Автоматизированная система регулирования и обеспечения безопасности для газовых приборов

Автоматизированная система регулирования и обеспечения безопасности для газовых приборов относится к автоматизированным системам регулирования и обеспечения безопасности газовых приборов и может быть использована для регулирования процессов сгорания газа в бытовых отопительных аппаратах и газогорелочных устройствах, работающих на природном и сжиженном газе. Система содержит датчик тяги 1, термостат регулируемый 2, датчик температуры 3, источник питания 4, электронный блок управления 5, газовый клапан 6, высоковольтные электроды розжига 7.1, 7.2, высоковольтный электрод контроля пламени 8. 1 илл.

Полезная модель относится к автоматизированным системам регулирования и обеспечения безопасности для газовых приборов и может быть использована для регулирования процессов сгорания газа в бытовых отопительных аппаратах и газогорелочных устройствах, работающих на природном и сжиженном газе.

Известна система регулирования газового котла - «Автоматика ЭКО-1» [http://volis-mebel.rbs.ru/view/termopara-s-avtomatikoy-eko-dlya-kotla-otopitelnogo/KK00DV2N-KPKKQFWWKPKKQFR6.html]. Эта система содержит газовый клапан, датчик тяги, основную горелку, запальную горелку, термопару. Признаками, общими с заявляемой системой, являются датчик тяги и газовый клапан.

Причинами, препятствующими достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого полезной моделью, являются:

- большая продолжительность запуска газового котла, связанная с необходимостью использования запальной горелки;

- опасность для пользователя котла с этой системой, вызванная возможностью получения ожога;

- недостаточная экономичность потребления газа.

Также известна система регулирования газового котла - «Клапан 820 Nova mv» [http://ros-teplo.ru/product_info.php?products_id=229]. Эта система содержит газовый клапан, датчик тяги, основную горелку, запальную горелку, термопару. Признаками, общими с заявляемой системой, являются датчик тяги и газовый клапан.

Причинами, препятствующими достижению в этом аналоге технического результата, обеспечиваемого полезной моделью, являются длительный запуск газового котла, связанный с необходимостью использования запальной горелки и недостаточная экономичность.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемой системе техническим решением (прототипом) является автономное устройство безопасности и регулирования для газового котла, защищенное патентом РФ 2256856 кл. F24Н 9/20.

Это техническое решение содержит газовый клапан, датчик пламени, запальную горелку, датчик тяги, датчик температуры и термостат.

Все перечисленные элементы прототипа, кроме запальной горелки, входят в состав заявляемой системы.

Причинами, препятствующими достижению в прототипе технического результата, обеспечиваемого полезной моделью, являются:

- опасность получения ожога и взрыва;

- недостаточная экономичность;

- меньшая точность регулирования;

- опасность самопроизвольного выключения котла, вследствие затухания запальной горелки.

Технической задачей, на решение которой направлено создание полезной модели, является уменьшение расхода газа, упрощение эксплуатации котла и повышение безопасности его работы.

Для достижения технического результата в известное устройство, содержащее датчик тяги, термостат, датчик температуры, газовый клапан, датчик контроля пламени, введены блок питания, электроды розжига, электронный блок управления, первый вход которого соединен с выходом блока питания, второй вход электронного блока управления соединен с выходом термостата, третий вход электронного блока управления соединен с выходом датчика тяги, четвертый вход электронного блока управления соединен со входом датчика контроля пламени. Первый и второй высоковольтные выходы электронного блока управления соединены со входами соответственно первого и второго электродов розжига, третий выход электронного блока управления соединен с управляющим входом газового клапана, вход которого подключен к подаче газа, выход которого подключен к горелке.

Сущность работы системы поясняется фиг.1. На фиг.1 представлена структурная схема автоматизированной системы регулирования и обеспечения безопасности для газовых приборов. Система содержит датчик тяги 1, термостат регулируемый 2, датчик температуры 3, источник питания 4, электронный блок управления 5, газовый клапан 6, высоковольтные электроды розжига 7.1 и 7.2, датчик контроля пламени 8.

Выход датчика температуры 3 соединен со входом термостата 2. Первый вход электронного блока управления 5 соединен с выходом блока питания 4. Третий вход электронного блока управления 5 соединен с выходом датчика тяги 1. Второй вход электронного блока управления 5 соединен с выходом термостата 2. Четвертый вход электронного блока управления 5 соединен с выходом датчика контроля пламени 8. Первый и второй выходы электронного блока управления 5 соединены соответственно с первым и вторым электродами розжига 7.1 и 7.2. Третий выход электронного блока управления 5 соединен с управляющим входом газового клапана 6. Выход газового клапана 6 подключен к горелке. Сигнальный вход газового клапана 6 соединен со входом 9 подачи газа. Горелка на фиг.1 не показана.

Работа системы заключается в следующем.

Значение требуемой температуры устанавливается на термостате. С выхода датчика тяги 1 на первый вход электронного блока управления поступает двухуровневый сигнал. Если сигнал приходит с уровнем логической единицы, значит тяга есть. Сигнал с датчика температуры поступает на термостат. В термостате значение температуры с датчика сравнивается со значением заданной температуры. Если температура датчика меньше заданной, то с термостата сигнал с уровнем логической единицы приходит на электронный блок управления.

Электронный блок управления содержит генератор высокого напряжения. Под действием сигнала с термостата электронный блок управления подает на электроды розжига высокое напряжение от 6000 до 12000 В. В результате электроды розжига формируют искру. Электронный блок управления с задержкой по времени, равной 2 с, подает сигнал с уровнем логической единицы на газовый клапан. Газ поступает на горелку и воспламеняется от искры. Температура теплоносителя начинает повышаться. Если с датчика пламени на электронный блок поступает сигнал с уровнем логической единицы (т.е. пламя горит), то высокое напряжение на электроды розжига не подается.

При достижении заданного значения температуры сигнал с датчика температуры поступает на термостат, в котором происходит сравнение текущей температуры с заданной. Если температура равна заданной, то сигнал с термостата с уровнем логического нуля поступает на электронный блок управления, который подает сигнал с уровнем логического нуля на управляющий вход газового клапана. Происходит отключение подачи газа. Идет остывание теплоносителя на 3-4°С. Затем процесс повторяется.

Пределы регулирования температуры разработанной системы составляют от 40°С до 90°С. Точность регулирования температуры составляет 1°С.

Электронный блок управления может быть реализован на ПЛИС типа Altera.

При погасании горелки на электронный блок управления с датчика пламени поступает сигнал с уровнем логического нуля. Электронный блок управления осуществляет защитное отключение подачи газа в течение 5 секунд. В этом случае перезапуск системы автоматического регулирования и безопасности проводится вручную пользователем.

При нарушении тяги с датчика тяги приходит сигнал с уровнем логического нуля на электронный блок управления. Электронный блок управления осуществляет защитное отключение подачи газа в течение 60 сек, при помощи подачи сигнала с уровнем логического нуля на газовый клапан.

Макет системы применяется при проведении лабораторных работ на кафедре САПР Технологического института Южного федерального университета и в филиале Московского государственного открытого университета в г.Кропоткине.

Практика показала, что разработанная система обеспечивает регулирование температуры в диапазоне от 40°С до 90°С с точностью регулирования 1°С.

Автоматизированная система регулирования и обеспечения безопасности для газовых приборов, содержащая датчик тяги, термостат, датчик температуры, газовый клапан, датчик контроля пламени, отличающаяся тем, что в систему введены блок питания, электроды розжига, электронный блок управления, первый вход которого соединен с выходом блока питания, второй вход электронного блока управления соединен с выходом термостата, третий вход электронного блока управления соединен с выходом датчика тяги, четвертый вход электронного блока управления соединен с выходом датчика контроля пламени, первый и второй высоковольтные выходы электронного блока управления соединены со входами соответственно первого и второго электродов розжига, третий выход электронного блока управления соединен с управляющим входом газового клапана, вход которого подключен к подаче газа, а выход газового клапана подключен к горелке.