燃气燃烧的安全控制.doc

燃气燃烧的安全控制(一)作用燃气应用设备中的安全装置是指燃气燃烧装置和用具由于故障、使用条件变化或错误操作时，能防止发生事故的装置。它只能防止事故的发生，并不能保证正常使用。正常使用要按燃气设备的使用说明来正常安装、操作及维护。(二)组成安全装置与其控制系统一般由传感器(检测器)部分、控制器部分及执行器部分所组成。有时也可简化为传感器与执行器两大部分，简述如下：1传感器部分使用各种传感材料和传感元件来检测产生事故前的各种物理和化学现象的变化，并变送检测值给控制器。2控制器部分从传感界接受信号并对其加以必要的处理，然后控制执行器部分作出相应的动作。目前在安全控制系统中，多采用IC和微电脑作为控制电路。3执行器部分根据控制器部分送来的信号，通过电磁阀、电动执行器或比例控制器等来控制燃气和空气量，以达到控制燃烧设备的安全运行。二、安全装置(一)预防燃气不足的安全装置如果流向燃烧装置的燃气压力不足，容易发生火焰熄灭，使未燃气体积聚而形成爆炸混合物。因此，需要安装预防燃气不足的安全器，其构造如图31016所示。当燃气量不足而压力下降时，靠重块力量使阀芯1下降，关闭燃气通路。关闭安全器后面的旋塞，通过小孔3燃气流入阀后，薄膜下压力升高而将安全器重新打开。当燃气流量足够时，再打开阀后旋塞。通过小孔3流出的燃气量极少，不致引起危险。如果旋塞6不关闭，阀芯I就不会开启。图3-10-16防止燃气不足的安全装置1-阀芯；2-薄膜；3-小孔；4-呼吸孔；5-重块；6-施塞(二)预防空气不足的安全装置在使用鼓风式燃烧器的工业炉上装设预防空气不足的安全装置，目的是当鼓风机发生故障空气中断或空气不足时，可关断燃气。1薄膜式预防空气不足安全装置(图31017)这种安全装置的主要作用原理是采用空气燃气联锁阀。当空气量不足时，则薄膜上的弹簧力大于薄膜下空间的空气压力，这时由薄膜带动的阀杆3向下将燃气阀芯2关小或关闭。2电磁阀控制的预防空气中断的安全装置(图31018)它能预防电流中断引起的事故。当电流中断时，电磁阀切断燃气；若电流恢复，电磁阀重新开启，让燃气通过。它的作用与鼓风机的风量及风压无关。(三)水封、止回阀及安全切断阀当燃烧装置前燃气压力太高或太低时，安全切断阀动作，停止燃气的通入。图3-10-17预防空气不足的安全装置1-弹簧；2-阀芯；3-阀杆；4-薄膜；5-呼吸孔；6-施塞图3-10-18空气中断安全装置1-鼓风机；2-电磁阀水封的作用是防止燃气压力过高。当燃气压力超过水封液柱时，燃气即通过液体而排入大气中，使管道压力降低为允许值。这时应经常检查水封的液位是否正常。在采用鼓风式燃烧器的炉子上，供应的空气压力大于燃气压力时，为防止空气逆流入燃气管道中形成爆炸混合物，在燃气管道上可装设止回阀。(四)水气联锁安全装置在燃气热水器、沸水器等燃气烧水用具中，为防止一旦水量不足时烧坏燃具，必须装有水量不足安全装置。(五)过热保护装置过热保护装置实际上是一种易熔金属合金。为防上燃具在使用中，因意外原因造成自身温度过高引起周围环境温度升高而发生事故，常在燃具机壳附近装设过热保护装置(亦称热保险丝)。它在家用快速热水器上，多数是串接在热电式熄火保护装置的回路中，当其监视点温度过高而熔化，熄火保护装置回路断开，电磁阀闭阀，切断燃气通路。利用易熔合金，具有成本低廉，安装使用方便等优点，但它为一次性元件。(六)熄火保护装置熄火保护装置是燃气燃烧控制系统中重要的组成部分之一。当燃烧设备内的火焰熄灭时，它能自动切断燃气，防止未燃气体继续进入燃烧设备，以避免发生爆炸事故，从而保证燃气燃烧设备的安全工作。1热电式熄火保护装置该种保护装置是以热电偶为火焰传感元件、电磁阀为执行元件所组成的装置。当热电偶感知火焰意外熄灭现象时，电磁阀就自动切断燃气通路。热电式熄火保护装置主要有直接关闭式和隔膜阀式两种。(1)直接关闭式熄火保护装置(图31019)按下气阀钮，同时点火装置产生的电火花点燃火种，热电偶的感热部分被加热，由于热电偶的“热惰性”，需保持此状态一段时间，直到热电偶产生的电流能激励电磁阀的铁芯和衔铁保持吸合状态，再松开气阀钮。图3-10-19直接关闭式热电式熄火保护装置1-气阀钮；2-气阀体；3-密封垫；4-弹簧；5-衔铁；6-铁芯；7-感应线圈；8-高压放电针；9-常明火种；10-热电偶如在使用中常明火种熄灭或其他原因造成热电偶热端温度下降，导致热电偶产生的电流降低到一定值时，电磁阀的铁芯和衔铁脱离，在弹簧力的作用下，电磁阀的密到垫切断气路，有效防止人身事故和节省能源。(2)隔膜阀式熄火保护装置(图31020)其工作原理基本同直接关闭式，唯一不同之处则是利用塑料隔膜来切断气路。电磁阀吸合时，控制薄膜上方压力的燃气入口被关闭，出口同时开启，作用于薄膜上方的压力逐渐下降，燃气通路打开。如遇燃具火焰熄灭。热电偶提供的电流逐渐减小到一定值时，电磁阀断开，此时控制薄膜上方压力的燃气入口被开启，出口关闭，这样，作用于薄膜上方的压力不断升高，最后切断燃气通路。图3-10-20隔膜阀式热电式熄火保护装置1-衔铁；2-铁芯；3-弹簧；4-压力出口孔；5-燃气排出口；6-薄膜；7-密封胶垫2光电式熄火保护装置该保护装置是以光电管为火焰的感知元件，以电磁阀为执行元件。光电管在感知燃具火焰熄灭时，发出一个信号，这个信号经放大后，控制电磁阀切断燃气通路。光电式熄火保护装置是一种较新的火焰检测装置，除光电管外，还可用光电池，光敏电阻等一系列元件作传感元件。其主要优点是可靠性好，动作迅速，而且司与自动点火、各种自动保护及报警等功能兼容。但由于其制作复杂、成本较高，并且要引入交流电，因此只限于用在工业燃具以及高档民用燃具中。3火焰棒式熄火保护装置这种安全装置是利用火焰导电作用的一种装置。如图31021所示，如果在燃烧器和电极间加上交流电压，则在火焰中就有约5mA的电流从电极稳定而持续地流向燃烧器，也就是说在火焰棒上附加交流电压，靠火焰的整流作用而被整流成直流电流，将其引出，并经放大使继电器动作，打开燃气阀门。如果构成问路时，当绝缘降低以及断路等情况下，燃气阀门则关闭，处于安全状态。该种装置的主要优点是可靠性好、动作非常迅速，而且可用电磁阀作执行元件。图31022所示为目前某些新型燃气热水器上的火焰杆式快速安全装置。图3-10-21火焰棒检测火焰示意图图3-10-22火焰杆式快速安全装置三、安全控制系统(一)热水器上的缺氧保护系统目前在热水器上采用的缺氧保护系统主要有热电偶负反馈式和引射管式两种：1热电偶负反馈式缺氧保护系统其主要功能是在热水器工作时，若周围空气中缺氢，能自动切断燃气通路，以保证安全。如图31013所示，该系统是在原热电式熄火保护装置回路中串接一只辅助热电偶，安装在热水器燃烧室上部，极性与熄火保护热电偶相反。在缺氧情况下，常明火焰伸长(上升)、离焰，而主燃烧器的火焰以上升，其结果是主热电偶的热电动势下降，负电力热电偶的热电动势上升，正负热电势相抵消，使整个保护系统回路的电流急骤下降，当降到一定值时，电磁阀关闭，切断燃气通路。2引射管式缺氧保护系统(图31024)该装置利用引射管将热水器燃烧室内的一部分烟气返回到常明火燃烧器的混合管中，以降低常明火一次空气中的含氧量。由于常明火的混合管中进入了部分烟气，从而使热水器的主燃烧器和常明火的燃烧条件不同。当空气中的氧含量下降到某一值(约17)时，常明火混合管中的氧含量就更低(约13)，此时的常明火已出现离焰、脱火现象，使热电偶热端温度下降，从而使整个保护回路的电流下降，当降到一定值时，电磁阀自动切断燃气通路。图3-10-23热电偶负反馈式缺氧保护装置1负电力热电偶；2主热电偶；3电磁阀；4常明火种；5主燃烧器；6-燃烧室图3-10-24引射管式缺氧保护装置1一引射管；2热电偶；3电磁阀；4常明火种；5主燃烧器；6燃烧室(二)火焰棒式安全控制系统如图31025所示，火焰棒仅为检测部分。其工作过程是；电源一经接通，吹扫用的计时器便开始动作，按规定的时间进行炉内吹扫，使保护继电器接通。这样一来，继电器内的真空管在短时间内变热，打开点火燃气电动阀，向点火燃烧器送燃气。同时，向点火变压器送电，在点火燃烧器火焰口处，开始持续电火花放电。于是点火燃烧器被点燃，同时火焰棒上有电流通过。然后，主燃气电磁阀被打开，同时停止放电，恢复到正常运转状态。如果因为某种原因，点火火焰脱火，检测不出火焰，则在1s以内停止主燃气，重新进行点火操作。当这种状态延续15s以上时，通过复位继电器的作用，使与燃烧有关的电源全部切断，开始吹扫。如果不经过足够的吹扫时间，则电源就不会接通。也就是说，采用一个保护继电器，可进行自动点火、火焰检测、熄火及重新吹扫等操作。(三)光电管式安全控制系统图31026是一种较完善的燃气燃烧设备的炉前管道及安全控制系统。系统工作原理如下：接通电源，燃气切断阀开启。开炉时按控制箱的启动按钮，接通风机、电磁阀13和点火变压器电源。火花点火器先点燃小火焰，光电检测器16获得信号后通过控制箱打开燃气切断阀8，送入燃气，燃烧器开始工作。启动按钮放开时，电磁阀断电而关闭点火燃气通路，使小火熄灭。如果由于某种原因而使大火焰熄灭，则检测器16停止信号，同样通过控制箱关闭燃气切断阀8。这时，鼓风机由电气联锁使其停转。再点火时，需重新启动。当供入燃气和空气压力低于某一规定值时，压力开关6和2动作，通过控制箱关闭切断阀8而停止供气，调压器后燃气压力超过规定工作压力时，同样也可以通过控制箱使切断阀8关闭，燃烧器停止工作。在发生停电的情况下，切断阀7自动关掉，以保证安全。图3-10-25火焰棒式安全控制系统图31026燃烧设备的炉前管道及安全控制系统1放风机，2压力开关(下限)：3调节蝶阀：4燃气阀门；5过滤器：6压力开关(下限)；7、8安全切断阀；9凋压器；10止回阀；11压力开关(上限)；12施塞阀：13一小火电磁阀；14调压器：15旋塞阀：16紫外线光电管式火焰检测器；17鼓风式燃烧器；18点火变压器；19小火燃烧器；20检测控制箱第 9 页 共 9 页