商用燃气全预混比例控制节能蒸柜的制作方法

本实用新型涉及节能蒸柜领域，尤其涉及一种商用燃气全预混比例控制节能蒸柜，其具有全预混燃烧高热效率、智能节能管理控制、燃烧功率可调设置及安全故障自检并报故障的功能。

背景技术：

目前市场上商用燃气蒸柜只是普通强排带熄火保护燃烧控制，热效率一般只有50％左右，燃烧时一直是最大的燃烧功率燃烧，当蒸汽热量达到平衡时，就会产生剩余燃烧，另强排燃烧的燃烧热效率不高，浪费大量的燃料，从而导致使用成本居高不下。此外还存在以下问题：

第一，前市面上商用燃气灶具点火控制器及商用燃气蒸柜点火控制器的熄火保护技术，都是家用燃气具离子检测技术简单的应用，不适合商用的使用环境。

商用燃气厨具点火控制器的高压点火能量比家用的大两三倍，对控制器的损坏及干扰几率大很多；商用燃气厨具使用环境潮湿，离子电流易泄漏造成火焰检测灵敏度低，误报火焰信号；火焰检测针和高压点火针都是独立分开，并且安装时要有较大的分开距离，否则点火高压爬电到火焰检测针造成点火控制电路损坏或被干扰，造成燃气大量泄漏出现安全事故问题；或者火焰检测针和高压点火针对点形成火焰检测回路，不是与燃烧器外壳大地形成检测回来，点火时点火高压没有很好的泄放，以致高压沿燃烧火焰通过炒锅传给厨师造成有麻电的感觉。

现市场商用燃气点火控制器的火焰检测电路都是将家用燃具火焰检测电路移植使用，造成控制电路控制不稳定或损坏，影响商用厨具的正常使用，至使现商用厨具都不愿意使用离子熄火保护，这样给商用厨具带来很严重的安全使用问题，各地方燃气协会强制无法执行国家对酒店行业燃气厨具安全管理。

第二，市面上商用蒸柜都是利用低压直流电压对水位检测，此检测方式会因直流电压加在水位检测针上产生电离化学作用，使水位检测针快速附着水垢。由于水垢的电阻大，当水位检测针表面附着的水垢量过多，其导电电流就会很低，导致检测电路检测不到电脉冲，即使有水也检测不出来。水垢还会促使电化学腐蚀加剧，引起水位检测针表面腐蚀，加速受热面的损坏，从而降低水位检测针的检测精确度，减短其使用寿命。此外，由于水体在高温沸腾蒸发时，水面上下波动很大，极易导致水位的误检，最终造成干烧并损坏水箱。

第三，目前市面上商用燃气灶具点火控制器及商用燃气蒸柜点火控制器，其燃气电磁开关阀驱动电路都是直接采用高低电平驱动方式，这种驱动方式在MCU受外界干扰死机后会长期打开燃气电磁开关阀，造成燃气长期泄漏的安全问题。此外，燃气电磁开关阀在足电压24V以上长时间工作，燃气电磁开关阀会因温度过高损坏，导致设备的维护成本较高，使用成本增加。

现市场上的商业燃气厨具的点火控制器因使用时处于高温、潮湿环境，由于点火能量大而造成干扰大等原因，导致无法设置安全保护机构，使用时存在很大的安全隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种商用燃气全预混比例控制节能蒸柜，通过智能比例控制空气的大小来控制燃气的预混量控制燃烧功率，全预混燃烧热效率达到90％以上，减少不必要的燃烧，节能效果好。

为实现上述目的，本实用新型提供一种商用燃气全预混比例控制节能蒸柜，包括蒸箱和设有燃烧器的水箱，燃烧器内设有一根点火针，还包括沿燃气流向依次设置的第一电磁开关阀、第二电磁开关阀、燃气/空气比例阀、变频调速风机和位于燃烧器内的混合气出口，变频调速风机电路连接有MCU，第一电磁开关阀和第二电磁开关阀通过电磁开关阀控制驱动电路与MCU连接，该MCU依次通过离子火焰检测熄火保护电路和高压点火器与所述点火针连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述电磁开关阀控制驱动电路包括结构相同的第一驱动电路和第二驱动电路，第一驱动电路包括电容C1，电容C1的正极与所述MCU连接，两者之间的通过电阻R5接地；电容C1的负极通过电阻R4与放大器Q3的基极连接，两者之间通过二极管D2接地；放大器Q3的发射极接地；放大器Q3的集电极通过电阻R3和电阻R2分别与三极管Q1的基极和发射极连接，三极管Q1的发射极依次通过电阻R1、二极管D1与所述第一电磁开关阀连接，二极管D1的正极接地；三极管Q1的集电极与第一电磁开关阀和二极管D1的负极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R6与MCU连接；还包括相互并联的二极管Z1和电容C2，二极管Z1的正极接地，其负极连接在电阻R6与MCU之间。

作为本实用新型的更进一步改进，所述离子火焰检测熄火保护电路包括与离子发生电路、火焰检测电路，还包括连接在所述高压点火器与离子发生电路之间的第一保护电路、连接在火焰检测电路与MCU之间的第二保护电路。

作为本实用新型的更进一步改进，所述火焰检测电路中设有比较器IC1A，火焰检测电路设有与所述高压点火器连接的火焰检测信号输入端，所述第一保护电路包括连接在比较器IC1A与MCU之间的光耦ISO1，所述第二保护电路包括连接在火焰检测信号输入端与离子发生电路之间的陶瓷放电管ZD1、电容C6和电容C7；电离子发生电路中设有由三极管Q7、电容C9、电阻R20和变压器T1组成的高频谐振升压电路。

作为本实用新型的更进一步改进，所述水箱中设有水位检测针，水箱接地，水位检测针连接有能在水位高于水位检测针时向所述MCU发射工频信号的光耦ISO2，水位检测针连接有工频变压器T2。

作为本实用新型的更进一步改进，包括将蒸箱内蒸汽回收并与水箱内蒸汽混合后重新注入蒸箱的蒸汽循环系统，还包括连接在燃烧器与蒸汽循环系统之间的热交换系统。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型的商用燃气全预混比例控制节能蒸柜的优点为：

1、本商用燃气蒸柜全预混比例控制节能控制技术，通过智能比例控制空气的大小来控制燃气的预混量控制燃烧功率，全预混燃烧热效率达到90％以上，比普通商用燃气蒸柜节省至少60％的燃料，每年节省下来的费用很可观，并比普通商用燃气蒸柜更安全；

2、采用蒸汽循环回收技术，最大限度节省燃料70％,达到节能的目的；

3、MCU可随意设置火种比例输出时风机转速FU、小火比例输出时风机转速FL和大火比例输出时风机转速FH等三个风机转速，可以根据燃烧器的燃烧功率设置燃气出气量，可减少设备配置的不配造成的多余燃烧功率，达到节能要求；

4、电磁开关阀控制驱动电路采用500HZ脉冲电容隔离控制，保证控制器不会因MCU意外死机造成意外打开电磁阀而造成燃气泄漏；

5、离子火焰检测熄火保护电路具有抗干扰强、灵敏度高等优点；

6、风机采用变频调速风机，风机有转速输出，MCU如判断风机转速异常时，直接关闭系统，保证设备不会因风机故障造成的燃烧故障或意外事故发生；

7、采用了脉冲式交流水位检测技术，交变脉动低电压微电流检测信号，减少水位检测针因直流水电解造成的结垢，延长了水位检测针的寿命；低水位缺水时，水在烧开因水面波动使水位检测针误检信号，但MCU检不到50Hz/秒脉冲信号，不予判断为有水，保证了不因水位误检判导致干烧；

8、通过水位检测针的是交变脉冲电压，只有在脉冲波峰时才会产生电离，且电离部分主要集中在水位检测针的针尖处，大幅减少水位检测针因电解化学作用产生的镁离子与水中钙离子等结合产生水垢附着在水位检测针上，水位检测针表面电阻小，导电电流大，同时减少了水垢造成的表面腐蚀，既提高了水位检测针的检测精确性，又大幅延长了其使用寿命。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为商用燃气全预混比例控制节能蒸柜的原理图；

图2为商用燃气全预混比例控制节能蒸柜的结构示意图；

图3为电磁开关阀控制驱动电路原理图；

图4为离子火焰检测熄火保护电路原理图；

图5为水位检测电路原理图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例。

实施例

本实用新型的具体实施方式如图1至图5所示，一种商用燃气全预混比例控制节能蒸柜，包括蒸箱8，蒸箱8的下方设有水箱7，水箱7内设有燃烧器6，燃烧器6内设有一根点火针5，还包括沿燃气流向依次设置的第一电磁开关阀1、第二电磁开关阀2、燃气/空气比例阀3、变频调速风机4和位于燃烧器6内的混合气出口，变频调速风机4电路连接有MCU10，第一电磁开关阀1和第二电磁开关阀2通过电磁开关阀控制驱动电路13与MCU10连接，该MCU10依次通过离子火焰检测熄火保护电路14和高压点火器11与所述点火针5连接。MCU10连接有操作显示器。采用双燃气电磁开关阀控制燃气，保证燃气不会因意外大量泄漏而出现安全事故。

还包括将蒸箱8内蒸汽回收并与水箱7内蒸汽混合后重新注入蒸箱8的蒸汽循环系统9，还包括连接在燃烧器6与蒸汽循环系统9之间的热交换系统12。蒸汽循环系统9包括回收主管92，回收主管92上设有循环泵91，回收主管92输入端与蒸箱8的上部连通。热交换系统12包括依次连接的进烟管122、热交换器121和排烟管123，进烟管122的输入端与燃烧器6连通。回收主管92穿过热交换器121，回收主管92的输出端通过蒸汽引管93与水箱7上部连通，回收主管92的输出端还通过新旧蒸汽混合管94与蒸箱8的下部连通。水箱7内设有位于蒸汽引管93输入端下方的蒸汽水分分离器73。水箱7一侧还设有底部与其连通的副水箱71。

水位检测针72设置在副水箱71内，水箱7接地，水位检测针72连接有能在水位高于水位检测针72时向所述MCU10发射工频信号的光耦ISO2，水位检测针72连接有工频变压器T2。由于燃烧器6只给水箱7加热，副水箱71内的温度只有水箱7的1/2，水位检测针72表面上附着的水垢少，检测更精确。

回收主管92上设有与MCU10连接的温度传感器95。当回收主管92内蒸汽温度达到目标温度，MCU10自动减小火力，维持蒸汽足够的热能，如检测蒸汽温度回落到回差温度时(大火启动温度＝目标温度-回差温度)，MCU10立即开大火，保证有足够的蒸汽量和蒸汽温度，这样就不会在蒸汽饱和时，还在最大火燃烧浪费燃料，既保证有足温足量的蒸汽，又能达到节能的效果。

本实施例中，输入电压具体为AC180V-AC250V；循环泵的功率为≤750W/AC220V；点火高压输出：≥12KV，≥1.5MJ；开关电磁阀输出：两路DC24V开关电磁阀。开关电磁阀的输出还可以采用DC220V或AC220V，电磁开关阀控制驱动电路13中的元器件需要进行一定的调整。

所述电磁开关阀控制驱动电路13包括结构相同的第一驱动电路和第二驱动电路，第一驱动电路包括电容C1，电容C1的正极与所述MCU10连接，两者之间的通过电阻R5接地；电容C1的负极通过电阻R4与放大器Q3的基极连接，两者之间通过二极管D2接地；放大器Q3的发射极接地；放大器Q3的集电极通过电阻R3和电阻R2分别与三极管Q1的基极和发射极连接，三极管Q1的发射极依次通过电阻R1、二极管D1与所述第一电磁开关阀1连接，二极管D1的正极接地；三极管Q1的集电极与第一电磁开关阀1和二极管D1的负极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R6与MCU10连接。还包括相互并联的二极管Z1和电容C2，二极管Z1的正极接地，其负极连接在电阻R6与MCU10之间，二极管Z1、电阻R6和电容C2组成第一检测电路，用于检测第一电磁开关阀1的状态，MCU10通过检测到的高、低电平进行判断。

同理，第二驱动电路包括电容C3，电容C3的正极与所述MCU10连接，两者之间的通过电阻R11接地；电容C3的负极通过电阻R10与放大器Q4的基极连接，两者之间通过二极管D4接地；放大器Q4的发射极接地；放大器Q4的集电极通过电阻R9和电阻R8分别与三极管Q2的基极和发射极连接，三极管Q2的发射极依次通过电阻R7、二极管D3与所述第二电磁开关阀2连接，二极管D3的正极接地；三极管Q2的集电极与第二电磁开关阀2和二极管D3的负极连接，三极管Q2的集电极通过电阻R12与MCU10连接。还包括相互并联的二极管Z2和电容C4，二极管Z2的正极接地，其负极连接在电阻R12与MCU10之间。二极管Z2、电阻R12和电容C4组成第二检测电路，用于检测第二电磁开关阀2的状态，MCU10通过检测到的高、低电平进行判断。

在驱动第一电磁开关阀1和第二电磁开关阀2时，分别通过通脉冲方波、隔断直流电压的第一驱动电路和第二驱动电路驱动，当MCU10正常时输出脉冲方波，两个电磁开关阀均能正常工作，即使由于点火能量大而造成干扰大，MCU10受干扰或死机时，MCU10以直流电压高电平输出，驱动电路收不到打开指令不执行工作，电磁开关阀还是在关闭状态，保证了设备及人身安全。

第一驱动电路和第二驱动电路的可实施的结构较多，可以通过电容实现通交流隔直流的功能，其余元件根据需要可进行调整。第一驱动电路和第二驱动电路分别通过电容C1和电容C3进行隔离，通交流隔直流，结构简单。

所述离子火焰检测熄火保护电路14包括与离子发生电路、火焰检测电路，还包括连接在所述高压点火器11与离子发生电路之间的第一保护电路、连接在火焰检测电路与MCU10之间的第二保护电路。

所述火焰检测电路中设有比较器IC1A，火焰检测电路设有与所述高压点火器11连接的火焰检测信号输入端，所述第一保护电路包括连接在比较器IC1A与MCU10之间的光耦ISO1，所述第二保护电路包括连接在火焰检测信号输入端与离子发生电路之间的陶瓷放电管ZD1、电容C6和电容C7；电离子发生电路中设有由三极管Q7、电容C9、电阻R20和变压器T1组成的高频谐振升压电路。

一种商用燃气全预混比例控制节能蒸柜控制方法，包括以下步骤：

1)蒸柜启动，通过变频调速风机4吹扫燃烧器6内的残气10秒；

2)点火前先判断是否有残火，如有残火不予点火和不打开第一、第二电磁开关阀，保证点火不出现爆燃；

3)MCU10分别通过第一驱动电路和第二驱动电路检测第一电磁开关阀1和第二电磁开关阀2工作状态，其中，第一电磁开关阀1的检测由电阻R6、二极管Z1、电容C2实现；第二电磁开关阀2的检测由电阻R12、二极管Z2、电容C4实现；如第一电磁开关阀1或第二电磁开关阀2其中有一路是高电平立即停止设备启动并报警；如都是低电平代表第一电磁开关阀1和第二电磁开关阀2工作状态正常；

4)先启动第一电磁开关阀1，1秒后启动第二电磁开关阀2，并同时启动高压点火器11点火，变频调速风机4启动火种风机转速FU，点火延时不超过5秒；若点火5秒MCU10通过离子火焰检测熄火保护电路14都检测不到火焰信号，MCU10关闭所有电磁阀并报警提示，变频调速风机4进入后吹扫60秒，保证设备不会因大量泄漏燃气遇火星造成爆炸事故；

5)如MCU10检测到燃烧器6正常燃烧有火焰信号，变频调速风机4由小火比例输出时风机转速FL到大火比例输出时风机转速FH按线性开度逐步调整，然后让燃烧器6以最大功率燃烧，保证不会因瞬间出气量太大造成点火不着、瞬间供氧不足熄火或爆燃现象；

6)燃烧过程中MCU10如通过离子火焰检测熄火保护电路14发现燃烧器意外熄火，自动关闭所有电磁阀，变频调速风机4进入60秒后吹扫，并报警提示。

高压点火电器11包括高压包和高压点火电路。燃气燃烧时利用火焰具有带有离子并具有单向导电特性，火焰检测电路利用其特性实现对火焰的检测。通过高压点火器11时，500伏的电离子输出后通过高压包输送到点火针，由点火针5和燃烧器6外壳形成回路并进行点火动作，同时点火针5也作为火焰检测针，当燃烧器6内有火焰时，电离子电压加在点火针通过火焰与燃烧器外壳形成离子电流回路，因火焰有单向导电特性，点火针的离子电压变为直流负电压，直流负电压作为火焰信号经高压包、电阻R18、电阻R19、电阻R21传回到比较器IC1A，比较器IC1A检测到火焰信号的负电压并与基准电压比较后输出翻转，通过光耦ISO1隔离传送给MCU10，若MCU10检测到火焰信号则维持打开所有电磁阀，若检测到无火焰信号时在一秒内关闭所有电磁阀，保证火焰熄灭后没有大量泄漏造成安全事故。

有火焰时，离子电流依次经过离子发生电路1、火焰检测信号输入端a、高压包低压端、点火针5、燃烧器外壳和接地，形成回路，则火焰检测信号输入端a为负压；当没有无火焰时，没有形成回路，火焰检测信号输入端a的电压为500V交变电流。比较器IC1A正输入端与火焰检测信号输入端a连接，负输入端接地，通过正输入端与负输入端比较并翻转，比较器IC1A的输出端向MCU10发出火焰信号，MCU10通过该火焰信号判断是否有火焰。

电磁开关阀驱动由MCU输出500毫秒的主火电磁阀强吸信号。其中，电磁开关阀控制驱动电路13的第一驱动电路中，经电容C1和电阻R4驱动放大器Q3和三极管Q1，三极管Q1输出全电压驱动第一电磁开关阀1。第一电磁开关阀1得到全电压强吸强力打开电磁阀工作，500毫秒后输出500HZ的驱动脉冲方波维持信号，此时输出全电压的二分之一维持第一电磁开关阀1的打开；如MCU10受强干扰死机时，有可能输出高电平，这时因有电容C1、C3隔离(电容特性是通交流隔直流)，第一驱动电路得不到驱动信号自动关闭第一电磁开关阀1，保证了因MCU10死机造成大量煤气泄漏安全事故。第二电磁开关阀2的驱动方式同第一电磁开关阀1。

第一电磁开关阀1和第二电磁开关阀2两者通过1/2全电压来维持打开状态，减少了其长期使用下的发热量，其温度温升很低，在商用燃气厨具高温环境使用中就可以加长电磁阀的使用寿命。

水箱7中的水位通过水位检测针72检测，水位检测针72通过光耦ISO2与MCU10连接。水位检测由工频变压器T2提供AC12V交变脉动电流经R30、R29、R28到水位检测针72，当有水没过水位检测针72时，电流通过水与水箱7连接回路到地，光耦ISO2因有电流流过而工作，光耦ISO2接收端同时收到信号，因发射端是工频50Hz信号，接收端收到的也是50Hz脉动信号，MCU10持续收到50Hz脉动信号为有水，如收到的不是持续50Hz脉动信号，MCU10判断为缺水，输出指令关闭燃烧，并报警提示。

此外，MCU10内置意外断电再来电安全保护程序，意外断电再来电时MCU10自保护，不会自动启动，必须人工启动，保证了无人看管时不会造成安全事故。

MCU10通过温度传感器95检测蒸汽温度。燃气/空气比例阀3的驱动由MCU10输出PWM信号，控制变频调速风机4的转速调整空气的流量来控制燃气/空气比例阀3开度的燃气预混输入量，实现了根据蒸汽温度自动调节燃烧器6的燃烧功率。当燃烧由火种转到大火燃烧时，是由小逐步平缓加到最大燃烧功率，这样就不会出现因火焰突然开到最大、空气与燃气混合比不合理时出现的爆燃现象；当蒸汽温度到达目标温度时，自动调整变频调速风机4的转速比例调整燃气/空气比例阀3由大火燃烧功率平缓回调到小火功率燃烧，若MCU10检测到蒸汽温度＝(目标温度-回差温度)时，自动调整变频调速风机4的转速比例调整燃气/空气比例阀3由小火燃烧功率平缓回调到大火功率燃烧，使蒸汽温度快速恒温在目标温度±(1℃～2℃)，保证蒸箱8有足够的蒸汽和稳定温度，不产生剩余燃烧；同时在系统启动后立即启动循环泵91，并让循环泵91一直在运转，将蒸箱8内的蒸汽回收到热交换器121加温后再与新鲜蒸汽回到蒸箱8，这样蒸箱8内蒸汽是恒温流动蒸汽，蒸汽只有在蒸箱8内压力超300Pa时通过泄压阀自动泄排，正常时蒸汽一直在快速补温后箱体内循环，食物在微压快速高温流动的蒸汽下快速锁住食物的营养成分和煮熟，保证食品的口感和营养；相比市场常规蒸柜节能60％以上。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。