СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ НЕПРОХОДИМОСТИ В ВЫТЯЖНОМ КАНАЛЕ ГАЗОВОГО КОТЛА
METHOD TO DETECT CLOGGING OF THE EXHAUST DUCT OF A GAS BOILER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла и, в частности, к способу выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла, обеспечивающему возможность выявления непроходимости в вытяжном канале с использованием значений RPM (числа оборотов в минуту) вентилятора нагнетателя и разности температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды.
Уровень техники
Газовый котел, в общем, представляет собой устройство, выполненное с возможностью сжигания внутри него сжиженного нефтяного газа, сжиженного природного газа или - бытового газа, нагревания воды с использованием теплоты сгорания, выделяемой в процессе сжигания, и с возможностью нагревания внутреннего пространства помещения с использованием циркуляционного насоса для обеспечения циркуляции нагретой воды по нагревательному трубопроводу внутри помещения или подачи горячей воды в ванную комнату или кухню.
Кроме того, газовые котлы, в зависимости от типа теплообменника для нагревания теплофикационной воды, подразделяются на конденсационные и неконденсационные. В конденсационном газовом котле теплота сгорания используется для непосредственного нагрева теплофикационной воды, а также обеспечена возможность максимизации теплового КПД за счет повторного поглощения скрытой теплоты конденсации отработанного газа.
Конденсационный газовый котел работает следующим образом: сначала высокотемпературная теплофикационная вода, нагретая теплотой горения горелки, перекачивается в нагревательный трубопровод посредством циркуляционного насоса, и затем низкотемпературная теплофикационная вода, собираемая после пропускания через нагревательный трубопровод, вводится в обменник скрытой теплоты, причем низкотемпературная теплофикационная вода, введенная в обменник скрытой теплоты, предварительно нагревается посредством теплообмена с отработанным газом, прошедшим через обменник явной теплоты; далее обеспечивается повторное протекание этой предварительно нагретой теплофикационной воды через обменник явной теплоты для обеспечения ее непосредственного нагрева за счет теплоты горения горелки и ее последующая перекачка в нагревательный трубопровод посредством циркуляционного насоса, как описано выше. Кроме того, трехходовый клапан, установленный на выходе из теплообменника, обеспечивает поступление нагретой посредством горелки воды в нагревательный трубопровод или ее подачу в теплообменник горячей воды для осуществления теплообмена с холодной водой, подводимой по прямоточному водопроводу и используемой в дальнейшем в качестве горячей воды.
При этом в камере сгорания такого известного из уровня техники газового котла при первоначальном воспламенении может присутствовать несгоревший газ, а, значит, для предотвращения взрыва упомянутого несгоревшего газа горелка может быть задействована только после того, как вытяжной вентилятор начнет вращаться с высокой скоростью для выпуска упомянутого несгоревшего газа. За это время должно быть определено, является ли достаточным значение RPM вытяжного вентилятора, вращающегося с высокой скоростью, поскольку значение RPM вытяжного вентилятора является стандартным параметром для установления факта непроходимости в вытяжном канале или встречного потока, втягиваемого в дымоход. Для этого определяют значение RPM вытяжного вентилятора и сравнивают его с предварительно заданным значением RPM вытяжного вентилятора. Таким образом, для выявления непроходимости в вытяжном канале посредством проверки соответствия режима работы котла определяют значение RPM вытяжного вентилятора, задают и сохраняют в микрокомпьютере контрольное значение RPM вытяжного вентилятора, определяют значение RPM вытяжного вентилятора в начале работы котла и сравнивают с контрольным значением RPM вентилятора, и, если выявлено, что определенное значение RPM превышает контрольное значение RPM вентилятора, то работу котла останавливают и выводят ошибку, соответствующую непроходимости вытяжного канала.
Вышеописанный способ обеспечивает возможность выявления непроходимости вытяжного канала потому, что при непроходимости вытяжного канала и отсутствии газа (а значит и потока воздуха во вращающемся вытяжном вентиляторе), вытяжной вентилятор не совершает никакой работы и, следовательно, скорость вращения вытяжного вентилятора увеличивается даже с учетом того, что используемое рабочее напряжение не изменяется. Кроме того, в случае непроходимости вытяжного канала или сильного встречного потока соотношение воздуха и газа в смеси не соответствует условиям ее полного сгорания, что приводит к наличию большого количества монооксида углерода в отработанном газе и к выпуску несгоревшего газа, что влечет за собой опасность отравления.
В большинстве газовых котлов обычно имеются датчики разности давления для выявления непроходимости вытяжного канала или встречного потока и прочего, или же выявления непроходимости вытяжного канала осуществляется посредством сравнения значения RPM вентилятора с контрольным значением RPM, или сравнения значения тока или напряжения, подаваемого на вентилятор, с контрольным значением.
Тем не менее, такой способ выявления непроходимости в вытяжном канале часто может являться причиной увеличения себестоимости устройства, ошибочного выявления непроходимости вытяжного канала при нормальной работе вследствие неисправности в вентиляторе, а также нестабильности прикладываемого к вентилятору тока или напряжения, или не обеспечивает возможность корректного выявления непроходимости в вытяжном канале.
Патентные документы
[Патентный документ 1] Корейский патент №10-0512494 (Способ выявления перекрытия выпускного отверстия газового котла; 29.08.2005).
Раскрытие сущности изобретения
Техническая проблема
Задача настоящего изобретения, созданного исходя из вышеупомянутых проблем, состоит в том, чтобы предложить способ выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла, обеспечивающий возможность выявления непроходимости в вытяжном канале с использованием значения разности температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды, а также значения RPM вентилятора при работе котла, причем упомянутые параметры используют для точного определения, в каком состоянии, нормальном или закупоренном, находится дымоход.
Техническое решение
Способ выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла в соответствии с настоящим изобретением, в котором в ходе работы газового котла приводят в движение нагнетатель в зависимости от количества воздуха, протекающего через выполненную на входе в нагнетатель трубку Вентури, обеспечивая, тем самым, ввод газа, после подачи газовоздушной смеси к горелке осуществляют процесс воспламенения посредством контроллера, во время нагрева определяют значения температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды посредством температурных датчиков, расположенных в трубопроводе для подаваемой теплофикационной воды и трубопроводе собираемой теплофикационной воды, и используют значения RPM вентилятора нагнетателя и упомянутых температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды для выявления непроходимости в вытяжном канале, причем упомянутый способ включает в себя следующие этапы: этап (А), на котором осуществляют процесс воспламенения в соответствии с заданной пользователем температурой и выполняют регулирование температуры для получения упомянутой заданной пользователем температуры; этап (В), на котором определяют, превышает ли текущее значение RPM приведенного в движение нагнетателя контрольное значение RPM нагнетателя; этап (С), на котором если определено, что текущее значение RPM вентилятора превышает контрольное значение RPM вентилятора, вычисляют разницу между значениями температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды, измеренными посредством датчиков температуры при подаче теплофикационной воды, и определяют, является ли вычисленное значение меньше предварительно заданного контрольного значения температуры; этап (D), на котором определяют, превышает ли прошедшее время предварительно заданное время, основываясь на времени определения на этапе (С), если определено, что упомянутая разница является меньше упомянутого контрольного значения температуры; этап (Е), на котором отображают вовне уведомление о выявлении непроходимости в вытяжном канале, если определено, что прошедшее время превысило предварительно заданное время, основываясь на упомянутом времени определения на этапе (С).
Способ выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что контрольное значение RPM вентилятора представляет собой максимальное значение RPM вентилятора, умноженное на 0,8.
Способ выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла в соответствии с настоящим изобретением отличается тем, что заданное время составляет 30 секунд.
Способ выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла в соответствии с настоящим изобретением включает в себя возврат к выполнению этапа (В) и повторное выполнение последующих этапов при неудовлетворении определенных параметров условий любого из этапов (В), (С) и (D).
В способе выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла в соответствии с настоящим изобретением после процесса воспламенения на этапе (А) не выполняют последовательность этапов по выявлению непроходимости в вытяжном канале в течение заданного времени ожидания.
В способ выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла в соответствии с настоящим изобретением упомянутое время ожидания составляет 30 секунд.
Технический результат
Технический результат способа выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла в соответствии с настоящим изобретением заключается в возможности предотвращении непроходимости вытяжного канала при нормальном режиме контроля температуры, при этом упомянутый способ обеспечивает возможность постоянного выявления непроходимости в вытяжном канале с использованием значения RPM вентилятора и значения разности температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды.
Кроме того, поскольку непроходимость в вытяжном канале может быть выявлена с использованием лишь нагнетателя и температурных датчиков, которые, как правило, имеются в газовом котле, непроходимость в вытяжном канале может быть выявлена без дополнительных элементов, таких как устройство измерения давления в вытяжном канале, что позволяет снизить расходы.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показана блок-схема, иллюстрирующая процесс управления работой газового котла посредством способа пропорционального управления потоком воздуха в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2 показана конструкция подачи воздуха и газа газового котла, выполненного с возможностью применения способа пропорционального управления потоком воздуха с фиг. 1.
На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая способ выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла, выполненного с возможностью применения способа пропорционального управления потоком воздуха в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.
Осуществление изобретения
Ниже, со ссылкой на прилагаемые чертежи, описан предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения. Следует отметить, что используемые в описании и формуле изобретения термины не следует толковать исходя только из общепринятых или словарных определений, поскольку автор изобретения может соответствующим образом определять значения терминов для наилучшего описания изобретения, и таким образом, эти термины следует понимать, исходя из понятий и определений, соответствующих технической идее настоящего изобретения.
Таким образом, вариант осуществления изобретения, раскрытый в настоящем описании, а также конфигурации, показанные на чертежах, представляют собой лишь предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения и не раскрывают все технические идеи настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что они могут быть изменены с применением различных эквивалентов и модификаций упомянутого варианта осуществления на момент подачи данной заявки.
В соответствии с конфигурацией газового котла, подробно описанной ниже со ссылками на фиг. 1 и 2, упомянутый газовый котел может содержать трубку (100) Вентури, нагнетатель (200), горелку (300), привод (400) нагнетателя, контроллер (500), датчик (600) подводимой теплофикационной воды, датчик (700) собираемой теплофикационной воды, запоминающее устройство (800) и дисплей (900).
Когда пользователь, вводящий заданную температуру, осуществляет управление упомянутым котлом, извне вводят воздух (А) через трубку (100) Вентури, расположенную на входном конце нагнетателя (200), и регулируют RPM нагнетателя (200) посредством привода (400) нагнетателя таким образом, что обеспечивают расход газа (В) в зависимости от количества воздуха, вводимого через трубку (100) Вентури. Воздушно-газовую смесь подают посредством нагнетателя (200) в горелку (300) для осуществления процесса воспламенения.
Контроллер (500) выполнен с возможностью управления всей последовательностью действий, выполняемых в ходе работы котла. Кроме того, контроллер (500) обеспечивает регулировку температуры для получения заданной температуры в ходе работы котла и осуществления посредством контроллера (500) нормального процесса воспламенения. При этом контроллер (500) выполнен с возможностью управления упомянутым котлом так, что обеспечена возможность выявления непроходимости в вытяжном канале посредством выполнения последовательности действий по выявлению непроходимости в вытяжном канале во время осуществления этапа нормального регулирования температуры.
Последовательность действий по выявлению непроходимости в вытяжном канале состоит из четырех этапов и включает в себя этап, на котором определяют, истекло ли время ожидания; этап, на котором определяют, превышает ли значение RPM вентилятора нагнетателя контрольное значение RPM вентилятора; этап; на котором вычисляют разность температур (разницу между температурами подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды) для определения, является ли значение вычисленной разности температур меньше контрольного значения температуры; и этап, на котором определяют, истекло ли заданное время. Контроллер (500) выполнен с возможностью установки порядка выполнения каждого из четырех этапов и может дополнительно содержать таймер для определения истекшего времени.
Датчик (600) подводимой теплофикационной воды установлен на трубопроводе подводимой теплофикационной воды (не показан) и выполнен с возможностью измерения температуры подводимой теплофикационной воды, а датчик (700) собираемой теплофикационной воды установлен на трубопроводе собираемой теплофикационной воды (не показан) и выполнен с возможностью измерения температуры воды, собираемой после нагревания.
Запоминающее устройство (800) выполнено с возможностью хранения информации, необходимой для обеспечения возможности выполнения контроллером (500) последовательности действий по выявлению непроходимости в вытяжном канале. Например, посредством внешнего ввода данных может быть сохранена информация о времени ожидания, контрольном значении RPM вентилятора, контрольном значении температуры и заданном времени.
Дисплей (900) выполнен с возможностью отображения сообщения о соответствующей непроходимости в вытяжном канале по запросу контроллера (500), если после выполнения контроллером (500) последовательности действий по выявлению непроходимости в вытяжном канале определено, что в вытяжном канале имеется непроходимость.
Способ выявления непроходимости в вытяжном канале газового котла в соответствии с настоящим изобретением описан ниже со ссылкой на фиг. 3.
Во-первых, когда посредством внешнего запроса вводят заданную температуру и котел начинает работать, осуществляют процесс воспламенения и выполняют регулирование температуры для достижения упомянутой заданной температуры (этап S100).
Последовательность действий по выявлению непроходимости в вытяжном канале газового котла осуществляют при регулировании температуры, в ходе чего определяют, истекло ли время ожидания, например, 30 секунд, которое было предварительно установлено с помощью таймера и сохранено (этап S102).
Вышеупомянутый этап S102 обеспечивает задержку принятия решения о непроходимости в вытяжном канале до тех пор, пока не будет зарегистрирована нормальная температура, поскольку температуры подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды изменяются с началом процесса воспламенения. Время ожидания может быть установлено равным, например, 30 секундам, но это значение может быть изменено в зависимости от различных условий, таких как величина изменения температуры и типа котла.
Если нормальная температура зарегистрирована после того, как истекли 30 секунд, установленные в качестве времени ожидания, определяют текущее значение RPM вентилятора нагнетателя (200) и определяют, превышает ли оно максимальное значение RPM вентилятора, умноженное на коэффициент 0,8, что соответствует сохраненной контрольной скорости вращения вентилятора (этап S104), поскольку контрольное значение RPM вентилятора установлено в качестве значения, соответствующего 80% максимального значения RPM нагнетателя (200). Причем процентное соотношение (%) максимального значения RPM вентилятора, устанавливающее контрольное значение RPM вентилятора, может быть задано в зависимости от режима работы, типа нагнетателя (200), точности контроллера (500) и прочих подобных факторов.
Если определяемые на этапе S104 условия выполнены, вычисляют разность температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды и определяют, меньше ли это вычисленное значение предварительно заданного контрольного значения температуры (этап S106). Разность значений температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды используется потому, что если поток воздуха (А), проходящий через трубку (100) Вентури, уменьшается в соответствии со степенью непроходимости вытяжного канала, входное количество газа (В) уменьшается, что обеспечивает разницу температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды. Таким образом, эта разность температур может быть использована для выявления непроходимости в вытяжном канале.
Кроме того, контрольное значение температуры может быть выбрано следующим образом: при работе котла не в режиме выявления непроходимости в вытяжном канале значение RPM вентилятора нагнетателя (200) регулируют до максимального значения и постепенно закрывают вытяжку, и в результате получают значение разности температур, соответствующее непроходимости, посредством наблюдения за характеристиками сгорания, уровнем монооксида углерода, состоянием пламени и прочими характеристиками в котле. Выбранное значение контрольной температуры может быть изменено в зависимости от мощности котла и прочих подобных факторов.
Если при выполнении этапа S106 определено, что вычисленное значение (разность температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды) меньше контрольного значения температуры, проверяют таймер для определения, истекло ли с этого момента предварительно заданное время, равное 30 секундам (этап S108). Значение заданного времени, равное 30 секундам, может быть изменено для других условий.
Если в результате проверки таймера определено, что заданное время равное 30 секундам, истекло, выводят сообщение об ошибке, уведомляющее о выявленной непроходимости в вытяжном канале (этап S110).
В ином случае, если соответствующие условия не были выполнены на этапе определения истечения времени ожидания (этап S102), определяют, нормальный режим выявления и, таким образом, возвращаются к выполнению предыдущего этапа (этап S100) для продолжения регулирования температуры таким образом, чтобы была обеспечена работа котла до тех пор, пока не будет достигнута заданная пользователем температура.
Кроме того, если на этапе, на котором определяют, превышает ли текущее значение RPM вентилятора контрольное значение RPM (этап S104), определено, что текущее значение RPM вентилятора нагнетателя не превышает контрольное значение RPM вентилятора; или на этапе, на котором определяют, является ли вычисленное значение разности температур меньше значения контрольной температуры (этап S106) определено, что разность значений температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды меньше заданного контрольного значения температуры; или на этапе, на котором определяют, истекло ли заданное время (этап S108), определено, что заданное время не истекло, возвращаются с любого из вышеупомянутых этапов к выполнению этапа S104 и, начиная с него, повторно выполняют все вышеописанные этапы. Таким образом обеспечена возможность постоянного выявления непроходимости в вытяжном канале при работе котла.
Перечень ссылочных обозначений
100: Трубка Вентури
200: Нагнетатель
300: Горелка
400: Привод нагнетателя
500: Контроллер
600: Датчик подводимой теплофикационной воды
700: Датчик собираемой теплофикационной воды
800: Запоминающее устройство
900: Дисплей
А: Воздух
В: Газ
Промышленная применимость
Настоящее изобретение может быть использовано в конденсационном газовом котле для предотвращения непроходимости в вытяжном канале при нормальном режиме управления температурой и для постоянного выявления непроходимости в вытяжном канале при работе котла с использованием значения RPM вентилятора и значения разности температур подводимой теплофикационной воды и собираемой теплофикационной воды.