バーナーの基礎紹介

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この投稿は、2016年3月30日11時49分にlyyifengによって最終的に編集されました。燃焼装置は、高度な自動化が実現されているメカトロニクス機器であり、その機能によって送風システム、点火システム、監視システム、燃料システム、電子制御システムの5つのシステムに分けられます。 1. 送風システム　送風システムの機能は、燃焼室に所定の風速と風量の空気を送り込むことであり、その主な構成部品は以下の通りです：ケーシング、ファンモーター、ファンインペラー、エアガン火管、ダンパーコントローラー、ダンパーシャッター、ディフューザーディスク。 ケーシング：バーナーの各部品を取り付ける支持架であり、新鮮な空気が流入する通路の主要な構成要素です。外見上は、ボックス型とガン型の2種類に分けられる。ボックス型バーナーの多くは射出成形された材料でできたカバーを持ち、出力は一般的に小さい。一方、高出力バーナーの多くは分割型のケースを採用しており、通常はガン型である。ケーシングの構成材料は、一般的に高強度で軽量な合金の鋳造品です。 ファンモーター：主にファンのインペラーや高圧オイルポンプの動作に動力を供給し、一部のバーナーでは別途モーターを用いてオイルポンプの動力を供給している。一部の低出力バーナーは単相モーターを使用し、出力は比較的小さい。一方、ほとんどのバーナーは三相モーターを使用しており、モーターが一定の方向に回転することで初めてバーナーは正常に動作する。 ファンのインペラ：高速回転によって十分な風圧を生み出し、炉内の抵抗や煙突の抵抗を克服するとともに、燃焼に必要な空気を燃焼室に送り込む。それは、一定の傾斜角を持つブレードが取り付けられた円筒形の車輪で構成されており、その材料は一般的に高強度かつ軽量な合金鋼が使用されます。また、射出成形された製品もあります。適格なファンのインペラは、すべて優れた動的バランス性能を備えています。 風銃の火管：気流を誘導し風圧を安定させる役割を果たし、送風路の構成要素でもある。通常、炉口と接続するための外装式フランジが備わっている。その構成材料は、一般的に高強度で耐高温性のある合金鋼です。 風門コントローラー：機械的な連杆を介して風門の遮板の回転を制御する駆動装置です。一般的には、油圧駆動コントローラーとサーボモーター駆動コントローラーの2種類があり、前者は動作が安定しており故障しにくいのに対し、後者は制御が精密で風量の変化が滑らかです。 風門ダンパー：主な機能は、吸気通路の大きさを調整して吸気量を制御することです。その構成材料には射出成形品と合金の2種類があり、射出成形品のガードプレートは一般的に単板タイプで、合金製のガードプレートには単板、二重板、三重板など、さまざまな組み合わせタイプがある。 拡散ディスク：その特殊な構造により回転する気流を生み出し、空気と燃料の十分な混合を促進するとともに、二次空気量の調整も行います。 2、点火システム 点火システムの機能は、空気と燃料の混合気を点火することであり、その主要な部品には、点火トランス、点火電極、高圧点火ケーブルがある。 点火トランス：高電圧を出力する変換素子で、その出力電圧は一般的に2×5KV、2×6KV、2×7KVで、出力電流は一般的に15～30mAです。 点火電極：高圧電力をアーク放電の形で光エネルギーおよび熱エネルギーに変換し、燃料を着火させる。一般的には単体式と分体式の2種類があります。 電気火災用高圧ケーブル：その役割は電力を伝送することです。 3、監視システム 監視システムの機能は、バーナーが安全に動作することを保証することであり、その主要な部品にはフレームセンサー、圧力センサー、温度センサーなどがある。 火炎監視装置：その主な機能は、火炎の発生状況を監視し、プログラマに信号を送信して報告することです。火炎検出器には主に3種類あります：フォトレジスタ、紫外線UVセンサー、およびイオン化電極です。 A、光センサーリザイスタ：軽油や重油のバーナーでよく使用される。その機能と動作原理は、光センサーリザイスタが3つの接点を持つフレームリレーと接続されており、光センサーリザイスタの抵抗値は受け取る光の量に応じて変化する。受け取る光が多ければ抵抗値は低くなり、光センサーリザイスタの両端にかかる電圧が一定の場合、回路内の電流は高くなる。電流が一定値に達するとフレームリレーが作動し、それによってバーナーは作動を続ける。フォトレジスターが十分な光を感知しないと、フレームリレーは動作せず、バーナーは停止します。光電抵抗は、ガスバーナーには適していません。なぜなら、ガスが燃焼する際の炎の明るさが不十分だからです。 B、イオン化電極：主にガスバーナーで使用される。プログラムコントローラーは点火トランスに220Vの電圧を供給し、2本ある高圧出力線のうち1本を接地し、もう1本を点火電極に接続する。電極と大地の間で放電が起こり電気火花が発生し、燃料と空気の混合気が点火される。プログラムコントローラーはイオン化電極に電力を供給し、炎がなければ電極への電力供給は停止する。炎がある場合、燃料はその高温によって自らイオン化され、イオン電流が電極、炎、燃焼ヘッドの間を流れる。このイオン電流は直流に整流され、接地されたバーナーの外殻を通って火炎リレーに届き、それを作動させることでバーナーの後続の動作がスムーズに行われるようにする。もしイオン化電極が接地状態になると、発生する電流は直流ではなく交流となり、フレームリレーは動作せず、プログラマーはロックされます。また、イオン化電流と点火電流は同じ接地回路を通るため、点火電流の方がイオン化電流よりもはるかに強い。もし両電流の流れ方が逆だと、イオン化電流は点火電流によって遮られ、炎が発生した後にバーナーが断線してしまう。この欠点は、点火トランスに逆接することで補うことができる。なぜなら、配線を逆接すると点火トランスの交流電流の向きが180°回転し、それによって発生する点火電流の向きも180°回転するため、両電流の向きが一致し、上述の欠点も解消されるからである。また、イオン化領域での炎の不安定さも、炎が存在しているにもかかわらずバーナーが断線する原因となります。これは空気と燃料の比率が適切でないためかもしれず、空気量や燃料量を調整することで解決できます。あるいは、バーナーヘッド内の空気と燃料の分布が均一でないためかもしれず、バーナーヘッドの位置を調整することで解決できます。 C、紫外線UVセンサー：一般的に油ガス両用バーナーに使用され、このセンサーは炎から発せられる紫外線（波長範囲190～270ナノメートル）のみを感知できる。UVチューブは、炉内で発光する耐火材の光や通常の光、または炉内の発光物質には反応しない。環境温度が50℃を超えない場合、UVチューブの寿命は約10000時間であるが、環境温度が高すぎるとその寿命に大きな影響を与える。十分な量の紫外線を受け取ると、電流を発生させ、適切に増幅された後、機械式またはフレームリレーによって閉じられます。もしUVチューブの電力が使い果たされてしまうと、紫外線が存在しなくても紫外線を受け取ったかのように振る舞います。この欠点を克服するため、起動するたびにプログラマブルコントローラーはその両端に適切な電圧を加えます。そうすることで、電力が尽きていても信号は火炎がないことを示すだけとなり、プログラマブルコントローラーも即座に動作を停止します。UVセンサーの効果を確認するため、点火後にそれを元の位置から少なくとも1分間抜き出します。UVセンサーが抜き出されると、炎から発せられる紫外線が検出されなくなり、関連するリレーが切れてバーナーの動作が停止します。たとえわずかな油汚れであっても、光電管への紫外線の通り道を塞ぎ、内部の検出素子が十分な量の紫外線を受け取れなくなって動作しなくなる。したがって、光電管は徹底的にきれいに洗浄しなければならない。UVチューブは太陽光や通常の照明器具の光には反応しないため、炎や通常の点火トランスの2極間で発生するスパークを用いてその感度を測定することができる。バーナーが正常に動作するためには、その電流は安定していなければならず、プログラマが要求する電流値よりも下がってはなりません。この電流はマイクロアンメーターで測定でき、その値は一定以上でなければならない。圧力監視器：一般的にガスバーナーで使用され、主に燃料の高圧・低圧監視や風圧監視に用いられる。バーナーが蒸気ボイラー用の場合は、蒸気圧力の監視も行われる。 温度監視装置：主に煙ガスの温度の監視と制御、燃料（重油）の温度の監視と制御、そしてシステム用水および媒体水の温度の監視と制御を行います。 4、燃料システム 燃料システムの機能は、バーナーの燃焼に必要な燃料を供給することです。燃料燃焼器の燃料システムには、主に油管および接続部品、油ポンプ、電磁弁、ノズル、重油予熱器がある。ガスバーナーには、主にフィルター、調圧器、電磁弁ユニット、点火用電磁弁ユニットがある。 燃料ホースおよび接続部品：燃料を輸送するために使用される。 オイルポンプ：圧力のある油を生成する装置で、噴霧や噴射量の要件を満たすために出力油圧は一般的に10bar以上です。単管出力と二重管出力の2種類があります。一部のバーナー用オイルポンプはファンモーターと同軸で接続されており、別途オイルポンプ用モーターで駆動されるものもある。一般的なオイルポンプにはJ型、E型、TA型があり、単管式および二重管式のオイルシステムに適しています。オイルポンプの内部にはフィルター、圧力調整弁、および遮断弁が備わっています。フィルターは主に駆動機構を保護するためのもので、E型ポンプのフィルターはメッシュが大きいです。フィルターが詰まると真空度が過度に上昇するため、定期的に清掃する必要があります。フィルターを清掃または交換した後は、ポンプカバーがしっかりと密閉されていることを確認しなければなりません。油ポンプを運転する前に、吸込側の油管からポンプのオーバーフローまで必ず油を注入しなければならない。そうしないと、乾燥運転によってポンプが損傷する。油ポンプの吸入口の吸込み抵抗は0.4barを超えてはならず、出口の圧力は一般的に10～24barです。J型ポンプの最大給油圧力は20bar、E型およびTA型ポンプの最大給油圧力は40barで、最大給油温度は90℃です。 電磁弁：油路の開閉を制御するために使用され、主に2通弁と3通弁がある。 ノズル：主な役割は油滴を霧化することです。インジェクターの主なパラメータには、噴射角度（30°、45°、60°、80°）、噴射方式（実心、中空、半中空）、および噴射量があります。同等の圧力下で、噴射量が少ないノズルの方が霧化効果が良い。よく使われるノズルには、単純な機械式霧化ノズルと戻り油式機械式霧化ノズルがあります。前者は構造がシンプルでシステムも簡単であり、信頼性も高いため、一般的に負荷の小さいバーナーで使用されます。一方、後者は構造やシステムがやや複雑ですが、調整性能が優れており、ボイラーの負荷が頻繁に大きく変動する場合に適しています。簡易機械式霧化ノズルには、接線溝式と接線穴式があり、前者は霧化角が大きく、霧化粒子が小さい。 重油予熱器：重油バーナーに搭載される専用の装置で、重油を所定の温度まで加熱し粘度を下げることで、重油の霧化効果を高めるものです。その温度制御装置は、バーナーの制御回路と連動しています。 フィルター：その役割は、不純物が電磁弁ユニットやバーナー内部に入るのを防ぐことです。 調圧器：主な機能は電圧を下げて安定させることで、一般的に高圧ガス供給システムで使用され、その入口圧力は100mbar未満であってはならない。 電磁弁ユニット：一般的には安全用電磁弁とメイン電磁弁で構成され、分離型と一体型がある。一体型の電磁弁ユニットには、通常、圧力調整弁やフィルターも組み込まれている。安全電磁弁は一般的に速開速閉式です。主電磁弁は一般的に二段式で、速開速閉型と遅開速閉型に分かれる。 電磁弁漏れ検出器：その役割は、電磁弁アセンブリの閉鎖がしっかりしているかを検出することです。一般的に、出力が1400kWを超えるバーナーに使用されます。 点火用電磁弁ユニット：一般的には手動ボールバルブ、安定化装置、電磁弁で構成されている。主に高出力のバーナーに使用されます。 内訳：1－手動バルブ　2－フィルター　3－圧力調整器　4－圧力スイッチ　5－電磁弁　6－漏れ検出装置　7－空気・燃料圧力バランス調整器　8－ノズル　9－ダンパー調整器　10－送風機　11－点火用ガス弁
燃料供給システム：
燃焼ガス供給システム：
5、電子制御システム
電子制御システムは、上記の各システムを統括し連携させる中枢であり、主な制御要素はプログラマブルコントローラーです。異なるバーナーにはそれぞれ異なるプログラマブルコントローラーが用いられ、一般的なものにはLFLシリーズ、LALシリーズ、LOAシリーズ、LGBシリーズがあります。これらの主な違いは、各プログラムステップの時間が異なる点です。