家用燃氣快速熱水器從上世紀八十年代進入我國,到目前為止,已得到了迅速發(fā)展。從已被淘汰的直排式發(fā)展到煙道式，又發(fā)展到普通強排式，進而向恒溫及平衡式發(fā)展。隨著人民生活水平的提高，質(zhì)量穩(wěn)定可靠、外觀大方新穎、使用操作簡單的產(chǎn)品才是消費者的真正需求。只能靠機械（手動）調(diào)節(jié)來滿足使用要求的熱水器逐漸不能滿足消費者的需求了。數(shù)碼恒溫熱水器才是消費者的青睞。百得目前生產(chǎn)的數(shù)碼恒溫熱水器類型有S系列8、10、12升和R系列8、10升。S系列是通過利用轉(zhuǎn)子調(diào)節(jié)閥配合控制系統(tǒng)實現(xiàn)恒溫效果而R系列是利用燃氣比例閥配合控制系統(tǒng)實現(xiàn)恒溫效果的。以下對百得生產(chǎn)的R系列數(shù)碼恒溫熱水器功能特點、工作原理及內(nèi)部結(jié)構(gòu)做簡單介紹。
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功能特點
1、無需機械（手動）調(diào)節(jié)水、氣量大小，只需輕輕按鍵即可使用。
2、采用電腦芯片控制技術(shù)，具有良好的線性關(guān)系，反應迅速，控制精確；
3、水流量傳感器：通過霍爾傳感技術(shù)，準確監(jiān)測水量變化而改變火力大小，確保出水溫度穩(wěn)定（即恒溫）；
4、燃氣穩(wěn)壓設計：當供氣壓力過高時，在比例閥的作用下使噴嘴前壓力保持不變，燃燒工況不受影響。
5、動態(tài)彩屏顯示：出水溫度、燃燒狀況、工作狀況、使用時間、故障顯示等一目了然；
6、特設多重安全保護裝置：意外熄火保護、風壓過大保護、超溫保護、20分鐘定時關(guān)機保護、防干燒保護、水壓過高保護、防凍結(jié)保護等。
7、記憶功能
機器重新啟動時，微電腦將自動記憶上次設定溫度值進行工作，無須每天重復設置，體驗最佳人體需要。
工作原理
1、熱水器工作原理
在通電、通氣、通水的情況下，按下開關(guān)鍵，設置好出水溫度，熱水器自動點火并燃燒將熱交換器中冷水加熱至設置溫度。其工作原理如下：接通水、電、氣。當冷水流經(jīng)水流傳感器時，安裝在水流傳感器進口處的蝸輪開始旋轉(zhuǎn)，蝸輪上有永久磁鐵在旋轉(zhuǎn)時周邊磁場有規(guī)律地變化。加上霍爾傳感元件，感應到磁場變化時相應發(fā)出脈沖信號。控制器接受到脈沖信號后啟動風機高速轉(zhuǎn)動2秒前清掃、風壓開關(guān)閉合,此時風機轉(zhuǎn)至低速運轉(zhuǎn)并發(fā)出點火指令。放電針開始放電約0.5秒后控制器分別提供電信號給電磁閥和比例閥，電磁閥和比例閥在電信號的作用下開閥，打開燃氣通道。高壓燃氣經(jīng)過閥體從噴嘴流出（帶入一定的空氣）后進入燃燒器吼管內(nèi)，經(jīng)收縮管、混合管后從火孔流出在二次空氣的作用下遇到放電火花點火燃燒。點著火后感應針將離子感應信號反饋給控制器?？刂破鞲鶕?jù)水流傳感器發(fā)出脈沖頻率高低（水量越大脈沖頻率越高，反之則越低）、設置溫度與出水溫度的溫差瞬間調(diào)節(jié)燃氣比例閥開度（燃氣流量）的大小和風機轉(zhuǎn)速，直到實際出水溫度與設置溫度相同。使用完畢（或20分鐘定時關(guān)機時間到）后關(guān)閉進水或出水閥門水流傳感器中蝸輪停止轉(zhuǎn)動，無脈沖信號發(fā)出?？刂破鲗l(fā)出信號關(guān)閉電磁閥和比例閥，火焰熄滅風機運轉(zhuǎn)15-20秒（后清掃）停轉(zhuǎn)。 使用過程中按動操作面板上 “∧”“ ∨”鍵調(diào)整出水溫度，控制器發(fā)出指令調(diào)整比例閥開度（燃氣流量發(fā)生變化）。使之達到設置溫度。若當水流量發(fā)生變化，蝸輪轉(zhuǎn)速也相應發(fā)生變化，脈沖頻率也發(fā)生變化，控制器發(fā)出指令調(diào)整燃氣流量（火力大?。┦怪_到設置溫度。同時，出水溫度傳感器探測到出水溫度的變化，控制器發(fā)出指令作出調(diào)整。 2、燃氣比例閥工作原理：（如下圖示）
燃氣比例閥是一種可動永磁式的電磁比例閥系統(tǒng)，它可根據(jù)電腦控制器輸出電流的大小，自動調(diào)節(jié)閥口的開度，對燃氣流量不斷地進行細微的無級調(diào)節(jié)，使熱水器的出水溫度可無級設定；另外在比例閥輸入電流不變的條件下，閥口開度可隨輸入壓
力變化而自動調(diào)整，保證輸出口壓力穩(wěn)定，使熱水器所設定的出水溫度保持恒定。該比例閥還具有結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠，調(diào)節(jié)靈敏等優(yōu)點。適用于恒溫熱水器等燃氣設備 A：結(jié)構(gòu)及工作原理介紹
該閥由開關(guān)閥、比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)、穩(wěn)壓系統(tǒng)三大部分組成：
a、開關(guān)閥：如上圖所示,它是一個通斷型電磁閥，根據(jù)控制器的電信號來打開或關(guān)閉閥口。
b、比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)：主要由電磁系統(tǒng)、永磁體、球閥組件構(gòu)成。當線圈得到控制電流時,在磁芯的下端面產(chǎn)生與永磁體端面極性相同的電磁場力，按同性相斥的原理，二者產(chǎn)生排斥力，推動永磁體及球閥下移，與橡膠閥口之間形成相應的開度。電流增加時磁芯磁場增加，推開永磁體的力增大，閥口開度增大；電流減小時磁芯磁場減小，推開永磁體的力減小，閥口開度減小。這樣控制器可通過水溫反饋信號自動調(diào)節(jié)電流來自動控制燃氣流量，從而達到調(diào)控水溫、穩(wěn)定水溫的目的。
當線圈斷電時電磁力消失，永磁力使永磁體吸向磁芯，球閥上移關(guān)閉閥口；在斷電狀態(tài)下永磁體始終吸向磁芯，對球閥產(chǎn)生恒定拉力，使該閥口具有良好的密封效果。 C、穩(wěn)壓系統(tǒng)
當電流按設定溫度值確定后，磁場力可視為一個恒定作用力。輸入壓力升高，膜片受力增大向上位移，使閥口開度減小；輸入壓力下降，膜片受力減小向下位移，使閥口開度增大。這樣一來保證了輸出壓力的穩(wěn)定，使燃燒工況始終保持所需狀態(tài)。
3、水流傳感器(如下圖)
水流量傳感器裝在熱水器進水端，用于檢測進水流量，當水通過該產(chǎn)品時 ，磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動并且其轉(zhuǎn)速隨著流量變化而變化，霍爾傳感器輸出相應脈沖信號，反饋給控制器 ，由控制器根據(jù)水流量的大小和通斷發(fā)出相應指令以控制氣閥的工作狀
態(tài)。當進水壓力波動時 ，穩(wěn)流組件保證出水流量在一定變化范圍內(nèi)，可提高恒溫性能。
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內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖和關(guān)鍵零部件作用
關(guān)鍵零部件作用
A：排煙系統(tǒng)（交流風機）：將燃燒所產(chǎn)生的廢氣強制排出室外。
B：換熱系統(tǒng)（熱交換器）：將流經(jīng)熱交換器的冷水回熱成熱水。
C：燃燒系統(tǒng)（燃燒器）：燃氣穩(wěn)定燃燒，形成穩(wěn)定的火焰；從燃氣噴咀出來的高速燃氣射流，引射四周的靜止空氣，一起進入燃燒器的引射段，在混合段，燃氣與空氣充分混合后從燃燒器的的火孔流出，點燃后與二次空氣形成穩(wěn)定的火焰燃燒 。
D：控制系統(tǒng)（控制器）：控制著熱水器的整個工作過程。
E：燃氣比例閥：作用是開啟或關(guān)閉燃氣通道（截止閥）和控制燃氣流量的大小。
F：水流傳感器：
a）控制熱水器的啟、停；
b）可根據(jù)水流量的大小配合控制器實現(xiàn)恒溫功能。
G：溫控器：出水溫度達到一定值后（≥85℃）將關(guān)閉熱水器起保護作用。
H：風壓開關(guān)：
a）當風機出現(xiàn)故障時風壓開關(guān)無發(fā)動作，將關(guān)閉熱水器起保護作用；
b）刮風時熱水器無法正常排煙，該裝置動作停止燃燒，防止廢氣倒流室內(nèi)（適合于強排式）。
雙控燃氣比例閥
內(nèi)外市場發(fā)展的趨勢，專門為實現(xiàn)燃氣具智能化控制而研制開發(fā)的一種新型比例閥。它能可靠實現(xiàn)由于管網(wǎng)燃氣壓力波動時保證噴嘴前壓力恒定，特別是燃氣具引入市電后與相應的電氣控制系統(tǒng)聯(lián)合使用，能可靠地對所用燃氣的壓力、流量進行無級自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)燃氣具自動恒溫、定時開關(guān)機(手機信號無線遙控)、火力大小調(diào)節(jié)等智能化控制，節(jié)約能源，增加熱效能，大大地提高了燃氣具的性能和檔次。該產(chǎn)品除了用于熱水器、燃氣灶具外，還廣泛用于燃氣干衣機、烘箱、采暖洗浴兩用壁掛爐等其它智能化、節(jié)能化、環(huán)保化的新型家用燃氣具。隨著我國人民生活水平的不斷提高，人們對廚房用具的使用期望能達到高效節(jié)能、功能化和智能化。國外(特別是日本)早在1994就開發(fā)此類燃氣比例控制閥，由于此類產(chǎn)品技術(shù)含量高，要求配件精度較高，遍及壓鑄、沖壓、注塑、橡膠、密封件等各個行業(yè)，公司通過分析國內(nèi)外家用燃氣具的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀、展望中國家用燃氣具的發(fā)展趨勢后，為了適應市場的發(fā)展需求，在1998年已投入大量資金，研究開發(fā)技術(shù)含量高，用途更廣闊的燃氣閥體“燃氣比例控制閥”。通過吸收、消化歐洲、日本的控制比例閥技術(shù)，經(jīng)過四年多的努力已成功研制開發(fā)此類產(chǎn)品。兩年來不斷努力、持續(xù)改進，現(xiàn)已能形成大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品銷往全國各地。作者結(jié)合燃氣比例閥系統(tǒng)多年的研究開發(fā)工作，著重介紹了雙控燃氣比例閥的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，引導燃氣具行業(yè)滿足市場發(fā)展趨勢，開發(fā)節(jié)能、安全、環(huán)保型燃氣具，對節(jié)約燃氣能源，減少環(huán)境污染，提高燃氣具技術(shù)含量及市場競爭力有著重大的影響。
結(jié)構(gòu)工作原理
雙控燃氣比例閥主要由兩個開關(guān)電磁閥、穩(wěn)壓機構(gòu)、比例調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。
1、開關(guān)電磁閥的作用是熱水器停止工作時，根據(jù)電腦控制器的指令關(guān)閉燃氣管路，停止燃氣供應。同時，在安全保護裝置動作時切斷燃氣供應。
2、穩(wěn)壓機構(gòu)的作用是當進口壓力發(fā)生波動時，比例閥內(nèi)的穩(wěn)壓機構(gòu)發(fā)生相應的動作，調(diào)整開口度，可保持出口壓力穩(wěn)定，使燃具始終處于一個良好的工作狀態(tài)。我們知道，從管網(wǎng)來的燃氣并不能保證壓力恒定。當燃氣入口壓力升高引起輸出壓力上升時，膜片因下部燃氣壓力升高而上移，使球閥上升，閥口開度減小，燃氣流動阻力增大，輸出燃氣壓力隨之下降并很快恢復到原設定值(燃氣入口壓力下降時情況相反，此不重復)。燃氣壓力的變化會直接使燃氣量與熱水溫度改變，為消除氣源壓力波動對熱水溫度恒定的干擾、保證良好的燃燒狀況以及實現(xiàn)快速恒溫控制過程，設置穩(wěn)壓機構(gòu)是必要的。但由于很多整機廠對此不清楚，認為沒有必要增加此項功能，或者對比例閥穩(wěn)壓機構(gòu)的出口工作壓力選取不規(guī)范。根據(jù)經(jīng)驗，比例閥出口壓力設定時應按照當?shù)鼐唧w燃氣氣源供應的穩(wěn)定性而定，一般取在燃氣最低工作壓力附近，即：
水量伺服閥
是我公司根據(jù)國內(nèi)外市場發(fā)展的趨勢，專門為實現(xiàn)燃氣具智能化控制而研制開發(fā)的一種新型水比例調(diào)節(jié)閥并申請了實用專利。本專利產(chǎn)品包括閥體、水流轉(zhuǎn)子組件、霍爾傳感器、閥芯組件和電機等組成。其中，水流轉(zhuǎn)子組件縱向裝在閥體的進水通道內(nèi)，霍爾傳感器設在閥體的外部且與水流轉(zhuǎn)子組件的磁塊位置相對應，設在閥體內(nèi)的閥芯組件與設在閥體外部的電機連接，通過改變出水口間隙的大小實現(xiàn)水流量的調(diào)節(jié)，可靠實現(xiàn)由于管網(wǎng)壓力波動時保證水流量恒定。特別是燃氣具引入市電后與相應的燃氣控制比例閥聯(lián)合使用實現(xiàn)水氣聯(lián)調(diào)，能可靠地對所用燃氣、水流量進行自動調(diào)節(jié)，實現(xiàn)燃氣具快速自動恒溫、定時開關(guān)機（手機信號無線遙控）、火力大小調(diào)節(jié)等智能化控制，節(jié)約能源，增加熱效能，大大地提高了燃氣具的性能和檔次。
我公司通過分析國內(nèi)外家用燃氣具的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀、展望中國家用燃氣具的發(fā)展趨勢后，為了適應市場的發(fā)展需求，早在2003年已投入大量資金，研究開發(fā)技術(shù)含量高，用途更廣闊的“水量伺服閥”。通過吸收、消化歐洲、日本的比例控制技術(shù)，已成功研制開發(fā)并形成大批量生產(chǎn)，產(chǎn)品銷往全國各地。作者結(jié)合水量伺服閥系統(tǒng)的開發(fā)研究工作，著重介紹了水量伺服閥的工作原理及結(jié)構(gòu)特點，引導燃氣具行業(yè)滿足市場發(fā)展趨勢，開發(fā)節(jié)能、安全、環(huán)保型燃氣具，對節(jié)約能源,減少環(huán)境污染,提高燃氣具技術(shù)含量及市場競爭力有著重大的影響。
結(jié)構(gòu)工作原理
水量伺服閥主要由水流轉(zhuǎn)子組件、霍爾傳感器、閥芯組件、電機等組成。當水流經(jīng)過渦輪殼時，推動磁性轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，不同磁極靠近霍元件時導通，離開時斷開，從而產(chǎn)生高低脈沖電平輸出給電腦控制器，再由控制器判斷計算出水流量的大小。當燃氣具設定不同的溫度時，控制器首先調(diào)節(jié)燃氣控制比例閥的出氣量同時通知電機拖動閥體組件調(diào)節(jié)出水口的水量大小。這樣，控制器可通過水溫反饋信號自動進行細微的無級調(diào)節(jié)，從而達到快速調(diào)節(jié)水溫、穩(wěn)定水溫目的。
結(jié)構(gòu)特點
氣壓、水壓的波動，使燃具熱負荷、熱強度在相應的變化，造成不完全燃燒 ,使用效果受到很大的影響。燃氣熱水器配置燃氣控制比例閥及水量伺服器的研制開發(fā)，對提高燃氣具的舒適性及節(jié)約能源具有重大的意義。
穩(wěn)定的燃燒工況
穩(wěn)定的水、氣流量，可使燃具熱負荷、熱強度保持穩(wěn)定，加熱溫度均勻，特別是在管道燃氣熱水器中更可突出其顯著的特點。穩(wěn)定的燃燒工況還可大大減少廢氣中的一氧化碳、氮氧化物等有害物質(zhì)，減少對環(huán)境的污染，減少對用戶的危害。
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增加燃具的適用性
由于各地區(qū)的氣源的熱值不同，可利用燃氣控制比例閥配合水量伺服閥的調(diào)整達到最佳燃燒狀態(tài)，從而實現(xiàn)快速達到設定溫度并恒溫。另外，可以實現(xiàn)春、夏、秋、冬不同季節(jié)進行控制，有利于燃氣具的冷態(tài)點火，可以減少爆燃和冷態(tài)脫火現(xiàn)象。
合理分配熱水
當一用戶有幾臺燃氣熱水器同時或間斷使用時，由于管路的長短不一，阻力不同，使分配到燃氣熱水器的氣壓及水壓不一，這樣也就使得燃氣熱水器燃燒工況不一，溫度差異較大，采用水氣聯(lián)調(diào)技術(shù)后合理分配燃氣及水量，可以有效的避免水溫不穩(wěn)定現(xiàn)象，始終保持穩(wěn)定的燃燒狀態(tài)，大大提高了產(chǎn)品舒適性。
提高燃氣具的恒溫效果
控制器將冷水溫度、熱水溫度及水流量等變化信息進行 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)處
理后與用戶所需的水溫信息進行比較及運算，然后將經(jīng)過運算的信息經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后指令燃氣比例閥及水量伺服閥聯(lián)合控制，快速達到設定的熱水溫度并保持恒定。
結(jié)束語
燃氣熱水器采用水、氣比例聯(lián)動調(diào)節(jié)技術(shù)后，使燃氣具的波動抗干擾能力增強，恒溫精度和可靠性得到提高。隨著燃氣具行業(yè)的迅猛發(fā)展，采用水量伺服閥的各種燃氣具越來越得到了廣泛的應用。
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