一种烟机的风量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量控制方法及装置。

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。

油烟机有多个档位，每个档位对应有设定风量，目前市场上的油烟机标称的档位下的风量都是在实验室条件下测试设定的理想值。在实际使用过程中，由于烟管阻力和公共烟道压力存在，相同产品、相同档位在不同使用环境下的实际有效风量不同。如公共烟道压力越大，实际有效风量越低，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。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量控制方法及装置，以满足不同工况下的使用需求。

本发明提供了一种烟机的风量控制方法，所述烟机包括风机，该风量控制方法包括：

获取所述风机的频率和所述风机的出口全压，并根据该风机频率和风机出口全压得到第一风机风量值和公共烟道压力；

如果所述第一风机风量值超出风量设定值的设定范围，根据所述第一风机风量值和所述风量设定值确定在所述公共烟道压力下的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量控制装置，所述烟机包括风机，该风量控制装置包括：

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全压，并根据该风机频率和风机出口全压得到第一风机风量值和公共烟道压力；

烟机风量调节模块，用于如果所述第一风机风量值超出风量设定值的设定范围，根据所述第一风机风量值和所述风量设定值确定在所述公共烟道压力下的所述风机的目标频率并对所述风机进行调节。

本发明中，获取风机的频率和风机的出口全压，并根据该风机频率和风机出口全压得到第一风机风量值和公共烟道压力；如果第一风机风量值超出风量设定值的设定范围，则说明当前时刻烟机所处环境的公共烟道压力对其输出风量产生了较大影响，此时根据当前时刻得到的第一风机风量值和预先设定的风量设定值计算风机所需求的目标频率，调节后在当前时刻的公共烟道压力下，风机输出的有效风量能够处于风量设定值的设定范围，实现恒风量。因此，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量调节，使得实际有效风量不会随着外界负载的变化而变化，满足不同工况下的用户需求的有效风量恒定不变，实现恒风量，提高了吸烟效果。

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量控制方法的示意图；

图2是本发明实施例提供的一种烟机的风量控制方法的示意图；

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量控制装置的示意图。

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量控制方法的示意图。本实施例所述的烟机包括风机，还包括执行风量控制方法的风量控制装置，可选该风量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。例如该风量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量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全压，并根据该风机频率和风机出口全压得到第一风机风量值和公共烟道压力。

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，风量控制装置根据风机的实际频率可确定得到风机的转速。风机的出口全压即为风机的风压，风机出口全压为当前时刻下采集的风机的出口处的实际压力，风机出口全压和风机转速影响风机产生的风量，风量控制装置根据风机出口全压和风机实际转速可得到风量实际值，当前时刻的风量实际值即为第一风机风量值。此外，风机出口全压和公共烟道压力的差异消耗在烟机支管上，那么根据风机出口全压和第一风机风量值可得到公共烟道压力。

步骤120、如果第一风机风量值超出风量设定值的设定范围，根据第一风机风量值和风量设定值确定在公共烟道压力下的风机的目标频率并对风机进行调节。

实际使用中，烟机的性能受负载的限制，且负载随着使用环境的变化而变化，烟机负载就是烟机所在环境下的公共烟道压力，公共烟道即为建筑物内公共排烟通道，公共烟道压力越大，说明烟机所处工况环境越差，公共烟道压力越小，说明烟机所处工况环境较好。经过检测发现，较低楼层的烟机所处的公共烟道压力通常大于较高楼层的烟机所处的公共烟道压力，公共烟道压力受到用户家烟机的风机出口全压和风量实际值的因素影响。公共烟道压力的影响会导致实际输出风量与理想风量不同，基于此，本实施例中在公共烟道压力确定的情况下，根据第一风机风量值和风量设定值确定风机的目标频率并对风机进行调节，则调节后的风量处于风量设定值的设定范围内。

当前时刻下，通过步骤110得到当前时刻下的公共烟道压力，而公共烟道压力在一定的时间长度内基本是稳定的，基于当前时刻下确定的公共烟道压力，根据当前时刻的第一风机风量值和风量设定值确定目标频率并对烟机进行调节时，如此调节的参数考虑到了当前时刻公共烟道压力的影响，调节后输出风量更准确，能够提高烟机的吸烟效果。可选风量控制装置中设置有风量设定值，风量设定值上下浮动的误差所构成的范围为该风量设定值的设定范围，该风量设定值是在用户实际负载范围内预先确定的理想的恒定风量值，对于烟机而言，不论外界公共烟道压力如何变化，用户在实际使用中均能够实现理想的恒定风量。

如上所述，风量控制装置检测当前时刻下第一风机风量值是否在风量设定值的设定范围内，如果在设定范围内则说明当前时刻的第一风机风量值与理想的风量设定值差值较小，可看做烟机的有效输出风量正常，返回步骤110。

如果超出设定范围，则说明当前时刻下第一风机风量值与风量设定值差值较大，显然公共烟道压力影响了烟机的有效输出风量；因此根据当前时刻得到的第一风机风量值和风量设定值计算当前的公共烟道压力下，风机所需求的目标频率，根据目标频率对风机进行调节，则调节后风机的有效风量处于风量设定值的设定范围，再返回步骤110再次执行控制流程。可以理解调节后烟机输出的有效风量处于风量设定值的设定范围内即可以看做烟机为恒风量。

由此可知，无论烟机所处环境的负载如何变化，烟机均能够自动根据变化的公共烟道压力调节风机频率使得其有效输出风量在风量设定值的设定范围，实现恒风量。

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，以此保证有效风量不降低，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。恒风量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，获取风机的频率和风机的出口全压，并根据该风机频率和风机出口全压得到第一风机风量值和公共烟道压力；如果第一风机风量值超出风量设定值的设定范围，则说明当前时刻烟机所处环境的公共烟道压力对其输出风量产生了较大影响，此时根据当前时刻得到的第一风机风量值和预先设定的风量设定值计算风机所需求的目标频率，调节后在当前时刻的公共烟道压力下，风机输出的有效风量能够处于风量设定值的设定范围，实现恒风量。因此，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量调节，使得实际有效风量不会随着外界负载的变化而变化，满足不同工况下的用户需求的有效风量恒定不变，实现恒风量，提高了吸烟效果。

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全压，并根据该风机频率和风机出口全压得到第一风机风量值和公共烟道压力，其具体包括：

步骤111、获取风机的实际频率f0，按照公式(1)得到风机的实际转速n0，其中，n＝μ(f)(1)。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。

步骤112、获取风机出口全压pt0，按照公式(2)得到第一风机风量值q0，其中，q＝g(n，pt)(2)。在当前时刻t0采集风机出口全压pt0。烟机的数学模型中，由风机p-q特性性能测试数据可知，风机的风量q可由风机转速n、全压pt拟合，其函数关系满足公式(2)，则已知当前时刻实际采集的风机出口全压pt0，按照公式(2)可得到当前时刻实际输出的第一风机风量值q0。

步骤113、根据风机出口全压pt0和第一风机风量值q0，按照公式(3)得到公共烟道压力p0，其中，ξ为烟机支管阻力系数，a为烟机支管截面积。

根据步骤112和113得到当前时刻的风机出口全压pt0和第一风机风量值q0。烟机的数学模型中，风机出口全压与公共烟道压力之差消耗在烟机支管上，其方程为公式(3)。则基于该方程关系，已知风机出口全压pt0和第一风机风量值q0，则根据公式(3)可计算得出当前时刻下该烟机的公共烟道压力p0。

如图2所示可选步骤120的操作，根据第一风机风量值和风量设定值确定在公共烟道压力下的风机的目标频率并对风机进行调节，其具体包括：

步骤121、根据第一风机风量值q0、风量设定值qset和公共烟道压力p0，按照公式(3)得到风机出口全压需求值pt1，pt1＝p0+αqset²＝pt0+α(q²set-q0²)。

如上所述，已知在当前时刻得到烟机所处环境的公共烟道压力为p0和第一风机风量值q0以及预先设定的风量设定值qset，则按照公式(3)能够计算出当前时刻达到风量设定值qset的风机出口全压需求值pt1，pt1表征为在当前时刻的公共烟道压力p0下，达到风量设定值qset所需的风机出口风压。

当前时刻下的风机出口风压pt0、第一风机风量值q0以及公共烟道压力p0满足公式(3)pt0-p0＝αq0²，则p0＝pt0-αq0²。那么当前时刻下达到风量设定值qset所需的风机出口风压即风机出口全压需求值pt1，则风量设定值qset、风机出口全压需求值pt1以及公共烟道压力p0满足公式(3)pt1-p0＝αq²set，则pt1＝p0+αq²set。

由此可知，pt1＝pt0-αq0²+αq²set＝pt0+α(q²set-q0²)(4)，如此消除了当前时刻下的公共烟道压力p0的影响，则风机出口全压需求值pt1变换为仅与当前时刻下的风机出口风压pt0、风量设定值qset和当前时刻的第一风机风量值q0相关，如此无论外界的公共烟道压力如何变化，均能够实现恒风量。基于此，后续风量控制流程中直接采集根据公式所在时刻下的风机出口风压pt0、第一风机风量值q0和预先已知的风量设定值qset，根据公式(4)直接得出所需达到的风机出口全压需求值pt1，其风量控制过程简单。

步骤122、根据风量设定值qset和风机出口全压需求值pt1得到风机的需求转速n1，n1＝g^-1qset(pt1)，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，已知达到风量设定值qset所需的风机出口全压需求值为pt1，那么根据公式(2)可以得到qset＝g(n1，pt1)，其中，n1表征为当前时刻的公共烟道压力p0下，达到风量设定值qset和风机出口全压需求值pt1时所需的风机需求转速，则n1＝g^-1qset(pt1)。

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，达到风量设定值qset和风机出口全压需求值pt1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，达到风量设定值qset和风机出口全压需求值pt1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，烟机输出的实际风量可处于风量设定值qset的设定范围内，实现恒风量，烟机的实际有效风量不会随着外界负载的变化而变化。

如图2所示可选该风量控制方法还包括：如果第一风机风量值位于风量设定值的设定范围内或者根据风机的目标频率对风机完成调节，在设定时间长度之后重新开始风量控制流程。如果当前时刻下第一风机风量值位于风量设定值的设定范围，则烟机输出的实际有效风量与理想风量接近，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)，实现对整个烟机风量的实时调节，使得烟机在运行过程中始终处于风量设定值qset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)，实现对烟机风量的定时调节，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，通过风量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量恒定不变，用户在使用过程中，实际有效风量不会随外界负载的变化而降低，解决了烟机不吸烟倒灌的问题。

现有技术中，通过在油烟机上检测外界负载变化，进而让油烟机运行不同档位，通过增大风压的方式实现增大风量。切换档位的缺陷在于，只是通过增大电机输出功率和转速，调节后的风量要么远远大于所需的有效风量，导致用户使用的噪音大，体验感受差；要么调节后的风量无法满足用户需求的有效风量，导致油烟机吸烟效果不理想，油烟大量残留。

本发明实施例中，通过对烟机频率进行调整，优化烟机中间负载的特性曲线，保证烟机的恒有效风量输出，解决用户吸烟问题，降低噪音，提升用户体验。

参考图3所示，为现有烟机的性能曲线。其中，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，a点压力和风量为烟机宣传的理想点，显然公共烟道压力越大，烟机实际输出风量越小，公共烟道压力越小，烟机实际输出风量较大。其原因在于，不同用户家里烟机实际工况因烟管安装、不同楼层公共烟道位置、烟机同时使用开启率等原因，每家用户的实际排风量是有差异的。工况较差烟机的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。工况较好烟机的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量烟机的性能曲线。实现了烟机输出的恒风量，显然，无论烟机所处环境的外界压力如何变化，均保证烟机实际输出的有效风量恒定，使得烟机输出的实际有效风量不会随着外界负载的变化而变化，满足不同工况下用户需求的有效风量恒定不变，实现恒风量。具体过程为：风量风压参数主要由风机转速决定，风机转速与风机电流和功率参数有关，外界负载发生变化时，风机的电流和功率改变，风机特性会随着改变，调节装置的程序根据参数变化判断风量变化，根据变化给风机输入新的电流功率参数纠正风量的改变，保证一定范围内恒有效风量。

优化后，优选在用户实际负载范围区间1内控制烟机保持恒风量，那么烟机输出的有效风量处于用户实际风量范围区间2内，该用户实际负载范围区间1是地区内高低楼层用户的负载所在最大范围，该用户实际风量范围区间2是风量设定值的设定范围。如图4所示，b点所对应的外界压力下，优化后曲线的风量大于原本实际输出风量，即对于较差工况烟机，得出的目标频率大于采集时刻的实际频率，则可以提高风机转速使得风机输出足够的转速，提高输出的有效风量使其达到风量设定值的设定范围内。如图4所示，c点所对应的负载下，优化后曲线的风量小于原本实际输出风量，即对于较好工况烟机，得出的目标频率小于采集时刻的实际频率，则可以降低电机转速，降低输出的有效风量使其位于风量设定值的设定范围内，如此可在保证烟机吸烟效果的同时，降低噪音，提升用户体验。

需要说明的是，负载和公共烟道压力可以说是对等概念，而风机风压是根据用户家里公共烟道压力大小输出的，公共烟道压力和风机风压具有绝对的相关性，所以图3和图4也可以看做是风机风压与风量的优化前后关系。如图3所示，a点风压和风量为烟机宣传的理想值，但实质上在大风机风压下，烟机实际输出风量无法达到理想值。如图4所示，优化后无论是在大风机风压情况下，还是较小风机风压情况下，只要风机风压处于风压实际使用范围内，烟机可以保持恒风量。

本发明实施例，通过恒风量控制逻辑，实现了恒风量，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量控制装置，烟机包括风机，如图5所示该风量控制装置包括：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全压，并根据该风机频率和风机出口全压得到第一风机风量值和公共烟道压力；烟机风量调节模块20，用于如果所述第一风机风量值超出风量设定值的设定范围，根据所述第一风机风量值和所述风量设定值确定在所述公共烟道压力下的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和所述风机出口全压pt0；

运行参数运算子模块，用于按照公式(1)得到所述风机的实际转速n0，按照公式(2)得到所述第一风机风量值q0，根据所述风机出口全压pt0和所述第一风机风量值q0，按照公式(3)得到所述公共烟道压力p0；

n＝μ(f)(1)；

q＝g(n，pt)(2)；

其中，ξ为烟机支管阻力系数，a为烟机支管截面积。

可选烟机风量调节模块20包括：

需求参数运算子模块，用于根据所述第一风机风量值q0、所述风量设定值qset和所述公共烟道压力p0，按照公式(3)得到风机出口全压需求值pt1，pt1＝p0+αqset²＝pt0+α(q²set-q0²)，再根据所述风量设定值qset和所述风机出口全压需求值pt1得到所述风机的需求转速n1，n1＝g^-1qset(pt1)，并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，该风量控制装置还包括：定时控制模块30，所述定时控制模块30用于如果所述第一风机风量值位于所述风量设定值的设定范围内或者根据所述风机的目标频率对所述风机完成调节，在设定时间长度之后重新开始风量控制流程。

据此，该风量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全压pt0，由(2)式可得到该时刻的风机风量q0＝g(n0，pt0)；将q0与风量设定值qset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(3)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，达到风量设定值qset的需求压力pt1＝p0+αqset²；

step4：确定该外界压力下的风机需求转速为n1＝g^-1qset(pt1)，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量调节，使得实际有效风量不会随着外界负载的变化而变化，满足不同工况下用户需求的有效风量恒定不变，实现恒风量，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。