CN112146280A - 一种背压自适应全预混燃气热水器的控制方法及燃气热水器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种背压自适应全预混燃气热水器的控制方法，该方法包括：开启燃气热水器，采集当前燃气流量以及风机流量；若当前燃气流量及风机流量分别与预设标准值都一致时，则燃气热水器不进行负荷控制；若当前燃气流量与预设标准值不一致，且风机流量与预设标准值一致时，调节所述燃气热水器输入的当前燃气流量，使得当前燃气流量与预设标准值一致；若当前燃气流量与预设标准值一致，且风机流量与预设标准值不一致时，调节风机流量，使得热风机流量与预设标准值一致。本发明在使用时，通过调节燃气热水器输入的当前燃气流量及空气和燃气的混合压力，避免当燃气热水器气流波动时产生的回火现象和热负荷波动。
Description
技术领域
本发明属于燃气热水器的控制技术领域，具体涉及一种背压自适应全预混燃气热水器的控制方法及燃气热水器。
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。然而，当管网压力波动及外部风压波动时，全预混燃烧容易发生回火现象，也有可能降低全预混燃烧负荷。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种背压自适应全预混燃气热水器的控制方法，解决了现有技术中当燃气热水器的管网压力发生波动或背压压力发生波动时易产生的回火现象以及不便于控制其热负荷的问题。
本发明的目的还在于提供一种使用该控制方法的燃气热水器。
本发明的技术方案是这样实现的：一种背压自适应全预混燃气热水器的控制方法，其特征在于，该方法包括：
开启燃气热水器，采集其输入的当前燃气流量以及风机风量；
若当前燃气流量及风机风量分别与预设燃气流量及预设风机风量都一致时，则所述燃气热水器不进行负荷控制；
若所述当前燃气流量与预设燃气流量不一致，且风机风量与预设风机风量一致时，调节所述燃气热水器输入的当前燃气流量，使得当前燃气流量与预设燃气流量一致；
若所述当前燃气流量与预设燃气流量一致，且风机风量与预设风机风量不一致时，调节所述燃气热水器输入的当前风机风量，使得风机风量与预设风机风量一致。
优选地，该方法还包括：
若所述当前燃气流量及热负荷数值分别与预设燃气流量及预设负荷值都不一致时，同时调节燃气热水器输入的当前燃气流量和风机风量，使得当前燃气流量、风机风量分别与预设燃气流量、预设风机风量一致。
优选地，若所述当前燃气流量与预设燃气流量不一致，且风机风量与预设风机风量一致时，调节所述燃气热水器输入的当前燃气流量，使得当前燃气流量与预设燃气流量一致，具体方法为：
若所述当前燃气流量与预设燃气流量不一致，且风机风量与预设风机风量一致时，调节输入当前燃气流量的管道的开度，使得燃气流量与预设燃气流量一致。
本发明的另一个技术方案是这样实现的：一种背压自适应全预混燃气热水器，包括用于产生能量的燃烧器、用于输出热量的热交换器、用于变压的风机、用于检测风机风量的风速仪、用于输入空气和燃气的混合管道以及检测控制模块，所述混合管道包括燃气管道和空气管道，且所述燃气管道上设有燃气流量调节单元，所述燃气管道和空气管道分别与风机连通，所述风机还与所燃烧器连通，所述燃烧器与热交换器连通，所述热交换器的输出端与烟气检测装置电性连通；所述燃气流量调节单元、风速仪分别与检测控制模块电性连接。
优选地，所述燃气流量调节单元还包括燃气比例阀和燃气流量计，所述燃气比例阀和燃气流量计设置在燃气管道上；所述燃气比例阀和燃气流量计均与检测控制模块电性连接。
优选地，还包括用于引导气流的被动叶轮，所述被动叶轮设置在混合管道与风机连通的管道上。
优选地，所述热交换器的进水端设置有水调节阀，其出水端还设置有水温传感器，所述水调节阀、水温传感器均与检测控制模块电性连接。
与现有技术相比，本发明通过调节燃气热水器输入的当前燃气流量及风机流量，避免当燃气热水器的管网压力发生波动或背压压力发生波动时产生的回火现象以及热负荷波动。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的一种全预混燃气热水器的控制方法的流程图；
图2为本发明实施例2提供的一种全预混燃气热水器的原理图。
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1提供的一种背压自适应全预混燃气热水器的控制方法，该方法包括：
开启燃气热水器，采集其输入的当前燃气流量以及风机风量；
若当前燃气流量及风机风量分别与预设燃气流量及预设风机风量都一致时，则所述燃气热水器不进行负荷控制；
若当前燃气流量与预设燃气流量不一致，且风机风量与预设风机风量一致时，调节所述燃气热水器输入的当前燃气流量，使得当前燃气流量与预设燃气流量一致；
若当前燃气流量与预设燃气流量一致，且风机风量与预设风机风量不一致时，调节所述燃气热水器输入的当前风机风量，使得风机风量与预设风机风量一致。
本实施例的控制方法还包括：
若当前燃气流量及热负荷数值分别与预设燃气流量及预设负荷值都不一致时，同时调节燃气热水器输入的当前燃气流量和风机风量，使得当前燃气流量、风机风量分别与预设燃气流量、预设风机风量一致。
本实施例的控制方法进一步为：若所述当前燃气流量与预设燃气流量不一致，且风机风量与预设风机风量一致时，调节所述燃气热水器输入的当前燃气流量，使得当前燃气流量与预设燃气流量一致，具体方法为：
若当前燃气流量与预设燃气流量不一致，且风机风量与预设风机风量一致时，调节输入当前燃气流量的管道的开度，使得燃气流量与预设燃气流量一致。
本发明控制方法的操作步骤如下：
S1，准备
①以天然气为基准，按照燃烧反应式(下式)，配置空燃比，过剩氧α取5％～10％；
CH4+2O2＝CO2+2H2O+ΔH
②假设燃气热水器的热负荷区间为[QL，QH]，则对应风机(优选为直流风机)的调节区间为[PL1，PH1]；燃气比例阀的调节区间为[PL2，PH2]。
③设定初始值：取初始值Q0∈[QL，QH]，此时对应的P10∈[PL1，PH1]，P20∈[PL2，PH2]。
S2，初始化
①通电燃气热水器，加电自检，通过控制器检测各部分元器件是否正常工作；
②加载S1中准备的数据，并将设定数据初始化硬件。
③通过Q0计算燃气流量，并通过燃气比例阀精确控制燃气流量，此时燃气流量为q0；
④通过q0，按照第一步准备中①步骤计算排烟总量，此时排烟量为q1，并计算此时的排烟流速v0；
⑤通过直流风机及风速仪控制风机流量，从而控制燃气与空气的比例，直至系统运行平稳。
S3，检测、采集数据及运行
①采集数据(主要是热负荷、燃气流量、燃气比例阀开度、直流风机控制参数、风速)，采集Q、P1、P2、q、v；
②当其他参数不变，q变化时(管网压力变化等导致)
如果q变大，说明管网压力变大，则调小燃气比例阀；
如果q变小，说明管网压力变小，则调大燃气比例阀；
如果q不变，则进入④；
③当其他参数不变，v改变时(背压压力变化导致)
如果v变大，说明背压变小，则调小风机风量(即调小电机)；
如果v变小，说明背压变大，则调大风机风量(即调小电机)；
如果v不变，则进入④；
④当其他参数不变，负荷改变(用户设置、调节)。
通过Q计算燃气流量q′，并通过然气比例阀精确控制燃气流量；
通过q′，按照化学反应式及过剩氧α含量计算未燃烧时燃气与空气的总流量，进而计算完全燃烧之后延期的总流量q′1,进而计算排烟流速v′；
通过风机12及风速仪13进行精确控制风机流量，进而控制燃气与空气的混合比例；
直到燃烧平稳。
采用上述方案后，通过对燃气热水器工作状态下的当前燃气流量、风机风量进行实时采集，采集的过程中，若当前燃气流量及风机风量分别与预设燃气流量及预设风机风量都一致时，则所述燃气热水器不进行负荷控制；若所述当前燃气流量与预设燃气流量不一致，且风机风量与预设风机风量一致时，调节所述燃气热水器输入的当前燃气流量，使得当前燃气流量与预设燃气流量一致；若所述当前燃气流量与预设燃气流量一致，且风机风量与预设风机风量不一致时，调节所述燃气热水器输入的当前风机风量，使得风机风量与预设风机风量一致；这样有效的实现了当管网压力发生变化及外部背压发生波动时全预混燃烧不易发生回火现象以及不会降低全预混燃烧负荷的作用。
本发明实施例2提供的一种背压自适应全预混燃气热水器，包括用于产生能量的燃烧器10、用于输出热量的热交换器11、用于变压的风机12、用于检测风机风量的风速仪13、用于输入空气和燃气的混合管道14以及检测控制模块15，混合管道14包括燃气管道141和空气管道142，且所述燃气管道141上设有燃气流量调节单元16，燃气管道141和空气管道142分别与风机12连通，风机12还与所燃烧器10连通，燃烧器10与热交换器11连通，热交换器12的输出端与烟气检测装置13电性连通；燃气流量调节单元16、风速仪13分别与检测控制模块15电性连接。
进一步地，燃气流量调节单元16还包括燃气比例阀161和燃气流量计162，燃气比例阀161和燃气流量计162设置在燃气管道141上；燃气比例阀161和燃气流量计162均与检测控制模块15电性连接。
进一步地，还包括用于引导气流的被动叶轮17，被动叶轮17设置在混合管道14与风机12连通的管道上。
进一步地，热交换器11的进水端设置有水调节阀18，其出水端还设置有水温传感器19，水调节阀18、水温传感器19均与检测控制模块15电性连接。
通过使用本发明实施例1中所述的控制方法的燃气热水器，有效的避免了当燃气热水器的管网压力发生变化及外部背压发生波动时，通过调节燃气管道141上燃气比例阀161和/或通过控制风机12的流量来增加或降低燃气热水器中空气和燃气的混合压力，从而有效的实现了全预混燃烧时不易发生回火现象以及不会降低全预混燃烧负荷的作用。
本发明实施例2提供的一种全预混燃烧的燃气热水器的控制方法的工作原理具体为：
根据全预混燃烧的特点，空气与燃气在燃烧前按照化学当量比进行充分混合后，再点火燃烧，燃烧比较充分。
当燃气气源压力发生变化或者需要调节负荷时，燃气流量发生变化，容易发生回火，因此，燃气流量需要精确控制，通过燃气流量计162及燃气比例阀161采用PID控制方法实现；燃气与空气经过被动叶轮17充分混合后，通过风机12增压进入燃烧器10；风机12用于控制燃气与空气混合比例及增压；风机流量通过热负荷(可换算成燃气流量)及过剩氧α(可取5％～10％)来确定。燃气燃烧经过热交换器之后，经过风速仪13向外排放。
当背压发生变化时，风机12的风量也发生变化，这时候燃气与空气的混合比例也发生变化，容易发生回火，因此，需要通过风速仪实时监控排烟流量，精确控制直电机12(采用PID控制方法实现)，进而精确控制燃气与空气的比例。
进一步，在本实施例中，检测控制模块15中的控制器采用单片机，通过对单片机进行编程实现了对燃气流量的采集、风机流量的采集以及调节功能，单片机具有方便接口调用、便于控制的优点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种背压自适应全预混燃气热水器的控制方法，其特征在于，该方法包括：
开启燃气热水器，采集其输入的当前燃气流量以及风机风量；
若当前燃气流量及风机风量分别与预设燃气流量及预设风机风量都一致时，则所述燃气热水器不进行负荷控制；
若所述当前燃气流量与预设燃气流量不一致，且风机风量与预设风机风量一致时，调节所述燃气热水器输入的当前燃气流量，使得当前燃气流量与预设燃气流量一致；
若所述当前燃气流量与预设燃气流量一致，且风机风量与预设风机风量不一致时，调节所述燃气热水器输入的当前风机风量，使得风机风量与预设风机风量一致。
2.根据权利要求1所述的一种背压自适应全预混燃气热水器的控制方法，其特征在于，该方法还包括：
若所述当前燃气流量及热负荷数值分别与预设燃气流量及预设负荷值都不一致时，同时调节燃气热水器输入的当前燃气流量和风机风量，使得当前燃气流量、风机风量分别与预设燃气流量、预设风机风量一致。
3.根据权利要求1或2所述的一种背压自适应全预混燃气热水器的控制方法，其特征在于，若所述当前燃气流量与预设燃气流量不一致，且风机风量与预设风机风量一致时，调节所述燃气热水器输入的当前燃气流量，使得当前燃气流量与预设燃气流量一致，具体方法为：
若所述当前燃气流量与预设燃气流量不一致，且风机风量与预设风机风量一致时，调节输入当前燃气流量的管道的开度，使得燃气流量与预设燃气流量一致。
4.一种背压自适应全预混燃气热水器，其特征在于，包括用于产生能量的燃烧器(10)、用于输出热量的热交换器(11)、用于变压的风机(12)、用于检测风机风量的风速仪(13)、用于输入空气和燃气的混合管道(14)以及检测控制模块(15)，所述混合管道(14)包括燃气管道(141)和空气管道(142)，且所述燃气管道(141)上设有燃气流量调节单元(16)，所述燃气管道(141)和空气管道(142)分别与风机(12)连通，所述风机(12)还与所燃烧器(10)连通，所述燃烧器(10)与热交换器(11)连通，所述热交换器(12)的输出端与烟气检测装置(13)电性连通；所述燃气流量调节单元(16)、风速仪(13)分别与检测控制模块(15)电性连接。
5.根据权利要求4所述的一种背压自适应全预混燃气热水器，其特征在于，所述燃气流量调节单元(16)还包括燃气比例阀(161)和燃气流量计(162)，所述燃气比例阀(161)和燃气流量计(162)设置在燃气管道(141)上；所述燃气比例阀(161)和燃气流量计(162)均与检测控制模块(15)电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种背压自适应全预混燃气热水器，其特征在于，还包括用于引导气流的被动叶轮(17)，所述被动叶轮(17)设置在混合管道(14)与风机(12)连通的管道上。
7.根据权利要求4-7任意一项所述的一种背压自适应全预混燃气热水器，其特征在于，所述热交换器(11)的进水端设置有水调节阀(18)，其出水端还设置有水温传感器(19)，所述水调节阀(18)、水温传感器(19)均与检测控制模块(15)电性连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201229 |