本發(fā)明涉及一種風機運行控制方法。
背景技術(shù)：
軸流風機和混流風機是依靠它的風量來完成通風換氣的過程的，因此在很多時候我們都需要考慮軸流風機和混流風機風量的大小，要想掌握軸流風機和混流風機風量的控制，就先要從影響軸流風機和混流風機風量的幾個因素做起，如管道特性、溫度、濕度、壓力等因素，把每一種影響因素都控制在有效合理的范圍內(nèi)，那么軸流風機和混流風機的風量就不難調(diào)節(jié)控制了，軸流風機和混流風機在運行中和軸流風機和混流風機的轉(zhuǎn)速有著不可分割的關(guān)系，軸流風機和混流風機的轉(zhuǎn)速也會影響到風量的大小。
隨著工業(yè)化的進一步發(fā)展，軸流風機和混流風機市場也將發(fā)生翻天覆地的變化，智能化、高適應(yīng)性、低耗性是未來風機的主要發(fā)展趨向。風機的可控化是未來風機市場上具有競爭力的主要產(chǎn)品，通過微變的感應(yīng)系統(tǒng)及電力控制系統(tǒng)，隨時監(jiān)控風機的工作效果，能夠智能地做出適應(yīng)性調(diào)整，如：當空氣中所需風力過大時，風機自動降低輸入功率，這樣一來不僅僅能夠有效地保障工作的進行，一定程度上節(jié)約能源，還能做到隨時監(jiān)控和運行安全的作用。
軸流風機和混流風機的喘振，失速和搶風的發(fā)生都是由于風道阻力增大，促使軸流風機和混流風機運行在不穩(wěn)定工況區(qū)域工作造成的。
喘振，顧名思義就象人哮喘一樣，軸流風機和混流風機出現(xiàn)周期性的出風與倒流，嚴重的喘振會導(dǎo)致軸流風機和混流風機葉片與軸承的疲勞損壞，造成事故，直接影響安全運行。喘振時出現(xiàn)如下現(xiàn)象：風機出氣管內(nèi)氣流噪聲異常；出口壓力和進口流量劇烈波動；風機吸風口處溫度突然升高；風機出現(xiàn)劇烈振動。由于喘振時振動強烈，甚至管道系統(tǒng)也會發(fā)生振動，這種振動對風機危害巨大，嚴重時會使風機完全損壞。
當軸流風機在小流量區(qū)中運行時，氣流流入葉柵的正沖角增大，使葉片背面氣流產(chǎn)生脫離，并逐漸向背弧方向傳播從而形成旋轉(zhuǎn)失速，在小流量區(qū)域旋轉(zhuǎn)失速形成一個區(qū)，稱為旋轉(zhuǎn)失速區(qū)。
旋轉(zhuǎn)失速使葉片產(chǎn)生交變應(yīng)力而導(dǎo)致疲勞破壞，它不易從外觀上發(fā)現(xiàn)，只有葉片經(jīng)受長期疲勞達到極限時，才出現(xiàn)嚴重破壞，所以這種破壞是很危險的。
另外，當軸流風機和混流風機在不穩(wěn)定工況區(qū)內(nèi)發(fā)生喘振時可能出現(xiàn)的則是旋轉(zhuǎn)脫流或稱旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象。喘振與失速這兩種工況是不同的，但是它們又有一定的關(guān)系。當軸流風機和混流風機發(fā)生失速時，失速軸流風機和混流風機的壓頭、流量、電流大幅降低；失速軸流風機和混流風機噪聲明顯增加，嚴重時機殼、風道、煙道發(fā)生振動；與軸流風機和混流風機“喘振”不同，軸流風機和混流風機失速后，風壓、流量降低后不發(fā)生脈動。
逆流：若送風系統(tǒng)的壓力突然高于風機的排出壓力，而風機的逆止閥又失靈時，送風系統(tǒng)中的氣體就會向正在運行的風機倒流，這種現(xiàn)象就是逆流。
搶風，是指并聯(lián)運行的兩臺軸流風機和混流風機，突然一臺軸流風機和混流風機電流(頻率)上升，加一臺軸流風機和混流風機電流(頻率)下降。如果在調(diào)整時操作不當可能導(dǎo)致軸流風機和混流風機電機超電流而燒壞。并且嚴重時會引發(fā)喘振，擴大事故。
喘振、失速、逆流和搶風等現(xiàn)象都是因為，風機運行在不穩(wěn)定運行區(qū)域所引起的，如果可以控制風機系統(tǒng)不運行在該區(qū)域即可避免以上問題發(fā)生。
目前避免以上問題出現(xiàn)的方法，主要是通過大量的監(jiān)控設(shè)備，對運行狀況進行監(jiān)控，如果出現(xiàn)問題后，及時改變系統(tǒng)運行要求，或通過人為方式進行改變，達到避免上述問題發(fā)生的方法，通常需要大量設(shè)備和人力進行參與，成本較高，維護也比較困難，后續(xù)維護成本也較高，所以對該問題的研究，具有重要的意義。人為干涉一般通過調(diào)節(jié)葉片或者放空、放風等方式進行操作，或者通過調(diào)節(jié)葉片方式，通過降低風機系統(tǒng)的工作效率的方式來實現(xiàn)；放空或者放風則是通過管路和閥，把多余的風釋放掉，無論哪種方式都是通過降低效率或泄放能量來實現(xiàn)的，造成了極大的浪費，如何通過控制方式實現(xiàn)節(jié)能，也是具有重要意義的。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有產(chǎn)品中的不足，提供一種風機穩(wěn)定運行控制方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
一種風機穩(wěn)定運行控制方法，所述控制方法用于控制風機，所述風機通過控制器MCU進行控制，所述控制方法包括如下步驟：
(1)、畫出風機在不同轉(zhuǎn)速下Q風量與H壓力之間的轉(zhuǎn)速曲線n，Q為X軸，H為Y軸；
(2)、畫出最大壓力運行曲線S0；
(3)、畫出安全運行控制曲線S1：將不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的極點所對應(yīng)的壓力值的95％畫垂直H軸的直線，該直線與不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的交點通過曲線連接形成安全運行控制曲線S1；
(4)、設(shè)定風機安全運行緩沖區(qū)：將步驟(3)中的交點所對應(yīng)的壓力值的1.015倍畫垂直H軸的直線，將此時的直線與不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的交點通過曲線連接形成曲線S2，將步驟(3)中的交點所對應(yīng)的壓力值的97.5％畫垂直H軸的直線，將這條直線與不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的交點通過曲線連接形成曲線S3，所述曲線S2與曲線S3之間區(qū)域為風機安全運行緩沖區(qū)；
(5)、調(diào)整風機：所述風機設(shè)定的運行轉(zhuǎn)速為nm，啟動風機，風機的風量逐漸增大，風機運行沿著曲線S3進行轉(zhuǎn)速加速調(diào)整，所述轉(zhuǎn)速加速步長為6r/min-9r/min，使得風機在安全運行緩沖區(qū)內(nèi)運行為止，此時風機安全穩(wěn)定運行，風機在安全穩(wěn)定運行期間內(nèi)若負荷變化則進行安全穩(wěn)定運行狀態(tài)自適應(yīng)控制，否則若風機的風量再增加，則轉(zhuǎn)速再增加，直到風機調(diào)整運行到設(shè)定的轉(zhuǎn)速nm曲線上為止，此時風機正常運行，若風機的風量減小時，風機按照轉(zhuǎn)速nm曲線進行調(diào)整，當風機運行超過曲線S2時，即風機運行在曲線S2左邊時，則風機進行小步長減速，直到風機在安全運行緩沖區(qū)內(nèi)運行為止，此時風機安全穩(wěn)定運行，風機在安全穩(wěn)定運行期間內(nèi)若負荷變化則進行安全穩(wěn)定運行狀態(tài)自適應(yīng)控制，否則若此時風機的風量再次減小時，此時風機按照轉(zhuǎn)速nm曲線進行調(diào)整，若風機運行到曲線S2左邊時，則風機進行大步長減速，直到風機在安全運行緩沖區(qū)內(nèi)運行為止，此時風機安全穩(wěn)定運行，風機在安全穩(wěn)定運行期間內(nèi)若負荷變化則進行安全穩(wěn)定運行狀態(tài)自適應(yīng)控制，當風機需要停機時，風機的風量減小，轉(zhuǎn)速逐漸減小，并保證風機一直在風機安全運行緩沖區(qū)減速，直到風機停機，當風機在停機減速時，風機沿著曲線S2進行調(diào)整，直到風機轉(zhuǎn)速減小到零為止。
所述小步長為6r/min-9r/min。
所述大步長為9r/min到12r/min。
所述畫出轉(zhuǎn)速曲線n的一種方法為通過調(diào)節(jié)不同的轉(zhuǎn)速，進行測試，記錄相應(yīng)的等速曲線的工況點數(shù)據(jù)即轉(zhuǎn)速、壓力、風量和功率，然后把所有的點通過曲線連接起來，即為在不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n。
畫出轉(zhuǎn)速曲線n的另一種方法為根據(jù)風機設(shè)計的額定狀態(tài)下的特性曲線進行取點，取點數(shù)量滿足轉(zhuǎn)速曲線n形狀來選取，根據(jù)坐標算出對應(yīng)點的流量和壓力，轉(zhuǎn)速遞變按照50r/min進行，再根據(jù)變化前風量與變化后風量的比值等于變化前轉(zhuǎn)速與變化后轉(zhuǎn)速的比值得出不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n。
所述畫出最大壓力運行曲線S0的一種方法為將步驟(1)中的不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的極點通過曲線連接而成。
所述畫出最大壓力運行曲線S0的另一種方法為根據(jù)步驟(1)中其中一個轉(zhuǎn)速曲線n中的數(shù)據(jù)，找到該轉(zhuǎn)速的最大壓力的工況點，通過風機壓力、風量、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，確定其他不同轉(zhuǎn)速情況下最大壓力的工況點，將不同轉(zhuǎn)速情況下最大壓力的工況點通過曲線連接而成。
所述控制方法用于控制軸流風機或混流風機。
所述安全穩(wěn)定運行狀態(tài)自適應(yīng)控制為若負荷增加時則風機按照此時的轉(zhuǎn)速曲線進行運行，當風機運行到控制線S3時，轉(zhuǎn)速提高，直到風機調(diào)整運行到設(shè)定的轉(zhuǎn)速nm曲線上為止，此時風機安全穩(wěn)定運行，否則負荷減小時，則降低轉(zhuǎn)速，使得風機運行到曲線S2右側(cè)為止，則風機安全穩(wěn)定運行。
本發(fā)明的有益效果如下：通過本發(fā)明的風機穩(wěn)定運行控制方法使得風機在風機安全運行緩沖區(qū)內(nèi)運行，且運行安全可靠，有效避免風機運行在不穩(wěn)定區(qū)域所引起的逆流、喘振、失速等各種問題，風機通過本發(fā)明的控制方法可以節(jié)省通過放空或放風以及風葉調(diào)節(jié)等造成的大量能源浪費，達到節(jié)能的效果。
附圖說明
圖1為風機的轉(zhuǎn)速曲線n、最大壓力運行曲線S0、安全運行控制曲線S1、曲線S2與曲線S3的曲線圖。
具體實施方式
下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明：
如圖1所示，一種風機穩(wěn)定運行控制方法，其特征在于，所述控制方法用于控制風機，所述風機通過控制器MCU進行控制，所述控制方法包括如下步驟：
(1)、畫出風機在不同轉(zhuǎn)速下Q風量與H壓力之間的轉(zhuǎn)速曲線n，Q為X軸，H為Y軸；所述畫出轉(zhuǎn)速曲線n的一種方法為通過調(diào)節(jié)不同的轉(zhuǎn)速，進行測試，記錄相應(yīng)的等速曲線的工況點數(shù)據(jù)即轉(zhuǎn)速、壓力、風量和功率，然后把所有的點通過曲線連接起來，即為在不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n,如圖1中n1、n2、n3、n4、n5。
畫出轉(zhuǎn)速曲線n的另一種方法為根據(jù)風機設(shè)計的額定狀態(tài)下的特性曲線進行取點，取點數(shù)量滿足轉(zhuǎn)速曲線n形狀來選取，根據(jù)坐標算出對應(yīng)點的流量和壓力，轉(zhuǎn)速遞變按照50r/min進行，再根據(jù)變化前風量與變化后風量的比值等于變化前轉(zhuǎn)速與變化后轉(zhuǎn)速的比值得出不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n。
變化前風量與變化后風量的比值等于變化前轉(zhuǎn)速與變化后轉(zhuǎn)速的比值的推理過程如下：
由于粘性流體在泵與風機中的流動情況相當復(fù)雜，無法進行精確計算。進行最佳設(shè)計時需要進行試驗，如果以實型泵進行試驗，往往難以進行。利用相似原理可以將模型的試驗結(jié)果換算到實型泵或風機上，這樣就經(jīng)濟可行了。
物理現(xiàn)象相似：對于同類的物理現(xiàn)象，在相應(yīng)的時刻與相應(yīng)的地點上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對應(yīng)成比例。在風機中，它們滿足幾何相似、運動相似以及動力相似，則它們必定是相似的。公式(1)、公式(2)、公式(3)分別表示風機的風量、壓力和功率的相似換算公式。公式中的Q、H、P分別表示風量、壓力和功率，n表示轉(zhuǎn)速、D表示直徑。下標p表示需要換算的不同風機，有下標的字母為該風機對應(yīng)的工況點。
兩臺相似的泵或風機，Dp＝D、ρp＝ρ，但np≠n。
因此從公式4可以得出：變化前風量與變化后風量的比值等于變化前轉(zhuǎn)速與變化后轉(zhuǎn)速的比值。
(2)、畫出最大壓力運行曲線S0；
所述畫出最大壓力運行曲線S0的一種方法為將步驟(1)中的不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的極點通過曲線連接而成，如圖1所示，不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的極點為a1、a2、a3、a4、a5。
所述畫出最大壓力運行曲線S0的另一種方法為根據(jù)步驟(1)中其中一個轉(zhuǎn)速曲線n中的數(shù)據(jù)，找到該轉(zhuǎn)速的最大壓力的工況點，通過風機壓力、風量、轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系，確定其他不同轉(zhuǎn)速情況下最大壓力的工況點，將不同轉(zhuǎn)速情況下最大壓力的工況點通過曲線連接而成。
(3)、畫出安全運行控制曲線S1：將不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的極點所對應(yīng)的壓力值的95％畫垂直H軸的直線，該直線與不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的交點通過曲線連接形成安全運行控制曲線S1；如圖1所示，該直線與不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的交點為ac1、ac2、ac3、ac4、ac5。
(4)、設(shè)定風機安全運行緩沖區(qū)：將步驟(3)中的交點所對應(yīng)的壓力值的1.015倍畫垂直H軸的直線，將此時的直線與不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的交點通過曲線連接形成曲線S2，將步驟(3)中的交點所對應(yīng)的壓力值的97.5％畫垂直H軸的直線，將這條直線與不同轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)速曲線n的交點通過曲線連接形成曲線S3，所述曲線S2與曲線S3之間區(qū)域為風機安全運行緩沖區(qū)；
(5)、調(diào)整風機：所述風機設(shè)定的運行轉(zhuǎn)速為nm，啟動風機，風機的風量逐漸增大，風機運行沿著曲線S3進行轉(zhuǎn)速加速調(diào)整，所述轉(zhuǎn)速加速步長為6r/min-9r/min，使得風機在安全運行緩沖區(qū)內(nèi)運行為止，此時風機安全穩(wěn)定運行，風機在安全穩(wěn)定運行期間內(nèi)若負荷變化則進行安全穩(wěn)定運行狀態(tài)自適應(yīng)控制，否則若風機的風量再增加，則轉(zhuǎn)速再增加，直到風機調(diào)整運行到設(shè)定的轉(zhuǎn)速nm曲線上為止，此時風機正常運行，若風機的風量減小時，風機按照轉(zhuǎn)速nm曲線進行調(diào)整，當風機運行超過曲線S2時，即風機運行在曲線S2左邊時，則風機進行小步長減速，直到風機在安全運行緩沖區(qū)內(nèi)運行為止，此時風機安全穩(wěn)定運行，風機在安全穩(wěn)定運行期間內(nèi)若負荷變化則進行安全穩(wěn)定運行狀態(tài)自適應(yīng)控制，否則若此時風機的風量再次減小時，此時風機按照轉(zhuǎn)速nm曲線進行調(diào)整，若風機運行到曲線S2左邊時，則風機進行大步長減速，直到風機在安全運行緩沖區(qū)內(nèi)運行為止，此時風機安全穩(wěn)定運行，風機在安全穩(wěn)定運行期間內(nèi)若負荷變化則進行安全穩(wěn)定運行狀態(tài)自適應(yīng)控制，當風機需要停機時，風機的風量減小，轉(zhuǎn)速逐漸減小，并保證風機一直在風機安全運行緩沖區(qū)減速，直到風機停機，當風機在停機減速時，風機沿著曲線S2進行調(diào)整，直到風機轉(zhuǎn)速減小到零為止。安全穩(wěn)定運行狀態(tài)自適應(yīng)控制為若負荷增加時則風機按照此時的轉(zhuǎn)速曲線進行運行，當風機運行到控制線S3時，轉(zhuǎn)速提高，直到風機調(diào)整運行到設(shè)定的轉(zhuǎn)速nm曲線上為止，此時風機安全穩(wěn)定運行，否則負荷減小時，則降低轉(zhuǎn)速，使得風機運行到曲線S2右側(cè)為止，則風機安全穩(wěn)定運行。
所述小步長為6r/min-9r/min。
所述大步長為9r/min到12r/min。
所述控制方法用于控制軸流風機或混流風機。
通過本發(fā)明的風機穩(wěn)定運行控制方法使得風機在風機安全運行緩沖區(qū)內(nèi)運行，且運行安全可靠，有效避免風機運行在不穩(wěn)定區(qū)域所引起的逆流、喘振、失速等各種問題，風機通過本發(fā)明的控制方法可以節(jié)省通過放空或放風以及風葉調(diào)節(jié)等造成的大量能源浪費，達到節(jié)能的效果。
需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一種具體實施例。顯然，本發(fā)明不限于以上實施例，還可以有許多變形?？傊?，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認為是本發(fā)明的保護范圍。