CN112050179A - 蒸汽发生器自适应控制方法及蒸汽发生系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蒸汽发生器自适应控制方法，首次使用蒸汽发生器时计算蒸汽发生器的初始蒸汽转换参数A0；后期工作时，计算蒸汽发生器当前的蒸汽转换参数A，将A与A0进行比较，在判断蒸汽发生器内具有水垢，调整蒸汽发生器的水量控制参数。本发明还涉及一种蒸汽发生系统，包括控制电路板、水箱以及与控制电路板电连接的蒸汽发生器、微流量泵、电磁阀、温控器。本发明中的蒸汽发生系统利用蒸汽发生器自适应控制方法，针对不同水质地区的水质情况能够归一地预测蒸汽发生器中的水垢情况，进而根据具体的水垢情况调节控制蒸汽发生器进行工作，避免了蒸汽发生器中残留水过多和蒸汽发生器干烧的风险，提升了蒸汽发生器的使用寿命和整机产品的用户体验性能。

Description

蒸汽发生器自适应控制方法及蒸汽发生系统

技术领域

本发明涉及一种蒸汽发生器自适应控制方法，还涉及一种应用该方法的蒸汽发生系统。

背景技术

目前使用的蒸汽电器中，普遍采用传统的大流量水泵、电磁阀及蒸汽发生器组件组成的蒸汽发生系统。由于传统的大流量水泵流量精度差，流量精度控制差，则对蒸汽发生器工作中的进水量控制精度也相应较差，蒸汽发生系统中的蒸汽发生器组件在设置蒸汽发生器的基础上，还需要在蒸汽发生器内还设置水位检测棒、温度传感器等辅助构件，进而辅助实现对蒸汽发生器内水位以及温度的控制。而用于检测蒸汽发生器内水位信息的检测水棒成本高。并且蒸汽发生器在长期使用过程中会产生水垢，特别在水质硬度较高的地区，蒸汽发生器中产生水垢的情况更加严重，而蒸汽发生器产生水垢后一方面会影响蒸汽的产生，另一方面会导致水位检测棒失效的问题，进而使得对蒸汽发生器内的水位无法精准控制的情况，相应会产生干烧或者工作结束后残留水过多的情况。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够预测蒸汽发生器内水垢情况，进而实现对蒸汽发生器内的水量进行优化控制的蒸汽发生器自适应控制方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是针对上述现有技术提供一种能够有效防止干烧，且能避免工作结束后蒸汽发生器内存留水过多的蒸汽发生系统。

本发明解决上述第一个技术问题所采用的技术方案为：一种蒸汽发生器自适应控制方法，其特征在于：首次使用蒸汽发生器时，向蒸汽发生器中注入设定的初始周期加水量Q0的水，蒸汽发生器按照设定的初始功率P0进行工作直至蒸汽发生器内的水全部蒸发，并获取该过程的工作时间T0；通过Q0、P0、T0计算蒸汽发生器的初始蒸汽转换参数

蒸汽发生器首次使用后的后期工作时，蒸汽发生器将第一次加的水全部蒸发，进而计算蒸汽发生器当前的蒸汽转换参数

其中P表示当前蒸汽发生器的功率，T表示蒸汽发生器将第一次加入的水量为Q的水全部蒸发所需要的时间；

将A与A0进行比较，如果A＞A0，则判断蒸汽发生器内具有水垢，进而针对蒸汽发生器内水垢情况调整蒸汽发生器的水量控制参数；

控制蒸汽发生器按照调整后的水量控制参数进行工作。

优选地，设置蒸汽转换参数阈值AA，其中AA＝A0+a，其中a＞0，当A＞A0时，将A与AA进行比较，如果A≤AA，则暂时不进行蒸汽发生器的水量控制参数调整，如果A＞AA，则进行蒸汽发生器的水量控制参数调整。

为了避免水垢太多而影响蒸发发生器的正常工作，设置蒸汽转换报警参数阈值AAA，其中AAA＝A0+b，其中b＞a，当A＞AA时，将A与AAA进行比较，如果A＞AAA，则提醒用户更换蒸汽发生器或者清洗蒸汽发生器。

可选择地，蒸汽发生器内的水量控制参数调整方法包括增大蒸汽发生器的功率、增长蒸汽发生器的加水周期或者减小加水周期内的加水量。

为减小蒸汽发生器的干烧，同时避免蒸汽发生器内存水过多，首次使用蒸汽发生器时，当获取T0后，则根据T0确定蒸汽发生器的加水周期T0－C，其中0＜C＜T0，C为利用功率P0对水量Q0的水进行加热时水临近完全蒸发至完全蒸发的时间差。

优选地，当采用增大蒸汽发生器的功率来控制蒸汽发生器内的水量时，蒸汽发生器首次使用后的后期工作时，蒸汽发生器的第一次加水量仍为Q0；

获取初始功率P0对应的PWM控制信号中单位周期的有效导通时间t0，获取T0对应的PWM控制信号中的单位周期数量N；获取当前功率P对应的PWM控制信号中单位周期的有效导通时间t1，获取T对应的PWM控制信号中的单位周期数量N1；调整PWM控制信号中单位周期内的有效导通时间为

进而实现蒸汽发生器的功率调整；同时蒸汽发生器的加水周期仍保持为T0－C，蒸汽发生器的周期加水量仍保持为Q0。

优选地，当采用增长蒸汽发生器的加水周期来控制蒸汽发生器内的水量时，蒸汽发生器首次使用后的后期工作时，蒸汽发生器的第一次加水量仍为Q0，蒸汽发生器的功率仍保持为P0，蒸汽发生器的周期加水量仍保持为Q0，蒸汽发生器的加水周期调整为T－C。

优选地，当采用减小加水周期内的加水量控制蒸汽发生器内的水量来控制蒸汽发生器内的水量时，蒸汽发生器的第一次加水量仍为Q0，蒸汽发生器的功率仍保持为P0，蒸汽发生器的加水周期仍保持为T0－C，蒸汽发生器的周期加水量调整为

本发明解决上述第二个技术问题所采用的技术方案为：一种蒸汽发生系统，包括控制电路板、通过通水管连接的水箱和蒸汽发生器，还包括设置在通水管上的微流量泵以及电磁阀，设置在蒸汽发生器底部的温控器；

所述蒸汽发生器、微流量泵、电磁阀、温控器分别与控制电路板电连接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明中的蒸汽发生系统采用微流量泵，能够精准控制进水量，在此基础上，利用本发明中的蒸汽发生器自适应控制方法，针对不同水质地区的水质情况能够归一地预测蒸汽发生器中的水垢情况，进而根据具体的水垢情况调节控制蒸汽发生器进行工作，避免了蒸汽发生器中残留水过多和蒸汽发生器干烧的风险，提升了蒸汽发生器的使用寿命和整机产品的用户体验性能。

附图说明

图1为本发明实施例中蒸汽发生器自适应控制方法的流程图。

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。

本实施例中的蒸汽发生系统，包括控制电路板、通过通水管连接的水箱和蒸汽发生器，还包括设置在通水管上的微流量泵以及电磁阀，设置在蒸汽发生器底部的温控器。蒸汽发生器、微流量泵、电磁阀、温控器分别与控制电路板电连接。工作时，控制电路板控制通水管上的电磁阀打开，并控制微流量泵工作，进而将水箱内的水通过通水管加入到蒸汽发生器中，控制电路板控制蒸汽发生器进行工作，进而产生蒸汽，当蒸汽发生器内的水蒸发完后，蒸汽发生器内的温度会急剧上升，进而温控器在蒸汽发生器内的温度超过干烧温度后则发生跳变，进而断开蒸汽发生器的通断，蒸汽发生器停止加热工作。

如图1所示，本实施例中的蒸汽发生系统采用下述的蒸汽发生器自适应控制方法，具体包括以下步骤。

通过对蒸汽发生器的工作功率、周期加水量、加水周期的控制能够有效控制蒸汽发生器工作过程中的水量，因此可以将蒸汽发生器的工作功率、周期加水量、加水周期作为蒸汽发生器的水量控制参数。

控制电路板内存储的蒸汽发生器的工作功率Pz、蒸汽发生器的周期加水量Qz、以及蒸汽发生器的加水周期Tz。其中在蒸汽发生器未使用的情况下，Pz＝P0，Qz＝Q0，Tz＝0。

首次使用蒸汽发生器时，控制电路板控制电磁阀打开并控制微流量泵工作，进而向蒸汽发生器中注入设定的初始周期加水量Q0的水，向蒸汽发生器内加水的水量可以根据微流量泵的流量，控制加水时间，进而实现设定水量的添加。

控制电路板控制蒸汽发生器按照设定的初始功率P0进行工作直至蒸汽发生器内的水全部蒸发，并获取该过程的工作时间T0。检测蒸汽发生器内的水是否全部蒸发可以通过温控器的信号进行判断，温控器在蒸汽发生器内的水全部蒸发后会发生跳变，进而控制电路板可以根据温控器的跳变信号获知蒸汽发生器中的水是否全部蒸发。

当获取T0后，则根据T0计算蒸汽发生器的加水周期T0－C，其中0＜C＜T0，C为利用功率P0对水量Q0的水进行加热时水临近完全蒸发至完全蒸发的时间差，该加水周期T0－C能够保证蒸汽发生器按照功率P0对周期加水量Q0进行加热时，在时间T0－C内能够把水量为Q0的水差不多蒸发掉，即能减少蒸发发生器发生干烧的次数，也能降低工作结束后蒸汽发生器内残留的水量。相应则将控制电路板内存储的蒸汽发生器的加水周期Tz更新为Tz＝T0－C，进而控制蒸汽发生器的后续工作。

另外通过Q0、P0、T0计算蒸汽发生器的初始蒸汽转换参数

控制电路板根据控制电路板内实时存储的Pz、Qz、Tz控制蒸发发生器进行加水以及工作。

蒸汽发生器首次使用结束后的后期工作时，蒸汽发生器将第一次加的水全部蒸发，进而计算蒸汽发生器当前的蒸汽转换参数

其中P表示当前蒸汽发生器的功率，T表示蒸汽发生器将第一次加入的水量为Q的水全部蒸发所需要的时间；即当前控制电路板内存储的Pz＝P，Qz＝Q，Tz＝T。根据下述的蒸汽发生器内的水量控制参数调整方法的不同，P、Q、T相应为不同的数据组合。本实施例中，蒸汽发生器启动使用时，第一次的加水量均保持为Q0，以方便进行比较计算，即

将A与A0进行比较，如果A＞A0，则判断蒸汽发生器内具有水垢，通常少量的水垢并不会影响到蒸汽发生器的蒸汽发生性能，因此在A略大于A0时，无需去调整控制电路板内当前存储的Pz、Qz、Tz这些数据。而当A大于A0较多时，再调整控制电路板内当前存储的Pz、Qz、Tz这些数据。具体地，控制电路板内设置蒸汽转换参数阈值AA，其中AA＝A0+a，其中a＞0，a可以在产品出厂前通过进行实验的手段进行测试获取。将A与AA进行比较，如果A≤AA，则说明当前蒸汽发生器内的水垢较少，并不影响蒸汽发生器的蒸汽产生性能，也不会对蒸汽发生器内的水量产生过多的影响，如此则暂时不进行蒸汽发生器的水量参数控制。如果A＞AA，则说明当前蒸汽发生器内的水垢较多，影响了蒸发发生器产生蒸汽的性能，进而针对蒸汽发生器内水垢情况进行蒸汽发生器的水量控制参数调整，避免蒸汽发生器工作结束后残留水过多。

另外为了避免水垢太多而影响蒸发发生器的正常工作，还在控制电路板内设置蒸汽转换报警参数阈值AAA，其中AAA＝A0+b，其中b＞a，其中b也在产品出厂前在实验室测试获取。当A＞AA的情况下，将A与AAA进行比较，如果A＞AAA，则说明蒸汽发生器的水垢情况严重，影响了蒸发发生器的正常工作，此时控制电路板则可通过产品上的报警器或者显示屏提醒用户更换蒸汽发生器或者清洗蒸汽发生器。

在需要进行蒸汽发生器内的水量控制参数调整时，蒸汽发生器内的水量控制参数调整方法可以采用增大蒸汽发生器的功率、增长蒸汽发生器的加水周期、减小加水周期内的加水量中的一种。具体的蒸汽发生器内的水量控制参数调整策略可存储在控制电路板的控制程序中，在蒸汽发生系统出厂前即已设定好。

1)当蒸汽发生系统中采用增大蒸汽发生器的功率来控制蒸汽发生器时，蒸汽发生器首次使用结束后的后期工作时，蒸汽发生器的第一次加水量仍为Q0；

控制电路板是通过PWM信号实现对蒸发发生器的功率控制的，调整PWM信号中单位周期的有效导通时间即能实现蒸发发生器的功率调整。在此基础上，获取初始功率P0对应的PWM控制信号中单位周期的有效导通时间t0，获取T0对应的PWM控制信号中的单位周期数量N；获取当前功率P对应的PWM控制信号中单位周期的有效导通时间t1，获取T对应的PWM控制信号中的单位周期数量N1；调整PWM控制信号中

单位周期内的有效导通时间为

进而计算该有效导通时间t对应的功率Pt，更新控制电路板中蒸汽发生器的工作功率Pz＝Pt，实现了蒸汽发生器的功率调整。同时控制电路板内存储的蒸汽发生器的周期加水量Qz＝Q0、蒸汽发生器的加水周期Tz＝T0－C保持不变。

2)当蒸汽发生系统中采用增长蒸汽发生器的加水周期来控制蒸汽发生器时，蒸汽发生器首次使用结束后的后期工作时，蒸汽发生器的第一次加水量仍为Q0，当获取到T后，则更新控制电路板内蒸汽发生器的加水周期Tz＝T－C，同时控制电路板内存储的蒸汽发生器的工作功率Pz＝P0、蒸汽发生器的控制电路板内存储的蒸汽发生器的周期加水量Qz＝Q0保持不变。

3)当蒸汽发生系统中采用减小加水周期内的加水量来控制蒸汽发生器时，蒸汽发生器的第一次加水量仍为Q0，在获取A后，更新控制电路板内存储的蒸汽发生器的周期加水量

同时控制电路板内存储的蒸汽发生器的工作功率Pz＝P0、蒸汽发生器的加水周期Tz＝T0－C保持不变。

本发明中的蒸汽发生系统采用微流量泵，能够精准控制进水量，在此基础上，利用本发明中的蒸汽发生器自适应控制方法，针对不同水质地区的水质情况能够归一地预测蒸汽发生器中的水垢情况，进而根据具体的水垢情况调节控制蒸汽发生器进行工作，避免了蒸汽发生器中残留水过多和蒸汽发生器干烧的风险，提升了蒸汽发生器的使用寿命和整机产品的用户体验性能。

Claims (9)

1.一种蒸汽发生器自适应控制方法，其特征在于：首次使用蒸汽发生器时，向蒸汽发生器中注入设定的初始周期加水量Q0的水，蒸汽发生器按照设定的初始功率P0进行工作直至蒸汽发生器内的水全部蒸发，并获取该过程的工作时间T0；通过Q0、P0、T0计算蒸汽发生器的初始蒸汽转换参数

蒸汽发生器首次使用后的后期工作时，蒸汽发生器将第一次加的水全部蒸发，进而计算蒸汽发生器当前的蒸汽转换参数

其中P表示当前蒸汽发生器的功率，T表示蒸汽发生器将第一次加入的水量为Q的水全部蒸发所需要的时间；

将A与A0进行比较，如果A＞A0，则判断蒸汽发生器内具有水垢，进而针对蒸汽发生器内水垢情况调整蒸汽发生器的水量控制参数；

控制蒸汽发生器按照调整后的水量控制参数进行工作。

2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器自适应控制方法，其特征在于：设置蒸汽转换参数阈值AA，其中AA＝A0+a，其中a＞0，当A＞A0时，将A与AA进行比较，如果A≤AA，则暂时不进行蒸汽发生器的水量控制参数的调整，如果A＞AA，则进行蒸汽发生器的水量控制参数的调整。

3.根据权利要求2所述的蒸汽发生器自适应控制方法，其特征在于：设置蒸汽转换报警参数阈值AAA，其中AAA＝A0+b，其中b＞a，当A＞AA时，将A与AAA进行比较，如果A＞AAA，则提醒用户更换蒸汽发生器或者清洗蒸汽发生器。

4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的蒸汽发生器自适应控制方法，其特征在于：蒸汽发生器内的水量控制参数调整方法包括增大蒸汽发生器的功率、增长蒸汽发生器的加水周期或者减小加水周期内的加水量。

5.根据权利要求4所述的蒸汽发生器自适应控制方法，其特征在于：首次使用蒸汽发生器时，当获取T0后，则根据T0确定蒸汽发生器的加水周期T0－C，其中0＜C＜T0，C为利用功率P0对水量Q0的水进行加热时水临近完全蒸发至完全蒸发的时间差。

6.根据权利要求5所述的蒸汽发生器自适应控制方法，其特征在于：当采用增大蒸汽发生器的功率来控制蒸汽发生器时，蒸汽发生器首次使用后的后期工作时，蒸汽发生器的第一次加水量仍为Q0；

获取初始功率P0对应的PWM控制信号中单位周期的有效导通时间t0，获取T0对应的PWM控制信号中的单位周期数量N；获取当前功率P对应的PWM控制信号中单位周期的有效导通时间t1，获取T对应的PWM控制信号中的单位周期数量N1；调整PWM控制信号中单位周期内的有效导通时间为

进而实现蒸汽发生器的功率调整；同时蒸汽发生器的加水周期仍保持为T0－C，蒸汽发生器的周期加水量仍保持为Q0。

7.根据权利要求5所述的蒸汽发生器自适应控制方法，其特征在于：当采用增长蒸汽发生器的加水周期来控制蒸汽发生器时，蒸汽发生器首次使用后的后期工作时，蒸汽发生器的第一次加水量仍为Q0，蒸汽发生器的功率仍保持为P0，蒸汽发生器的周期加水量仍保持为Q0，蒸汽发生器的加水周期调整为T－C。

8.根据权利要求5所述的蒸汽发生器自适应控制方法，其特征在于：当采用减小加水周期内的加水量来控制蒸汽发生器时，蒸汽发生器的第一次加水量仍为Q0，蒸汽发生器的功率仍保持为P0，蒸汽发生器的加水周期仍保持为T0－C，蒸汽发生器的周期加水量调整为

9.一种采用如权利要求1至8任一权利要求所述的蒸汽发生器自适应控制方法的蒸汽发生系统，其特征在于：包括控制电路板、通过通水管连接的水箱和蒸汽发生器，还包括设置在通水管上的微流量泵以及电磁阀，设置在蒸汽发生器底部的温控器；

所述蒸汽发生器、微流量泵、电磁阀、温控器分别与控制电路板电连接。

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