摘要：介绍了燃气安全比例控制器的结构、工作原理及创新点。简述了对燃气实行双阀控制的方案及采用先导式比例电磁铁与储气囊推动主阀相连动的控制过程和伺服调压器的调压功能。

关键词：燃气安全供热比例控制器 双阀控制 先导式比例电磁铁 储气囊推动主阀 伺服调压器

1 概述
    随着西气东输，东海油气田的开发，洁净环保型能源——天然气将成为我国的重要能源之一。发达国家天然气占能源消费中的比重达到22％，而中国2000年只占能源消费中的2.2％。我国花巨资1800亿元,争取到2010年天然气消费占整个能源比重达到8％，浙江省计划到2010年投资106亿元用于天然气的开发利用。据专家预测，天然气输送管道占投资的50％，输配调压及控制占投资的33％，末端产品(主要是燃烧器)占投资的17％，因为前者是基础设施工程，而末端产品随着天然气应用深入，比重会不断加大。
    燃气安全比例控制器是燃烧器的关键部件，特别是燃气锅炉、壁挂炉必须配置，达到安全、效能之目的。据欧洲市场统计，2002年销售达250万套，中国在2002年进口达到50万套，世界最大的燃气安全比例控制器制造商——意大利SIT公司2002年生产能力为400万套，出现了供不应求的局面，其市场前景广阔。
    目前在燃气控制领域中，国内广泛采用单级或组合直动式电磁阀控制燃气的通断，其原理是通过电磁线圈的得电或失电来控制阀门的开启。这类装置结构简单，功能单一，安全性能不高，对后继设备的流量冲击大，并对负载的压力波动适应能力较差。而国外相对较早地使用比例调节的方式来无级控制阀门的开启度，并有应用于燃气的产品，如意大利的SIT，德国的DUNGS的控制器，其控制方式各有优缺点，原理上一般均采用调节出口压力的方式来达到控制流量的目的。
    自2002年起，公司通过市场调查和技术分析，决定开发燃气安全比例控制器。通过对进口产品原理、结构进行认真分析研究，重点瞄准全球第一的意大利SIT公司产品作为基础进行技术创新。公司与浙江工业大学之江学院合作，先后申请了五项专利，其中发明专利一项，开发出具有自主知识产权的燃气安全比例控制器。经浙江方圆检测股份有限公司全面性能检测，各项指标达到Q/ZCH001—2003标准处国内领先，达到国外同类产品水平，经用户良好。

2 结构
    保证产品在使用中安全、可靠是总体设计的根本指导原则，同时必须保证燃气调节的精度和良好的流量特性。为此，产品结构设计时从以下几方面着手。
   （1）总体设计采用了对燃气实行双阀控制的方案，二次开阀，二级关闭,能在小于1S的时间内快速切断，以保证使用中安全可靠。同时在燃气进口处增设了高密滤网，出口处配置了快速切断电控板。达到了控制精度高，避免了因杂质而引起的故障，在出现各类故障时能速、安全切断气源。
    (2)在控制部分设计中，采用了先导式比例电磁铁与储气囊推动主阀相结合的设计方案，使流经控制器的燃气流量由零平稳地渐增至设定值，从而避免了因进口燃气压力变化而导致出口燃气波动冲击现象的发生。
    在先导阀设计上，利用流体力学的流道原理结合磁路特征，采用电压控制。在小流道设置开度螺钉，从而提高了燃气流量的调节线性度和控制精度，实现了调节流量变化均匀、稳定。
    直流比例电磁铁是一种将电信号转换成机械力和位移的电—机械转换元件，是电液比例阀的重要组成部分，比例电磁铁具有以下基本特性：
    a、能连续不断的将输入的电迅号按比例的转换为机械位移或力输出：
    b、比例电磁铁具有水平吸力特性，即在工作区段内其输出力的大小只随输入电流的大小变化，同衔铁的位移无关；
    c、线性好，死区和滞环小；
    d、运动部件耐高压，并且静压平衡；
    e、动态性能好；
    f、结构简单、紧凑，成本低。
    比例电磁铁的位移力特性如图1所示。为了便于比较，普通电磁铁的位移力特性也示于同一张图上，其电磁推力随着生移的增加，不具备水平线性特性，因此难以实现精确的比例控制。当比例电磁铁的线圈电流给定时，在工作行程范围Ⅱ内具有水平的位移力特性。但在气隙接近于零的区域，输出力急剧上升，称为吸合区I，一般采用非导磁材料隔磁片将其力排除。当气隙过大时，输出力明显下降，称为比例电磁铁的空行程区。结构设计时，应设法避免气隙过大。我们利用比例电磁铁的特性和工作原理设计了V2先导比例阀。