CN103090548A - 燃气热水器烟道堵塞保护装置及其检测方法 - Google Patents

燃气热水器烟道堵塞保护装置及其检测方法 Download PDF

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Abstract

一种燃气热水器烟道堵塞保护装置，包括风机、控制器，风机为交流风机，还包括转速检测电路、电流检测电路、电压检测电路、线性放大及滤波电路，电压检测电路分别与风机、控制器电连接，电流检测电路一端通过线性放大及滤波电路与控制器电连接，另一端与风机电连接，转速检测电路一端与风机连接，另一端与控制器电连接，该装置的检测方法包括设定风机在各燃烧工况中各堵塞程度的工作参数等步骤，在无需风压开关时情况下，它能根据烟道堵塞程度的不同来控制风机的工作，当烟道堵塞至一定程度时及时准确地关闭热水器，保证热水器的使用安全。

Description

燃气热水器烟道堵塞保护装置及其检测方法
技术领域
 本发明涉及到一种燃气热水器烟道堵塞保护装置及其检测方法。
背景技术
当烟道堵塞时，现有的燃气热水器均依靠与风机连接的风压开关来实现关机保护，但风压开关的反馈信号单一，只有打开和关闭两种状态，不能根据堵塞程度的不同来控制风机的工作，且由于风压开关自身设计的不稳定性，经常出现信息反馈不及时或者信息反馈错误的情况，导致热水器不能正常使用，甚至造成灾难事故。为克服这些缺陷，对燃气热水器烟道堵塞保护装置及其检测方法进行了研制。 
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种燃气热水器烟道堵塞保护装置及其检测方法，在无需风压开关时情况下，它能根据烟道堵塞程度的不同来控制风机的工作，当烟道堵塞至一定程度时及时准确地关闭热水器，保证热水器的使用安全。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种燃气热水器烟道堵塞保护装置，包括风机、控制器、电源电路、风机驱动电路、缓冲放大电路，风机驱动电路通过缓冲放大电路与控制器电连接，风机为交流风机，还包括转速检测电路、电流检测电路、电压检测电路、线性放大及滤波电路，电压检测电路分别与风机、控制器电连接，电流检测电路一端通过线性放大及滤波电路与控制器电连接，另一端与风机电连接，转速检测电路一端与风机连接，另一端与控制器电连接。
所述的转速检测电路3包括电阻R31、R32、R33、R34，电容C21、C22，霍尔元件ICO，风机轴孔K1，霍尔元件ICO安装在风机轴孔K1边缘，风机1的转轴套在风机轴孔K1内，电容C21、R32、R33的一端与控制器4电连接，R33的另一端与R34的一端电连接，R34的另一端与霍尔元件ICO的电源端接电源VCC，R32的另一端分别与R31的一端、霍尔元件ICO的信号输出端电连接，R31的另一端与电容C22电连接，电容C21另一端、电容C22另一端、霍尔元件ICO的接地端接地。
所述的电压检测电路包括电阻R5、R6，R5、R6的一端与风机电连接，另一端与控制器电连接。
所述的电流检测电路包括电阻R10，电阻R10的一端与线性放大及滤波电路电连接，另一端与风机电连接。
一种燃气热水器烟道堵塞保护装置的检测方法，包括如下步骤：
1）、设定风机在各燃烧工况中各堵塞程度的工作参数：转速、电压及电流理论值区间，转速、电压及电流堵塞时变量ΔV1、ΔU1、ΔI1，转速、电压及电流保护值V1、U1、I1，转速、电压及电流警示值V2、U2、I2，其中V1>V2>ΔV1, U1>U2>ΔU1，ΔI1<I1<I2，然后进入2）；
2）、开机后启动风机，进入3）；
3）、检测风机转速、电压、电流的初始值V3、U3、I3，并将数据传给控制器，进入4）；
4）、控制器将检测值V3、U3、I3与预先设定的转速、电压及电流理论值区间比较判断，检测值小于理论值区间，则说明风机存在故障，然后显示风机故障的故障代码，如检测值大于理论值区间，则说明烟道堵塞，然后进入5），如检测值在理论值区间内则点火燃烧，则进入6）；
5）、显示烟道堵塞故障代码；
6）、判断风机负载是否发生变化，如是则进入7），如否则热水器正常工作，使用后关机；
7）、风机转速、电压及电流变化为V风、U风、I风，控制器根据检测到的变化大小及趋势判断堵塞程度，并判断V风、U风、I风是否在预设的理论值区间内，如是则计算出V风、U风、I风与初始值V3、U3、I3的变化量ΔV风、ΔU风、ΔI风，然后进入9），如否则进入8）；
8）、控制器根据检测到的变化量调整风机的转速、电压及电流，并计算出调整后转速、电压及电流值V控、U控、I控与初始值V3、U3、I3的变化量ΔV控、ΔU控、ΔI控，然后进入9）；
9）、判断是否达到堵塞保护条件，如是则说明烟道堵塞严重，然后进入5），如否则进入6）。
所述步骤9）中的堵塞保护条件为满足a或b且满足c或d且满足e或f,其中a:V实>V1，b:V实>V2且ΔV实>ΔV1，c:U实>U1，d:U实>U2且ΔU实>ΔU1， e:I实<I1，f:I实<I2且ΔI实>ΔI1，其中从步骤7）进入9）时，V实、U实、I实为V风、U风、I风，ΔV实、ΔU实、ΔI实为ΔV风、ΔU风、ΔI风，在从步骤8）进入9）时V实、U实、I实为V控、U控、I控，ΔV实、ΔU实、ΔI实为ΔV控、ΔU控、Δ控。
当燃烧工况为3排火最小负荷燃烧且堵塞66%时，预设转速、电压及电流的理论值区间分别为2000-2400r/min、104-113v、72-94 mA, 预设转速、电压及电流堵塞时变量ΔV1、ΔU1、ΔI1的值分别为500 r/min、8v、25mA, 预设转速、电压及电流保护值V1、U1、I1分别为2520 r/min、116v、65 mA，预设转速、电压及电流警示值V2、U2、I2分别为2380 r/min、114v、68 mA。
本发明同背景技术相比所产生的有益效果：由于本发明采用转速检测电路、电流检测电路、电压检测电路均与风机、控制器电连接及利用上述电路进行控制检测的方案，在无需风压开关时情况下，它能根据烟道堵塞程度的不同来控制风机的工作，当烟道堵塞至一定程度时及时准确地关闭热水器，保证热水器的使用安全。
附图说明
图1为本发明的连接框图。
图2为本发明的控制流程图。
图3为图2的电路连接图。
图4为图2中风机转速的保护值、警示值及初始值与各燃烧工况相对应的曲线图。
图5为图2中风机电流的保护值、警示值及初始值与各燃烧工况相对应的曲线图。
图6为图2中风机电压的保护值、警示值及初始值与各燃烧工况相对应的曲线图。
具体实施方式
参看附图1所示，本发明的燃气热水器烟道堵塞保护装置包括风机1、控制器4、电源电路6、风机驱动电路7、缓冲放大电路8，风机驱动电路7通过缓冲放大电路8与控制器4电连接，风机1为交流风机，还包括转速检测电路3、电流检测电路2、电压检测电路5、线性放大及滤波电路9，电压检测电路5分别与风机1、控制器4电连接，电流检测电路2一端通过线性放大及滤波电路9与控制器4电连接，另一端与风机1电连接，转速检测电路3一端与风机1连接，另一端与控制器4电连接。 
本实施例中的所述的转速检测电路3包括电阻R31、R32、R33、R34，电容C21、C22，霍尔元件ICO，风机轴孔K1，霍尔元件ICO安装在风机轴孔K1边缘，风机1的转轴套在风机轴孔K1内，电容C21、R32、R33的一端与控制器4电连接，R33的另一端与R34的一端电连接，R34的另一端与霍尔元件ICO的电源端接电源VCC，R32的另一端分别与R31的一端、霍尔元件ICO的信号输出端电连接，R31的另一端与电容C22电连接，电容C21另一端、电容C22另一端、霍尔元件ICO的接地端接地。当风机1的转轴转动时，霍尔元件ICO感应到转度的大小并将信号传给控制器4，用于检测风机1的转速。
本实施例中的电压检测电路5包括电阻R5、R6，R5、R6的一端与风机1电连接，另一端与控制器4电连接，用于检测风机1的电压。
本实施例中的电流检测电路2包括电阻R10，电阻R10的一端与线性放大及滤波电路9电连接，另一端与风机1电连接，用于检测风机1的电流，并将检测到的电流通过线性放大及滤波电路9的处理后传给控制器4。
电源电路6为各电路及风机提供电源，通过对风机1转速、电流及电压的检测，能准确地判断出烟道堵塞的程度，当堵塞严重时及时关机1，保证热水器使用安全。
参看附图2、附图3、附图4、附图5所示，本发明燃气热水器烟道堵塞保护装置的检测方法，包括如下步骤：
一种燃气热水器风机自检装置的检测方法，其特征在于包括如下步骤：
1）、设定风机1在各燃烧工况中各堵塞程度的工作参数：转速、电压及电流理论值区间，转速、电压及电流堵塞时变量ΔV1、ΔU1、ΔI1，转速、电压及电流保护值V1、U1、I1，转速、电压及电流警示值V2、U2、I2，其中V1>V2>ΔV1, U1>U2>ΔU1，ΔI1<I1<I2，然后进入2）；
2）、开机后启动风机1，进入3）；
3）、检测风机1转速、电压、电流的初始值V3、U3、I3，并将数据传给控制器（4），进入4）；
4）、控制器（4）将检测值V3、U3、I3与预先设定的转速、电压及电流理论值区间比较判断，检测值小于理论值区间，则说明风机1存在故障，然后显示风机1故障的故障代码，如检测值大于理论值区间，则说明烟道堵塞，然后进入5），如检测值在理论值区间内则点火燃烧，则进入6）；
5）、显示烟道堵塞故障代码；
6）、判断风机1负载是否发生变化，如是则进入7），如否则热水器正常工作，使用后关机；
7）、风机1转速、电压及电流变化为V风、U风、I风，控制器根据检测到的变化大小及趋势判断堵塞程度，并判断V风、U风、I风是否在预设的理论值区间内，如是则计算出V风、U风、I风与初始值V3、U3、I3的变化量ΔV风、ΔU风、ΔI风，然后进入9），如否则进入8）；
8）、控制器（4）根据检测到的变化量调整风机1的转速、电压及电流，并计算出调整后转速、电压及电流值V控、U控、I控与初始值V3、U3、I3的变化量ΔV控、ΔU控、ΔI控，然后进入9）；
9）、判断是否达到堵塞保护条件，如是则说明烟道堵塞严重，然后进入5），如否则进入6）。
步骤9）中所述的堵塞保护条件为满足a或b且满足c或d且满足e或f,其中a:V实>V1，b:V实>V2且ΔV实>ΔV1，c:U实>U1，d:U实>U2且ΔU实>ΔU1，e:I实<I1，f:I实<I2且ΔI实>ΔI1，其中从步骤7）进入9）时，V实、U实、I实为V风、U风、I风，ΔV实、ΔU实、ΔI实为ΔV风、ΔU风、ΔI风，在从步骤8）进入9）时V实、U实、I实为V控、U控、I控，ΔV实、ΔU实、ΔI实为ΔV控、ΔU控、Δ控。
本实施例的燃烧工况为3排火最小负荷燃烧且堵塞66%，此时预设转速、电压及电流的理论值区间分别为2000-2400r/min、104-113v、72-94 mA, 预设转速、电压及电流堵塞时变量ΔV1、ΔU1、ΔI1的值分别为500 r/min、8v、25mA, 预设转速、电压及电流保护值V1、U1、I1分别为2520 r/min、116v、65 mA，预设转速、电压及电流警示值V2、U2、I2分别为2380 r/min、114v、68 mA。
热水器设定多种燃烧工况，控制器4储存不同燃烧工况下的各种预设参数，预设转速、电压及电流的理论值区间表示在预设燃烧工况下，预设堵塞程度时转速、电压及电流值的正常值区间，预设转速、电压及电流堵塞时变量ΔV1、ΔU1、ΔI1表示不同情况下实际检测到的转速、电压及电流值与转速、电压及电流初始值的变化量，预设转速、电压及电流保护值V1、U1、I1表示堵塞严重需要保护时的转速、电压及电流值，预设转速、电压及电流警示值V2、U2、I2表示已经堵塞但还需要进一步判断是否采取保护措施时的转速、电压及电流值。
工作时，在点火燃烧后，若烟道出现堵塞情况，风机1自动调节自身负载来应对堵塞，即增大转速至V风、提高电压至U风、降低电流至I风，控制器4根据检测到变化大小及趋势判定其堵塞程度，用于确定相应的理论值区间，并判断V风、U风、I风的值是否在理论值区间内，如是则说明此时的风机1负载有可能已经可以解决堵塞情况，再检测此时的风机1转速V风、电压U风及电流I风及计算得出ΔV风、ΔU风、ΔI风的值判断是否达到堵塞保护的条件，如否则说明风机1自身负载的改变还不能解决堵塞情况，需要控制器4进一步地增大转速、提高电压、降低电流，检测到控制器4调整后的V控、U控、I控，再计算得出ΔV控、ΔU控、ΔI控，判断此时是否达到堵塞保护条件。
在风机1自身将负载调节至V风、U风、I风时，若满足堵塞保护条件就说明堵塞很严重，显示相应的故障代码，若不满足说明堵塞还不是很严重，热水器仍然可以使用，重新回到步骤6），直至风机1负载无变化，热水器在正常使用后关机或堵塞严重，显示故障代码。同理，当控制器4将风机1负载调整至V控、U控、I控时，若满足堵塞保护条件就说明堵塞很严重，显示相应的故障代码，若不满足说明堵塞还不是很严重，热水器仍然可以使用，重新回到步骤6），直至风机1负载无变化，热水器在正常使用后关机或堵塞严重，显示故障代码。
当堵塞逐渐取消的情况下，风机1负载也会发生变化，相对于之前的数据，风机1转速降低至新的V风、电压降低至新的U风、电流增大至新的I风，控制器4根据变化的大小及趋势判定其堵塞程度，确定相应的理论值区间，并判断此时的V风、U风、I风的值是否在理论值区间内，如是则判断此时的V风、U风、I风、ΔV风、ΔU风、ΔI风是否满足堵塞保护条件，满足则说明堵塞仍然严重，显示故障代码，不满足就重新回到步骤6，直至风机1负载无变化，热水器在正常使用后关机。如V风、U风、I风的值不在理论值区间内，则说明此时风机1负载仍需要调整，控制器4进一步的将转速降低至新的V控、电压降低至新的U控、电流增大至新的I控，判断此时的V控、U控、I控值及ΔV控、ΔU控、Δ控值是否满足堵塞保护条件，满足则说明堵塞严重，显示故障代码，不满足则回到步骤6），直至风机1负载无变化，热水器在正常使用后关机。
采用此种控制方法，在烟道堵塞时，如果依靠风机1自身负载的变化即可应对堵塞，则热水器正常工作，如果风机1自身负荷改变即可说明堵塞严重的情况下则显示故障代码，无需通过控制器4调节。在风机1自身改变负荷仍不能应对堵塞时则通过控制器4进一步调节风机1的转速、电压、电流值，如果控制器4调整后可以应对堵塞，则热水器正常工作，若调整后仍堵塞严重则显示故障代码。同样在堵塞被取消的过程中，如果风机1自身负荷改变即可达到降电压、降转速、提电流的效果时，不需控制器4的进一步调节，在风机1自身负荷改变仍达不到效果时，再通过控制器4的调节，可以针对不同情况采取不同的措施，稳定性和准确性更高，能有效减少不必要的程序，实用性更强。

Claims (7)

1.一种燃气热水器烟道堵塞保护装置，包括风机（1）、控制器（4）、电源电路（6）、风机驱动电路（7）、缓冲放大电路（8），风机驱动电路（7）通过缓冲放大电路（8）与控制器（4）电连接，风机（1）为交流风机，其特征在于还包括转速检测电路（3）、电流检测电路（2）、电压检测电路（5）、线性放大及滤波电路（9），电压检测电路（5）分别与风机（1）、控制器（4）电连接，电流检测电路（2）一端通过线性放大及滤波电路（9）与控制器（4）电连接，另一端与风机（1）电连接，转速检测电路（3）一端与风机（1）连接，另一端与控制器（4）电连接。
2.根据权利要求1所述的燃气热水器烟道堵塞保护装置，其特征在于所述的转速检测电路（3）包括电阻R31、R32、R33、R34，电容C21、C22，霍尔元件ICO，风机轴孔K1，霍尔元件ICO安装在风机轴孔K1边缘，风机（1）的转轴套在风机轴孔K1内，电容C21、R32、R33的一端与控制器（4）电连接，R33的另一端与R34的一端电连接，R34的另一端与霍尔元件ICO的电源端接电源VCC，R32的另一端分别与R31的一端、霍尔元件ICO的信号输出端电连接，R31的另一端与电容C22电连接，电容C21另一端、电容C22另一端、霍尔元件ICO的接地端接地。
3.根据权利要求1所述的燃气热水器烟道堵塞保护装置，其特征在于所述的电压检测电路（5）包括电阻R5、R6，R5、R6的一端与风机（1）电连接，另一端与控制器（4）电连接。
4.根据权利要求1所述的燃气热水器烟道堵塞保护装置，其特征在于所述的电流检测电路（2）包括电阻R10，电阻R10的一端与线性放大及滤波电路（9）电连接，另一端与风机（1）电连接。
5.一种燃气热水器烟道堵塞保护装置的检测方法，其特征在于包括如下步骤：
1）、设定风机（1）在各燃烧工况中各堵塞程度的工作参数：转速、电压及电流理论值区间，转速、电压及电流堵塞时变量ΔV1、ΔU1、ΔI1，转速、电压及电流保护值V1、U1、I1，转速、电压及电流警示值V2、U2、I2，其中V1>V2>ΔV1, U1>U2>ΔU1，ΔI1<I1<I2，然后进入2）；
2）、开机后启动风机（1），进入3）；
3）、检测风机（1）转速、电压、电流的初始值V3、U3、I3，并将数据传给控制器（4），进入4）；
4）、控制器（4）将检测值V3、U3、I3与预先设定的转速、电压及电流理论值区间比较判断，检测值小于理论值区间，则说明风机（1）存在故障，然后显示风机（1）故障的故障代码，如检测值大于理论值区间，则说明烟道堵塞，然后进入5），如检测值在理论值区间内则点火燃烧，则进入6）；
5）、显示烟道堵塞故障代码；
6）、判断风机（1）负载是否发生变化，如是则进入7），如否则热水器正常工作，使用后关机；
7）、风机（1）转速、电压及电流变化为V风、U风、I风，控制器根据检测到的变化大小及趋势判断堵塞程度，并判断V风、U风、I风是否在预设的理论值区间内，如是则计算出V风、U风、I风与初始值V3、U3、I3的变化量ΔV风、ΔU风、ΔI风，然后进入9），如否则进入8）；
8）、控制器（4）根据检测到的变化量调整风机（1）的转速、电压及电流，并计算出调整后转速、电压及电流值V控、U控、I控与初始值V3、U3、I3的变化量ΔV控、ΔU控、ΔI控，然后进入9）；
9）、判断是否达到堵塞保护条件，如是则说明烟道堵塞严重，然后进入5），如否则进入6）。
6.根据权利要求5所述的燃气热水器烟道堵塞保护装置的检测方法，其特征在于步骤9）中所述的堵塞保护条件为满足a或b且满足c或d且满足e或f,其中a:V实>V1，b:V实>V2且ΔV实>ΔV1，c:U实>U1，d:U实>U2且ΔU实>ΔU1， e:I实<I1，f:I实<I2且ΔI实>ΔI1，其中从步骤7）进入9）时，V实、U实、I实 为V风、U风、I风，ΔV实、ΔU实、ΔI实为ΔV风、ΔU风、ΔI风，在从步骤8）进入9）时V实、U实、I实为V控、U控、I控，ΔV实、ΔU实、ΔI实为ΔV控、ΔU控、Δ控。
7.根据权利要求5所述的燃气热水器烟道堵塞保护装置的检测方法，其特征在于当燃烧工况为3排火最小负荷燃烧且堵塞66%时，预设转速、电压及电流的理论值区间分别为2000-2400r/min、104-113v、72-94 mA, 预设转速、电压及电流堵塞时变量ΔV1、ΔU1、ΔI1的值分别为500 r/min、8v、25mA, 预设转速、电压及电流保护值V1、U1、I1分别为2520 r/min、116v、65 mA，预设转速、电压及电流警示值V2、U2、I2分别为2380 r/min、114v、68 mA。
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