CN113654184B - 一种预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法、空调器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法、空调器。所述控制方法包括：S1、检测所述板式换热器水侧出口的出水流量；S2、根据所述出水流量对所述板式换热器进行堵塞初步判定，若所述堵塞初步判定结果为存在堵塞风险，则执行步骤S3；若所述堵塞初步判定结果为不存在堵塞风险，则重新执行步骤S1；S3、根据所述板式换热器水侧进口的进水压力进行堵塞定性判定，若所述堵塞定性判定结果为存在堵塞，则控制所述板式换热器水侧的输水流量对所述板式换热器内水侧管路进行冲刷；若所述堵塞定性判定结果为不存在堵塞，则重新检测所述进水压力并进行堵塞定性判定。

Description

一种预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法、空调器

技术领域

本发明涉及板式换热器相关技术领域，尤其涉及一种预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法、空调器。

背景技术

目前板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，换热器的各板片之间形成许多小流通断面的流道,通过板片进行热量交换。近年来,板式换热器技术日益成熟,与其它管壳式换热器相比，板式换热器一投入使用就表现出与众不同的优点，它不但传热效率高、对数平均温差大、末端温差小、热损失小、结构紧凑轻巧、容易改变换热面积或流程组合，而且还具有重量轻、价格低、制作方便、使用寿命长等优点。在相同压力损失和泵功耗情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积却仅为管式换热器的1/3，热回收率高达90％以上，适用范围较广，在各个行业得到了广泛应用。但是在板式换热器水侧换热过程中易受到水质的影响板换内部会残留杂质，长期运行下杂质逐渐堆积、变硬，最终会造成板换流通通道的堵塞。

发明内容

鉴于此，本发明公开了一种预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法、空调器，用以至少解决板式换热器水侧易堵塞的问题。

本发明为实现上述的目标，采用的技术方案是：

本发明第一方面公开了一种预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法，所述控制方法包括：

S1、检测所述板式换热器水侧出口的出水流量；

S2、根据所述出水流量对所述板式换热器进行堵塞初步判定，若所述堵塞初步判定结果为存在堵塞风险，则执行步骤S3；若所述堵塞初步判定结果为不存在堵塞风险，则重新执行步骤S1；

S3、根据所述板式换热器水侧进口的进水压力进行堵塞定性判定，若所述堵塞定性判定结果为存在堵塞，则控制所述板式换热器水侧的输水流量对所述板式换热器内水侧管路进行冲刷；若所述堵塞定性判定结果为不存在堵塞，则重新检测所述进水压力并进行堵塞定性判定。

进一步可选地，所述步骤S1包括：

实时检测所述板式换热器水侧出口的出水流量，并记录预设时间段内的出水流量。

进一步可选地，所述根据所述出水流量对所述板式换热器进行堵塞初步判定包括：

计算第n-1时刻出水流量与第n时刻出水流量的流量差值并与预设流量波动限值进行比较，其中n为大于1的正整数；

若所述流量差值＞所述预设流量波动限值，则计算第n-1时刻至第n时刻的出水流量变化率，根据所述出水流量变化率与第n时刻出水流量判断所述板式换热器水侧的堵塞风险；若所述流量差值≤所述预设流量波动限值，则执行所述步骤S1。

进一步可选地，所述根据所述出水流量变化率与第n时刻出水流量判断所述板式换热器水侧的堵塞风险包括：

当所述出水流量变化率＞预设变化率且所述第n时刻出水流量＜预设流量低位值，则记为存在堵塞风险；反之，则记为不存在堵塞风险。

进一步可选地，所述根据所述板式换热器水侧进口的进水压力进行堵塞定性判定包括：

计算第m-1时刻进水压力与第m时刻进水压力的压力差值并与预设压力波动限值进行比较，其中m为大于1的正整数；

若所述压力差值＞所述预设压力波动限值，则认为存在堵塞迹象，根据所述堵塞迹象判断所述板式换热器水侧是否堵塞；若所述压力差值≤所述预设压力波动限值，则记为不存在堵塞。

进一步可选地，所述根据所述堵塞迹象判断所述板式换热器水侧是否堵塞包括：

若所述堵塞迹象持续时间达到预设堵塞时长，则记为存在堵塞；若所述堵塞迹象持续时间未达到预设堵塞时长，则记为不存在堵塞。

进一步可选地，所述控制所述板式换热器水侧的输水流量对所述板式换热器内水侧管路进行冲刷包括：控制向所述板式换热器水侧提供输水动力的水泵按照预设规则启停，以改变输水流量对所述板式换热器内水侧管路进行冲刷。

进一步可选地，所述按照预设规则启停包括：

控制所述水泵按照当前功率进行启停控制，其中：所述启停控制的周期次数为预设次数；每次启停过程中的停泵时间为预设停泵时长；每次启停过程中的启泵时间为预设启泵时长。

进一步可选地，所述步骤S3还包括：

当启停控制的周期次数达到所述预设次数后，保持水泵向所述板式换热器水侧进行输水；

根据所述板式换热器水侧进口的进水压力进行堵塞定性判定，若所述堵塞定性判定结果为存在堵塞，则停止空调运行；若所述堵塞定性判定结果为不存在堵塞，则重新执行步骤S1。

本发明第二方面公开了一种空调器，所述空调器包括控制器，所述控制器被配置为实现上述任一所述的控制方法。

有益效果：本发明提出了一种空调板式换热器水侧堵塞的检测与预防方法，通过水侧流量与压力的双重监测并判定是否存在堵塞的可能，若堵塞则通过调节水侧管路中的输水流量促使杂质堆积物流动，从而保证系统的稳定运行。本发明的控制方法在不增加系统设备成本的前提下，可保证采用空调系统稳定运行，且其运行效果可靠，经济性较高。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本发明公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本发明公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了一实施例的板式换热器防堵塞控制流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

目前板式换热器被广泛应用于需换热的各类系统中，如空调系统等。但是板式换热器在换热过程中受到水质的影响板换内部会残留杂质，长期运行下杂质逐渐堆积、变硬，最终会造成板换流通通道的堵塞。本发明提出了一种对系统中板式换热器水侧堵塞的检测与预防方法，通过水侧流量与压力的双重监测来判定是否存在堵塞的可能，若堵塞则通过水泵的启停促使杂质堆积物流动，从而保证系统的稳定运行。

为进一步阐述本发明中的技术方案，现结合图1所示，提供了如下具体实施例。

实施例1

在本实施例中提供了一种预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法，该控制方法包括：

S1、检测板式换热器水侧出口的出水流量；

S2、根据出水流量对板式换热器进行堵塞初步判定，若堵塞初步判定结果为存在堵塞风险，则执行步骤S3；若堵塞初步判定结果为不存在堵塞风险，则重新执行步骤S1；

S3、根据板式换热器水侧进口的进水压力进行堵塞定性判定，若堵塞定性判定结果为存在堵塞，则控制板式换热器水侧的输水流量对板式换热器内水侧管路进行冲刷；若堵塞定性判定结果为不存在堵塞，则重新检测进水压力并进行堵塞定性判定。

在本实施例中，该控制方法是采用水流量变化与水流量变化率作为堵塞判定的初步条件，该条件下可判定板式换热器存在堵塞的可能；然后再基于进水压力的变化作为堵塞判定的定性条件。通过堵塞初步判断和堵塞定性判断相结合可确定是否会产生堵塞问题，两条件协同作用。

此外，还针对确定为堵塞(有堵塞情况但未完全堵塞)后，控制系统中输向板式换热器水侧的输水流量对堵塞问题进行解决。优选：通过控制为板式换热器水侧输水的水泵启停来解决堵塞，从而避免板式换热器堵塞的恶化。

在一些可选地方式，步骤S1包括：实时检测板式换热器水侧出口的出水流量，并记录预设时间段内的出水流量。本实施例采用的是针对板式换热器水侧的出水流量进行实时检测，获取预设时间段内的出水流量数据后进行记录。需要说明的是，该预设时间段可根据存储空间合理设定，如：可以设定为5min或者更短时间或者更长时间(存储空间充足情况下)。

相应的，在根据出水流量对板式换热器进行堵塞初步判定时，先计算第n-1时刻出水流量与第n时刻出水流量的流量差值，然后将该流量差值并与预设流量波动限值进行比较，其中n为大于1的正整数；若流量差值＞预设流量波动限值，则计算第n-1时刻至第n时刻的出水流量变化率，根据出水流量变化率与第n时刻出水流量判断板式换热器水侧的堵塞风险；若流量差值≤预设流量波动限值，则执行步骤S1。优选地，根据出水流量变化率与第n时刻出水流量判断板式换热器水侧的堵塞风险包括：当出水流量变化率＞预设变化率且第n时刻出水流量＜预设流量低位值，则记为存在堵塞风险；反之，则记为不存在堵塞风险。

在一些可选地方式，根据板式换热器水侧进口的进水压力进行堵塞定性判定包括：计算第m-1时刻进水压力与第m时刻进水压力的压力差值并与预设压力波动限值进行比较，其中m为大于1的正整数；若压力差值＞预设压力波动限值，则认为存在堵塞迹象，根据堵塞迹象判断板式换热器水侧是否堵塞；若压力差值≤预设压力波动限值，则记为不存在堵塞。优选，可以基于压力降低与其持续时间作为堵塞判定的定性条件。此时，根据堵塞迹象判断板式换热器水侧是否堵塞包括：若堵塞迹象持续时间达到预设堵塞时长，则记为存在堵塞；若堵塞迹象持续时间未达到预设堵塞时长，则记为不存在堵塞。

在一些可选的方式中，控制板式换热器水侧的输水流量对板式换热器内水侧管路进行冲刷包括：控制向板式换热器水侧提供输水动力的水泵按照预设规则启停，以改变输水流量对板式换热器内水侧管路进行冲刷。优选，按照预设规则启停包括：控制水泵按照当前功率进行启停控制。其中启停控制的周期次数为预设次数；每次启停过程中的停泵时间为预设停泵时长；每次启停过程中的启泵时间为预设启泵时长。

在针对板式换热器的水侧管路进行冲洗后，再结合检测得到的管路中的当前进水压力与上一时刻进水压力进行比较，若两时刻之间的进水压力差值时长超过一定时间，说明未能够疏通，此时还存在堵塞，则需要停止系统运行以对其进行保护。优选，步骤S3还包括：当启停控制的周期次数达到预设次数后，保持水泵向板式换热器水侧进行输水；根据板式换热器水侧进口的进水压力进行堵塞定性判定，若堵塞定性判定结果为存在堵塞，则停止空调运行；若堵塞定性判定结果为不存在堵塞，则重新执行步骤S1。

该控制方法的作用是进行堵塞的预防及轻微堵塞时的疏通，在水侧流量与压力处于预设范围内时表明此时换热器内部即将或可能发生堵塞现象或具有轻微堵塞，而并不是说明此时换热器已经完全堵塞。也就是说此控制流程保证的是换热器不会发生完全堵塞的现象，从而保证系统安全可靠运行。

实施例2

在本实施例中提供了一种空调器，该空调器包括控制器。该控制器被配置为实现实施例1中任意一种控制方法。此外该空调器还包括：检测板式换热器进水压力的压力检测装置和检测板式换热器出水流量的流量监控装置。

下面结合该空调器的一种防堵运行控制的工作过程进行说明。

首先，系统启动运行，板式换热器水侧水泵运行。

进一步的，流量监控装置实时监测板式换热器出水流量q，待K分钟后记录流量值q1。优选：K的范围为0.2-1。

具体的，当q-q1＞5％Q时(Q表示板式换热器水侧系统流量最大值)，此时水侧流量相应降低，若未满足上述条件则继续返回检测，流量降低的原因并存在以下可能：(1)系统负荷降低，同步引起板式换热器水侧流量下降以保证出水温度的稳定(2)板式换热器内部少量杂质造成流通通道的不顺畅并最终引起流量的降低；因此，当得到水流量降低后并不能判断是否是由于杂质堵塞流道造成，进行进一步判断；

更具体的，此时采用5％Q值(即设定为：预设流量波动限值)作为判断条件是由于水侧流量的波动误差，避免此流量范围内的波动引起不必要的控制方法启动。需要说明的是，此处采用以5％的水侧流量最大值作为预设流量波动限值是以其中一种优选方式进行说明，也可以是其他限值，如：2％Q-8％Q中的任一值。

进一步的，当水侧流量降低后，继续通过水流量的降低速率判定是否存在流道堵塞的可能，即：(q-q1)/K＞M且q1＜N；若未满足上述条件则继续返回检测，M为预设流量波动限值，N为预设流量低位值。需要说的的是，在该处仅通过计算流量降低速率并与预设流量波动限值进行判定也可以，但是为防止流量降低速率较高时可能会导致检测出现相应的偏差，此时结合设定预设流量低位值进行判断可以保证判定的准确性。

具体的，水流量的变化速率可作为判断堵塞的条件之一，因为工况负荷变化引起的水流量变化速率一般较小，此时若流量降低速率大于M，则进一步可判断堵塞的可能，与此同时判断此时的流量值与N之间的大小，判断流量值是否已低于N值。

更进一步的，若水流量判断皆满足预设条件，则为确定是否是由于杂质引起的堵塞需进行压力值判定

具体的，压力检测装置的压力传感器实时监测板式换热器水侧进口压力P1，待K分钟后记录压力值P2,并进行预设判断P2-P1＞5％P，若未满足上述条件则继续返回检测，(P表示板式换热器水侧系统压力最大值)，水侧入口压力增大，此时可判定板式换热器内部流量变化是由于堵塞原因造成，这是因为若不是流道堵塞，则流量降低时水侧入口压力也应相应的降低，否则则是由于内部堵塞引起的流量降低并造成水侧压力增大。

更具体的，此时采用5％P值(即设定为预设压力波动限值)作为判断条件是由于水侧压力的波动误差，避免此流量范围内的波动引起不必要的控制方法启动。需要说明的是，此处采用以5％的水侧压力最大值作为预设压力波动限值是以其中一种优选方式进行说明，也可以是其他限值，如：2％P-8％P中的任一值。

进一步的，在上述预设条件持续10秒后，水泵以Y秒每次的进行启停运行，当水流量与压力不在以上预设范围内时，说明堵塞问题解决，当水泵启停X次后，则系统停止运行。优选的，Y值取3-10秒范围内为宜。

在完成上述流程后若检测P2-P1＞5％P持续10S以上，则堵塞未解决，空调系统停止运行。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (8)

1.一种预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

S1、检测所述板式换热器水侧出口的出水流量；

S2、根据所述出水流量对所述板式换热器进行堵塞初步判定，若所述堵塞初步判定结果为存在堵塞风险，则执行步骤S3；若所述堵塞初步判定结果为不存在堵塞风险，则重新执行步骤S1；

S3、根据所述板式换热器水侧进口的进水压力进行堵塞定性判定，若所述堵塞定性判定结果为存在堵塞，则控制所述板式换热器水侧的输水流量对所述板式换热器内水侧管路进行冲刷；若所述堵塞定性判定结果为不存在堵塞，则重新检测所述进水压力并进行堵塞定性判定；

所述根据所述出水流量对所述板式换热器进行堵塞初步判定包括：

计算第n-1时刻出水流量与第n时刻出水流量的流量差值并与预设流量波动限值进行比较，其中n为大于1的正整数；

若所述流量差值＞所述预设流量波动限值，则计算第n-1时刻至第n时刻的出水流量变化率，根据所述出水流量变化率与第n时刻出水流量判断所述板式换热器水侧的堵塞风险；

当所述出水流量变化率＞预设变化率且所述第n时刻出水流量＜预设流量低位值，则记为存在堵塞风险；反之，则记为不存在堵塞风险；

所述根据所述板式换热器水侧进口的进水压力进行堵塞定性判定包括：

计算第m-1时刻进水压力与第m时刻进水压力的压力差值并与预设压力波动限值进行比较，其中m为大于1的正整数；

若所述压力差值＞所述预设压力波动限值，则认为存在堵塞迹象，根据所述堵塞迹象判断所述板式换热器水侧是否堵塞；

若所述堵塞迹象持续时间达到预设堵塞时长，则记为存在堵塞；若所述堵塞迹象持续时间未达到预设堵塞时长，则记为不存在堵塞。

2.根据权利要求1所述的预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

实时检测所述板式换热器水侧出口的出水流量，并记录预设时间段内的出水流量。

3.根据权利要求1所述的预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法，其特征在于，所述根据所述出水流量对所述板式换热器进行堵塞初步判定包括：

若所述流量差值≤所述预设流量波动限值，则执行所述步骤S1。

4.根据权利要求1所述的预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法，其特征在于，所述根据所述板式换热器水侧进口的进水压力进行堵塞定性判定包括：

若所述压力差值≤所述预设压力波动限值，则记为不存在堵塞。

5.根据权利要求1所述的预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法，其特征在于，所述控制所述板式换热器水侧的输水流量对所述板式换热器内水侧管路进行冲刷包括：控制向所述板式换热器水侧提供输水动力的水泵按照预设规则启停，以改变输水流量对所述板式换热器内水侧管路进行冲刷。

6.根据权利要求5所述的预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法，其特征在于，所述按照预设规则启停包括：

控制所述水泵按照当前功率进行启停控制，其中：所述启停控制的周期次数为预设次数；每次启停过程中的停泵时间为预设停泵时长；每次启停过程中的启泵时间为预设启泵时长。

7.根据权利要求6所述的预防空调板式换热器水侧堵塞的控制方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

当启停控制的周期次数达到所述预设次数后，保持水泵向所述板式换热器水侧进行输水；

根据所述板式换热器水侧进口的进水压力进行堵塞定性判定，若所述堵塞定性判定结果为存在堵塞，则停止空调运行；若所述堵塞定性判定结果为不存在堵塞，则重新执行步骤S1。

8.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括控制器，所述控制器被配置为实现权利要求1-7中任意一项所述的控制方法。

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