燃气热水器抗风控制方法及燃气热水器与流程

1.本发明涉及燃气热水器，具体地涉及一种燃气热水器抗风控制方法。此外，本发明还涉及一种燃气热水器。


背景技术：

2.燃气热水器在使用的过程中经常会遇到刮风的天气，风会从烟管进入到燃气热水器，形成倒灌风。倒灌风容易导致烟管堵塞、火焰熄灭，不仅影响燃气热水器的使用，还会给用户带来安全问题。
3.为了提高燃气热水器的抗风性能，通常在燃气热水器上使用能调节风机转速的直流风机，在外部风速较大形成烟管排风堵塞时，增加风机转速提高排风能力，从而实现一定程度地抗风功能。在应用普通直流风机排风的燃气热水器中，一般采用的抗风控制方法是，检测燃气热水器工作过程中直流风机的电流值，并与较标准工况(标准烟管、标准大气压以及烟管无堵塞的工况)下工作时的电流值相比较。在堵塞工况下，直流风机的工作电流通常出现增大，此时，控制系统提高直流风机的转速来进行补风。堵塞程度越严重，直流风机的工作电流增加量越大，控制系统控制直流风机转速提高形成的补风量也越大，从而提高燃气热水器的抗风性能。
4.然而在实际应用中，燃气热水器所使用的普通直流风机，在燃气热水器工作负荷较低的情况下，直流风机的工作负荷较低。此时即使发生烟管堵塞，直流风机的工作电流变化也不明显，导致控制系统容易出现误判，引起直流风机误补风或者不补风，造成燃气热水器低负荷段抗风能力偏弱，从而影响整机的抗风性能。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题是提供一种燃气热水器抗风控制方法，应用于恒流风机排风的燃气热水器，能够提高小负荷段的抗风能力。
6.本发明进一步所要解决的技术问题是提供一种燃气热水器，全负荷段的抗风性能好，使用安全性高。
7.为了解决上述技术问题，本发明一方面提供了一种燃气热水器抗风控制方法，应用于恒流风机排风的燃气热水器，该方法包括如下步骤：1)获取恒流风机的实际风机转速；2)计算实际风机转速与目标风机转速的差值占目标风机转速的比例，并以此作为判断实时堵塞程度的实时堵塞度参数；3)比较实时堵塞度参数与设定的报警点的大小，如果实时堵塞度参数大于报警点，则：获取恒流风机的风机电流，比较风机电流与设定报警电流的大小，如果风机电流小于设定报警电流，给出烟管阻塞故障报警信息；4)比较实时堵塞度参数与设定的额外补风点的大小，如果实时堵塞度参数大于额外补风点，将风机转速提高设定转速。
8.优选地，在步骤2)中，所述目标风机转速为与燃气热水器的出水量和出水温度相对应的设定风机转速。在该优选技术方案中，目标风机转速为在烟管没有堵塞的标准状态
下，为保证燃气热水器中燃气处于最佳燃烧状态而设定的风机转速。在燃气热水器不同的出水量和出水温度状态下，目标风机转速也不相同。目标风机转速通常在燃气热水器出厂前设定好，并存储在控制系统中。
9.优选地，在步骤3)中，所述报警点为导致烟气压力达到燃气热水器抗风性能要求的烟管堵塞程度。通过该优选技术方案，能够在燃气热水器烟管堵塞程度超过设定的报警点时，进行是否给出烟管阻塞故障报警信息的判断。
10.进一步优选地，所述报警点的设定方法为：在燃气热水器的不同负荷段根据抗风性能要求堵塞烟管，测试烟管风压，如果烟管风压达到抗风性能标准，则将此时的烟管堵塞程度设为所述报警点。通过该优选技术方案，能够方便地得到符合燃气热水器不同负荷段抗风性能的报警点，保证燃气热水器全负荷段的抗风性能。
11.优选地，在步骤3)中，所述风机电流的获取方法为：在烟管无堵塞的标准工况下，使用检测仪表检测三个以上不同的风机转速点下的风机电流；根据不同所述风机转速点的风机转速和风机电流拟合出风机转速
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风机电流曲线；根据实际风机转速和风机转速
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风机电流曲线计算得到风机旋转时的风机电流。在该优选技术方案中，通过三个以上不同风机转速点上的风机转速和风机电流，能够由计算机拟合出恒流风机的风机转速
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风机电流曲线。燃气热水器控制系统中的控制器就能够根据恒流风机的实际转速，通过拟合得到的风机转速
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风机电流曲线计算出恒流风机的实时风机电流。
12.进一步优选地，所述设定报警电流的获取方法为：在不同目标风机转速点将烟管堵塞至所述报警点，测试风机电流值，并将该电流值作为所述目标风机转速点的报警电流。通过该优选技术方案，能够方便地得到全负荷段恒流风机保证燃气热水器抗风性能所需的最小电流，并将该电流作为设定报警电流，作为是否给出烟管阻塞故障报警信息的一个依据。
13.优选地，在步骤3)中，在给出烟管阻塞故障报警信息时，还关闭燃气阀门，停止燃气热水器的工作。在该优选技术方案中，当烟管堵塞程度超出燃气热水器抗风性能要求时，燃气热水器继续工作已经不能保证用户的正常、安全使用。此时关闭燃气阀门，停止燃气热水器的工作，有利于保证客户的使用安全。
14.优选地，在步骤4)中，所述额外补风点为根据燃气热水器的抗风性能要求设定的值。通过该优选技术方案，当燃气热水器的烟管堵塞程度达到设定值时，控制恒流风机提高转速，进行额外补风，能够提高燃气热水器的抗风性能。
15.进一步优选地，所述设定转速为实时堵塞度参数与固定的转速提高系数的积。在该优选技术方案中，转速提高系数值的大小，决定了恒流风机额外补风量的大小，也就决定了燃气热水器的抗风能力提升量的大小。
16.本发明第二方面提供了一种燃气热水器，包括恒流风机和控制器，所述控制器中存储有能够实现本发明第一方面所提供的燃气热水器抗风控制方法的控制程序。
17.本发明的燃气热水器抗风控制方法，利用了恒流风机在烟道堵塞时，自身会增加风机转速来保持电流恒定的特点，通过恒流风机在各个负荷段下实际风机转速的变化，能够得到燃气热水器全负荷段的烟管堵塞程度。在烟管堵塞程度值大于设定值时，将风机转速提高设定转速，以提供设定量的额外补风，提高燃气热水器的抗风能力。在烟管堵塞程度值大于设定的报警点，并且风机电流小于设定报警电流时，给出烟管阻塞故障报警信息，提
醒用户烟管堵塞程度已经超出了燃气热水器的抗风性能范围，提醒用户进行处理。本发明的燃气热水器抗风控制方法，能有效避免燃气热水器在小负荷段出现误补风，并能够提升燃气热水器在小负荷段的抗风能力。
18.有关本发明的其它技术特征和技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
19.图1是本发明的燃气热水器抗风控制方法一个实施例的流程框图；
20.图2是本发明一个实施例的风机转速
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风机电流ad值拟合曲线图；
21.图3是本发明一个实施例的风机转速
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风机pwm拟合曲线图；
22.图4是本发明的燃气热水器一个实施例的控制流程示意图。
具体实施方式
23.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，术语“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，本发明的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。
25.本发明的燃气热水器抗风控制方法，应用于使用恒流风机进行烟气排风的燃气热水器中。
26.如图1所示，本发明的燃气热水器抗风控制方法的一个实施例，包括如下步骤：
27.1)控制器获取恒流风机的实际风机转速。恒流风机通常带有转速反馈接口，通过该转速反馈接口，能够方便地获取恒流风机的实际风机转速。
28.2)控制器计算实际风机转速与目标风机转速的差值，并计算该差值占目标风机转速的比例，该比例反映了烟道堵塞时恒流风机的转速变化的程度。
29.使用恒流风机排风的燃气热水器在烟管发生堵塞时，风机的排风阻力增加，风机自身会增加风机转速来保持电流的恒定。而且，在燃气热水器的各个负荷段下烟道发生堵塞时，风机转速都会发生明显的变化。这样就能够根据恒流风机转速的变化，来判定烟管发生堵塞。同时，堵塞程度越严重，恒流风机自身提高的转速也越多，因此，就可以通过程序根据实际风机转速偏离目标风机转速的比例来判断烟管的堵塞程度。
30.实际风机转速与目标风机转速的差值占目标风机转速的比例可以为百分比值，也可以是其他比例值。该比例值即为可以用来判断烟管实时堵塞程度的实时堵塞度参数a3。
31.3)控制器比较实时堵塞度参数a3与报警点b1的大小。在烟管发生堵塞时，烟管的排风压力增加，减少了烟气的排出量和吸入到燃烧室中的空气的量。通过恒流风机自身增加转速和控制系统提高风机的转速，在增加排风量的同时，也增加了烟管的排风压力，如果排风压力超过了一定的水平，恒流风机产生的烟气排出量就难以保证烟气的有效排除和燃
烧室获取充足的燃气燃烧所需要的空气，此时，就难以保证燃气热水器的正常、安全地工作。为了保证燃气热水器的正常运行，需要设定一个能够保证烟管排风压力不超过能够影响燃气热水器正常运行的压力水平的烟管堵塞程度作为报警点b1，如果实时堵塞度参数a3小于等于报警点b1，说明通过提高恒流风机的排风量能够保证燃气热水器的正常运行，控制系统正常进入下一步控制程序；如果实时堵塞度参数a3大于等于报警点b1，则说明恒流风机的排风量存在不能保证燃气热水器正常运行的风险，此时：
32.控制器获取恒流风机运行时的实时风机电流，并比较所获取的风机电流与设定报警电流的大小。在恒流风机正常工作时，风机电流与实际风机转速负相关，即实际风机转速较高时，风机电流较小；相反，实际风机转速较低时，风机电流较高。因此，如果此时的风机电流大于等于设定报警电流，说明此时的恒流风机转速较低，尚可以通过提高实际风机转速来增加风机的排风量，此时控制系统正常进入下一步控制程序，不给出报警信息；如果风机电流小于设定报警电流，说明此时的风机转速已经比较高，没有通过提高风机转速提高排风量的潜力，控制系统给出烟管阻塞故障报警信息，提醒用户注意，并给予相应的处理。
33.4)控制器比较实时堵塞度参数a3与设定额外补风点a4的大小。额外补风点a4是事先设定的能够引起燃气燃烧状态和烟气排出效果发生改变的烟管堵塞程度的设定值，实时堵塞度参数a3大于额外补风点a4时，控制器将恒流风机的目标风机转速提高设定转速，以在恒流风机自身提高转速保证电流恒定的基础上，将恒流风机的转速提高额外提高设定转速，以使得恒流风机提供一个额外补风量，提高烟气排出效果。如果实时堵塞度参数a3小于等于额外补风点a4时，说明烟管堵塞程度不会对烟气的排出造成大的影响，控制系统不对恒流风机的目标风机转速进行调整。
34.在本发明的燃气热水器抗风控制方法的一些实施例中，根据燃气热水器出水量和出水温度的不同，控制系统需要控制不同的燃气燃烧状态，以提供水流升温所需的不同的热量。不同的燃气燃烧状态通常需要不同的燃气量和不同的空气供应量，所产生的燃烧烟气量也不同，不同的燃气燃烧状态需要不同的风机转速来保证，因此，在燃气热水器出厂前，在控制系统中存储有与燃气热水器不同的出水量和出水温度相对应的不同的设定风机转速，也就是不同的目标风机转速。通常地，恒流风机的目标风机转速是由控制系统控制提供给恒流风机的驱动电源的pwm来实现的。具体目标风机转速的值，可以根据不同燃气热水器的设计通过试验确定。
35.目标风机转速的实现方法通常为：在烟道无堵塞的标准工况下，取三个以上(如五个)设定的风机转速点，调节风机驱动电源的pwm，使得通过转速反馈接口反馈的风机转速分别稳定在不同的风机转速点，使用检测仪器分别采集不同风机转速点下的pwm值，得到几个不同风机转速点的风机转速和风机pwm值，再通过计算机根据这几个风机转速点的风机转速和风机pwm值拟合出恒流风机的风机转速
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风机pwm值曲线。一个恒流风机的风机转速
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风机pwm值曲线如图3所示。将得到的风机转速
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风机pwm值曲线输入到燃气热水器的控制器中，需要输出不同的目标风机转速时，控制器根据需要输出的目标风机转速值通过风机转速
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风机pwm值曲线求得pwm值，并输出该pwm值的风机驱动电源驱动恒流风机工作。
36.在本发明的燃气热水器抗风控制方法的一些实施例中，燃气热水器烟管的堵塞会引起烟气压力的增加，随着烟管堵塞程度的提高，烟管中烟气的压力也相应提高。根据燃气热水器抗风性能的不同，燃气热水器所能承受的烟气压力也不同。通常将烟气压力达到燃
气热水器抗风性能要求标准的烟管堵塞程度设定为报警点b1，作为判断烟管堵塞程度是否会影响燃气热水器正常工作的一个依据，以保证烟管堵塞程度小于报警点b1时，从而不影响燃气热水器的正常工作。
37.作为本发明的燃气热水器抗风控制方法的一种具体实施方式，报警点b1的设定方法为：在燃气热水器出厂前，根据燃气热水器全负荷段的抗风性能要求，堵塞烟管的部分风孔，使用检测仪器检测烟管在不同堵塞程度下的风压，将所测得的烟管风压等于该负荷段下抗风性能标准时的风孔堵塞的百分比，设为该负荷段下的报警点b1，将报警点b1写入燃气热水器的控制器中，作为判断控制系统是否给出报警信息的标准之一。
38.在本发明的燃气热水器抗风控制方法的一些实施例中，恒流风机在不同转速下的风机电流的获取方法为：在烟管无堵塞的标准工况下，设定三个以上风机转速点，通过调节风机驱动电源pwm的方式调节风机的转速，使得通过恒流风机的转速反馈接口反馈的风机转速分别稳定在不同的风机转速点，使用检测仪器分别采集不同风机转速点下的风机电流ad值，得到三个以上的风机转速、风机电流ad值点。其中，电流ad值是以数字形式表示的电流值的大小。通过计算机由这些风机转速、风机电流ad值点拟合出恒流风机的风机转速
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风机电流曲线。一个恒流风机的通过五个风机转速、风机电流ad值点拟合出的风机转速
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风机电流曲线如图2所示。将得到的风机转速
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风机电流曲线输入到燃气热水器的控制器中，控制器就能够根据恒流风机工作时的实际风机转速从风机转速
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风机电流曲线中求得恒流风机在不同转速下工作时的风机电流ad值。
39.作为本发明的燃气热水器抗风控制方法的一种具体实施方式，在烟管无堵塞的标准工况下，在上述设定的风机转速点(目标风机转速)处，将烟管堵塞至堵塞程度达到报警点b1，测试此时恒流风机的电流ad值，并将此时的电流ad值作为恒流风机转速点的报警电流。将报警电流输入燃气热水器的控制器中，作为判断控制系统是否给出报警信息的标准之一。
40.在本发明的燃气热水器抗风控制方法的一些实施例中，燃气热水器的控制系统在给出烟管阻塞故障报警信息的同时，还控制燃气热水器燃气通路中的所有阀门关闭，停止燃气热水器中燃气的供应，并停止燃气热水器的工作。这样就能够防止燃气热水器燃烧火焰熄灭，导致烟气泄漏，或者燃气异常燃烧，不完全燃烧的燃气及不完全燃烧产生的有害气体在烟管风压作用下进入室内，给用户带来安全风险。
41.在本发明的燃气热水器抗风控制方法的一些实施例中，恒流风机能够在烟管堵塞，排风阻力增加的情况下，风机自身提高风机转速来保持电流的恒定。但恒流风机自身提高转速补风达到一定程度后，转速随烟管堵塞程度增加的效果减弱，不能弥补烟管堵塞导致的排风量的下降，此时，需要控制器根据烟管堵塞程度额外增加风机转速，来保证烟气的排出量，提高燃气热水器的抗风性能。触发控制器额外增加风机转速的烟管堵塞程度即为额外补风点a4。额外补风点a4通常根据燃气热水器的抗风性能要求进行设定。额外补风点a4设置过小，容易导致恒流风机频繁进行额外补风，影响燃气热水器工作状态的稳定；而额外补风点a4设置过大，容易导致烟管堵塞程度较轻时恒流风机补风能力不足，引起燃气热水器抗风能力波动。
42.作为本发明的燃气热水器抗风控制方法的一种具体实施方式，在燃气热水器烟管的实时堵塞度参数a3大于额外补风点a4时，控制器额外增加的风机转速的设定转速值为实
等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
46.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行的简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。