CN108518869B - 一种燃气采暖热水炉控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种燃气采暖热水炉控制系统，包括：主控制器，与所述主控制器连接的燃气比例阀和交流风机，其特征在于，在所述主控制器上集成有电压检测模块、电压控制模块、转速检测模块、比例阀电流采集模块、燃气量计算模块、氧含量计算模块和氧含量比较模块；在所述交流风机上设有转速反馈模块，所述转速检测模块与转速反馈模块相连，用来检测交流风机的转速。本发明可根据烟气中氧含量变化动态控制交流风机电压，使得在所有负荷状态下，空燃比恒定，提高中小负荷的换热效率。与传统的抗风压控制技术相比，取消风压开关等易损件，降低整机故障率，降低整机噪音。本发明还提供一种燃气采暖热水炉控制方法。

Description

一种燃气采暖热水炉控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及燃气采暖热水炉控制技术，尤其涉及一种大气式强排型燃气采暖热水炉的空燃比控制。

背景技术

现有技术中，常规燃气采暖热水炉(以下简称壁挂炉)多采用定速风机强制给排气，在中小负荷时，过剩空气系数过大，尤其是小负荷时空气和燃气比例不合理，明显降低了中小负荷时的换热效率；若采用双速风机或三速风机，虽能提高中小负荷的换热效率，但效果不明显，且成本增加。以上壁挂炉，在烟道堵塞时仅仅依靠风压开关进行熄火保护；风压开关未动作前，壁挂炉的空燃比(空气和燃气比例)随着烟道堵塞面积的变化而变化，不能保证空燃比在合理的范围内。

发明内容

本发明的目的在于提供一种空燃比稳定、能显示烟道堵塞状态并自动关机保护的燃气采暖热水炉控制系统。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案。

一种燃气采暖热水炉控制系统，包括：主控制器，与所述主控制器连接的燃气比例阀和交流风机，其特征在于，在所述主控制器上集成有电压检测模块、电压控制模块、转速检测模块、比例阀电流采集模块、燃气量计算模块、氧含量计算模块和氧含量比较模块；

在所述交流风机的电机轴上设有磁性元件和霍尔传感器、组成转速反馈模块，所述转速检测模块与转速反馈模块相连，用来检测交流风机的转速；

所述电压检测模块用来检测所述交流风机的工作电压；

所述电压控制模块用来控制所述交流风机的工作电压；

所述比例阀电流采集模块与所述燃气比例阀连接，用来采集燃气比例阀电流；

所述燃气量计算模块与所述比例阀电流采集模块连接，用来计算当前燃气量；

所述氧含量计算模块与所述转速检测模块、所述燃气量计算模块连接，用来计算烟气中的氧含量；

所述氧含量比较模块与所述氧含量计算模块、所述电压控制模块连接，根据所述氧含量计算模块反馈的信息为所述电压控制模块提供控制信号。

作为上述方案的进一步说明，在所述主控制器上连接有操作显示器，在所述操作显示器上设有故障提示区域和风机图标。

作为上述方案的进一步说明，在所述操作显示器上设有声音报警装置。

作为上述方案的进一步说明，所述交流风机为罩极风机。

本发明还公开一种燃气采暖热水炉控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)检测交流风机转速n和电压u；

2)根据整机的比例阀电流值I和整机额定耗气量(最大耗气量记为y_max，最小耗气量记为y_min)，计算燃气采暖热水炉当前燃气量y，

其中，I_max为最大耗气量对应的比例阀电流；

I_min为最小耗气量对应的比例阀电流；

y_max为整机额定最大耗气量；

y_min为整机额定最小耗气量；

3)根据交流风机电压u和转速n计算烟气中氧含量r％，

其中，n₀为交流风机的同步转速，取3000r/min；

K为整机风量与交流风机的关系系数，与整机排烟机构和交流风机参数有关，由试验测定；

4)判定氧含量r所属区间：若r₁-ε₁≤r≤r₁+ε₁，转至步骤1)；若r＞r₁+ε₁，转至步骤5)；若r＜r₁-ε₁，转至步骤6)；

5)降低交流风机电压，转至步骤1)；

6)判断交流风机电压值：若u＜u_max，升高交流风机电压；若u≥u_max，转至步骤7)；

7)再次判定氧含量r所属区间：若r₁-ε₂≤r＜r₁-ε₁，转至步骤8)；若r＜r₁-ε₂，转至步骤9)；

8)操作显示器上的交流风机图标闪烁显示，提醒用户排查烟道情况，转至步骤1)；

9)关闭燃气阀，显示故障代码。

作为上述方案的进一步说明，所述ε₁的取值范围为0.1～1之间。

作为上述方案的进一步说明，所述ε₂的取值范围为1.5～3之间。

作为上述方案的进一步说明，所述u_max为230V。

本发明的有益效果是：

采用交流风机，可根据烟气中氧含量变化动态控制交流风机电压，使得在所有负荷状态下，空燃比恒定，提高中小负荷的换热效率。尤其是在烟道堵塞时，保证空燃比在合理范围内，保证燃烧充分。与传统的抗风压控制技术相比，取消风压开关等易损件，降低整机故障率，降低整机噪音。

附图说明

图1所示为本发明提供的燃气采暖热水炉控制系统结构框图。

图2所示为本发明提供的燃气采暖热水炉控制流程图。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所述，一种燃气采暖热水炉控制系统，包括：主控制器1，与所述主控制器1连接的燃气比例阀2和交流风机3，其特征在于，在所述主控制器1上集成有电压检测模块4、电压控制模块5、转速检测模块6、比例阀电流采集模块7、燃气量计算模块8、氧含量计算模块9和氧含量比较模块10；在所述交流风机3的电机轴上设有磁性元件和霍尔传感器、组成转速反馈模块11，所述转速检测模块6与转速反馈模块11相连，用来检测交流风机3的转速；所述电压检测模块4用来检测所述交流风机3的工作电压；所述电压控制模块5用来控制所述交流风机3的工作电压；所述比例阀电流采集模块7与所述燃气比例阀2连接，用来采集燃气比例阀2的工作电流；所述燃气量计算模块8与所述比例阀电流采集模块7连接，用来计算当前燃气量；所述氧含量计算模块9与所述转速检测模块6、所述燃气量计算模块8连接，用来计算烟气中的氧含量；所述氧含量比较模块10与所述氧含量计算模块9、所述电压控制模块5连接，根据所述氧含量计算模块9反馈的信息为所述电压控制模块5提供控制信号。

其中，所述交流风机3为罩极风机。在所述主控制器1上还连接有操作显示器12，在所述操作显示器12上设有故障提示区域和风机图标。

具体控制方法如下：

1)检测交流风机转速n和电压u。

2)根据整机的比例阀电流值I和整机额定耗气量(最大耗气量记为y_max，最小耗气量记为y_min)，计算燃气采暖热水炉当前燃气量y。

其中，I_max为最大耗气量对应的比例阀电流；I_min为最小耗气量对应的比例阀电流；y_max为整机额定最大耗气量；y_min为整机额定最小耗气量。

3)根据交流风机电压u和转速n计算烟气中氧含量r％，

其中，n₀为交流风机的同步转速，取3000r/min；K为整机风量与交流风机的关系系数，与整机排烟机构和交流风机参数有关，由试验测定。

4)判定氧含量r所属区间：若r₁-ε₁≤r≤r₁+ε₁，转至步骤1)；若r＞r₁+ε₁，转至步骤5)；若r＜r₁-ε₁，转至步骤6)。

5)降低交流风机电压，转至步骤1)。

6)判断交流风机电压值：若u＜u_max，升高交流风机电压；若u≥u_max，转至步骤7)。

7)再次判定氧含量r所属区间：若r₁-ε₂≤r＜r₁-ε₁，转至步骤8)；若r＜r₁-ε₂，转至步骤9)。

8)操作显示器上的交流风机图标闪烁显示，提醒用户排查烟道情况，转至步骤1)。

9)关闭燃气阀，显示故障代码。

本实施例中，所述ε₁的取值0.5，所述ε₂的取值为2，所述u_max的取值为230V。在其他实施方式中，所述ε₁在0.1～1之间任意选择，所述ε₁₂在1.5～3之间任意选择，不限于本实施例。

本实施例提供的一种燃气采暖热水炉控制系统，采用交流风机，可根据烟气中氧含量变化动态控制交流风机电压，使得在所有负荷状态下，空燃比恒定，提高中小负荷的换热效率。尤其是在烟道堵塞时，保证空燃比在合理范围内，保证燃烧充分。与传统的抗风压控制技术相比，取消风压开关等易损件，降低整机故障率，降低整机噪音。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，本发明的保护范围应由各权利要求项及其等同物限定之。具体实施方式中未阐述的部分均为现有技术或公知常识。

Claims (7)

1.一种燃气采暖热水炉控制系统，包括：主控制器，与所述主控制器连接的燃气比例阀和交流风机，其特征在于，在所述主控制器上集成有电压检测模块、电压控制模块、转速检测模块、比例阀电流采集模块、燃气量计算模块、氧含量计算模块和氧含量比较模块；

在所述交流风机的电机轴上设有磁性元件和霍尔传感器、组成转速反馈模块，所述转速检测模块与转速反馈模块相连，用来检测交流风机的转速；

所述电压检测模块用来检测所述交流风机的工作电压；

所述电压控制模块用来控制所述交流风机的工作电压；

所述比例阀电流采集模块与所述燃气比例阀连接，用来采集燃气比例阀电流；

所述燃气量计算模块与所述比例阀电流采集模块连接，用来计算当前燃气量；

所述氧含量计算模块与所述转速检测模块、所述燃气量计算模块连接，用来计算烟气中的氧含量；

所述氧含量比较模块与所述氧含量计算模块、所述电压控制模块连接，根据所述氧含量计算模块反馈的信息为所述电压控制模块提供控制信号；

具体控制方法如下：

1）检测交流风机转速n和电压u；

2）根据整机的比例阀电流值I和整机额定耗气量，最大耗气量记为y_max，最小耗气量记为y_min，计算燃气采暖热水炉当前燃气量y，

其中，I_max为最大耗气量对应的比例阀电流；

I_min为最小耗气量对应的比例阀电流；

y_max为整机额定最大耗气量；

y_min为整机额定最小耗气量；

3）根据交流风机电压u和转速n计算烟气中氧含量r%，

其中，n₀为交流风机的同步转速，取3000r/min；

K为整机风量与交流风机的关系系数，与整机排烟机构和交流风机参数有关，由试验测定；

4）判定氧含量r所属区间：若r₁-ε₁ ≤r≤r₁+ε₁，转至步骤1）；若r＞r₁+ε₁，转至步骤5）；若r＜r₁-ε₁，转至步骤6）；

5）降低交流风机电压，转至步骤1）；

6）判断交流风机电压值：若u＜u_max，升高交流风机电压；若u≥u_max，转至步骤7）；

7）再次判定氧含量r所属区间：若r₁-ε₂ ≤r≤r_1－ε₁，转至步骤8)；若r＜r₁-ε₂，转至步骤9)；

8）操作显示器上的交流风机图标闪烁显示，提醒用户排查烟道情况，转至步骤1）；

9）关闭燃气阀，显示故障代码。

2.根据权利要求1所述的一种燃气采暖热水炉控制系统，其特征在于，在所述主控制器上连接有操作显示器，在所述操作显示器上设有故障提示区域和风机图标。

3.根据权利要求2所述的一种燃气采暖热水炉控制系统，其特征在于，在所述操作显示器上设有声音报警装置。

4.根据权利要求1所述的一种燃气采暖热水炉控制系统，其特征在于，所述交流风机为罩极风机。

5.根据权利要求1所述的一种燃气采暖热水炉控制系统，其特征在于，所述ε₁的取值范围为0.1～1之间。

6.根据权利要求1所述的一种燃气采暖热水炉控制系统，其特征在于，所述ε₂的取值范围为1.5～3之间。

7.根据权利要求1所述的一种燃气采暖热水炉控制系统，其特征在于，所述u_max为230V。

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