CN115259424A - 一种净水机纯水回流控制系统及智能控制方法 - Google Patents

Abstract

一种净水机纯水回流智能控制方法，通过净水机纯水回流系统实现，该系统包括依次管线连接的进水电磁阀、温度传感器、第一TDS探针、增压泵、反渗透膜滤芯和出水口，在进水电磁阀和增压泵之间增设前置处理单元，在反渗透膜滤芯后端增设后置滤芯，而纯水回流旁路并联设置在后置滤芯后端和前置处理单元前端之间；该纯水回流旁路中设有第三TDS探针和回流电磁阀。而智能控制方法包括正常工作模式和停机冲洗模式，通过TDS探针探测出的值，进行系统计算得出纯水回流时间和脉冲冲洗方式，得到最有效的方式来降低一段时间停机后出水TDS值，彻底解决第一杯水的问题。

Description

一种净水机纯水回流控制系统及智能控制方法

【技术领域】

本发明涉及小型电子产品的加热控制技术，尤其涉及加热体的即热控制算法。

【背景技术】

随着经济的发展，生活水平的提升，即热饮水的便捷、节能的优点逐渐走入人们的生活中。这种即热式饮水机的温度精确控制、快速到达目标温度并直接出水都是设定系统的关键参数并控制运行的结果。

初代产品的设计原理和控制过程是，根据供水水泵的流量以及加热体的效率来计算，即刻加热到预设温度的过程大致需要的时间，根据计算出来的时间来控制出水，就能达到即开即可得到预设温度热水的效果。

但是初代产品设计架构中，系统采用的加热体稳定运行时的额定效率来代入到计算公式，得到的也是在稳定运行情况下，达到预设温度的时间，那么如果在实际使用中，由于加热体本身在未开始工作下温度低于预设温度以及加热体内部存在部分低温水的情况，导致从开始加热时产生的热量会被加热体本身和低温水升温所耗费，显示出来的现象就是加热体的热效率是从0开始上升到加热体的稳定值。那么实际情况下，按照计算出水温度出来的水会跟预设温度有所偏差。

【发明内容】

本发明针对这一问题，为了实现精准控温和准确地按照预设温度出水，提出了一种精准控温的即热控制系统，以及适用该系统的控制算法来克服初始温度对即热效果的影响。

本发明所涉及一种净水机纯水回流控制系统，该系统包括进水电磁阀、第一TDS探针、增压泵、反渗透膜滤芯和出水口，水路管道通过进水电磁阀连接到反渗透膜滤芯，通过反渗透膜滤芯后连接到出水口，在反渗透膜滤芯的进水端设有增压泵，在进水电磁阀和增压泵之间设有第一TDS探针，其特征在于，在系统内配置前置处理单元、后置滤芯、纯水回流旁路；在进水电磁阀和增压泵之间设有温度传感器和前置处理单元，在反渗透膜滤芯后端增设后置滤芯，而纯水回流旁路并联设置在后置滤芯后端和前置处理单元前端之间；该纯水回流旁路中设有第三TDS探针和回流电磁阀。

该纯水回流旁路还包括一个单向阀，在该旁路中，顺着纯水回流的方向依次经过第三TDS探针、回流电磁阀和单向阀。

在前置处理单元和增压泵之间增设第二TDS探针。

该系统还包括一个脉冲冲洗单元，该脉冲冲洗单元直接连接至反渗透膜滤芯浓水端，该脉冲冲洗单元包括电磁阀组合和第四TDS探针，其中电磁阀组合包括一个通断电磁阀和一个废水比电磁阀。

一种净水机纯水回流智能控制方法，应用于所述净水机纯水回流控制系统，包括正常工作模式和停机冲洗模式，

其中正常工作模式：

出水口开启，进水电磁阀开启，增压泵启动，纯水回流旁路中的回流电磁阀关闭，纯水不回流；

原水经过进水电磁阀、温度传感器、第一TDS探针、前置处理单元、第二TDS探针以及增压泵增压进入到反渗透膜滤芯40；纯水经过后置滤芯70后从出水口50流出；

停机冲洗模式：

出水口关闭，进水电磁阀继续打开，增压泵启动；原水经过进水电磁阀、温度传感器、第一TDS探针、前置处理单元和第二TDS探针后，经过增压泵增压进入反渗透膜滤芯；纯水回流旁路中的回流电磁阀打开，纯水经过后置滤芯进入到纯水回流旁路进行回流程序，经过第三TDS探针、开启的回流电磁阀以及通过单向阀后，与原水一起进入到前置处理单元中，不断地稀释前置处理单元中剩余水的TDS值，而反渗透膜滤芯中的浓水则通过脉冲冲洗单元排放。

其中停机冲洗模式根据连续取水及间歇取水方式分为智能回流冲洗模式1和智能回流冲洗模式2，其中智能回流冲洗模式1是间歇取水模式，而智能回流冲洗模式2是连续取水模式，当两次打开出水口的间隔时间大于Y时（Y按照经验可以定义其范围为20~40min），则定义为间歇取水模式，按照智能回流冲洗模式1进行冲洗；反之，则定义为连续取水模式，按照智能回流冲洗模式2进行冲洗。

该智能回流冲洗模式1中，已知整个系统在25℃，水效加标水下的回收率，假设纯水流量/废水流量＝n，前置滤芯中存水体积为V1，第一TDS探针探测的原水TDS值记为TDS1，纯水回流旁路上第三TDS探针检测的TDS值记为TDS3，脉冲冲洗单元中的第四TDS探针探测的废水TDS值记为TDS4，纯水回流时第二TDS探针检测的前置滤芯后出水TDS值记为TDS2，停机纯水回流时可根据增压泵的压力流量曲线，通过泵当前的功率得到当前泵的流量L，温度T的情况下，原水TDS与系统的回收率系数为k，则回流时，纯水流量为：knL/（kn+1），废水流量为：L/（kn+1），算出停机回流时前置滤芯中存水达到平衡时的TDS5浓度：TDS5=[L/(kn+1)×TDS1+knL/(kn+1) ×TDS2]/L，回流时，当TDS2≤（TDS5+Cmg/L），停止纯水回流，得到纯水回流时间t1，此期间废水正常排放；

当纯水回流以及废水正常排放，即TDS2≤（TDS5+Cmg/L），增压泵断电，回流电磁阀关闭，进水电磁阀打开，脉冲冲洗单元中的电池阀组合全开，用原水挤压前置滤芯中低浓度存水冲洗反渗透膜壳；当TDS4＜（TDS2+Cmg/L），关闭进水电磁阀及电磁阀组合，此时冲洗时间为t2，系统进入停机状态。

其中常量C的值域为15~25，代表理论与实际误差值。

当连续取水，即两次打开出水口的间隔时间小于等于Y时，系统采用所述智能回流冲洗模式2，纯水回流，废水脉冲排放：根据前述推导，可以得出：

TDS5=[L/(nx+1) ×TDS1+nxL/(nx+1) ×TDS3]/L，因废水脉冲排放，实际探测的TDS2会小于理论值TDS5，当TDS2≤TDS5时，停止纯水回流，得到纯水回流时间t1；此期间废水脉冲排放，电磁阀组合中废水比电磁阀开启，通断电磁阀脉冲关闭和开启；其中关闭时间：V1/L，开启时间V1/5L；当纯水回流+脉冲排放后，即TDS2≤TDS5时，增压泵断电，脉冲冲洗组合阀中废水比电磁阀断电，纯水回流电磁阀关闭，进水电磁阀打开，当TDS4＜（TDS2+Cmg/L），关闭进水电磁阀及脉冲冲洗组合阀，此时冲洗时间为t2，系统进入停机状态。

断通电磁阀脉冲关闭和开启，关闭时间为 V1/L，前置滤芯存水正好循环一次；开启时间为V1/XL，此时的X为经验取值，可参考的取值范围为X=3~6，在本项目中，常见的取值为5，该取值可根据系统具体膜壳体积及回收率进行修正，不断循环。

本发明所涉及净水机纯水回流智能控制方法，是基于净水机纯水回流系统中的纯水回流旁路、前置处理单元、脉冲冲洗单元引用纯水回流至前置处理单元，同时脉冲冲洗单元排放浓水，来降低停机后第一杯水中TDS值过高的问题，根据进水TDS值自动计算回流及冲洗时间，智能调控回流方案，以实现不同地区停机一段时间后接水TDS值高的问题。

【附图说明】

图1是本发明所涉及净水机纯水回流系统原理示意图；

图2是本发明所涉及净水机纯水回流系统流程图；

其中：10、进水电磁阀；21、第一TDS探针；22、第二TDS探针；23、第三TDS探针；24、第四TDS探针；25、温度传感器；30、增压泵；40、反渗透膜滤芯；50、出水口；60、前置处理单元；70、后置滤芯；80、纯水回流旁路；81、回流电磁阀；82、单向阀；90、脉冲冲洗单元；91、电磁阀组合；911、断通电磁阀；912、废水比电磁阀。

【具体实施方式】

下面将结合附图及实施例对本发明进行详细说明，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参考附图1，其中示出了本发明所涉及净水机回流系统，该系统包括进水电磁阀10、第一TDS探针21、增压泵30、反渗透膜滤芯40和出水口50；

水路管道通过进水电磁阀10连接到反渗透膜滤芯40，通过反渗透膜滤芯40后连接到出水口50，在反渗透膜滤芯40的进水端设有增压泵30，对反渗透膜滤芯进水端进行增压；在进水电磁阀10和增压泵30之间设有第一TDS探针20，供水通过进水电磁阀10后，经过第一TDS探针20被增压泵增压压入反渗透膜滤芯40内，经过反渗透膜滤芯40处理后纯水通过出水口50提供给用户。

在对系统进行改进的方案中，在系统内配置了前置处理单元60、后置滤芯70、纯水回流旁路80；在进水电磁阀10和增压泵30之间设有温度传感器25和前置处理单元60，在反渗透膜滤芯40后端增设后置滤芯70，而纯水回流旁路80并联设置在后置滤芯70后端和前置处理单元60前端之间。

在前置处理单元60和增压泵30之间增设第二TDS探针22。

更进一步地，该纯水回流旁路80包括第三TDS探针23、回流电磁阀81以及一个单向阀82，回流的方向与正常过滤供水方向相反，从后置滤芯70出来的纯水依次通过第三TDS探针23、回流电磁阀81以及单向阀82，连接至前置处理单元60前端。

该系统还包括一个脉冲冲洗单元90，该脉冲冲洗单元90直接连接至反渗透膜滤芯浓水端，该脉冲冲洗单元90包括电磁阀组合91和第四TDS探针24，其中电磁阀组合91包括一个通断电磁阀911和一个废水比电磁阀912。该脉冲冲洗单元主要用于脉冲式排放废水，比如打开废水比电磁阀打开5s，关闭1s，往复循环形成脉冲排放。

在正常工作模式下：当出水口50打开后，进水电磁阀10打开，增压泵30启动，纯水回流旁路80中的回流电磁阀81关闭，纯水不回流；原水经过进水电磁阀10、温度传感器25、第一TDS探针21、前置处理单元60、第二TDS探针22以及增压泵30增压进入到反渗透膜滤芯40。纯水经过后置滤芯70后从出水口50流出。

停机后冲洗模式：出水口50关闭后，进水电磁阀10继续打开，增压泵启动；原水经过进水电磁阀10、第一TDS探针21、前置处理单元60和第二TDS探针22后，经过增压泵30增压进入反渗透膜滤芯40。纯水回流旁路80中的回流电磁阀81打开，纯水经过后置滤芯70进入到纯水回流旁路80进行回流程序，经过第三TDS探针23、打开的回流电磁阀81以及通过单向阀82后，与原水一起进入到前置处理单元60中，可以不断地稀释前置处理单元60中剩余水的TDS值，而反渗透膜滤芯中的浓水则不断地通过脉冲冲洗单元90排放。

当第二TDS探针检22测到TDS值低于预设浓度时，增压泵30关闭，利用原水压力推出前置处理单元60中低浓度存水，冲洗反渗透膜壳，此时脉冲冲洗单元中的电磁阀组合91全部打开，排出废水，关闭回流电磁阀81，进入待机模式。

一种净水机纯水回流智能控制方法，应用于所述净水机纯水回流控制系统，包括正常工作模式和停机冲洗模式，

其中正常工作模式：

出水口开启，进水电磁阀开启，增压泵启动，纯水回流旁路中的回流电磁阀关闭，纯水不回流；

原水经过进水电磁阀10、温度传感器25、第一TDS探针21、前置处理单元60、第二TDS探针22以及增压泵30增压进入到反渗透膜滤芯40；纯水经过后置滤芯70后从出水口50流出；

停机冲洗模式：

出水口关闭，进水电磁阀继续打开，增压泵启动；原水经过进水电磁阀、温度传感器25、第一TDS探针、前置处理单元和第二TDS探针后，经过增压泵增压进入反渗透膜滤芯；纯水回流旁路中的回流电磁阀打开，纯水经过后置滤芯进入到纯水回流旁路进行回流程序，经过第三TDS探针、开启的回流电磁阀以及通过单向阀后，与原水一起进入到前置处理单元中，不断地稀释前置处理单元中剩余水的TDS值，而反渗透膜滤芯中的浓水则通过脉冲冲洗单元排放。

其中停机冲洗模式根据连续取水及间歇取水方式分为智能回流冲洗模式1和智能回流冲洗模式2，其中智能回流冲洗模式1是间歇取水模式，而智能回流冲洗模式2是连续取水模式，当两次打开出水口的间隔时间大于Y时(根据经验Y的范围为20min~40min)，则定义为间歇取水模式，按照智能回流冲洗模式1进行冲洗；反之，则定义为连续取水模式，按照智能回流冲洗模式2进行冲洗。

该智能回流冲洗模式1中，已知整个系统在25℃，水效加标水下的回收率，假设纯水流量/废水流量＝n，前置滤芯中存水体积为V1，第一TDS探针探测的原水TDS值记为TDS1，纯水回流旁路上第三TDS探针检测的TDS值记为TDS3，脉冲冲洗单元中的第四TDS探针探测的废水TDS值记为TDS4，纯水回流时第二TDS探针检测的前置滤芯后出水TDS值记为TDS2，停机纯水回流时可根据增压泵的压力流量曲线，通过泵当前的功率得到当前泵的流量L，温度T的情况下，原水TDS与系统的回收率系数为k，则回流时，纯水流量为：knL/（kn+1），废水流量为：L/（kn+1），算出停机回流时前置滤芯中存水达到平衡时的TDS5浓度：TDS5=[L/(kn+1)×TDS1+knL/(kn+1) ×TDS2]/L，回流时，当TDS2≤（TDS5+Cmg/L），停止纯水回流，得到纯水回流时间t1，此期间废水正常排放；

当纯水回流以及废水正常排放，即TDS2≤（TDS5+Cmg/L），增压泵断电，回流电磁阀关闭，进水电磁阀打开，脉冲冲洗单元中的电池阀组合全开，用原水挤压前置滤芯中低浓度存水冲洗反渗透膜壳；当TDS4＜（TDS2+Cmg/L），关闭进水电磁阀及电磁阀组合，此时冲洗时间为t2，系统进入停机状态。

其中常量C的值域为15~25，代表理论与实际误差值。

当连续取水，即两次打开出水口的间隔时间小于等于Y时，系统采用所述智能回流冲洗模式2，纯水回流，废水脉冲排放：根据前述推导，可以得出：

TDS5=[L/(nx+1) ×TDS1+nxL/(nx+1) ×TDS3]/L，因废水脉冲排放，实际探测的TDS2会小于理论值TDS5，当TDS2≤TDS5时，停止纯水回流，得到纯水回流时间t1；此期间废水脉冲排放，电磁阀组合中废水比电磁阀开启，通断电磁阀脉冲关闭和开启；其中关闭时间：V1/L，开启时间V1/5L；当纯水回流+脉冲排放后，即TDS2≤TDS5时，增压泵断电，脉冲冲洗组合阀中废水比电磁阀断电，纯水回流电磁阀关闭，进水电磁阀打开，当TDS4＜（TDS2+Cmg/L），关闭进水电磁阀及脉冲冲洗组合阀，此时冲洗时间为t2，系统进入停机状态。

进水电磁阀脉冲关闭和开启，关闭时间为 V1/L，前置滤芯存水正好循环一次；开启时间为V1/5L，此时5L为经验值，可根据系统具体膜壳体积及回收率进行修正，不断循环。

具体实施方案：

以10寸滤芯（存水400mL）+600G增压泵+600G 反渗透膜+后置滤芯（存水300mL）为例，在水效加标水为原水条件下（500mg/L）正常制水后，纯水回流+脉冲排放，合计80s，放置18h后，第一杯水脱盐率＞80%；放置72h，第一杯水脱盐率＞75%，废水冲洗总排放量600mL。

本发明所涉及净水机纯水回流智能控制方法，是基于净水机纯水回流系统中的纯水回流旁路、前置处理单元、脉冲冲洗单元引用纯水回流至前置处理单元，同时脉冲冲洗单元排放浓水，来降低停机后第一杯水中TDS值过高的问题，根据进水TDS值自动计算回流及冲洗时间，智能调控回流方案，以实现不同地区停机一段时间后接水TDS值高的问题。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种净水机纯水回流控制系统，该系统包括进水电磁阀、第一TDS探针、增压泵、反渗透膜滤芯和出水口，水路管道通过进水电磁阀连接到反渗透膜滤芯，通过反渗透膜滤芯后连接到出水口，在反渗透膜滤芯的进水端设有增压泵，在进水电磁阀和增压泵之间设有第一TDS探针，其特征在于，在系统内配置前置处理单元、后置滤芯、纯水回流旁路；在进水电磁阀和增压泵之间设有温度传感器和前置处理单元，在反渗透膜滤芯后端增设后置滤芯，而纯水回流旁路并联设置在后置滤芯后端和前置处理单元前端之间；该纯水回流旁路中设有第三TDS探针和回流电磁阀。

2.根据权利要求1所述净水机纯水回流控制系统，其特征在于，该纯水回流旁路还包括一个单向阀，在该旁路中，顺着纯水回流的方向依次经过第三TDS探针、回流电磁阀和单向阀。

3.根据权利要求2所述净水机纯水回流控制系统，其特征在于，在前置处理单元和增压泵之间增设第二TDS探针。

4.根据权利要求3所述净水机纯水回流控制系统，其特征在于，该系统还包括一个脉冲冲洗单元，该脉冲冲洗单元直接连接至反渗透膜滤芯浓水端，该脉冲冲洗单元包括电磁阀组合和第四TDS探针，其中电磁阀组合包括一个通断电磁阀和一个废水比电磁阀。

5.一种净水机纯水回流智能控制方法，其特征在于，应用于所述净水机纯水回流控制系统，包括正常工作模式和停机冲洗模式，

其中正常工作模式：

出水口开启，进水电磁阀开启，增压泵启动，纯水回流旁路中的回流电磁阀关闭，纯水不回流；

原水经过进水电磁阀、温度传感器、第一TDS探针、前置处理单元、第二TDS探针以及增压泵增压进入到反渗透膜滤芯40；纯水经过后置滤芯70后从出水口50流出；

停机冲洗模式：

出水口关闭，进水电磁阀继续打开，增压泵启动；原水经过进水电磁阀、温度传感器、第一TDS探针、前置处理单元和第二TDS探针后，经过增压泵增压进入反渗透膜滤芯；纯水回流旁路中的回流电磁阀打开，纯水经过后置滤芯进入到纯水回流旁路进行回流程序，经过第三TDS探针、开启的回流电磁阀以及通过单向阀后，与原水一起进入到前置处理单元中，不断地稀释前置处理单元中剩余水的TDS值，而反渗透膜滤芯中的浓水则通过脉冲冲洗单元排放。

6.根据权利要求5所述净水机纯水回流智能控制方法，其特征在于，其中停机冲洗模式根据连续取水及间歇取水方式分为智能回流冲洗模式1和智能回流冲洗模式2，其中智能回流冲洗模式1是间歇取水模式，而智能回流冲洗模式2是连续取水模式，当两次打开出水口的间隔时间大于Y时，Y的范围为20min~40min，则定义为间歇取水模式，按照智能回流冲洗模式1进行冲洗；反之，则定义为连续取水模式，按照智能回流冲洗模式2进行冲洗。

7.根据权利要求6所述净水机纯水回流智能控制方法，其特征在于，该智能回流冲洗模式1中，已知整个系统在25℃，水效加标水下的回收率，假设纯水流量/废水流量＝n，前置滤芯中存水体积为V1，第一TDS探针探测的原水TDS值记为TDS1，纯水回流旁路上第三TDS探针检测的TDS值记为TDS3，脉冲冲洗单元中的第四TDS探针探测的废水TDS值记为TDS4，纯水回流时第二TDS探针检测的前置滤芯后出水TDS值记为TDS2，停机纯水回流时可根据增压泵的压力流量曲线，通过泵当前的功率得到当前泵的流量L，温度T的情况下，原水TDS与系统的回收率系数为k，则回流时，纯水流量为：knL/（kn+1），废水流量为：L/（kn+1），算出停机回流时前置滤芯中存水达到平衡时的TDS5浓度：TDS5=[L/(kn+1) ×TDS1+knL/(kn+1) ×TDS2]/L，回流时，当TDS2≤（TDS5+Cmg/L），停止纯水回流，得到纯水回流时间t1，此期间废水正常排放；

当纯水回流以及废水正常排放，即TDS2≤（TDS5 +Cmg/L），增压泵断电，回流电磁阀关闭，进水电磁阀打开，脉冲冲洗单元中的电池阀组合全开，用原水挤压前置滤芯中低浓度存水冲洗反渗透膜壳；当TDS4＜（TDS2+Cmg/L），关闭进水电磁阀及电磁阀组合，此时冲洗时间为t2，系统进入停机状态。

8.根据权利要求7所述净水机纯水回流智能控制方法，其特征在于，其中常量C的值域为15~25，代表理论与实际误差值。

9.根据权利要求7所述净水机纯水回流智能控制方法，其特征在于，当连续取水，即两次打开出水口的间隔时间小于等用Y时，系统采用所述智能回流冲洗模式2，纯水回流，废水脉冲排放：根据前述推导，可以得出：

TDS5=[L/(nx+1) ×TDS1+nxL/(nx+1) ×TDS3]/L，因废水脉冲排放，实际探测的TDS2会小于理论值TDS5，当TDS2≤TDS5时，停止纯水回流，得到纯水回流时间t1；此期间废水脉冲排放，电磁阀组合中废水比电磁阀开启，通断电磁阀脉冲关闭和开启；其中关闭时间：V1/L，开启时间V1/5L；当纯水回流+脉冲排放后，即TDS2≤TDS5时，增压泵断电，脉冲冲洗组合阀中废水比电磁阀断电，纯水回流电磁阀关闭，进水电磁阀打开，当TDS4＜（TDS2+Cmg/L），关闭进水电磁阀及脉冲冲洗组合阀，此时冲洗时间为t2，系统进入停机状态。

10.根据权利要求7所述净水机纯水回流智能控制方法，其特征在于，进水电磁阀脉冲关闭和开启，关闭时间为 V1/L，前置滤芯存水正好循环一次；开启时间为V1/XL，此时的X为经验取值，可参考的取值范围为X=3~6。

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