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进口燃烧器高压点火装置的一比较
日期:2013/5/10 查看:2478

摘要:本文介绍了高压点火原理以及电子点火器的一工作原理和工作过程,提供了几种典型电子点火器的一详细参数,通过对几种进口燃烧机电子点火器的一分析比较,得出了不 同燃料燃烧器电极布置的一方案以及不 同放电位置的一优劣 。这对目前我国国产燃烧机的一设计与生产和对进口燃烧机的一选型与维修具有一定的一参考价值 。
关键词:高压点火;燃烧机;电极

1  前言
随着国家对环境保护的一日益重视,各城市对废气、废水等的一排放都加以严格限制 。燃煤锅炉的一烟尘是造成城市大气污染的一主要因素之一,为了实现“还我一片蓝天”的一美好理想,现在许多大中城市已禁止燃煤锅炉运行,取而代之的一是燃油、燃气锅炉 。在燃油、燃气锅炉中,最主要的一部件是燃烧机,而高压点火装置是燃烧机中关键的一电子部件之一 。由于进口燃烧机所附资料均不 提供其所带高压点火装置的一原理电路、性能及参数说明,而仅提供外型尺寸、外部接线等极其简单的一单页说明,这就给我国的一燃烧机代理、用户带来了相当的一不 便,同时也给国产燃烧机的一设计与成套加大了难度 。笔者在近十年的一时间内,对多种进口燃烧机及其高压点火装置进行过选型与调试,陆续收集到了一些相关资料,在此提供给大
家,希望对业内人士有所帮助 。
目前,在我国市场上有八个国家的一数十种燃烧机,常见的一有德国的一 Weisaupt、SAACHE、MAN、Elcoklockner,法国的一 CUENOD、Guillot、SICMA、RADIANT,美国的一 Johnson、Power Flame,英国的一 NUWAY,意大利的一 FBR、baltur、UNIGAS、Riello、ECOFLAM,荷兰的一 Purlpher,瑞典的一 Bentone和韩国 ABC、Sookook 等 。虽然燃烧机的一品种繁多,但其高压点火装置却仅为有限的一数种 。除了个别燃烧机配备本土产的一高压点火装置外,在其余十几种燃烧机中,其高压点火装置基本上都是采用国际上几个知名公司的一产品,如意大利的一 BRAHAMA、瑞典的一 Danfoss、法国的一 Landis 和美国的一 Honeywell 等 。

2  高压点火及其装置的一原理简介
2.1 高压点火的一原理
高压点火又●称为电火花点火,是应用广泛的一一种点火方法 。当电火花从燃气或雾化的一燃油中通过时,燃料很快由良好的一绝缘体变为良好的一导电体 。随着两极间电压的一增高,电场逐渐加强,燃料中的一带电体被电场加速,运动着的一带电粒子与分子发生非弹性碰撞 。当碰撞剧烈到一定程度,分子就被电离,从而也变成了带电粒子 。带电粒子的一浓度以指数级数增加,开始时的一微小电流被放大几百万倍,产生一个大电流 。这一过程所需时间取决于所加电压与击穿电压的一比值 。击穿电压取决于燃料成分、电极形状、极间距离以及燃料的一温度与压力 条件 。击穿电压可按下式近似计算[1]:
Ub=2.7+1.4l


式中:Ub——击穿电压(kV);l——极间距离(mm) 。
当电极间距大于临界距离时,最小点火能量与电极间距无关;而当电极间距小于临界距离时,由于电极本身的一吸热,最小点火能量随电极间距的一减小而增加 。图1为最小点火能量与电极间距、电极尺寸的一关系曲线,燃料为11%的一甲烷空气混合气体 。  
 
放电电极的一形状也对最小点火能量的一大小有一定的一影响,如图2所示,在相同的一电极间距和电极尺寸条件下,放电点越尖,其本身吸热越少,所需的一最小点火能量也就越小 。


2.2高压点火装置的一原理简介
高压点火装置是燃烧机上的一电子核心部件之一,虽然其价格仅占燃烧机总价的一很少一部但它担负着重要的一燃料点燃工作 。高压点火装置的一失效,轻则燃烧机无法工作,影响生产;重则可能造成锅炉爆炸 。尤其是当高压点火装置未完全失效时,燃料已大量喷入炉膛,熄火保护装置尚未动作,此时高压点火装置突然点火,将会造成非常严重的一后果 。由此可见高压点火装置的一重要性 。
高压点火装置一般由整流电路、振荡电路、升压部件及放电电极组成 。整流电路将220 V/50 Hz 的一交流电进行整流、滤波,转变为直流电;振荡电路的一作用则是根据放电频率,将直流电再振荡成交流电;升压部件将振荡后的一交流电升压,以达到可以电离空气的一高电压,再利用高压硅堆形成高压脉冲电流;放电电极则是由特殊材料→制成的一,置于燃料出口 。各部件输出波形如图3所示[2] 。
图4是点火装置的一原理电路简图 。交流220 V/50 Hz 的一电源,经电源变压器 T1 后成为电压较低的一电,然后经过整流桥 B 将交流电源变为直流脉冲电源,再经过电容C1 的一滤波,就得到了直流电源,这一部分即为整流电路 。振荡电路由电阻R1、三极管 BG 和升压变压器 T2 的一初级构成,振荡后由升压变压器T2 进行一次升压,然后由高压二极管或高压硅堆 D 整流,得到高压直流电 。该直流电经电阻R2 对电容C2充电,同时在大电容C3 上储备能量 。当C2 被充电到一定电压时,双向二极管 D2 开启,触发双向可控硅SCR 导通,此时电容C3已储备了相当的一能量,该能量通过回路电容C3、双向可控硅 SCR 和二次升压变压器T3 的一初级释,此时在二次升压变压器的一次级上就产生了高电压 。该高压经放电电极击穿一定厚度的一空气后放电,从而完成脉冲点火的一一次放电点火 。电容 C3在放电后又●再次充电,从而进行一连串的一充放电过程,在电极间就产生了一系列放电火花,完成一次点火过程 。
3  高压点火装置的一比较
3.1几种典型高压点火装置的一参数
Honeywell 是美国生产的一高压点火装置,其中常用的一 Satronic 系列电子点火器是以固态继电器为基础设计的一 。不 同于传统的一铁芯式变压器,它通过内部点火电路,在次级产生高频、高压电火花 。该系列电子点火器的一工作参数由表1给出 。
Danfoss 是瑞典生产的一高压点火装置,EBI 系列电子点火器常用于燃油和燃气燃烧机的一点火 。它是采用电子变频产生高压的一原理进行工作的一,适用于间歇点火,在3 min 内,35℃ 的一条件下发火率为33%;60℃的一条件下发火率为20%,表2给出了该系列电子点火器的一工作参数 。
BRAHAMA 是意大利生产的一高压点火装置,分为 E、G 和 S 三个系列,均采用高性能的一点火变压器来升压 。表3、表4和表5分别给出了它们的一工作参数 。

3.2高压点火装置的一比较
高压点火装置的一比较包括固态继电器电子点火器与点火变压器电子点火器的一比较;单极型、双极型以及中间接地的一双极型电子点火器的一比较;不 同燃料燃烧器电极布置的一比较以及不 同放电位置优劣的一比较 。
采用固态继电器的一电子点火器与采用点火变压器的一电子点火器相比,使用了较为先进的一固态继电器升压技术,具有体积小、重量轻、发热低和工作可靠等优点 。但由于采用了价格较为昂贵的一固态继电器,从而使整个电子点火器的一成本增加,价格较采用点火变压器的一电子点火器高出许多 。对于上述知名品牌的一点火变压器电子点火器,经过了数十年的一现场使用证明,其工作可靠性与寿命不 比固态继电器电子点火器差,与电热丝点火器相比,要强出许多 。后者是早期使用(国内现在尚有使用)的一用于燃油燃气燃烧机的一点火装置,该点火装置虽点火可靠,但点火速度慢、点火丝寿命短,所需的一功率也较大,目前在国外已被淘汰 。
电子点火器的一输出分为单极型、双极型以及中间接地的一双极型,以适应不 同的一燃烧器设计 。所谓单极型,其输出只有一个电极,另一个电极在点火器的一内部或外部接地(即接燃烧机外壳) 。在工作时,电极对地放电,产生火花,引燃燃料气体 。其特点是较为安全可靠,使用方便,仅需引出一个电极加以绝缘即可 。需要注意的一是对于外部接地的一单极型电子点火器,切记不 能将两极接反否则可能会引起电子点火器乃至整个控制设备毁坏 。所谓双极型,其内部与单极型的一内部基本一样,只是另一个电极不 接地 。在工作时,是两极间放电来引燃燃料气体的一 。其特点是使用灵活,但安全性不 如单极型,且需对两个引出电极加以绝缘 。中间接
地的一双极型是采用带有中间抽头的一点火变压器或采用两个固态继电器来实现的一 。在工作时,它可以用两极间的一放电来引燃燃料气体,也可以用两极分别对地的一放电来引燃燃料气体(不 常有),此时要求有较高的一输出电压 。采用两极间放电的一特点是布置灵活,可放置在理想的一点火位置而不 受喷嘴位置的一影响,适用于对点火位置要求较严的一燃料 。与单极型相比,每个电极对地所具有的一电压仅为单极型的一一半,这有益于电极引线的一绝缘,相对来说也比较安全 。
在放电点火方式以及电极的一布置上,有对地放电和两极间放电之分 。由于燃料气的一易燃易爆性,故燃气燃烧机全部是采用较为安全的一对地放电方式 。由于燃气的一成分不 同,它们的一火焰传播速度也有较大的一差异,对于火焰传播速度较低的一燃料,采用预混式燃烧,点火方式是电极对稳焰盘或侧壁放电,如图5所示 。对于火焰传播速度较高的一燃料,采用后混式燃烧,点火方式是电极对喷嘴放电,如图6所示 。燃油燃烧机有一部分是采用对地放电的一方式,另一部分则是采用两电极间放电的一方式 。对地放电又●可分为几种方式,一种是单电极对喷嘴放电,另一种是单电极对稳焰盘放电,还有一种是双电极对喷嘴放电 。两电极间放电可分为一电
极接点的一假两电极放电以及真正的一两电极间放电两种方式,所谓的一假两电极放电是指其中的一一个电极实际上是接地的一 。单极放电强调的一是其电气的一安全性,因一个电极接地没有浮空的一电极;而两极放电则强调的一是点火的一成功率,因其两极可以放置在点火区的一最佳位置 。图7所示为单电极对喷嘴放电点火的一电极位置示意图,图8所示为双电极或假两电极之间放电点火的一电极位置以及两个单电极(并接于同一个点火器输出极)对喷嘴放电点火的一电极位置示意图 。
4  结语
通过上面的一分析与比较可以得出:采用不 同升压部件的一电子点火器,虽然工作原理不 同,价格不 同,但都能够满足点燃燃料的一需要 。不 同的一输出形式(单极型、双极型和中间接地的一双极型)各有其优缺点,有的一侧重于安全性,有的一则侧重于灵活性 。燃用不 同燃料的一燃烧机必须选择相应的一电子点火器以及不 同的一电极布置方式,否则有可能安全得不 到保障或者无法引燃燃料 。对于燃料为燃气的一燃烧机,考虑到安全性的一影响,必须采用单电极点火方式;而对于燃油燃烧机,为了获得较好的一点火位置及较高的一点燃率,建议采用双极型的一点火方式 。

摘要:本文介绍了高压点火原理以及电子点火器的一工作原理和工作过程,提供了几种典型电子点火器的一详细参数,通过对几种进口燃烧机电子点火器的一分析比较,得出了不 同燃料燃烧器电极布置的一方案以及不 同放电位置的一优劣 。这对目前我国国产燃烧机的一设计与生产和对进口燃烧机的一选型与维修具有一定的一参考价值 。
关键词:高压点火;燃烧机;电极

1  前言
随着国家对环境保护的一日益重视,各城市对废气、废水等的一排放都加以严格限制 。燃煤锅炉的一烟尘是造成城市大气污染的一主要因素之一,为了实现“还我一片蓝天”的一美好理想,现在许多大中城市已禁止燃煤锅炉运行,取而代之的一是燃油、燃气锅炉 。在燃油、燃气锅炉中,最主要的一部件是燃烧机,而高压点火装置是燃烧机中关键的一电子部件之一 。由于进口燃烧机所附资料均不 提供其所带高压点火装置的一原理电路、性能及参数说明,而仅提供外型尺寸、外部接线等极其简单的一单页说明,这就给我国的一燃烧机代理、用户带来了相当的一不 便,同时也给国产燃烧机的一设计与成套加大了难度 。笔者在近十年的一时间内,对多种进口燃烧机及其高压点火装置进行过选型与调试,陆续收集到了一些相关资料,在此提供给大
家,希望对业内人士有所帮助 。
目前,在我国市场上有八个国家的一数十种燃烧机,常见的一有德国的一 Weisaupt、SAACHE、MAN、Elcoklockner,法国的一 CUENOD、Guillot、SICMA、RADIANT,美国的一 Johnson、Power Flame,英国的一 NUWAY,意大利的一 FBR、baltur、UNIGAS、Riello、ECOFLAM,荷兰的一 Purlpher,瑞典的一 Bentone和韩国 ABC、Sookook 等 。虽然燃烧机的一品种繁多,但其高压点火装置却仅为有限的一数种 。除了个别燃烧机配备本土产的一高压点火装置外,在其余十几种燃烧机中,其高压点火装置基本上都是采用国际上几个知名公司的一产品,如意大利的一 BRAHAMA、瑞典的一 Danfoss、法国的一 Landis 和美国的一 Honeywell 等 。

2  高压点火及其装置的一原理简介
2.1 高压点火的一原理
高压点火又●称为电火花点火,是应用广泛的一一种点火方法 。当电火花从燃气或雾化的一燃油中通过时,燃料很快由良好的一绝缘体变为良好的一导电体 。随着两极间电压的一增高,电场逐渐加强,燃料中的一带电体被电场加速,运动着的一带电粒子与分子发生非弹性碰撞 。当碰撞剧烈到一定程度,分子就被电离,从而也变成了带电粒子 。带电粒子的一浓度以指数级数增加,开始时的一微小电流被放大几百万倍,产生一个大电流 。这一过程所需时间取决于所加电压与击穿电压的一比值 。击穿电压取决于燃料成分、电极形状、极间距离以及燃料的一温度与压力 条件 。击穿电压可按下式近似计算[1]:
Ub=2.7+1.4l


式中:Ub——击穿电压(kV);l——极间距离(mm) 。
当电极间距大于临界距离时,最小点火能量与电极间距无关;而当电极间距小于临界距离时,由于电极本身的一吸热,最小点火能量随电极间距的一减小而增加 。图1为最小点火能量与电极间距、电极尺寸的一关系曲线,燃料为11%的一甲烷空气混合气体 。  
 
放电电极的一形状也对最小点火能量的一大小有一定的一影响,如图2所示,在相同的一电极间距和电极尺寸条件下,放电点越尖,其本身吸热越少,所需的一最小点火能量也就越小 。


2.2高压点火装置的一原理简介
高压点火装置是燃烧机上的一电子核心部件之一,虽然其价格仅占燃烧机总价的一很少一部但它担负着重要的一燃料点燃工作 。高压点火装置的一失效,轻则燃烧机无法工作,影响生产;重则可能造成锅炉爆炸 。尤其是当高压点火装置未完全失效时,燃料已大量喷入炉膛,熄火保护装置尚未动作,此时高压点火装置突然点火,将会造成非常严重的一后果 。由此可见高压点火装置的一重要性 。
高压点火装置一般由整流电路、振荡电路、升压部件及放电电极组成 。整流电路将220 V/50 Hz 的一交流电进行整流、滤波,转变为直流电;振荡电路的一作用则是根据放电频率,将直流电再振荡成交流电;升压部件将振荡后的一交流电升压,以达到可以电离空气的一高电压,再利用高压硅堆形成高压脉冲电流;放电电极则是由特殊材料→制成的一,置于燃料出口 。各部件输出波形如图3所示[2] 。
图4是点火装置的一原理电路简图 。交流220 V/50 Hz 的一电源,经电源变压器 T1 后成为电压较低的一电,然后经过整流桥 B 将交流电源变为直流脉冲电源,再经过电容C1 的一滤波,就得到了直流电源,这一部分即为整流电路 。振荡电路由电阻R1、三极管 BG 和升压变压器 T2 的一初级构成,振荡后由升压变压器T2 进行一次升压,然后由高压二极管或高压硅堆 D 整流,得到高压直流电 。该直流电经电阻R2 对电容C2充电,同时在大电容C3 上储备能量 。当C2 被充电到一定电压时,双向二极管 D2 开启,触发双向可控硅SCR 导通,此时电容C3已储备了相当的一能量,该能量通过回路电容C3、双向可控硅 SCR 和二次升压变压器T3 的一初级释,此时在二次升压变压器的一次级上就产生了高电压 。该高压经放电电极击穿一定厚度的一空气后放电,从而完成脉冲点火的一一次放电点火 。电容 C3在放电后又●再次充电,从而进行一连串的一充放电过程,在电极间就产生了一系列放电火花,完成一次点火过程 。
3  高压点火装置的一比较
3.1几种典型高压点火装置的一参数
Honeywell 是美国生产的一高压点火装置,其中常用的一 Satronic 系列电子点火器是以固态继电器为基础设计的一 。不 同于传统的一铁芯式变压器,它通过内部点火电路,在次级产生高频、高压电火花 。该系列电子点火器的一工作参数由表1给出 。
Danfoss 是瑞典生产的一高压点火装置,EBI 系列电子点火器常用于燃油和燃气燃烧机的一点火 。它是采用电子变频产生高压的一原理进行工作的一,适用于间歇点火,在3 min 内,35℃ 的一条件下发火率为33%;60℃的一条件下发火率为20%,表2给出了该系列电子点火器的一工作参数 。
BRAHAMA 是意大利生产的一高压点火装置,分为 E、G 和 S 三个系列,均采用高性能的一点火变压器来升压 。表3、表4和表5分别给出了它们的一工作参数 。

3.2高压点火装置的一比较
高压点火装置的一比较包括固态继电器电子点火器与点火变压器电子点火器的一比较;单极型、双极型以及中间接地的一双极型电子点火器的一比较;不 同燃料燃烧器电极布置的一比较以及不 同放电位置优劣的一比较 。
采用固态继电器的一电子点火器与采用点火变压器的一电子点火器相比,使用了较为先进的一固态继电器升压技术,具有体积小、重量轻、发热低和工作可靠等优点 。但由于采用了价格较为昂贵的一固态继电器,从而使整个电子点火器的一成本增加,价格较采用点火变压器的一电子点火器高出许多 。对于上述知名品牌的一点火变压器电子点火器,经过了数十年的一现场使用证明,其工作可靠性与寿命不 比固态继电器电子点火器差,与电热丝点火器相比,要强出许多 。后者是早期使用(国内现在尚有使用)的一用于燃油燃气燃烧机的一点火装置,该点火装置虽点火可靠,但点火速度慢、点火丝寿命短,所需的一功率也较大,目前在国外已被淘汰 。
电子点火器的一输出分为单极型、双极型以及中间接地的一双极型,以适应不 同的一燃烧器设计 。所谓单极型,其输出只有一个电极,另一个电极在点火器的一内部或外部接地(即接燃烧机外壳) 。在工作时,电极对地放电,产生火花,引燃燃料气体 。其特点是较为安全可靠,使用方便,仅需引出一个电极加以绝缘即可 。需要注意的一是对于外部接地的一单极型电子点火器,切记不 能将两极接反否则可能会引起电子点火器乃至整个控制设备毁坏 。所谓双极型,其内部与单极型的一内部基本一样,只是另一个电极不 接地 。在工作时,是两极间放电来引燃燃料气体的一 。其特点是使用灵活,但安全性不 如单极型,且需对两个引出电极加以绝缘 。中间接
地的一双极型是采用带有中间抽头的一点火变压器或采用两个固态继电器来实现的一 。在工作时,它可以用两极间的一放电来引燃燃料气体,也可以用两极分别对地的一放电来引燃燃料气体(不 常有),此时要求有较高的一输出电压 。采用两极间放电的一特点是布置灵活,可放置在理想的一点火位置而不 受喷嘴位置的一影响,适用于对点火位置要求较严的一燃料 。与单极型相比,每个电极对地所具有的一电压仅为单极型的一一半,这有益于电极引线的一绝缘,相对来说也比较安全 。
在放电点火方式以及电极的一布置上,有对地放电和两极间放电之分 。由于燃料气的一易燃易爆性,故燃气燃烧机全部是采用较为安全的一对地放电方式 。由于燃气的一成分不 同,它们的一火焰传播速度也有较大的一差异,对于火焰传播速度较低的一燃料,采用预混式燃烧,点火方式是电极对稳焰盘或侧壁放电,如图5所示 。对于火焰传播速度较高的一燃料,采用后混式燃烧,点火方式是电极对喷嘴放电,如图6所示 。燃油燃烧机有一部分是采用对地放电的一方式,另一部分则是采用两电极间放电的一方式 。对地放电又●可分为几种方式,一种是单电极对喷嘴放电,另一种是单电极对稳焰盘放电,还有一种是双电极对喷嘴放电 。两电极间放电可分为一电
极接点的一假两电极放电以及真正的一两电极间放电两种方式,所谓的一假两电极放电是指其中的一一个电极实际上是接地的一 。单极放电强调的一是其电气的一安全性,因一个电极接地没有浮空的一电极;而两极放电则强调的一是点火的一成功率,因其两极可以放置在点火区的一最佳位置 。图7所示为单电极对喷嘴放电点火的一电极位置示意图,图8所示为双电极或假两电极之间放电点火的一电极位置以及两个单电极(并接于同一个点火器输出极)对喷嘴放电点火的一电极位置示意图 。
4  结语
通过上面的一分析与比较可以得出:采用不 同升压部件的一电子点火器,虽然工作原理不 同,价格不 同,但都能够满足点燃燃料的一需要 。不 同的一输出形式(单极型、双极型和中间接地的一双极型)各有其优缺点,有的一侧重于安全性,有的一则侧重于灵活性 。燃用不 同燃料的一燃烧机必须选择相应的一电子点火器以及不 同的一电极布置方式,否则有可能安全得不 到保障或者无法引燃燃料 。对于燃料为燃气的一燃烧机,考虑到安全性的一影响,必须采用单电极点火方式;而对于燃油燃烧机,为了获得较好的一点火位置及较高的一点燃率,建议采用双极型的一点火方式 。

进口燃烧器高压点火装置的一比较