技術(shù)

二、燃氣比例閥特性
1、比例特性
    在比例閥電流可靠調(diào)節(jié)區(qū)間，其電流和輸出口壓力存在線性關(guān)系
    上圖a是一款恒溫機燃氣比例閥的比例特性，我們可以看出，在其電流區(qū)間120mA~240mA內(nèi)，輸出口氣壓隨比例閥電流改變呈線性變化。而對于圓形噴嘴，流量與噴嘴前燃氣壓力有以下關(guān)系式：
    對于相同結(jié)構(gòu)的噴嘴和同種燃氣，式中的μ、d、s均為常數(shù)，因此流量Lg與噴嘴前壓力H的平方根成正比關(guān)系，進而可以得到圖b的曲線，噴嘴流量隨比例閥電流增大而增加，這也是熱水器實現(xiàn)恒溫和無級調(diào)節(jié)的前提。
2、穩(wěn)壓特性
    前面提到比例閥穩(wěn)壓特性時，強調(diào)了一點——在其穩(wěn)壓范圍內(nèi)。
    上圖為一款天然氣機型比例閥P1—P2曲線，若沒有穩(wěn)壓裝置，不考慮壓力損失，理想的P2與P1線性角度為45°，而實際使用過程中，由于管路阻力造成的壓力損耗，P2只會比P1小，曲線只能是接近45°，且一次壓越低壓力損耗越大，因此，理論上比例閥穩(wěn)壓區(qū)間的最低值應(yīng)高于其最大的二次壓。
    根據(jù)上面的曲線可以知道，二次壓越低，穩(wěn)壓曲線穩(wěn)壓段的拐點越靠近45°線，即其穩(wěn)壓帶越寬。

三、燃氣比例閥參數(shù)選用技巧
    根據(jù)上面第二點說到的，二次壓越低，穩(wěn)壓曲線拐點越靠近理想曲線，其穩(wěn)壓帶范圍也越寬，那么，在使用過程中，是不是二次壓取值越小越好呢？不盡然。在低壓燃燒系統(tǒng)中由于噴嘴加大，流量加大，比例閥P2H設(shè)定值的改變，會使得比例閥斜率變大、電流調(diào)節(jié)范圍變小，其實質(zhì)是熱水器出水溫度調(diào)節(jié)梯度的變大，會影響到整機溫度調(diào)節(jié)性能，所以應(yīng)當針對需求、具體分析做出相應(yīng)的對策。
    ①若保持比例調(diào)節(jié)曲線的斜率不變，電流調(diào)節(jié)范圍將改變。（見圖四）
    當二次壓的設(shè)定從P2A減小到P2C，其電流范圍從Ia減小到Ic。
    這種不影響斜率的調(diào)整，從表象上看不影響調(diào)節(jié)梯度，但實際上由于噴嘴加大，流量加大。則存在二個問題：
    a、若保持原電路參數(shù)，則單位調(diào)節(jié)的氣量變大，調(diào)節(jié)一個單位電流可以使小水量的時候溫升超過1℃，此問題可通過改變電路參數(shù)使電流參數(shù)細分保證單位調(diào)節(jié)量的足夠細，并通過提高元件精度等級使這么小的單位保持穩(wěn)定。這從電路的角度是可以克服的。
    b、比例閥的總調(diào)節(jié)位移量變小，原單位位移對應(yīng)的氣量變大，從而使原比例自調(diào)節(jié)穩(wěn)定時間參數(shù)變大，熱水器要求快速調(diào)節(jié)與比例閥自調(diào)時間參數(shù)延長，導(dǎo)致比例產(chǎn)生較長時間的振蕩，這是比例閥較難解決的。
    ②要保持電流調(diào)節(jié)范圍不變，則要改變比例調(diào)節(jié)曲線的斜率。
    當二次壓的設(shè)定從P2A減小到P2D，其斜率范圍從∠A減小到∠D。
    這種方法雖然保證了從最小火到最大火的電流調(diào)節(jié)范圍，但比例曲線的斜率改變了，低端參數(shù)P2L發(fā)生了變化。
    ③如若保證P2L值，則會減小比例閥的開閥電流（動永磁式比例閥），相應(yīng)的減小了封閥力，增加比例閥的制造難度，提高了成本。
    綜合上述①②③可見，當二次壓設(shè)定值降低后，其調(diào)節(jié)電流范圍要根據(jù)整機綜合性能的要求做適當?shù)淖兓壤y不能僅做簡單的調(diào)節(jié)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和參數(shù)也要按整機的新要求進行調(diào)整，方可使比例閥工作在最佳狀態(tài)，滿足使用工況。
    所以解決這一矛盾的方法是進一步調(diào)整比例閥比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)。
    首先在噴嘴改大優(yōu)先保證電流調(diào)節(jié)區(qū)間的條件下，將最大電流對應(yīng)的二次壓降低，從而拓寬了穩(wěn)壓范圍。然后再調(diào)整比例閥比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)，優(yōu)先保證穩(wěn)壓區(qū)間，通過改變比例彈簧彈力和比例閥線圈匝數(shù)，改變流量特性曲線的斜率，斜率減小后的曲線在相同的二次壓區(qū)間內(nèi)，對應(yīng)電流調(diào)節(jié)區(qū)間將增大，也進一步提高了電流比例調(diào)節(jié)的精度。
    下圖通過一個實例進行對比，12升天然氣恒溫機，2#曲線表示噴嘴直徑由1.2改大到1.4之后的流量特性曲線，其電流區(qū)間只有128~160mA，而進一步通過調(diào)整比例閥比例系統(tǒng)后，得到的1#曲線，在最大二次壓取800Pa時，電流區(qū)間拓寬為110~180mA，且曲線斜率較之2#有明顯減小，電流調(diào)節(jié)精度得到提高，能有效改善整機恒溫性能。
四、總結(jié)
    上面主要從最常用一種燃氣比例閥特性參數(shù)幾方面分析了熱水器設(shè)計時如何平衡燃氣比例閥出口二次壓與流量調(diào)節(jié)范圍兩者的關(guān)系，并進行相關(guān)試驗，通過調(diào)整噴嘴直徑大小與改變比例閥比例特性相結(jié)合的方法，一方面降低比例閥出口二次壓，拓寬其穩(wěn)壓區(qū)間，另一方面也不至于犧牲比例調(diào)節(jié)區(qū)間和調(diào)節(jié)精度。因此，在設(shè)計過程中可以參照此方法選取噴嘴直徑和比例閥參數(shù)，從而更好的保證整機恒溫效果。對任何一種比例閥來說，它都會有一個恰當?shù)膮?shù)范圍，如果低壓燃燒系統(tǒng)中二次壓選擇的不當會影響到燃具功能的發(fā)揮。因而相關(guān)整機、比例閥、電控器等各專業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)綜合考慮燃燒工況對二次壓的實際需求、電控器的匹配調(diào)節(jié)精度、確定比例閥的參數(shù)范圍要求，并進行試驗和修訂，對比例閥進行以上綜合性能進行評估，同時還應(yīng)考慮比例閥的結(jié)構(gòu)和性能特點進行結(jié)構(gòu)的匹配，必須避免比例閥曲線呈現(xiàn)拋物線，拐點，回差位置在低端位置的情況出現(xiàn)，使部件和整機實現(xiàn)最優(yōu)化的配合。

參考文獻   
    [1]姜正候、郭文博、傅忠誠等，《燃氣燃燒與應(yīng)用》(第三版)，中國建筑工業(yè)出版社，2002年。