一種帶直流泵的熱水循環裝置的製作方法

2024-03-27 08:23:05 1

本發明涉及熱水器控制技術領域，尤其涉及一種帶直流泵的熱水循環裝置。

背景技術：

燃氣熱水器在停用熱水時，通常其燃燒器不工作，這樣管路裡的水會很快降溫冷卻。為是燃氣熱水器隨時都能放出熱水，通常在燃氣熱水器的出熱水端和進冷水端之間加裝循環迴路，並在該循環迴路上串聯熱水循環裝置。

然而，現有的家庭裝修結構中，燃氣熱水器位置通常沒有預留專門的循環管路，導致不能進行預熱循環。有的燃氣熱水器雖能利用用水點的冷水管充當循環迴路，但由於目前的熱水循環裝置大都採用交流泵，調速困難，整個預熱循環過程中也都採用固定的轉速，導致預熱循環後，溫度均勻性較差。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題，本發明的目的在於提供一種控制簡單、預熱循環後溫度均勻性好的熱水循環裝置。

為達到以上目的，本發明採用如下技術方案。

一種帶直流泵的熱水循環裝置，包括：管路，安裝在管路上的直流泵、水流量傳感器，以及與直流泵、水流量傳感器連接的控制器；其特徵在於，它的控制方法如下：1)確定直流泵在熱水器預熱循環的啟動、循環中、以及後循環的水流量；2)根據水流量傳感器輸出頻率f與水流量q的關係式f＝aq計算出相應的頻率給定值f啟、f循環、f後循環，其中a為10.28；3)控制器根據水流量傳感器反饋的頻率值和頻率給定值閉環控制直流泵的運轉速度。所述循環中是指啟動加熱裝置的水循環，後循環是指不啟動加熱裝置的水循環。

作為改進地，當水流量傳感器反饋的頻率值與頻率給定值之間為大偏差時，採用比例調節改變直流泵的轉速；當水流量傳感器反饋的頻率值與頻率給定值之間為小偏差時，採用比例積分調節改變直流泵的轉速。

作為改進地，所述比例調節和比例積分調節之間的切換方法為：1)設定一個閾值ε，其中0＜ε＜0.6；2)計算水流量傳感器反饋的頻率值與頻率給定值之間的差值|E(K)|，通過該差值|E(K)|對直流泵的轉速進行比例調節或比例積分調節的閉環控制；3)當|E(K)|>ε時，採用比例調節進行控制；4)當|E(K)|≤ε時，採用比例積分調節進行控制。

作為改進地，所述熱水循環裝置安裝在熱水器進水端，還包括有溫度傳感器和操作顯示器，所述溫度傳感器設置在管路上，所述操作顯示器與控制器連接，通過操作顯示器設定預熱循環溫度。

作為改進地，當溫度傳感器檢測的溫度與設定溫度差小於ΔΤ時，通過比例調節增加直流泵運轉速度，增大水流量，所述ΔΤ的取值範圍為5-10℃。

作為改進地，當溫度傳感器檢測的溫度與設定溫度差小於1℃時，先通過比例調節快速降低直流泵運轉速度，之後通過比例積分調節緩慢降低直流泵運轉速度，同時採樣水流量傳感器反饋的頻率值f，使反饋的頻率值f與熱水器啟動頻率f啟滿足以下關係：f＝f啟-f0，f0的取值範圍為6-8Hz，f啟為26Hz。

作為改進地，所述直流泵的後循環時間控制如下：1)直流泵後循環前的運轉時間T＜7分鐘時，直流泵的後循環時間為3分鐘；2)直流泵後循環前的運轉時間7分鐘≤T＜11分鐘時，直流泵的後循環時間為4分鐘；3)直流泵後循環前的運轉時間11分鐘≤T＜15分鐘時，直流泵的後循環時間為5分鐘；4)直流泵後循環前的運轉時間T≥15分鐘時，直流泵的後循環時間為6分鐘。

本發明的有益效果是：

一、避開水泵轉速反饋的閉環控制系統，採用水流量傳感器的輸出頻率進行閉環控制，具有控制簡單，可靠性高等特點。

二、採用直流泵，水泵在不超過最大功率的前提下實現無極調速，從而達到循環水流量調節的目的，通過水泵的低速運轉，可在避免熱水器重新啟動的前提下進行後循環，後循環完畢後，管道溫度均勻性較好。

三、根據循環裝置實時溫度適當調整水泵運轉速度，在接近設定溫度時，適當增加水泵運轉速度，增大水流量，降低熱水器最低溫升帶來的溫度過衝現象，提高用水舒適性。

四、比例調節和比例積分調節進行組合控制，根據水泵轉速的比例積分控制方式實現水泵平滑調速，避免調速過衝引起循環水量變化較大的情況。

五、輕鬆實現增壓功能的開啟與關閉：當用戶開啟用水點用水時，如果水流量傳感器反饋的頻率值與頻率給定值相差較大，水流量傳感器反饋的頻率值f滿足f1<fε時，採用比例調節進行控制，即，圖2所示的P控制。

4)當|E(K)|≤ε時，採用比例積分調節進行控制，即圖2所示的PI控制。

在不同情況下，通過上述比例調節和比例積分調節的切換便可簡單可靠地實現直流水泵的閉環控制。

本實施例中，所述熱水循環裝置安裝在熱水器進水端，還包括有溫度傳感器和操作顯示器，所述溫度傳感器設置在管路上，所述操作顯示器與控制器連接，通過操作顯示器設定預熱循環溫度。

當溫度傳感器檢測的溫度與設定溫度差小於ΔΤ時，通過比例調節增加直流泵運轉速度，增大水流量，降低熱水器最低溫升帶來的溫度過衝現象。所述ΔΤ的取值範圍為5-10℃。

當溫度傳感器檢測的溫度與設定溫度差小於1℃時，先通過比例調節快速降低直流泵運轉速度，之後通過比例積分調節緩慢降低直流泵運轉速度，同時採樣水流量傳感器反饋的頻率值f，使反饋的頻率值f與熱水器啟動頻率f啟滿足以下關係：f＝f啟-f0，f0的取值範圍為6-8Hz，另外f啟為26Hz。這樣操作的好處是：避免溫度過衝的同時考慮管道的散熱情況，使循環裝置後循環完畢時，整個管道中的水溫儘量接近用戶設定溫度。

所述直流泵的後循環時間控制如下：

1)直流泵後循環前的運轉時間T＜7分鐘時，直流泵的後循環時間為3分鐘；

2)直流泵後循環前的運轉時間7分鐘≤T＜11分鐘時，直流泵的後循環時間為4分鐘；

3)直流泵後循環前的運轉時間11分鐘≤T＜15分鐘時，直流泵的後循環時間為5分鐘；

4)直流泵後循環前的運轉時間T≥15分鐘時，直流泵的後循環時間為6分鐘

在這裡，根據直流泵後循環前的運轉時間來確定直流泵的後循環時間，進一步提高溫度的均勻性。

利用上述熱水循環裝置還能輕鬆實現增壓功能的開啟與關閉：當用戶開啟用水點用水時，由於進水壓較小，水流量傳感器反饋的頻率值與給定頻率值相差較大。當水流量傳感器反饋的頻率值f滿足f1<f<f2時，調整直流泵轉速使水流量傳感器反饋的頻率值為f2+30，增壓開啟，然後固定水泵轉速。其中，f1取值範圍為30-35Hz，f2取值範圍為40-45Hz。當用戶用水結束關閉用水點時，由於水泵負載的增加，此時水流量傳感器輸出頻率變大，系統控制直流泵停止，增壓過程結束。

以上具體實施方式對本發明的實質進行了詳細說明，但並不能以此來對本發明的保護範圍進行限制。顯而易見地，在本發明實質的啟示下，本技術領域普通技術人員還可進行許多改進和修飾，需要注意的是，這些改進和修飾都落在本發明的權利要求保護範圍之內。