使用气压传感器控制空气燃料比的锅炉和方法

摘要

本发明公开了一种使用气压传感器的空气燃料比控制锅炉以及控制其空气燃料比的方法。所述锅炉包括风扇、气压传感器、气压传感器电压测量设备、气压传感器电压补偿设备和控制器，且事先补偿所述气压传感器的元件性能、组成的偏差(误差)所引起的噪声因子，以使其与运转风扇前的初始参考电压相匹配，从而使空气燃料比的效率最大化。此外，该锅炉不仅使因燃烧效率的最大化而发挥出最佳的燃料效率效果成为可能，而且也使有害气体的排放最小化成为可能，从而事先预防了环境污染，并因此改善了产品的可靠性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用气压传感器的空气燃料比控制锅炉以及用于控制其空气燃料比的方法，更具体地涉及一种使用气压传感器的空气燃料比控制锅炉以及用于控制其空气燃料比的方法，能够实现最佳的燃烧效率和精确的空气燃料比控制以改善所述锅炉的燃料效率，并且大大增加了有效性来提高产品的可靠性。

背景技术

通常，锅炉是用于混合并燃烧空气和燃料的装置。在这些锅炉中，燃烧效率要依赖于如何精确地控制空气和燃料的混合比来加以确定。

锅炉中，应用空气比例控制系统或电流比例控制系统以控制空气燃料比。与通过所述模式由控制风扇的每分钟转速(rpm)所引入的空气的压力成比例地供给精确数量的燃料，从而能够增加锅炉的燃烧效率并最大限度地防止有害气体排出。此处，空气比例控制系统适用于通过根据风扇的rpm基于所需要的热卡(calorie)来计算所供给的用于燃烧的空气的体积，根据与所计算的风扇的rpm成比例引入的空气压力而自动开/合空气比例阀(proportional valve)以及供给适量燃料来适当保持空气燃料比。该电流比例控制系统适用于通过根据风扇的rpm基于所需要的热卡(calorie)来计算所供给的用于燃烧的空气的体积，并控制用于供给对应于风扇的rpm的燃料的电流比例阀的电流值来适当保持空气燃料比。

此外，近来出现一种锅炉，具有气压传感器，可以使用差压(differentialpressure)测量所引入空气的压力。如图1中所示，该锅炉包括吸入用于燃烧的空气的风扇10、测量风扇10所吸入的空气压力的气压传感器20、接收由气压传感器20所测量的气压数据的控制器30，其根据输入的气压控制通过燃料供给管40进行供给的燃料数量，当吸入的空气压力依赖于所供给燃料的数量改变时对风扇10的rpm进行调整，并通过气压传感器所测量的电压来控制所述风扇以基于供给的燃料数量保持适当的空气体积。

尽管未示出，但文氏管(venturi tube)设置在风扇10内的通风道上以通过横截面的变化产生差压。气压传感器20连接到文氏管上，从而使用在文氏管产生的差压来测量气压。

这样，使用差压测量气压的气压传感器20包括依赖于气压的变化而上下移动的隔膜21(diaphragm 21)、向隔膜21施加弹力的弹性部件22，如弹簧、根据隔膜21的上下移动而上下移动的反射部件23以及感测反射部件23移动中的差异来测量压力的感测部件24。

此处，感测部件24包括光发射元件和光接收元件。当光发射元件发光时，光反射在反射部件23上，然后所反射的光由光接收元件所接收。感测根据的原理是，当与光接收元件所接收的光的数量成比例的电流改变时，所测量的电压值也改变。

具有这种结构和运转的气压传感器20公开在本申请人提交的登记号为No.0353005的韩国实用新型中，其全部内容以引用的方式并入本文中。

根据具有上述气压传感器的常规锅炉，不仅使借助适当的空气燃料比来增加燃烧效率成为可能，而且进行精确控制以具有对应于锅炉所需的额定输出的空气燃料比也是可能的。可是，常规锅炉的不足在于，初始参考电压值随热/冷天气的到来而变化，当长期使用时会改变传感器的性能，且初始参考值会随反射部件上的灰尘或外来物质以及弹性部件的弹力的改变而变化，等等。

换句话说，常规的锅炉不能消除各种噪声因子，例如气压传感器的性能偏差、弹簧或弹性部件的弹性所引起的偏差、反射部件的颜色所引起的偏差、隔膜的橡胶性能所引起的偏差等等，以致它不能控制最佳的燃烧效率或者最佳最大化的空气燃料比。

参照图3进行更详细说明。图3是绘制锅炉运行时，电压和压力之间关系的图。当风扇被驱动时，风扇通常的电压应该绘制出参考开始电压为0.3V和参考峰值电压为3.2V的标准曲线图。然而，由于上面提及的噪声因子，风扇的通常电压绘制出上部曲线或下部曲线，其中，与标准曲线图相比，两开始电压和峰值电压整体上都相等地上升或下降。因此，控制最佳的燃烧效率和精确的空气燃料比是不可能的。而且，产品的可靠性降低了。

发明内容

因此，考虑到上述问题进行了本发明，本发明的目的是提供一种使用气压传感器的空气燃料比控制锅炉以及用于控制其空气燃料比的方法，适用于克服由于热/冷天气的到来、组件性能的偏离等所引起的初始参考电压的变化，即有效地处理气压传感器的噪声因子的产生，从而实现最佳的燃烧效率和精确的空气燃料比控制以改善锅炉的燃料效率，大大增加有效性以提高产品的可靠性。

根据本发明的一个方面，提供了一种空气燃料比控制锅炉，其具有吸入用于燃烧的空气的风扇，并在通风道上设置有文氏管以产生差压，和连接于风扇的文氏管并使用文氏管处所产生的差压来测量空气压力的气压传感器。所述空气燃料比控制锅炉包括：气压传感器电压测量设备，用于在运转风扇前测量气压传感器的电压的初始值；气压传感器电压补偿设备，用于当气压传感器电压测量设备所测量的数据值超过或不足于气压传感器电压的参考值时，来事先用参考电压补偿超过或不足的参考值；以及控制器，用于从气压传感器电压测量设备接收数据，将所接收的数据与气压传感器的初始参考电压进行比较，确定是否对气压传感器电压进行补偿、运转风扇、接收由气压传感器所测量的测量气压数据以根据气压控制所供给的燃料的数量、当吸入的空气压力依赖于所供给的燃料的数量加以变化时来调整风扇每分钟的转速(rpm)、通过气压传感器所测量的电压来根据所供给的燃料的数量保持适当的空气体积，从而控制风扇。

根据本发明的另一方面，提供了一种使用气压传感器来控制锅炉的空气燃料比的方法，所述方法包括：第一步，当锅炉根据用户的设定开始运转时，在运转风扇前测量气压传感器的电压的初始值；第二步，确定在第一步中所测量的气压传感器电压的初始值是否对应于标准初始参考电压；第三步，如果运转风扇前的气压传感器电压的初始值对应于第二步中的初始参考电压，那就进行一系列的控制空气燃料比的过程而无需补偿气压电压的初始值；第四步，如果运转风扇前的气压传感器电压的初始值超过第二步中的标准初始参考电压，那就使用处于一种状态的气压传感器来进行一系列的控制空气燃料比的过程，该状态中，通过补偿与超过参考电压的初始值一样低的初始值来使气压传感器电压保持为初始参考电压；以及第五步，如果运转风扇前的气压传感器电压的初始值不足于第二步中的标准初始参考电压，那就使用处于一种状态的气压传感器来进行一系列的控制空气燃料比的过程，该状态中，通过补偿与不足于参考电压的初始值一样高的初始值来使气压传感器电压保持为初始参考电压。

如上所述，根据使用气压传感器的空气燃料比控制锅炉和控制其空气燃料比的方法，不仅使提高对锅炉的精确控制成为可能，而且还可能使燃烧效率最大化。因此，有可能使有害气体的排放最小并发挥出最佳的燃料效率增强效果。

空气燃料比的有效性的这一增加，使提高产品的可靠性成为可能。

附图说明

当结合以下附图，本发明的前述和其它目的、特征和优点将一从下述详述中变得更加显而易见，其中：

图1例示了具有气压传感器的常规锅炉的结构；

图2例示常规气压传感器实施例的横截面图；

图3是用于说明锅炉运转时电压和压力之间关系的图；

图4例示了根据本发明使用气压传感器的空气燃料比控制锅炉的结构；

图5是例示根据本发明使用气压传感器来控制锅炉的空气燃料比的方法的流程框图；以及

图6是用于说明根据本发明的空气燃料比控制的电压-压力图。

具体实施方式

以下详细说明本发明的示例性实施方式。

图4例示了根据本发明使用气压传感器的空气燃料比控制锅炉的示意结构。图5是例示根据本发明使用气压传感器来控制锅炉的空气燃料比的方法的流程框图；图6是用于说明根据本发明的空气燃料比控制的电压-压力图。

如图4中所示，根据本发明的使用气压传感器的空气燃料比控制锅炉包括风扇110，其吸入用于燃烧的空气并在通风道上设置有文氏管以产生差压；气压传感器120，其与风扇110的文氏管相连并使用文氏管处产生的差压来测量空气压力；气压传感器电压测量设备130，其测量在风扇110运转前所述气压传感器的电压初始值；气压传感器电压补偿设备140，其当气压传感器电压测量设备130所测量的数据值超过或不足于气压传感器电压的参考值时，事先用参考电压对其补偿；以及控制器150，其从气压传感器电压测量设备130接收数据，将所接收的数据与气压传感器的初始参考电压进行比较、确定是否对气压传感器电压进行补偿、运转风扇110、接收由气压传感器120所测量的测量气压数据以根据气压来控制所供给的燃料数量、当吸入的空气压力依赖于所供给的燃料的数量加以变化时调整风扇110每分钟的转速(rpm)、通过气压传感器所测量的电压来根据所供给的燃料的数量保持适当的空气体积，从而控制该风扇。

未说明的参考数字160表示用于供给燃料的燃料供给管。

将参照图4至图6对根据本发明的使用具有该结构的气压传感器的空气-燃料比控制锅炉的运行加以说明。

首先，通电后，当锅炉根据用户的设定开始运转时，在运转风扇110前，通过气压传感器电压测量设备130测量气压传感器的电压的初始值；并将所测量的数据传输给控制器150。

控制器150确定所述气压传感器电压的输入初始值是否对应于通常的初始参考电压；如果是，那就绘制出如图6中所示的标准曲线。从而控制器150进行一系列的控制风扇的过程，例如运行风扇110、而无需补偿气压传感器电压的初始值，接收来自使用差压测量空气压力的气压传感器120的测量数据，根据气压来控制所供给燃料的数量、当吸入的空气压力依赖于所供给燃料的数量加以变化时调整风扇110的rpm、通过由气压传感器所测量的电压来根据所供给燃料的数量保持适当的空气体积。

进一步地，如果运转风扇前的气压传感器电压的初始值超过通常的初始参考电压，那就绘制出如图6中所示的位于标准曲线上方的上部曲线。因此，控制器150通过气压传感器电压补偿设备140补偿与超过通常的初始参考电压的气压传感器电压的初始值一样低的初始值，从而使气压传感器电压保持为初始参考电压。在这种状态下，控制器150使风扇110运转，以便使用气压传感器120进行空气比例控制。如果运转风扇前的气压传感器电压的初始值不足于通常的初始参考电压，那就绘制出如图6中所示的位于标准曲线下方的下部曲线。因而，控制器150通过气压传感器电压补偿设备140补偿与不足于通常的初始参考电压的气压传感器电压的初始值一样高的初始值，从而使气压传感器电压保持为初始参考电压。在这种状态下，控制器150使风扇110运转，以便使用气压传感器120进行空气比例控制。

这样，根据本发明的使用气压传感器的空气-燃料比控制锅炉能事先补偿由气压传感器120的元件性能、组成的偏差(误差)所引起的噪声因子，以使其与运转风扇前的初始参考电压相匹配，并且补偿长期使用时气压传感器的初始参考电压的性能变动的偏差，从而使空气-燃料比的有效性最大化。换句话说，空气-燃料比控制锅炉不仅使由于燃烧效率的最大化而发挥出最佳的空气-燃料比效果成为可能，而且使有害气体的排放最小化成为可能，从而预防了环境污染。

从上文可以看出，本发明可用于锅炉，以便它能准确地控制最佳的燃烧效率和空气-燃料比。

虽然结合目前被认为是最实用的和最有示范性的实施方式对本发明进行了说明，但可以理解的是，本发明并不局限于所公开的实施方式和附图，而相反，在所附的权利要求的精神和范围内，其旨在涵盖各种修改和变型。