CN105757994A - 一种燃气热水器自适应抗风压控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种燃气热水器自适应抗风压控制方法，其特征在于，利用主控制器预先设定无外部风压时，每一风机电流对应一风机转速，每一风机转速对应一个燃气比例阀电流值；当有外部风压时，采用恒流控制方式，同一负荷对应的风机电流维持不变；这样，外部风压增大时，通过增加风机电压来维持电流不变；而风机电压的增大使得风机输入功率变大，风机转速升高，与此同时，控制燃气比例阀电流使其按照最佳的风气配比上升。本发明采用恒流控制方式，有效避免废气回流或倒风等情况，同时，根据风机转速变化自动调节风气配比，保证烟气、效率达到最佳状态。
Description
技术领域
本发明涉及流体加热器控制领域，尤其涉及一种燃气热水器自适应抗风压控制方法及系统。
背景技术
燃气热水器广泛进入了普通家庭，但是燃气热水器的排风问题也非常突出，特别是安装在高楼层等排气外部风压高的情况。时常发生废气回流、倒风等情况，甚至降低燃烧效率产生大量CO，重者影响生命财产安全。
目前的燃气热水器大部分排气装置过于简单，排风机固定转速，恒定风速排风。在使用中发现，在某些高层建筑及高气压气旋气流区域，由于气流的高压多变，采用原有固定转速控制方式，废气排放时无法适应外界多变的气流，仍会出现不稳定现象。
一篇公开号为CN102080878A的中国发明专利申请揭示一种燃气设备的风机控制方法，包括：A、确定燃气设备当前工作状态；B、根据所确定出的燃气设备当前工作状态控制风机转速，包括：B1、判断燃气设备处于燃烧时的内部燃烧风量当前过大的工作状态时，降低风机转速；B2、判断燃气设备处于能正常燃烧或能燃烧尚可的工作状态时，维持风机当前转速；B3、判断燃气设备处于会不完全燃烧的工作状态时，增大风机转速；B4、判断燃气设备处于排气堵塞的工作状态时，关闭燃气设备燃气的供应。然而，这种控制方法相当粗略，并能能根据外界风压的变化实施调整风机转速，燃烧效果并不理想。另外，现有技术中，由于电机的最大转速是既定的，风机转速增加有限，风速增强不足，难以达到最佳的抗风效果。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种对调速电机的转速、电压、电流进行综合判定，并使风气同时按照最佳风气配比调节的燃气热水器自适应抗风压方法。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。
一种燃气热水器自适应抗风压控制方法，其特征在于，利用主控制器预先设定无外部风压时，每一风机电流对应一风机转速，每一风机转速对应一个燃气比例阀电流值；当有外部风压时，采用恒流控制方式，同一负荷对应的风机电流维持不变；这样，外部风压增大时，通过增加风机电压来维持电流不变；而风机电压的增大使得风机输入功率变大，风机转速升高，与此同时，控制燃气比例阀电流使其按照最佳的风气配比上升。
作为改进地，当燃气比例阀电流达到其所限定的最大电流值时，随着外部风压的增大风机功率继续增加，此时风机转速超过无外部风压的时燃气热水器最大负荷对应的转速，实现超强抗风压。
作为改进地，利用主控制器设定风机的最大转速限值，当风机实际转速超过设定的最大转速限值且持续5s以上时，判定为风压堵塞。
作为改进地，当主控制器判定为风压堵塞时发出报警命令。
作为改进地，所述风机电压通过开关电源来控制。
本发明还提供一种燃气热水器自适应抗风压控制系统，其特征在于，包括：
负荷、电流检测比较单元，用来比较判定当前的风机电流与燃气热水器负荷是否适应；
风机转速检测单元，用来检测风机的实时转速；
单片机控制单元，存储有无外部风压时，风机电流与风机转速及风机转速与燃气比例阀电流值的对应关系，用于根据负荷、电流检测比较单元的比较结果来发出风机电压调整命令，及根据风机转速检测单元的检测结果来发出燃气比例阀电流调整命令；
风压开关，风机电压调节的执行终端，通过脉冲宽度调制来实现风机电压的变化；
燃气比例阀控制单元，风气配比执行终端，根据单片机控制单元的命令改变燃气比例阀电流。
作为改进地，在单片机控制单元上还连接有报警单元。
作为改进地，所述燃气热水器自适应抗风压控制系统还包括燃气热水器关闭控制单元，单片机控制单元中存储有风机的最大转速限值，当风机转速单元检测到的实时转速超过风机的最大转速限值且持续5s以上时，燃气热水关闭控制单元执行动作关闭热水器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、采用恒流控制方式，有效避免废气回流或倒风等情况，同时，根据风机转速变化自动调节风气配比，保证烟气、效率达到最佳状态。
二、通过设定风机的最大转速限值，最大限度地发挥风机的抗外部风压特性，使燃气热水器在外部风量较大时也能保证稳定燃烧工作，同时避免了风机转速过高导致的风机烧坏。
具体实施方式
为方便本领域技术人员更好地理解本发明的实质，下面对本发明的具体实施方式进行详细阐述。
风机作为燃气热水器的供风系统的核心部件，能够把大气抽取到燃烧室保证燃气充分燃烧，并把燃烧后产生的废气排出热水器。当外部风压升高，排风量降低。风机电机功率计算式：
N＝(Q/3600)*P/(1000*η)*K
其中，Q为风量；P为全压；N为风机电机功率；η风机全压效率；K为电机容量系数。
根据上述表达式及实验测试可知，热水器排烟口有倒灌风或者堵塞情况时，出风阻力变大，风机输送风量减少，导致风机的功率下降，因此热水器燃烧状况变差。
为了改善热水器燃烧状况，给热水器提供充足的氧量，就必须提高风机功率，加大转速。
风机电机电流I计算式：
I＝(电机功率/电压)*功率因数
根据上述计算式，当风机受到外界的影响时(例如热水器出口有堵塞的情况)，风机的功率下降，风机电流下降，本实施例通过主控制器程序控制给风机的电流进行补偿，让风机的电流保持和正常排风时状态一样。
利用开关电源改变风机的实际输入电压，堵风压后只有提高了风机的电压才能实现风机的恒电流控制。风机的电压加大，电流没变，输入功率变大，所以风机的转速增加，进而增大了风机抵抗外界阻力的能力。
具体设计时，需预先在主控制中设定系统正常燃烧状态下(无外界风压的理想状态)的风机电流和风机转速对应关系，以及风机转速与燃气比例阀电流值对应关系。当外部风压过高时，同一负荷对应的风机电流维持不变，输入功率变大，因此风机转速升高，燃气比例阀电流值这时也按照最佳的风气配比上升，达到最佳的抗风效果和燃烧效果。
当燃气比例阀达到热水器整机比例阀限定的最大电流值时，风机功率还会继续增加，风机转速超过正常燃烧状态下的整机最大负荷对应的转速，以达到超强抗风压目的。
为保护风机，主控制器程序在出厂时设定最大转速限值。当风机转速超过对应程序设定的转速最大限值持续5s，则判定为风压堵塞。这样就达到了自适应主动抗风压及外部风压过高或堵塞的判定，从而有效的保证排气效率、热水器燃烧完全，避免废气回流或者倒风等情况。
为方便本领域技术人员更好地理解上述控制方法的实现方式，下面例举一种燃气热水器自适应抗风压控制系统，包括：
负荷、电流检测比较单元，用来比较判定当前的风机电流与燃气热水器负荷是否适应。
风机转速检测单元，用来检测风机的实时转速。
单片机控制单元，存储有无外部风压时，风机电流与风机转速及风机转速与燃气比例阀电流值的对应关系，用于根据负荷、电流检测比较单元的比较结果来发出风机电压调整命令，及根据风机转速检测单元的检测结果来发出燃气比例阀电流调整命令。
风压开关，风机电压调节的执行终端，通过脉冲宽度调制来实现风机电压的变化。
燃气比例阀控制单元，风气配比执行终端，根据单片机控制单元的相关命令改变燃气比例阀电流。
进一步地，该控制系统还包括与单片机控制单元连接的报警单元和燃气热水器关闭控制单元。所述单片机控制单元中存储有风机的最大转速限值，当风机转速单元检测到的实时转速超过风机的最大转速限值且持续5s以上时，燃气热水关闭控制单元执行动作关闭热水器。
以上具体实施方式对本发明的实质进行了详细说明，但并不能以此来对本发明的保护范围进行限制。显而易见地，在本发明实质的启示下，本技术领域普通技术人员还可进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种燃气热水器自适应抗风压控制方法，其特征在于，利用主控制器预先设定无外部风压时，每一风机电流对应一风机转速，每一风机转速对应一个燃气比例阀电流值；当有外部风压时，采用恒流控制方式，同一负荷对应的风机电流维持不变；这样，外部风压增大时，通过增加风机电压来维持电流不变；而风机电压的增大使得风机输入功率变大，风机转速升高，与此同时，控制燃气比例阀电流使其按照最佳的风气配比上升。
2.根据权利要求1所述的一种燃气热水器自适应抗风压控制方法，其特征在于，当燃气比例阀电流达到其所限定的最大电流值时，随着外部风压的增大风机功率继续增加，此时风机转速超过无外部风压的时燃气热水器最大负荷对应的转速，实现超强抗风压。
3.根据权利要求1所述的一种燃气热水器自适应抗风压控制方法，其特征在于，利用主控制器设定风机的最大转速限值，当风机实际转速超过设定的最大转速限值且持续5s以上时，判定为风压堵塞。
4.根据权利要求1所述的一种燃气热水器自适应抗风压控制方法，其特征在于，当主控制器判定为风压堵塞时发出报警命令。
5.根据权利要求1所述的一种燃气热水器自适应抗风压控制方法，其特征在于，所述风机电压通过开关电源来控制。
6.根据权利要求1所述的一种燃气热水器自适应抗风压控制系统，其特征在于，包括：
负荷、电流检测比较单元，用来比较判定当前的风机电流与燃气热水器负荷是否适应；
风机转速检测单元，用来检测风机的实时转速；
单片机控制单元，存储有无外部风压时，风机电流与风机转速及风机转速与燃气比例阀电流值的对应关系，用于根据负荷、电流检测比较单元的比较结果来发出风机电压调整命令，及根据风机转速检测单元的检测结果来发出燃气比例阀电流调整命令；
风压开关，风机电压调节的执行终端，通过脉冲宽度调制来实现风机电压的变化；
燃气比例阀控制单元，风气配比执行终端，根据单片机控制单元的命令改变燃气比例阀电流。
7.根据权利要求6所述的一种燃气热水器自适应抗风压控制系统，其特征在于，在单片机控制单元上还连接有报警单元。
8.根据权利要求6所述的一种燃气热水器自适应抗风压控制系统，其特征在于，它还包括燃气热水器关闭控制单元，单片机控制单元中存储有风机的最大转速限值，当风机转速单元检测到的实时转速超过风机的最大转速限值且持续5s以上时，燃气热水关闭控制单元执行动作关闭热水器。
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