本發(fā)明涉及燃燒器性能測試技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種集成風(fēng)量測試和安全時(shí)間測試的燃燒器冷態(tài)性能測試裝置。

背景技術(shù)：

燃燒器工業(yè)在我國是伴隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國家能源結(jié)構(gòu)的變化而成長起來的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，它作為燃油、燃?xì)忮仩t的核心部件，近幾年獲得了飛速的發(fā)展。燃燒器是否能夠正常運(yùn)行，不但關(guān)系到安全，同時(shí)也涉及到環(huán)保和節(jié)能。為了保障燃燒器的安全運(yùn)行，考慮到環(huán)保和節(jié)能的要求，針對燃油燃?xì)馊紵鞯慕Y(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)、安裝與系統(tǒng)、運(yùn)行與維護(hù)、安全與控制裝置、技術(shù)資料與銘牌要求等，國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局(以下簡稱國家質(zhì)檢總局)在2008年1月8日頒布了《燃油(氣)燃燒器型式試驗(yàn)規(guī)則》(TSG ZB001-2008)。

根據(jù)《燃油(氣)燃燒器型式試驗(yàn)規(guī)則》第十九條到二十三條規(guī)定，對燃燒器的前吹掃時(shí)間、點(diǎn)火安全時(shí)間、主火安全時(shí)間、熄火安全時(shí)間有嚴(yán)格的規(guī)定。條款中不僅對前吹掃時(shí)間做出了規(guī)定，而且對前吹掃風(fēng)量也有一定的要求。目前，用于計(jì)時(shí)的測試工具有很多，測試風(fēng)量的設(shè)備也有很多，計(jì)時(shí)測試和測試風(fēng)量的設(shè)備均各自獨(dú)立，雖然這些設(shè)備便于攜帶，但測試時(shí)考慮的環(huán)境因素較少，最終結(jié)果不夠準(zhǔn)確。這是本申請需要著重改善的地方。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是要提供一種測試結(jié)果準(zhǔn)確且精度高，便于操作的集成風(fēng)量測試和安全時(shí)間測試的燃燒器冷態(tài)性能測試裝置。

為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種集成風(fēng)量測試和安全時(shí)間測試的燃燒器冷態(tài)性能測試裝置，工控機(jī)與風(fēng)量測試的信號采集模塊、安全時(shí)間測試模塊連接，安全時(shí)間測試模塊接收工控機(jī)發(fā)出的指令，對燃燒器的安全時(shí)間進(jìn)行測試；信號采集模塊將采集的大氣壓表、風(fēng)道差壓表和溫濕度表的信號送入工控機(jī)，經(jīng)工控機(jī)數(shù)據(jù)處理后得到風(fēng)道的風(fēng)量值。安全時(shí)間測試包括前吹掃時(shí)間測試，前吹掃時(shí)間的測試提供了風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的開始時(shí)間點(diǎn)，并將這個(gè)時(shí)間點(diǎn)作為風(fēng)量測試的開始時(shí)間，即在前吹掃時(shí)間內(nèi)對吹掃風(fēng)量進(jìn)行測試。

冷態(tài)是指燃燒器處于無火焰時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明在燃燒器處于無火焰運(yùn)行狀態(tài)下，測得燃燒器的安全時(shí)間數(shù)據(jù)及風(fēng)量數(shù)據(jù)。

風(fēng)量測試時(shí)，所述信號采集模塊在多次不同位置點(diǎn)采集各種類型被測風(fēng)道的差壓、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、大氣壓力數(shù)據(jù)，工控機(jī)經(jīng)過計(jì)算得到各測點(diǎn)的風(fēng)量，對各測點(diǎn)的風(fēng)量取平均值得到風(fēng)量的最終測試結(jié)果。風(fēng)量測試時(shí)考慮被測通道的類型，分為圓形風(fēng)道測試、矩形風(fēng)道測試和其它風(fēng)道測試。

所述風(fēng)量測試，包括以下的步驟：

1)將畢托管的動(dòng)壓口與風(fēng)道差壓表的“+”相連，靜壓口與風(fēng)道差壓表的“-”相連，信號采集模塊采集到大氣壓力表、風(fēng)道差壓表、溫濕度表測得的大氣壓力、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度數(shù)據(jù)；

2)選擇圓形風(fēng)道，得到測點(diǎn)距套管外端距離；

①輸入“風(fēng)道內(nèi)直徑D(m)”值；

②計(jì)算“面積(m²)”：

π：取圓周率3.1415926；

③輸入“環(huán)數(shù)”整數(shù)值；

④輸入“套管L(m)”值；

⑤計(jì)算“共計(jì)測點(diǎn)數(shù)目”，“共計(jì)測點(diǎn)數(shù)目”＝“環(huán)數(shù)N”×2；

若設(shè)置3環(huán)，則“共計(jì)測點(diǎn)數(shù)目”為6點(diǎn)，顯示6點(diǎn)距離分布；

⑥計(jì)算測點(diǎn)距套管外端距離,由以下公式獲得：

n:第n點(diǎn)，如點(diǎn)2，即n＝2。

3)選擇矩形風(fēng)道，得到測點(diǎn)距套管外端距離；

①輸入“風(fēng)道測孔處A邊長(m)”值；

②輸入“風(fēng)道B邊長(m)”值；

③計(jì)算“面積(m²)”：

s＝A×B；

④輸入“套管L(m)”值；

⑤輸入“測孔數(shù)目”、“單孔測點(diǎn)N”整數(shù)值；

⑥算“共計(jì)測點(diǎn)數(shù)目”，“共計(jì)測點(diǎn)數(shù)目”＝“測孔數(shù)目”ד單孔測點(diǎn)N”；

如設(shè)置“測孔數(shù)目”為2，“單孔測點(diǎn)”為3，則“共計(jì)測數(shù)目”為6點(diǎn)；

⑦計(jì)算測點(diǎn)距套管外端距離：

N:“單孔測點(diǎn)”數(shù)；

n:第n點(diǎn)，如點(diǎn)2，即n＝2；

4)選擇其它風(fēng)道，進(jìn)一步設(shè)置參數(shù)；

①輸入“面積(m²)”值；

②輸入“測孔數(shù)目”整數(shù)值；

5)對畢托管調(diào)零；

將畢托管置于風(fēng)道外，放置平穩(wěn)后，顯示差壓無變化，值為零時(shí)，按下調(diào)零按鈕；

6)根據(jù)以上圓形風(fēng)道或矩形風(fēng)道得出的測點(diǎn)位置，將畢托管按每個(gè)測點(diǎn)位置插入被測風(fēng)道中，通過風(fēng)道差壓表測得動(dòng)壓和靜壓，經(jīng)過工控機(jī)的數(shù)據(jù)采集和處理，計(jì)算出該測點(diǎn)的風(fēng)量值Q_N(Nm³/h)；

其中：Q_s為“工況流量(m³/h)”；

Q_s＝Vs×F×3600

F：由參數(shù)設(shè)置“面積(m²)”獲得；

Vs為“流速(m/s)”，

其中：P_d為采集的“動(dòng)壓(Pa)”；

K_p為畢托管系數(shù)；

ρ為濕空氣密度(kg/m³)；

其中：t_s為測得的“環(huán)境溫度(℃)”；

Ba為測得的“大氣壓力(mbar)”×100；

Ps為采集的“靜壓(Pa)”；

X_sw為含濕量，由以下公式獲得：

其中：Ba為測得的“大氣壓力(mbar)”×100；

O為測得的“相對濕度(％RH)”/100；

P：由以下公式獲得：

e：自然底數(shù)≈2.7182818；

ts為測得的“環(huán)境溫度(℃)”；

7)對各測點(diǎn)風(fēng)量取平均值得到最終的風(fēng)量測試結(jié)果。

安全時(shí)間測試模塊通過采集燃燒器各電氣件的電壓信號，通過信號處理，最終得出安全時(shí)間測試結(jié)果。安全時(shí)間測試包括前吹掃時(shí)間測試、點(diǎn)火安全時(shí)間測試、主火安全時(shí)間測試和熄火安全時(shí)間測試。

安全時(shí)間測試模塊連接來自燃燒器風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的輸入信號、點(diǎn)火變壓器的點(diǎn)火輸入信號、小火閥的小火輸入信號、主火閥控制電源的大火輸入信號和熄火控制輸出信號，熄火控制輸出串聯(lián)在燃燒器火焰監(jiān)測回路中。

安全時(shí)間測試模塊監(jiān)測到各個(gè)電壓信號時(shí)，做出判斷并遵循設(shè)定的通信協(xié)議與工控機(jī)通信，在觸摸屏上顯示最終結(jié)果，測量精度為±0.01秒。檢測方法步驟及計(jì)時(shí)原理如下：

1)前吹掃時(shí)間測試：

工控機(jī)發(fā)送前吹掃時(shí)間計(jì)時(shí)功能開啟的指令：

計(jì)時(shí)開始條件：風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的輸入信號有電壓信號；

計(jì)時(shí)停止條件：風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的輸入信號無電壓信號，或點(diǎn)火變壓器的點(diǎn)火輸入信號有電壓信號；

計(jì)時(shí)停止后，時(shí)間被鎖定，只有工控機(jī)發(fā)送復(fù)位指令后，計(jì)時(shí)功能才能重新開始。

2)點(diǎn)火安全時(shí)間測試：

工控機(jī)發(fā)送點(diǎn)火安全時(shí)間計(jì)時(shí)功能開啟指令；

計(jì)時(shí)開始條件：小火閥的小火輸入信號有電壓信號；

計(jì)時(shí)停止條件：小火閥的小火輸入信號無電壓信號；

附加條件：小火輸入信號有電壓信號的同時(shí)，熄火控制輸出開關(guān)量信號；

計(jì)時(shí)停止后，時(shí)間被鎖定，只有工控機(jī)發(fā)送復(fù)位指令后，計(jì)時(shí)功能才能重新開始。

3)主火安全時(shí)間測試：

工控機(jī)發(fā)送主火安全時(shí)間計(jì)時(shí)功能開啟指令；

計(jì)時(shí)開始條件：大火輸入信號有電壓信號；

計(jì)時(shí)停止條件：大火輸入信號無電壓信號；

附加條件：大火輸入信號有電壓信號的同時(shí)，熄火控制輸出開關(guān)量信號；

計(jì)時(shí)停止后，時(shí)間被鎖定，只有工控機(jī)發(fā)送復(fù)位指令后，計(jì)時(shí)功能才能重新開始。

4)熄火安全時(shí)間測試：

工控機(jī)發(fā)送主熄火安全時(shí)間計(jì)時(shí)功能開啟指令

計(jì)時(shí)開始條件：大火輸入信號有電壓信號12.00秒后；

計(jì)時(shí)停止條件：大火輸入信號無電壓信號；

附加條件：大火輸入信號有電壓信號12.00秒后，熄火控制輸出開關(guān)量信號；

計(jì)時(shí)停止后，時(shí)間被鎖定，只有工控機(jī)發(fā)送復(fù)位指令后，計(jì)時(shí)功能才能重新開始。

本發(fā)明的優(yōu)越功效在于：

1)本發(fā)明是集成了安全時(shí)間測試和風(fēng)量測試兩個(gè)性能指標(biāo)的設(shè)備，集成度高；

2)本發(fā)明測試的準(zhǔn)確度和精度高。

附圖說明

構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的電路原理框圖；

圖2為本發(fā)明測試方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明畢托管放置于風(fēng)道的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明圓形風(fēng)道的截面示意圖；

圖5為本發(fā)明矩形風(fēng)道的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

下面結(jié)合圖1詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例的電路原理框圖，圖2示出了本發(fā)明測試方法的流程圖。如圖1所示，本發(fā)明提供了一種集成風(fēng)量測試和安全時(shí)間測試的燃燒器冷態(tài)性能測試裝置，工控機(jī)與風(fēng)量測試的信號采集模塊、安全時(shí)間測試模塊連接，安全時(shí)間測試模塊接收工控機(jī)發(fā)出的指令，對燃燒器的安全時(shí)間進(jìn)行測試；信號采集模塊將采集的大氣壓表、風(fēng)道差壓表和溫濕度表的信號送入工控機(jī)，經(jīng)工控機(jī)數(shù)據(jù)處理后得到風(fēng)道的風(fēng)量值。

如圖1和圖2所示，安全時(shí)間測試模塊通過采集燃燒器各電氣件的電壓信號，通過信號處理，最終得出安全時(shí)間測試結(jié)果。安全時(shí)間測試包括前吹掃時(shí)間測試、點(diǎn)火安全時(shí)間測試、主火安全時(shí)間測試和熄火安全時(shí)間測試。

安全時(shí)間測試模塊連接來自燃燒器風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的輸入信號、點(diǎn)火變壓器的點(diǎn)火輸入信號、小火閥的小火輸入信號、主火閥控制電源的大火輸入信號和熄火控制輸出信號，熄火控制輸出串聯(lián)在燃燒器火焰監(jiān)測回路中。

本發(fā)明安全時(shí)間測試模塊外接5股線，每股為2芯線，其中風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的輸入信號、點(diǎn)火輸入信號、小火輸入信號、大火輸入信號是測試有無電信號，將此四股線分別與燃燒器的風(fēng)機(jī)、點(diǎn)火變壓器、點(diǎn)火閥(無點(diǎn)火閥可連接小火閥)、主火閥的控制電源連接，連接時(shí)兩芯線不分正負(fù)極，電壓信號不分交直流，均能測得，有效測量范圍為30V-500V AC/DC。熄火控制輸出需串聯(lián)在燃燒器火焰監(jiān)測回路里，根據(jù)計(jì)時(shí)條件，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候斷開回路。

安全時(shí)間測試模塊監(jiān)測到各個(gè)電壓信號時(shí)，做出判斷并遵循設(shè)定的通信協(xié)議與工控機(jī)通信，在觸摸屏上顯示最終結(jié)果，測量精度為±0.01秒。檢測方法步驟及計(jì)時(shí)原理如下：

1)前吹掃時(shí)間測試：采集到風(fēng)機(jī)得電信號后，安全時(shí)間測試模塊開始計(jì)時(shí)，等點(diǎn)火變壓得電時(shí)，安全時(shí)間測試模塊停止計(jì)時(shí)，這樣就測得了前吹掃安全時(shí)間；具體步驟如下：

工控機(jī)發(fā)送前吹掃時(shí)間計(jì)時(shí)功能開啟的指令：

計(jì)時(shí)開始條件：風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的輸入信號有電壓信號；

計(jì)時(shí)停止條件：風(fēng)機(jī)啟動(dòng)的輸入信號無電壓信號，或點(diǎn)火變壓器的點(diǎn)火輸入信號有電壓信號；

計(jì)時(shí)停止后，時(shí)間被鎖定，只有工控機(jī)發(fā)送復(fù)位指令后，計(jì)時(shí)功能才能重新開始。

2)點(diǎn)火安全時(shí)間測試：采集到小火閥得電信號后，安全時(shí)間測試模塊開始計(jì)時(shí)，等小火閥失電時(shí)，安全時(shí)間測試模塊停止計(jì)時(shí)，這樣就測得了點(diǎn)火安全時(shí)間；具體步驟如下：

工控機(jī)發(fā)送點(diǎn)火安全時(shí)間計(jì)時(shí)功能開啟指令；

計(jì)時(shí)開始條件：小火閥的小火輸入信號有電壓信號；

計(jì)時(shí)停止條件：小火閥的小火輸入信號無電壓信號；

附加條件：小火輸入信號有電壓信號的同時(shí)，熄火控制輸出開關(guān)量信號；

計(jì)時(shí)停止后，時(shí)間被鎖定，只有工控機(jī)發(fā)送復(fù)位指令后，計(jì)時(shí)功能才能重新開始。

3)主火安全時(shí)間測試：采集到大火得電信號后，安全時(shí)間測試模塊開始計(jì)時(shí)，等主火閥失電時(shí)，安全時(shí)間測試模塊停止計(jì)時(shí)，這樣就測得了主火安全時(shí)間；具體步驟如下：

工控機(jī)發(fā)送主火安全時(shí)間計(jì)時(shí)功能開啟指令；

計(jì)時(shí)開始條件：大火輸入信號有電壓信號；

計(jì)時(shí)停止條件：大火輸入信號無電壓信號；

附加條件：大火輸入信號有電壓信號的同時(shí)，熄火控制輸出開關(guān)量信號；

計(jì)時(shí)停止后，時(shí)間被鎖定，只有工控機(jī)發(fā)送復(fù)位指令后，計(jì)時(shí)功能才能重新開始。

4)熄火安全時(shí)間測試：采集到大火得電信號12.00秒后，安全時(shí)間測試模塊開始計(jì)時(shí)，等主火閥失電時(shí)，安全時(shí)間測試模塊停止計(jì)時(shí)，這樣就測得了熄火安全時(shí)間；具體步驟如下：

工控機(jī)發(fā)送主熄火安全時(shí)間計(jì)時(shí)功能開啟指令

計(jì)時(shí)開始條件：大火輸入信號有電壓信號12.00秒后；

計(jì)時(shí)停止條件：大火輸入信號無電壓信號；

附加條件：大火輸入信號有電壓信號12.00秒后，熄火控制輸出開關(guān)量信號；

計(jì)時(shí)停止后，時(shí)間被鎖定，只有工控機(jī)發(fā)送復(fù)位指令后，計(jì)時(shí)功能才能重新開始。

風(fēng)量測試時(shí)，所述信號采集模塊在多次不同位置點(diǎn)采集各種類型被測風(fēng)道的差壓、環(huán)境溫度、環(huán)境濕度、大氣壓力數(shù)據(jù)，工控機(jī)經(jīng)過計(jì)算得到各測點(diǎn)的風(fēng)量，對各測點(diǎn)的風(fēng)量取平均值得到風(fēng)量的最終測試結(jié)果。風(fēng)量測試時(shí)考慮被測通道的類型，分為圓形風(fēng)道測試、矩形風(fēng)道測試和其它風(fēng)道測試。

所述風(fēng)量測試，包括以下的步驟：

1)如圖3所示，將畢托管的動(dòng)壓口與風(fēng)道差壓表的“+”相連，靜壓口與風(fēng)道差壓表的“-”相連，將畢托管插入風(fēng)道的畢托管進(jìn)入孔，畢托管進(jìn)入孔距離風(fēng)道出口的距離為2d(圓形風(fēng)道)，或?yàn)?B(矩形風(fēng)道)。溫濕度探頭安裝孔，布置在距離畢托管進(jìn)入孔0.15D(圓形風(fēng)道)，或0.15B(矩形風(fēng)道)處。

采集模塊采集到大氣壓力表、風(fēng)道差壓表、溫濕度表測得的大氣壓力、環(huán)境溫度和環(huán)境濕度數(shù)據(jù)；

2)選擇圓形風(fēng)道，得到測點(diǎn)距套管外端距離；

a)輸入“風(fēng)道內(nèi)直徑D(m)”值；

b)計(jì)算“風(fēng)道內(nèi)面積(m²)”：

π：取圓周率3.1415926；

c)輸入“環(huán)數(shù)N”整數(shù)值；環(huán)數(shù)指圓形截面積所需劃分的等面積圓環(huán)數(shù)；輸入“套管L(m)”值；見圖4所示；

d)計(jì)算“共計(jì)測點(diǎn)數(shù)目”，“共計(jì)測點(diǎn)數(shù)目”＝“環(huán)數(shù)N”×2；

若設(shè)置3環(huán)，則“共計(jì)測點(diǎn)數(shù)目”為6點(diǎn)，顯示6點(diǎn)距離分布；

f)計(jì)算測點(diǎn)距套管外端距離,由以下公式獲得：

n:第n點(diǎn)，如點(diǎn)2，即n＝2。

3)選擇矩形風(fēng)道，得到測點(diǎn)距套管外端距離；

a)輸入“風(fēng)道測孔處A邊長(m)”值；見圖5所示；

b)輸入“風(fēng)道B邊長(m)”值；

c)計(jì)算風(fēng)道內(nèi)“面積(m²)”：

s＝A×B；

d)輸入“套管L(m)”值；見圖5所示；

e)輸入“測孔數(shù)目”、“單孔測點(diǎn)N”整數(shù)值；

f)算“共計(jì)測點(diǎn)數(shù)目”，“共計(jì)測點(diǎn)數(shù)目”＝“測孔數(shù)目”ד單孔測點(diǎn)N”；

如設(shè)置“測孔數(shù)目”為2，“單孔測點(diǎn)”為3，則“共計(jì)測數(shù)目”為6點(diǎn)；

g)計(jì)算測點(diǎn)距套管外端距離：

N:“單孔測點(diǎn)”數(shù)；

n:第n點(diǎn)，如點(diǎn)2，即n＝2；

4)選擇其它風(fēng)道，進(jìn)一步設(shè)置參數(shù)；

a)輸入“面積(m²)”值；

b)輸入“測孔數(shù)目”整數(shù)值；

5)對畢托管調(diào)零；

將畢托管置于風(fēng)道外，放置平穩(wěn)后，顯示差壓無變化，值為零時(shí)，按下按鈕確定零位置；

6)根據(jù)以上圓形風(fēng)道或矩形風(fēng)道得出的各測點(diǎn)位置，將畢托管按每個(gè)測點(diǎn)位置插入被測風(fēng)道中，通過風(fēng)道差壓表測得動(dòng)壓和靜壓，經(jīng)過工控機(jī)的數(shù)據(jù)采集和處理，計(jì)算出該測點(diǎn)的風(fēng)量值Q_N(Nm³/h)；

其中：Q_s為“工況流量(m³/h)”；

Q_s＝Vs×F×3600

F：由參數(shù)設(shè)置“面積(m²)”獲得；

Vs為“流速(m/s)”，

其中：P_d為采集的“動(dòng)壓(Pa)”；

K_p為畢托管系數(shù)；

ρ為濕空氣密度(kg/m³)；

其中：t_s為測得的“環(huán)境溫度(℃)”；

Ba為測得的“大氣壓力(mbar)”×100；

Ps為采集的“靜壓(Pa)”；

X_sw為含濕量，由以下公式獲得：

其中：Ba為測得的“大氣壓力(mbar)”×100；

O為測得的“相對濕度(％RH)”/100；

P：由以下公式獲得：

e：自然底數(shù)≈2.7182818；

ts為測得的“環(huán)境溫度(℃)”；

7)對各測點(diǎn)風(fēng)量取平均值得到最終的風(fēng)量測試結(jié)果。

本發(fā)明檢測步驟簡單，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，精度高，集多個(gè)性能指標(biāo)測試為一體。極適用于燃燒器生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)，及第三方檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目的檢測，具有廣泛的應(yīng)用前景。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。