CN114508862A - 大气式低氮燃气采暖热水炉控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大气式低氮燃气采暖热水炉控制方法，其特征在于，它包括比例阀电流调节和风机风量调节，主要是通过限制比例阀电流调节速度，以匹配风机变化速度，在比例阀电流变化需求量超过限定的变化幅度值时，以限定的变化幅度值为变化量，逐次逼近，实现燃气及所需空气的同步等比调节。本发明实现燃气及所需空气的同步等比调节，消除产品噪音，避免熄火，保证产品安全、可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及采暖炉技术领域，更具体的是涉及一种燃气采暖热水炉控制方法。
背景技术
燃气采暖热水炉产品多采用水冷平板燃烧器实现产品的低氮性能，但水冷平板燃烧器成本高，导致采暖炉整机成本高。目前，大气式低氮燃烧器已研制成功，其成本较低，优势明显。大气式低氮燃烧器需搭配调速风机使用，保证各负荷点的空燃比适合。在燃烧负荷调整过程中，燃气比例阀开度变化引起的燃气量变化响应较快，而风机加速或减速需要一个过程，故风机的风量调节滞后于燃气量调节。由于此大气式低氮燃烧器对空燃比要求严苛，风量调节和燃气量调节的不同步导致风量和燃气量短时的不匹配，会引起燃烧室内空气振荡，出现较大的噪音，甚至熄火，影响用户体验和使用。这就对采暖炉的控制尤其空燃比控制提出了高要求。如中国专利申请号为201910614100.6，燃气量控制方法、燃气壁挂炉、燃气热水器和暖通系统，燃气装置包括：腔室和风机，该控制方法包括：获取当前需求的燃气量，并根据当前需求的燃气量获得标准工况下比例阀的当前标准电流；获取风机的当前风压值；根据当前风压值和当前需求的燃气量，获得比例阀的当前电流补偿值；根据当前标准电流和当前电流补偿值，获得比例阀的当前目标电流；根据当前目标电流调节比例阀的当前开度，以控制燃气装置的燃气量。此专利可以根据风压值的变化动态调节燃气量，提高燃气装置的抗阻能力，在排气管管路阻抗或外部阻力变化时，配合风量补偿，一定程度上减小或消除熄火、烟气超标以及额定负荷变化的风险，但缺点是调节过程中的空燃不匹配，还有待进一步改进。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种能够实现燃气及所需空气的同步等比调节，消除产品噪音，避免熄火，保证产品安全、可靠运行的大气式低氮燃气采暖热水炉控制方法。
本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种大气式低氮燃气采暖热水炉控制方法，其特征在于，它包括比例阀电流调节和风机风量调节，主要是通过限制比例阀电流调节速度，以匹配风机变化速度，在比例阀电流变化需求量超过限定的变化幅度值时，以限定的变化幅度值为变化量，逐次逼近，实现燃气及所需空气的同步等比调节。
作为上述方案的进一步说明，它包括如下具体调节步骤。
A1、开机。
A2、判定是否有供热需求：若否，再次进入步骤A2；若是，则转步骤A3。
A3、点火，进入燃烧供热状态。
A4、根据负荷需求，计算比例阀电流目标值I1。
A5、判定I1是否大于（I0 +ΔI）：若是，则赋值I1=I0 +ΔI；若否，则转步骤A6。
A6、判定I1是否小于（I0 -ΔI）：若是，则赋值I1=I0 -ΔI；若否，则转步骤A7。
A7、依据风量与比例阀电流的关系图，读取I1对应的风量Q1。
A8、输出比例阀电流为I1，以风量Q1为目标值调节风机。
A9、转步骤A4。
进一步地，所述的负荷需求包括供暖负荷需求和供热水负荷需求，供暖负荷需求由供暖循环流量和供暖水目标温度决定，供热水负荷需求由生活水流量和生活水温差决定。
进一步地，所述I0为比例阀电流当前值，所述ΔI为预设的比例阀单次变化的最大电流值，由预设的燃烧状态比例阀电流调节速度V和比例阀电流调节频次f计算所得，ΔI=V/f；预设的比例阀电流调节速度V，单位mA/s，根据实测数据，选10-50，优选30。
在步骤A7中，通过调试采暖炉并采集多组（PWM，A，w）数据，其中PWM为风机输入，A为风机电流，w为风机转速，对数据处理，得到风量Q与PWM曲线，并存储于主控制器，其中风量由A、w计算所得；根据采暖炉的设计需求，确定预设比例阀电流及预设PWM值，所述预设比例阀电流包括预设最大比例阀电流Imax和预设最小比例阀电流Imin，所述预设PWM值包括预设最大PWM值Dmax和预设最小PWM值Dmin，采暖炉最大负荷对应Imax，对应Dmax；采暖炉最小负荷对应Imin，对应Dmin；在风量Q与PWM曲线上截取Dmin-Dmax对应的曲线段，与Imin-Imax匹配，得到风量与比例阀电流的关系图，作为负荷调节时的风量控制依据。
进一步地，大气式低氮燃气采暖炉炉体内装有大气式低氮燃烧器，用于燃气和空气的预混，混合后的空气、燃气在其燃烧面上燃烧，和大气式低氮燃烧器进气口连接的是燃气比例阀，负责燃气的通断及燃气流量的调节；燃烧产生的烟气冲刷热交换器换热后进入风机，由风机排出至室外；所述风机为上抽式直流风机，采用PWM调速方式，实现无极调速；所述燃气比例阀和所述风机均与主控制器电连接，主控制器提供电压控制所述燃气比例阀的开启，主控制器提供比例阀电流决定所述燃气比例阀开度；主控制器控制所述风机的启停和转速调节，并监控风机转速及风机电流。
本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是。
本发明采用限制比例阀电流调节速度，以匹配风机变化速度，在比例阀电流变化需求量超过限定的变化幅度值时，以限定的变化幅度值为变化量，逐次逼近，实现燃气及所需空气的同步等比调节，消除产品噪音，避免熄火，保证产品安全、可靠运行。
附图说明
图1为本发明的逻辑结构示意图。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向” 、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本发明的具体保护范围。
此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“至少”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。
在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征 “之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
下面结合说明书的附图，对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本发明是一种大气式低氮燃气采暖热水炉控制方法，它包括比例阀电流调节和风机风量调节，主要是通过限制比例阀电流调节速度，以匹配风机变化速度，在比例阀电流变化需求量超过限定的变化幅度值时，以限定的变化幅度值为变化量，逐次逼近，实现燃气及所需空气的同步等比调节。
所述采暖炉为强排型，在采暖炉炉体内装有大气式低氮燃烧器，用于燃气和空气的预混，混合后的空气、燃气在其燃烧面上燃烧。和大气式低氮燃烧器进气口连接的是燃气比例阀，负责燃气的通断及燃气流量的调节。燃烧产生的烟气冲刷热交换器换热后进入风机，由风机排出至室外；所述风机为上抽式直流风机，采用PWM调速方式，实现无极调速。所述燃气比例阀和所述风机均与主控制器电连接，主控制器提供电压控制所述燃气比例阀的开启，主控制器提供比例阀电流决定所述燃气比例阀开度；主控制器控制所述风机的启停和转速调节，并监控风机转速及风机电流。
通过调试采暖炉并采集多组（PWM，A，w）数据，其中PWM为风机输入，A为风机电流，w为风机转速。对数据处理，得到风量Q与PWM曲线，并存储于主控制器，其中风量由A、w计算所得。
根据采暖炉的设计需求，确定预设比例阀电流及预设PWM值，所述预设比例阀电流包括预设最大比例阀电流Imax和预设最小比例阀电流Imin，所述预设PWM值包括预设最大PWM值Dmax和预设最小PWM值Dmin，采暖炉最大负荷对应Imax，对应Dmax；采暖炉最小负荷对应Imin，对应Dmin。在风量Q与PWM曲线上截取Dmin-Dmax对应的曲线段，与Imin-Imax匹配，得到风量与比例阀电流的关系图，作为负荷调节时的风量控制依据。
本发明提供一种燃气采暖热水炉控制方法，包括比例阀电流调节和风机风量调节，具体调节步骤为。
A1、开机。
A2、判定是否有供热需求：若否，再次进入步骤A2；若是，则转步骤A3。
A3、点火，进入燃烧供热状态。
A4、根据负荷需求，计算比例阀电流目标值I1。
A5、判定I1是否大于（I0 +ΔI）：若是，则赋值I1=I0 +ΔI；若否，则转步骤A6。
A6、判定I1是否小于（I0 -ΔI）：若是，则赋值I1=I0 -ΔI；若否，则转步骤A7。
A7、依据风量与比例阀电流的关系图，读取I1对应的风量Q1。
A8、输出比例阀电流为I1，以风量Q1为目标值调节风机。
A9、转步骤A4。
所述的负荷需求包括供暖负荷需求和供热水负荷需求，供暖负荷需求由供暖循环流量和供暖水目标温度决定，供热水负荷需求由生活水流量和生活水温差决定。
所述I0为比例阀电流当前值，所述ΔI为预设的比例阀单次变化的最大电流值，由预设的燃烧状态比例阀电流调节速度V和比例阀电流调节频次f计算所得，ΔI=V/f；预设的比例阀电流调节速度V，单位mA/s，根据实测数据，选30。
本发明与现有技术相比，采用限制比例阀电流调节速度，以匹配风机变化速度，在比例阀电流变化需求量超过限定的变化幅度值时，以限定的变化幅度值为变化量，逐次逼近，实现燃气及所需空气的同步等比调节，消除产品噪音，避免熄火，保证产品安全、可靠运行。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种大气式低氮燃气采暖热水炉控制方法，其特征在于，它包括比例阀电流调节和风机风量调节，主要是通过限制比例阀电流调节速度，以匹配风机变化速度，在比例阀电流变化需求量超过限定的变化幅度值时，以限定的变化幅度值为变化量，逐次逼近，实现燃气及所需空气的同步等比调节。
2.根据权利要求1所述的大气式低氮燃气采暖热水炉控制方法，其特征在于，它包括如下具体调节步骤：
A1、开机；
A2、判定是否有供热需求：若否，再次进入步骤A2；若是，则转步骤A3；
A3、点火，进入燃烧供热状态；
A4、根据负荷需求，计算比例阀电流目标值I1；
A5、判定I1是否大于（I0 +ΔI）：若是，则赋值I1=I0 +ΔI；若否，则转步骤A6；
A6、判定I1是否小于（I0 -ΔI）：若是，则赋值I1=I0 -ΔI；若否，则转步骤A7；
A7、依据风量与比例阀电流的关系图，读取I1对应的风量Q1；
A8、输出比例阀电流为I1，以风量Q1为目标值调节风机；
A9、转步骤A4。
3.根据权利要求2所述的大气式低氮燃气采暖热水炉控制方法，其特征在于，所述的负荷需求包括供暖负荷需求和供热水负荷需求，供暖负荷需求由供暖循环流量和供暖水目标温度决定，供热水负荷需求由生活水流量和生活水温差决定。
4.根据权利要求2所述的大气式低氮燃气采暖热水炉控制方法，其特征在于，所述I0为比例阀电流当前值，所述ΔI为预设的比例阀单次变化的最大电流值，由预设的燃烧状态比例阀电流调节速度V和比例阀电流调节频次f计算所得，ΔI=V/f；预设的比例阀电流调节速度V为10-50mA/s。
5.根据权利要求2所述的大气式低氮燃气采暖热水炉控制方法，其特征在于，在步骤A7中，通过调试采暖炉并采集多组（PWM，A，w）数据，其中PWM为风机输入，A为风机电流，w为风机转速，对数据处理，得到风量Q与PWM曲线，并存储于主控制器，其中风量由A、w计算所得；根据采暖炉的设计需求，确定预设比例阀电流及预设PWM值，所述预设比例阀电流包括预设最大比例阀电流Imax和预设最小比例阀电流Imin，所述预设PWM值包括预设最大PWM值Dmax和预设最小PWM值Dmin，采暖炉最大负荷对应Imax，对应Dmax；采暖炉最小负荷对应Imin，对应Dmin；在风量Q与PWM曲线上截取Dmin-Dmax对应的曲线段，与Imin-Imax匹配，得到风量与比例阀电流的关系图，作为负荷调节时的风量控制依据。
6.根据权利要求1所述的大气式低氮燃气采暖热水炉控制方法，其特征在于，大气式低氮燃气采暖炉炉体内装有大气式低氮燃烧器，用于燃气和空气的预混，混合后的空气、燃气在其燃烧面上燃烧，和大气式低氮燃烧器进气口连接的是燃气比例阀，负责燃气的通断及燃气流量的调节；燃烧产生的烟气冲刷热交换器换热后进入风机，由风机排出至室外；所述风机为上抽式直流风机，采用PWM调速方式，实现无极调速；所述燃气比例阀和所述风机均与主控制器电连接，主控制器提供电压控制所述燃气比例阀的开启，主控制器提供比例阀电流决定所述燃气比例阀开度；主控制器控制所述风机的启停和转速调节，并监控风机转速及风机电流。
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