鐘家淞

（廣東萬和新電氣股份有限公司 佛山 528325）

引言

隨著全預(yù)混壁掛爐在中國市場的推廣和普及，全預(yù)混壁掛爐在中國市場銷量逐年遞增，然而由于國內(nèi)環(huán)境空氣質(zhì)量較差，全預(yù)混壁掛爐出現(xiàn)了不同程度的換熱器堵塞現(xiàn)象，嚴重影響其使用壽命。對全預(yù)混壁掛爐進行定期的維護保養(yǎng)，才能確保全預(yù)混壁掛爐處于優(yōu)越的工況下運行，保證其充分燃燒及高效換熱的性能，然而其維護保養(yǎng)的時間不確定性，對用戶和售后帶來了很大的困擾，用戶不確定何時該進行維護保養(yǎng)，待全預(yù)混壁掛爐報故障時堵塞程度已經(jīng)較為嚴重。經(jīng)過驗證，通過在全預(yù)混壁掛爐燃氣進口增加燃氣過濾器以及在全預(yù)混壁掛爐進風(fēng)通道增加空氣過濾器的方式，能有效減少燃燒產(chǎn)物的堆積，減少換熱器的堵塞，延長保養(yǎng)周期。本文提出一種監(jiān)控全預(yù)混壁掛爐運行情況的方案設(shè)計探討，通過采集數(shù)據(jù)設(shè)置對其進行保養(yǎng)預(yù)警提醒，及時告知用戶需對全預(yù)混壁掛爐進行維護保養(yǎng)，確保其優(yōu)越的工作性能，以延長全預(yù)混壁掛爐的使用壽命。

1 帶空氣過濾器的全預(yù)混壁掛爐設(shè)計

全預(yù)混壁掛爐，采用全預(yù)混燃燒方式，燃氣燃燒前在預(yù)混腔與空氣進行充分混合，達到充分燃燒的效果，產(chǎn)生高溫?zé)煔猓?jīng)過換熱器的換熱冷凝，并低溫排出，從而使流經(jīng)換熱器的水升溫，提供熱水用于供暖或洗浴用。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)要求，壁掛爐內(nèi)部設(shè)有氣流監(jiān)控裝置。通過風(fēng)壓傳感器或風(fēng)壓開關(guān)檢測風(fēng)機運行產(chǎn)生的風(fēng)壓，當(dāng)空氣供應(yīng)或燃燒煙氣出現(xiàn)異常情況時，使壁掛爐能安全關(guān)閉；同時，壁掛爐設(shè)有安全限溫裝置，防止煙溫、水溫大于預(yù)設(shè)值而使壁掛爐安全關(guān)閉。

空氣過濾器在空調(diào)上得到廣泛的應(yīng)用，是空調(diào)凈化系統(tǒng)的核心設(shè)備。空氣過濾器會對空氣形成阻力，而且隨著積塵的增加，其阻力也會增大。當(dāng)空氣過濾器阻力過高時，其通風(fēng)量將會降低，當(dāng)空氣過濾器阻力增大到某一規(guī)定值時，空氣過濾器將報廢?？蓪⒖諝膺^濾器設(shè)置在全預(yù)混壁掛爐的進風(fēng)通道上，對參與燃燒的空氣進行前期過濾，減少空氣中雜質(zhì)對換熱器造成堵塞，延長全預(yù)混壁掛爐的維護保養(yǎng)周期。

根據(jù)空氣過濾器的過濾等級以及其終阻力設(shè)計參數(shù)，本方案將空氣過濾器設(shè)計為平板式結(jié)構(gòu)，選用G4等級的初效過濾器，過濾粒徑5.0 um的顆粒，結(jié)構(gòu)設(shè)計原理如圖1所示。

如圖1所示，將空氣過濾器設(shè)計為平板式，設(shè)置在全預(yù)混壁掛爐內(nèi)部的頂端，處于進風(fēng)通道，此方案過濾面積接近于全預(yù)混壁掛爐截面大小，過濾面積大，容塵率高且不易堵塞，使用壽命長且不影響美觀度，但更換空氣過濾器需拆下全預(yù)混壁掛爐外殼。另外，可利用全預(yù)混壁掛爐所使用的氣流監(jiān)控裝置和安全限溫裝置，來監(jiān)控其運行情況，即通過風(fēng)壓傳感器檢測進排風(fēng)通道是否堵塞，通過煙溫傳感器檢測排煙溫度是否異常來判斷換熱器換熱效率是否正常，并進行保養(yǎng)預(yù)警。

2 保養(yǎng)預(yù)警條件分析

2.1 空氣過濾器堵塞分析

根據(jù)上述分析，以一臺額定輸入功率30 kW的全預(yù)混壁掛爐進行模擬試驗，因排煙通道的限制，將平板型的空氣過濾器設(shè)計為左右兩塊，兩塊之間通過連接板連接，方便拆裝和維護。空氣過濾器實物效果如圖2所示，裝機效果如圖3所示。

現(xiàn)通過貼膠帶的方式，模擬空氣過濾器堵塞，對比不同長度煙管（1 m和3 m）使用狀態(tài)下，風(fēng)壓值變化。堵塞過程如圖4所示，堵塞過程風(fēng)壓變化如圖5所示。

圖1 結(jié)構(gòu)設(shè)計原理

圖2 空氣過濾器實物效果

圖3 空氣過濾器裝機效果

由圖5測試數(shù)據(jù)可知，空氣過濾器堵塞過程中，風(fēng)壓傳感器檢測的風(fēng)壓值逐漸增大，堵塞面積越大，風(fēng)壓值變化越明顯。因此，程序上將設(shè)置保養(yǎng)預(yù)警風(fēng)壓值范圍為285～310 Pa，風(fēng)壓上限值設(shè)置為310 Pa，即可在過濾器完全堵塞之前，提醒用戶對過濾器進行維護清洗或更換，預(yù)留時間供用戶預(yù)約售后人員上門維護保養(yǎng)，維護保養(yǎng)前壁掛爐依舊可以正常使用；而當(dāng)風(fēng)壓值超過310 Pa時，全預(yù)混壁掛爐啟動安全保護，停機熄火。

2.2 排風(fēng)口堵塞分析

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《GB 25034-2010燃氣采暖熱水爐》要求，按照給、排氣壓力檢測方法，采用降低風(fēng)機供電電壓的方法，模擬排煙口堵塞過程的風(fēng)壓值變化。同樣，采用上述全預(yù)混壁掛爐，使其維持在最大轉(zhuǎn)速6 200 r/min下運行，并逐步將風(fēng)機供電電壓降低，測試風(fēng)壓值變化和功率變化，風(fēng)壓值及功率數(shù)據(jù)如表1所示，降電壓過程風(fēng)壓值變化如圖6所示。

由表1和圖6可知，隨著風(fēng)機供電電壓的逐步降低，全預(yù)混壁掛爐功率也隨之降低，風(fēng)壓值也逐步降低，當(dāng)供電電壓達到110 V時，風(fēng)機啟動保護并停止運轉(zhuǎn)，此時全預(yù)混壁掛爐熄火。綜合上述分析，程序上可將設(shè)置保養(yǎng)提醒風(fēng)壓值設(shè)為100～170 Pa，風(fēng)壓保護下限值設(shè)置為100 Pa，即可在排煙受到部分堵塞時，提醒用戶對換熱器進行維護保養(yǎng)，預(yù)留時間供用戶預(yù)約售后人員上門維護保養(yǎng)，此時全預(yù)混壁掛爐依然可以正常使用，而當(dāng)風(fēng)壓值低于100 Pa時，全預(yù)混壁掛爐啟動安全保護，停機熄火。

2.3 排煙溫度異常保護分析

全預(yù)混壁掛爐運行過程中，換熱器盤管間隙容易受燃燒產(chǎn)物堵塞，同時供暖循環(huán)系統(tǒng)管路中，水垢容易在換熱器管路內(nèi)壁堆積，造成換熱器換熱效率下降，高溫?zé)煔獾臒崃繜o法及時傳給供暖水，導(dǎo)致煙氣溫度偏高。

本文所使用全預(yù)混壁掛爐，采用規(guī)格為30 kW的不銹鋼盤管換熱器，按照國家標(biāo)準(zhǔn)測試能效的方法，設(shè)置供暖回水溫度為60 ℃，出水溫度為80 ℃，使壁掛爐處于最大功率運行，通過圖1所提到的煙氣溫度傳感器，測試壁掛爐所產(chǎn)生的煙氣溫度；同時，使壁掛爐功率達到額定功率的1.1倍，并采用同樣的方法測試煙氣溫度。煙氣溫度測試數(shù)據(jù)如表2所示。

圖4 堵塞過程

圖5 堵塞過程風(fēng)壓變化

表1 風(fēng)壓值及功率數(shù)據(jù)

圖6 降電壓過程風(fēng)壓值變化

由表2可知，壁掛爐正常工作時，煙氣溫度≤85 ℃，而壁掛爐出現(xiàn)換熱異常時，煙氣溫度有所上升，根據(jù)經(jīng)驗，壁掛爐煙氣溫度安全保護值設(shè)置為95 ℃。因此，程序上可將煙氣溫度保養(yǎng)提醒值設(shè)置為90～95 ℃，及時提醒用戶對換熱器盤管間隙進行保養(yǎng)或?qū)┡到y(tǒng)進行清洗，煙氣溫度＞95 ℃時，壁掛爐啟動安全保護，停機熄火。

表2 煙氣溫度測試數(shù)據(jù)

3 總結(jié)

綜上分析，在將空氣過濾器應(yīng)用在全預(yù)混壁掛爐上的基礎(chǔ)上，通過對全預(yù)混壁掛爐使用過程中的風(fēng)壓、煙溫進行監(jiān)控，在堵塞條件下進行測試和分析，設(shè)置壁掛爐對堵塞過程的判斷并進行保養(yǎng)預(yù)警的程序，使全預(yù)混壁掛爐能判斷是否處于異常工作狀態(tài)，對其“亞健康”工況進行保養(yǎng)預(yù)警，及時提醒用戶進行維護保養(yǎng)，及時預(yù)約售后維護人員上門維護保養(yǎng)，以確保壁掛爐的高性能運行，對延長全預(yù)混壁掛爐的使用壽命有著重要的意義。