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现代燃气用具使用安全体系研究

作者:易洪斌 朱铁九  来源:中山华帝燃具股份公司本部研究所 
评论: 更新日期:2015年03月23日

在民用产品中,安全要求比汽车高的唯一一个类别就是燃气用具。由于燃气及用具本身的特点,使得产品设计和制造质量、使用过程中的安全意识、规范使用等因素都可能影响燃气用具的安全使用。燃气泄漏和中毒事件在我们的生活时有发生,它困扰着燃气用具产业的发展。因此解决其使用安全问题是燃气用具产品设计的一项长期而艰巨任务。
  本文一方面总结多年来我们刘燃气用具使用安全的研究取得的—些经验,另一方面把现代智能控制技术与传统的安全设置结合起来形成新型的安全管理模式利局域网络安全体系的设训方法在这里与同行分享,希望能为燃气用具安今问题的更有效的解决尽绵薄之力。

一、燃气用具使用安全问题的提出

  燃气包括入然气、人工煤气、液化石油气等,是以下烷CH4、丙烷C3H8、丁烷C4H10、氧气H2为主包括少量杂质的气体混合物。
  燃气燃烧后生成的主要是二氧化碳和水,因此它是一种清洁的能源;燃气是一次能源,完全燃烧后技等效电功热呈训算,每千瓦小时使用费用是用电费用的1/3左右。从环保和节能的两个方而来讲,燃气是人们生活中能源的最佳选择。因此,燃气被广泛地使用在我国城市和农村人们的日常生活中。
  利弊是事物的两个方面,大量的事实说明使用燃气在给人们带来无穷无尽享受的同时也给人们带来了一些不必要的损失和痛苦,燃气用具的使用安全问题不能不引起我们的高度重视。“西气东输”工程完成后,在我国将有1.5亿多户家庭成为燃气用户,面对如此庞大的用户群体,更好的解决燃气用具使用安全问题就显得更加紧迫和十分必要。
  燃气用具使用安全问题如下:
  1.1 意外熄灭
  燃气用具使用过程中发生意外熄灭但此时燃气开关(阀门)并没有被关闭,将出现燃气泄漏的问题。
  1.2燃烧耗氧
  有些燃气用具会在一个相对封闭的空间中被使用,在燃烧进行的过程中燃烧本身将消耗空气中的氧气,当空气中氧含量低于一定值时会对使用者构成威胁。
  1.3干烧问题
  燃气热水器在换热器内没有水流流过的情况下如果继续燃烧时就会烧坏热水器,严重时还会引起火灾。
  1.4强排或强鼓式燃气热水器的供风障碍
  进排气(空气)通道由于异物堵塞,如强对流气沉堵塞、空气供给部件损坏将造成系统燃烧不良和意外熄火等问题。
   1.5燃烧室积碳
  对于现代恒温热水器系统,燃烧室积碳将引起系统热交换异常和通风通道异常,热水器性能因此将发生较大的改变,燃烧理化指标恶化会使出水温度短时间内过高。
  1.6燃气通路控制阀门卡死(电磁阀剩磁)
  1.7电控系统异常
  现代燃气用具广泛使用单片讨算机组成智能控制系统来对燃气用具进行控制,同时就提出了当这一系统自身出现问题如何进行自我保护的问题。
  1.8管网泄漏
  包括气源、减压阀、电磁阀、燃气管道等由于破损、老化、腐蚀导致燃气泄漏。这一问题在过去的安令保扩方案中没有被提出来,是因为这一问题超过了厂家的“保护”范围,本文作为一个安个扩展的要求提出来。

二、安全保护方式

2.1 传统的安全保护措施
2.1.1热电偶保护
  两紧密接触的金属在一定高温状态下金属两端产生电势的现象叫热电偶,热电偶所产生的电流与所处的环境温度成正比,即:温度越高时热电偶所产生的电流越大。
  用于熄火保护—在燃气用具燃烧器上设置热电偶,当燃烧正常时热电偶产生电流吸合电磁阀以保证燃气的流通:当火焰熄灭后热电偶电势消失电磁阀被释放切断燃气通路保证使用安全。
  用于缺氧保护—在燃气热水器中利用缺氧燃烧的非正常火焰偏移时在燃烧器某部分产生高温的现象,使设置在特定位置的热电偶检测到这现象,控制器利用这‘信息将气阀关闭而起到安全保护作用。
2.1.2火焰离子感应保护
  由燃气燃烧时燃化方程可知,燃气在高温状态下有一个电离的暂态过程,火焰中存在着大量的带电的氢氧根离子和氢离子,当火焰巾有离子感应针存在时火焰中的带电高子会通过感应针放电,检测电路检测到火焰感应针上有电压时就会“认为”燃烧正在进行中,由控制器驱动电磁阀开放,燃气获得通路;如果感应不到电压时就会认为燃烧过程结束,由控制电路将燃气通路关闭。
2.1.3双金属片防干烧保护
  利用坝金属片在热膨胀系数差异现象。当热水器换热管温度超过一定值时,双金属片弹片因其变形而推动温度控器跳开,将电磁阀电路切断以达到安全保护的目的。
 

 


图1 LC减幅振荡曲线
 

2.1.4水气联动
  利用文丘里原理检测水流量大小并利用这一检测结果驱动燃气阀开关,当水流量消失时燃气阀自然关闭。
2.1.5电磁阀消磁
  实验发现电磁阀“卡死”是由于电磁阀铁芯剩磁过大所致,因此对电磁阀消磁就能有效解决这—问题。具体方法如图1,在电磁线圈两端并联一个适当容量的谐振电容C,当电磁阀驱动电路K关断的一瞬间,LC回路内产生减隔自由振荡。振荡所产生的交变电流对铁芯进行反复交替磁化井逐渐减弱晕终到零从而达到电磁阀钛芯消磁的日的。

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