CN114484890B

CN114484890B - 蓄热式开水器的水温自动控制方法

Info

Publication number: CN114484890B
Application number: CN202210100521.9A
Authority: CN
Inventors: 何平基; 韩英泉
Original assignee: Inner Mongolia Bohai Electronic Technology Co ltd; Inner Mongolia University of Technology
Current assignee: Inner Mongolia Bohai Electronic Technology Co ltd; Inner Mongolia University of Technology
Priority date: 2022-01-27
Filing date: 2022-01-27
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2042-01-27
Also published as: CN114484890A

Abstract

本发明公开了一种蓄热式开水器的水温自动控制方法，包括步进式进水阶段和保温阶段；在步进式进水阶段，利用加热阶段控制方法对开水器的出水温度进行控制，在保温阶段，利用保温阶段控制方法对开水器的出水温度进行控制；且，在步进式进水阶段，补水时间t通过补水时长修订方法进行修订。优点在于：本发明可对水温控制参数进行自动修订，可消除蓄水箱水位变化、传感器结垢以及进水温度、进水压力的波动对开水器出水温度控制精度的影响，使出水温度在产品寿命周期内始终达到出水温度精度控制指标，无需维修人员定期或不定期去为用户调整控制参数，使设备运行稳定减少故障率，减少维修工作量节约维修成本，提高供水品质。

Description

蓄热式开水器的水温自动控制方法

技术领域：

本发明涉及蓄热式开水器领域，尤其涉及蓄热式开水器的水温自动控制方法。

背景技术：

开水器有即热式开水器和蓄热式开水器两种。而蓄热式开水器作为市场上的主流的开水器产品，如申请号为：CN201921428070.1、名称为：一种具有进水分配器的开水装置的中国专利中提到的，其配备一个蓄热水箱，在蓄热水箱的内部设置两个温度传感器，分别为下温度传感器和上温度传感器。由于冷水的比重大于热水的比重，所以，蓄热水箱内的水会根据温度进行分层，形成温度梯度，即，热水在上方，冷水在下方，进而会形成开水区和加热区；上温度传感器设置于开水区，并与蓄热水箱的出水口等高，下温度传感器设于加热区，并与进水管的出水端相对。其工作过程为：在步进式进水阶段，首先，打开底部的进水电磁阀开始向蓄热水箱内进水，当蓄热水箱内的液位没过加热器时，停止进水，并启动加热器开始加热；当下温度传感器检测到温度达到第一预设温度时，再次打开进水电磁阀进水，进水一定时长后，停止进水，在这个过程中，加热器持续加热；当下温度传感器再次检测到温度达到第一预设温度时，再次打开进水阀进水，如此反复，直到蓄热水箱内的液位高度达到预设的最高液位；在最高液位下，下温度传感器检测到温度达到第一预设温度，加热器停止加热，并不再进水，开水器进入保温阶段。

在保温阶段，当上温度传感器检测出水温下降到预设保温加热启动温度时，启动加热器直至达到预设供水温度后加热器停止工作。

由于第一预设温度的设定值是在下温度传感器的设置高度、进水温度以及进水压力均恒定的情况下进行标定的，根据蓄热水箱内的温度梯度，在上温度传感器检测到温度达到预设供水温度时对应的下温度传感器的温度值即为第一预设温度，因此，当下温度传感器检测到温度达到第一预设温度时，上温度传感器检测到温度达到预设供水温度，进而可确保蓄热水箱的出水达到饮用标准。

但是，在步进式进水阶段，对于不同的客户或对于同一客户的不同时刻来说，其进水温度和管网的进水压力均是不同的，因而会出现下温度传感器检测到温度达到第一预设温度时，上温度传感器检测到的温度还未达到预设供水温度，导致开水器出水温度不达标；或下温度传感器检测到温度达到第一预设温度之前，上温度传感器检测到的温度已经达到预设供水温度，导致开水器过烧，造成严重的打蒸汽甚至造成开水器失效而使设备停运，影响设备的运行稳定性，增加了维修工作量，增加了用户喝到未经沸腾的饮用开水的风险，降低了供水品质，也不符合国家有关标准的规定。在保温阶段，由于上温度传感器设置在蓄热水箱的开水区，处于容易析出水垢的温度范围，因而在长时间使用后，上温度传感器上会产生结垢，其检测到的温度值会与实际温度值存在偏差，进而影响保温阶段的水温控制精度。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种控制精度高、出水温度稳定的蓄热式开水器的水温自动控制方法。

本发明由如下技术方案实施：

蓄热式开水器的水温自动控制方法，包括步进式进水阶段和保温阶段；在步进式进水阶段，利用加热阶段控制方法对开水器的出水温度进行控制，在保温阶段，利用保温阶段控制方法对开水器的出水温度进行控制；

且，在步进式进水阶段，补水时间t通过补水时长修订方法进行修订，其包括以下步骤：

S11、在补水前采集下温度传感器的电压值V1_前，在补水后采集下温度传感器的电压值V1_后，进而计算出ΔV1＝|V1_前-V1_后|；

S12、将所述步骤S11中得到的ΔV1与预设的ΔV1的范围进行比较：

当ΔV1≥ΔV1_预设上限时，将预设的补水时间t减小；

当ΔV1<ΔV1_预设下限时，将预设的补水时间t增大。

进一步的，在所述蓄热水箱内从上至下依次设有H水位、A水位、B水位以及C水位；所述H水位对应MCU内预设的蓄热水箱的最高水位高度，所述A水位对应MCU内预设的蓄热水箱由保温阶段切换至步进式进水阶段的水位高度，B水位对应蓄热水箱的出水口的水位高度，C水位对应加热器顶端的水位高度；

所述加热阶段控制方法包括以下步骤：

S21、打开进水电磁阀，向蓄热水箱内进水；

S22、判断蓄热水箱内的水位是否达到C水位，如达到，则启动加热器，开始加热，并执行步骤S23；如未达到，则继续执行步骤S22；

S23、判断蓄热水箱内的水位是否达到B水位，如达到，则关闭进水电磁阀，停止进水，并执行步骤S24；如未达到，则继续执行步骤S23；

S24、判断下温度传感器的实时电压值V1_实时是否达到下温度传感器的预设电压值V1_预设，如达到，执行步骤S25；如未达到，则继续执行步骤S24；

S25、判断蓄热水箱内的水位是否达到H水位，如达到，则关闭加热器，停止加热，蓄热水箱进入保温阶段；如未达到，则执行步骤S26；

S26、打开进水电磁阀，向蓄热水箱内补水，补水时长为t，补水后关闭进水电磁阀，并执行步骤S24。

进一步的，如下温度传感器的实时电压值V1_实时达到V1_预设，则将当前水位对应的上温度传感器的预设电压值V2_预设更新为此时的上温度传感器的实时电压值V2_实时。

当前水位即为蓄热水箱内的实际水位高度所达到的最高的预设水位，如当实际水位位于A水位与B水位之间时，因没有达到A水位的高度，因而认为当前水位高度即为B水位。

进一步的，所述保温阶段控制方法包括以下步骤：

S31、判断上温度传感器的实时电压值V2_实时是否低于V2_预设-V_浮动，如低于，则启动加热器，并执行步骤S32；如不低于，则继续执行步骤S31；其中，V2_预设为上温度传感器的预设电压值，V_浮动为预设的固定值；

S32、判断上温度传感器的实时电压值V2_实时是否达到上温度传感器的预设电压值V2_预设，如达到，则关闭加热器，停止加热；如未达到，则继续执行步骤S32。

进一步的，在所述步骤S31中，同时还要判断蓄热水箱内的水位高度是否降至A水位，如是，则蓄热水箱切换至步进式进水阶段；如不是，则继续执行步骤S31。

进一步的，在A水位与B水位之间，从上至下设有多个参考水位，且H水位、A水位、B水位以及每个参考水位对应的下温度传感器的预设电压值V1_预设均不相同。

进一步的，在补水时长修订方法中，所述步骤S12中，

当ΔV1≥ΔV1_预设上限时，将预设的补水时间t减小2s；

当ΔV1<ΔV1_预设下限时，将预设的补水时间t增大2s。

本发明的优点：

1、可根据现场实时的进水温度、进水压力自动对补水时间t进行修订，以此排除了进水温度、进水压力的波动对开水器出水温度控制精度的影响，进而确保步进式进水阶段的水温控制精度；2、通过对于不同的水位高度，分别设定不同的下温度传感器的预设电压值V1_预设以及上温度传感器的预设电压值V2_预设，可以消除在不同水位高度下，温度传感器对应的电压值会略有差异而带来的控制精度问题，进一步确保步进式进水阶段的水温控制精度；3、通过对上温度传感器的预设电压值V2_预设进行实时的修订，可以解决上温度传感器因结垢产生的控制误差的问题，确保保温阶段的水温控制精度。

本发明可对水温控制参数进行自动修订，可消除蓄水箱水位变化、传感器结垢以及进水温度、进水压力的波动对开水器出水温度控制精度的影响，使出水温度在产品寿命周期内始终达到出水温度精度控制指标，无需维修人员定期或不定期去为用户调整控制参数，使设备运行稳定减少故障率，减少维修工作量节约维修成本，提高供水品质。

附图说明：

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明的控制流程图。

具体实施方式：

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，所描述的实施例仅仅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。

实施例1：

蓄热式开水器的水温自动控制方法，首先，在蓄热水箱内从上至下依次设有H水位、A水位、B水位以及C水位；H水位对应MCU内预设的蓄热水箱的最高水位高度，A水位对应MCU内预设的蓄热水箱由保温阶段切换至加热阶段的水位高度，B水位对应蓄热水箱的出水口的水位高度，C水位对应加热器顶端的水位高度；在A水位与B水位之间，从上至下设有5个参考水位，分别为H5水位、H4水位、H3水位、H2水位以及H1水位。

其次，利用一台全新的开水器，其结构为申请号为：CN201921428070.1、名称为：一种具有进水分配器的开水装置的中国专利公开的开水器结构，来确定下温度传感器的预设电压值V1_预设、上温度传感器的预设电压值V2_预设。具体方法为：打开蓄热水箱底部的进水电磁阀开始向蓄热水箱内进水，当蓄热水箱内的液位达到C水位时，启动加热器开始加热；当蓄热水箱内的水位达到B水位时，关闭进水电磁阀停止进水；待上温度传感器的检测到的温度值达到沸点时，记录此时的下温度传感器的电压值作为B水位对应的下温度传感器的预设电压值V1_预设，记录此时的上温度传感器的电压值作为B水位对应的上温度传感器的预设电压值V2_预设。之后，继续打开进水电磁阀开始向蓄热水箱内进水，当蓄热水箱内的液位达到H1水位时，关闭进水电磁阀停止进水；待上温度传感器的检测到的温度值达到沸点时，记录此时的下温度传感器的电压值作为H1水位对应的下温度传感器的预设电压值V1_预设，记录此时的上温度传感器的电压值作为H1水位对应的上温度传感器的预设电压值V2_预设。同理，记录H2水位、H3水位、H4水位、H5水位、C水位以及H水位对应的下温度传感器的预设电压值V1_预设以及上温度传感器的预设电压值V2_预设。

同时，在加热的过程中，根据对流传热的机理，水温高的水向上流动，水温低的水向下流动，所以在蓄热水箱内会形成水温分层；且对流的速率取决于推动力和阻力的差，推动力是从下到上递减的。因而，在不同水位高度下，下温度传感器受对流速度的影响，其检测到的温度值和对应的电压值不同，且水位高度差别越大，对应的电压值差别越大；为了进一步克服不同水位高度对应的电压值产生的差异对水温控制精度造成的影响，即为了进一步提高控制精度，本实施例对于不同的水位高度，分别采集了对应的下温度传感器的预设电压值V1_预设以及上温度传感器的预设电压值V2_预设，实现了根据水位高度对蓄热水箱进行分段控制，进而确保水温控制精度。

由于开水器为全新的，所以可保证上述数据均是在上温度传感器没有结垢的情况下采集的。

接下来，按照图1所示的控制流程图，对正式投入使用的开水器进行控制，具体的：

在步进式进水阶段，利用加热阶段控制方法对开水器的出水温度进行控制，加热阶段控制方法包括以下步骤：

S21、打开进水电磁阀，向蓄热水箱内进水；

S24、判断下温度传感器的实时电压值V1_实时是否达到当前水位对应的下温度传感器的预设电压值V1_预设，如达到，执行步骤S25，并将当前水位对应的上温度传感器的预设电压值V2_预设更新为此时的上温度传感器的实时电压值V2_实时，即用此时的V2_实时替换当前水位对应的V2_预设，对V2_实时进行实时修订，以此修正上温度传感器结垢对水温控制精度的影响；如未达到，则继续执行步骤S24；

S26、打开进水电磁阀，向蓄热水箱内补水，补水时长为t，补水后关闭进水电磁阀，并执行步骤S24；

由于开水器在实际使用过程中，受进水管网压力波动的影响，在相同的进水时间下，实质的进水量会不同，导致蓄热水箱内温度下降的幅度会不同，对应的温度传感器的电压值的变化幅度也会不同；同理，对于不同的使用环境，进水温度不同，在相同的进水时间下，蓄热水箱内温度下降的幅度会不同，对应的温度传感器的电压值的变化幅度也会不同。例如，当进水温度较低或进水压力增大时，如按照固定的补水时长进行补水，则蓄热水箱内温度下降的幅度就会变大，即补水后下温度传感器采集到的实时温度值T1_实时就会较进水温度和进水压力发生波动前偏低，对应的下温度传感器的预设电压值V1_预设、上温度传感器的预设电压值V2_预设都会偏低，就会导致蓄热水箱的出水温度也随之发生波动，造成出水温度不稳定。

因此，本实施例中，在通过打开进水电磁阀向蓄热水箱内补水的过程中，为了修正进水管网水压和进水水温随机变化给水温控制精度造成的误差，补水时间t通过补水时长修订方法进行修订，其包括以下步骤：

S12、将步骤S11中得到的ΔV1与预设的ΔV1的范围进行比较：

当ΔV1≥ΔV1_预设上限时，将预设的补水时间t减小2s；

当ΔV1<ΔV1_预设下限时，将预设的补水时间t增大2s。

通过补水时长修订方法对MCU内预设的补水时间t进行实时的修订后，可保证每次补水后蓄热水箱内温度下降的幅度保持恒定，即补水后下温度传感器采集到的实时温度值T1_实时就会较进水温度和进水压力发生波动前保持恒定，对应的下温度传感器的实时电压值V1_实时、下温度传感器的预设电压值V1_预设、上温度传感器的预设电压值V2_预设均会保持恒定，就会使得蓄热水箱的出水温度也保持恒定，确保出水温度稳定。

在保温阶段，利用保温阶段控制方法对开水器的出水温度进行控制，包括以下步骤：

S31、判断上温度传感器的实时电压值V2_实时是否低于V2_预设-V_浮动，如低于，则启动加热器，并执行步骤S32；如不低于，则继续执行步骤S31；其中，V2_预设为上温度传感器的预设电压值，V_浮动为预设的固定值，且V_浮动的设定值可确保上温度传感器的实时电压值为V2_预设-V_浮动时对应的上温度传感器检测到的水温不低于95℃，即开水器出水温度仍能满足供水标准，低于95℃时即启动加热。同时还要判断蓄热水箱内的水位高度是否降至A水位，如是，则蓄热水箱切换至步进式进水阶段；如不是，则继续执行步骤S31。

本实施例中，预先设定的上温度传感器的预设电压值V2_预设都会实时的进行修订，如此，可以解决上温度传感器因结垢产生的控制误差的问题。无需维修人员定期或不定期的去为用户调整控制参数,节省了大量工时和维修成本。由于以往需要在定压条件下在工厂标定或调整控制参数，需要多次向开水器内补水并加热来反复调整参数进行试验，最终得出较为合适的参数值，这样就会造成电能的浪费；以供一百人喝水的开水器为例，调整一次参数需要耗电约20度，如果是供三百人喝水的开水器，调整一次参数需要耗电60度。如果工厂按照供一百人喝水的开水器和供三百人喝水的开水器年产各五千台，每台开水器每年需要调整一次参数来计算，每年仅调整参数所需的无效耗能就是40万度电。通过本实施例，可以节约调整参数所消耗的电耗，符合国家节能减排政策。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.蓄热式开水器的水温自动控制方法，其特征在于，包括步进式进水阶段和保温阶段；在步进式进水阶段，利用加热阶段控制方法对开水器的出水温度进行控制，在保温阶段，利用保温阶段控制方法对开水器的出水温度进行控制；

当ΔV1≥ΔV1_预设上限时，将预设的补水时间t减小；

当ΔV1<ΔV1_预设下限时，将预设的补水时间t增大；

在蓄热水箱内从上至下依次设有H水位、A水位、B水位以及C水位；所述H水位对应MCU内预设的蓄热水箱的最高水位高度，所述A水位对应MCU内预设的蓄热水箱由保温阶段切换至步进式进水阶段的水位高度，B水位对应蓄热水箱的出水口的水位高度，C水位对应加热器顶端的水位高度；

所述加热阶段控制方法包括以下步骤：

S21、打开进水电磁阀，向蓄热水箱内进水；

2.根据权利要求1所述的蓄热式开水器的水温自动控制方法，其特征在于，如下温度传感器的实时电压值V1_实时达到V1_预设，则将当前水位对应的上温度传感器的预设电压值V2_预设更新为此时的上温度传感器的实时电压值V2_实时。

3.根据权利要求1所述的蓄热式开水器的水温自动控制方法，其特征在于，所述保温阶段控制方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的蓄热式开水器的水温自动控制方法，其特征在于，在所述步骤S31中，同时还要判断蓄热水箱内的水位高度是否降至A水位，如是，则蓄热水箱切换至步进式进水阶段；如不是，则继续执行步骤S31。

5.根据权利要求1所述的蓄热式开水器的水温自动控制方法，其特征在于，在A水位与B水位之间，从上至下设有多个参考水位，且H水位、A水位、B水位以及每个参考水位对应的下温度传感器的预设电压值V1_预设均不相同。

6.根据权利要求1-5任一所述的蓄热式开水器的水温自动控制方法，其特征在于，在补水时长修订方法中，所述步骤S12中，

当ΔV1≥ΔV1_预设上限时，将预设的补水时间t减小2s；

当ΔV1<ΔV1_预设下限时，将预设的补水时间t增大2s。