CN112944401A - 一种纯氢燃气灶及其控制方法 - Google Patents

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万忠民
阎瀚章
王学鹏
黄泰明
陈曦
李进生
孔祥忠
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Abstract

本发明的一种纯氢燃气灶及其控制方法，包括电控调压阀、止回阀、电磁阀、风机、手动旋钮、点火针、热电偶、炉头和监控模块。所述电控调压阀，一端连接氢气供应管道，另一端连接止回阀；所述手动调节旋钮可调节氢气供气量大小及切换工作状态；所述风机及电磁阀接入手动调节旋钮后氢气管路；所述点火针根据旋钮信号对燃气进行点燃；所述热电偶将炉头温度转化为相应电信号并传递；所述监控模块与上述各部件通过电线与信号线连接共同构成能够保障氢气安全高效燃烧的燃气灶***。其积极进步效果在于：采取多重保障措施确保使用过程中的安全性，并将***中各设备接入网络，可以实时监测和调节***的运行状态，保障燃气灶安全运行；满足用户更多的氢能使用需求，实现多用途用氢的目标；加快氢能产业的建设，有效提高了经济和环境效益。

Description

一种纯氢燃气灶及其控制方法
技术领域
本发明涉及纯氢燃气灶技术领域，特别是涉及一种纯氢燃气灶及其控制方法
背景技术
随着人类社会对能源的不断需求，传统化石能源等不可再生能源的不断枯竭，生存环境的日益恶劣，迫切需要一种高效的可再生绿色能源。氢能相对于其他化石燃料其燃烧产物为水完全无污染，气体本身无毒，随着煤制氢、生物制氢、电解水、烃类制氢等制氢技术的日益成熟，氢气来源及制取成本逐步降低是一种理想的清洁能源。氢气的产生与制备越来越普及，其成本也逐渐降低，不断成为作为一种可实际使用的清洁能源，有些地区专门设置有供氢管道，类似于燃气管道，可以送至居民家中。
氢燃气灶可以有效避免使用者因燃气或燃烧不充分产生的有毒气体中毒，大大提高了人员安全性。由于氢气与空气混合燃烧时危险性难以控制，故采用纯氢作为燃料，相应供气管道较天然气管道更细，具有更低的火焰传播速度校正值，且氢气本身逸散速度极快，易在管道中出现回火现象，造成氢气在供气管道内***。氢气在小型密闭环境中大量积聚极易***，如使用者临时离开或忘记使用中的燃气灶会产生严重的安全隐患，需要一个有效的监控装置及控制方法保障燃气灶的安全使用。目前相关氢燃气灶产品极少，所以，有必要提供一种纯氢燃气灶及其控制方法以解决上述问题并对氢能的推广应用起一定示范作用。
发明内容
本发明提出一种纯氢燃气灶及其控制方法，解决目前纯氢燃气灶使用安全性较低的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提出一种纯氢燃气灶，包括氢气管路、电控调压阀、止回阀、电磁阀、风机、手动旋钮、点火针、热电偶、炉头、氢气检测器和监控模块；在氢气管路上，依次设置有电控调压阀、手动旋钮、止回阀、炉头，所述风机连同电磁阀设置在止回阀与炉头之间；所述手动调节旋钮调节氢气供气量大小及切换工作状态；所述风机及电磁阀接入止回阀后氢气管路；所述点火针根据旋钮信号对燃气进行点燃；所述监控模块与上述各部件通过电线与信号线连接共同构成能够保障氢气安全高效燃烧的燃气灶***。
进一步地，氢气供应管道可根据需求持续稳定的供应所需氢气流量并保持所需的压力；
进一步地，电控调压阀可根据工作状况，保障氢气的输出压力稳定在2-5kPa；
进一步地，所述止回阀可即时响应旋钮动作调至相应开度；
进一步地，所述风机稳定时风速应大于氢气回火速度，根据氢气在空气中的火焰传播速度4.83m/s除以相应管径下火焰传播速度校正值得到氢气回火速度；
进一步地，所述监控模块含有阀门驱动模块DP-32054-3型、漏气检测模块7X-H2-1000型、熄火吹扫模块、点火模块、温度及工作状态检测模块YLMK500、通讯模块M100T、控制器以及云端中心；
进一步地，所述熄火吹扫模块根据指令通过控制风机及电磁阀实现其吹扫功能；
进一步地，所述氢气检测器测量环境中氢气浓度，具有两个分别安装于灶体内及燃气灶正上方；
进一步地，所述控制器通过信号线采集相关参数以及发出相应指令到达各模块以完成相应操作；
进一步地，所述云端中心可实时接收相应参数及数据并传递至用户终端；
进一步地，所述用户终端可实时监测相应参数且可以通过远程遥控对燃气灶进行操作。
进一步地，所述控制方法通过信号线连接各设备与控制器，各模块参数信息通过信号线传递至控制器后通过通讯模块上传至云端中心，由云端中心传输实时参数和警报信息至个人终端，个人终端发出指令至云端中心后由通讯模块接收并传递至控制器，控制器根据指令控制相应模块做出指令操作；
进一步地，所述监控模块，静止状态下在不触发下列报警阈值时可正常手动操作使用：炉头温度不高于100℃，氢气调压阀保持2kPa压力大小，氢气浓度报警上限30000ppm，风机阀门为关闭状态；工作状态下，在不触发下列报警阈值时可正常手动操作使用：炉头温度区间为480～1500℃，氢气调压阀保持5kPa压力大小，氢气浓度报警上限30000ppm，风机阀门为关闭状态；当监测到实时参数超出程序预定阈值后，监控模块将自动进行安全保护操作；
本发明的一种纯氢燃气灶及其控制方法，其积极进步效果在于：采取多重保障措施确保使用过程中的安全性，并将***中各设备接入网络，可以实时监测和调节***的运行状态，保障燃气灶安全运行；满足用户更多的氢能使用需求，实现多用途用氢的目标；加快氢能产业的建设，有效提高了经济和环境效益。
附图说明
图1为一种纯氢燃气灶结构示意图。
图2为一种纯氢燃气灶监控模块结构示意图
图3为一种纯氢燃气灶工作过程流程图
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明的具体工作过程和实施如下：
如图1所示的一种纯氢燃气灶及其控制方法，包括电控调压阀、止回阀、电磁阀、风机、手动旋钮、点火针、热电偶、炉头和监控模块。所述电控调压阀，一端连接氢气供应管道，另一端连接止回阀；所述手动调节旋钮可调节氢气供气量大小及切换工作状态；所述风机及电磁阀接入手动调节旋钮后氢气管路；所述点火针根据旋钮信号对燃气进行点燃；所述热电偶将炉头温度转化为相应电信号并传递；所述监控模块与上述各部件通过电线与信号线连接共同构成能够保障氢气安全高效燃烧的燃气灶***；
第一，所述电控调压阀可根据工作状况，保障氢气的输出压力稳定在2-5kPa；
第二，所述风机稳定时风速应大于氢气回火速度，根据氢气在空气中的火焰传播速度4.83m/s除以相应管径下火焰传播速度校正值得到氢气回火速度；
第三，所述监控模块含有阀门驱动模块DP-32054-3型、漏气检测模块7X-H2-1000型、熄火吹扫模块、点火模块、温度及工作状态检测模块YLMK500、通讯模块M100T、控制器以及云端中心；
所述熄火吹扫模块根据指令通过控制风机及电磁阀实现其吹扫功能；
所述氢气检测器具有两个分别安装于灶体内及燃气灶正上方；
所述监控模块的控制器通过信号线采集相关参数以及发出相应指令到达各模块以完成相应操作；
所述控制器根据信号通过阀门驱动模块对阀门进行开关操作；漏气检测模块实时反馈氢气浓度至控制器；控制器根据信号通过熄火吹扫模块进行吹扫操作；控制器根据信号通过点火模块进行点火操作；温度及工作状态检测模块则实时检测温度参数及工作状态反馈至控制器；通讯模块负责传递控制器接受到的实时参数至云端中心以及将来自用户终端的操作指令传递至控制器；云端中心负责记录实时数据以及信号中转。
所述控制方法通过信号线连接各设备与控制器，各模块参数信息通过信号线传递至控制器后通过通讯模块上传至云端中心，由云端中心传输实时参数和警报信息至个人终端，个人终端发出指令至云端中心后由通讯模块接收并传递至控制器，控制器根据指令控制相应模块做出指令操作；
所述燃气灶在静止状态下不触发下列报警阈值时可正常手动操作使用：炉头温度不高于100℃，氢气调压阀保持2kPa压力大小，氢气浓度报警上限30000ppm，风机阀门为关闭状态；工作状态下，在不触发下列报警阈值时可正常手动操作使用：炉头温度区间为480～1500℃，氢气调压阀保持5kPa压力大小，氢气浓度报警上限30000ppm，风机阀门为关闭状态；当监测到实时参数超出程序预定阈值后，监控模块将自动进行安全保护操作；
最后，所述控制方法的具体实施方式如下：
首先通过信号线连接各设备，控制器通过信号线采集各模块参数信息并通过通讯模块上传至终端，在静止状态下，不触发下列报警阈值时可正常手动操作使用：炉头温度不高于100℃，氢气调压阀保持2kPa压力大小，氢气浓度报警上限30000ppm，风机阀门为关闭状态；当监测到实时参数超出程序预定阈值后，监控模块将自动进行安全保护操作。如检测到氢气超出浓度超出报警阈值，控制器将根据预定程序控制阀门驱动模块将进气电磁阀关闭，同时发送信号给熄火吹扫模块，使电磁阀及风机进入吹扫工作状态，相应操作通过通讯模块反馈至用户并发送警报信息。当手动旋钮转至启动后燃气灶由静止状态转为工作状态，调压阀保持压力由2kPa转为5kPa，点火针进行点火。在燃气灶工作状态下报警阈值如下：燃气灶炉头温度区间为480～1500℃，氢气调压阀保持5kPa压力大小，止回阀保持开启状态，氢气报警上限30000ppm，风机阀门处于关闭状态。由工作状态转为静止状态：风机阀门开启，风机启动0.5s后关闭止回阀，1s后关闭风机及阀门到达静止状态；
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种纯氢燃气灶，其特征在于，包括：氢气管路、电控调压阀、止回阀、电磁阀、风机、手动旋钮、点火针、热电偶、炉头、氢气检测器和监控模块；在氢气管路上，依次设置有电控调压阀、手动旋钮、止回阀、炉头，所述风机连同电磁阀设置在止回阀与炉头之间；所述手动调节旋钮调节氢气供气量大小及切换工作状态；所述风机及电磁阀接入止回阀后氢气管路；所述点火针根据旋钮信号对燃气进行点燃；所述监控模块与上述各部件通过电线与信号线连接共同构成能够保障氢气安全高效燃烧的燃气灶***。
2.根据权利要求1所述的一种纯氢燃气灶，其特征在于，所述氢气供应管道根据需求持续稳定的供应所需氢气流量并保持所需的压力。
3.根据权利要求1所述的一种纯氢燃气灶，其特征在于，所述电控调压阀保障氢气输出压力的稳定。
4.根据权利要求1所述的一种纯氢燃气灶，其特征在于，所述止回阀即时响应旋钮动作调至对应开度，防止回火到达止回阀前端。
5.根据权利要求1所述的一种纯氢燃气灶，其特征在于，所述风机稳定时风速达到5m/s以上，避免回火现象发生。
6.根据权利要求1所述的一种纯氢燃气灶，其特征在于，所述监控模块含有阀门驱动模块、漏气检测模块、熄火吹扫模块、点火模块、温度及工作状态检测模块、通讯模块、控制器以及云端中心。
7.根据权利要求6所述的一种纯氢燃气灶，其特征在于，所述控制器通过信号线采集相关参数以及发出相应指令到达各模块以完成相应操作。
8.根据权利要求6所述的一种纯氢燃气灶，其特征在于，所述云端中心实时接收相应参数及数据并传递至用户终端。
9.根据权利要求6所述的一种纯氢燃气灶，其特征在于，所述用户终端实时监测相应参数且可以通过远程遥控对燃气灶进行操作。
10.根据权利要求1所述的一种纯氢燃气灶的控制方法，其特征在于，首先通过信号线连接各设备，控制器通过信号线采集各模块参数信息并通过通讯模块上传至终端，静止状态下，在不触发下列报警阈值时可正常手动操作使用：炉头温度不高于100℃，氢气调压阀保持2kPa压力大小，氢气浓度报警上限30000ppm，风机阀门为关闭状态；工作状态下，在不触发下列报警阈值时可正常手动操作使用：炉头温度区间为480～1500℃，氢气调压阀保持5kPa压力大小，氢气浓度报警上限30000ppm，风机阀门为关闭状态；当监测到实时参数超出程序预定阈值后，监控模块将自动进行安全保护操作。
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