CN110207398B - 用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，采集燃气热水器出水温度、进水温度以及水流量并且根据热负荷曲线关系预估热效率最大时对应的热负荷，根据所述热负荷预估需要调整的燃气流量，根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差与阈值的比较关系确定对燃气比例阀、空气比例阀和风机的调整。本发明对燃气流量通过燃气比例阀、空气比例阀和风机进行PID精确控制，保证了空气与燃气在燃烧前按照化学当量比进行充分混合以及降低排放烟气中的污染物。
Description
技术领域
本发明属于燃气热水器技术领域，具体涉及一种用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法。
背景技术
在目前的现有燃气热水装置当中，按燃气的燃烧方式，特别是空气与燃气的混合比例不同，可分为全预混燃烧机型和部分预混燃烧机型。其中，全预混具有以下特点：
空气与燃气在燃烧前按照化学当量比进行充分混合后，再进行点火燃烧，其具许多优势，比如燃气充分燃烧、容积热强度高、热效率高、有害排放指标低等等。但当燃气成分发生变化时，燃气燃烧的空燃比就发生了变化，燃气燃烧出现异常。由于此时的空气与燃气混合物不能在最佳状态下燃烧，原本的全预混燃烧会出现热效率下降、燃烧异响、有害烟气排放增大等燃烧状况不佳的缺陷。本发明为了克服这个缺陷。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供一种用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，该方法为：采集燃气热水器出水温度、进水温度以及水流量并且根据热负荷曲线关系预估热效率最大时对应的热负荷，根据所述热负荷预估需要调整的燃气流量，根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差与阈值的比较关系确定对燃气比例阀、空气比例阀和风机的调整。
上述方案中，该方法还包括：预先设置热负荷曲线关系、该热水器的热负荷范围、该热负荷范围对应的燃气流量范围和燃气比例阀开度范围、以及根据燃气反应式和空气系数确定的空气流量范围和对应的空气比例阀开度范围。
上述方案中，该方法还包括：在燃气热水器开机时，以设定的初始出水温度、燃气比例阀开度最小时对应的燃气流量初始值、空气比例阀开度最小时对应的空气流量初始值、以及初始风机风量进行工作。
上述方案中，所述根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差与阈值的比较关系确定对燃气比例阀和风机的调整，具体为：所述根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差大于阈值时，先对风机风量进行调整，再对空气比例阀的开度进行调整，最后对燃气比例阀的开度进行调整；所述根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差小于阈值时，先对燃气比例阀的开度进行调整，再对风机风量进行调整，最后对空气比例阀的开度进行调整；所述根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差等于阈值时，所述燃气比例阀的开度、空气比例阀的开度和风机风量保持当前状态。
上述方案中，所述燃气比例阀的开度进行调整为将当前的燃气比例阀的开度调整至所述预估需要调整的燃气流量对应的状态。
上述方案中，所述根据所述热负荷预估需要调整的燃气流量之后，该方法还包括：根据燃气反应式和空气系数预估需要调整的空气流量和排烟量。
上述方案中，所述风机风量进行调整为将当前的风机风量调整至所述预估需要调整的排烟量对应的状态。
上述方案中，所述空气比例阀的开度进行调整为将当前的空气比例阀的开度调整至所述预估需要调整的空气流量对应的状态。
上述方案中，所述热负荷曲线关系根据Q＝c*Δt*q/η确定，其中，Q为热负荷，c为水比热，η为热效率，Δt为进出水温差值即出水温度tw2与进水温度tw1之差，q为水流量。
上述方案中，该方法还包括采集烟气数据，如果采集的烟机数据没有达到标准值，对空气系数进行增大。
与现有技术相比，本发明对燃气流量通过燃气比例阀、空气比例阀和风机进行PID精确控制，保证了空气与燃气在燃烧前按照化学当量比进行充分混合以及降低排放烟气中的污染物。
附图说明
图1为本发明实施例提供一种用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法的流程图。
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。
本发明实施例提供一种用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，如图1所示，该方法通过以下步骤实现：
步骤101：预先设置热负荷曲线关系、该热水器的热负荷范围、该热负荷范围对应的燃气流量范围和燃气比例阀开度范围、以及根据燃气反应式和空气系数确定的空气流量范围和对应的空气比例阀开度范围；
具体地，所述热负荷曲线关系根据Q＝c*Δt*q/η确定，其中，Q为热负荷，c为水比热，η为热效率，Δt为进出水温差值即出水温度tw2与进水温度tw1之差，q为水流量。
热水装置的负荷范围为[QL,QH]，则可以确定燃气流量范围V1∈[VL1,VH1]，对应的燃气比例阀开度为P1∈[PL1,PH1]；
由燃气燃烧反应式及空气系数α确定空气流量范围V2∈[VL2,VH2]和对应的空气比例阀开度为P2∈[PL2,PH2]，进而确定排烟量范围V3∈[VL3,VH3]，再进而确定风机风量的调节范围。
理论上燃气燃烧反应式使得燃气与一定比例的氧气进行反应(比如CH4+2O2＝CO2+2H2O，燃气与氧气1:2反应)，空气当中只有21％浓度的氧气，实际当中燃气在空气当中燃烧的时候，需要的空气量比理论的大，实际空气需求量与理论空气需求量的比值就是空气系数α；
该方法还包括采集烟气数据分别测量过剩氧、一氧化碳、一氧化氮、排烟温度等，如果采集的烟机数据没有达到标准值，对空气系数进行增大即α′＝α+Δα。
所述标准值为GB6932标准及设计值。
步骤102：在燃气热水器开机时，以设定的初始出水温度、燃气比例阀开度最小时对应的燃气流量初始值、空气比例阀开度最小时对应的空气流量初始值、以及初始风机风量进行工作；
具体地，设定初始出水温度为tw2，燃气比例阀开度最小P1＝PL1，空气比例阀开度最小P2＝PL2燃气流量设置值为V0；
采集进水温度tw1以及水流量q，通过热负荷曲线关系确定当η最大时的热负荷Q，从而确定燃气流量V1 1(V1 1≥V0)；
由燃气燃烧反应式及空气系数α确定确定排烟量V，并通过风机调节排烟风量，使得排烟量为V；
由燃气燃烧反应式及空气系数α确定确定排烟量V3，并通过风机调节排烟风量，使得风机风量处于排烟量V3对应的状态；
调节空气比例阀的默认开度使空气流量为V2，调节燃气比例阀的默认开度，使得燃气流量为V1。
步骤103：采集燃气热水器出水温度、进水温度以及水流量并且根据热负荷曲线关系预估热效率最大时对应的热负荷；
具体地，采集出水温度tw2、进水温度tw1以及水流量q，通过热负荷曲线关系确定当η最大时的热负荷Q，而确定燃气流量V1 n+1，由燃气燃烧反应式及空气系数α确定排烟量Vn+1。
步骤104：根据所述热负荷预估需要调整的燃气流量；
具体地，根据所述热负荷Q确定燃气流量V1 n+1。
进一步地，还根据燃气反应式和空气系数预估需要调整空气流量和排烟量。
由燃气燃烧反应式及空气系数α确定需要调整空气流量V2 n+1和排烟量V3 n+1。
步骤105：根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差与阈值的比较关系确定对燃气比例阀、空气比例阀和风机的调整。
具体地，所述根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差大于阈值时即V1 n+1-V1 n＞0，先对风机风量进行调整，再对空气比例阀的开度进行调整，最后对燃气比例阀的开度进行调整；
所述根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差小于阈值时即V1 n +1-V1 n＜0，先对燃气比例阀的开度进行调整，再对风机风量进行调整，最后对空气比例阀的开度进行调整；
所述根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差等于阈值时即V1 n +1-V1 n＝0，所述燃气比例阀的开度、空气比例阀的开度和风机风量保持当前状态。
所述燃气比例阀的开度进行调整为将当前的燃气比例阀的开度调整至V1 n+1对应的状态。
所述空气比例阀的开度进行调整为将当前的空气比例阀的开度调整至V2 n+1对应的状态。
所述风机风量进行调整为将当前的风机风量调整至V3 n+1对应的状态。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，其特征在于，该方法为：采集燃气热水器出水温度、进水温度以及水流量并且根据热负荷曲线关系预估热效率最大时对应的热负荷，根据所述热负荷预估需要调整的燃气流量，根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差与阈值的比较关系确定对燃气比例阀、空气比例阀和风机的调整；
其中，根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差与阈值的比较关系确定对燃气比例阀和风机的调整，具体为：所述根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差大于阈值时，先对风机风量进行调整，再对空气比例阀的开度进行调整，最后对燃气比例阀的开度进行调整；所述根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差小于阈值时，先对燃气比例阀的开度进行调整，再对风机风量进行调整，最后对空气比例阀的开度进行调整；所述根据所述预估需要调整的燃气流量与当前的燃气流量之差等于阈值时，所述燃气比例阀的开度、空气比例阀的开度和风机风量保持当前状态。
2.根据权利要求1所述的用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，其特征在于，该方法还包括：预先设置热负荷曲线关系、该热水器的热负荷范围、该热负荷范围对应的燃气流量范围和燃气比例阀开度范围、以及根据燃气反应式和空气系数确定的空气流量范围和对应的空气比例阀开度范围。
3.根据权利要求1或2所述的用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，其特征在于，该方法还包括：在燃气热水器开机时，以设定的初始出水温度、燃气比例阀开度最小时对应的燃气流量初始值、空气比例阀开度最小时对应的空气流量初始值、以及初始风机风量进行工作。
4.根据权利要求1所述的用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，其特征在于，所述燃气比例阀的开度进行调整为将当前的燃气比例阀的开度调整至所述预估需要调整的燃气流量对应的状态。
5.根据权利要求4所述的用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，其特征在于，所述根据所述热负荷预估需要调整的燃气流量之后，该方法还包括：根据燃气反应式和空气系数预估需要调整的空气流量和排烟量。
6.根据权利要求5所述的用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，其特征在于，所述风机风量进行调整为将当前的风机风量调整至所述预估需要调整的排烟量对应的状态。
7.根据权利要求6所述的用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，其特征在于，所述空气比例阀的开度进行调整为将当前的空气比例阀的开度调整至所述预估需要调整的空气流量对应的状态。
8.根据权利要求7所述的用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，其特征在于，所述热负荷曲线关系根据
确定，其中，Q为热负荷，c为水比热，
为热效率，
为进出水温差值即出水温度tw 2 与进水温度tw 1 之差，q为水流量。
9.根据权利要求8所述的用于燃气热水器的自适应全预混燃烧的控制方法，其特征在于，该方法还包括采集烟气数据，如果采集的烟机数据没有达到标准值，对空气系数进行增大。
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