几种进口燃烧机高压点火装置的比较
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1 前言
随着国家对环境保护的日益重视 ,各城市对废 气 、废水等的排放都加以严格限制 。燃煤锅炉的烟 尘是造成城市大气污染的主要因素之一 ,为了实现 “还我一片蓝天”的美好理想 ,现在许多大中城市已 禁止燃煤锅炉运行 ,取而代之的是燃油 、燃气锅炉 。 在燃油 、燃气锅炉中 ,最主要的部件是燃烧机 ,而高 压点火装置是燃烧机中关键的电子部件之一 。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单页说明 ,这就给我国的燃 烧机代理 、用户带来了相当的不便 ,同时也给国产燃 烧机的设计与成套加大了难度 。笔者在近十年的时
A COMPARISON ON EL ECTRONIC IGNITERS OF SOME IMPORTED COMBUSTORS
ZHANG Xiaopeng , HU Hongli , ZHOU Yuming
(Xi’an Jiaotong University , Xi’an 710049 , China)
2001 年 4 月 高 压 电 器 第 37 卷 第 2 期 ·37 ·
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 电极本身的吸热 ,最小点火能量随电极间距的减小 而增加 。图 1 为最小点火能量与电极间距 、电极尺 寸的关系曲线 ,燃料为 11 %的甲烷空气混合气体 。
它担负着重要的燃料点燃工作 。高压点火装置的失 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后果 。 由此可见高压点火装置的重要性 。
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 交流电进行整流 、滤波 ,转变为直流电 ;振荡电路的 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交流电升压 ,以达到可以电离 空气的高电压 ,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 ,置于燃料出口 。 各部件输出波形如图 3 所示[2] 。
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的初级释放 ,此时在二次升压 变压器的次级上就产生了高电压 。该高压经放电电 极击穿一定厚度的空气后放电 ,从而完成脉冲点火 的一次放电点火 。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 。
放电电极的形状也对最小点火能量的大小有一 定的影响 ,如图 2 所示 ,在相同的电极间距和电极尺 寸条件下 ,放电点越尖 ,其本身吸热越少 ,所需的最 小点火能量也就越小 。 212 高压点火装置的原理简介
高压点火装置是燃烧机上的电子核心部件之 一 ,虽然其价格仅占燃 烧 机 总 价 的 很 少一部 分 , 但
初级
次级
频率/ Hz 50/ 60 50/ 60 50/ 60
电压/ V 1 ×15 000 2 ×7 500 1 ×11 000
频率/ Hz 20 000 20 000 20 000
点火间距/ mm 2. 5～5 2. 5～5 2. 5～5
功率/ VA 60 60 60
型号
TRE 510PC TRE 820 TRE 820P
Danfoss 是瑞典生产的高压点火装置 , EBI 系列
电子点火器常用于燃油和燃气燃烧机的点火 。它是 采用电子变频产生高压的原理进行工作的 ,适用于 间歇 点 火 , 在 3 min 内 , 35 ℃的 条 件 下 发 火 率 为 33 % ;60 ℃的条件下发火率为 20 % ,表 2 给出了该系 列电子点火器的工作参数 。
2 高压点火及其装置的原理简介
211 高压点火的原理 高压点火又称为电火花点火 ,是应用广泛的一
种点火方法 。当电火花从燃气或雾化的燃油中通过 时 ,燃料很快由良好的绝缘体变为良好的导电体 。 随着两极间电压的增高 ,电场逐渐加强 ,燃料中的带 电体被电场加速 ,运动着的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 。带电粒子的浓度以指数级 数增加 ,开始时的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温度与压力条件 。击穿电 压可按下式近似计算[1] :
点火间距/ mm
3～5 3～5 2～3 2～3 2～5 2～3 3～5
功率/ 电流 50 VA 50 VA 50 VA 50 VA 17 mA 40 mA 40 mA
型号
EBI EBIM EBIIP
电压/ V 230 230 230
表 2 瑞典 Danfoss 产品 EBI 系列电子点火器工作参数表
收稿日期 :2000 - 10 - 18 ; 修回日期 :2001 - 01 - 11
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数十种燃烧 机 ,常见的有德国的 Weisaupt 、SAACHE、MAN 、Elco2 klockner ,法国的 CUENOD 、Guillot 、SICMA 、RADIANT , 美国的 Johnson 、Power Flame ,英国的 NU2WAY ,意大 利的 F1B1R1 、baltur 、UNIGAS、Riello 、ECOFLAM ,荷兰 的 Purlpher ,瑞典的 Bentone 和韩国 ABC、Sookook 等 。 虽然燃烧机的品种繁多 ,但其高压点火装置却仅为 有限的数种 。除了个别燃烧机配备本土产的高压点 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产品 ,如意 大利的 BRAHAMA 、瑞典的 Danfoss、法国的 Landis 和 美国的 Honeywell 等 。
20 % ,3 min
<6
50
1 ×11 000
20 % ,3 min
<6
50ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 ×11 000
连续
<6
50
1 ×14 000
25 % ,4 min
<6
电流/ mA 10 20 20 20 35
2001 年 4 月 高 压 电 器 第 37 卷 第 2 期 ·39 ·
表 1 美国 Honeywell 产品 Satronic 系列电子点火器工作参数表
初级
次级
频率/ Hz 50 50 50
50/ 60 50 50 50
电压/ V
2 ×7 000 2 ×7 000 1 ×10 000 1 ×8 000 1 ×16 000 2 ×7 000 2 ×7 000
频率/ Hz 20 000 21 000 22 000 24 000 50 000 20 000 20 000
TRE 820PC TRE 1135P
电压/ V 220/ 230 220/ 230 220/ 230 220/ 230 220/ 230
表 3 意大利 BRAHAMA 产品 E 系列高压点火器工作参数表
初级
次级
频率/ Hz
电压/ V
发火率/ %
点火间距/ mm
50
1 ×7 000
连续
<6
50
2 ×5 500
摘要 : 本文介绍了高压点火原理以及电子点火器的工作原 理和工作过程 ,提供了几种典型电子点火器的详细参数 ,通过 对几种进口燃烧机电子点火器的分析比较 ,得出了不同燃料 燃烧器电极布置的方案以及不同放电位置的优劣 。这对目前 我国国产燃烧机的设计与生产和对进口燃烧机的选型与维修 具有一定的参考价值 。 关键词 : 高压点火 ; 燃烧机 ; 电极 中图分类号 : TK16 文献标识码 : A Abstract : The principle of high voltage ignition and electronic ig2 niter is introduced in this paper. The detail parameters of some fa2 mous electronic igniters are presented. Through analysis and com2 parison of some typical electronic igniters ,the layouts of the electric poles for different combustors in which the different types of fuel are used are evaluated , It is of benefit to the designing and producing of national combustors. Keywords : high voltage ignition ; combustor ; electrode
图 4 是点火装置的原理电路简图 。交流 220 V/ 50 Hz 的电源 ,经电源变压器 T1后成为电压较低的 电源 ,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
·38 · April 2001 High Voltage Apparatus Vol . 37 No. 2
3 高压点火装置的比较
311 几种典型高压点火装置的参数 Honeywell 是美国生产的高压点火装置 ,其中常
用的 Satronic 系列电子点火器是以固态继电器为基 础设计的 。不同于传统的铁芯式变压器 ,它通过内 部点火电路 ,在次级产生高频 、高压电火花 。该系列 电子点火器的工作参数由表 1 给出 。
2 ×7 000
连续
<6
220/ 230
50
2 ×7 000
连续
<6
220/ 230
50
BRAHAMA 是意大利生产的高压点火装置 ,分 为 E、G 和 S 三个系列 ,均采用高性能的点火变压器 来升压 。表 3 、表 4 和表 5 分别给出了它们的工作参 数。
型号
ZT801 ZT802 ZT812 ZT815 ZT870 ZT900 ZT930
电压/ V 230 240
220/ 240 110/ 240 220/ 240 220/ 240 220/ 240
型号
TRG 1015C TRG 1015C TRG 1020C TRG 1035 TRG 1230
表 4 意大利 BRAHAMA 产品 G 系列高压点火器工作参数表
初级
次级
电压/ V
频率/ Hz
电压/ V
发火率/ %
点火间距/ mm
220/ 230
50
2 ×7 000
连续
<6
400
50
·36 · April 2001 High Voltage Apparatus Vol . 37 No. 2
文章编号 :1001 - 1609 (2001) 02 - 0036 - 05
几种进口燃烧机高压点火装置的比较
张晓鹏 , 胡红利 , 周玉铭
(西安交通大学 , 陕西 西安 710049)
随着国家对环境保护的日益重视 ,各城市对废 气 、废水等的排放都加以严格限制 。燃煤锅炉的烟 尘是造成城市大气污染的主要因素之一 ,为了实现 “还我一片蓝天”的美好理想 ,现在许多大中城市已 禁止燃煤锅炉运行 ,取而代之的是燃油 、燃气锅炉 。 在燃油 、燃气锅炉中 ,最主要的部件是燃烧机 ,而高 压点火装置是燃烧机中关键的电子部件之一 。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单页说明 ,这就给我国的燃 烧机代理 、用户带来了相当的不便 ,同时也给国产燃 烧机的设计与成套加大了难度 。笔者在近十年的时
A COMPARISON ON EL ECTRONIC IGNITERS OF SOME IMPORTED COMBUSTORS
ZHANG Xiaopeng , HU Hongli , ZHOU Yuming
(Xi’an Jiaotong University , Xi’an 710049 , China)
2001 年 4 月 高 压 电 器 第 37 卷 第 2 期 ·37 ·
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 电极本身的吸热 ,最小点火能量随电极间距的减小 而增加 。图 1 为最小点火能量与电极间距 、电极尺 寸的关系曲线 ,燃料为 11 %的甲烷空气混合气体 。
它担负着重要的燃料点燃工作 。高压点火装置的失 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后果 。 由此可见高压点火装置的重要性 。
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 交流电进行整流 、滤波 ,转变为直流电 ;振荡电路的 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交流电升压 ,以达到可以电离 空气的高电压 ,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 ,置于燃料出口 。 各部件输出波形如图 3 所示[2] 。
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的初级释放 ,此时在二次升压 变压器的次级上就产生了高电压 。该高压经放电电 极击穿一定厚度的空气后放电 ,从而完成脉冲点火 的一次放电点火 。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 。
放电电极的形状也对最小点火能量的大小有一 定的影响 ,如图 2 所示 ,在相同的电极间距和电极尺 寸条件下 ,放电点越尖 ,其本身吸热越少 ,所需的最 小点火能量也就越小 。 212 高压点火装置的原理简介
高压点火装置是燃烧机上的电子核心部件之 一 ,虽然其价格仅占燃 烧 机 总 价 的 很 少一部 分 , 但
初级
次级
频率/ Hz 50/ 60 50/ 60 50/ 60
电压/ V 1 ×15 000 2 ×7 500 1 ×11 000
频率/ Hz 20 000 20 000 20 000
点火间距/ mm 2. 5～5 2. 5～5 2. 5～5
功率/ VA 60 60 60
型号
TRE 510PC TRE 820 TRE 820P
Danfoss 是瑞典生产的高压点火装置 , EBI 系列
电子点火器常用于燃油和燃气燃烧机的点火 。它是 采用电子变频产生高压的原理进行工作的 ,适用于 间歇 点 火 , 在 3 min 内 , 35 ℃的 条 件 下 发 火 率 为 33 % ;60 ℃的条件下发火率为 20 % ,表 2 给出了该系 列电子点火器的工作参数 。
2 高压点火及其装置的原理简介
211 高压点火的原理 高压点火又称为电火花点火 ,是应用广泛的一
种点火方法 。当电火花从燃气或雾化的燃油中通过 时 ,燃料很快由良好的绝缘体变为良好的导电体 。 随着两极间电压的增高 ,电场逐渐加强 ,燃料中的带 电体被电场加速 ,运动着的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 。带电粒子的浓度以指数级 数增加 ,开始时的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温度与压力条件 。击穿电 压可按下式近似计算[1] :
点火间距/ mm
3～5 3～5 2～3 2～3 2～5 2～3 3～5
功率/ 电流 50 VA 50 VA 50 VA 50 VA 17 mA 40 mA 40 mA
型号
EBI EBIM EBIIP
电压/ V 230 230 230
表 2 瑞典 Danfoss 产品 EBI 系列电子点火器工作参数表
收稿日期 :2000 - 10 - 18 ; 修回日期 :2001 - 01 - 11
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数十种燃烧 机 ,常见的有德国的 Weisaupt 、SAACHE、MAN 、Elco2 klockner ,法国的 CUENOD 、Guillot 、SICMA 、RADIANT , 美国的 Johnson 、Power Flame ,英国的 NU2WAY ,意大 利的 F1B1R1 、baltur 、UNIGAS、Riello 、ECOFLAM ,荷兰 的 Purlpher ,瑞典的 Bentone 和韩国 ABC、Sookook 等 。 虽然燃烧机的品种繁多 ,但其高压点火装置却仅为 有限的数种 。除了个别燃烧机配备本土产的高压点 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产品 ,如意 大利的 BRAHAMA 、瑞典的 Danfoss、法国的 Landis 和 美国的 Honeywell 等 。
20 % ,3 min
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1 ×11 000
20 % ,3 min
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50ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 ×11 000
连续
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1 ×14 000
25 % ,4 min
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电流/ mA 10 20 20 20 35
2001 年 4 月 高 压 电 器 第 37 卷 第 2 期 ·39 ·
表 1 美国 Honeywell 产品 Satronic 系列电子点火器工作参数表
初级
次级
频率/ Hz 50 50 50
50/ 60 50 50 50
电压/ V
2 ×7 000 2 ×7 000 1 ×10 000 1 ×8 000 1 ×16 000 2 ×7 000 2 ×7 000
频率/ Hz 20 000 21 000 22 000 24 000 50 000 20 000 20 000
TRE 820PC TRE 1135P
电压/ V 220/ 230 220/ 230 220/ 230 220/ 230 220/ 230
表 3 意大利 BRAHAMA 产品 E 系列高压点火器工作参数表
初级
次级
频率/ Hz
电压/ V
发火率/ %
点火间距/ mm
50
1 ×7 000
连续
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2 ×5 500
摘要 : 本文介绍了高压点火原理以及电子点火器的工作原 理和工作过程 ,提供了几种典型电子点火器的详细参数 ,通过 对几种进口燃烧机电子点火器的分析比较 ,得出了不同燃料 燃烧器电极布置的方案以及不同放电位置的优劣 。这对目前 我国国产燃烧机的设计与生产和对进口燃烧机的选型与维修 具有一定的参考价值 。 关键词 : 高压点火 ; 燃烧机 ; 电极 中图分类号 : TK16 文献标识码 : A Abstract : The principle of high voltage ignition and electronic ig2 niter is introduced in this paper. The detail parameters of some fa2 mous electronic igniters are presented. Through analysis and com2 parison of some typical electronic igniters ,the layouts of the electric poles for different combustors in which the different types of fuel are used are evaluated , It is of benefit to the designing and producing of national combustors. Keywords : high voltage ignition ; combustor ; electrode
图 4 是点火装置的原理电路简图 。交流 220 V/ 50 Hz 的电源 ,经电源变压器 T1后成为电压较低的 电源 ,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
·38 · April 2001 High Voltage Apparatus Vol . 37 No. 2
3 高压点火装置的比较
311 几种典型高压点火装置的参数 Honeywell 是美国生产的高压点火装置 ,其中常
用的 Satronic 系列电子点火器是以固态继电器为基 础设计的 。不同于传统的铁芯式变压器 ,它通过内 部点火电路 ,在次级产生高频 、高压电火花 。该系列 电子点火器的工作参数由表 1 给出 。
2 ×7 000
连续
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220/ 230
50
2 ×7 000
连续
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220/ 230
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BRAHAMA 是意大利生产的高压点火装置 ,分 为 E、G 和 S 三个系列 ,均采用高性能的点火变压器 来升压 。表 3 、表 4 和表 5 分别给出了它们的工作参 数。
型号
ZT801 ZT802 ZT812 ZT815 ZT870 ZT900 ZT930
电压/ V 230 240
220/ 240 110/ 240 220/ 240 220/ 240 220/ 240
型号
TRG 1015C TRG 1015C TRG 1020C TRG 1035 TRG 1230
表 4 意大利 BRAHAMA 产品 G 系列高压点火器工作参数表
初级
次级
电压/ V
频率/ Hz
电压/ V
发火率/ %
点火间距/ mm
220/ 230
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2 ×7 000
连续
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400
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·36 · April 2001 High Voltage Apparatus Vol . 37 No. 2
文章编号 :1001 - 1609 (2001) 02 - 0036 - 05
几种进口燃烧机高压点火装置的比较
张晓鹏 , 胡红利 , 周玉铭
(西安交通大学 , 陕西 西安 710049)