专利名称：用于监视空气过滤器状态的方法以及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及空气过滤器状态的监视，具体地，涉及精确地估计过滤器中的灰尘的聚集情况。
背景技术：
风扇和鼓风扇被广泛地用在通风应用中。它们消耗用于工业和服务部门的所有电能中的大部分份额。风扇系统的大部分生命周期成本可能是能源成本。在通风应用中，风扇系统通常装备有例如，空气过滤器，以维持热交换器的性能。该过滤器能够引起该通风系统中额外的压力降，因此降低了该风扇系统的效率。该效率可以由，例如，特定风扇功率SFP (kW/m3/S)表示，SPF表示了作为流速的函数的功率消耗。对于典型的精密过滤器，·当更换过滤器时的最终压力为200-250Pa时，初始压力降例如可以近似为50-100Pa。根据公开文献“关于计算空气过滤器的生命周期成本的建议”，欧洲，2005年9月，空气过滤器对通风系统中的总压力降的一大部分负有责任。通常，空气过滤器的状态监视可以通过测量该空气过滤器上的压力差来实现。图1示出了示例性的带有空气过滤器11的通风风扇10。空气过滤器的状态由压力差测量装置12监视。增加的压力差表示空气过滤器11中的灰尘的聚集情况。这种解决方法能够精确地确定过滤器状态，但其需要使用特别的仪器，因此增加了系统的成本。与该解决方法相关的问题是空气过滤器12的压力损失受通过该过滤器的流速的影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于克服上述缺点的方法和设备。本发明的这一目的通过以独立权利要求中阐述的内容为特征的方法和设备来实现。从属权利要求中公开了本发明的优选实施方式。通过使用所公开的方法，可以在不同的操作条件下精确地检测到包括过滤器和风扇的通风系统中的空气过滤器上灰尘的聚集情况。基于灰尘对风扇的操作点的作用，可以估计过滤器中的灰尘量。基于风扇的特征曲线及功率，可以估计所述操作点。基于所述风扇的机械转矩及旋转速度，可以估计功率。基于所述操作点，可以估计由灰尘引起的过滤器压力损失。基于所述操作点，也可以计算表示关于通过该风扇的流速的功率消耗的特定风扇功率。然而，另一替代方案可用于基于所述操作点计算由聚集在该过滤器上的灰尘引起的功率损失。即使风扇系统在不同操作状态下运行，该公开的方法也能够精确地检测灰尘的聚集情况。在没有增加成本的压力传感器的情况下，也能够估计灰尘的聚集情况。
在下文中，参照附图，将通过优选的实施方式更加详细地描述本发明，其中。
图1示出了带有空气过滤器的通风风扇的示例；图2示出了聚集的灰尘对示例性的风扇系统的过程曲线的作用；图3a及图3b示出了示例性的特征曲线；图4示出了示例性的通风系统；以及图5示出了测量结果。
具体实施例方式下文公开了一种用于监视包括空气过滤器以及由频率转换器控制的风扇的通风系统的空气过滤器上灰尘的聚集情况的方法及设备。基于灰尘对该风扇的操作点的作用，可以估计该过滤器中的灰尘量。可以认为，聚集的灰尘通过其对通风系统的过程曲线的作用而影响操作点。该过程曲线将该系统上的压力差(系统损失)P描述为通过该系统的流速Q的函数。该损失通常源于管道系统、调节阀以及空气过滤器。这些损失可以被建模为与流速Q的平方成正比。由于通常可以认为该系统上的静态压力可以忽略不计，因此该过程曲线可用如下公式表示:p = kQ2，(I)其中，k是表示系统中所有损失的动态阻力因子。风扇系统的操作点位于风扇的Qp-特征曲线与过程曲线的交点处。该Qp-特征曲线表示了在某一旋转速度下流速与压力之间的关系。该动态阻力因子随着灰尘在空气过滤器上的聚集而增加。动态阻力的变化引起过程曲线的变化，并且因此，引起Qp-特征曲线与过程曲线的交点的位置的变化。换言之，操作点改变了。图2示出了聚集的灰尘对示例性的风扇系统的过程曲线的作用。在图2中，风扇系统的操作点的初始值A示出为位于在所使用的旋转速度下的Qp-特征曲线与具有初始动态阻力因子kQ的初始过程曲线的交点处。在操作点A处，流速Qtl产生了压力差P。。由于聚集的灰尘，导致动态阻力因子增加至值h+k-t。当假设旋转速度保持不变时，操作点移动至该过程曲线与该特征曲线的新的交点B处。在图2中，动态阻力的增加值kdirt导致操作点移动，从而使流速降低(至值Q1)并使压力差升高(至值Pl)。通过使用风扇的特征曲线以及风扇的功率，可以估计该风扇的操作点。基于当前的机械转矩以及风扇的旋转速度可以估计功率Pest。例如，可以使用下述等式:
权利要求
1.一种用于监视通风系统的空气过滤器上的灰尘的聚集情况的方法，所述通风系统包括过滤器以及由频率转换器控制的风扇，所述方法包括: 确定操作参数的初始值，例如，所述风扇系统的动态阻力或特定风扇功率消耗； 确定所述风扇的特征曲线； 确定所述风扇的当前转矩以及旋转速度，以及 基于所述转矩以及所述旋转速度估计所述风扇的机械功率； 基于所述特征曲线、所述机械功率以及所述旋转速度确定当前操作点； 基于所述当前操作点确定所述操作参数的当前值； 基于所述操作参数的所述初始值以及所述当前值确定所述空气过滤器上灰尘的聚集情况。
2.如权利要求1所述的方法，其中，确定所述当前操作点包括: 基于所述机械功率、所述旋转速度以及QP-特征曲线估计通过所述过滤器以及所述风扇的当前流速。
3.如权利要求2所述的方法，其中，确定所述当前操作点还包括: 基于所述估计的流速、所述旋转速度以及Qp-特征曲线估计所述过滤器系统上的当前压力差。
4.如权利要求2所述的方法，其中，确定所述操作参数的所述当前值包括: 基于所述估计的流速以及所述机械功率估计当前特定风扇功率消耗，并且 其中，确定所述空气过滤器上灰尘的聚集情况包括: 计算所述初始特定风扇功率消耗与所述当前特定风扇功率消耗之间的差值； 将计算出的变化值与设定限值比较，以及 基于所述比较结果确定灰尘的聚集情况。
5.如权利要求3所述的方法，其中，确定所述操作参数的当前值包括: 基于所述流速以及所述压力差估计所述动态阻力。
6.如权利要求5所述的方法，其中，确定所述空气过滤器上灰尘的聚集情况包括: 由所述初始动态阻力以及所述当前动态阻力计算出由灰尘引起的所述动态阻力的变化值； 将所述变化值与设定限值比较，以及 基于所述比较结果确定灰尘的聚集情况。
7.如权利要求5所述的方法，其中，确定所述空气过滤器上的灰尘的聚集情况包括: 基于所述初始动态阻力、所述当前动态阻力以及所述额定流速之间的差值估计在额定流速下所述过滤器上由灰尘引起的当前压力损失； 将所述压力降与设定限值比较；以及 基于所述比较结果确定灰尘的聚集情况。
8.如权利要求5所述的方法，其中，确定所述空气过滤器上灰尘的聚集情况包括: 基于所述当前动态阻力、所述初始动态阻力与所述当前动态阻力之间的动态阻力差值、所述额定旋转速度以及当前旋转速度、以及由所述转换器消耗的电功率，估计在额定旋转速度下由灰尘引起的功率损失；以及将所述功率损失与设定限值比较；以及基于所述比较结果确定灰尘的聚集情况。
9.一种用于监视通风系统的空气过滤器上灰尘的聚集情况的设备，所述设备包括过滤器以及由频率转换器控制的风扇，其中，所述设备包括构造为用于实现以下步骤的装置:确定操作参数的初始值，例如，所述风扇系统的动态阻力或特定风扇功率消耗； 确定所述风扇的特征曲线； 确定所述风扇的所述转矩以及旋转速度；以及 基于所述转矩以及所述旋转速度估计所述风扇的机械功率； 基于所述特征曲线、所述机械功率以及所述旋转速度确定当前操作点； 基于所述当前操作点确定所述操作参数的所述当前值； 基于所述操作参数 的所述初始值以及当前值确定所述空气过滤器上灰尘的聚集情况。
全文摘要
一种用于监视通风系统的空气过滤器上灰尘的聚集情况的方法以及设备，所述通风系统包括过滤器以及由频率转换器控制的风扇。首先确定操作参数的初始值。基于所述特征曲线、以及所述风扇的所述机械功率及旋转速度而确定当前操作点。基于所述当前操作点确定所述操作参数的所述当前值，并基于所述操作参数的所述初始值和当前值确定所述空气过滤器上灰尘的聚集情况。
文档编号B01D46/00GK103223275SQ20131003476
公开日2013年7月31日 申请日期2013年1月29日 优先权日2012年1月30日
发明者耶罗·阿霍拉, 尤西·塔米宁, 泰罗·阿霍宁 申请人:Abb公司