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应用福禄克产品对矿物燃料加热设备故障排除

应用福禄克产品对矿物燃料加热设备故障排除

  • 内容摘要:本应用说明可使您了解到矿物燃料加热系统的基本原理以及通过使用温度计、数字式万用表 (DMM)、钳形表、压力/真空模块和其它附件对这些系统进行故障排除的方法。热泵和强制空气电

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详细描述

本应用说明可使您了解到矿物燃料加热系统的基本原理以及通过使用温度计、数字式 (DMM)、钳形表、压力/真空模块和其它附件对这些系统进行故障排除的方法。热泵和强制空气电加热炉在公司的其它应用说明中进行介绍。
具有微安能力、对火焰调整回路能够进行测试的DMM
具有微安能力、对火焰调整回路能够进行测试的DMM
 

一、矿物燃料加热设备的系统原理

强制空气加热热量在一个中央燃烧炉中产生,随后通过管道系统被输送和分配到需要调节的空间。通过对加热系统的合理设计,将能够向被调节的区域输送静态、经过过滤处理的和舒适的空气。最新的现代加热系统设计也可通过电子方式对空气进行过滤,随着区域温度的变化对气流进行调节,并根据占用时间输入外部的新鲜空气。

在今天的市场上,主要有三种类型矿物燃料加热系统。它们是天然气、液化石油气 (LP) 和矿物油强制空气燃烧炉。


二、矿物燃料强制空气加热

强制空气矿物燃料燃烧炉是一种在工厂中已制成并完成包装的加热装置,它包括:
1、一个用于气体或油燃烧室的设计方案
2、一个热交换器
3、一个废气排放室
4、一个强制空气循环风机
5、一个控制器部分

新装置经常还包括一个用于提高效率的辅助热交换器和一个用于燃烧气体的辅助风机。由于新装置会大大降低燃烧气的温度并从燃烧气中移除水蒸汽,它们经常也被称作冷凝高效燃烧炉。另外,它们还以塑料废气管取代了传统使用的金属废气管,因为其产生的废气温度与使用低效旧装置时相比要低的多。

旧标准燃气炉效率介于65 % 和 78 % 之间,而新的高效燃烧炉在与引风机结合使用时,效率可介于78 % 和85 %之间。

现代冷凝燃烧炉的效率可高达 90-95%。现代矿物燃料燃烧炉还配备有电子控制装置,用于点火、风机转速控制、电子恒温装置和安全控制等。天然气燃烧,其典型工作压力为 3.5 英寸. 水柱。

在具有主气体管线的较大城市和社区内,天然气经常被被用作首选燃料。燃料油和液化石油气 (LP) 加热炉在农村地区更加普及。
燃油系统中的关键测量点
燃油系统中的关键测量点

燃油炉(柴油)与燃气炉类似,不同之处在于,燃油必须用泵抽送,并且因为燃油必须以液态的形式向客户供应,因此燃油必须在燃烧室内经过雾化处理。另外,经过雾化处理的燃油必须通过高压电极来点燃。

LP 加热炉中的部件与传统的天然气燃烧炉完全相同,区别在于燃烧器中的气体工作压力通常为 9-11 英寸水柱。

燃烧区的温度可根据需要通过对燃烧过程进行控制来确定,以便将热量转移到被调节空间。这通常需要预吹扫、吹扫、点火序列、防火和验证、燃烧循环以及完成时的后吹扫。


三、矿物燃料强制空气燃烧炉的故障排除

在对矿物燃料强制空气燃烧炉进行故障排查时,将整个装置分解为三个基本组件十分重要:
1、恒温控制系统
2、点火控制序列
3、风机控制器系统
使用钳形表检查电流
使用钳形表检查电流
 

四、测试恒温控制系统

任何燃烧炉上的恒温控制器都遵从一种基本设计。它包括两条导线:一条用于 24 V 交流电源的红色导线和一条用于将主加热控制信号返回到燃烧炉的白色导线。当使用相同的恒温器对冷却进行控制时,还将有一条用于风机控制的绿色导线和一条用于冷凝装置控制的黄色导线。基于温度变化进行加热和冷却切换。加热和冷却循环之间的独立风机操作由一个手动开关进行控制。一些设备具有多个的加热或冷却级。在此情况下,第一级加热将有一个 W1 输出,第二级加热将有一个 W2 输出,第一级冷却将有一个 Y1 输出,第二级冷却将有一个 Y2 输出。第二级输出可由电子定时器而不是温度灵敏开关交替进行控制。

在对恒温器进行故障排查时,首先要检查在变压器次级侧和恒温器上是否有 24 V 交流电源。

确认之后,应该使用一个数字式万用表 (DMM) 或供暖、通风、空调 (HVAC) 用钳形表来检查来自恒温器的白色导线上的电压。如果变压器上有电但恒温器插座处却没有,则问题发生在恒温器上。如果恒温器插座处的白色导线有电力信号,但没有为加热主控制装置供电,则检查主控制装置处安全开关是否打开以及接头是否松动。主控制装置可以是常备点火燃烧炉上的一个气体阀、热表面或火花点火气体燃烧炉上的点火控制装置、电热炉上的定序装置或者油燃烧器的主控制装置。


五、测试风机控制系统

与恒温器一样,可自动开启风机的风机控制系统也非常简单。用于压力通风系统的传统燃烧炉风机控制装置,使用一个对温度敏感的双金属探头来控制风机开关。这些控制装置具有"Fan-ON"和"Fan-OFF"温度设置。一些装置甚至自带加热器,通过向双金属探头加入热量而作为一个"Fan-ON"定时器使用。该加热器可与燃烧器控制信号同时启动定时装置。大多数高级燃烧器已经改用电子定时器,它可在燃烧过程开始或结束之后,在可调节的预设时间点起动和停止风机。两种风机控制方法都依赖于在风机起动之前开始和保持燃烧过程。为了排除风机控制系统中的故障,首先要确保压力燃烧室已经变热。如果还不热,则检查主气体阀和燃烧控制装置。 如果已经很热而风机没有运转,则检查风机电机的状况。很可能电机因轴承卡住而出现故障。在电源关闭时,检查风机叶片是否旋转自如。检查燃烧控制装置,以确保其没有被打开并阻止风机运转。可以使用一个DMM或多功能钳形表进行检查。在 90%(IV )燃烧炉上,燃烧风机被称作燃烧鼓风机;在 80%(I )燃烧炉上,燃烧风机则被称作燃烧引风机。使用燃烧风机的所有燃烧炉都必须保证在可以进行点火序列之前具有一个最低空气量。这个工作通常使用一个压差开关来完成。使用一个伏特计来确定是否压力开关在燃烧风机达到全转速后关闭。如果开关没有关闭,则使用一个压力传感器来测量压差。如果压差大于列出的"接通"压力,则说明开关出现故障。如果压差小于"接通"压力,则说明燃烧炉和通风系统中存在问题。如果循环风扇正在运转,您想要确定是否已设定在合适的转速,就需要检查燃烧热交换器两端的温度差。需要测量返回空气温度和排放空气温度。这些温度可使用数字式温度计进行检查。正常温度差在大约 40°F 到 70°F 之间。请注意,它将随热交换器表面的设计形式而不同,因此一定要查看装置的厂商技术规格,以了解可接受的温度差变化。

六、测试火焰验证控制系统

在燃气炉或燃油炉中的火焰不是总保持燃烧状态时,需要将对火焰验证控制系统的检查作为故障排除过程的一部分。燃油炉使用几种火焰验证系统。旧燃气炉使用带有毫伏信号的热电偶来确认火焰的存在。新型、高效的燃气炉则采用各种电子火焰验证系统。燃油炉使用一个火焰传感器,该传感器具有一个到控制器的电阻输出。一些厂商还尝试使用一个温度启动的开关机构。本文只介绍最流行的火焰验证系统,其包括热电偶、火焰棒系统和火焰传感器系统。
使用多功能钳形表测试电压
为了测试热电偶的无载状况,您只需使用DMM或钳形表来测量热电偶的输出信号。这需要从气体阀上拧下热电偶,并将DMM或钳形表的导线连接到热电偶的正负端子。热量加到尖端时热电偶的正常无载输出信号是 20 mV 到 30 mV。应该在加有负载的情况下对热电偶进行测试。进行此测试时,必须在气体阀和热电偶之间放置一个热电偶接头。

这样就可以测试加载时的 mV 电压。在良好火焰位置处的一个良好热电偶的电压应至少为 8-12 mV。气体阀中安全电磁阀的开断点通常大约为 4 mV。


七、测试火焰棒

见下图,今天的多数轻型商用和住宅气体燃烧器的控制器都使用火焰棒来确认火焰的存在。下面是它的工作原理:点火控制器向火焰棒发出一个电压。火焰本身可作为火焰棒和地之间的一个部分二极管整流器。不存在火焰时,回路就会断开,没有电流通过。火焰的存在允许几微安的直流电流流过。可接受的微安电流读数对于不同的厂商是不同的。控制装置的微安电流值差别也很大。开断微安值可能低达 0。16 μA,或高达 18 μA 和更高。
在这个设置中,可以使用一个 HVAC 数字式万用表或一个 HVAC 钳形表。
在这个设置中,可以使用一个 HVAC 数字式万用表或一个 HVAC 钳形表。
 

八、测试步骤本身非常简单

检查 24 V 交流电源电压
1. 关闭燃烧炉,找到控制器和火焰棒之间的导线。通常,该导线在控制面板或火焰棒处使用标准扁接头进行连接。
2. 将扁接头断开,并将用于测量微安电流的DMM或钳形表的测试线串联到电路中。如果有测试线用的弹簧夹,连接会更加容易。
3. 开启仪表电源,并将它置于微安 (μA) 模式。恢复燃烧炉的电源(遵循燃烧炉厂商的安全操作说明),然后设置燃烧炉以获取热能。
4. 燃烧器或导向器点火时,检查仪表的读数。参考燃烧炉的故障排除说明以确定对该结果如何处理。通常,较低或零微安读数可能表明存在以下潜在问题:
  a. 火焰传感器离火焰不够近;
  b. 火焰棒上碳的积累限制了电流流动(使用钢丝棉清洁火焰棒);
  c. 火焰棒与地发生短路;
  d. 控制模块和火焰棒之间不存在连续性(使用带有连续性测试功能的DMM或钳形表进行检查)。
  e. 控制模块已损坏,需要更换。使用设备厂商的手册进行检查。
对燃气系统进行的关键测量
对燃气系统进行的关键测量
 

九、测试火焰传感器

今天的多数轻型商用和住宅油燃烧器的控制器都使用一个火焰传感器来确认火焰的存在。这些系统以下列方式工作:
  1. 在需要热能时,主控制器起动泵的电机,并接通高压变压器以产生一个点火火花。
  2. 点火器启动燃烧过程。火焰的光作为驱动火焰传感器的能量源。
  3. 在光强增加时,电阻将下降。随着电阻的下降,控制器对火焰状况进行确认,并继续让泵运转。如果油泵出现故障或油压力发生损失,火焰传感器就将一个更高电阻发送到控制装置,油泵在进行手动复位时关闭。没有火焰时,回路断开,将没有油泵压力被传送到燃烧室。 为了对火焰传感器进行测试,关闭燃烧炉,然后找到从火焰传感器到控制器的两条导线。通常,这两导线在主控制器"F""F"端子处进行连接。将一个欧姆表连接到火焰传感器导线。火焰建立以后,必须对"F""F"端子进行跨接以保持点火。这样就可以从容地读取火焰传感器电阻。

  1. 启动油燃烧器。
  2. 点火后,将主控制器上的"F"、"F"端子跨接。
  3. 读取火焰传感器两端的电阻。

  该电阻必须大大低于 1600 Ω 的开断电阻。该电阻值通常在 200-800Ω 之间。火焰传感器表面的污物或烟垢将阻断来自燃烧器的光线,引起比预期值高的电阻。如果火焰传感器没有对准,从而无法正确检测到火焰,也将产生高于预期值的电阻。 在燃烧器关闭的情况下,确保火焰传感器清洁并进行正确对准,以便能正确检测到火焰。使用一个下射光线来检查火焰传感器。光线接通时,电阻应降低到接近于零。光线关闭时(并且周围区域很暗),电阻应上升到接近 100,000Ω。确保火焰传感器插脚和插孔之间连接良好。如果燃烧器位于周围光线明亮的区域中,则火焰传感器可能得到 800 Ω 或更低的"假光线"读数。如果燃烧器应该关闭时检测到了光线,则燃油主控制器将不允许燃烧器启动。如果有测试线用的弹簧夹,连接会更加容易。接通DMM,然后将它置于欧姆模式。当火焰传感器暴露于机械空间内的光线中时,读取电阻值。如果光线不够明亮,则用您的手电筒照射火焰传感器的表面。随着光线的增加,电阻值将下降到接近于零欧姆。


十、矿物燃料燃烧炉上的测试点


I. 低电压
• 热预测器(1 至 2)处的恒温器、连续性和低电流
• 气体阀 - 24 V AC
• 安全 - 限值、空气压力、温度
• 防火热电偶 mV、火焰棒 - 微安

II. 燃油炉上的高电压
• 120 V AC、5000 V DC 至 12000 V DC 点火

III. 气体供应
• 天然气:7 in. 水柱供气压力,3.5 in. 水柱歧管压力(典型值)
• 液化石油气:11 in. 水柱供气压力,8-10 in. 水柱歧管压力(典型值)

IV. 燃烧气体
• CO2 或 O2 是空气过量的量度
• CO 是燃烧质量的量度

V. 温度
• CO2(或 O2)连同通风口温度作为燃烧效率的量度
  标准旧式燃烧炉 - 450°F
  中等效率燃烧炉 - 350°F
  90 % 及以上高效率燃烧炉,使用 PVC 管道
• 热交换器两端的温度差 - 空气流动正确时的指示在 40°F 至 70°F 之间。注意:它将随热交换器表面设计的不同而发生变化。


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