本應(yīng)用說明可使您了解到礦物燃料加熱系統(tǒng)的基本原理以及通過使用溫度計、數(shù)字式萬用表 (DMM)、鉗形表、壓力/真空模塊和其它附件對這些系統(tǒng)進(jìn)行故障排除的方法。熱泵和強制空氣電加熱爐在福祿克公司的其它應(yīng)用說明中進(jìn)行介紹。

加熱系統(tǒng)原理

　　強制空氣加熱熱量在一個中央燃燒爐中產(chǎn)生，隨后通過管道系統(tǒng)被輸送和分配到需要調(diào)節(jié)的空間。通過對加熱系統(tǒng)的合理設(shè)計，將能夠向被調(diào)節(jié)的區(qū)域輸送靜態(tài)、經(jīng)過過濾處理的和舒適的空氣。最新的現(xiàn)代加熱系統(tǒng)設(shè)計也可通過電子方式對空氣進(jìn)行過濾，隨著區(qū)域溫度的變化對氣流進(jìn)行調(diào)節(jié)，并根據(jù)占用時間輸入外部的新鮮空氣。

　　在今天的市場上，主要有三種類型礦物燃料加熱系統(tǒng)。它們是天然氣、液化石油氣 (LP) 和礦物油強制空氣燃燒爐。

礦物燃料強制空氣加熱

　　強制空氣礦物燃料燃燒爐是一種在工廠中已制成并完成包裝的加熱裝置，它包括：

　　- 一個用于氣體或油燃燒室的設(shè)計方案
　　- 一個熱交換器
　　- 一個廢氣排放室
　　- 一個強制空氣循環(huán)風(fēng)機
　　- 一個控制器部分

　　新裝置經(jīng)常還包括一個用于提高效率的輔助熱交換器和一個用于燃燒氣體的輔助風(fēng)機。由于新裝置會大大降低燃燒氣的溫度并從燃燒氣中移除水蒸汽，它們經(jīng)常也被稱作冷凝高效燃燒爐。另外，它們還以塑料廢氣管取代了傳統(tǒng)使用的金屬廢氣管，因為其產(chǎn)生的廢氣溫度與使用低效舊裝置時相比要低的多。

　　舊標(biāo)準(zhǔn)燃?xì)鉅t效率介于65 % 和 78 % 之間，而新的高效燃燒爐在與引風(fēng)機結(jié)合使用時，效率可介于78 % 和85 %之間。

　　現(xiàn)代冷凝燃燒爐的效率可高達(dá) 90-95%。

　　現(xiàn)代礦物燃料燃燒爐還配備有電子控制裝置，用于點火、風(fēng)機轉(zhuǎn)速控制、電子恒溫裝置和安全控制等。天然氣燃燒，其典型工作壓力為 3.5 英寸. 水柱。

　　在具有主氣體管線的較大城市和社區(qū)內(nèi)，天然氣經(jīng)常被被用作首選燃料。燃料油和液化石油氣 (LP) 加熱爐在農(nóng)村地區(qū)更加普及。

圖 1 燃油系統(tǒng)中的關(guān)鍵測量點

　　燃油爐（柴油）與燃?xì)鉅t類似，不同之處在于，燃油必須用泵抽送，并且因為燃油必須以液態(tài)的形式向客戶供應(yīng)，因此燃油必須在燃燒室內(nèi)經(jīng)過霧化處理。另外，經(jīng)過霧化處理的燃油必須通過高壓電極來點燃。

　　LP 加熱爐中的部件與傳統(tǒng)的天然氣燃燒爐完全相同，區(qū)別在于燃燒器中的氣體工作壓力通常為 9-11 英寸水柱。

　　燃燒區(qū)的溫度可根據(jù)需要通過對燃燒過程進(jìn)行控制來確定，以便將熱量轉(zhuǎn)移到被調(diào)節(jié)空間。這通常需要預(yù)吹掃、吹掃、點火序列、防火和驗證、燃燒循環(huán)以及完成時的后吹掃。

礦物燃料強制空氣燃燒爐的故障排除 　　在對礦物燃料強制空氣燃燒爐進(jìn)行故障排查時，將整個裝置分解為三個基本組件十分重要： 　　- 恒溫控制系統(tǒng) 　　- 點火控制序列 　　- 風(fēng)機控制器系統(tǒng) 測試恒溫控制系統(tǒng) 　　任何燃燒爐上的恒溫控制器都遵從一種基本設(shè)計。它包括兩條導(dǎo)線：一條用于 24 V 交流電源的紅色導(dǎo)線和一條用于將主加熱控制信號返回到燃燒爐的白色導(dǎo)線。當(dāng)使用相同的恒溫器對冷卻進(jìn)行控制時，還將有一條用于風(fēng)機控制的綠色導(dǎo)線和一條用于冷凝裝置控制的黃色導(dǎo)線?；跍囟茸兓M(jìn)行加熱和冷卻切換。加熱和冷卻循環(huán)之間的獨立風(fēng)機操作由一個手動開關(guān)進(jìn)行控制。一些設(shè)備具有多個的加熱或冷卻級。在此情況下，第一級加熱將有一個 W1 輸出，第二級加熱將有一個 W2 輸出，第一級冷卻將有一個 Y1 輸出，第二級冷卻將有一個 Y2 輸出。第二級輸出可由電子定時器而不是溫度靈敏開關(guān)交替進(jìn)行控制。 　　在對恒溫器進(jìn)行故障排查時，首先要檢查在變壓器次級側(cè)和恒溫器上是否有 24 V 交流電源。

使用鉗形表檢查電流。

　　確認(rèn)之后，應(yīng)該使用一個數(shù)字式萬用表 (DMM) 或供暖、通風(fēng)、空調(diào) (HVAC) 用鉗形表來檢查來自恒溫器的白色導(dǎo)線上的電壓。如果變壓器上有電但恒溫器插座處卻沒有，則問題發(fā)生在恒溫器上。如果恒溫器插座處的白色導(dǎo)線有電力信號，但沒有為加熱主控制裝置供電，則檢查主控制裝置處安全開關(guān)是否打開以及接頭是否松動。主控制裝置可以是常備點火燃燒爐上的一個氣體閥、熱表面或火花點火氣體燃燒爐上的點火控制裝置、電熱爐上的定序裝置或者油燃燒器的主控制裝置。

測試風(fēng)機控制系統(tǒng)

　　與恒溫器一樣，可自動開啟風(fēng)機的風(fēng)機控制系統(tǒng)也非常簡單。用于壓力通風(fēng)系統(tǒng)的傳統(tǒng)燃燒爐風(fēng)機控制裝置，使用一個對溫度敏感的雙金屬探頭來控制風(fēng)機開關(guān)。這些控制裝置具有"Fan-ON"和"Fan-OFF"溫度設(shè)置。一些裝置甚至自帶加熱器，通過向雙金屬探頭加入熱量而作為一個"Fan-ON"定時器使用。該加熱器可與燃燒器控制信號同時啟動定時裝置。大多數(shù)高級燃燒器已經(jīng)改用電子定時器，它可在燃燒過程開始或結(jié)束之后，在可調(diào)節(jié)的預(yù)設(shè)時間點起動和停止風(fēng)機。兩種風(fēng)機控制方法都依賴于在風(fēng)機起動之前開始和保持燃燒過程。為了排除風(fēng)機控制系統(tǒng)中的故障，首先要確保壓力燃燒室已經(jīng)變熱。如果還不熱，則檢查主氣體閥和燃燒控制裝置。 如果已經(jīng)很熱而風(fēng)機沒有運轉(zhuǎn)，則檢查風(fēng)機電機的狀況。很可能電機因軸承卡住而出現(xiàn)故障。在電源關(guān)閉時，檢查風(fēng)機葉片是否旋轉(zhuǎn)自如。檢查燃燒控制裝置，以確保其沒有被打開并阻止風(fēng)機運轉(zhuǎn)。可以使用一個DMM或多功能鉗形表進(jìn)行檢查。在 90%（IV ）燃燒爐上，燃燒風(fēng)機被稱作燃燒鼓風(fēng)機；在 80%（I ）燃燒爐上，燃燒風(fēng)機則被稱作燃燒引風(fēng)機。使用燃燒風(fēng)機的所有燃燒爐都必須保證在可以進(jìn)行點火序列之前具有一個最低空氣量。這個工作通常使用一個壓差開關(guān)來完成。使用一個伏特計來確定是否壓力開關(guān)在燃燒風(fēng)機達(dá)到全轉(zhuǎn)速后關(guān)閉。如果開關(guān)沒有關(guān)閉，則使用一個壓力傳感器來測量壓差。如果壓差大于列出的"接通"壓力，則說明開關(guān)出現(xiàn)故障。如果壓差小于"接通"壓力，則說明燃燒爐和通風(fēng)系統(tǒng)中存在問題。如果循環(huán)風(fēng)扇正在運轉(zhuǎn)，您想要確定是否已設(shè)定在合適的轉(zhuǎn)速，就需要檢查燃燒熱交換器兩端的溫度差。需要測量返回空氣溫度和排放空氣溫度。這些溫度可使用數(shù)字式溫度計進(jìn)行檢查。正常溫度差在大約 40°F 到 70°F 之間。請注意，它將隨熱交換器表面的設(shè)計形式而不同，因此一定要查看裝置的廠商技術(shù)規(guī)格，以了解可接受的溫度差變化。

測試火焰驗證控制系統(tǒng) 　　在燃?xì)鉅t或燃油爐中的火焰不是總保持燃燒狀態(tài)時，需要將對火焰驗證控制系統(tǒng)的檢查作為故障排除過程的一部分。燃油爐使用幾種火焰驗證系統(tǒng)。舊燃?xì)鉅t使用帶有毫伏信號的熱電偶來確認(rèn)火焰的存在。新型、高效的燃?xì)鉅t則采用各種電子火焰驗證系統(tǒng)。燃油爐使用一個火焰?zhèn)鞲衅鳎搨鞲衅骶哂幸粋€到控制器的電阻輸出。一些廠商還嘗試使用一個溫度啟動的開關(guān)機構(gòu)。本文只介紹最流行的火焰驗證系統(tǒng)，其包括熱電偶、火焰棒系統(tǒng)和火焰?zhèn)鞲衅飨到y(tǒng)。 　　為了測試熱電偶的無載狀況，您只需使用DMM或鉗形表來測量熱電偶的輸出信號。這需要從氣體閥上擰下熱電偶，并將DMM或鉗形表的導(dǎo)線連接到熱電偶的正負(fù)端子。熱量加到尖端時熱電偶的正常無載輸出信號是 20 mV 到 30 mV。應(yīng)該在加有負(fù)載的情況下對熱電偶進(jìn)行測試。進(jìn)行此測試時，必須在氣體閥和熱電偶之間放置一個熱電偶接頭。 　　這樣就可以測試加載時的 mV 電壓。在良好火焰位置處的一個良好熱電偶的電壓應(yīng)至少為 8-12 mV。氣體閥中安全電磁閥的開斷點通常大約為 4 mV。

使用多功能鉗形表測試電壓。

測試火焰棒

　?。▍⒁妶D 2 和 3） 今天的多數(shù)輕型商用和住宅氣體燃燒器的控制器都使用火焰棒來確認(rèn)火焰的存在。下面是它的工作原理：點火控制器向火焰棒發(fā)出一個電壓?；鹧姹旧砜勺鳛榛鹧姘艉偷刂g的一個部分二極管整流器。不存在火焰時，回路就會斷開，沒有電流通過?；鹧娴拇嬖谠试S幾微安的直流電流流過。可接受的微安電流讀數(shù)對于不同的廠商是不同的。控制裝置的微安電流值差別也很大。開斷微安值可能低達(dá) 0.16 μA，或高達(dá) 18 μA 和更高。

圖 2 在這個設(shè)置中，可以使用一個 HVAC 數(shù)字式萬用表或一個 HVAC 鉗形表。

測試步驟本身非常簡單 　　1. 關(guān)閉燃燒爐，找到控制器和火焰棒之間的導(dǎo)線。通常，該導(dǎo)線在控制面板或火焰棒處使用標(biāo)準(zhǔn)扁接頭進(jìn)行連接。 　　 2. 將扁接頭斷開，并將用于測量微安電流的DMM或鉗形表的測試線串聯(lián)到電路中。如果有測試線用的彈簧夾，連接會更加容易。 　　 3. 開啟儀表電源，并將它置于微安 (μA) 模式?；謴?fù)燃燒爐的電源（遵循燃燒爐廠商的安全操作說明），然后設(shè)置燃燒爐以獲取熱能。 　　 4. 燃燒器或?qū)蚱鼽c火時，檢查儀表的讀數(shù)。參考燃燒爐的故障排除說明以確定對該結(jié)果如何處理。通常，較低或零微安讀數(shù)可能表明存在以下潛在問題： 　　a. 火焰?zhèn)鞲衅麟x火焰不夠近； 　　b. 火焰棒上碳的積累限制了電流流動（使用鋼絲棉清潔火焰棒）； 　　c. 火焰棒與地發(fā)生短路； 　　d. 控制模塊和火焰棒之間不存在連續(xù)性（使用帶有連續(xù)性測試功能的DMM或鉗形表進(jìn)行檢查）。 　　e. 控制模塊已損壞，需要更換。使用設(shè)備廠商的手冊進(jìn)行檢查。

檢查 24 V 交流電源電壓。

圖 3 對燃?xì)庀到y(tǒng)進(jìn)行的關(guān)鍵測量

測試火焰?zhèn)鞲衅?/strong>

　　今天的多數(shù)輕型商用和住宅油燃燒器的控制器都使用一個火焰?zhèn)鞲衅鱽泶_認(rèn)火焰的存在。這些系統(tǒng)以下列方式工作：

　　1. 在需要熱能時，主控制器起動泵的電機，并接通高壓變壓器以產(chǎn)生一個點火火花。
　　2. 點火器啟動燃燒過程?；鹧娴墓庾鳛轵?qū)動火焰?zhèn)鞲衅鞯哪芰吭础?br/>　　3. 在光強增加時，電阻將下降。隨著電阻的下降，控制器對火焰狀況進(jìn)行確認(rèn)，并繼續(xù)讓泵運轉(zhuǎn)。如果油泵出現(xiàn)故障或油壓力發(fā)生損失，火焰?zhèn)鞲衅骶蛯⒁粋€更高電阻發(fā)送到控制裝置，油泵在進(jìn)行手動復(fù)位時關(guān)閉。沒有火焰時，回路斷開，將沒有油泵壓力被傳送到燃燒室。 為了對火焰?zhèn)鞲衅鬟M(jìn)行測試，關(guān)閉燃燒爐，然后找到從火焰?zhèn)鞲衅鞯娇刂破鞯膬蓷l導(dǎo)線。通常，這兩導(dǎo)線在主控制器"F""F"端子處進(jìn)行連接。將一個歐姆表連接到火焰?zhèn)鞲衅鲗?dǎo)線?；鹧娼⒁院?，必須對"F""F"端子進(jìn)行跨接以保持點火。這樣就可以從容地讀取火焰?zhèn)鞲衅麟娮琛?br/>
　　1. 啟動油燃燒器。
　　2. 點火后，將主控制器上的"F"、"F"端子跨接。
　　3. 讀取火焰?zhèn)鞲衅鲀啥说碾娮琛?br/>
　　該電阻必須大大低于 1600 Ω 的開斷電阻。該電阻值通常在 200-800Ω 之間?；鹧?zhèn)鞲衅鞅砻娴奈畚锘驘煿笇⒆钄鄟碜匀紵鞯墓饩€，引起比預(yù)期值高的電阻。如果火焰?zhèn)鞲衅鳑]有對準(zhǔn)，從而無法正確檢測到火焰，也將產(chǎn)生高于預(yù)期值的電阻。 在燃燒器關(guān)閉的情況下，確?；鹧?zhèn)鞲衅髑鍧嵅⑦M(jìn)行正確對準(zhǔn)，以便能正確檢測到火焰。使用一個下射光線來檢查火焰?zhèn)鞲衅?。光線接通時，電阻應(yīng)降低到接近于零。光線關(guān)閉時（并且周圍區(qū)域很暗），電阻應(yīng)上升到接近 100,000Ω。確?；鹧?zhèn)鞲衅鞑迥_和插孔之間連接良好。如果燃燒器位于周圍光線明亮的區(qū)域中，則火焰?zhèn)鞲衅骺赡艿玫?800 Ω 或更低的"假光線"讀數(shù)。如果燃燒器應(yīng)該關(guān)閉時檢測到了光線，則燃油主控制器將不允許燃燒器啟動。如果有測試線用的彈簧夾，連接會更加容易。接通DMM，然后將它置于歐姆模式。當(dāng)火焰?zhèn)鞲衅鞅┞队跈C械空間內(nèi)的光線中時，讀取電阻值。如果光線不夠明亮，則用您的手電筒照射火焰?zhèn)鞲衅鞯谋砻?。隨著光線的增加，電阻值將下降到接近于零歐姆。

礦物燃料燃燒爐上的測試點

I. 低電壓
? 熱預(yù)測器（1 至 2）處的恒溫器、連續(xù)性和低電流
? 氣體閥 - 24 V AC
? 安全 - 限值、空氣壓力、溫度
? 防火熱電偶 mV、火焰棒 - 微安

II. 燃油爐上的高電壓
? 120 V AC、5000 V DC 至 12000 V DC 點火

III. 氣體供應(yīng)
? 天然氣：7 in. 水柱供氣壓力，3.5 in. 水柱歧管壓力（典型值）
? 液化石油氣：11 in. 水柱供氣壓力，8-10 in. 水柱歧管壓力（典型值）

IV. 燃燒氣體
? CO₂ 或 O₂ 是空氣過量的量度
? CO 是燃燒質(zhì)量的量度

V. 溫度
? CO₂（或 O₂）連同通風(fēng)口溫度作為燃燒效率的量度
　　標(biāo)準(zhǔn)舊式燃燒爐 - 450°F
　　中等效率燃燒爐 - 350°F
　　90 % 及以上高效率燃燒爐，使用 PVC 管道
? 熱交換器兩端的溫度差 - 空氣流動正確時的指示在 40°F 至 70°F 之間。注意：它將隨熱交換器表面設(shè)計的不同而發(fā)生變化。