一種用于燃?xì)庠罹吖?jié)能的主動控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及燃?xì)庠罹叩墓?jié)能領(lǐng)域，利用采集燃?xì)馊紵Ч答佇畔?，動態(tài)控制燃燒系統(tǒng)輸入燃?xì)饪諝庾罴鸦旌媳鹊姆椒▉硖嵘紵剩头F(xiàn)有燃?xì)庠O(shè)備無動態(tài)燃?xì)饪諝饣旌媳瓤刂乒δ芑驘o燃燒效果反饋信息的問題。該燃?xì)夤?jié)能的主動控制系統(tǒng)包括實時監(jiān)控燃?xì)馊紵Ч膫鞲衅鳎壿嫳容^分析的中央控制單元，動態(tài)調(diào)節(jié)的燃?xì)夤┙o單元和空氣供給單元。中央控制單元比較分析實時監(jiān)控的燃?xì)馊紵Ч?，態(tài)調(diào)節(jié)燃?xì)夤┙o單元和空氣供單元的供給量，以達(dá)到不同燃燒條件下最佳燃?xì)饪諝饣斓暮媳葋硖嵘細(xì)馊紵?，進(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能目的。
【專利說明】
一種用于燃?xì)庠罹吖?jié)能的主動控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種用于燃?xì)庠罹吖?jié)能的主動控制系統(tǒng)。
技術(shù)背景
[0002]能源緊缺是全球共同面臨的問題，在開源的同時，更高效地使用現(xiàn)有能源是解決能源緊缺的有效手段之一。2013年中國天然氣表觀消費量達(dá)1676億立方米，進(jìn)口 530億立方米，對外依存度升至31.6%，對中國天然氣供給有著巨大的壓力。在消耗的天然氣中，有50%以上作為燃料使用，然而中國燃?xì)庠O(shè)備的綜合熱效率約30-40%，因此燃料使用率的提升，尤其中國家庭使用的灶具，有著巨大的空間和實際的經(jīng)濟(jì)意義。
[0003]燃?xì)馀c空氣混合比是決定燃燒效率的主要因素，不同燃?xì)膺_(dá)到最佳燃燒效率的空氣混合比是不同的，同時在燃燒的動態(tài)過程，隨著使用火力以及燃燒負(fù)載的不同會造成燃?xì)馀c空氣混合比的變化，進(jìn)而破壞最佳燃燒狀態(tài)，降低燃燒效率。在《家用燃?xì)庠顭嵝侍匦詼y試分析》一文中就指出，在設(shè)置條件不變的條件下，相同灶具小火的燃燒效率要高于中火和大火，炊具的不同也會影響燃燒效率，這充分表明燃燒過程中燃?xì)饪諝饣旌媳鹊膭討B(tài)變化，和由此變化引起燃燒效率的不同。
[0004]在已有公布的節(jié)能方案中多是在燃燒器結(jié)構(gòu)上進(jìn)行優(yōu)化，以靜態(tài)預(yù)設(shè)空氣混合比或余熱回收的方法來滿足某一條件下燃燒的充分，如實用新型專利98227294.4中提出增加散熱保護(hù)殼以及氣體混合室燃燒的方法，實用新型申請專利201020165642.4提出用多空陶瓷板蓄熱和增加空氣接觸面積的方法，實用新型專利200620034261.6和201220044750.5增加燃?xì)庥杓訜峤Y(jié)構(gòu)，以及實用新型專利96247702.8和201320618976.6采用余熱回收結(jié)構(gòu)等等，這些改進(jìn)都無法使設(shè)備主動適應(yīng)不同的使用狀況，動態(tài)調(diào)節(jié)燃?xì)饪諝饣旌媳葋肀ＷC燃燒效果。在實用新型專利201020560390.5,201310014389.0、201320465506.0等中雖然提出了增加鼓風(fēng)設(shè)備動態(tài)調(diào)節(jié)燃燒空氣混合比的解決方案，然而對燃燒的效果沒有反饋，不同狀態(tài)下的鼓風(fēng)量也不明確，在實際使用過程中必然對燃?xì)饪諝饣旌媳瓤刂撇粶?zhǔn)確進(jìn)而影響燃燒效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有節(jié)能燃?xì)庠O(shè)備中無法動態(tài)地準(zhǔn)確調(diào)節(jié)燃?xì)饪諝饣旌媳?，以來確保不同燃燒狀態(tài)下獲得最佳燃燒效果的問題，本發(fā)明提出一套可以動態(tài)監(jiān)控燃?xì)馊紵Ч?，并?jù)此準(zhǔn)確調(diào)節(jié)不同燃燒狀態(tài)下最佳燃?xì)饪諝獗鹊南到y(tǒng)，以保證燃?xì)獬浞秩紵M(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能的目的。
[0006]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:利用燃?xì)馊紵ЧO(jiān)控傳感器采集單元采集的燃燒效果信息，實時反饋至中央控制單元，中央控制單元根據(jù)燃燒效果信息進(jìn)行實時邏輯分析比對，根據(jù)分析比對結(jié)果實時動態(tài)控制燃燒系統(tǒng)的燃?xì)夤┙o單元和空氣供給單元的供給，以獲得接近理論的最佳燃?xì)饪諝饣旌媳葋泶_保燃燒充分，實現(xiàn)節(jié)能的目的。
[0007]所述的燃燒效果監(jiān)控傳感器采集單元可以直接或間接測量燃?xì)馊紵蟪煞肢@得，如直接接觸式氧化鋯基高溫氧分傳感器，非直接接觸式紅外傅里葉氣體分光儀，安裝在燃燒設(shè)備上火焰區(qū)或與火焰區(qū)相關(guān)至少一個；
[0008]所述的中央控制單元具有邏輯判斷功能，如單片機(jī)、計算機(jī)等，對輸入信號能進(jìn)行邏輯分析判斷，并根據(jù)分析結(jié)果輸出控制信息，驅(qū)動被控制設(shè)備、單元或系統(tǒng)，安裝在燃燒系統(tǒng)上集燃燒效果監(jiān)控器單元的信息并控制燃燒系統(tǒng)燃?xì)夤┙o和空氣供給單元；
[0009]所述的中央控制單元邏輯判斷功能是用硬件或軟件來實現(xiàn)，判斷分析所用的參數(shù)根據(jù)使用條件的不同可以進(jìn)行更改；
[0011]所述的燃?xì)夤┙o單元具有對燃?xì)夤┙o的開關(guān)、流量或壓力進(jìn)行控制、測量的功能，安裝至少一套在燃?xì)庠O(shè)備上；
[0012]所述的空氣供給單元具有對空氣供給的開關(guān)、流量或壓力進(jìn)行控制、測量的功能，安裝至少一套在燃?xì)庠O(shè)備上。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明功能模塊原理示意圖。
[0014]圖2是在燃?xì)庠?熱水器上使用本節(jié)能系統(tǒng)。
[0015]附圖標(biāo)記包括:
1-燃燒效果監(jiān)控傳感器2-中控單元3-燃料供給單元 4-空氣供給單元
5-燃燒器6-無線數(shù)傳系統(tǒng) 7-空氣壓力傳感器 8-調(diào)速風(fēng)機(jī)
9-空氣傳輸管道10-常閉電磁閥 11-電子流量調(diào)節(jié)閥 12-燃?xì)鈮毫鞲衅?br> 13-燃料供應(yīng)管道14-點火模塊 15點火針/溫度傳感器
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0017]圖1是本發(fā)明功能模塊原理圖。燃燒效果監(jiān)控傳感器1，如可以直接放入火焰中氧化鋯陶瓷基高溫氧分傳感器或非直接接觸式紅外傅里葉氣體分光儀，對燃燒器5燃燒的火焰燃燒效果進(jìn)行實時監(jiān)測，可以檢測燃?xì)馊紵蟮臍怏w中一種或幾種成分的多少，依此反映燃?xì)馊紵臓顟B(tài)。該數(shù)值被中控單元2采集后與理論該燃?xì)馔耆紵臄?shù)值對比，判斷出燃?xì)馊紵某浞中?，然后依?jù)該判斷結(jié)果調(diào)節(jié)空氣供給單元4的空氣供給量或燃?xì)夤┙o單元3中燃?xì)獾墓┙o量，或者兩者同時調(diào)節(jié)，使燃?xì)饪諝饣旌媳葧r時接近在理想狀態(tài)下，確保燃?xì)獬浞秩紵?，進(jìn)而提高能效節(jié)能。
[0018]圖2是在家庭燃?xì)庠?熱水器上使用本節(jié)能系統(tǒng)實施例。燃燒器(灶頭)5側(cè)面放置點火火焰區(qū)置入I至3個高溫氧化鋯基燃燒檢測器構(gòu)成燃燒效果檢測器I ;調(diào)速風(fēng)機(jī)
8、空氣壓力傳感器7和空氣傳輸管道9構(gòu)成空氣供給單元4 ;常閉電磁閥10、電子流量調(diào)節(jié)閥11和燃?xì)鈮毫鞲衅?2和燃料供應(yīng)管道13構(gòu)成燃?xì)夤┙o單元4 ;AVR atmegl6構(gòu)成的中控單元2，其中內(nèi)嵌應(yīng)用程序；點火模塊14和點火針/溫度傳感器15構(gòu)成了點火和安全鎖定機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)采用6-12V電源驅(qū)動。
[0019]當(dāng)燃?xì)庠?熱水器啟動時，電子點火器14啟動經(jīng)過點火針/溫度傳感器15與燃燒器5間高壓放電打火，此時常閉電磁閥10和電子流量調(diào)節(jié)閥11打開，調(diào)速風(fēng)機(jī)8啟動，提供系統(tǒng)的燃?xì)夂涂諝饨?jīng)點火針/溫度傳感器15產(chǎn)生的火花點燃進(jìn)入工作狀態(tài)，此時點火針/溫度傳感器15提供火焰燃燒信號反饋給中控單元2維持常閉電磁閥10和電子流量調(diào)節(jié)閥11打開，調(diào)速風(fēng)機(jī)8連續(xù)運轉(zhuǎn)維持整個系統(tǒng)工作。進(jìn)入工作狀態(tài)后，啟動燃燒效果檢測器I對燃燒效果進(jìn)行檢測，然后反饋該信息至中控單元2。中控單元2對燃燒效果比較分析后，確定合理燃?xì)饪諝饣旌媳人璧娜細(xì)鈮毫涂諝鈮毫?，依?jù)該結(jié)果調(diào)節(jié)調(diào)速風(fēng)機(jī)8和電子流量調(diào)節(jié)閥11，同時通過壓力傳感器7和12監(jiān)控空氣和燃?xì)庠谌紵?灶頭)中的變化以確定調(diào)節(jié)停止位，然后再次檢測燃燒效果檢測器I評估燃燒結(jié)果。這一個循環(huán)過程在燃燒器(灶頭)的整個工作過程中始終進(jìn)行，任何燃燒效果的變化都被及時反映在燃?xì)夂涂諝獾墓┙o上，保持最佳燃?xì)饪諝饣旌媳?，提高燃燒效率?br>【主權(quán)項】
1.一種用于燃?xì)庠罹吖?jié)能的主動控制系統(tǒng)，包括實時監(jiān)控燃?xì)馊紵Ч膫鞲衅?，邏輯比較分析的中央控制單元，動態(tài)調(diào)節(jié)的燃?xì)夤┙o系統(tǒng)和空氣供給系統(tǒng)，其特征在于:利用實時監(jiān)控燃?xì)馊紵Ч男畔?，?jīng)中央控制單元比較分析，動態(tài)調(diào)節(jié)燃?xì)夤┙o系統(tǒng)和空氣供給系的供給量，以達(dá)到最佳燃?xì)饪諝饣旌媳鹊姆椒▉硖嵘細(xì)馊紵蔬M(jìn)而實現(xiàn)節(jié)能的控制系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種用于燃?xì)庠罹吖?jié)能的主動控制系統(tǒng)，其特征在于:利用燃?xì)馊紵Ч畔⒎答?，動態(tài)控制燃燒系統(tǒng)輸入燃?xì)饪諝庾罴鸦旌媳鹊姆椒ㄌ嵘紵省?.根據(jù)權(quán)利I所述的一種用于燃?xì)庠罹吖?jié)能的主動控制系統(tǒng)，其特征在于:燃燒效果監(jiān)控傳感器采集單元可以直接或間接測量燃?xì)馊紵蟪煞肢@得，如直接接觸式氧化鋯基高溫氧分傳感器，非直接接觸式紅外傅里葉氣體分光儀，安裝在燃燒設(shè)備上火焰區(qū)或與火焰區(qū)相關(guān)至少一個。4.根據(jù)權(quán)利I所的一種用于燃?xì)庠罹吖?jié)能的主動控制系統(tǒng)，其特征在于:中央控制單元具有邏輯判斷功能，如單片機(jī)、計算機(jī)等，對輸入信號能進(jìn)行邏輯分析判斷，并根據(jù)分析結(jié)果輸出控制信息，驅(qū)動被控制設(shè)備、單元或系統(tǒng)，安裝在燃?xì)庠O(shè)備上采集燃燒效果監(jiān)控器單元的信息并控制燃?xì)夤┙o和空氣供給單元。5.根據(jù)權(quán)利I所的一種用于燃?xì)庠罹吖?jié)能的主動控制系統(tǒng)，其特征在于:中央控制單元邏輯判斷功能是用硬件或軟件來實現(xiàn)，判斷分析所用的參數(shù)根據(jù)使用條件的不同可以更改。6.根據(jù)權(quán)利I所述的一種用于燃?xì)庠罹吖?jié)能的主動控制系統(tǒng)，其特征在于:燃?xì)夤┙o單元具有對燃料供給的開關(guān)、流量、壓力進(jìn)行控制、測量的功能，安裝至少一套在燃?xì)庠O(shè)備上。7.根據(jù)權(quán)利I所述的一種用于燃?xì)庠罹吖?jié)能的主動控制系統(tǒng)，其特征在于:空氣供給單元具有對空氣供給的開關(guān)、流量、壓力進(jìn)行控制、測量的功能，安裝至少一套在燃?xì)庠O(shè)備上。
【文檔編號】F24C3/12GK105987405SQ201510074763
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月12日
【發(fā)明人】丁祥金
【申請人】上海磐穎實業(yè)有限公司