空氣淨化系統及其控制方法

2023-10-06 08:04:09 1

空氣淨化系統及其控制方法
【專利摘要】一種空氣淨化系統，包括風道，沿風道設置有進風單元、高壓靜電除塵單元、水霧噴淋淨化單元和排風單元，其中的高壓靜電除塵單元和水霧噴淋淨化單元順序設置或者倒序設置。基於空氣淨化系統的空氣淨化控制方法，是以空氣淨化系統中的有關設備作為設備層，另外設置一個控制層和一個控制管理層；由設備層進行各傳感器、檢測儀表的數據採集及傳送，以及變頻電機、高壓控制器、電磁閥的驅動及控制；由控制層收集設備層中有關設備的信息並控制其工作狀態，由控制管理層對整個系統進行控制和管理。採用本發明的空氣淨化系統及其控制方法，淨化效果好，並具有節能和環保的優點。
【專利說明】空氣淨化系統及其控制方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及環境治理，尤其涉及一種空氣淨化系統及其控制方法。

【背景技術】
[0002]現有的空氣淨化系統種類繁多，但是本發明的發明人發現其各方面仍然存在很多不足:
[0003]1、比如進風單元，現有的進風單元通常進風口位置在空間布置單一，不能多點全方向進風，這樣降低了進風效率。進風驅動電機多為單個變頻電機或工頻電機構成，在時滯、大慣性、非線性系統中調節風量、風壓、風速的手段單一，且在無熱備冗餘的工況下，一旦主風機故障，會影響整個空氣淨化系統的正常工作。
[0004]進風單元的進風量設定值的關聯變量較為簡單，多為人工按時定量進風，缺乏自動按需的調節進風參數，無進風口空氣環境質量檢測及出風口空氣環境質量檢測反饋等變量實時參與控制，整個系統屬於開環控制，容易造成能源浪費。
[0005]2、在靜電除塵方面，空氣過濾裝置及收集電極板的使用壽命無自診斷功能，只能憑經驗來更換或維護。無法有效長時間保證空氣淨化系統的運行指標及效率。集電極板無自清洗功能，需要人工定期拆卸後進行清洗維護。
[0006]高壓電離板的直流高壓電通過高壓控制器預先給出，工作過程中不隨工況環境等因素的變化而變化。
[0007]3、在水霧噴淋淨化方面，現有的水噴淋區的工作模式屬於開環控制，與進風管道(風道)中風速、風壓，水噴淋區水噴嘴及水霧噴嘴的壓力、流量等參數無關聯，在外部多變量參數發生變化時，該水噴淋區單元無法隨之而變化。
[0008]4、在排風方面，排風單元中沒有設置風速、風壓、空氣環境監測儀表，對排風口處所要求的風速、風壓無法主動調節，無法診斷排風口處的空氣品質。


【發明內容】

[0009]本發明的目的，就是為了解決上述問題，提供一種新型結構的空氣淨化系統及其控制方法。
[0010]為了達到上述目的，本發明採用了以下技術方案:一種空氣淨化系統，包括風道，沿風道設置有進風單元、高壓靜電除塵單元、水霧噴淋淨化單元和排風單元，其中的高壓靜電除塵單元和水霧噴淋淨化單元順序設置或者倒序設置；
[0011]所述進風單元包括多個風機組，每個風機組包括多臺變頻風機，同一組的多臺變頻風機沿進風路徑依次間隔排布，不同風機組分布在風道周向的不同方位；在每臺變頻風機的進風口分別設置有電動或手動操控的百葉裝置。
[0012]作為進一步改進，上述的空氣淨化系統，其中，所述高壓靜電除塵單元包括順序設置的空氣過濾裝置、高壓電離板、收集電極板和收集電極板自清洗區；其中的高壓電離板和收集電極板設置為一組或多組，各組高壓電離板、收集電極板之間設有間距。
[0013]作為進一步改進，上述的空氣淨化系統，其中，所述水霧噴淋淨化單元包括設置在風道上的水噴淋區、水霧噴淋區、水氣分離裝置、和負離子濃度傳感器，以及設置在風道外的給水回水裝置；水噴淋區、水霧噴淋區和水氣分離裝置沿風道順序設置；負離子濃度傳感器與本單元後部的風道相連；給水回水裝置包括給水管路、回水管路、回水處理箱、清水箱、變頻增壓泵和回水過濾裝置，清水箱的進水口連接市政用水管路，清水箱的出水口連接變頻增壓泵，變頻增壓泵的出口連接給水管路，給水管路分別與水噴淋區、水霧噴淋區相連，回水管路與風道相連，回水管路的出水口連接回水處理箱，回水過濾裝置設置於回水處理箱，回水處理箱的出水口連接清水箱。
[0014]作為進一步改進，上述的空氣淨化系統，其中，所述排風單元包括設置在風道尾部的多路排風口，同一路的多個排風口沿風道路徑依次間隔排布，各路排風口分布在風道周向的不同方位，各排風口上分別設有百葉裝置。
[0015]作為進一步改進，上述的空氣淨化系統，還包括光觸媒過濾網，該光觸媒過濾網設置在排風口上，或設置在水霧噴淋淨化單元後，或設置在高壓靜電除塵單元後，或同時設置在其中的兩處或三處。
[0016]作為進一步改進，上述的空氣淨化系統，還包括分子篩，該分子篩設置在排風口上，或設置在水霧噴淋淨化單元後，或設置在高壓靜電除塵單元後，或同時設置在上述兩處或三處。
[0017]作為進一步改進，上述的空氣淨化系統，還包括至少一個軸流變頻風機，該軸流變頻風機設置在風道內的進風單元末端，或設置在高壓靜電除塵單元與水霧噴淋淨化單元之間；或設置在排風單元前端；或同時設置在上述兩處或三處。
[0018]作為進一步改進，上述的空氣淨化系統，還包括至少一組風壓傳感器和風速傳感器，其設置在風道內的進風單元末端，或設置在高壓靜電除塵單元與水霧噴淋淨化單元之間，或設置在排風單元前端，或同時設置在上述兩處或三處。
[0019]作為進一步改進，上述的空氣淨化系統，其中，所述高壓電離板由高壓控制器控制；所述收集電極板自清洗區包括一個清洗環管，該清洗環管由一個清洗電磁閥控制水供給，清洗環管上間隔設置多個不同角度安裝的清洗水噴嘴，各清洗水噴嘴的噴射區域全面覆蓋收集電極板，清洗後的水通過回水管路排至水霧噴淋淨化單元中的給水回水裝置。
[0020]作為進一步改進，上述的空氣淨化系統，其中，所述水噴淋區包括多個通過電磁閥獨立控制水供給的水噴淋環管，每個水噴淋環管上360度間隔布置多個水噴嘴；
[0021]所述水霧噴淋區包括多個通過電磁閥獨立控制水供給的水噴淋環管，每個水噴淋環管上360度間隔布置多個水霧噴嘴；
[0022]所述給水回水裝置的給水管路的出水口分兩路分別與水噴淋區和水霧噴淋區的各水噴淋環管相連；
[0023]與所述水噴淋區的各水噴淋環管相連的給水管路分路上，設置有水壓力傳感器和水流量傳感器，用於檢測所述水噴淋區的各水噴淋環管的噴水壓力和噴射流量；
[0024]與所述水霧噴淋區的各水噴淋環管相連的給水管路分路上，設置有水壓力傳感器和水流量傳感器，用於檢測所述水霧噴淋區的各水噴淋環管的噴水壓力和噴射流量。
[0025]作為進一步改進，上述的空氣淨化系統，還包括至少一個空氣環境質量檢測儀表，其設置在進風單元的風道外和/或排風單元的風道外；
[0026]所述空氣環境質量檢測儀表包括用於檢測PM10、PM2.5、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧或環境噪音的檢測探頭中的一種或多種的組合。
[0027]基於上述空氣淨化系統的控制方法是:以所述空氣淨化系統中的檢測、驅動和控制設備作為設備層，另外設置一個控制層和一個控制管理層；
[0028]由控制層控制檢測、驅動和控制設備的工作狀態；控制層包括進氣模型控制單元、靜電除塵控制單元、水霧噴淋模型控制單元和排氣模型控制單元，分別對所述進風單元、高壓靜電除塵單元、水霧噴淋淨化單元和排風單元的工作方式和狀態進行控制；
[0029]由控制管理層對整個系統進行控制和管理，控制管理層包括以下單元之一或其任意組合:空氣品質評價單元、環境噪音控制模型單元、空氣過濾耗材壽命管理單元、在線故障診斷單元、空氣處理模型配方單元和/或數據記錄及報表單元。
[0030]作為進一步改進，上述空氣淨化控制方法，其中，所述進氣模型控制單元採用速度環、壓力環和空氣環境質量環三環PID控制策略，對進風單元進行控制；速度環通過調節所述風機組的各變頻風機的電機轉速來調節風道中的風速，風速與電機轉速成正比；壓力環通過調節變頻風機的電機轉速來調節進風管道中的風壓，風壓與電機轉速平方成正比；空氣環境質量環通過入口空氣環境質量檢測參數值來控制風道中的風速及風壓的目標值，空氣環境質量檢測參數值在不同範圍內對應不同的風速及風壓目標值，空氣環境質量檢測參數值所表徵的空氣環境質量越差，所述風速及風壓的目標值越高。
[0031]作為進一步改進，上述空氣淨化控制方法，其中，所述靜電除塵控制單元接收來自進氣模型控制單元和排氣模型控制單元的空氣環境質量檢測參數及風速、風壓參數，在進氣模型控制單元檢測到空氣環境質量低於預設第一標準、或者排氣模型控制單元檢測到空氣環境質量低於預設第二標準、或者風速風壓值高於第三標準的情況下，在空氣過濾裝置及收集電極板自身理論使用時間的基礎上，縮短其實際使用時間，動態診斷空氣過濾裝置的實際使用壽命並決定收集電極板自清洗區的工作狀態。
[0032]作為進一步改進，上述空氣淨化控制方法，其中，所述靜電除塵控制單元接收來自排氣模型控制單元的空氣環境質量檢測參數，所述空氣環境質量檢測參數中至少包括臭氧值，在臭氧值未超出第四標準時，將高壓電極板上的直流高壓值調至最大，增強空氣粒子荷電數目以及收集電極板集塵數量，在臭氧值超出第四標準時，降低高壓電極板上的直流高壓值。
[0033]作為進一步改進，上述空氣淨化控制方法，其中，所述水霧噴淋模型控制單元設有最大水壓力及流量控制模式和負離子濃度控制模式，所述水霧噴淋模型控制單元接收出風口的空氣環境質量檢測參數，在出風口空氣環境質量差於預設第五標準時，採用最大水壓力及流量控制模式；其餘情況，採用負離子濃度控制模式；
[0034]所述最大水壓力及流量控制模式是，將所述水霧噴淋淨化單元的噴水壓力和噴射流量設為最大；
[0035]所述負離子濃度控制模式是，在當前允許的風速範圍內，調節水霧噴淋淨化單元的噴水壓力和噴射流量，至該風速範圍內可達到的最大負離子濃度。
[0036]作為進一步改進，上述空氣淨化控制方法，其中，所述水霧噴淋模型控制單元保存當前設備環境下，測試得到的水霧噴淋淨化單元各級風速、各級噴水壓力、各級噴射流量與負離子濃度之間的對應關係進行保存，形成一配方表；所述測試以風速和噴水壓力作為主變量，以噴射流量作為副變量；所述負離子濃度控制模式下，根據所述配方表，確定當前風速範圍內所對應的最大負離子濃度，及該負離子濃度對應的噴水壓力和噴射流量；按照所確定的噴水壓力和噴射流量調控所述水霧噴淋淨化單元。
[0037]作為進一步改進，上述空氣淨化控制方法，其中，所述排氣模型控制單元採集排氣管道中的風速、風壓值以及排風口處的空氣環境質量參數，PID動態調節排風變頻風機的轉速，使其滿足設定值。
[0038]作為進一步改進，上述空氣淨化控制方法，其中，所述空氣品質評價單元對進風口及排風口的空氣環境質量檢測數據進行比較並評價空氣淨化系統的淨化效率及效果；
[0039]所述環境噪音控制模型單元控制整個空氣淨化系統工作時對環境產生的噪音汙染，當噪音超過環境允許設定值時作出報警提示，並自動提示風機的消音裝置是否工作可靠，連接處是否鬆動；
[0040]所述空氣過濾耗材壽命管理單元根據空氣淨化系統各個單元的工作模式、工況條件以及空氣過濾耗材的理論使用時間，計算並預警更換時間，為整個空氣淨化系統工作在最佳模式提供耗材更換或維護的預診斷信息；
[0041]所述在線故障診斷單元對空氣淨化系統中各個單元的檢測儀表、變頻電機進行故障記錄、分析和診斷；
[0042]所述空氣處理模型配方單元管理空氣處理模型配方，包括進風單元配方、排風單元配方、靜電除塵單元配方、水霧噴淋單元配方，存儲、自定義預設值並且在線查看配方設定值及配方實際值；
[0043]所述數據記錄及報表單元完成各種參數變量的記錄並做出報表分析和列印。
[0044]本發明由於採用了以上技術方案，使其與現有技術相比，具有以下的優點和特佔-
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[0045]1、進風口採用多點全向進風方式，即由多組變頻風機沿進風單元全方位布置，組成並聯的變頻風機組，並聯後等效為一個新的合成風機特性曲線，使其滿足進風參數設計需求，其風量是若干個變頻風機風量的疊加，風壓保持不變。
[0046]2、各變頻風機的進風口分別設置了電動或手動百葉操控裝置，用於打開、關閉進風口。其優勢在於:D、在風速、風壓等參數達到或者超出控制要求時，可以動態調節各個變頻電機，停止其中一個或幾個變頻電機，為使風道中的迴風不透過停止工作風機的進風口洩漏，將自動關閉其相應的進風口的活動百葉裝置，以達到節能的效果。2)、在部分變頻電機處於漏風狀態時，可以關閉這些變頻電機進風口的活動百葉裝置，來保障風道中的風速風壓滿足標準值，同時達到節能的效果。3)、在外界環境發生惡化時，如外界發生火災時，可以通過及時關閉活動百葉裝置，對空氣淨化系統及其內部環境起到保護作用。
[0047]3、採用三環PID控制策略，即速度環、壓力環和空氣環境質量環三環PID控制策略，對進風機構進行控制。空氣環境質量檢測參數值在不同範圍內對應不同的風速及風壓目標值，空氣環境質量檢測參數值所表徵的空氣環境質量越差，風速及風壓的目標值越高，從而能夠在空氣環境質量較差時，自動加快空氣淨化的速度，對惡劣的空氣品質自動進行應急處理。
[0048]4、通過遠程HMI監控軟體中設置的空氣過濾耗材壽命管理單元，可以在線動態診斷空氣過濾裝置及收集電極板的使用壽命，並且啟動收集電極板的自清洗功能。
[0049]5、靜電除塵控制單元結合排氣模型控制單元中的空氣環境質量檢測臭氧濃度參數，可以動態調節高壓控制器的高壓值使得高壓電離板和收集電極板工作在安全可靠的高壓區域，避免產生超標的臭氧。
[0050]6、水噴淋區可以自動控制風道中風速、噴水壓力、噴射流量，使得在風速確定的情況下，空氣淨化系統所產生的負離子濃度達到最佳。
[0051]7、自動在最大水壓力及流量控制模式和負離子濃度控制模式之間切換，優先考慮空氣淨化效果，在滿足空氣淨化效果的前提下，提高空氣中的負離子濃度，在空氣品質和人體舒適度兩方面提供雙重保障。
[0052]8、排風單元中設置有排風變頻風機，動態調整該變頻風機的轉速來滿足設定的風速、風壓。
[0053]9、在多路排風口處分別設置電動百葉操作裝置，並且內置光觸媒過濾網。電動百葉操作裝置可以在火災模式下，自動關閉各路排風口，用於保護整個空氣淨化系統。內置的光觸媒過濾網，可以進一步起到殺菌及空氣淨化的功效。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0054]圖1是本發明空氣淨化系統的基本結構示意圖。
[0055]圖2是本發明中的控制系統框圖。

【具體實施方式】
[0056]參見圖1，本發明的空氣淨化系統，包括風道1，沿風道設置有進風單元、高壓靜電除塵單元、水霧噴淋淨化單元和排風單元，其中的高壓靜電除塵單元和水霧噴淋淨化單元可以順序設置或者倒序設置。
[0057]本發明中的進風單元包括多個風機組2、入口空氣環境質量檢測儀表3、入口風壓傳感器4和入口風速傳感器5 ;其中，每個風機組包括多臺變頻風機(型號T35-11-2.8)，使得進風量在6000m3/h--30000m3/h可調。同一組的多臺變頻風機沿進風路徑依次間隔排布，不同風機組分布在風道周向的不同方位，以保證沿進風單元路徑可以全向吸入不同空間區域的待處理空氣，且在每個變頻風機(型號T35-11-2.8)的進風口設置有電動或手動操控的百葉裝置，用於打開、關閉進風口。入口空氣環境質量檢測儀表設置在風道外，該入口空氣環境質量檢測儀表包括用於檢測PMlO、PM2.5、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧或環境噪音的檢測探頭中的一種或多種的組合，用於採集進風口外的各項環境空氣品質參數。入口風壓傳感器與入口風速傳感器分別設置在風道內；入口風壓傳感器負責採集進風管道內的風壓參數；入口風速傳感器負責採集進風管道內的風速參數。本進風單元還可以包括第一軸流變頻風機6 (型號HTF (GYF) -1-8)，該第一軸流變頻風機設置在風道內的進風單元末端。
[0058]本實施方式的進風口採用多點全向進風方式，即由多組變頻風機沿進風單元全方位布置，組成並聯的變頻風機組，並聯後等效為一個新的合成風機特性曲線，使其滿足進風參數設計需求，其風量是若干個變頻風機風量的疊加，風壓保持不變。
[0059]各變頻風機的進風口分別設置了電動或手動百葉操控裝置，用於打開、關閉進風口。其優勢在於:1)、在風速、風壓等參數達到或者超出控制要求時，可以動態調節各個變頻電機，停止其中一個或幾個變頻電機，為使風道中的迴風不透過停止工作風機的進風口洩漏，將自動關閉其相應的進風口的活動百葉裝置，以達到節能的效果。2)、在部分變頻電機處於漏風狀態時，可以關閉這些變頻電機進風口的活動百葉裝置，來保障風道中的風速風壓滿足標準值，同時達到節能的效果。3)、在外界環境發生惡化時，如外界發生火災時，可以通過及時關閉活動百葉裝置，對空氣淨化系統及其內部環境起到保護作用。
[0060]前述變頻風機組(型號T35-11-2.8)與軸流變頻風機(型號HTF (GYF)-1-8)前後串聯設置，在風量不變的前提下，可以提高進風管道中的風壓，克服管道中長時間運轉時的累積風阻。串聯後組成冗餘熱備工作模式並且增強了進風效率。
[0061]需要說明的是，本發明各實施方式中各設備的型號僅為舉例說明，並非限於該型號的設備。
[0062]本發明中的高壓靜電除塵單元包括順序設置的空氣過濾裝置7、高壓電離板8、收集電極板9和收集電極板自清洗區10 ;其中的高壓電離板和收集電極板可設置為一組，也可以根據風量、效率等需求設置若干組高壓電離板和收集電極板，各組之間串聯，用於加強粒子被電離及被吸附的數量，各組高壓電離板、多塊收集電極板之間設有間距。
[0063]高壓靜電除塵的主要原理是利用靜電吸附顆粒物和吸附了細菌微生物的氣溶膠，並擊穿殺死通過電場的細菌和病毒，對> 0.01 μ m顆粒的過濾效率在80%?95%。
[0064]在高壓靜電除塵單元中，還可以包括第二軸流變頻風機11，該第二軸流變頻風機設置在風道內的高壓靜電除塵單元末端。
[0065]上述高壓靜電除塵單元中的空氣過濾裝置7採用HMV2424-6V過濾器，其對^ 0.5μπι顆粒的過濾效率達70%?90% ;使得大顆粒粒子在該過濾器中被過濾掉；之後的塵埃粒子被高壓電離板的高壓電離，並成為帶電離子；帶電離子隨氣流被帶至收集電極板並吸附於該板上。高壓電離板由高壓控制器控制；收集電極板自清洗區包括一個清洗環管，該清洗環管由一個清洗電磁閥控制水供給並與水霧噴淋淨化單元中的給水回水裝置連通，清洗環管上均勻間隔設有多個不同角度安裝的清洗水噴嘴(噴嘴型號:CC-3/8-8010-304SS)，通過合理布置使得收集電極板區域被全覆蓋，各清洗水噴嘴的噴射角度為8 O度，其中淨水來自水噴淋淨化單元，清洗後的水通過收集電極底部設置的落水孔，經由回水管路排至水霧噴淋淨化單元中的給水回水裝置。
[0066]本發明中的水霧噴淋淨化單元包括設置在風道上的水噴淋區12、水霧噴淋區13、水氣分離裝置14、風速傳感器15(型號:ΕΕ66)、風壓傳感器16(型號:ΖΤ_150)、溫溼度傳感器17(型號:WLHT-1S)和負離子濃度傳感器18 (AIC-1000)，以及設置在風道外的給水回水裝置19。水噴淋區、水霧噴淋區和水氣分離裝置沿風道順序設置；風速傳感器和風壓傳感器分別與本單元前部的風道相連，溫溼度傳感器和負離子濃度傳感器分別與本單元後部的風道相連；給水回水裝置包括給水管路和回水管路，通過給水管路分別與水噴淋區、水霧噴淋區相連，並通過回水管路與風道相連。通過風速傳感器15(型號:EE66)、風壓傳感器16 (型號:ZT-150)、溫溼度傳感器17 (型號:WLHT-1S)和負離子濃度傳感器18 (AIC-1000)，可以分別實時在線監測風速、風壓、溫度、溼度、負離子濃度的參數，來綜合決定水噴淋及水霧噴淋噴嘴的工作模式，並根據水噴嘴、水霧噴嘴的出口水壓力及水流量，智能調節變頻增壓泵的轉速，動態調節並輸出，使得該單元中的風速、風壓跟隨給定值變化，使得該單元中產生的負離子濃度更高。
[0067]其中的給水回水裝置19包括清水箱191、變頻增壓泵192、回水處理箱193、回水過濾裝置、給水管路194和回水管路195 ;清水箱的進水口連接市政用水管路，出水口連接變頻增壓泵，變頻增壓泵的出口連接給水管路，給水管路分別與水噴淋區、水霧噴淋區相連，回水管路與風道相連，回水管路的出水口連接回水處理箱，回水處理箱的出水口連接清水箱，回水過濾裝置設置於回水處理箱內。
[0068]水噴淋區12包括多個水噴淋環管，各水噴淋環管分別由一個水噴淋電磁閥(DC24V電磁閥型號:ZCS-DN25)獨立控制水供給並與給水回水裝置中的給水管路連通，每個水噴淋環管上分別均勻間隔設有6個水噴嘴(水噴嘴型號:CC-l/4-6510-304SS)，各水噴嘴的噴射角度為65度左右；6個水噴嘴全向噴射流動的空氣並吸附大顆粒粉塵等。在水噴淋區的給水管路上設有水壓力傳感器和水流量傳感器，用於檢測水噴淋區的各水噴淋環管的噴水壓力和噴射流量。
[0069]水霧噴淋區13包括多個水霧噴淋環管，各水霧噴淋環管分別由一個水霧噴淋電磁閥(DC24V電磁閥型號:ZCS-DN25)獨立控制水供給並與給水回水裝置中的給水管路連通，每個水霧噴淋環管上分別均勻間隔設有6個水霧噴嘴(水噴嘴型號:1/4FB-SS+FN4.0-SS)，各水霧噴嘴的噴射角度為60度左右；在7bar的水壓力下，耗水量為13L/H，噴射液滴的平均顆粒直徑小於40 μ m,已高壓霧化，進一步將極細微含塵霾等親水汙染粒子吸附住。在水霧噴淋區的給水管路上設有水壓力傳感器和水流量傳感器，用於檢測水霧噴淋區的各水噴淋環管的噴水壓力和噴射流量。
[0070]水氣分離裝置14採用絲網除霧器(S800-100SP304/304型)，其對粒徑彡3?5μπι的霧沫的捕集效率達98% -99.8%。氣體通過絲網除霧器的壓力降為250-500Pa ;兩個噴淋區的水噴射後通過回水管路輸送到給水回水裝置進行淨化處理，循環利用。
[0071]通過該水噴淋機構，能夠全方位、快速吸附空氣中的大顆粒粉塵、和極細微含塵霾等親水汙染粒子，淨化空氣。同時，能夠對水循環利用，節約水能源。
[0072]該水噴淋機構上還可以包括光觸媒過濾網，該光觸媒過濾網設置在水氣分離裝置後。通過該光觸媒過濾網，進一步吸附空氣中的可能殘留的粉塵和汙染粒子，提高空氣淨化質量。
[0073]本發明中的排風單元包括排風變頻風機24 (型號HTF (GYF) -1-8)、出口空氣環境質量檢測儀表20、出口風壓傳感器21和出口風速傳感器22 ;排風變頻風機設置在風道內，出口空氣環境質量檢測儀表設置在風道外，該出口空氣環境質量檢測儀表包括用於檢測PM10、PM2.5、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧或環境噪音的檢測探頭中的一種或多種的組合。用於採集出風口外的環境空氣品質參數。出口風壓傳感器和出口風速傳感器分別與風道相連；在風道尾部設有多路排風口 23，各排風口上分別設有百葉裝置並內置光觸媒過濾網。百葉裝置可以在火災模式下，自動關閉各路排風口，用於保護整個空氣淨化系統。內置的光觸媒過濾網可以進一步起到殺菌及空氣淨化的功效。
[0074]上述光觸媒過濾網可以設置在水霧噴淋淨化單元後，也可以設置在高壓靜電除塵單元後，或同時設置在上述兩處或三處。本實施例中光觸媒過濾網24設置在水霧噴淋淨化單元後。
[0075]本發明的空氣淨化系統還可以包括分子篩(未圖示出來)，該分子篩可以設置在排風口上，或設置在水霧噴淋淨化單元後，或設置在高壓靜電除塵單元後，或同時設置在上述兩處或三處。該分子篩可以採用13X分子篩，用於氣體的乾燥和淨化，主要去除其中的H2O和 CO2。
[0076]配合參見圖1、圖2，本發明基於上述空氣淨化系統的空氣淨化控制方法，是以所述空氣淨化系統中的檢測、驅動和控制設備作為設備層，另外設置一個控制層和一個控制管理層；
[0077]由控制層控制檢測、驅動和控制設備的工作狀態；控制層包括進氣模型控制單元、靜電除塵控制單元、水霧噴淋模型控制單元和排氣模型控制單元，分別對所述進風單元、高壓靜電除塵單元、水霧噴淋淨化單元和排風單元的工作方式和狀態進行控制；
[0078]由控制管理層對整個系統的人機互動進行控制和管理，控制管理層包括以下單元之一或其任意組合:空氣品質評價單元、環境噪音控制模型單元、空氣過濾耗材壽命管理單元、在線故障診斷單元、空氣處理模型配方單元和/或數據記錄及報表單元。
[0079]其中的進氣模型控制單元採用速度環、壓力環和空氣環境質量環三環PID控制策略，對進風單元進行控制；速度環通過調節所述風機組的各變頻風機的電機轉速來調節風道中的風速，風速與電機轉速成正比；壓力環通過調節變頻風機的電機轉速來調節進風管道中的風壓，風壓與電機轉速平方成正比；空氣環境質量環通過入口空氣環境質量檢測參數值來控制風道中的風速及風壓的目標值，空氣環境質量檢測參數值在不同範圍內對應不同的風速及風壓目標值，空氣環境質量檢測參數值所表徵的空氣環境質量越差，所述風速及風壓的目標值越高。
[0080]其具體工作模式是:當進風口的空氣環境質量檢測到PM10/PM2.5濃度值高於最大預設值(預設值I)時，表示進風口的顆粒物濃度大，將並聯的變頻風機組以及與之串聯的軸流變頻風機調節到最大風速以及風壓模式，將沿進風管道方向的汙染空氣快速吸入進風管道(即風道)中進行淨化處理；當進風口的空氣環境質量檢測到PM10/PM2.5濃度值低於最小預設值(預設值2)時，表示進風口的顆粒物濃度符合空氣環境質量指標，關閉並聯風機組中的一個或幾個變頻風機以及相應的百葉裝置，動態調節風機組中工作的變頻風機以及與之串聯布置的軸流變頻風機的轉速，保證進風管道中的最低風速、風壓值，使進風單元中的變頻風機工作在最佳節能模式；當進風口的空氣環境質量檢測到PM10/PM2.5濃度值在最小值和最大值之間時，將最大值與最小值的差值等比例5等分,為風道中風速及風壓的目標值預設5個檔次，不同檔次的風速風壓目標值對應不同的空氣環境質量參數值範圍，將所述對應關係保存在一配方表中；根據當前檢測到的PM10/PM2.5濃度值，檢索該配方表，確定當前風道中的風速及風壓的目標值。根據當前設定的風速及風壓的目標值，對變頻風機的電機轉速進行調整，先根據風速標準值，調整電機轉速，然後在調整後電機轉速的基礎上，結合風壓目標值進行微調，調整後的風速值和風壓值與標準值相當。
[0081]該進氣模型控制單元還包含如下功能:
[0082]階梯式逐級開啟所述風機組的各變頻風機，並檢測當前風道內的整體風速和風壓，如果檢測到的風速和風壓達到預設的目標值，則停止進一步開啟所述風機組中其餘的變頻風機，反之則進一步開啟下一級變頻風機；通過該方式能夠迅速、有序地選擇合適的風機，將進風管道中的風壓和風速快速調整到標準值，而不需要工作人員憑藉經驗進行反覆測試和調整。
[0083]檢測已開啟的風機組中各變頻風機的狀態，判斷各變頻風機處於正常進風狀態或是漏風狀態；如果至少一個變頻風機處於漏風狀態，則降低所述處於漏風狀態的變頻風機的轉速，或者關閉所述處於漏風狀態的變頻風機並關閉其進風口的百葉裝置。一方面防止因漏風而造成不必要的電能浪費，達到節能效果；另一方面，有效防止在漏風情況比較嚴重時，變頻風機的電機過熱燒毀。
[0084]作為進一步改進，一、可以在階梯式逐級開啟所述風機組的各變頻風機的過程中，每開啟下一級變頻風機後，執行所述檢測已開啟的風機組中各變頻風機的狀態的步驟。二、也可以在階梯式逐級開啟所述風機組的各變頻風機的步驟之後，定期檢測已開啟的風機組中各變頻風機的狀態。
[0085]作為進一步改進，所述檢測已開啟的風機組中各變頻風機的狀態的方式為:
[0086]預先保存所述風機組中各變頻風機在一般環境下、不同電機轉速對應的正常電流值；在變頻風機電機轉速已確定的情況下，對已開啟的變頻風機實際的電流值進行檢測，如果檢測到的電流值超出所保存的該轉速對應的正常電流值，且超出部分達到預設差值，則判定該變頻風機處於漏風狀態。該方式可以適用於上述一、二兩種情況。
[0087]作為進一步改進，還可以在風機組的每個變頻風機後，分別設置一個風壓傳感器和風速傳感器，所述檢測已開啟的風機組中各變頻風機的狀態的方式為:
[0088]在風機階梯式逐級開啟的過程中，每開啟下一級變頻風機後，讀取該級變頻風機對應的風速傳感器和風壓傳感器的檢測值，如果檢測得到的風速值和風壓值低於或者等於上一級的風速值和風壓值，則判定該變頻風機處於漏風狀態。該檢測方式僅適用於上述第一種情況。
[0089]其中的靜電除塵控制單元接收來自進氣模型控制單元和排氣模型控制單元的空氣環境質量檢測參數及風速、風壓參數，在進氣模型控制單元檢測到空氣環境質量低於預設第一標準、或者排氣模型控制單元檢測到空氣環境質量低於預設第二標準、或者風速風壓值高於第三標準的情況下，在空氣過濾裝置及收集電極板自身理論使用時間的基礎上，縮短其實際使用時間，動態診斷空氣過濾裝置的實際使用壽命並決定收集電極板自清洗區的工作狀態。即在理論使用時間的基礎上縮短空氣過濾裝置及收集電極板的實際使用時間，決定集塵區自清洗功能的工作頻率，可加大其自清洗的頻率。從而有效長時間保證空氣淨化系統的運行指標及效率。
[0090]其中的靜電除塵控制單元接收來自排氣模型控制單元的空氣環境質量檢測參數，所述空氣環境質量檢測參數中至少包括臭氧值，在臭氧值未超出第四標準時，將高壓電極板上的直流高壓值調至最大，增強空氣粒子荷電數目以及收集電極板集塵數量，在臭氧值超出第四標準時，降低高壓電極板上的直流高壓值。使得放電區及集塵區工作在安全可靠的高壓區域，避免產生超標的臭氧。
[0091]其中的水霧噴淋模型控制單元設有最大水壓力及流量控制模式和負離子濃度控制模式，所述水霧噴淋模型控制單元接收出風口的空氣環境質量檢測參數，在出風口空氣環境質量差於預設第五標準時，採用最大水壓力及流量控制模式；其餘情況，採用負離子濃度控制模式；
[0092]最大水壓力及流量控制模式是，將所述水霧噴淋淨化單元的噴水壓力和噴射流量設為最大；
[0093]負離子濃度控制模式是，在當前允許的風速範圍內，調節水霧噴淋淨化單元的噴水壓力和噴射流量，至該風速範圍內可達到的最大負離子濃度。
[0094]其中的水霧噴淋模型控制單元確定當前設備環境下，水霧噴淋淨化單元在不同級別風速、不同級別噴水壓力、不同級別噴射流量下，產生的負離子濃度，對各級風速、各級噴水壓力、各級噴射流量與負離子濃度之間的對應關係進行保存，形成一配方表；所述測試以風速和噴水壓力作為主變量，以噴射流量作為副變量；所述負離子濃度控制模式下，根據所述配方表，確定當前風速範圍內所對應的最大負離子濃度，及該負離子濃度對應的噴水壓力和噴射流量；按照所確定的噴水壓力和噴射流量調控所述水霧噴淋淨化單元。
[0095]當前風速範圍包含多個可選風速值，或者僅包含一個選定風速值；
[0096]如果當前風速範圍僅包含一選定風速值，則根據所述配方表，確定該選定的風速值所對應的最大負離子濃度，及該負離子濃度對應的噴水壓力和噴射流量；按照所確定的噴水壓力和噴射流量調控所述水噴淋機構；
[0097]如果當前風速範圍包括多個可選風速值，則確定各可選的風速值所對應的最大負離子濃度，及該負離子濃度對應的風速值、噴水壓力和噴射流量；按照所確定的噴水壓力和噴射流量調控所述水噴淋機構，並按照所確定的風速值調控所述空氣淨化系統的進風機構。
[0098]由於負離子濃度值的變化與風道中風速、噴嘴壓力、流量、溫度、溼度等參數綜合變化的結果相關，無固定的數學函數模型。本發明在對當前設備環境下，風速、噴水壓力、噴射流量和負離子濃度值的對應關係進行實測時，以風速和噴水壓力作為主變量進行調節，兩個主變量的調節比重佔60%，以噴射流量作為副變量進行調節，調節比例佔40%。每個檔次的風速條件下，均進行上述測試，記錄該檔次風速下，噴水壓力、噴射流量和負離子濃度的對應值。所有記錄值以配方表的形式存儲在空氣處理模型配方單元中的水霧噴淋子單元配方表內。
[0099]水霧噴淋模型控制單元接收的出風口空氣環境質量檢測數據可以為PMlO或PM2.5濃度；將接收到的出風口空氣中的PMlO或PM2.5濃度與預設的切換閥值(預設第五標準)進行比較；在出風口空氣中的PMlO或PM2.5濃度高於預設的切換閥值時，切換到最大壓力及流量控制模式；在出風口空氣中的PMlO或PM2.5濃度低於或等於預設的切換閥值時，切換至負離子濃度控制模式。
[0100]其中的排氣模型控制單元採集排氣管道中的風速、風壓值以及排風口處的空氣環境質量參數，PID動態調節排風變頻風機的轉速，使其滿足設定值。
[0101 ] 控制管理層中的空氣品質評價單元對進風口及排風口的空氣環境質量檢測數據進行比較並評價空氣淨化系統的淨化效率及效果；主要以進出入口檢測的PM10/PM2.5的濃度差值進行評估，差值越大且出口處濃度值越低，說明該空氣淨化系統淨化效率及效果越好。
[0102]其中的環境噪音控制模型單元控制整個空氣淨化系統工作時對環境產生的噪音汙染，當噪音超過環境允許設定值時作出報警提示，並自動提示風機的消音裝置是否工作可靠，連接處是否鬆動；
[0103]其中的空氣過濾耗材壽命管理單元根據空氣淨化系統各個單元的工作模式、工況條件以及空氣過濾耗材的理論使用時間，計算並預警更換時間，為整個空氣淨化系統工作在最佳模式提供耗材更換或維護的預診斷信息；
[0104]其中的在線故障診斷單元對空氣淨化系統中各個單元的檢測儀表、變頻電機進行故障記錄、分析和診斷；
[0105]其中的空氣處理模型配方單元管理空氣處理模型配方，包括進風單元配方、排風單元配方、靜電除塵單元配方、水霧噴淋單元配方，存儲、自定義預設值並且在線查看配方設定值及配方實際值；
[0106]其中的數據記錄及報表單元完成各種參數變量的記錄並做出報表分析和列印。
【權利要求】
1.一種空氣淨化系統，其特徵在於，包括風道，沿風道設置有進風單元、高壓靜電除塵單元、水霧噴淋淨化單元和排風單元，其中的高壓靜電除塵單元和水霧噴淋淨化單元順序設置或者倒序設置； 所述進風單元包括多個風機組，每個風機組包括多臺變頻風機，同一組的多臺變頻風機沿進風路徑依次間隔排布，不同風機組分布在風道周向的不同方位；在每臺變頻風機的進風口分別設置有電動或手動操控的百葉裝置。
2.如權利要求1所述的空氣淨化系統，其特徵在於:所述高壓靜電除塵單元包括順序設置的空氣過濾裝置、高壓電離板、收集電極板和收集電極板自清洗區；其中的高壓電離板和收集電極板設置為一組或多組，各組高壓電離板、收集電極板之間設有間距。
3.如權利要求1所述的空氣淨化系統，其特徵在於:所述水霧噴淋淨化單元包括設置在風道上的水噴淋區、水霧噴淋區、水氣分離裝置、和負離子濃度傳感器，以及設置在風道外的給水回水裝置；水噴淋區、水霧噴淋區和水氣分離裝置沿風道順序設置；負離子濃度傳感器與本單元後部的風道相連；給水回水裝置包括給水管路、回水管路、回水處理箱、清水箱、變頻增壓泵和回水過濾裝置，清水箱的進水口連接市政用水管路，清水箱的出水口連接變頻增壓泵，變頻增壓泵的出口連接給水管路，給水管路分別與水噴淋區、水霧噴淋區相連，回水管路與風道相連，回水管路的出水口連接回水處理箱，回水過濾裝置設置於回水處理箱，回水處理箱的出水口連接清水箱。
4.如權利要求1所述的空氣淨化系統，其特徵在於:所述排風單元包括設置在風道尾部的多路排風口，同一路的多個排風口沿風道路徑依次間隔排布，各路排風口分布在風道周向的不同方位，各排風口上分別設有百葉裝置。
5.如權利要求1所述的空氣淨化系統，其特徵在於:還包括光觸媒過濾網，該光觸媒過濾網設置在排風口上，或設置在水霧噴淋淨化單元後，或設置在高壓靜電除塵單元後，或同時設置在其中的兩處或三處。
6.如權利要求1所述的空氣淨化系統，其特徵在於:還包括分子篩，該分子篩設置在排風口上，或設置在水霧噴淋淨化單元後，或設置在高壓靜電除塵單元後，或同時設置在上述兩處或三處。
7.如權利要求1所述的空氣淨化系統，其特徵在於:還包括至少一個軸流變頻風機，該軸流變頻風機設置在風道內的進風單元末端，或設置在高壓靜電除塵單元與水霧噴淋淨化單元之間；或設置在排風單元前端；或同時設置在上述兩處或三處。
8.如權利要求1所述的空氣淨化系統，其特徵在於:還包括至少一組風壓傳感器和風速傳感器，其設置在風道內的進風單元末端，或設置在高壓靜電除塵單元與水霧噴淋淨化單元之間，或設置在排風單元前端，或同時設置在上述兩處或三處。
9.如權利要求2所述的空氣淨化系統，其特徵在於:所述高壓電離板由高壓控制器控制；所述收集電極板自清洗區包括一個清洗環管，該清洗環管由一個清洗電磁閥控制水供給，清洗環管上間隔設置多個不同角度安裝的清洗水噴嘴，各清洗水噴嘴的噴射區域全面覆蓋收集電極板，清洗後的水通過回水管路排至水霧噴淋淨化單元中的給水回水裝置。
10.如權利要求3所述的空氣淨化系統，其特徵在於:所述水噴淋區包括多個通過電磁閥獨立控制水供給的水噴淋環管，每個水噴淋環管上360度間隔布置多個水噴嘴； 所述水霧噴淋區包括多個通過電磁閥獨立控制水供給的水噴淋環管，每個水噴淋環管上360度間隔布置多個水霧噴嘴； 所述給水回水裝置的給水管路的出水口分兩路分別與水噴淋區和水霧噴淋區的各水噴淋環管相連； 與所述水噴淋區的各水噴淋環管相連的給水管路分路上，設置有水壓力傳感器和水流量傳感器，用於檢測所述水噴淋區的各水噴淋環管的噴水壓力和噴射流量； 與所述水霧噴淋區的各水噴淋環管相連的給水管路分路上，設置有水壓力傳感器和水流量傳感器，用於檢測所述水霧噴淋區的各水噴淋環管的噴水壓力和噴射流量。
11.如權利要求1所述的空氣淨化系統，其特徵在於:還包括至少一個空氣環境質量檢測儀表，其設置在進風單元的風道外和/或排風單元的風道外； 所述空氣環境質量檢測儀表包括用於檢測PM10、PM2.5、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧或環境噪音的檢測探頭中的一種或多種的組合。
12.基於權利要求1至11中任意一項所述空氣淨化系統的控制方法，其特徵在於:以所述空氣淨化系統中的檢測、驅動和控制設備作為設備層，另外設置一個控制層和一個控制管理層； 由控制層控制檢測、驅動和控制設備的工作狀態；控制層包括進氣模型控制單元、靜電除塵控制單元、水霧噴淋模型控制單元和排氣模型控制單元，分別對所述進風單元、高壓靜電除塵單元、水霧噴淋淨化單元和排風單元的工作方式和狀態進行控制； 由控制管理層對整個系統進行控制和管理，控制管理層包括以下單元之一或其任意組合:空氣品質評價單元、環境噪音控制模型單元、空氣過濾耗材壽命管理單元、在線故障診斷單元、空氣處理模型配方單元和/或數據記錄及報表單元。
13.根據權利要求12所述的空氣淨化控制方法，其特徵在於:所述進氣模型控制單元採用速度環、壓力環和空氣環境質量環三環PID控制策略，對進風單元進行控制；速度環通過調節所述風機組的各變頻風機的電機轉速來調節風道中的風速，風速與電機轉速成正比；壓力環通過調節變頻風機的電機轉速來調節進風管道中的風壓，風壓與電機轉速平方成正比；空氣環境質量環通過入口空氣環境質量檢測參數值來控制風道中的風速及風壓的目標值，空氣環境質量檢測參數值在不同範圍內對應不同的風速及風壓目標值，空氣環境質量檢測參數值所表徵的空氣環境質量越差，所述風速及風壓的目標值越高。
14.根據權利要求12所述的空氣淨化控制方法，其特徵在於:所述靜電除塵控制單元接收來自進氣模型控制單元和排氣模型控制單元的空氣環境質量檢測參數及風速、風壓參數，在進氣模型控制單元檢測到空氣環境質量低於預設第一標準、或者排氣模型控制單元檢測到空氣環境質量低於預設第二標準、或者風速風壓值高於第三標準的情況下，在空氣過濾裝置及收集電極板自身理論使用時間的基礎上，縮短其實際使用時間，動態診斷空氣過濾裝置的實際使用壽命並決定收集電極板自清洗區的工作狀態。
15.根據權利要求12或14所述的空氣淨化控制方法，其特徵在於:所述靜電除塵控制單元接收來自排氣模型控制單元的空氣環境質量檢測參數，所述空氣環境質量檢測參數中至少包括臭氧值，在臭氧值未超出第四標準時，將高壓電極板上的直流高壓值調至最大，增強空氣粒子荷電數目以及收集電極板集塵數量，在臭氧值超出第四標準時，降低高壓電極板上的直流高壓值。
16.根據權利要求12所述的空氣淨化控制方法，其特徵在於:所述水霧噴淋模型控制單元設有最大水壓力及流量控制模式和負離子濃度控制模式，所述水霧噴淋模型控制單元接收出風口的空氣環境質量檢測參數，在出風口空氣環境質量差於預設第五標準時，採用最大水壓力及流量控制模式；其餘情況，採用負離子濃度控制模式； 所述最大水壓力及流量控制模式是，將所述水霧噴淋淨化單元的噴水壓力和噴射流量設為最大； 所述負離子濃度控制模式是，在當前允許的風速範圍內，調節水霧噴淋淨化單元的噴水壓力和噴射流量，至該風速範圍內可達到的最大負離子濃度。
17.根據權利要求16所述的空氣淨化控制方法，其特徵在於:所述水霧噴淋模型控制單元確定當前設備環境下，水霧噴淋淨化單元在不同級別風速、不同級別噴水壓力、不同級別噴射流量下，產生的負離子濃度，對各級風速、各級噴水壓力、各級噴射流量與負離子濃度之間的對應關係進行保存，形成一配方表；所述測試以風速和噴水壓力作為主變量，以噴射流量作為副變量；所述負離子濃度控制模式下，根據所述配方表，確定當前風速範圍內所對應的最大負離子濃度，及該負離子濃度對應的噴水壓力和噴射流量；按照所確定的噴水壓力和噴射流量調控所述水霧噴淋淨化單元。
18.根據權利要求12所述的空氣淨化控制方法，其特徵在於:所述排氣模型控制單元採集排氣管道中的風速、風壓值以及排風口處的空氣環境質量參數，PID動態調節排風變頻風機的轉速，使其滿足設定值。
19.根據權利要求12所述的空氣淨化控制方法，其特徵在於:所述空氣品質評價單元對進風口及排風口的空氣環境質量檢測數據進行比較並評價空氣淨化系統的淨化效率及效果; 所述環境噪音控制模型單元控制整個空氣淨化系統工作時對環境產生的噪音汙染，當噪音超過環境允許設定值時作出報警提示，並自動提示風機的消音裝置是否工作可靠，連接處是否鬆動； 所述空氣過濾耗材壽命管理單元根據空氣淨化系統各個單元的工作模式、工況條件以及空氣過濾耗材的理論使用時間，計算並預警更換時間，為整個空氣淨化系統工作在最佳模式提供耗材更換或維護的預診斷信息； 所述在線故障診斷單元對空氣淨化系統中各個單元的檢測儀表、變頻電機進行故障記錄、分析和診斷； 所述空氣處理模型配方單元管理空氣處理模型配方，包括進風單元配方、排風單元配方、靜電除塵單元配方、水霧噴淋單元配方，存儲、自定義預設值並且在線查看配方設定值及配方實際值； 所述數據記錄及報表單元完成各種參數變量的記錄並做出報表分析和列印。
【文檔編號】B01D50/00GK104147883SQ201410399936
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月14日 優先權日:2014年8月14日
【發明者】史和平, 趙忠, 孔建平, 史才生, 張朝營, 黎雪強 申請人:上海嘉成軌道交通安全保障系統股份公司