一种掺氢自适应燃气壁挂炉控制方法及燃气壁挂炉与流程

本发明涉及燃气壁挂炉设备，尤其涉及一种掺氢自适应燃气壁挂炉控制方法及燃气壁挂炉。

背景技术：

1、燃气自适应技术可以为壁挂炉带来更大的负荷调节比，并且在不同工况下都能保持较为良好的性能。掺氢天然气可以作为向氢能源过渡的可行方式，但是掺氢天然气的燃烧特性会随着掺氢比例的不同而发生变化，如果全预混燃气壁挂炉设备对于不同的掺氢天然气采用统一控制方法，会造成产品性能的改变，甚至会有安全隐患。自适应技术就成为解决不同掺氢比下壁挂炉燃烧调节的解决方案。

2、掺氢比例在20％以内时，掺氢比例的变化会让壁挂炉的最佳燃烧工况发生变化(例如某燃气壁挂炉在常规天然气下，空燃比为1.2时24kw热负荷的效率最高，当气源变为掺氢20％的天然气时，空燃比为1.15才能使24kw热负荷的效率最高)，所以当不同掺氢比都采用同一套控制方法和参数，那么必然会造成壁挂炉效率下降。

3、如中国专利申请cn2022108556602中对掺氢比例进行了分段，每一段对应一种控制方法，用户可以根据家庭通气情况选择掺氢比，或者设备内置燃气成分分析仪来进行控制方法的选择。此方案在一定程度上改善了上述燃烧效率的问题，但是并未完全解决，而且控制器内置多套程序，对于内存的占用也比较大，会带来成本的增加。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了解决不同掺氢比下燃气壁挂炉燃烧采用同一套控制方法导致效率下降的问题，本发明的实施例提供了一种掺氢自适应燃气壁挂炉控制方法及燃气壁挂炉。

2、本发明的实施例提供一种掺氢自适应燃气壁挂炉控制方法，包括以下步骤：

3、s1、获取对壁挂炉输入燃气的掺氢比h；

4、s2、获取壁挂炉的燃气流量qgas，根据燃气流量qgas计算出掺氢比为h的燃气对应的壁挂炉输入功率p输入，然后根据壁挂炉输入功率p输入计算出最佳空燃比α0，并根据最佳空燃比α0计算出所述壁挂炉内的目标空燃比监测参数；

5、s3、采集所述壁挂炉内的当前空燃比监测参数；

6、s4、比较当前空燃比监测参数与目标空燃比监测参数，并根据比较结果对壁挂炉的风机和燃气比例阀进行调节，使当前空燃比监测参数达到目标空燃比监测参数。

7、进一步地，所述空燃比监测参数为空气流量qair、离子电流i或烟气氧含量y。

8、进一步地，所述空气流量qair通过设置于所述壁挂炉内的空气流量计采集获得；所述离子电流i通过设置于所述壁挂炉内的离子电流感应针采集获得；所述烟气氧含量y通过设置于所述壁挂炉内的氧含量传感器采集获得。

9、进一步地，所述步骤s2中，目标空燃比监测参数通过函数计算：壁挂炉输入功率p输入、燃气流量qgas之间的函数和燃气的掺氢比h之间的函数关系通过实验数据拟合获得；最佳空燃比α0、壁挂炉输入功率p输入和燃气的掺氢比h之间的函数关系通过实验数据拟合获得；目标空燃比监测参数、壁挂炉输入功率p输入和最佳空燃比α0之间的函数关系通过实验数据拟合获得。

10、进一步地，所述空燃比监测参数为空气流量qair时，所述步骤s3还包括计算出当前实际空燃比α，所述步骤s4中根据当前实际空燃比α与最佳空燃比α0比较结果对壁挂炉的风机和燃气比例阀进行调节。

11、进一步地，所述步骤s4具体为：计算当前空燃比监测参数与目标空燃比监测参数的偏差率，在当前空燃比监测参数与目标空燃比监测参数的偏差率大于设定偏差率时，调节壁挂炉的风机和燃气比例阀，使壁挂炉的燃气流量qgas保持不变，当前空燃比监测参数接近直至达到目标空燃比监测参数。

12、进一步地，所述步骤s1具体包括：

13、s101、获取壁挂炉的燃气流量qgas和空气流量qair；

14、s102、获取壁挂炉的进水温度t1、出水温度t2和热水流量qw，并计算出壁挂炉输出功率p输出；

15、s103、调节至少一次壁挂炉的风机和燃气比例阀，每次调节时使壁挂炉的燃气流量qgas保持不变、空燃比监测参数增加x％，每次调节后计算出壁挂炉输出功率p′输出，并比较p′输出和每次调节前的壁挂炉输出功率p输出，直至p′输出≦p输出；

16、s104、调节至少一次壁挂炉的风机和燃气比例阀，每次调节时使壁挂炉的燃气流量qgas保持不变、空燃比监测参数减小x％，每次调节后计算出壁挂炉输出功率p′输出，并比较p′输出和每次调节前的壁挂炉输出功率p输出，直至p′输出≦p输出，根据此时的p输出计算出对壁挂炉输入燃气的掺氢比h。

17、进一步地，所述进水温度t1为采暖回水温度、所述出水温度t2采暖供水温度、热水流量qw为采暖水流量；或所述进水温度t1为生活进水温度、所述出水温度t2生活出水温度、热水流量qw为生活水流量。

18、并且，本发明的实施例还提供了一种燃气壁挂炉，包括燃烧室、主换热器、板式换热器、燃气进气管、采暖回水管、采暖供水管、生活进水管、生活出水管、燃气流量计、监测模块和控制器；

19、所述燃烧室设有风机；

20、所述燃气进气管设有燃气比例阀；

21、所述燃气流量计用于检测壁挂炉的燃气流量qgas；

22、所述监测模块用于采集所述壁挂炉内的当前空燃比监测参数；

23、所述控制器分别连接所述燃气流量计、所述监测模块、所述风机和所述燃气比例阀，所述控制器用于获取对壁挂炉输入燃气的掺氢比h，根据燃气流量qgas计算出掺氢比为h的燃气对应的壁挂炉输入功率p输入，然后根据壁挂炉输入功率p输入计算出最佳空燃比α0，并根据最佳空燃比α0计算出所述壁挂炉内的目标空燃比监测参数，比较当前空燃比监测参数与目标空燃比监测参数，并根据比较结果对壁挂炉的风机和燃气比例阀进行调节，使当前空燃比监测参数达到目标空燃比监测参数。

24、进一步地，还包括两温度传感器和热水流量传感器，两所述温度传感器用于分别用于检测壁挂炉的进水温度t1和出水温度t2，所述热水流量传感器用于检测壁挂炉的热水流量qw；

25、所述控制器还连接两所述温度传感器和所述热水流量传感器，以获取壁挂炉的燃气流量qgas和空气流量qair；获取壁挂炉的进水温度t1、出水温度t2和热水流量qw，并计算出壁挂炉输出功率p输出；调节至少一次壁挂炉的风机和燃气比例阀，每次调节时使壁挂炉的燃气流量qgas保持不变、空燃比监测参数增加x％，每次调节后计算出壁挂炉输出功率p′输出，并比较p′输出和每次调节前的壁挂炉输出功率p输出，直至p′输出≦p输出；调节至少一次壁挂炉的风机和燃气比例阀，每次调节时使壁挂炉的燃气流量qgas保持不变、空燃比监测参数减小x％，每次调节后计算出壁挂炉输出功率p′输出，并比较p′输出和每次调节前的壁挂炉输出功率p输出，直至p′输出≦p输出，根据此时的p输出计算出对壁挂炉输入燃气的掺氢比h。

26、进一步地，一所述温度传感器和所述热水流量传感器均设置于所述采暖回水管上，另一所述温度传感器设置于所述采暖供水管上。

27、进一步地，一所述温度传感器和所述热水流量传感器均设置于所述生活进水管上，另一所述温度传感器设置于所述生活出水管上。

28、进一步地，所述监测模块为设置于所述壁挂炉内的空气流量计，用于检测空气流量qair；或所述监测模块为设置于所述壁挂炉内的离子电流感应针，用于检测离子电流i；或所述监测模块为设置于所述壁挂炉内的氧含量传感器，用于检测烟气氧含量y。

29、本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

30、1、本发明的一种掺氢自适应燃气壁挂炉控制方法及燃气壁挂炉，采集壁挂炉的燃气流量，获得对应的输入功率，结合燃气的掺氢比计算出最佳空燃比，然后再计算出最佳空燃比对应的目标空燃比监测参数，然后采集当前空燃比监测参数并与目标空燃比监测参数比较，根据比较结果对风机、燃气比例阀进行调节，获得最佳的燃烧工况，可以满足在不同的热负荷下对燃烧状态进行自适应调控，使壁挂炉一直保持在效率较高的状态。

31、2、本发明的一种掺氢自适应燃气壁挂炉控制方法及燃气壁挂炉，对于未知掺氢比的燃气，通过调节风机、燃气比例阀调节壁挂炉输出功率，并计算壁挂炉输出功率，根据挂炉输出功率的变化确定壁挂炉最佳工况点，然后再根据内置函数关系计算出燃气的掺氢比，之后根据计算出燃气的掺氢比进行自适应调节，因此本发明对于不同掺氢比例的燃气，均可以做到自适应调节，使壁挂炉在全功率范围内均可处于最佳燃烧状态。