專利名稱：使用空氣壓力傳感器控制燃油爐合適燃燒比的系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制燃油爐空氣燃料比的系統(tǒng)及其方法，更具體地，涉及 一種使用空氣壓力傳感器精確地控制燃油爐空氣燃料比的系統(tǒng)和方法，所述燃 油爐廣泛應用于家用鍋爐、工業(yè)鍋爐和加熱器。
背景技術：
通常，用于房間或大廳取暖的鍋爐根據(jù)提供給鍋爐燃料的種類分為燃油鍋 爐、燃氣鍋爐和電鍋爐。對應于房間或大廳的大小或者它們的安裝目的，鍋爐 進行不同地開發(fā)和使用。這些鍋爐中的燃油鍋爐以及使用燃油作為燃料的加熱 器中包含燃油爐。特別的，對于燃油爐來說精確地控制空氣燃料比是非常重要的。最近，燃 油爐中空氣燃料比的控制成為最重要的問題。以下，參照圖l對常規(guī)燃油爐進行詳細描述。燃油爐2包括用于向燃油爐2供應空氣的送風機4，用于通過從油箱抽油 向燃油爐2供油的油泵6,用于噴出液滴狀油從而使油能夠燃燒的噴嘴(未示 出)，用于使空氣與油混合并燃燒的火焰穩(wěn)定器(未示出)，對用于混合油與空 氣的混合器進行放電點火的點火變壓器8和火花塞10,以及用于檢測火焰的火 焰檢測單元12。由于具有以上結構的燃油爐，即使燃油爐具有相同的輸出量(或者相同的 燃料消耗)，根據(jù)熱交換媒介的種類或大小(在鍋爐中的熱交換器，或者管式加 熱爐中的氣管)，代表不同的空氣負荷阻力，因此燃油爐必須在空氣供應端配備 作為空氣調(diào)節(jié)器的節(jié)氣閘14以供應燃燒過程所需最適合的空氣量。通常，此節(jié) 氣閘14在制造或安裝時被調(diào)節(jié)，并且由于手動調(diào)節(jié)，很難實際控制空氣燃料比。以下，參照圖l和圖2描述常規(guī)燃油爐調(diào)節(jié)空氣量的方法。 如圖2所示，假設當燃燒器燃燒所需最適合的空氣量為Ql時，熱交換器 的負荷量變?yōu)長l，適當?shù)乜刂瓢惭b在送風機4的空氣供應端16的節(jié)氣閘14以 便供應空氣量(Q1)。假設相同的燃燒器被用到另一熱交換器時，所述熱交換 器的負荷量為L2，如果不控制節(jié)氣閘14，空氣量變?yōu)镼2，那么供應的空氣量 將大于最適合的空氣量，從而導致異常燃燒狀態(tài)。因此，在這種情況下，必須 控制節(jié)氣閘14從而能夠供應所述空氣量(Ql)。然而，常規(guī)的燃油爐具有下述 問題首先，安裝燃油爐后，當燃油爐打開或關閉時，由于產(chǎn)生的煤煙，熱交換 器內(nèi)部流路阻力可能改變。第二，如果在生產(chǎn)過程中調(diào)節(jié)節(jié)氣閘，送風機的阻力可能根據(jù)排氣簡的長 度而改變。第三，即使使用相同的排氣簡，由于風的原因，送風機的阻力可能經(jīng)常改因此，供應給燃油爐的空氣量經(jīng)常偏離了燃油爐燃燒所需最適合的空氣量,因此，有鑒于上述問題創(chuàng)作本發(fā)明，其目的在于提供一種使用空氣壓力傳 感器(APS)控制燃油爐空氣燃料比的系統(tǒng)和方法，本發(fā)明使用空氣壓力傳感 器(APS)檢測空氣量并將被檢空氣與最適合空氣量的數(shù)值進行比較，從而控 制風扇的轉(zhuǎn)速(RPM)。為達到上述目的，提供了一種使用空氣壓力傳感器控制燃油爐最適合空氣 燃料比的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括能量供應部分，通過從所述能量供應部分接收驅(qū) 動電壓供應燃油爐燃燒所需空氣的風扇，作為驅(qū)動所述風扇的控制器即風扇驅(qū) 動部分，安裝在所述風扇供應的空氣的流路的一側以測量所供空氣量的空氣壓 力傳感器，以及用于通過對由所述空氣壓力傳感器測得的信號與有關最適合空 氣量的預置數(shù)據(jù)進行比較向所述風扇驅(qū)動部分輸出風扇最適合的RPM的控制發(fā)明內(nèi)容部分。此外，所述控制部分包括PID控制器，其通過按比例改變風扇的RPM維 持最適合的空氣燃料比。另外，所述燃油爐選擇性地使用于家用鍋爐，工業(yè)鍋爐或加熱器上。 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，還提供了一種使用空氣壓力傳感器控制燃油爐空氣燃料比的方法，所述方法包括如下步驟使用空氣壓力傳感器檢測風扇供應 的空氣量；通過對有關空氣量的信號與有關最適合空氣量的預置數(shù)據(jù)的比較， 使用控制器計算風扇的最適合RPM;向風扇驅(qū)動部分輸出利用控制器計算的 RPM;以及根據(jù)輸入到風扇驅(qū)動部分的所計算的RPM轉(zhuǎn)動風扇。此外，通過閉環(huán)方案獲得從所述空氣量檢測步驟到所述風扇驅(qū)動步驟，即 使存在外部干擾也能夠向燃油爐供應最適合空氣量。如上所述，盡管根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)可能在安裝后或者使用過程中遭受 到外部干擾，由于風扇基于空氣壓力傳感器的檢測信號按比例轉(zhuǎn)動，從而可以 供應適于燃油爐的空氣量。相應地，穩(wěn)定地控制燃油爐的空氣燃料比得以實現(xiàn)。


圖1為闡明常規(guī)燃油爐結構的圖；圖2為用于說明在常規(guī)燃油爐內(nèi)使用節(jié)氣閘調(diào)節(jié)空氣量的方法的曲線圖； 圖3為闡明本發(fā)明中用于通過空氣壓力傳感器控制空氣燃料比的系統(tǒng)結構 的框圖；圖4為闡明本發(fā)明中用于控制燃油爐的最適合空氣燃料比程序的框圖；和 圖5為闡明本發(fā)明中用于通過改變安裝在燃油爐內(nèi)的風扇的RPM調(diào)節(jié)空 氣量的方法的圖。
具體實施方式
現(xiàn)在參照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式做詳細說明。 圖3為闡明本發(fā)明中用于通過空氣壓力傳感器控制空氣燃料比的系統(tǒng)結構的框圖，圖4為闡明本發(fā)明中用于控制燃油爐空氣燃料比程序的圖，以及圖5 為闡明本發(fā)明中用于通過改變安裝在燃油爐內(nèi)的風扇的RPM調(diào)節(jié)空氣量的方 法的圖。參見圖3，本發(fā)明中的系統(tǒng)包括能量供應部分100，該能量供應部分100 用于接收電能，將電能轉(zhuǎn)換為預定的驅(qū)動電壓，并將驅(qū)動電壓提供給系統(tǒng)；風 扇150,作為送風機用于從能量供應部分100接收基本驅(qū)動能量，然后為燃油 爐的燃燒供應所需空氣；風扇驅(qū)動部分140，作為控制器用于驅(qū)動風扇150;空 氣壓力傳感器120,安裝在風扇150的空氣供應端以便檢測供應的空氣量；控 制部分110，接收來自能量供應部分100的驅(qū)動能量以及來自空氣壓力傳感器 120的電信號以便通過比較空氣壓力傳感器120的電信號與有關最適合空氣量 的數(shù)據(jù)計算風扇150最適合的RMP,并輸出控制部分110的電信號給風扇驅(qū)動 部分140;以及存儲器130，儲存有關控制部分110的所有控制操作的信息?？刂撇糠?10按比例改變風扇150的RPM，如此維持最適合的空氣量。所 述控制部分IIO包括能夠進行按比例控制的PID控制器。風扇驅(qū)動部分140作為RPM控制器，用于通過接收控制部分110的輸出信 號(風扇150的RPM)直接驅(qū)動風扇150。在這里，空氣壓力傳感器120并不局限于一種產(chǎn)品，而是可以從能夠檢測 空氣量的傳感器中選擇。從圖4可以明了，在閉環(huán)中獲得本發(fā)明的控制程序?？諝鈮毫鞲衅?20檢測不斷供應的空氣量，并將相應的電信號應用于包 括PID控制器的控制部分110。之后，控制部分110接收空氣壓力傳感器120的電信號，對所述電信號與 有關最適合空氣量的預置數(shù)據(jù)進行比較，計算風扇150的最適合的RMP。如果 控制部分110向風扇驅(qū)動部分140輸出所計算的RMP，風扇驅(qū)動部分140驅(qū)動 風扇150。所述控制程序由于閉環(huán)特性能夠重復，所以能夠穩(wěn)定地進行按比例控制。 因此，盡管按比例控制系統(tǒng)可能在安裝后或者使用過程中遭受到外部干擾, 由于所述按比例控制系統(tǒng)供應期望的空氣量，仍然可以穩(wěn)定地維持燃燒過程。參見圖5,即使向燃油爐供應的空氣量由于來自熱交換器的種類、負荷的 變化、排氣簡的變化、以及風的影響而改變的風扇負荷曲線被改變，空氣壓力 傳感器能夠檢測向燃油爐供應的空氣量的變化，而且作為燃油爐控制器的控制部分可以基于空氣壓力傳感器檢測的信號改變風扇的RPM,從而可以維持最適合的空氣量。在描述本發(fā)明關于目前被認為最實用并且優(yōu)選的實施方式的同時，可以理 解的是本發(fā)明并不限制于所公開的實施方式和附圖，而且在不脫離本發(fā)明權利 要求的精神和范圍的情況下，覆蓋各種修改或改變。如上所述，本發(fā)明中的燃料量根據(jù)供應給廣泛應用于家用鍋爐、工業(yè)鍋爐或加熱器的燃油爐的空氣量進行調(diào)節(jié)，以便能夠得到最適合的空氣燃料比。
權利要求
1、一種使用空氣壓力傳感器控制燃油爐最適合空氣燃料比的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括能量供應部分；風扇，用于通過從所述能量供應部分接收驅(qū)動電壓供應燃油爐燃燒所需空氣；風扇驅(qū)動部分，作為驅(qū)動所述風扇的控制器；空氣壓力傳感器，安裝在所述風扇供應的空氣的流路的一側以測量所供空氣量；以及控制部分，用于通過對由所述空氣壓力傳感器測得的信號與有關最適合空氣量的預置數(shù)據(jù)進行比較向所述風扇驅(qū)動部分輸出風扇最適合的RPM。
2、 如權利要求1所述的控制系統(tǒng)，其中，所述控制部分包括通過按比例 改變風扇的RPM維持最適合的空氣燃料比的PID控制器。
3、 如權利要求1或2所述的控制系統(tǒng)，其中，所述燃油爐選擇性地使用 于家用鍋爐、工業(yè)鍋爐或加熱器上。
4、 一種使用空氣壓力傳感器控制燃油爐空氣燃料比的方法，所述方法包 括如下步驟利用空氣壓力傳感器檢測風扇供應的空氣量；通過對有關空氣量的信號與有關最適合空氣量的預置數(shù)據(jù)的比較，使用控 制器計算風扇的最適合RPM;向風扇驅(qū)動部分輸出利用控制器計算的RPM;以及根據(jù)輸入到風扇驅(qū)動部分的所計算的RPM轉(zhuǎn)動風扇。
5、 如權利要求4所述的控制方法，其中，從所述空氣量檢測步驟到所述 風扇驅(qū)動步驟是通過閉環(huán)方案獲得，即使存在外部干擾也能夠向燃油爐供應最 適合的空氣量。
全文摘要
本文公開了一種使用空氣壓力傳感器精確控制燃油爐空氣燃料比的系統(tǒng)和方法，所述燃油爐廣泛應用于家用鍋爐、工業(yè)鍋爐或加熱器。所述系統(tǒng)包括能量供應部分，通過從所述能量供應部分接收驅(qū)動電壓供應燃油爐燃燒所需空氣的風扇，作為驅(qū)動所述風扇的控制器即風扇驅(qū)動部分，安裝在所述風扇所供應的空氣的流路的一側以測量所供空氣量的空氣壓力傳感器，以及用于通過對由所述空氣壓力傳感器測得的信號與有關最適合空氣量的預置數(shù)據(jù)進行比較向所述風扇驅(qū)動部分輸出風扇最適合RPM的控制部分。所述方法包括如下步驟使用空氣壓力傳感器檢測風扇供應的空氣量；通過對有關空氣量信號與有關最適合空氣量的預置數(shù)據(jù)的比較，使用控制器計算風扇的最適合RPM；向風扇驅(qū)動部分輸出利用控制器計算的RPM；以及根據(jù)輸入到風扇驅(qū)動部分的所計算的RPM轉(zhuǎn)動風扇。
文檔編號F23N3/02GK101115955SQ200680003480
公開日2008年1月30日 申請日期2006年1月11日 優(yōu)先權日2005年1月28日
發(fā)明者閔泰植 申請人:(株)慶東Network