多气源自适应调整方法、控制系统及带有其的燃气热水器与流程

本发明涉及燃气热水器技术领域，更具体地，涉及一种多气源自适应调整方法、控制系统及带有其的燃气热水器。

背景技术：

现有技术提供的燃气热水器在设计时是根据使用的具体基准气源进行风量匹配配比的，燃气热水器在同种气源成分发生适量变化下也能保证正常燃烧，但当气源成分发生较大或本质上变化时，燃气热水器就会出现各种异常现象，严重时燃气热水器无法正常工作，给用户生活带来诸多不便。

随着欧洲en26标准的实施，对燃气热水器综合性能提出更高要求，基准气源下测试nox排放量要满足小于56mg/kwh，各种界限气下测试燃烧要稳定，且co排放指标要满足严格的规定要求，现有技术中的燃气热水器很难满足要求，en26标准中较多的性能要求制约了国内多数厂家出口的步伐。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术提供的燃气热水器在气源成分发生较大或本质上变化时存在的燃气热水器无法正常工作的技术缺陷，提供了一种多气源自适应调整方法。

为实现以上发明目的，采用的技术方案是：

一种多气源自适应调整方法，包括有以下步骤：

s1.对燃气热水器运行时的参数进行采集，并基于采集的参数计算燃气热水器的实时输出负荷；

s2.将实时输出负荷与基准负荷进行比较，判断实时输出负荷是否达到基准负荷；若是，则燃气热水器按正常工作模式继续运行，若否，则计算实时输出负荷与基准负荷的负荷差值；

s3.判断在一段检测时间内负荷差值是否大于设定的第一差值；若是，则执行步骤s4，若否，则判断实时负荷在基准负荷偏差范围以内，燃气热水器按正常工作模式继续运行；

s4.判断负荷差值是否达到量级变化，若是则按照第一模式对燃气比例阀电流和风机电流进行调节，若否则按照第二模式对燃气比例阀电流和风机电流进行调节。

优选地，所述第一差值的取值范围为基准负荷的±5%~±20%以内；当负荷差值超出基准负荷±20%区间时，判断负荷差值达到量级变化。

优选地，所述第一差值为基准负荷的±5%；所述步骤s3、s4中，当负荷差值在基准负荷的±5%区间内时，判断实时负荷在基准负荷偏差范围以内，燃气热水器按正常工作模式继续运行；当负荷差值在基准负荷的5%~±10%区间时，按照第二模式对燃气比例阀电流和风机电流进行调节；当负荷差值在基准负荷的±10%~±20%区间时，按照第二模式对燃气比例阀电流和风机电流进行调节；当负荷差值超出基准负荷的±20%区间时，按照第一模式对燃气比例阀电流和风机电流进行调节。

进一步地，所述第一模式对于燃气比例阀电流的调节范围大于第二模式的调节范围。

本发明提供的多气源自适应调整方法通过实时比较燃气热水器的实时输出负荷与基准负荷的情况来判断是否需要对燃气比例阀电流和风机电流进行调节，从而对燃气比例阀、直流调速风机进行调节，使得燃气热水器能够在不同气源下稳定、安全、可靠、节能地工作，提高燃气热水器自适应能力，为用户带来舒适生活热水需求。

同时，本发明还提供了一种应用以上方法的控制系统，其具体的方案如下：

一种系统，包括数据采集电路、主控制器、比例阀控制电路、燃气比例阀、风机供电电路、风机控制电路和直流调速风机；数据采集电路的输出端、比例阀控制电路的输入端、风机供电电路的控制端、风机控制电路的输入端分别与主控制器连接，比例阀控制电路的输出端与燃气比例阀连接；风机供电电路的供电端、风机控制电路的输出端分别与直流调速风机连接。

上述方案中，数据采集电路用于采集参数，并将采集的参数传输至主控制器，主控制器基于采集的参数计算燃气热水器的实时输出负荷，然后将实时输出负荷与基准负荷进行比较，判断实时输出负荷是否达到基准负荷；若是，则燃气热水器按正常工作模式继续运行，若否，则计算实时输出负荷与基准负荷的负荷差值；判断在一段检测时间内负荷差值是否大于设定的第一差值；若否，则判断实时负荷在基准负荷偏差范围以内，燃气热水器按正常工作模式继续运行；若是，则判断负荷差值是否达到量级变化；若是则按照第一模式通过比例阀控制电路对燃气比例阀电流进行调节，以及按照第一模式通过风机控制电路对直流调速风机电流进行调节，从而对燃气比例阀、直流调速风机进行调节；若否则按照第二模式通过比例阀控制电路对燃气比例阀电流进行调节，以及按照第二模式通过风机控制电路对直流调速风机电流进行调节，从而对燃气比例阀、直流调速风机进行调节。

其中风机供电电路为直流调速风机提供工作电源，风机控制电路在主控制器的控制下为直流调速风机提供pwm脉冲调制方波，通过改变pwm占空比即可为直流调速风机提供相应控制电压和电流，使直流电动机旋转以带动叶轮旋转。

优选地，所述数据采集电路包括进水温度传感器、出水温度传感器和水流量传感器，进水温度传感器的输出端、出水温度传感器的输出端和水流量传感器的输出端分别与主控制器连接。本发明提供的控制系统采集的参数中，包括进水温度、出水温度和水流量，通过这三个参数计算燃气热水器的实时输出负荷。

优选地，控制系统还包括有电流反馈电路，电流反馈电路的输入端与直流调速风机连接，电流反馈电路的输出端与主控制器连接。电流反馈电路为主控制器实时反馈直流调速风机的电流信号。

优选地，所述控制系统还包括有转速反馈电路，转速反馈电路的输入端与直流调速风机连接，转速反馈电路的输出端与主控制器连接。转速反馈电路为主控制器实时反馈直流调速风机的转速信号。

优选地，所述控制系统还包括有预设显示装置，预设显示装置与主控制器连接。预设显示装置用于显示采集的参数、燃气比例阀电流、风机电流等参数。

同时，本发明还提供了一种应用以上控制系统的燃气热水器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的多气源自适应调整方法通过实时比较燃气热水器的实时输出负荷与基准负荷的情况来判断是否需要对燃气比例阀电流和风机电流进行调节，从而对燃气比例阀、直流调速风机进行调节，使得燃气热水器能够在不同气源下稳定、安全、可靠、节能地工作，提高燃气热水器自适应能力，为用户带来舒适生活热水需求。

附图说明

图1为方法的流程示意图。

图2为控制系统的结构示意图。

图3为以甲烷为基准气源以及对应界限气下，燃气热水器负荷与所需风量和燃气量线性图。

图4为以丙烷为基准气源以及对应界限气下，燃气热水器负荷与所需风量和燃气量线性图。

图5为以丁烷为基准气源以及对应界限气下，燃气热水器负荷与所需风量和燃气量线性图。

图6为在某个负荷需求区间内对所需燃气量和风量的需求关系图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

实施例1

如图1所述，一种多气源自适应调整方法，包括有以下步骤：

s1.对燃气热水器运行时的参数进行采集，并基于采集的参数计算燃气热水器的实时输出负荷；

s2.将实时输出负荷与基准负荷进行比较，判断实时输出负荷是否达到基准负荷；若是，则燃气热水器按正常工作模式继续运行，若否，则计算实时输出负荷与基准负荷的负荷差值；

s3.判断在一段检测时间内负荷差值是否大于设定的第一差值；若是，则执行步骤s4，若否，则判断实时负荷在基准负荷偏差范围以内，燃气热水器按正常工作模式继续运行；

s4.判断负荷差值是否达到量级变化，若是则按照第一模式对燃气比例阀电流和风机电流进行调节，若否则按照第二模式对燃气比例阀电流和风机电流进行调节。

在具体的实施过程中，所述第一差值为基准负荷的±5%，所述量级变化的判断阈值为负荷差值超出基准负荷±20%区间时，方法根据负荷差值的变化区间而选择执行不同调节模式以实施调整热水器，具体如下：

（1）负荷差值在基准负荷的±5%区间内时，方法默认负荷偏差在合理范围以内，使燃气热水器按正常工作模式运行；

（2）负荷差值在基准负荷的5%~±10%区间时，说明气源成分与基准气源相比已发生变化，但负荷差值在量级变化内，则方法执行第二模式，以调节风机电流为主，调节燃气比例阀电流为辅；

（3）当负荷差值在基准负荷的±10%~±20%区间时，同时监测到的实时火焰离子电流值超出其基准值的极限范围，说明气源成分与基准气源相比已发生较大变化，但负荷差值在量级变化内，则方法执行第二模式，以协同配合调节燃气比例阀电流和风机电流为主；

（4）当负荷差值超出基准负荷的±20%区间时，同时监测到的实时火焰离子电流值超出其基准值的极限范围，说明实时气源成分与基准气源相比已发生本质性变化，已达到量级变化，则方法执行第一模式，以调节燃气比例阀电流为主，调节风机电流为辅。

进一步地，所述第一模式对于燃气比例阀电流的调节范围大于第二模式的调节范围。

本发明提供的多气源自适应调整方法通过实时比较燃气热水器的实时输出负荷与基准负荷的情况来判断是否需要对燃气比例阀电流和风机电流进行调节，从而对燃气比例阀、直流调速风机进行调节，使得燃气热水器能够在不同气源下稳定、安全、可靠、节能地工作，提高燃气热水器自适应能力，为用户带来舒适生活热水需求。

同时，本实施例对本发明提供的方法进行了具体的实验，图3~6为实验结果情况。其中图3为以甲烷为基准气源以及对应界限气下，燃气热水器负荷与所需风量和燃气量线性图；图4为以丙烷为基准气源以及对应界限气下，燃气热水器负荷与所需风量和燃气量线性图；图5为以丁烷为基准气源以及对应界限气下，燃气热水器负荷与所需风量和燃气量线性图；图6为在某个负荷需求区间内对所需燃气量和风量的需求关系。

实施例2

本实施例提供了一种应用实施例1所述方法的控制系统，如图2所示，其具体的方案如下：

包括数据采集电路、主控制器1、比例阀控制电路2、燃气比例阀3、风机供电电路4、风机控制电路5和直流调速风机6；数据采集电路的输出端、比例阀控制电路2的输入端、风机供电电路4的控制端、风机控制电路5的输入端分别与主控制器1连接，比例阀控制电路2的输出端与燃气比例阀3连接；风机供电电路4的供电端、风机控制电路5的输出端分别与直流调速风机6连接。

上述方案中，数据采集电路用于采集参数，并将采集的参数传输至主控制器1，主控制器1基于采集的参数计算燃气热水器的实时输出负荷，然后将实时输出负荷与基准负荷进行比较，判断实时输出负荷是否达到基准负荷；若是，则燃气热水器按正常工作模式继续运行，若否，则计算实时输出负荷与基准负荷的负荷差值；判断在一段检测时间内负荷差值是否大于设定的第一差值；若否，则判断实时负荷在基准负荷偏差范围以内，燃气热水器按正常工作模式继续运行；若是，则判断负荷差值是否达到量级变化；若是则按照第一模式通过比例阀控制电路2对燃气比例阀3电流进行调节，以及按照第一模式通过风机控制电路5对直流调速风机6电流进行调节，从而对燃气比例阀3、直流调速风机6进行调节；若否则按照第二模式通过比例阀控制电路2对燃气比例阀3电流进行调节，以及按照第二模式通过风机控制电路5对直流调速风机6电流进行调节，从而对燃气比例阀3、直流调速风机6进行调节。

其中风机供电电路4为直流调速风机6提供工作电源，风机控制电路5在主控制器的控制下为直流调速风机6提供pwm脉冲调制方波，通过改变pwm占空比即可为直流调速风机6提供相应控制电压和电流，使直流电动机旋转以带动叶轮旋转。

其中主控制器1中设有mcu微控制单元，mcu微控制单元存储有同升数产品使用基准气源时，所需的基准负荷对应的比例阀档位电流值、基准负荷风机档位电流值；mcu微控制单元存储有同升数产品使用基准气源时为满足燃气热水器标准要求所测试的黄焰界限气、离焰界限气、回火界限气对应的比例阀档位电流值和风机档位电流值；mcu微控制单元还存储有同升数产品使用某个基准气源时为满足甲烷、丙烷、液化石油气及丁烷等不同气源间互换所需的比例阀档位电流值和风机档位电流值。

本实施例中，所述数据采集电路包括进水温度传感器7、出水温度传感器8和水流量传感器9，进水温度传感器7的输出端、出水温度传感器8的输出端和水流量传感器9的输出端分别与主控制器1连接。本发明提供的控制系统采集的参数中，包括进水温度、出水温度和水流量，通过这三个参数计算燃气热水器的实时输出负荷。

本实施例中，控制系统还包括有电流反馈电路10，电流反馈电路10的输入端与直流调速风机6连接，电流反馈电路10的输出端与主控制器1连接。电流反馈电路10为主控制器1实时反馈直流调速风机6的电流信号。

本实施例中，所述控制系统还包括有转速反馈电路11，转速反馈电路11的输入端与直流调速风机6连接，转速反馈电路11的输出端与主控制器1连接。转速反馈电路11为主控制器1实时反馈直流调速风机6的转速信号。

本实施例中，所述控制系统还包括有预设显示装置12，预设显示装置12与主控制器1连接。预设显示装置12用于显示采集的参数、燃气比例阀3电流、风机电流等参数。

实施例3

本实施例提供了一种应用实施例2所述控制系统的燃气热水器。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。