CN108302707B - 一种排风柜vav控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种排风柜VAV控制方法及系统，首先采用视窗位移进行反馈控制，检测到视窗位移等级增大一级后，计算超调风量ΔV、驻停时间Δt，将排风柜风阀的排风量调整为风阀设定排风量V1，超调风量ΔV可迅速拉升或降低风阀风量，使风阀调整响应速度快；然后采用面风速进行反馈控制，经过较短的驻停时间Δt之后，获取排风柜实时面风速，根据排风柜实时面风速调整风阀的排风量使排风柜实时面风速到达目标面风速，可以使面风速调整过程中面风速波动小，不受周围同系统排风设备干扰。本发明的排风柜VAV控制方法结合视窗位移反馈控制、面风速反馈控制，使面风速调整过程中，风阀调整响应速度快，面风速波动小，不受周围同系统排风设备干扰。

Description

一种排风柜VAV控制方法及系统

技术领域

本发明涉及工业通风控制领域，尤其是涉及一种排风柜VAV控制方法及系统。

背景技术

排风柜VAV控制的目标是当柜体视窗开度处在不同位置时，窗口面风速均能维持在设定值附近(一般取0.5±0.1m/s)。传统的排风柜VAV控制方法分为两种：

第一种控制方法是基于视窗位移传感器的，采用视窗位移进行反馈控制，当位移传感器监测到视窗位移后，视窗位移传感器可测得视窗高度，根据视窗高度可计算视窗开度面积，根据视窗开度面积和目标面风速可计算得排风柜所需风量(排风柜的总排风量需求＝总视窗开度面积×面风速)，然后根据排风柜所需风量改变变风量阀的设定，使排风柜面风速维持在目标面风速，这本质上是一种前馈控制算法，响应速度快，但面风速波动大，容易受旁边排风设备的影响。例如在视窗高度开始改变后，控制器会根据测得的视窗高度信号实时调整风阀风量值，当视窗动作完成时，由于风阀执行机构从接收设定指令到动作完成存在延迟(1-2s)，因而存在一个从面风速超标到重新达标的响应时间。同时如果同系统其他排风设备开启或关闭时时，风管压力会产生波动导致面风速值产生波动。

第二种控制方法是采用面风速进行反馈控制，如果视窗发生位移，柜体面风速会发生变化继而偏离目标面风速，控制器通过柜体面风速传感器实时检测面风速值，根据实时的面风速值来调整风阀风量使面风速值不断接近需要达到的目标面风速值。在某一时刻视窗高度改变后，气体流动需要一定时间，导致面风速传感器测量到面风速发生改变存在一定的延迟，从而使风阀动作时刻较滞后，且风阀执行机构从接收设定指令到动作完成存在延迟，所以响应时间相对较长。这种方法响应速度慢，但面风速稳定后波动小，不受周围同系统排风设备干扰。

两种排风柜VAV控制方法均有各自的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种排风柜VAV控制方法及系统，解决现有技术中的上述技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种排风柜VAV控制方法，包括：

S1、检测到排风柜的视窗位移事件后，获取视窗实时位移距离ΔS的位移等级，视窗实时位移距离ΔS除以位移单位距离所得商值取整为位移等级；

S2、位移等级每增大一级时，获取一次风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，驻停时间Δt＝b×视窗实时位移距离ΔS，b为第一预设值，风阀设定排风量V1＝风阀目标排风量V+超调风量ΔV，风阀目标排风量V＝视窗实时开度面积×目标面风速，超调风量ΔV＝a×视窗实时位移距离ΔS，a为第二预设值；

S3、每获取一次新的风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，用新的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt替换原来的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt，替换完成后，将排风柜风阀的排风量调整为风阀设定排风量V1，并在驻停时间Δt内维持排风柜风阀的排风量为V1；

S4、经过驻停时间Δt之后，获取排风柜实时面风速，根据排风柜实时面风速调整风阀的排风量使排风柜实时面风速到达目标面风速；

S5、检测到下一次视窗位移事件后，再次进行S1-S4步骤。

本发明还提供一种排风柜VAV控制系统，包括：

位移检测模块：检测到排风柜的视窗位移事件后，获取视窗实时位移距离ΔS的位移等级，视窗实时位移距离ΔS除以位移单位距离所得商值取整为位移等级；

风阀设定排风量计算模块：位移等级每增大一级时，获取一次风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，驻停时间Δt＝b×视窗实时位移距离ΔS，b为第一预设值，风阀设定排风量V1＝风阀目标排风量V+超调风量ΔV，风阀目标排风量V＝视窗实时开度面积×目标面风速，超调风量ΔV＝a×视窗实时位移距离ΔS，a为第二预设值；

第一风阀调整模块：每获取一次新的风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，用新的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt替换原来的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt，替换完成后，将排风柜风阀的排风量调整为风阀设定排风量V1，并在驻停时间Δt内维持排风柜风阀的排风量为V1；

第二风阀调整模块：经过驻停时间Δt之后，获取排风柜实时面风速，根据排风柜实时面风速调整风阀的排风量使排风柜实时面风速到达目标面风速；

循环模块：检测到下一次视窗位移事件后，再次进行位移检测模块、风阀设定排风量计算模块、第一风阀调整模块、第二风阀调整模块的操作。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明首先采用视窗位移进行反馈控制，检测到视窗位移等级增大一级后，计算超调风量ΔV、驻停时间Δt，将排风柜风阀的排风量调整为风阀设定排风量V1，超调风量ΔV可迅速拉升或降低风阀风量，克服了采用面风速进行反馈控制时，面风速传感器反馈存在延时且风阀执行机构从接收设定指令到动作完成存在延迟的缺陷，使风阀调整响应速度快；然后采用面风速进行反馈控制，经过较短的驻停时间Δt之后，获取排风柜实时面风速，根据排风柜实时面风速调整风阀的排风量使排风柜实时面风速到达目标面风速，可以使面风速调整过程中面风速波动小，不受周围同系统排风设备干扰，克服根据视窗位移进行反馈控制的面风速波动大，容易受旁边排风设备影响的缺陷。本发明的排风柜VAV控制方法结合视窗位移反馈控制、面风速反馈控制，使面风速调整过程中，风阀调整响应速度快，面风速波动小，不受周围同系统排风设备干扰。

附图说明

图1是本发明提供的一种排风柜VAV控制方法流程图；

图2是本发明提供的一种排风柜VAV控制系统结构框图。

附图中：1、排风柜VAV控制系统，11、位移检测模块，12、风阀设定排风量计算模块，13、第一风阀调整模块，14、第二风阀调整模块，15、循环模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种排风柜VAV控制方法，包括：

S1、检测到排风柜的视窗位移事件后，获取视窗实时位移距离ΔS的位移等级，视窗实时位移距离ΔS除以位移单位距离所得商值取整为位移等级；

S2、位移等级每增大一级时，获取一次风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，驻停时间Δt＝b×视窗实时位移距离ΔS，b为第一预设值，风阀设定排风量V1＝风阀目标排风量V+超调风量ΔV，风阀目标排风量V＝视窗实时开度面积×目标面风速，超调风量ΔV＝a×视窗实时位移距离ΔS，a为第二预设值；

S3、每获取一次新的风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，用新的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt替换原来的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt，替换完成后，将排风柜风阀的排风量调整为风阀设定排风量V1，并在驻停时间Δt内维持排风柜风阀的排风量为V1；

S4、经过驻停时间Δt之后，获取排风柜实时面风速，根据排风柜实时面风速调整风阀的排风量使排风柜实时面风速到达目标面风速；

S5、检测到下一次视窗位移事件后，再次进行S1-S4步骤。

本发明所述的排风柜VAV控制方法，步骤S1中：

利用超声波位移传感器测量视窗实时位移距离ΔS。

本发明所述的排风柜VAV控制方法，步骤S1中：

位移单位距离的大小根据需要进行调节。

本发明所述的排风柜VAV控制方法，步骤S2中：

b为正值，当视窗位移使视窗实时开度面积变大时，a为正值，当视窗位移使视窗实时开度面积变小时，a为负值；系数a、b的值为预设值，根据排风柜的视窗大小设定，不同排风柜的系数a、b不同。

本发明所述的排风柜VAV控制方法，步骤S5中：

当视窗发生两段持续的位移，如果两段位移之间暂停的时间小于预设时间则两段位移为一次视窗位移事件，如果两段位移之间暂停的时间大于预设时间则两段位移为两次视窗位移事件。

本发明所述的排风柜VAV控制方法，位移等级每增大一级时，获取一次风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，每获取一次新的风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，用新的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt替换原来的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt，替换完成后，将排风柜风阀的排风量调整为风阀设定排风量V1，并在驻停时间Δt内维持排风柜风阀的排风量为V1；

具体的，风阀目标排风量V＝视窗实时开度面积×目标面风速，根据视窗实时开度面积的大小为了让风速能保持在目标面风速，根据传统的VAV控制方法，风阀风量需要调节到风阀目标排风量V；

而本发明的方法先采用视窗位移进行反馈控制，检测到视窗位移等级增大一级时，将风阀风量调节到V1＝V+ΔV，ΔV可为正值或者负值，当视窗位移使视窗实时开度面积变大时，ΔV为正值，当视窗位移使视窗实时开度面积变小时，ΔV为负值，ΔV的作用是在视窗位移使视窗实时开度面积变大时，快速拉升风阀风量，在视窗位移使视窗实时开度面积变小时，快速降低风量，克服了采用面风速进行反馈控制时，面风速传感器反馈存在延时且风阀执行机构从接收设定指令到动作完成存在延迟的缺陷，使风阀调整响应速度快；

在驻停时间Δt内维持排风柜风阀的排风量为V1，Δt为较短的时间(如1-2秒)，经过驻停时间Δt之后，排风柜实时面风速接近于目标面风速，此时，再采用面风速进行反馈控制，监测排风柜实时面风速，根据实时面风速和目标面风速的偏差调整风阀的排风量，使排风柜实时面风速到达目标面风速，例如，若排风柜实时面风速大于目标面风速，则降低风阀的排风量，若排风柜实时面风速小于目标面风速，则升高风阀的排风量。在经过驻停时间Δt之后，采用面风速进行反馈控制，可以使面风速调整过程中面风速波动小，不受周围同系统排风设备干扰，可以克服根据视窗位移进行反馈控制的面风速波动大，容易受旁边排风设备影响的缺陷；

由此，本发明的排风柜VAV控制方法，首先采用视窗位移进行反馈控制，检测到视窗位移等级增大一级后，计算超调风量ΔV、驻停时间Δt，将排风柜风阀的排风量调整为风阀设定排风量V1，超调风量ΔV可迅速拉升或降低风阀风量，克服了采用面风速进行反馈控制时，面风速传感器反馈存在延时且风阀执行机构从接收设定指令到动作完成存在延迟的缺陷，使风阀调整响应速度快；然后采用面风速进行反馈控制，经过较短的驻停时间Δt之后，获取排风柜实时面风速，根据排风柜实时面风速调整风阀的排风量使排风柜实时面风速到达目标面风速，可以使面风速调整过程中面风速波动小，不受周围同系统排风设备干扰，克服根据视窗位移进行反馈控制的面风速波动大，容易受旁边排风设备影响的缺陷。本发明的排风柜VAV控制方法结合视窗位移反馈控制、面风速反馈控制，使面风速调整过程中，风阀调整响应速度快，面风速波动小，不受周围同系统排风设备干扰。

本发明还提供一种排风柜VAV控制系统1，包括：

位移检测模块11：检测到排风柜的视窗位移事件后，获取视窗实时位移距离ΔS的位移等级，视窗实时位移距离ΔS除以位移单位距离所得商值取整为位移等级；

风阀设定排风量计算模块12：位移等级每增大一级时，获取一次风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，驻停时间Δt＝b×视窗实时位移距离ΔS，b为第一预设值，风阀设定排风量V1＝风阀目标排风量V+超调风量ΔV，风阀目标排风量V＝视窗实时开度面积×目标面风速，超调风量ΔV＝a×视窗实时位移距离ΔS，a为第二预设值；

第一风阀调整模块13：每获取一次新的风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，用新的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt替换原来的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt，替换完成后，将排风柜风阀的排风量调整为风阀设定排风量V1，并在驻停时间Δt内维持排风柜风阀的排风量为V1；

第二风阀调整模块14：经过驻停时间Δt之后，获取排风柜实时面风速，根据排风柜实时面风速调整风阀的排风量使排风柜实时面风速到达目标面风速；

循环模块15：检测到下一次视窗位移事件后，再次进行位移检测模块、风阀设定排风量计算模块、第一风阀调整模块、第二风阀调整模块的操作。

本发明所述的排风柜VAV控制系统1，位移检测模块11中：

利用超声波位移传感器测量视窗实时位移距离ΔS。

本发明所述的排风柜VAV控制系统1，位移检测模块11中：

位移单位距离的大小根据需要进行调节。

本发明所述的排风柜VAV控制系统1，风阀设定排风量计算模块12中：

b为正值，当视窗位移使视窗实时开度面积变大时，a为正值，当视窗位移使视窗实时开度面积变小时，a为负值。

本发明所述的排风柜VAV控制系统1，循环模块15中：

当视窗发生两段持续的位移，如果两段位移之间暂停的时间小于预设时间则两段位移为一次视窗位移事件，如果两段位移之间暂停的时间大于预设时间则两段位移为两次视窗位移事件。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明首先采用视窗位移进行反馈控制，检测到视窗位移等级增大一级后，计算超调风量ΔV、驻停时间Δt，将排风柜风阀的排风量调整为风阀设定排风量V1，超调风量ΔV可迅速拉升或降低风阀风量，克服了采用面风速进行反馈控制时，面风速传感器反馈存在延时且风阀执行机构从接收设定指令到动作完成存在延迟的缺陷，使风阀调整响应速度快；然后采用面风速进行反馈控制，经过较短的驻停时间Δt之后，获取排风柜实时面风速，根据排风柜实时面风速调整风阀的排风量使排风柜实时面风速到达目标面风速，可以使面风速调整过程中面风速波动小，不受周围同系统排风设备干扰，克服根据视窗位移进行反馈控制的面风速波动大，容易受旁边排风设备影响的缺陷。本发明的排风柜VAV控制方法结合视窗位移反馈控制、面风速反馈控制，使面风速调整过程中，风阀调整响应速度快，面风速波动小，不受周围同系统排风设备干扰。

以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种排风柜VAV控制方法，其特征在于，包括：

S1、检测到排风柜的视窗位移事件后，获取视窗实时位移距离ΔS的位移等级，所述视窗实时位移距离ΔS除以位移单位距离所得商值取整为位移等级；

S2、位移等级每增大一级时，获取一次风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，驻停时间Δt＝b×视窗实时位移距离ΔS，b为第一预设值，所述风阀设定排风量V1＝风阀目标排风量V+超调风量ΔV，所述风阀目标排风量V＝视窗实时开度面积×目标面风速，所述超调风量ΔV＝a×视窗实时位移距离ΔS，a为第二预设值；

S3、每获取一次新的风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，用新的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt替换原来的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt，替换完成后，将排风柜风阀的排风量调整为所述风阀设定排风量V1，并在所述驻停时间Δt内维持排风柜风阀的排风量为V1；

S4、经过所述驻停时间Δt之后，获取排风柜实时面风速，根据排风柜实时面风速调整风阀的排风量使排风柜实时面风速到达目标面风速；

S5、检测到下一次视窗位移事件后，再次进行S1-S4步骤。

2.如权利要求1所述的排风柜VAV控制方法，其特征在于，步骤S1中：

利用超声波位移传感器测量所述视窗实时位移距离ΔS。

3.如权利要求1所述的排风柜VAV控制方法，其特征在于，步骤S1中：

所述位移单位距离的大小根据需要进行调节。

4.如权利要求1所述的排风柜VAV控制方法，其特征在于，步骤S2中：

b为正值，当视窗位移使所述视窗实时开度面积变大时，a为正值，当视窗位移使所述视窗实时开度面积变小时，a为负值。

5.如权利要求1所述的排风柜VAV控制方法，其特征在于，步骤S5中：

当视窗发生两段持续的位移，如果两段位移之间暂停的时间小于预设时间则两段位移为一次视窗位移事件，如果两段位移之间暂停的时间大于预设时间则两段位移为两次视窗位移事件。

6.一种排风柜VAV控制系统，其特征在于，包括：

位移检测模块：检测到排风柜的视窗位移事件后，获取视窗实时位移距离ΔS的位移等级，所述视窗实时位移距离ΔS除以位移单位距离所得商值取整为位移等级；

风阀设定排风量计算模块：位移等级每增大一级时，获取一次风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，驻停时间Δt＝b×视窗实时位移距离ΔS，b为第一预设值，所述风阀设定排风量V1＝风阀目标排风量V+超调风量ΔV，所述风阀目标排风量V＝视窗实时开度面积×目标面风速，所述超调风量ΔV＝a×视窗实时位移距离ΔS，a为第二预设值；

第一风阀调整模块：每获取一次新的风阀设定排风量V1、驻停时间Δt，用新的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt替换原来的风阀设定排风量V1和驻停时间Δt，替换完成后，将排风柜风阀的排风量调整为风阀设定排风量V1，并在驻停时间Δt内维持排风柜风阀的排风量为V1；

第二风阀调整模块：经过所述驻停时间Δt之后，获取排风柜实时面风速，根据排风柜实时面风速调整风阀的排风量使排风柜实时面风速到达所述目标面风速；

循环模块：检测到下一次视窗位移事件后，再次进行位移检测模块、风阀设定排风量计算模块、第一风阀调整模块、第二风阀调整模块的操作。

7.如权利要求6所述的排风柜VAV控制系统，其特征在于，位移检测模块中：

利用超声波位移传感器测量所述视窗实时位移距离ΔS。

8.如权利要求6所述的排风柜VAV控制系统，其特征在于，位移检测模块中：

所述位移单位距离的大小根据需要进行调节。

9.如权利要求6所述的排风柜VAV控制系统，其特征在于，风阀设定排风量计算模块中：

b为正值，当视窗位移使所述视窗实时开度面积变大时，a为正值，当视窗位移使所述视窗实时开度面积变小时，a为负值。

10.如权利要求6所述的排风柜VAV控制系统，其特征在于，循环模块中：

当视窗发生两段持续的位移，如果两段位移之间暂停的时间小于预设时间则两段位移为一次视窗位移事件，如果两段位移之间暂停的时间大于预设时间则两段位移为两次视窗位移事件。

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