全预混壁挂炉的控制方法以及全预混壁挂炉与流程

1.本发明涉及壁挂炉技术领域，尤其涉及一种全预混壁挂炉的控制方法以及用于执行该控制方法的全预混壁挂炉。


背景技术：

2.全预混壁挂炉的排烟管进风口和出风口均安装在室外，容易受室外环境影响而造成进风口或出风口堵塞，例如，烟气回流或雨水倒灌进入烟管而低温结冰造成的堵塞；或换热器间隙受燃烧产物影响容易造成堵塞；或全预混壁挂炉进风通道处的空气过滤装置被灰尘所造成堵塞。无论何种原因造成的堵塞，都会造成燃烧恶化，甚至影响用户的正常使用。
3.现有全预混壁挂炉监测堵塞的常用方法是：通过风压开关和风压传感器监控气流。
4.现有方法的缺陷是：风压开关和风压传感器只能对机器进行启动保护以及对风机最大转速下排烟通道堵塞的情况进行保护，无法识别运行过程中低转速运行时的堵塞情况，因此，针对排烟通道堵塞的识别不够精细灵敏。


技术实现要素：

5.本发明所解决的技术问题是要提供一种全预混壁挂炉的控制方法以及全预混壁挂炉，能提高识别烟道堵塞的精细度和灵敏程度。
6.一方面，上述技术问题通过以下技术方案进行解决：
7.一种全预混壁挂炉的控制方法，具体为：预设三种氧含量区间范围，分别对应正常燃烧状态、轻度堵塞状态和重度堵塞状态，检测烟气中的氧含量k，将所述烟气中的氧含量k与预设的氧含量区间范围相比较，从而判断所述全预混壁挂炉处于正常燃烧状态、轻度堵塞状态或重度堵塞状态。
8.本发明所述的全预混壁挂炉的控制方法与背景技术相比，具有的有益效果为：根据烟气中的氧含量k和预设的三种氧含量区间范围作比较来识别和判定燃烧过程中燃烧系统处于正常燃烧状态、轻度堵塞状态或重度堵塞状态，相比传统技术中只有正常状态和堵塞状态的识别和判定，本技术的控制方法识别精度和灵敏度更高，有利于用户对不同的堵塞状态及时作出不同的反应，从而确保壁挂炉长期稳定运转，减少维修成本，增大壁挂炉的使用寿命。
9.在其中一个实施例中，当所述全预混壁挂炉处于轻度堵塞状态时，所述全预混壁挂炉持续执行当前工作，发出保养提醒。
10.在其中一个实施例中，当所述全预混壁挂炉处于重度堵塞状态时，所述全预混壁挂炉停止工作并报故障。
11.在其中一个实施例中，当所述全预混壁挂炉达到熄火条件时，检测所述氧含量k，以判断氧含量检测装置是否失效。
12.在其中一个实施例中，将所述烟气中的氧含量k与预设的氧含量区间范围相比较
的方法为：预设大端氧含量阈值kmax和小端氧含量阈值kmin，预设或得到预警大端氧含量km和预警小端氧含量ki，kmax＞km＞ki＞kmin，由此得出正常燃烧状态对应的氧含量范围：km＞k＞ki、轻度堵塞状态对应的氧含量范围：kmax＞k≥km和ki≥k＞kmin以及重度堵塞状态对应的氧含量范围：k≥kmax和kmin≥k；当km＞k＞ki时，判断所述全预混壁挂炉处于正常燃烧状态；当kmax＞k≥km或ki≥k＞kmin时，判断所述全预混壁挂炉处于轻度堵塞状态；当k≥kmax或kmin≥k时，判断所述全预混壁挂炉处于重度堵塞状态。
13.在其中一个实施例中，所述控制方法包括下述步骤：
14.步骤s1：在控制器中预设所述大端氧含量阈值kmax和所述小端氧含量阈值kmin，在所述控制器中预设或得到预警大端氧含量km和预警小端氧含量ki；
15.步骤s2：所述控制器将检测到的出水温度与目标温度做比较，若所述出水温度低于所述目标温度则点火燃烧，开始记录持续燃烧时间t0；
16.步骤s3：所述控制器判断t0是否大于等于燃烧稳定时间t，是则转至步骤s4；否则转至步骤s2；
17.步骤s4：氧传感器实时检测烟气中的氧含量k，将所述氧含量k发送至所述控制器；
18.步骤s5：所述控制器将所述氧含量k分别与所述预警大端氧含量km和所述预警小端氧含量ki作比较，若km＞k＞ki，判断所述全预混壁挂炉处于正常燃烧状态，转至步骤s7；否则转至步骤s6；
19.步骤s6：所述控制器将所述氧含量k分别与大端氧含量阈值kmax、小端氧含量阈值kmin、所述预警大端氧含量km以及所述预警小端氧含量ki作比较，若kmax＞k≥km或ki≥k＞kmin，判断所述全预混壁挂炉处于轻度堵塞状态，所述控制器发出保养提醒，所述全预混壁挂炉持续执行当前工作，转至步骤s7；否则判断所述全预混壁挂炉处于重度堵塞状态，转至步骤s9；
20.步骤s7：所述控制器判断是否达到熄火条件，是则转至步骤s8，否则转至步骤s3；
21.步骤s8：所述全预混壁挂炉熄火停机，进入后清扫工序，判断此时的所述氧含量k是否大于等于熄火状态下空气中氧含量值k0，是则转至步骤s3，否则转至步骤s9；
22.步骤s9：所述控制器进入安全保护，报故障，关闭燃气比例阀以停止燃气供应。
23.在其中一个实施例中，在所述步骤s1中，根据所述大端氧含量阈值kmax得到预警大端氧含量km，km＝a
×
kmax，0.6＜a＜0.9；根据所述小端氧含量阈值kmin得到预警小端氧含量ki，ki＝b
×
kmin，1.5＜b＜2.0。
24.另一方面，上述技术问题通过以下技术方案进行解决：
25.一种全预混壁挂炉，包括换热器、燃烧器、控制器和燃气比例阀，还包括用于检测烟气中的氧含量k的氧传感器，所述氧传感器设置在所述换热器上，所述氧传感器与所述控制器电连接。
26.本发明所述的全预混壁挂炉与背景技术相比，具有的有益效果为：利用氧传感器检测燃烧产生的烟气中氧气的含量，检测结果精度高，检测速度快；氧传感器将检测结果通过电信号发送至控制器，控制器根据烟气中氧气的含量判断烟道的堵塞情况，解决了现有技术中检测方法对检测环境以及全预混壁挂炉工作状态限制多的问题。
27.在其中一个实施例中，所述燃气比例阀为气动式燃气比例调节阀。
28.在其中一个实施例中，所述全预混壁挂炉还包括带转速反馈的变速式的风机，所
述风机安装在所述燃烧器下方进气口处。
附图说明
29.图1是本发明具体实施方式提供的全预混壁挂炉的结构示意图；
30.图2是本发明具体实施方式提供的控制器的结构示意图；
31.图3是本发明具体实施方式提供的全预混壁挂炉的控制方法的流程图。
32.图中：
33.10、换热器；20、燃烧器；30、预混器；40、温度传感器；50、氧传感器；60、火焰探针；70、风机；80、循环水泵；90、控制器；100、燃气比例阀。
具体实施方式
34.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
35.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
36.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
37.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.本实施方式公开一种全预混壁挂炉的控制方法以及用于实施该控制方法的全预混壁挂炉。如图1所示，该全预混壁挂炉主要包括换热器10、燃烧器20、预混器30、温度传感器40、氧传感器50、火焰探针60、风机70、循环水泵80、控制器90和燃气比例阀100。其中，风机70优选为带转速反馈的变速式风机；燃气比例阀100优选为气动式燃气比例调节阀，根据燃气出口的气流大小来调节燃气阀开度；在进风通道上优选设置有空气过滤装置。
39.氧传感器50、火焰探针60和燃烧器20分别安装在换热器10上，循环水泵80装在换热器10的进水管上，温度传感器40装在换热器10的出水管上。设有燃气进口和空气进口的预混器30装在风机70左侧进风口处，燃气比例阀100和控制器90分别装在风机70的下方，风机70安装在燃烧器20下方进气口处。燃气比例阀100设有燃气入口和燃气出口，燃气比例阀100的燃气出口与预混器30的燃气进口之间通过管连接。
40.图2所示为控制器90的内部结构，控制器90分别与氧传感器50、火焰探针60、风机
70、循环水泵80、温度传感器40和燃气比例阀100通过电连接(或称为信号连接)。该全预混壁挂炉工作时，控制器90通过电信号控制循环水泵80运转、风机70启动以及燃气比例阀100打开。风机70转动会产生负压，燃气和空气在该负压的作用下进入预混器30内并混合。混合后的气体在燃烧器20上燃烧，燃烧产生的烟气从换热器10上方排出，并经由排烟管出风口排出室外。火焰探针60可检测燃烧形成的火焰，氧传感器50检测燃烧产生的烟气中氧气的含量并将检测结果发至控制器90。
41.该全预混壁挂炉在出厂设置时，需调好整个燃烧过程中的燃气与空气的配比，使得进入预混器30的燃气量与空气量比值恒定在一定范围内。设定燃气量与空气量比值范围的目的是使燃气与空气充分混合，混合后的气体始终处于最佳的燃烧状态，也使得燃烧过程中烟气中的氧含量恒定在一定的范围内。当烟道堵塞时(包括尘土和杂物等堵塞空气过滤装置)，烟气中的氧含量会发生变化。
42.本实施方式公开一种全预混壁挂炉的控制方法，具体为：预设三种氧含量区间范围，分别对应正常燃烧状态、轻度堵塞状态和重度堵塞状态，检测烟气中的氧含量k，将烟气中的氧含量k与预设的氧含量区间范围相比较，从而判断全预混壁挂炉处于正常燃烧状态、轻度堵塞状态或重度堵塞状态。优选地，控制器90显示判断结果，让使用者能获知全预混壁挂炉当前状态，从而做出应对。
43.通过氧传感器50将烟气中的氧含量k反馈给控制器90，控制器90根据烟气中的氧含量k和预设的三种氧含量区间范围作比较来识别和判定燃烧过程中燃烧系统处于的烟气是否正常正常燃烧状态、轻度堵塞状态或重度堵塞状态，相比传统技术中只有正常状态和堵塞状态的识别和判定，本技术的控制方法识别精度和灵敏度更高，有利于用户对不同的堵塞状态及时作出不同的反应，从而确保壁挂炉长期稳定运转，减少维修成本，增大壁挂炉的使用寿命。
44.当全预混壁挂炉处于轻度堵塞状态时，不影响全预混壁挂炉继续使用一段时间。所以全预混壁挂炉持续执行当前工作，发出保养提醒(或称为预警保护)，告知用户存在堵塞现象，为用户留出了预约售后维护人员上门维护保养壁挂炉的时间。
45.当全预混壁挂炉处于重度堵塞状态时，存在较大安全隐患，全预混壁挂炉停止工作并报故障。此即为堵塞保护，需要关闭燃气供应以保障用户的使用安全，等维修检查将堵塞情况解除后方可重新运行。
46.由于氧传感器50长时间使用会有所损耗，存在数据不准的情况，本实施方式中设置了氧传感器50自检过程，利用壁挂炉使用过程会熄火停机的特性，在后清扫进行氧传感器50自检，使得堵塞保护检测更加可靠有效。具体地，当全预混壁挂炉达到熄火条件时，检测氧含量k，以判断氧含量检测装置是否失效。
47.将所述烟气中的氧含量k与预设的氧含量区间范围相比较的一种优选方法为：分别预设大端氧含量阈值kmax、小端氧含量阈值kmin、预警大端氧含量km和预警小端氧含量ki共计四个参数，kmax＞km＞ki＞kmin，由此得出正常燃烧状态对应的氧含量范围：km＞k＞ki、轻度堵塞状态对应的氧含量范围：kmax＞k≥km和ki≥k＞kmin以及重度堵塞状态对应的氧含量范围：k≥kmax和kmin≥k。当km＞k＞ki时，判断全预混壁挂炉处于正常燃烧状态；当kmax＞k≥km或ki≥k＞kmin时，判断全预混壁挂炉处于轻度堵塞状态；当k≥kmax或kmin≥k时，判断全预混壁挂炉处于重度堵塞状态。
48.具体地，上述实施例中，预设大端氧含量阈值kmax和小端氧含量阈值kmin的方法为：根据采暖炉国家标准gb25034-2020的检测要求，分别在最大热负荷、最小热负荷试验，逐渐堵塞壁挂炉给气管或排气管直至壁挂炉停机，由此得出大端氧含量阈值kmax和小端氧含量阈值kmin。
49.另一种优选方法的具体判断方法相同，但在前期的预设参数阶段有差别。具体地，预设大端氧含量阈值kmax和小端氧含量阈值kmin，根据大端氧含量阈值kmax得到预警大端氧含量km，根据小端氧含量阈值kmin得到预警小端氧含量ki，kmax＞km＞ki＞kmin。根据大端氧含量阈值kmax得到预警大端氧含量km以及根据小端氧含量阈值kmin得到预警小端氧含量ki的具体方法不限，可以通过查表方式得到，也可以根据公式计算得到，例如：km＝a
×
kmax，ki＝b
×
kmin，a和b分别为系数值，a和b可以通过但不限于查表、计算或者多次试验得到。优选地，0.6＜a＜0.9，1.5＜b＜2.0，使得km和ki的取值范围更合理，确保正常燃烧状态和轻度堵塞状态分别对应于合理的氧含量范围，从而既不会因为正常燃烧状态对应的氧含量范围太窄而引发频繁预警提醒，也能够保证燃烧系统具有良好的燃烧工况和换热效率。
50.上述系数中，如果a小于0.6和/或b大于2.0，那么就会导致正常燃烧状态对应的氧含量区间范围过小，在运转过程壁挂炉容易频繁发出预警提醒，给用户造成困扰，如果a大于0.9和/或b小于1.5，那么就会导致正常燃烧状态对应的氧含量区间范围过大，导致容易出现燃烧工况不佳也不会触发预警提示的情况发生，同时轻度堵塞状态对应的氧含量区间范围过小，导致从轻度堵塞状态进入到重度堵塞状态的缓冲过渡时间较短，从而预留给用户的时间较少，不利于用户及时应对轻度堵塞状态。
51.如图3所示，本实施方式中，控制方法包括下述步骤：
52.步骤s1：在控制器90中预设大端氧含量阈值kmax和小端氧含量阈值kmin，在控制器90中预设或得到预警大端氧含量km和预警小端氧含量ki。
53.步骤s2：根据供暖需求，温度传感器40检测出水温度，控制器90将检测到的出水温度与目标温度做比较，判定是否需要点火燃烧。当出水温度低于目标温度时点火燃烧，每次点火成功就开始记录持续燃烧时间t0。
54.步骤s3：全预混壁挂炉刚点火运行时系统未达到热平衡，烟气存在不稳定的情况，氧含量会有较大波动。为了避免误判，控制器90需要判断t0是否大于等于燃烧稳定时间t，是则转至步骤s4；否则转至步骤s2。即，避开了容易发生误判的点火初期，在持续燃烧一段时间后再进行氧含量检测，确保检测的精确性。
55.步骤s4：氧传感器50实时检测烟气中的氧含量k，将氧含量k发送至控制器90，供控制器90判断燃烧是否正常。
56.步骤s5：控制器90将氧含量k分别与预警大端氧含量km和预警小端氧含量ki作比较，若km＞k＞ki，判断全预混壁挂炉处于正常燃烧状态，转至步骤s7；否则转至步骤s6。
57.步骤s6：控制器90将氧含量k分别与大端氧含量阈值kmax、小端氧含量阈值kmin、预警大端氧含量km以及预警小端氧含量ki作比较，若kmax＞k≥km或ki≥k＞kmin，判断全预混壁挂炉处于轻度堵塞状态，控制器90发出保养提醒(或称为预警保护)，机器不报故障，全预混壁挂炉持续执行当前工作，转至步骤s7；否则判断全预混壁挂炉处于重度堵塞状态，转至步骤s9。
58.步骤s7：控制器90判断是否达到熄火条件，是则转至步骤s8，否则转至步骤s3。正
常运行过程中，温度传感器40检测出水温度，当出水温度达到设定值时即满足熄火条件。
59.步骤s8：全预混壁挂炉熄火停机，进入后清扫工序。后清扫过程中风机70继续运转，新鲜空气补充进烟道中。氧传感器50检测此时氧含量k，控制器90判断此时的氧含量k是否大于等于熄火状态下空气中氧含量值k0，是则说明氧传感器数据正常，转至步骤s3；否则说明氧传感器失效，转至步骤s9。
60.步骤s9：控制器90进入安全保护，报故障，关闭燃气比例阀100以停止燃气供应。
61.综上所述，本实施方式的全预混壁挂炉的控制方法直接监控燃烧烟气中氧含量k，从而直观地反应出整个燃烧过程中的烟气情况及烟道堵塞情况。控制器90可以通过显示器或手机app发出堵塞预警保护提示，为预约售后维护人员上门维护保养留出了时间，能有效避免壁挂炉直接进入安全熄火保护而影响用户的正常使用。当堵塞达到严重程度时，立即进入堵塞保护，报故障并关闭燃气供应，保障了用户的使用安全。
62.在上述具体实施方式的具体内容中，各技术特征可以进行任意不矛盾的组合，为使描述简洁，未对上述各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
63.上述具体实施方式的具体内容仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。