燃?xì)鉄崴骺癸L(fēng)性能研究及抗風(fēng)裝置開發(fā)

寧波方太廚具有限公司 施映紅 陳煥耀

關(guān)鍵字：燃?xì)鉄崴?抗風(fēng)性能 抗風(fēng)裝置

居民在日常生活中使用燃?xì)鉄崴鲿r(shí)，經(jīng)常反映會(huì)出現(xiàn)燃?xì)鉄崴鼽c(diǎn)火不良或者容易熄火的情況。專業(yè)的測(cè)試人員針對(duì)用戶反映出現(xiàn)故障的燃?xì)鉄崴髯龉收蠝y(cè)試時(shí)，這些燃?xì)鉄崴魍謺?huì)被測(cè)試出一切正常。由于測(cè)試人員無(wú)法全程觀察和測(cè)試燃?xì)鉄崴髟诰用袷褂眠^(guò)程中的實(shí)際狀態(tài)情況，如空氣氣流對(duì)燃?xì)鉄崴餍阅艿挠绊?，?dǎo)致燃?xì)鉄崴髦貜?fù)出現(xiàn)故障而在做故障測(cè)試時(shí)又一切正常的情況。

但是，由于現(xiàn)在缺乏有效的燃?xì)鉄崴骺癸L(fēng)能力測(cè)試裝置，無(wú)法有效測(cè)量燃?xì)鉄崴鞯目癸L(fēng)能力，也就無(wú)法了解燃?xì)鉄崴?尤其是報(bào)修故障的燃?xì)鉄崴?在自然風(fēng)狀態(tài)、室外大風(fēng)或者建筑高層對(duì)用戶洗浴舒適性和安全性的影響。針對(duì)現(xiàn)狀，研發(fā)測(cè)試人員急需開發(fā)一套可以模擬風(fēng)壓狀況的抗風(fēng)裝置。要求該裝置能有效測(cè)量燃?xì)馊細(xì)鉄崴鞯目癸L(fēng)能力，有助于提高其產(chǎn)品舒適性，降低其顧客端點(diǎn)火失效比率。

1 抗風(fēng)裝置的組成及測(cè)試條件

1.1 硬件部分

調(diào)壓箱箱體采用鋁合金型材制作，使用硅膠密封，試驗(yàn)箱頂部排煙口調(diào)節(jié)裝置采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)控制，可以按照設(shè)定速度將風(fēng)門板旋轉(zhuǎn)0°～360°。風(fēng)壓取樣點(diǎn)分別設(shè)置在風(fēng)機(jī)與調(diào)壓箱連接口和調(diào)壓箱中部。調(diào)壓箱內(nèi)為保證各個(gè)位置的風(fēng)壓均勻性，配置多個(gè)傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)壓箱內(nèi)的風(fēng)壓，可保證內(nèi)部風(fēng)壓90%區(qū)域壓力均勻。風(fēng)機(jī)固定在調(diào)壓箱底部，通過(guò)管道與調(diào)壓箱連接。調(diào)壓箱的整體升降采用手動(dòng)控制。風(fēng)壓箱入口連接處應(yīng)設(shè)為軟接口，可自由調(diào)整尺寸，以適應(yīng)不同尺寸的煙管。

1.2 電控部分

電控部分主要由主機(jī)、顯示器、變頻器、PLC、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電源和電器元器件等組成。

1.3 數(shù)據(jù)采集部分

該系統(tǒng)采用PLC 和計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，PLC 將模擬信號(hào)和開關(guān)信號(hào)采集并傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，上位機(jī)進(jìn)行記錄，分析并反饋至PLC 驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元器件執(zhí)行。用于數(shù)據(jù)采集和用戶可以根據(jù)工件技術(shù)要求設(shè)定控制標(biāo)準(zhǔn)和動(dòng)作流程，設(shè)定好一鍵啟動(dòng)并執(zhí)行檢測(cè)。測(cè)試模式分為4 種：固定風(fēng)壓，指某一風(fēng)壓值測(cè)試；突變風(fēng)壓，指風(fēng)壓從零到某一設(shè)定值，突然變化；連續(xù)風(fēng)壓，指風(fēng)壓按時(shí)間進(jìn)行周期變化(正弦波)；模擬自然環(huán)境測(cè)試。

整個(gè)上位機(jī)軟件界面采用分屏設(shè)置，分為自動(dòng)測(cè)試界面(含曲線繪制界面)、手動(dòng)測(cè)試界面、參數(shù)設(shè)置界面和設(shè)備校準(zhǔn)界面。其中自動(dòng)測(cè)試界面用于恒壓，突變及波動(dòng)試驗(yàn)曲線繪制；手動(dòng)測(cè)試界面用于調(diào)試各種控制元器件；參數(shù)設(shè)置界面用于用戶編輯、保存、調(diào)用參數(shù)以及工件性能是否合格的參數(shù)范圍；設(shè)備校準(zhǔn)界面用于設(shè)備的傳感器或變送器信號(hào)的校準(zhǔn)。

抗風(fēng)裝置詳見圖1。

圖1 抗風(fēng)裝置

1.4 抗風(fēng)裝置測(cè)試條件

(1)室溫為20±5 ℃，進(jìn)水溫度20±2 ℃，進(jìn)水壓力0.1±0.04 MPa,大氣壓力86～106 MPa；

(2)室溫的確定：在距燃?xì)鉄崴? m 處將溫度計(jì)固定在與燃?xì)鉄崴鞔笾碌雀呶恢?，測(cè)量前、左、右3 個(gè)點(diǎn)，3 點(diǎn)平均溫度即為室溫。測(cè)溫點(diǎn)不應(yīng)受到來(lái)自燃?xì)鉄崴鞯臒煔狻⑤椛錈岬戎苯佑绊懀?/p>

(3)通風(fēng)換氣良好，室內(nèi)空氣中CO 含量應(yīng)小于0.002%，CO2含量應(yīng)小于0.2%，且不應(yīng)有影響燃燒的氣流，空氣流速小于0.5 m/s；

(4)實(shí)驗(yàn)室使用的交流電源，電壓波動(dòng)范圍在±2%之內(nèi)；

(5)試驗(yàn)用燃?xì)夥N類按GB/T 13611-2018《城鎮(zhèn)燃?xì)夥诸惡突咎匦浴分幸?guī)定的燃?xì)庖?，在試?yàn)過(guò)程中燃?xì)獾娜A白數(shù)變化應(yīng)不大于2%，燃?xì)鉄崴魍Ｖ惯\(yùn)行時(shí)的供氣壓力，應(yīng)不大于運(yùn)行壓力的1.25 倍；

(6)燃?xì)馊細(xì)鉄崴靼惭b在垂直的木質(zhì)試驗(yàn)板上，將燃?xì)馊細(xì)鉄崴髋艧煿艹隹诙伺c可調(diào)風(fēng)壓箱煙管緊密連接，打開研華工控機(jī)，進(jìn)入操作界面。

2 抗風(fēng)性能測(cè)試方法

2.1 固定風(fēng)壓

(1)調(diào)節(jié)燃?xì)鉄崴鞒鏊髁亢驮O(shè)定溫度值，要求實(shí)際出水溫度小于最高設(shè)定溫度，確保燃?xì)鉄崴髟谧畲筘?fù)荷下燃燒；

(2)在燃?xì)鉄崴鏖_機(jī)狀態(tài)下，打開可調(diào)風(fēng)壓箱進(jìn)風(fēng)口，調(diào)節(jié)風(fēng)壓直至風(fēng)壓穩(wěn)定后，觀察火焰情況；

(3)每次調(diào)壓后保持風(fēng)壓值，記錄穩(wěn)定燃燒狀態(tài)下進(jìn)出水溫度和水流量；

(4)重復(fù)(2)、(3)步驟測(cè)試，記錄出現(xiàn)火焰無(wú)法維持或者回火、漏火、離焰狀態(tài)時(shí)的風(fēng)壓值，該值為燃?xì)鉄崴髟谧畲筘?fù)荷下固定風(fēng)壓抗風(fēng)能力。

2.2 連續(xù)風(fēng)壓

(1)調(diào)節(jié)燃?xì)鉄崴鞒鏊髁亢驮O(shè)定溫度值，要求實(shí)際出水溫度大于最低設(shè)定溫度，確保燃?xì)鉄崴髟谧钚∝?fù)荷下燃燒；

(2)在燃?xì)鉄崴鏖_機(jī)狀態(tài)下，打開可調(diào)風(fēng)壓箱進(jìn)風(fēng)口，調(diào)節(jié)風(fēng)壓從0 Pa 逐步遞增(每次視實(shí)際情況遞增)，待風(fēng)壓穩(wěn)定后，觀察火焰情況；

(3)每次調(diào)壓后保持風(fēng)壓值，記錄穩(wěn)定燃燒狀態(tài)下進(jìn)出水溫度和水流量；

(4)重復(fù)(2)、(3)步驟測(cè)試，記錄出現(xiàn)火焰無(wú)法維持或者回火、漏火、離焰狀態(tài)時(shí)的風(fēng)壓值，該值為燃?xì)鉄崴髟谧钚∝?fù)荷下的連續(xù)風(fēng)壓抗風(fēng)能力。

2.3 風(fēng)壓突變

(1)調(diào)節(jié)熱水出水流量和設(shè)定溫度值，要求實(shí)際出水溫度大于最低設(shè)定溫度，確保燃?xì)鉄崴髟谧钚∝?fù)荷下點(diǎn)火；

(2)在燃?xì)鉄崴鏖_機(jī)狀態(tài)下，打開可調(diào)風(fēng)壓箱進(jìn)風(fēng)口，調(diào)節(jié)風(fēng)壓從0 Pa 逐步遞增，調(diào)壓后保持風(fēng)壓值，并記錄穩(wěn)定燃燒狀態(tài)下進(jìn)出水溫度和水流量；迅速關(guān)閉風(fēng)壓箱進(jìn)風(fēng)口，觀察火焰穩(wěn)定情況；

(3)重復(fù)(2)測(cè)試步驟，記錄當(dāng)出現(xiàn)火焰無(wú)法維持或者出現(xiàn)回火、漏火、離焰狀態(tài)時(shí)的風(fēng)壓值，該值為燃?xì)鉄崴髟谧钚∝?fù)荷下的風(fēng)壓突變抗風(fēng)能力。

三種測(cè)試方法的顯示界面見圖2。

圖2 三種測(cè)試方法的顯示界面

3 結(jié)語(yǔ)

燃?xì)鉄崴骺癸L(fēng)性能的提高有助于降低高層用戶在燃?xì)鉄崴魇褂脮r(shí)的點(diǎn)火失敗率。通過(guò)開發(fā)性能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)燃?xì)鉄崴髯钚∝?fù)荷的抗風(fēng)性能達(dá)到180 Pa 時(shí)，可以抵抗外界環(huán)境8 級(jí)大風(fēng)；當(dāng)燃?xì)鉄崴髯畲筘?fù)荷的抗風(fēng)性能達(dá)到250 Pa 時(shí)，可以抵抗外界環(huán)境9 級(jí)烈風(fēng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本文提到的抗風(fēng)測(cè)試裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本抗風(fēng)測(cè)試裝置通過(guò)設(shè)置風(fēng)壓箱、風(fēng)機(jī)、控制箱以及各種具備數(shù)據(jù)采集功能的部件(如各溫度傳感器、風(fēng)壓測(cè)試儀和風(fēng)壓檢測(cè)裝置等)，由控制箱根據(jù)設(shè)置的風(fēng)機(jī)參數(shù)去控制風(fēng)機(jī)向風(fēng)壓箱內(nèi)送風(fēng)，使得風(fēng)壓箱處于不同的風(fēng)壓模式下，并且結(jié)合風(fēng)壓箱內(nèi)的風(fēng)速情況、風(fēng)壓情況、風(fēng)壓箱出風(fēng)口的煙氣濃度情況以及待測(cè)的燃?xì)鉄崴鞯倪M(jìn)出水溫度、燃?xì)饣鹧媲闆r等狀態(tài)數(shù)據(jù)，處理得到待測(cè)的燃?xì)鉄崴髟诋?dāng)前風(fēng)壓模式下出現(xiàn)火焰狀態(tài)異常變化(如火焰無(wú)法維持或者出現(xiàn)回火、漏火或離焰狀態(tài))時(shí)所對(duì)應(yīng)的最大風(fēng)壓值，包括最大負(fù)荷下的固定風(fēng)壓抗風(fēng)能力，最小火負(fù)荷下的連續(xù)風(fēng)壓抗風(fēng)能力，最小火負(fù)荷下的風(fēng)壓突變抗風(fēng)能力。從而方便用戶通過(guò)操作控制箱就可以模擬燃?xì)鉄崴髟诓煌L(fēng)壓模式下的工作情況，便于針對(duì)燃?xì)鉄崴鏖_展抗風(fēng)能力測(cè)試。

(2)抗風(fēng)測(cè)試裝置不僅能夠測(cè)試燃?xì)鉄崴髟诓煌L(fēng)壓模式下的工作情況，而且還可以模擬自然環(huán)境，例如針對(duì)燃?xì)鉄崴髯鰞鲇昴M測(cè)試或者沙塵暴模擬測(cè)試，極大地拓寬了該抗風(fēng)能力測(cè)試裝置的模擬測(cè)試情形，節(jié)約了針對(duì)不同工作環(huán)境下的燃?xì)鉄崴骺癸L(fēng)能力測(cè)試成本。