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广州迪森家用锅炉制造有限公司 李志伟沈黎峰
[摘要]国内大部分的燃气采暖热水炉生产厂家，热水炉产品对水路系统的监控还不是很全面。从市场上使用过程中来看，水路出现的异常，导致的事故障频频发生。因而有必要提高系统中安全保护措施。本文列举了一些常见的故障起因，进行了全面的分析，并提出了多方面的解决方案。
关键词 燃气采暖热水炉、水路异常、水泵监控、保护功能
1、引言
燃气采暖热水炉（以下简称壁挂炉）是风行欧洲几十年的成熟产品。但它却不是传统意义上的燃气热水器，两者有着本质的区别。壁挂炉具有更多功能及安全保护措施，如：防冻保护、旁通功能、水泵防卡死保护等。壁挂炉行业近几年以来在国内处于快速发展的阶段，同时针对行业的国家强制性标准也刚颁布。为壁挂炉行业的规范管理及有序的发展提供了保障。本文主要关注壁挂炉在采暖过程中，由于零部件的差异、系统管路的铺设、水质好坏等都会影响着系统的正常运行。其表现的异常主要有两个方面：
1．1 水泵异常停止工作
水泵作为壁挂炉的一个核心部件，主要承担着热量输送的重任。然而大多数壁挂炉厂家对水泵异常的监控还未加以重视。产品研发一直沿用着欧洲早期的设计风格。但在国内的生产和使用中，水泵异常停止，使燃烧室内高温烟气的热量不能及时被输送出去，而导致主换热器内的水急剧升温汽化，蒸汽温度甚至达到180℃以上，这股高温蒸汽对水泵、流量传感器等零部件产生严重的破坏力。甚至可将塑料件融化的程度。因此监测水泵工作状态尤为重要。
1．2 采暖系统水流不畅，如管路结垢、结冰、水路意外关闭等都可能导致系统水阻过大，从而引起系统干烧，最终的结果和前面所述一样，后果也相当严重。
目前国内大多数壁挂炉厂家中，这些对采暖水路系统的监控，如：（1）水压力开关监控，只能检测采暖系统的水压大小，无法感应压力的变化，不能对采暖系统工作状态进行监控及反应。（2）市场上经常发现有些壁挂炉旁通的参数过大形同虚设，甚至没有旁通回路等。都起不到保护水系统的安全。
2、对采暖水系统进行监控，并及时作出反应，为用户增加一道安全的保护，有着极为重要的意义，以下提出几种解决方法：
2．1通过压力传感器，监控水泵的运行状态及水路系统中压力的变化；
压力传感器具有压力的变化敏感、反应快，输出的信号准确的特点。监控水路系统中压力的变化，将转变的模拟电信号反馈给控制系统，控制系统做出及时的反应。图一为压力与输出电压信号的曲线图。压力传感器将是行业发展的趋势，其的性能优于机械式压差盘结构和水压开关系统保护方式。目前有国产、进口均有，但国产的压力传感器主要核心部件仍需进口。
在壁挂炉采暖系统中，压力传感器主要监控水泵启动前后的压力的变化量简称压差ΔP,即ΔP=P2－P1 /* P1为泵启动前的压力值；P2为泵启动后的压力值。
ΔP不同的值，则代表不同的状态：
（1）0＜ΔP＜P，则判定为水泵启动；(P为旁通打开时的压差值)；
（2）ΔP＝0，则判定为水泵未启动。
（3）ΔP＞P，则判定为在采暖水路系统中，水阻过大，导致水流不畅。
在工作状态中，当0＜ΔP＜P则认定为水泵的工作状态正常，否则为水泵停止或水路异常。但在实际的采暖运行过程中，ΔP的值受到很多因素的影响。ΔP的取值需要注意以下的几点：1）、ΔP可能受到系统水温度的变化而不同；2）、由于管道气体的排放和影响压力；3）、可能会受到系统回路中阀门的打开及关闭。以及采暖管道的沿程阻力影响；4）、水泵扬程或外接泵因素的影响；5）、压力传感器的安装位置；6）、管道系统中水的预压（注水压力）等，都影响ΔP的变化，从而如何判定ΔP的值尤为重要。同时也建议ΔP值需要根据实际的情况调试及设置，生产商也可提供不同参数的设置表，便于适用不同用户的采暖系统、环境的需求。压力传感器可以是未来发展的趋势。
2．2旁路回路的保护功能
在设置独立温控的采暖系统中，各区域的开启和关闭，或者系统管路结垢、结冰，系统内的水流量和压力值在不断发生变化时，有可能会超出锅炉及水泵的实际工作范围，造成水泵“堵转”，锅炉内的水迅速被蒸发等不正常现象。安装压差旁通阀后可使系统水压及流量控制在设定值范围内，使系统平稳运行。及时的将管路内水蒸气排出，防止管路内形成气塞，从而保护了系统及水泵。
当水流量超过450l/h时，图二中A所示自动旁通截止阀截止，采暖水直接流到采暖系统。相反，如果当水流量小于450l/h时系统阻力太大，水流将压缩截止阀弹簧，截止阀门打开，水流将从旁通到采暖系统的回水管，自动旁通接通。缺点：旁通回路只能作为系统水阻过大时的防干烧，但在采暖工作中水泵卡死，系统中同样会发生干烧的现象。
2．3通过水压差开关，监控水泵的运行状况
在系统水中，水压力开关仅要求对系统水达到一定的压力，而不能对系统水变化进行监控。而水压差开关顾名思义就是在压差盘内的膜片两侧分别通过管路与水泵的前后相通，分别检测的水泵前后的压力。当系统需要启动水泵时，循环的采暖水在水泵的作用下通过主热交换器在供暖系统内运行。由于系统水泵的工作，会在水压差内膜片的两侧形成压力差值，推动与膜片相连接的推杆工作，使水压微动开关闭合，从而实现控制系统对循环水系统的工作状态进行监控。
2．4通过极限温度开关，对采暖水路系统的温度进行监测
在套管机中作为一个封闭式的采暖系统，采用极限温度开关温度开关作为最后的保护了，但如果仅在出水管路设置极限温度开关是不够的，在系统中有一定的局限性。我们在这里介绍的是采用主换热器两端监测的方法。我们通过对模拟用户的使用方式进行了测试，发现采暖回水端的温升最快，变化量最大。因为由于沿程阻力（采暖出水端距膨胀水箱及安全阀较采暖回水端管路长、管内表面粗糙度等影响），当主换热的高温蒸汽急剧膨胀，将倒灌膨胀水箱及从安全阀泄压口排出，所以温度反应最快。因此在采暖回水端设置极限温度开关，将有效解决并及时反馈控制系统及时停机。
以下通过模拟用户的使用方式，让水泵在采暖工作中突然停止工作的实验，并分别在套管机主换热器的4个进出水口，设置了温度传感器记录温度的变化，温度变化曲线表明：采暖回水端的温度曲线最陡，即斜率的绝对值最大。换言之，此处位置温度变化率最大，温升剧烈变化（见图3），＞＞。如我们将采暖回水端控制在70℃左右（暖气片回水一般为60℃），反应最快。过热保护也可及时断开，并停机。
但其缺点：由于该作用只能作为最后的一道封闭监控及安全保护，不能实现提前监控的方式及让系统及时的预防措施。
2．5通过流量传感器，对采暖水路系统的流量进行监测
近年来，壁挂炉供热水系统中，采用水流量开关（传感器）监测流量已被大量的应用，其具有结构简单、可靠性高、测量范围广等特点。如果能配合燃气比例阀的功率输出，就可以实现在燃烧过程的全自动恒温控制。但在壁挂炉的采暖系统中，通过流量传感器去监测采暖系统中的水流量和水泵的运行状况等，也是一个很好的选择。如流量传感器检测系统水流量过低时，控制系统则让机器停机，有效的保证了系统的安全。
系统中可以使用的有流量开关、霍尔流量传感器、图尔克流量传感器等，不同物理原理的电子式或机械式流量监控有各具优势的测量方式。但在采暖水系统中，由于全国绝大部分地区的水质较硬，金属的腐蚀生锈等导致结垢，水垢长期附着在管路内壁上，因此可能导致水流转子组件卡死或者影响转速，及翻板式水流开关易出现误动作等，导致了反馈给控制器的信号有偏差等，因此必须对采暖水的软化、阻垢处理及流量传感器的水流转子组件防卡死结构设计。
3、结论
以上的解决方案中各有优缺点，如果充分地利用其不同的性能优势，集成于系统中，可大大提高了系统的安全保护措施。
编辑：姚珊
