燃?xì)獠膳療崴疇t風(fēng)機(jī)風(fēng)壓取樣點(diǎn)研究

潘耀文 袁金魁

（廣東萬(wàn)和熱能科技有限公司 佛山 528325）

引言

隨著國(guó)家環(huán)保、節(jié)能政策的發(fā)布實(shí)施，發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，在全社會(huì)積極實(shí)施節(jié)能減排措施已經(jīng)成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的總目標(biāo)之一。在國(guó)家推動(dòng)“煤改氣”政策下，燃?xì)獠膳療崴疇t受到了消費(fèi)者更多的關(guān)注，更多的燃?xì)獠膳療崴疇t進(jìn)入了千家萬(wàn)戶，中國(guó)燃?xì)獠膳療崴疇t行業(yè)得到了迅速的發(fā)展。在2021 年，國(guó)家實(shí)行新國(guó)標(biāo)GB 25034-2020 《燃?xì)獠膳療崴疇t》，其中對(duì)壁掛爐的給/排氣運(yùn)行工況監(jiān)控提出了新的要求，在安裝制造商規(guī)定的最長(zhǎng)煙道或?qū)?yīng)壓力損耗的煙道，分別在最大熱負(fù)荷、最小熱負(fù)荷試驗(yàn)，達(dá)到熱平衡后，對(duì)于持續(xù)監(jiān)控型采暖爐，逐漸堵塞排氣管至壁掛爐停機(jī)，其中煙氣中CO（a=1）濃度大于0.2 %之前應(yīng)關(guān)閉燃?xì)狻?duì)于實(shí)行新國(guó)標(biāo)的燃?xì)獠膳療崴疇t，風(fēng)壓故障率也在不斷上升，讓用戶備受困擾。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)，燃?xì)獠膳療崴疇t風(fēng)壓故障導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法正常運(yùn)行的現(xiàn)象是最為突出的燃?xì)獠膳療崴疇t售后問(wèn)題之一。產(chǎn)生風(fēng)壓故障的原因有很多，煙管發(fā)生了堵塞、風(fēng)機(jī)故障、風(fēng)壓開關(guān)故障、用戶家庭電壓不穩(wěn)定電壓較低、風(fēng)壓管產(chǎn)生了冷凝水堵塞等等。針對(duì)部分燃?xì)獠膳療崴疇t，由于風(fēng)機(jī)風(fēng)壓保護(hù)的風(fēng)壓取樣結(jié)構(gòu)及位置與煙氣排放流量不成比例關(guān)系，導(dǎo)致燃?xì)獠膳療崴疇t在堵塞情況下，風(fēng)壓變化較小，堵塞工況與低電壓運(yùn)行工況風(fēng)壓差值較小，較難判斷不良工況，機(jī)器容易誤報(bào)，導(dǎo)致不能運(yùn)行。行業(yè)內(nèi)常見的處理方式是換風(fēng)量更大，電功率更高的風(fēng)機(jī)，但是此處理方式會(huì)導(dǎo)致燃?xì)獠膳療崴疇t的電耗增加，而且整機(jī)成本增加。本文旨在研究分析該問(wèn)題出現(xiàn)的影響因素以及提出改善措施。

1.實(shí)驗(yàn)測(cè)試條件與過(guò)程

1.1 原文丘里結(jié)構(gòu)1 在不同取壓點(diǎn)的測(cè)試

實(shí)驗(yàn)設(shè)備包括能效測(cè)試臺(tái)、微壓計(jì)、變?cè)措娫础煔夥治鰞x等，如圖1 所示。

測(cè)試條件：整機(jī)為常規(guī)大氣式平衡煙管壁掛爐，輸入功率為24 kW，環(huán)境溫度20 ℃，采暖出水溫度80 ℃，回水溫度63 ℃，大氣壓力101 kPa，空氣濕度47 %，實(shí)驗(yàn)氣12 T，燃?xì)鉁囟?1.5 ℃。

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 25034-2020 《燃?xì)獠膳療崴疇t》條款5.3.6.3 提出采暖爐供電電壓在額定電壓的（85～110）%波動(dòng)，自動(dòng)點(diǎn)火裝置應(yīng)正常工作。對(duì)于不同風(fēng)機(jī)，電壓越低，風(fēng)壓取樣點(diǎn)上風(fēng)壓數(shù)值都會(huì)越低，當(dāng)風(fēng)壓數(shù)值低于風(fēng)壓開關(guān)啟動(dòng)值時(shí)，燃?xì)獠膳療崴疇t進(jìn)入風(fēng)壓保護(hù)，自動(dòng)點(diǎn)火裝置停止運(yùn)行；風(fēng)機(jī)電壓越高，取樣點(diǎn)風(fēng)壓數(shù)值越高，燃?xì)獠膳療崴疇t不會(huì)進(jìn)入風(fēng)壓保護(hù)；因此，采用逐漸減低風(fēng)機(jī)工作電壓測(cè)試風(fēng)壓值大小可判斷電壓對(duì)燃?xì)獠膳療崴疇t是否風(fēng)壓保護(hù)，點(diǎn)火裝置能否正常工作。

根據(jù)國(guó)標(biāo)GB 25034-2020 《燃?xì)獠膳療崴疇t》條款6.4.6.1、7.5.6.1 提出對(duì)于持續(xù)監(jiān)控型采暖爐，逐漸堵塞排氣管（使用的堵塞方法應(yīng)當(dāng)確保不會(huì)導(dǎo)致煙氣的回流）至采暖爐停機(jī)，檢查煙氣CO（a=1）濃度大于0.2 %之前應(yīng)關(guān)閉燃?xì)狻．?dāng)排氣管的堵塞面積逐漸增加，排氣阻力逐漸加大，整機(jī)運(yùn)行的工況會(huì)更加惡劣，燃?xì)飧蝗菀壮浞秩紵谎趸紳舛葘?huì)上升，而且風(fēng)機(jī)風(fēng)壓取樣點(diǎn)上的風(fēng)壓數(shù)值也會(huì)越低，當(dāng)?shù)陀陲L(fēng)壓開關(guān)保護(hù)值時(shí)，燃?xì)獠膳療崴疇t進(jìn)入風(fēng)壓保護(hù)，熄火保護(hù)。因此記錄堵塞面積與煙氣數(shù)值、風(fēng)壓數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，能判斷燃?xì)獠膳療崴疇t是否滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

針對(duì)上述測(cè)試條件的壁掛爐，測(cè)試文丘里結(jié)構(gòu)1 在風(fēng)機(jī)3 個(gè)不同的取壓點(diǎn)（見圖3），風(fēng)壓點(diǎn)A 為原始取壓點(diǎn)，每個(gè)取壓點(diǎn)之間間隔20 mm；以及在排煙管上的取壓點(diǎn)（見圖4），不同風(fēng)機(jī)電壓，出煙口堵塞程度下煙氣CO，氧含量，取壓點(diǎn)壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見表1～3。風(fēng)機(jī)的文丘里結(jié)構(gòu)1 如圖2 所示。

圖2 文丘里結(jié)構(gòu)1

圖4 在排煙管出風(fēng)上的取壓點(diǎn)

通過(guò)表1 數(shù)據(jù)可以看出，原取壓結(jié)構(gòu)在風(fēng)機(jī)A，B，C點(diǎn)不同的風(fēng)機(jī)電壓對(duì)取樣點(diǎn)的風(fēng)壓變化影響相對(duì)較小，不過(guò)從風(fēng)機(jī)蝸殼沿切線方向，風(fēng)壓呈下降趨勢(shì)；但是取樣點(diǎn)D 點(diǎn)處，風(fēng)壓降低較多，原因是遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)葉輪位置較遠(yuǎn)，不受葉輪動(dòng)壓影響，受流量影響較大。

通過(guò)表2 數(shù)據(jù)可以看出，不同的風(fēng)壓取樣點(diǎn)在堵塞的過(guò)程中風(fēng)壓都呈下降趨勢(shì)，但是C 點(diǎn)位置堵塞與未堵塞情況下風(fēng)壓差值最大，相差183 Pa。

通過(guò)表3 可以看出，取風(fēng)壓差結(jié)構(gòu)在風(fēng)機(jī)蝸殼靠近葉輪位置時(shí)，在堵塞煙管的情況下，煙氣即將超標(biāo)，機(jī)器實(shí)施熄火保護(hù)的風(fēng)壓值比風(fēng)機(jī)在較低電壓運(yùn)行時(shí)風(fēng)壓值還要高，此情況將會(huì)導(dǎo)致整機(jī)在供電電壓較低的環(huán)境頻繁熄火保護(hù)或機(jī)器無(wú)法啟動(dòng)；但通過(guò)改變文丘里在風(fēng)機(jī)上的取樣點(diǎn)位置，可以明顯改善低電壓風(fēng)壓值與堵塞煙管風(fēng)壓保護(hù)值差值，差值越大，越能區(qū)分兩種工況；在這情況下即使整機(jī)的供電電壓較低，煙氣工況正常，也不會(huì)因?yàn)轱L(fēng)壓值低于風(fēng)壓保護(hù)值而產(chǎn)生熄火保護(hù)，避免誤報(bào)。

表3 壁掛爐低電壓風(fēng)壓與堵塞煙管風(fēng)壓保護(hù)值差距

1.2 修改文丘里結(jié)構(gòu)的測(cè)試

測(cè)試修改后文丘里結(jié)構(gòu)2在風(fēng)機(jī)的取壓點(diǎn)A（見圖3），不同風(fēng)機(jī)電壓，出煙口堵塞程度下煙氣CO，氧含量，取壓點(diǎn)壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，見表4～6。

表4 不同風(fēng)機(jī)電壓下不同文丘里結(jié)構(gòu)的風(fēng)壓

修改后的文丘里結(jié)構(gòu)2 如圖5 所示。取壓點(diǎn)1 由原本結(jié)構(gòu)的取風(fēng)機(jī)該點(diǎn)全壓改為取通過(guò)進(jìn)風(fēng)口的靜壓，利用伯努利原理，令文丘里結(jié)構(gòu)2 的取壓點(diǎn)壓差與流量高相關(guān)，當(dāng)堵塞煙管時(shí)，流量下降，壓差明顯下降。

圖5 修改后文丘里結(jié)構(gòu)2

通過(guò)表4 數(shù)據(jù)可以看出，修改后文丘里結(jié)構(gòu)2 相對(duì)原文丘里結(jié)構(gòu)在風(fēng)機(jī)A 點(diǎn)不同的風(fēng)機(jī)電壓，變化相差不大。

通過(guò)表5 可以看出，修改后的文丘里結(jié)構(gòu)2 在堵塞煙管的工況下風(fēng)壓變化更明顯；相對(duì)原文丘里結(jié)構(gòu)，修改后的文丘里結(jié)構(gòu)2 在未堵塞與堵塞80 cm2的對(duì)比下，風(fēng)壓差值136 Pa。

通過(guò)表6 可以看出，修改后的文丘里結(jié)構(gòu)2，由于壓差與流量高度相關(guān)，堵塞煙管時(shí)流量比低電壓工況少，因此堵塞煙管時(shí)風(fēng)壓信號(hào)比低電壓工況更低，低電壓風(fēng)壓值與堵塞煙管風(fēng)壓保護(hù)值差值有明顯改善，足以區(qū)分兩種工況。

表6 壁掛爐低電壓風(fēng)壓與堵塞煙管風(fēng)壓保護(hù)值差距

2 結(jié)論

本文通過(guò)研究及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，為改善燃?xì)獠膳療崴疇t低電壓工況與堵塞煙管工況風(fēng)壓差距較小的問(wèn)題提供了依據(jù)，驗(yàn)證了使兩種工況風(fēng)壓差值變大的可行性，結(jié)論如下：

1）通過(guò)改變文丘里在燃?xì)獠膳療崴疇t風(fēng)機(jī)上的位置，取樣點(diǎn)在沿蝸殼出風(fēng)口切線方向延伸，使得低電壓工況與堵塞煙管工況風(fēng)壓差值變大；

2）不改變文丘里在風(fēng)機(jī)的位置，改變文丘里結(jié)構(gòu)，利用伯努利原理，使取壓結(jié)構(gòu)與通過(guò)文丘里的流量成正比，流量越少，壓差越少，使得低電壓工況與堵塞煙管工況風(fēng)壓差值變大。