CN111623385B - 一种吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法 - Google Patents

一种吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法 Download PDF

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Abstract

一种高层楼宇烟道止回阀的预设角度控制方法包括安装在不同楼层的吸油烟机，每台吸油烟机的出风口均通过各自的烟管与公用烟道相连通，在每根烟管内均安装有流量检测模块和止回阀片，在公用烟道内安装有烟道风机。本发明的优点在于：该高层楼宇的烟道止回阀的预设角度控制方法利用吸油烟机出口段带的流量检测模块，探测当前吸油烟机实际流量或者出口压力情况，在阀体硬件安装后调试阶段利用最低开机楼层阀片预设开启最大，上面楼层阀片调整到一定角度，烟道风机运行在一定转速(或者频率)下，进行流量检测比较，判断流量偏差并且记录当前楼层开启角度，实现流量均衡。

Description

一种吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法
技术领域
本发明涉及一种流量自适应控制方法，尤其是涉及一种吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法。
背景技术
目前，城市新建楼盘的楼层普遍越来越高，由于高层公用烟道的出口一般设置在楼层顶部，因而，各用户家吸油烟机的开关情况会影响系统出口阻力，使得底部用户排烟情况恶劣。近年来，用户侧可调角度阀结合楼顶烟道出口主风机集中过滤排放近年来在某些精装修楼盘开始应用，楼顶主风机针对不同开机率用户进行变频+阀片预设角度实现流量分配，虽然，这种方法一定程度上可以解决底部用户排烟恶劣情况，同时有效控制整个烟道系统的流速和噪音，但是，需要根据不同楼宇烟道进行调整适配，同套程序无法自适应多个楼宇，安装前计算量特别大，且流速传感器或者压力传感器在高阻力、小流量状态下测试波动很大，数据无法直接应用判断。
经试验发现，根据阀片开启状态的CFD分析对比可以看出，小角度高阻力状态下阀片前后流场速度分布极不均匀，如果仅仅用压差或者流速传感器进行单点测量或者少数几个点测量然后平均值乘以修正系数得到的流量无法准确的表征实际流量。另外，电动阀体作为一个匹配吸油烟机的外部附件，与吸油烟机本体之间在大多数情况下无通讯(只有少数厂商协议开放的或者同厂家生产的阀体和吸油烟机才能有通讯)，普通阀体只能实现随用户开机而开启，关闭而关闭，因而对于普通多档位吸油烟机，如何在阀体端识别吸油烟机当前的档位状况，判断用户按下的高、中、低档位(不同档位反应用户当前的烹饪状态和对风量及噪音的要求)成为自适应阀体的一个应用难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术，提供一种阀片角度能够根据安装位置自适应调整、控制精度更高的吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法，包括安装在不同楼层的吸油烟机，每台吸油烟机的出风口均通过各自的烟管与公用烟道相连通，在每根烟管内均安装有带流量检测模块和功率检测插座的电动阀，其特征在于所述自适应控制方法包括如下步骤：
①、所述功率检测插座检测到吸油烟机功率增大，立即唤醒；
②、所述电动阀的阀片保持关闭t1；
③、所述功率检测插座检测当前功率或者电流，用阀片全关闭的功率判断吸油烟机的当前档位；
④、获取目标流量和当前档位阀片预设角度；
⑤、驱动阀片运行到目标角度；
⑥、检测当前电流或者功率，计算当前功率Pm；
⑦、判断功率是否有突变，并根据突变值确定档位信息；
⑧、判断当前功率Pm是否小于当前档位的限制Pi；
若Pm＜Pi，则判断档位工况为高阻力，获取当前档位对应的流量-功率函数的系数，计算前实际流量Qm,判断当前流量Qm是否在目标范围[Qx,Qd]内，若是则转入步骤⑨，若否则判断当前档位是否最大，若当前档位最大，则调低系统目标流量，若当前档位不是最大，则判断当前阀片是开度是否已经处于最大，若阀片开度已经最大，则调低目标流量，若阀片开度不是最大，则转入步骤⑩；
若Pm≥Pi，则获取流速或者压力检测，计算当前流量；
⑨、判断当前流量Qm是否在目标范围[Qx,Qd]内；
若在目标范围内，则状态继续监视,S+1,若S≥S1，若是则将当前角度写入存储更新预设角度，并且将S清零，若S＜S1则继续检测，S为计数器变量，S1为计数器的阈值，S＝S+1表示计数器增加一次计数,并将增加后的值重新赋值给计数器变量；
⑩、若不在目标范围内，则判断是偏大还是偏小，计算当前流量Qm与目标流量下限Qx或者上限Qd的比值；
Figure GDA0003043759840000021
依据相应的比例限值分区间,确定电动阀的阀片相应调大或者调小θ角度、2θ角度、3θ角度；
Figure GDA0003043759840000022
驱动阀片调到目标开度；
Figure GDA0003043759840000023
稳定Δt时间后读取当前电流或者功率；
Figure GDA0003043759840000024
重复④-
Figure GDA0003043759840000025
步骤直到流量在目标范围内。
优选地，在所述公用烟道的出口安装有室外主机。
进一步优选，所述步骤④中从当前吸油烟机的存储单元或者从室外主机获取目标流量和当前档位阀片预设角度。
进一步优选，所述步骤⑧中在判断当前档位最大，则反馈给室外主机调低系统目标流量，若阀片开度最大则反馈给室外主机调低目标流量。
为了顺利调节止回阀片的开合角度，在所述烟管上安装有用来调节止回阀片打开角度的阀片控制电机。
公用烟道可以采用不同的形式，优选地，所述的公用烟道为直筒烟道或者阶梯烟道。
与现有技术相比，本发明的优点在于：该高层楼宇的烟道止回阀的预设角度控制方法利用阀体关闭状态的绝对输入功率作为档位判断的依据，再依据功率限制分段分别用流速和功率进行计算反馈，实现阀片开度的自适应调整，从而使得阀片角度不用预设值，且采用功率和流速自动分段计算，控制精度更高。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例的室内吸油烟机的结构示意图；
图3为本发明实施例的电动阀流量自适应控制方法的流程图；
图4为本发明实施例的功率-流量曲线图；
图5为本发明实施例的压力-流量曲线图；
图6为本发明实施例的阀片调节的控制逻辑图；
图7为本发明实施例的一种拓扑结构示意图；
图8为本发明实施例的另一种拓扑结构示意图；
图9为本发明实施例的另一种烟道结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1和图2所示，本实施例的高层楼宇的烟道系统包括安装在不同楼层的吸油烟机1，每台吸油烟机1的出风口均通过各自的烟管2与公用烟道3相连通，烟管2的出口安装有防火阀9，公用烟道3可以采用直筒烟道(如图1所示)或者阶梯烟道(如图9所示)。在每根烟管2内均安装有电动阀4，在烟管2上安装有用来调节止回阀片41打开角度的阀片控制电机7，电动阀4自带流量检测模块5和功率检测插座(图中为示)，可以通过功率检测插座检测任意品牌吸油烟机的总体功率，流量检测模块5可以采用压力检测模块或者流速检测模块。在公用烟道3的出口安装有室外主机6，室外主机的前端安装有净化装置8。
如图3所示，本实施例的吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法为联网运行模式，其具体包括如下步骤：
①、功率检测插座检测到吸油烟机功率增大，立即唤醒；
②、电动阀的阀片保持关闭t1；
③、功率检测插座检测当前功率或者电流，用阀片全关闭的功率判断吸油烟机的当前档位；
④、获取目标流量和当前档位阀片预设角度；
⑤、驱动阀片运行到目标角度；
⑥、检测当前电流或者功率，计算当前功率Pm；
⑦、判断功率是否有突变，并根据突变值确定档位信息；
⑧、判断当前功率Pm是否小于当前档位的限制Pi；
若Pm＜Pi，则判断档位工况为高阻力，获取当前档位对应的流量-功率函数的系数，计算前实际流量Qm,判断当前流量Qm是否在目标范围[Qx,Qd]内，若是则转入步骤⑨，若否则判断当前档位是否最大，若当前档位最大，则调低系统目标流量，若当前档位不是最大，则判断当前阀片是开度是否已经处于最大，若阀片开度已经最大，则调低目标流量，若阀片开度不是最大，则转入步骤⑩；
若Pm≥Pi，则获取流速或者压力检测，计算当前流量；
⑨、判断当前流量Qm是否在目标范围[Qx,Qd]内；
若在目标范围内，则状态继续监视,S+1,若S≥S1，若是则将当前角度写入存储更新预设角度，并且将S清零，若S＜S1则继续检测，S为计数器变量，S1为计数器的阈值，S＝S+1表示计数器增加一次计数,并将增加后的值重新赋值给计数器变量；
⑩、若不在目标范围内，则判断是偏大还是偏小，计算当前流量Qm与目标流量下限Qx(或者上限Qd)的比值；
Figure GDA0003043759840000041
依据相应的比例限值分区间,确定电动阀的阀片相应调大或者调小θ角度、2θ角度、3θ角度；
Figure GDA0003043759840000042
驱动阀片调到目标开度；
Figure GDA0003043759840000043
稳定△t时间后读取当前电流或者功率；
Figure GDA0003043759840000044
重复④-
Figure GDA0003043759840000045
步骤直到流量在目标范围内。
本实施例的步骤④中从当前吸油烟机1的存储单元或者从室外主机6获取目标流量和当前档位阀片预设角度。步骤⑧中在判断当前档位最大，则反馈给室外主机6调低系统目标流量，若阀片开度最大则反馈给室外主机6调低目标流量。
另外，步骤⑨中，关于状态监视S及预设角度更新的说明如下：当用户一次使用过程中出现了大量时间占比都在使用同一个角度，可以把该主要时间占比(例如超过80％时间)的角度作为潜在预设值，系统用变量S+1记录下来(变量S初始值为0)。若一周或者一月内经常以这个角度为主要使用角度(例如时间占比超过80％)，设定状态阈值变量为S1，当近期S≥S1，系统判断此角度比较适合该用户使用，可以作为预设值。
举例：以15/33楼为例，其他楼层的开关机状态变化或者流量变化会影响烟道阻力，进而影响当前(15)楼层的出口流量，如果初始角度40°，系统工作过程中稳定到目标流量范围内超过80％的时间都位于55°角度，则S+1，一周内重复10次烹饪过程中都出现了系统工作过程中稳定到目标流量范围内超过80％的时间都位于55°角度。且S1＝10(状态阈值10次)，判断S＝10≥S1，将预设角度更新为55°。因为该用户使用55°这个阈值比较适应，用户在整个烹饪使用吸油烟机过程中基本可以不调整或者偶尔调整几次角度。可以减少风量波动和噪声波动，进而提升使用体验，避免每次启动都需要反复调节才稳定。
如图4和图5所示，功率和实际流量为单调递增函数(非线性)，不需要具体求出其函数关系，只需利用单调性结合电动阀的功率检测功能(吸油烟机插座通过电动阀的功率检测插座插入墙壁电源口，安装调试时候先将电动阀全部关闭，分别记录吸油烟机不同档位的功率值，因为全部关闭情况下吸油烟机进出口波动很小，其功率值直接反馈当前档位的强弱，可以用于后期判断档位值，开度小或者高阻力小流量情况下用功率插值拟合的W-Q曲线可以反馈流量随功率的变化，相对于流速传感器此状态更加精准。
如图6所示为室内机风机的控制流程图，其根据流量或者压力检测模块检测到的信号传输给数据分析单元，数据分析单元通过电机驱动模块驱动电机，进而调整风机转速，此控制过程为现有设计，具体不展开描述。
如图7所示，主机为室外主机6，室内机即吸油烟机1均通过无线模块与室外主机相通信。无线模块可以采用LoRa或者NB-loT或者wifi模块。
如图8所示，主机为已开机的室内机即吸油烟机1中的其中一台。

Claims (7)

1.一种吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法，包括安装在不同楼层的吸油烟机(1)，每台吸油烟机(1)的出风口均通过各自的烟管(2)与公用烟道(3)相连通，在每根烟管(2)内均安装有带流量检测模块(5)和功率检测插座的电动阀(4)，其特征在于所述自适应控制方法包括如下步骤：
①、所述功率检测插座检测到吸油烟机功率增大，立即唤醒；
②、所述电动阀的阀片保持关闭t1；
③、所述功率检测插座检测当前功率或者电流，用阀片全关闭的功率判断吸油烟机的当前档位；
④、获取目标流量和当前档位阀片预设角度；
⑤、驱动阀片运行到目标角度；
⑥、检测当前电流或者功率，计算当前功率Pm；
⑦、判断功率是否有突变，并根据突变值确定档位信息；
⑧、判断当前功率Pm是否小于当前档位的限制Pi；
若Pm＜Pi，则判断档位工况为高阻力，获取当前档位对应的流量-功率函数的系数，计算前实际流量Qm,判断当前流量Qm是否在目标范围[Qx,Qd]内，若是则转入步骤⑨，若否则判断当前档位是否最大，若当前档位最大，则调低系统目标流量，若当前档位不是最大，则判断当前阀片是开度是否已经处于最大，若阀片开度已经最大，则调低目标流量，若阀片开度不是最大，则转入步骤⑩；
若Pm≥Pi，则获取流速或者压力检测，计算当前流量；
⑨、判断当前流量Qm是否在目标范围[Qx,Qd]内；
若在目标范围内，则状态继续监视，利用计数器变量S统计一定周期内达到目标流量后的阀片常用某角度出现的次数，若S≥S1，若是则将当前角度写入存储更新预设角度，并且将S清零，若S＜S1则继续检测，S1为计数器的阈值；
⑩、若不在目标范围内，则判断是偏大还是偏小，计算当前流量Qm与目标流量下限Qx或者上限Qd的比值；
Figure FDA0003165904530000011
依据相应的比例限值分区间,确定电动阀的阀片相应调大或者调小θ角度、2θ角度、3θ角度；
Figure FDA0003165904530000012
驱动阀片调到目标开度；
Figure FDA0003165904530000013
稳定Δt时间后读取当前电流或者功率；
Figure FDA0003165904530000014
重复④-
Figure FDA0003165904530000015
骤直到流量在目标范围内。
2.根据权利要求1所述的吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法，其特征在于：其特征在于：所述流量检测模块(5)为压力检测模块或者流速检测模块。
3.根据权利要求1所述的吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法，其特征在于：在所述公用烟道(3)的出口安装有室外主机(6)。
4.根据权利要求3所述的吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法，其特征在于：所述步骤④中从当前吸油烟机(1)的存储单元或者从室外主机(6)获取目标流量和当前档位阀片预设角度。
5.根据权利要求3所述的吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法，其特征在于：所述步骤⑧中在判断当前档位最大，则反馈给室外主机(6)调低系统目标流量，若阀片开度最大则反馈给室外主机(6)调低目标流量。
6.根据权利要求1所述的吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法，其特征在于：在所述烟管(2)上安装有用来调节止回阀片(41)打开角度的阀片控制电机(7)。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的吸油烟机的电动阀流量自适应控制方法，其特征在于：所述的公用烟道(3)为直筒烟道或者阶梯烟道。
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