集成风量测试和安全时间测试的燃烧器冷态性能测试装置的制作方法

本发明涉及燃烧器性能测试技术领域，特别涉及一种集成风量测试和安全时间测试的燃烧器冷态性能测试装置。

背景技术：

燃烧器工业在我国是伴随着国民经济的发展和国家能源结构的变化而成长起来的一个新兴产业，它作为燃油、燃气锅炉的核心部件，近几年获得了飞速的发展。燃烧器是否能够正常运行，不但关系到安全，同时也涉及到环保和节能。为了保障燃烧器的安全运行，考虑到环保和节能的要求，针对燃油燃气燃烧器的结构与设计、安装与系统、运行与维护、安全与控制装置、技术资料与铭牌要求等，国家质量监督检验检疫总局(以下简称国家质检总局)在2008年1月8日颁布了《燃油(气)燃烧器型式试验规则》(TSG ZB001-2008)。

根据《燃油(气)燃烧器型式试验规则》第十九条到二十三条规定，对燃烧器的前吹扫时间、点火安全时间、主火安全时间、熄火安全时间有严格的规定。条款中不仅对前吹扫时间做出了规定，而且对前吹扫风量也有一定的要求。目前，用于计时的测试工具有很多，测试风量的设备也有很多，计时测试和测试风量的设备均各自独立，虽然这些设备便于携带，但测试时考虑的环境因素较少，最终结果不够准确。这是本申请需要着重改善的地方。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是要提供一种测试结果准确且精度高，便于操作的集成风量测试和安全时间测试的燃烧器冷态性能测试装置。

为了解决以上的技术问题，本发明提供了一种集成风量测试和安全时间测试的燃烧器冷态性能测试装置，工控机与风量测试的信号采集模块、安全时间测试模块连接，安全时间测试模块接收工控机发出的指令，对燃烧器的安全时间进行测试；信号采集模块将采集的大气压表、风道差压表和温湿度表的信号送入工控机，经工控机数据处理后得到风道的风量值。安全时间测试包括前吹扫时间测试，前吹扫时间的测试提供了风机启动的开始时间点，并将这个时间点作为风量测试的开始时间，即在前吹扫时间内对吹扫风量进行测试。

冷态是指燃烧器处于无火焰时的运行状态。本发明在燃烧器处于无火焰运行状态下，测得燃烧器的安全时间数据及风量数据。

风量测试时，所述信号采集模块在多次不同位置点采集各种类型被测风道的差压、环境温度、环境湿度、大气压力数据，工控机经过计算得到各测点的风量，对各测点的风量取平均值得到风量的最终测试结果。风量测试时考虑被测通道的类型，分为圆形风道测试、矩形风道测试和其它风道测试。

所述风量测试，包括以下的步骤：

1)将毕托管的动压口与风道差压表的“+”相连，静压口与风道差压表的“-”相连，信号采集模块采集到大气压力表、风道差压表、温湿度表测得的大气压力、环境温度和环境湿度数据；

2)选择圆形风道，得到测点距套管外端距离；

①输入“风道内直径D(m)”值；

②计算“面积(m²)”：

π：取圆周率3.1415926；

③输入“环数”整数值；

④输入“套管L(m)”值；

⑤计算“共计测点数目”，“共计测点数目”＝“环数N”×2；

若设置3环，则“共计测点数目”为6点，显示6点距离分布；

⑥计算测点距套管外端距离,由以下公式获得：

n:第n点，如点2，即n＝2。

3)选择矩形风道，得到测点距套管外端距离；

①输入“风道测孔处A边长(m)”值；

②输入“风道B边长(m)”值；

③计算“面积(m²)”：

s＝A×B；

④输入“套管L(m)”值；

⑤输入“测孔数目”、“单孔测点N”整数值；

⑥算“共计测点数目”，“共计测点数目”＝“测孔数目”ד单孔测点N”；

如设置“测孔数目”为2，“单孔测点”为3，则“共计测数目”为6点；

⑦计算测点距套管外端距离：

N:“单孔测点”数；

n:第n点，如点2，即n＝2；

4)选择其它风道，进一步设置参数；

①输入“面积(m²)”值；

②输入“测孔数目”整数值；

5)对毕托管调零；

将毕托管置于风道外，放置平稳后，显示差压无变化，值为零时，按下调零按钮；

6)根据以上圆形风道或矩形风道得出的测点位置，将毕托管按每个测点位置插入被测风道中，通过风道差压表测得动压和静压，经过工控机的数据采集和处理，计算出该测点的风量值Q_N(Nm³/h)；

其中：Q_s为“工况流量(m³/h)”；

Q_s＝Vs×F×3600

F：由参数设置“面积(m²)”获得；

Vs为“流速(m/s)”，

其中：P_d为采集的“动压(Pa)”；

K_p为毕托管系数；

ρ为湿空气密度(kg/m³)；

其中：t_s为测得的“环境温度(℃)”；

Ba为测得的“大气压力(mbar)”×100；

Ps为采集的“静压(Pa)”；

X_sw为含湿量，由以下公式获得：

其中：Ba为测得的“大气压力(mbar)”×100；

O为测得的“相对湿度(％RH)”/100；

P：由以下公式获得：

e：自然底数≈2.7182818；

ts为测得的“环境温度(℃)”；

7)对各测点风量取平均值得到最终的风量测试结果。

安全时间测试模块通过采集燃烧器各电气件的电压信号，通过信号处理，最终得出安全时间测试结果。安全时间测试包括前吹扫时间测试、点火安全时间测试、主火安全时间测试和熄火安全时间测试。

安全时间测试模块连接来自燃烧器风机启动的输入信号、点火变压器的点火输入信号、小火阀的小火输入信号、主火阀控制电源的大火输入信号和熄火控制输出信号，熄火控制输出串联在燃烧器火焰监测回路中。

安全时间测试模块监测到各个电压信号时，做出判断并遵循设定的通信协议与工控机通信，在触摸屏上显示最终结果，测量精度为±0.01秒。检测方法步骤及计时原理如下：

1)前吹扫时间测试：

工控机发送前吹扫时间计时功能开启的指令：

计时开始条件：风机启动的输入信号有电压信号；

计时停止条件：风机启动的输入信号无电压信号，或点火变压器的点火输入信号有电压信号；

计时停止后，时间被锁定，只有工控机发送复位指令后，计时功能才能重新开始。

2)点火安全时间测试：

工控机发送点火安全时间计时功能开启指令；

计时开始条件：小火阀的小火输入信号有电压信号；

计时停止条件：小火阀的小火输入信号无电压信号；

附加条件：小火输入信号有电压信号的同时，熄火控制输出开关量信号；

计时停止后，时间被锁定，只有工控机发送复位指令后，计时功能才能重新开始。

3)主火安全时间测试：

工控机发送主火安全时间计时功能开启指令；

计时开始条件：大火输入信号有电压信号；

计时停止条件：大火输入信号无电压信号；

附加条件：大火输入信号有电压信号的同时，熄火控制输出开关量信号；

计时停止后，时间被锁定，只有工控机发送复位指令后，计时功能才能重新开始。

4)熄火安全时间测试：

工控机发送主熄火安全时间计时功能开启指令

计时开始条件：大火输入信号有电压信号12.00秒后；

计时停止条件：大火输入信号无电压信号；

附加条件：大火输入信号有电压信号12.00秒后，熄火控制输出开关量信号；

计时停止后，时间被锁定，只有工控机发送复位指令后，计时功能才能重新开始。

本发明的优越功效在于：

1)本发明是集成了安全时间测试和风量测试两个性能指标的设备，集成度高；

2)本发明测试的准确度和精度高。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的电路原理框图；

图2为本发明测试方法的流程图；

图3为本发明毕托管放置于风道的结构示意图；

图4为本发明圆形风道的截面示意图；

图5为本发明矩形风道的截面示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

下面结合图1详细说明本发明的实施例。

图1示出了本发明实施例的电路原理框图，图2示出了本发明测试方法的流程图。如图1所示，本发明提供了一种集成风量测试和安全时间测试的燃烧器冷态性能测试装置，工控机与风量测试的信号采集模块、安全时间测试模块连接，安全时间测试模块接收工控机发出的指令，对燃烧器的安全时间进行测试；信号采集模块将采集的大气压表、风道差压表和温湿度表的信号送入工控机，经工控机数据处理后得到风道的风量值。

如图1和图2所示，安全时间测试模块通过采集燃烧器各电气件的电压信号，通过信号处理，最终得出安全时间测试结果。安全时间测试包括前吹扫时间测试、点火安全时间测试、主火安全时间测试和熄火安全时间测试。

安全时间测试模块连接来自燃烧器风机启动的输入信号、点火变压器的点火输入信号、小火阀的小火输入信号、主火阀控制电源的大火输入信号和熄火控制输出信号，熄火控制输出串联在燃烧器火焰监测回路中。

本发明安全时间测试模块外接5股线，每股为2芯线，其中风机启动的输入信号、点火输入信号、小火输入信号、大火输入信号是测试有无电信号，将此四股线分别与燃烧器的风机、点火变压器、点火阀(无点火阀可连接小火阀)、主火阀的控制电源连接，连接时两芯线不分正负极，电压信号不分交直流，均能测得，有效测量范围为30V-500V AC/DC。熄火控制输出需串联在燃烧器火焰监测回路里，根据计时条件，在适当的时候断开回路。

安全时间测试模块监测到各个电压信号时，做出判断并遵循设定的通信协议与工控机通信，在触摸屏上显示最终结果，测量精度为±0.01秒。检测方法步骤及计时原理如下：

1)前吹扫时间测试：采集到风机得电信号后，安全时间测试模块开始计时，等点火变压得电时，安全时间测试模块停止计时，这样就测得了前吹扫安全时间；具体步骤如下：

工控机发送前吹扫时间计时功能开启的指令：

计时开始条件：风机启动的输入信号有电压信号；

计时停止条件：风机启动的输入信号无电压信号，或点火变压器的点火输入信号有电压信号；

计时停止后，时间被锁定，只有工控机发送复位指令后，计时功能才能重新开始。

2)点火安全时间测试：采集到小火阀得电信号后，安全时间测试模块开始计时，等小火阀失电时，安全时间测试模块停止计时，这样就测得了点火安全时间；具体步骤如下：

工控机发送点火安全时间计时功能开启指令；

计时开始条件：小火阀的小火输入信号有电压信号；

计时停止条件：小火阀的小火输入信号无电压信号；

附加条件：小火输入信号有电压信号的同时，熄火控制输出开关量信号；

计时停止后，时间被锁定，只有工控机发送复位指令后，计时功能才能重新开始。

3)主火安全时间测试：采集到大火得电信号后，安全时间测试模块开始计时，等主火阀失电时，安全时间测试模块停止计时，这样就测得了主火安全时间；具体步骤如下：

工控机发送主火安全时间计时功能开启指令；

计时开始条件：大火输入信号有电压信号；

计时停止条件：大火输入信号无电压信号；

附加条件：大火输入信号有电压信号的同时，熄火控制输出开关量信号；

计时停止后，时间被锁定，只有工控机发送复位指令后，计时功能才能重新开始。

4)熄火安全时间测试：采集到大火得电信号12.00秒后，安全时间测试模块开始计时，等主火阀失电时，安全时间测试模块停止计时，这样就测得了熄火安全时间；具体步骤如下：

工控机发送主熄火安全时间计时功能开启指令

计时开始条件：大火输入信号有电压信号12.00秒后；

计时停止条件：大火输入信号无电压信号；

附加条件：大火输入信号有电压信号12.00秒后，熄火控制输出开关量信号；

计时停止后，时间被锁定，只有工控机发送复位指令后，计时功能才能重新开始。

风量测试时，所述信号采集模块在多次不同位置点采集各种类型被测风道的差压、环境温度、环境湿度、大气压力数据，工控机经过计算得到各测点的风量，对各测点的风量取平均值得到风量的最终测试结果。风量测试时考虑被测通道的类型，分为圆形风道测试、矩形风道测试和其它风道测试。

所述风量测试，包括以下的步骤：

1)如图3所示，将毕托管的动压口与风道差压表的“+”相连，静压口与风道差压表的“-”相连，将毕托管插入风道的毕托管进入孔，毕托管进入孔距离风道出口的距离为2d(圆形风道)，或为2B(矩形风道)。温湿度探头安装孔，布置在距离毕托管进入孔0.15D(圆形风道)，或0.15B(矩形风道)处。

采集模块采集到大气压力表、风道差压表、温湿度表测得的大气压力、环境温度和环境湿度数据；

2)选择圆形风道，得到测点距套管外端距离；

a)输入“风道内直径D(m)”值；

b)计算“风道内面积(m²)”：

π：取圆周率3.1415926；

c)输入“环数N”整数值；环数指圆形截面积所需划分的等面积圆环数；输入“套管L(m)”值；见图4所示；

d)计算“共计测点数目”，“共计测点数目”＝“环数N”×2；

若设置3环，则“共计测点数目”为6点，显示6点距离分布；

f)计算测点距套管外端距离,由以下公式获得：

n:第n点，如点2，即n＝2。

3)选择矩形风道，得到测点距套管外端距离；

a)输入“风道测孔处A边长(m)”值；见图5所示；

b)输入“风道B边长(m)”值；

c)计算风道内“面积(m²)”：

s＝A×B；

d)输入“套管L(m)”值；见图5所示；

e)输入“测孔数目”、“单孔测点N”整数值；

f)算“共计测点数目”，“共计测点数目”＝“测孔数目”ד单孔测点N”；

如设置“测孔数目”为2，“单孔测点”为3，则“共计测数目”为6点；

g)计算测点距套管外端距离：

N:“单孔测点”数；

n:第n点，如点2，即n＝2；

4)选择其它风道，进一步设置参数；

a)输入“面积(m²)”值；

b)输入“测孔数目”整数值；

5)对毕托管调零；

将毕托管置于风道外，放置平稳后，显示差压无变化，值为零时，按下按钮确定零位置；

6)根据以上圆形风道或矩形风道得出的各测点位置，将毕托管按每个测点位置插入被测风道中，通过风道差压表测得动压和静压，经过工控机的数据采集和处理，计算出该测点的风量值Q_N(Nm³/h)；

其中：Q_s为“工况流量(m³/h)”；

Q_s＝Vs×F×3600

F：由参数设置“面积(m²)”获得；

Vs为“流速(m/s)”，

其中：P_d为采集的“动压(Pa)”；

K_p为毕托管系数；

ρ为湿空气密度(kg/m³)；

其中：t_s为测得的“环境温度(℃)”；

Ba为测得的“大气压力(mbar)”×100；

Ps为采集的“静压(Pa)”；

X_sw为含湿量，由以下公式获得：

其中：Ba为测得的“大气压力(mbar)”×100；

O为测得的“相对湿度(％RH)”/100；

P：由以下公式获得：

e：自然底数≈2.7182818；

ts为测得的“环境温度(℃)”；

7)对各测点风量取平均值得到最终的风量测试结果。

本发明检测步骤简单，检测结果准确，精度高，集多个性能指标测试为一体。极适用于燃烧器生产厂家的产品出厂检验，及第三方检测机构进行相关项目的检测，具有广泛的应用前景。

以上所述仅为本发明的优先实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。