一种烟机的风压控制方法及装置与流程

本发明涉及烟气处理技术，尤其涉及一种烟机的风压控制方法及装置。

背景技术：

油烟机安装于炉灶上部或侧部，集成有风机，现有油烟机的运行过程为风机高速旋转使炉灶上方一定空间范围内形成负压区，将室内的油烟气体吸入油烟机内部，油烟气体经过净化分离为油滴和烟气，油滴被收集到油杯，烟气沿烟道排出。

油烟机具有设定风压和风量，目前市场上的油烟机标称的风压和风量都是在实验室条件下测试设定的理想值。然而在实际使用过程中，由于烟管阻力等负载存在，产品在不同使用环境下的实际有效风压不同，导致排烟效果差，无法满足用户使用需求。

技术实现要素：

本发明提供一种烟机的风压控制方法及装置，以实现对风压的有效控制。

本发明提供了一种烟机的风压控制方法，所述烟机包括风机，该风压控制方法包括：

获取所述风机的频率和所述风机的出口风速，根据该风机频率和风机出口风速确定风量实际值、风机出口风压和公共烟道压力；

如果所述风机出口风压超出风压设定值的设定范围，根据所述风机出口风压、所述风压设定值和所述风量实际值计算在所述公共烟道压力下所述风机的目标频率并对所述风机进行调节。

本发明还提供了一种烟机的风压控制装置，所述烟机包括风机，该风压控制装置包括：

运行参数获取模块，用于获取所述风机的频率和所述风机的出口风速，根据该风机频率和风机出口风速确定风量实际值、风机出口风压和公共烟道压力；

烟机参数调节模块，用于如果所述风机出口风压超出风压设定值的设定范围，根据所述风机出口风压、所述风压设定值和所述风量实际值计算在所述公共烟道压力下所述风机的目标频率并对所述风机进行调节。

本发明中，按照风压控制程序进行风压调节后，对于较差工况烟机，使有效风压始终位于风压设定值的设定范围内，保证输出的有效风量达到需求值，此时转速提高，可以提高排烟效果；对于较好工况烟机，使有效风压始终位于风压设定值的设定范围内，保证输出的有效风量达到需求值，此时降低转速，在保证排烟效果的同时，降低噪音，提升用户体验。显然，无论外界压力如何变化，有效风压位于风压设定值的设定范围内，不受外界压力变化的影响，实现了恒风压。根据用户实际使用需求，通过恒风压控制逻辑，优化风机特性曲线，在保证满足各楼层用户使用基础上，实现了恒风压。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图虽然是本发明的一些具体的实施例，对于本领域的技术人员来说，可以根据本发明的各种实施例所揭示和提示的器件结构，驱动方法和制造方法的基本概念，拓展和延伸到其它的结构和附图，毋庸置疑这些都应该是在本发明的权利要求范围之内。

图1是本发明实施例提供的一种烟机的风压控制方法的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种烟机的风压控制方法的示意图；

图3是优化前的烟机中间负载曲线的示意图；

图4是优化后的烟机中间负载曲线的示意图；

图5是本发明实施例提供的一种烟机的风压控制装置的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术方案，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所揭示和提示的基本概念，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参考图1所示，为本发明实施例提供的一种烟机的风压控制方法的示意图。本实施例所述的烟机包括风机，还包括执行风压控制方法的风压控制装置，可选该风压控制装置采用软件和/或硬件的方式实现，并配置在烟机中使用。例如该风压控制装置集成在烟机的主控器中，实现烟机控制的智能化。

本实施例提供的烟机的风压控制方法包括如下步骤：

步骤110、获取风机的频率和风机的出口风速，根据该风机频率和风机出口风速确定风量实际值、风机出口风压和公共烟道压力。

如上所述，获取的各个参数为当前时刻下烟机中各个部件的运行参数，烟机包括风机，在此风机也可以理解为是烟机中的电机。风机的频率为当前时刻下采集的风机的实际频率，风机的实际频率受烟机压力的影响可能发生变化，因此不同时刻下采集的风机的频率可能不同。风机的频率决定其转速，风压控制装置根据风机的实际频率可确定得到风机的转速。风机的出口风速为当前时刻下通过传感器采集的风机的出口处风管输出的实际风速，风机出口风速和风机风量存在函数关系，风压控制装置根据风机出口风速可计算得到当前时刻的风量实际值。在风管风速确定的情况下，风机出口风压可通过风机转速和风机风量拟合确定，则根据风机实际转速和风量实际值可以得到当前时刻下的风机出口风压。风机出口风压和公共烟道压力之差消耗在烟机支管上，那么根据风机出口风压和风量实际值可得到当前时刻下的公共烟道压力。

步骤120、如果风机出口风压超出风压设定值的设定范围，根据风机出口风压、风压设定值和风量实际值计算在公共烟道压力下风机的目标频率并对风机进行调节。

本步骤中，烟机的风压控制装置中设置有风压设定值，该风压设定值是结合用户实际使用场景进行选取的。不同使用楼层的负载不同，经过检测发现，低楼层的风压大，高楼层的风压小，按照楼层高低设定节点即为风压设定值，风压设定值上下浮动的误差所构成的范围为风压设定值的设定范围。

例如以400pa为风压设定值，其中风压误差为±50pa，则风压设定值的设定范围为[350，450]。基于上述示例，该步骤的具体执行过程为：获取风机出口风压后，检测风机出口风压是否超出风压设定值的设定范围[350，450]；若否，返回执行步骤110；若是，则计算风机的目标频率。若得到风机出口风压为375pa，显然，该风压值位于[350，450]，确定返回执行步骤110。若得到风机出口风压为330pa，显然，该风压值超出[350，450]，计算风机的目标频率。可以理解，上述的风压设定值的取值为一种示例，厂商可根据不同产品及其所使用市场区域进行相应调整，相同产品应用在不同市场区域时，其参数也可能不同。不限于此。

如上所述，在风机出口风压超出风压设定值的设定范围时，根据风机出口风压、风压设定值和风量实际值计算在公共烟道压力下风机的目标频率并对风机进行调节。显然，确定的目标频率考虑到了外界压力对烟机的影响，在公共烟道压力下根据目标频率进行调节后的风机的出口风压必然位于风压设定值的设定范围内，基于此，无论用户的风量等运行参数如何变化，均能够根据上述风压控制逻辑进行调节，使得风机的出口风压维持在风压设定值的设定范围内，实现恒风压。

如上所述，对于工况较差的烟机，按照公式反向运算得到的目标频率大于当前时刻采集的风机的实际频率，那么控制烟机的风机可以输出足够的转速，以此保证有效风压不降低，提高吸烟效果。对于工况较好的烟机，按照公式反向运算得到的目标频率小于当前时刻采集的风机的实际频率，那么控制烟机的风机可以降低转速，在保证吸烟效果的同时，还能够降低噪音，提升用户体验。恒风压烟机考虑了不同高度楼层安装烟机的吸烟效果，在保证满足各楼层用户使用基础上，减少高楼层用户家中烟机的噪音，同时提高低楼层用户家中烟机的吸烟效果。

本实施例中，按照风压控制程序进行风压调节后，对于较差工况烟机，使有效风压始终位于风压设定值的设定范围内，保证输出的有效风量达到需求值，此时转速提高，可以提高排烟效果；对于较好工况烟机，使有效风压始终位于风压设定值的设定范围内，保证输出的有效风量达到需求值，此时降低转速，在保证排烟效果的同时，降低噪音，提升用户体验。显然，无论外界压力如何变化，有效风压位于风压设定值的设定范围内，不受外界压力变化的影响，实现了恒风压。根据用户实际使用需求，通过恒风压控制逻辑，优化风机特性曲线，在保证满足各楼层用户使用基础上，实现了恒风压。

示例性的，在上述技术方案的基础上，如图2所示可选步骤110的操作，获取风机的频率和风机的出口风速，根据该风机频率和风机出口风速确定风量实际值、风机出口风压和公共烟道压力，其具体包括：

步骤111、获取风机的实际频率f0和风机的出口风速v0。

步骤112、根据风机的实际频率f0，按照公式(1)计算风机的实际转速n0，根据风机的出口风速v0，按照公式(2)计算风量实际值q0，根据风机的实际转速n0和风量实际值q0，按照公式(3)计算风机出口风压pt0，根据风机出口风压pt0和风量实际值q0，按照公式(4)计算公共烟道压力p0，

n＝μ(f)(1)；

pt＝h(q，n)(3)；

其中，ξ为烟机支管阻力系数，a为烟机支管截面积，d为所述烟机出口处的烟机支管直径。

如上所述，在当前时刻t0采集风机的实际频率f0。烟机的数学模型中，风机的转速与频率为线性关系，具有公式(1)所示的函数关系，则根据当前时刻的实际频率f0，可计算得到当前时刻的风机的实际转速n0＝μ(f0)。

在当前时刻t0采集风机出口风速v0。烟机的数学模型中，在风管风速确定下，风机的风量与风速具有如公式(2)的函数关系，则计算得到

由风机p-q特性性能测试数据可知，风机的风压p可由风机转速n和风量q拟合确定，其函数关系满足公式(3)，则已知当前时刻的风机转速n0和风量q0，按照公式(3)可得到当前时刻的风机出口风压pt0＝h(q0，n0)。

以上可得到当前时刻的风机出口风压pt0和风量实际值q0。烟机的数学模型中，风机出口风压与公共烟道压力之差消耗在烟机支管上，其方程为公式(4)。则基于该方程关系，已知风机出口风压pt0和风机风量实际值q0，则根据公式(4)可计算得出当前时刻下该烟机的公共烟道压力p0＝pt0-αq0²。

如图2所示可选步骤120的操作，如果风机出口风压超出风压设定值的设定范围，根据风机出口风压、风压设定值和风量实际值计算在公共烟道压力下风机的目标频率并对风机进行调节，其具体包括：

步骤121、根据风机出口风压pt0、风压设定值ptset和风量实际值q0，计算在公共烟道压力下达到风压设定值ptset所需的风量需求值q1，

如上所述，在风机出口风压超出风压设定值的设定范围的情况下，已知当前烟机所处环境的公共烟道压力p0，且已知风机设定值ptset，则可根据公式(4)计算风机风量需求值q1，计算得出的风机风量需求值q1表征为在该外界压力p0下，达到风压设定值ptset所需的风机风量。

具体的，已知风机风量需求值q1表征为在该外界压力p0下，达到风压设定值ptset所需的风机风量，其满足公式(4)即ptset-p0＝αq1²。并且公共烟道压力p0＝pt0-αq0²，则运算得到q1。

基于此，后续风压控制流程中，在风机出口风压超出风压设定值的设定范围的情况下，直接采集所在时刻下的风机出口风压pt0、风机风量实际值q0和预先已知的风压设定值ptset，根据公式(4)直接得出所需达到的风机需求风量q1，其风压控制过程简单。

步骤122、根据风量需求值q1，确定达到风压设定值ptset所需的风机的需求转速n1，n1＝h^-1q1(ptset)，再根据风机的需求转速n1得到风机的目标频率f1，f1＝μ^-1(n1)，并对风机进行调节。

如上所述，在当前时刻的公共烟道压力p0下，已知达到风压设定值ptset所需的风机需求风量为q1，那么根据公式(3)可以得到ptset＝h(q1，n1)，其中，n1表征为当前时刻的公共烟道压力p0下，达到风压设定值ptset和风机需求风量为q1时所需的风机需求转速，则n1＝h^-1q1(ptset)。

风机的转速和风机的频率满足公式(1)，已知当前时刻的公共烟道压力p0下，达到风压设定值ptset和风机需求风量为q1时所需的风机需求转速为n1，那么可以得到n1＝μ(f1)，则f1＝μ^-1(n1)，其中，f1表征为当前时刻的公共烟道压力p0下，达到风压设定值ptset和风机需求风量为q1时所需的风机需求频率，需求频率即目标频率。

根据f1对风机的频率进行调节使风机的频率等于目标频率f1，则风机按照调节后的目标频率运行后，烟机输出的实际风压可处于风压设定值ptset的设定范围内，实现恒风压，烟机的实际有效风压不会随着外界负载的变化而变化。

如图2所示可选该风压控制方法还包括：还包括：如果风机出口风压位于风压设定值的设定范围内，或者，根据风机的目标频率完成对风机的调节，在设定时间长度之后重新开始风压控制流程。如果当前时刻下风机出口风压位于风压设定值的设定范围，则烟机输出的实际有效风压与理想风压接近，吸烟效果符合用户需求，在下一时刻t0+δt从步骤110重新开始。或者，在步骤120对风机完成频率调节后，在设定时间长度δt之后从步骤110重新开始。

可以理解，该设定时间长度δt可以非常小(如小于1秒)，实现对整个烟机风压的实时调节，使得烟机在运行过程中始终处于风压设定值的设定范围内，提高用户体验。该设定时间长度δt可以相对大一点(如约2分钟)，实现对烟机风压的定时调节，则在烟气产生一定的聚集后对烟机进行定时调节，可以降低功耗。

以下将通过现有烟机和本发明实施例所述烟机的比对进行说明。

目前市场上的油烟机设定的风压和风量都是按照实验室理想环境设定的，并没有考虑实际使用中外界压力对风压和风量的影响，用户在实际使用烟机的过程中，实际有效风量往往偏低，越是低层用户，公共烟道压力越大，实际有效风量越低，可能会出现油烟逃逸、不吸烟现象，甚至会出现其他用户的油烟倒灌，降低用户体验。针对此问题，本实施例对烟机的外界压力的曲线进行控制，结合用户实际使用场景，通过风压控制程序对外界压力的中间负载特性曲线进行调整，能够满足不同工况下用户需求的有效风压恒定不变，用户在使用过程中，实际有效风压不会随外界负载的变化而变化。

以下纵坐标为用户实际负载即公共烟道压力，横坐标为烟机实际输出风量，上升曲线是烟机阻抗曲线，下降曲线是压力～风量曲线，直线段为风压线段。

参考图3所示，为现有烟机的性能曲线。根据公式(4)可知，在烟机的风机出口风压确定的情况下，公共烟道压力越大，烟机实际输出风量越小；在烟机出口风压确定的情况下，公共烟道压力越小，烟机实际输出风量越大。那么工况较差烟机，其公共烟道压力较大，导致理想风压档位下实际输出风量要小于满足用户需求的风量值，这部分烟机吸烟效果差，不吸烟。对于工况较好烟机，其公共烟道压力较小，则理想风压档位下实际输出风量要大于满足用户需求的风量值，吸烟效果没问题，但风量过大，造成噪音大。

参考图4所示，为优化后的恒有效风压烟机的性能曲线。只要烟机风压超出风压设定值就对烟机进行频率调节，使得烟机实际的有效风压恒定，该实际有效风压不会随着外界负载的变化而变化，满足用户需求的有效风压恒定不变，实现恒风压。采用如上所示的风压控制程序可以使用户烟机的风压维持在450pa的设定范围内，即[400，500]，在此风压区间计算得到需求风量和目标频率，根据目标频率进行调节后，烟机的风压处于风压设定值的设定范围内且风量达到需求风量，风压不受风量、外界压力等因素的影响，实现了风压的稳定输出。

本发明实施例，通过恒风压控制逻辑，实现了恒风压，可以理解，该参数控制逻辑还可以应用在其他同类型产品上。本领域技术人员可以理解，住宅厨房排风量的选取是以满足厨房排风需求为目标。排风量过小，油烟会逃逸，厨房有异味。但也并不是越大越好，排风量过大，厨房室内的风机能耗和噪音也将增大。本发明实施例根据用户实际使用需求，通过程序控制优化风机特性曲线，在保证满足各楼层用户使用基础上，减少高层用户风量，减少噪音，同时保证低层用户吸烟效果。

本发明实施例还提供了一种烟机的风压控制装置，烟机包括风机，如图5所示该风压控制装置包括：运行参数获取模块10，用于获取所述风机的频率和所述风机的出口风速，根据该风机频率和风机出口风速确定风量实际值、风机出口风压和公共烟道压力；烟机参数调节模块20，用于如果所述风机出口风压超出风压设定值的设定范围，根据所述风机出口风压、所述风压设定值和所述风量实际值计算在所述公共烟道压力下所述风机的目标频率并对所述风机进行调节。

可选运行参数获取模块10包括：

运行参数采集子模块，用于获取所述风机的实际频率f0和所述风机的出口风速v0；

运行参数运算子模块，用于根据所述风机的实际频率f0，按照公式(1)计算所述风机的实际转速n0，根据所述风机的出口风速v0，按照公式(2)计算所述风量实际值q0，根据所述风机的实际转速n0和所述风量实际值q0，按照公式(3)计算所述风机出口风压pt0，根据所述风机出口风压pt0和所述风量实际值q0，按照公式(4)计算所述公共烟道压力p0，

n＝μ(f)(1)；

pt＝h(q，n)(3)；

其中，ξ为烟机支管阻力系数，a为烟机支管截面积，d为所述烟机出口处的烟机支管直径。

可选烟机参数调节模块20包括：

需求参数运算子模块，用于根据所述风机出口风压pt0、所述风压设定值ptset和所述风量实际值q0，计算在所述公共烟道压力下达到所述风压设定值ptset所需的风量需求值q1，再根据所述风量需求值q1，确定达到所述风压设定值ptset所需的所述风机的需求转速n1，n1＝h^-1q1(ptset)，再根据所述风机的需求转速n1得到所述风机的目标频率f1，f1＝μ^-1(n1)；

目标参数调节子模块，用于将所述风机的运行频率调节为所述目标频率。

可选还包括：定时控制模块30，所述定时控制模块用于如果所述风机出口风压位于所述风压设定值的设定范围内，或者，根据所述风机的目标频率完成对所述风机的调节，在设定时间长度之后重新开始风压控制流程

据此，该风压控制装置的变频方案控制逻辑如下：

step1：在t0时刻采集频率f0，由(1)式可得到该时刻风机转速n0＝μ(f0)；

step2：采集此刻的风机出口风速v0，由(2)式可得到该时刻的风机风量由(3)式可得到风机出口风压pt0；将风机出口风压pt0与预存的风压设定值ptset比较：

若二者的差值在设定偏差内，结束此步骤，在下一个时刻t0+δt从step1重新开始；若二者的差值在设定偏差区域外，进行step3；

step3：由式(4)计算得到该时刻的公共烟道压力p0＝pt0-αq0²，由此可得到该外界压力p0下，达到风压设定值ptset的需求风量

step4：确定该外界压力下的风机需求转速为n1＝h^-1q1(ptset)，进而由(1)可得到风机频率调节目标值为f1＝μ^-1(n1)；

step5：在下一个时刻t0+δt从step1重新开始。

本实施例中，在用户使用烟机过程中，无论烟机所处环境的负载如何变化，均能够实现对风机的风压调节，使得实际有效风压不受外界负载影响，满足不同工况下用户需求的有效风压恒定不变，实现恒风压，提高了吸烟效果。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。