，維護(hù)保養(yǎng)前壁掛爐依舊可以正常使用；而當(dāng)風(fēng)壓值超過(guò)310 Pa時(shí)，全預(yù)混壁掛爐啟動(dòng)安全保護(hù)，停機(jī)熄火。

2.2 排風(fēng)口堵塞分析

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《GB 25034-2010燃?xì)獠膳療崴疇t》要求，按照給、排氣壓力檢測(cè)方法，采用降低風(fēng)機(jī)供電電壓的方法，模擬排煙口堵塞過(guò)程的風(fēng)壓值變化。同樣，采用上述全預(yù)混壁掛爐，使其維持在最大轉(zhuǎn)速6 200 r/min下運(yùn)行，并逐步將風(fēng)機(jī)供電電壓降低，測(cè)試風(fēng)壓值變化和功率變化，風(fēng)壓值及功率數(shù)據(jù)如表1所示，降電壓過(guò)程風(fēng)壓值變化如圖6所示。

由表1和圖6可知，隨著風(fēng)機(jī)供電電壓的逐步降低，全預(yù)混壁掛爐功率也隨之降低，風(fēng)壓值也逐步降低，當(dāng)供電電壓達(dá)到110 V時(shí)，風(fēng)機(jī)啟動(dòng)保護(hù)并停止運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)全預(yù)混壁掛爐熄火。綜合上述分析，程序上可將設(shè)置保養(yǎng)提醒風(fēng)壓值設(shè)為100～170 Pa，風(fēng)壓保護(hù)下限值設(shè)置為100 Pa，即可在排煙受到部分堵塞時(shí)，提醒用戶對(duì)換熱器進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，預(yù)留時(shí)間供用戶預(yù)約售后人員上門維護(hù)保養(yǎng)，此時(shí)全預(yù)混壁掛爐依然可以正常使用，而當(dāng)風(fēng)壓值低于100 Pa時(shí)，全預(yù)混壁掛爐啟動(dòng)安全保護(hù)，停機(jī)熄火。

2.3 排煙溫度異常保護(hù)分析

全預(yù)混壁掛爐運(yùn)行過(guò)程中，換熱器盤管間隙容易受燃燒產(chǎn)物堵塞，同時(shí)供暖循環(huán)系統(tǒng)管路中，水垢容易在換熱器管路內(nèi)壁堆積，造成換熱器換熱效率下降，高溫?zé)煔獾臒崃繜o(wú)法及時(shí)傳給供暖水，導(dǎo)致煙氣溫度偏高。

本文所使用全預(yù)混壁掛爐，采用規(guī)格為30 kW的不銹鋼盤管換熱器，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試能效的方法，設(shè)置供暖回水溫度為60 ℃，出水溫度為80 ℃，使壁掛爐處于最大功率運(yùn)行，通過(guò)圖1所提到的煙氣溫度傳感器，測(cè)試壁掛爐所產(chǎn)生的煙氣溫度；同時(shí)，使壁掛爐功率達(dá)到額定功率的1.1倍，并采用同樣的方法測(cè)試煙氣溫度。煙氣溫度測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

圖4 堵塞過(guò)程

圖5 堵塞過(guò)程風(fēng)壓變化

表1 風(fēng)壓值及功率數(shù)據(jù)

圖6 降電壓過(guò)程風(fēng)壓值變化

由表2可知，壁掛爐正常工作時(shí)，煙氣溫度≤85 ℃，而壁掛爐出現(xiàn)換熱異常時(shí)，煙氣溫度有所上升，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，壁掛爐煙氣溫度安全保護(hù)值設(shè)置為95 ℃。因此，程序上可將煙氣溫度保養(yǎng)提醒值設(shè)置為90～95 ℃，及時(shí)提醒用戶對(duì)換熱器盤管間隙進(jìn)行保養(yǎng)或?qū)┡到y(tǒng)進(jìn)行清洗，煙氣溫度＞95 ℃時(shí)，壁掛爐啟動(dòng)安全保護(hù)，停機(jī)熄火。

表2 煙氣溫度測(cè)試數(shù)據(jù)

3 總結(jié)

綜上分析，在將空氣過(guò)濾器應(yīng)用在全預(yù)混壁掛爐上的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)全預(yù)混壁掛爐使用過(guò)程中的風(fēng)壓、煙溫進(jìn)行監(jiān)控，在堵塞條件下進(jìn)行測(cè)試和分析，設(shè)置壁掛爐對(duì)堵塞過(guò)程的判斷并進(jìn)行保養(yǎng)預(yù)警的程序，使全預(yù)混壁掛爐能判斷是否處于異常工作狀態(tài)，對(duì)其“亞健康”工況進(jìn)行保養(yǎng)預(yù)警，及時(shí)提醒用戶進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)預(yù)約售后維護(hù)人員上門維護(hù)保養(yǎng)，以確保壁掛爐的高性能運(yùn)行，對(duì)延長(zhǎng)全預(yù)混壁掛爐的使用壽命有著重要的意義。