燃气炉进口比例控制阀技术解析

进口比例控制阀技术比较 过去，基本上所有的加热炉都配备开关型燃气阀或带固定出口压力的分级式的燃气阀。为了保证恒定的出水温度，这些燃气炉需要配备大尺寸的管件或生活热水储水箱，虽然使用上效果还可以接受，但是还是存在以下缺点： l 燃气炉尺寸过大 l 冷启动时反应时间太慢 l 在不需要热水的时候或者开关机过程中大储水箱的热量损失。 为了改善性能和减小燃气炉的尺寸，特别是两用炉和热水器，现在大多转向了全比例调节类型。 房间温度和设定值之间的差会立即反馈到燃气阀，自动调节燃气阀的出口压力以保证燃气炉的相应的出力，保持房间的温度恒定在设定值。通过温控器的反馈，燃气炉可以很好地控制房间温度。 这种全比例控制系统普遍应用在当今欧洲或亚洲的两用炉或热水器上。大气式燃烧的燃气炉调节比大约在3：1。 欧洲市场的燃气阀的比例控制主要采用这种伺服比例调节的技术原理，另外，还有一种技术原理称之为直接比例调节步进电机燃气阀近些年也应用到这一领域。 以下就这两种比例控制阀的优缺点进行一些比较： 为了满足欧洲燃气阀的CE标准，必须采用两个串联的燃气阀，其中最少需要一个B级阀（50 mbar 返压闭合力）和一个J级阀（无闭合力要求）。两个阀都要求通过150 mbar压力的泄漏。（泄漏量 < 40 cc/hr）。 伺服比例调节燃气阀工作原理 通常，我们称第一个阀为安全阀，第二个阀为主阀，安全阀一般为直接开关型B级关断电磁阀。 比例调节阀可以为与主阀串联分开的结构，但是这样一来将会增加阀体尺寸和成本。 欧洲主流的燃气阀厂商都将燃气比例调节阀和主阀组合在一起，，这样泄漏问题将会变得很重要。 通过伺服调节执行器或驱动器驱动主隔膜从而驱动与主隔膜相连的主燃气阀。 当需要燃烧加热时，安全阀线圈和伺服驱动阀动作，安全阀打开，主阀将通过伺服燃气压力直接打开。主阀流量通过伺服调节器的压力设定来控制，而伺服调节器又是由它上面的第三只比例电磁阀来控制的。 为了达到稳定的出口压力，伺服调节控制系统的设计至关重要，它通常有2个非常小的孔（内部伺服孔和调节孔）这些小孔的直径大约在0.3-0.5 mm之间，通过平衡，燃气阀将会有一个稳定的输出压力。这种阀最大的优点是出口压力独立于进口压力，不受进口气压波动的影响。 步进电机直接比例调节燃气阀工作原理 步进电机比例调节燃气阀，它的安全阀和上一种阀相同都是电磁线圈驱动的开关阀。但是比例调节阀是由步进电机直接驱动一个螺杆带动阀体开闭。这种阀需要有特别设计开口拟合外形以实现最佳的比例控制曲线。这种阀可应用作为关闭阀，但是通常在断电状况下，该阀将不能自动关闭而保持在开启状态。为了解决这一问题可以有以下两种途径： l 在步进电机阀前或阀后加装第三个关断阀。 l 在步进电机阀上增加故障自关闭功能，这样一来，该阀就可以在任何故障发生时立即关断。其中的一种解决办法是加装一个带弹簧的离合器，正常工作时可以吸合阀体螺杆由步进电机驱动；故障断电时，离合器将会失电释放螺杆，并由弹簧弹力将阀门关闭。 带离合器的步进电机阀内部结构 另外需要关注的是进气压力的波动影响。 直接驱动的比例阀将不会直接对进气压力波动进行补偿，仅在温度变化后才进行反馈补偿。如果进口压力变化影响工作性能时，可以选择加装一个进口压力调压器。 两种比例燃气阀的优缺点比较 伺服比例调节燃气阀 壁挂炉和热水器在欧洲主要配备这种燃气阀，主要的原因是历史上的开关型长点火燃气炉没有采用任何电子控制。直到直接点火系统应用到燃气炉后，保留了伺服调节系统，机械安全阀系统（带电源，点火燃烧器和热电偶）被直接电磁阀和直接火花点火所替代。燃气阀的主要生产厂家Honeywell和SIT一直沿用这种结构原理生产燃气阀至今。 这种燃气阀有以下优点： l 进气压力波动不影响出口压力 l 简单的电子比例控制 l 伺服电磁阀比直接驱动电磁阀耗电低 l 超过30年的欧洲市场验证 这种燃气阀有以下缺点： l 最小出口压力不稳定，而且误差大。这将影响到调节比，如果最小负荷设定过低，将会导致灭火和停机。 l 回差大（比例调节曲线在增大和降低的过程中差别大），这是因为伺服系统的机械阻力影响，会导致反应减慢和温度超出设定。 l 对细小灰尘杂质敏感，灰尘会阻塞伺服调节机构导致阀无法打开。欧洲国家并没有这个现象，但是在中国某些特定地区会出现，因为从前使用城市煤气的管路会有氧化铁杂质，在转换为天然气之后，这些杂质会脱落，有些很细小的颗粒因为不能被进口的过滤器过滤掉而进入燃气阀，这些细小的颗粒在伺服孔周围聚集，然后会导致伺服孔堵塞。    步进电机比例调节燃气阀 5年前这种带步进电机的比例控制燃气阀进入欧洲市场，到目前为止已经有4百万只左右在市场上应用。 优点： l 良好抗灰尘杂质性能。 伺服电机阀没有细小的通道和细小的孔，不宜堵塞。 l 非常精确的比例调节精度，调节比可以达到8：1. 基本没有回差，所以比例调节曲线在增大和降低的过程中基本没有差别。最小出口压力设定可以非常低，所以调节比可以做到很大。 缺点： l 电子比例驱动程序需要重新设计，需要有特别的电压、电流，频率和步进步数来驱动这种阀开启或闭合。 l 如果不带进口气压调压器，则阀的出口压力会随着进口压力波动而变化。不过用户也可选择带进口压力调压器类型，一种直接装在步进电机阀前端的调压器可以防止进气压力波动影响到出口气压。 结论： 针对中国燃气炉市场，步进电机比例调节燃气阀因为其优秀的抗灰尘杂质和高精度调节性能，是一种理想的选择。