空气净化系统及其控制方法

空气净化系统及其控制方法
【专利摘要】一种空气净化系统，包括风道，沿风道设置有进风单元、高压静电除尘单元、水雾喷淋净化单元和排风单元，其中的高压静电除尘单元和水雾喷淋净化单元顺序设置或者倒序设置。基于空气净化系统的空气净化控制方法，是以空气净化系统中的有关设备作为设备层，另外设置一个控制层和一个控制管理层；由设备层进行各传感器、检测仪表的数据采集及传送，以及变频电机、高压控制器、电磁阀的驱动及控制；由控制层收集设备层中有关设备的信息并控制其工作状态，由控制管理层对整个系统进行控制和管理。采用本发明的空气净化系统及其控制方法，净化效果好，并具有节能和环保的优点。
【专利说明】空气净化系统及其控制方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及环境治理，尤其涉及一种空气净化系统及其控制方法。

【背景技术】
[0002]现有的空气净化系统种类繁多，但是本发明的发明人发现其各方面仍然存在很多不足:
[0003]1、比如进风单元，现有的进风单元通常进风口位置在空间布置单一，不能多点全方向进风，这样降低了进风效率。进风驱动电机多为单个变频电机或工频电机构成，在时滞、大惯性、非线性系统中调节风量、风压、风速的手段单一，且在无热备冗余的工况下，一旦主风机故障，会影响整个空气净化系统的正常工作。
[0004]进风单元的进风量设定值的关联变量较为简单，多为人工按时定量进风，缺乏自动按需的调节进风参数，无进风口空气环境质量检测及出风口空气环境质量检测反馈等变量实时参与控制，整个系统属于开环控制，容易造成能源浪费。
[0005]2、在静电除尘方面，空气过滤装置及收集电极板的使用寿命无自诊断功能，只能凭经验来更换或维护。无法有效长时间保证空气净化系统的运行指标及效率。集电极板无自清洗功能，需要人工定期拆卸后进行清洗维护。
[0006]高压电离板的直流高压电通过高压控制器预先给出，工作过程中不随工况环境等因素的变化而变化。
[0007]3、在水雾喷淋净化方面，现有的水喷淋区的工作模式属于开环控制，与进风管道(风道)中风速、风压，水喷淋区水喷嘴及水雾喷嘴的压力、流量等参数无关联，在外部多变量参数发生变化时，该水喷淋区单元无法随之而变化。
[0008]4、在排风方面，排风单元中没有设置风速、风压、空气环境监测仪表，对排风口处所要求的风速、风压无法主动调节，无法诊断排风口处的空气质量。


【发明内容】

[0009]本发明的目的，就是为了解决上述问题，提供一种新型结构的空气净化系统及其控制方法。
[0010]为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种空气净化系统，包括风道，沿风道设置有进风单元、高压静电除尘单元、水雾喷淋净化单元和排风单元，其中的高压静电除尘单元和水雾喷淋净化单元顺序设置或者倒序设置；
[0011]所述进风单元包括多个风机组，每个风机组包括多台变频风机，同一组的多台变频风机沿进风路径依次间隔排布，不同风机组分布在风道周向的不同方位；在每台变频风机的进风口分别设置有电动或手动操控的百叶装置。
[0012]作为进一步改进，上述的空气净化系统，其中，所述高压静电除尘单元包括顺序设置的空气过滤装置、高压电离板、收集电极板和收集电极板自清洗区；其中的高压电离板和收集电极板设置为一组或多组，各组高压电离板、收集电极板之间设有间距。
[0013]作为进一步改进，上述的空气净化系统，其中，所述水雾喷淋净化单元包括设置在风道上的水喷淋区、水雾喷淋区、水气分离装置、和负离子浓度传感器，以及设置在风道外的给水回水装置；水喷淋区、水雾喷淋区和水气分离装置沿风道顺序设置；负离子浓度传感器与本单元后部的风道相连；给水回水装置包括给水管路、回水管路、回水处理箱、清水箱、变频增压泵和回水过滤装置，清水箱的进水口连接市政用水管路，清水箱的出水口连接变频增压泵，变频增压泵的出口连接给水管路，给水管路分别与水喷淋区、水雾喷淋区相连，回水管路与风道相连，回水管路的出水口连接回水处理箱，回水过滤装置设置于回水处理箱，回水处理箱的出水口连接清水箱。
[0014]作为进一步改进，上述的空气净化系统，其中，所述排风单元包括设置在风道尾部的多路排风口，同一路的多个排风口沿风道路径依次间隔排布，各路排风口分布在风道周向的不同方位，各排风口上分别设有百叶装置。
[0015]作为进一步改进，上述的空气净化系统，还包括光触媒过滤网，该光触媒过滤网设置在排风口上，或设置在水雾喷淋净化单元后，或设置在高压静电除尘单元后，或同时设置在其中的两处或三处。
[0016]作为进一步改进，上述的空气净化系统，还包括分子筛，该分子筛设置在排风口上，或设置在水雾喷淋净化单元后，或设置在高压静电除尘单元后，或同时设置在上述两处或三处。
[0017]作为进一步改进，上述的空气净化系统，还包括至少一个轴流变频风机，该轴流变频风机设置在风道内的进风单元末端，或设置在高压静电除尘单元与水雾喷淋净化单元之间；或设置在排风单元前端；或同时设置在上述两处或三处。
[0018]作为进一步改进，上述的空气净化系统，还包括至少一组风压传感器和风速传感器，其设置在风道内的进风单元末端，或设置在高压静电除尘单元与水雾喷淋净化单元之间，或设置在排风单元前端，或同时设置在上述两处或三处。
[0019]作为进一步改进，上述的空气净化系统，其中，所述高压电离板由高压控制器控制；所述收集电极板自清洗区包括一个清洗环管，该清洗环管由一个清洗电磁阀控制水供给，清洗环管上间隔设置多个不同角度安装的清洗水喷嘴，各清洗水喷嘴的喷射区域全面覆盖收集电极板，清洗后的水通过回水管路排至水雾喷淋净化单元中的给水回水装置。
[0020]作为进一步改进，上述的空气净化系统，其中，所述水喷淋区包括多个通过电磁阀独立控制水供给的水喷淋环管，每个水喷淋环管上360度间隔布置多个水喷嘴；
[0021]所述水雾喷淋区包括多个通过电磁阀独立控制水供给的水喷淋环管，每个水喷淋环管上360度间隔布置多个水雾喷嘴；
[0022]所述给水回水装置的给水管路的出水口分两路分别与水喷淋区和水雾喷淋区的各水喷淋环管相连；
[0023]与所述水喷淋区的各水喷淋环管相连的给水管路分路上，设置有水压力传感器和水流量传感器，用于检测所述水喷淋区的各水喷淋环管的喷水压力和喷射流量；
[0024]与所述水雾喷淋区的各水喷淋环管相连的给水管路分路上，设置有水压力传感器和水流量传感器，用于检测所述水雾喷淋区的各水喷淋环管的喷水压力和喷射流量。
[0025]作为进一步改进，上述的空气净化系统，还包括至少一个空气环境质量检测仪表，其设置在进风单元的风道外和/或排风单元的风道外；
[0026]所述空气环境质量检测仪表包括用于检测PM10、PM2.5、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧或环境噪音的检测探头中的一种或多种的组合。
[0027]基于上述空气净化系统的控制方法是:以所述空气净化系统中的检测、驱动和控制设备作为设备层，另外设置一个控制层和一个控制管理层；
[0028]由控制层控制检测、驱动和控制设备的工作状态；控制层包括进气模型控制单元、静电除尘控制单元、水雾喷淋模型控制单元和排气模型控制单元，分别对所述进风单元、高压静电除尘单元、水雾喷淋净化单元和排风单元的工作方式和状态进行控制；
[0029]由控制管理层对整个系统进行控制和管理，控制管理层包括以下单元之一或其任意组合:空气质量评价单元、环境噪音控制模型单元、空气过滤耗材寿命管理单元、在线故障诊断单元、空气处理模型配方单元和/或数据记录及报表单元。
[0030]作为进一步改进，上述空气净化控制方法，其中，所述进气模型控制单元采用速度环、压力环和空气环境质量环三环PID控制策略，对进风单元进行控制；速度环通过调节所述风机组的各变频风机的电机转速来调节风道中的风速，风速与电机转速成正比；压力环通过调节变频风机的电机转速来调节进风管道中的风压，风压与电机转速平方成正比；空气环境质量环通过入口空气环境质量检测参数值来控制风道中的风速及风压的目标值，空气环境质量检测参数值在不同范围内对应不同的风速及风压目标值，空气环境质量检测参数值所表征的空气环境质量越差，所述风速及风压的目标值越高。
[0031]作为进一步改进，上述空气净化控制方法，其中，所述静电除尘控制单元接收来自进气模型控制单元和排气模型控制单元的空气环境质量检测参数及风速、风压参数，在进气模型控制单元检测到空气环境质量低于预设第一标准、或者排气模型控制单元检测到空气环境质量低于预设第二标准、或者风速风压值高于第三标准的情况下，在空气过滤装置及收集电极板自身理论使用时间的基础上，缩短其实际使用时间，动态诊断空气过滤装置的实际使用寿命并决定收集电极板自清洗区的工作状态。
[0032]作为进一步改进，上述空气净化控制方法，其中，所述静电除尘控制单元接收来自排气模型控制单元的空气环境质量检测参数，所述空气环境质量检测参数中至少包括臭氧值，在臭氧值未超出第四标准时，将高压电极板上的直流高压值调至最大，增强空气粒子荷电数目以及收集电极板集尘数量，在臭氧值超出第四标准时，降低高压电极板上的直流高压值。
[0033]作为进一步改进，上述空气净化控制方法，其中，所述水雾喷淋模型控制单元设有最大水压力及流量控制模式和负离子浓度控制模式，所述水雾喷淋模型控制单元接收出风口的空气环境质量检测参数，在出风口空气环境质量差于预设第五标准时，采用最大水压力及流量控制模式；其余情况，采用负离子浓度控制模式；
[0034]所述最大水压力及流量控制模式是，将所述水雾喷淋净化单元的喷水压力和喷射流量设为最大；
[0035]所述负离子浓度控制模式是，在当前允许的风速范围内，调节水雾喷淋净化单元的喷水压力和喷射流量，至该风速范围内可达到的最大负离子浓度。
[0036]作为进一步改进，上述空气净化控制方法，其中，所述水雾喷淋模型控制单元保存当前设备环境下，测试得到的水雾喷淋净化单元各级风速、各级喷水压力、各级喷射流量与负离子浓度之间的对应关系进行保存，形成一配方表；所述测试以风速和喷水压力作为主变量，以喷射流量作为副变量；所述负离子浓度控制模式下，根据所述配方表，确定当前风速范围内所对应的最大负离子浓度，及该负离子浓度对应的喷水压力和喷射流量；按照所确定的喷水压力和喷射流量调控所述水雾喷淋净化单元。
[0037]作为进一步改进，上述空气净化控制方法，其中，所述排气模型控制单元采集排气管道中的风速、风压值以及排风口处的空气环境质量参数，PID动态调节排风变频风机的转速，使其满足设定值。
[0038]作为进一步改进，上述空气净化控制方法，其中，所述空气质量评价单元对进风口及排风口的空气环境质量检测数据进行比较并评价空气净化系统的净化效率及效果；
[0039]所述环境噪音控制模型单元控制整个空气净化系统工作时对环境产生的噪音污染，当噪音超过环境允许设定值时作出报警提示，并自动提示风机的消音装置是否工作可靠，连接处是否松动；
[0040]所述空气过滤耗材寿命管理单元根据空气净化系统各个单元的工作模式、工况条件以及空气过滤耗材的理论使用时间，计算并预警更换时间，为整个空气净化系统工作在最佳模式提供耗材更换或维护的预诊断信息；
[0041]所述在线故障诊断单元对空气净化系统中各个单元的检测仪表、变频电机进行故障记录、分析和诊断；
[0042]所述空气处理模型配方单元管理空气处理模型配方，包括进风单元配方、排风单元配方、静电除尘单元配方、水雾喷淋单元配方，存储、自定义预设值并且在线查看配方设定值及配方实际值；
[0043]所述数据记录及报表单元完成各种参数变量的记录并做出报表分析和打印。
[0044]本发明由于采用了以上技术方案，使其与现有技术相比，具有以下的优点和特占-
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[0045]1、进风口采用多点全向进风方式，即由多组变频风机沿进风单元全方位布置，组成并联的变频风机组，并联后等效为一个新的合成风机特性曲线，使其满足进风参数设计需求，其风量是若干个变频风机风量的叠加，风压保持不变。
[0046]2、各变频风机的进风口分别设置了电动或手动百叶操控装置，用于打开、关闭进风口。其优势在于:D、在风速、风压等参数达到或者超出控制要求时，可以动态调节各个变频电机，停止其中一个或几个变频电机，为使风道中的回风不透过停止工作风机的进风口泄漏，将自动关闭其相应的进风口的活动百叶装置，以达到节能的效果。2)、在部分变频电机处于漏风状态时，可以关闭这些变频电机进风口的活动百叶装置，来保障风道中的风速风压满足标准值，同时达到节能的效果。3)、在外界环境发生恶化时，如外界发生火灾时，可以通过及时关闭活动百叶装置，对空气净化系统及其内部环境起到保护作用。
[0047]3、采用三环PID控制策略，即速度环、压力环和空气环境质量环三环PID控制策略，对进风机构进行控制。空气环境质量检测参数值在不同范围内对应不同的风速及风压目标值，空气环境质量检测参数值所表征的空气环境质量越差，风速及风压的目标值越高，从而能够在空气环境质量较差时，自动加快空气净化的速度，对恶劣的空气质量自动进行应急处理。
[0048]4、通过远程HMI监控软件中设置的空气过滤耗材寿命管理单元，可以在线动态诊断空气过滤装置及收集电极板的使用寿命，并且启动收集电极板的自清洗功能。
[0049]5、静电除尘控制单元结合排气模型控制单元中的空气环境质量检测臭氧浓度参数，可以动态调节高压控制器的高压值使得高压电离板和收集电极板工作在安全可靠的高压区域，避免产生超标的臭氧。
[0050]6、水喷淋区可以自动控制风道中风速、喷水压力、喷射流量，使得在风速确定的情况下，空气净化系统所产生的负离子浓度达到最佳。
[0051]7、自动在最大水压力及流量控制模式和负离子浓度控制模式之间切换，优先考虑空气净化效果，在满足空气净化效果的前提下，提高空气中的负离子浓度，在空气质量和人体舒适度两方面提供双重保障。
[0052]8、排风单元中设置有排风变频风机，动态调整该变频风机的转速来满足设定的风速、风压。
[0053]9、在多路排风口处分别设置电动百叶操作装置，并且内置光触媒过滤网。电动百叶操作装置可以在火灾模式下，自动关闭各路排风口，用于保护整个空气净化系统。内置的光触媒过滤网，可以进一步起到杀菌及空气净化的功效。

【专利附图】

【附图说明】
[0054]图1是本发明空气净化系统的基本结构示意图。
[0055]图2是本发明中的控制系统框图。

【具体实施方式】
[0056]参见图1，本发明的空气净化系统，包括风道1，沿风道设置有进风单元、高压静电除尘单元、水雾喷淋净化单元和排风单元，其中的高压静电除尘单元和水雾喷淋净化单元可以顺序设置或者倒序设置。
[0057]本发明中的进风单元包括多个风机组2、入口空气环境质量检测仪表3、入口风压传感器4和入口风速传感器5 ;其中，每个风机组包括多台变频风机(型号T35-11-2.8)，使得进风量在6000m3/h--30000m3/h可调。同一组的多台变频风机沿进风路径依次间隔排布，不同风机组分布在风道周向的不同方位，以保证沿进风单元路径可以全向吸入不同空间区域的待处理空气，且在每个变频风机(型号T35-11-2.8)的进风口设置有电动或手动操控的百叶装置，用于打开、关闭进风口。入口空气环境质量检测仪表设置在风道外，该入口空气环境质量检测仪表包括用于检测PMlO、PM2.5、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧或环境噪音的检测探头中的一种或多种的组合，用于采集进风口外的各项环境空气质量参数。入口风压传感器与入口风速传感器分别设置在风道内；入口风压传感器负责采集进风管道内的风压参数；入口风速传感器负责采集进风管道内的风速参数。本进风单元还可以包括第一轴流变频风机6 (型号HTF (GYF) -1-8)，该第一轴流变频风机设置在风道内的进风单元末端。
[0058]本实施方式的进风口采用多点全向进风方式，即由多组变频风机沿进风单元全方位布置，组成并联的变频风机组，并联后等效为一个新的合成风机特性曲线，使其满足进风参数设计需求，其风量是若干个变频风机风量的叠加，风压保持不变。
[0059]各变频风机的进风口分别设置了电动或手动百叶操控装置，用于打开、关闭进风口。其优势在于:1)、在风速、风压等参数达到或者超出控制要求时，可以动态调节各个变频电机，停止其中一个或几个变频电机，为使风道中的回风不透过停止工作风机的进风口泄漏，将自动关闭其相应的进风口的活动百叶装置，以达到节能的效果。2)、在部分变频电机处于漏风状态时，可以关闭这些变频电机进风口的活动百叶装置，来保障风道中的风速风压满足标准值，同时达到节能的效果。3)、在外界环境发生恶化时，如外界发生火灾时，可以通过及时关闭活动百叶装置，对空气净化系统及其内部环境起到保护作用。
[0060]前述变频风机组(型号T35-11-2.8)与轴流变频风机(型号HTF (GYF)-1-8)前后串联设置，在风量不变的前提下，可以提高进风管道中的风压，克服管道中长时间运转时的累积风阻。串联后组成冗余热备工作模式并且增强了进风效率。
[0061]需要说明的是，本发明各实施方式中各设备的型号仅为举例说明，并非限于该型号的设备。
[0062]本发明中的高压静电除尘单元包括顺序设置的空气过滤装置7、高压电离板8、收集电极板9和收集电极板自清洗区10 ;其中的高压电离板和收集电极板可设置为一组，也可以根据风量、效率等需求设置若干组高压电离板和收集电极板，各组之间串联，用于加强粒子被电离及被吸附的数量，各组高压电离板、多块收集电极板之间设有间距。
[0063]高压静电除尘的主要原理是利用静电吸附颗粒物和吸附了细菌微生物的气溶胶，并击穿杀死通过电场的细菌和病毒，对> 0.01 μ m颗粒的过滤效率在80%?95%。
[0064]在高压静电除尘单元中，还可以包括第二轴流变频风机11，该第二轴流变频风机设置在风道内的高压静电除尘单元末端。
[0065]上述高压静电除尘单元中的空气过滤装置7采用HMV2424-6V过滤器，其对^ 0.5μπι颗粒的过滤效率达70%?90% ;使得大颗粒粒子在该过滤器中被过滤掉；之后的尘埃粒子被高压电离板的高压电离，并成为带电离子；带电离子随气流被带至收集电极板并吸附于该板上。高压电离板由高压控制器控制；收集电极板自清洗区包括一个清洗环管，该清洗环管由一个清洗电磁阀控制水供给并与水雾喷淋净化单元中的给水回水装置连通，清洗环管上均匀间隔设有多个不同角度安装的清洗水喷嘴(喷嘴型号:CC-3/8-8010-304SS)，通过合理布置使得收集电极板区域被全覆盖，各清洗水喷嘴的喷射角度为8 O度，其中净水来自水喷淋净化单元，清洗后的水通过收集电极底部设置的落水孔，经由回水管路排至水雾喷淋净化单元中的给水回水装置。
[0066]本发明中的水雾喷淋净化单元包括设置在风道上的水喷淋区12、水雾喷淋区13、水气分离装置14、风速传感器15(型号:ΕΕ66)、风压传感器16(型号:ΖΤ_150)、温湿度传感器17(型号:WLHT-1S)和负离子浓度传感器18 (AIC-1000)，以及设置在风道外的给水回水装置19。水喷淋区、水雾喷淋区和水气分离装置沿风道顺序设置；风速传感器和风压传感器分别与本单元前部的风道相连，温湿度传感器和负离子浓度传感器分别与本单元后部的风道相连；给水回水装置包括给水管路和回水管路，通过给水管路分别与水喷淋区、水雾喷淋区相连，并通过回水管路与风道相连。通过风速传感器15(型号:EE66)、风压传感器16 (型号:ZT-150)、温湿度传感器17 (型号:WLHT-1S)和负离子浓度传感器18 (AIC-1000)，可以分别实时在线监测风速、风压、温度、湿度、负离子浓度的参数，来综合决定水喷淋及水雾喷淋喷嘴的工作模式，并根据水喷嘴、水雾喷嘴的出口水压力及水流量，智能调节变频增压泵的转速，动态调节并输出，使得该单元中的风速、风压跟随给定值变化，使得该单元中产生的负离子浓度更高。
[0067]其中的给水回水装置19包括清水箱191、变频增压泵192、回水处理箱193、回水过滤装置、给水管路194和回水管路195 ;清水箱的进水口连接市政用水管路，出水口连接变频增压泵，变频增压泵的出口连接给水管路，给水管路分别与水喷淋区、水雾喷淋区相连，回水管路与风道相连，回水管路的出水口连接回水处理箱，回水处理箱的出水口连接清水箱，回水过滤装置设置于回水处理箱内。
[0068]水喷淋区12包括多个水喷淋环管，各水喷淋环管分别由一个水喷淋电磁阀(DC24V电磁阀型号:ZCS-DN25)独立控制水供给并与给水回水装置中的给水管路连通，每个水喷淋环管上分别均匀间隔设有6个水喷嘴(水喷嘴型号:CC-l/4-6510-304SS)，各水喷嘴的喷射角度为65度左右；6个水喷嘴全向喷射流动的空气并吸附大颗粒粉尘等。在水喷淋区的给水管路上设有水压力传感器和水流量传感器，用于检测水喷淋区的各水喷淋环管的喷水压力和喷射流量。
[0069]水雾喷淋区13包括多个水雾喷淋环管，各水雾喷淋环管分别由一个水雾喷淋电磁阀(DC24V电磁阀型号:ZCS-DN25)独立控制水供给并与给水回水装置中的给水管路连通，每个水雾喷淋环管上分别均匀间隔设有6个水雾喷嘴(水喷嘴型号:1/4FB-SS+FN4.0-SS)，各水雾喷嘴的喷射角度为60度左右；在7bar的水压力下，耗水量为13L/H，喷射液滴的平均颗粒直径小于40 μ m,已高压雾化，进一步将极细微含尘霾等亲水污染粒子吸附住。在水雾喷淋区的给水管路上设有水压力传感器和水流量传感器，用于检测水雾喷淋区的各水喷淋环管的喷水压力和喷射流量。
[0070]水气分离装置14采用丝网除雾器(S800-100SP304/304型)，其对粒径彡3?5μπι的雾沫的捕集效率达98% -99.8%。气体通过丝网除雾器的压力降为250-500Pa ;两个喷淋区的水喷射后通过回水管路输送到给水回水装置进行净化处理，循环利用。
[0071]通过该水喷淋机构，能够全方位、快速吸附空气中的大颗粒粉尘、和极细微含尘霾等亲水污染粒子，净化空气。同时，能够对水循环利用，节约水能源。
[0072]该水喷淋机构上还可以包括光触媒过滤网，该光触媒过滤网设置在水气分离装置后。通过该光触媒过滤网，进一步吸附空气中的可能残留的粉尘和污染粒子，提高空气净化质量。
[0073]本发明中的排风单元包括排风变频风机24 (型号HTF (GYF) -1-8)、出口空气环境质量检测仪表20、出口风压传感器21和出口风速传感器22 ;排风变频风机设置在风道内，出口空气环境质量检测仪表设置在风道外，该出口空气环境质量检测仪表包括用于检测PM10、PM2.5、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧或环境噪音的检测探头中的一种或多种的组合。用于采集出风口外的环境空气质量参数。出口风压传感器和出口风速传感器分别与风道相连；在风道尾部设有多路排风口 23，各排风口上分别设有百叶装置并内置光触媒过滤网。百叶装置可以在火灾模式下，自动关闭各路排风口，用于保护整个空气净化系统。内置的光触媒过滤网可以进一步起到杀菌及空气净化的功效。
[0074]上述光触媒过滤网可以设置在水雾喷淋净化单元后，也可以设置在高压静电除尘单元后，或同时设置在上述两处或三处。本实施例中光触媒过滤网24设置在水雾喷淋净化单元后。
[0075]本发明的空气净化系统还可以包括分子筛(未图示出来)，该分子筛可以设置在排风口上，或设置在水雾喷淋净化单元后，或设置在高压静电除尘单元后，或同时设置在上述两处或三处。该分子筛可以采用13X分子筛，用于气体的干燥和净化，主要去除其中的H2O和 CO2。
[0076]配合参见图1、图2，本发明基于上述空气净化系统的空气净化控制方法，是以所述空气净化系统中的检测、驱动和控制设备作为设备层，另外设置一个控制层和一个控制管理层；
[0077]由控制层控制检测、驱动和控制设备的工作状态；控制层包括进气模型控制单元、静电除尘控制单元、水雾喷淋模型控制单元和排气模型控制单元，分别对所述进风单元、高压静电除尘单元、水雾喷淋净化单元和排风单元的工作方式和状态进行控制；
[0078]由控制管理层对整个系统的人机交互进行控制和管理，控制管理层包括以下单元之一或其任意组合:空气质量评价单元、环境噪音控制模型单元、空气过滤耗材寿命管理单元、在线故障诊断单元、空气处理模型配方单元和/或数据记录及报表单元。
[0079]其中的进气模型控制单元采用速度环、压力环和空气环境质量环三环PID控制策略，对进风单元进行控制；速度环通过调节所述风机组的各变频风机的电机转速来调节风道中的风速，风速与电机转速成正比；压力环通过调节变频风机的电机转速来调节进风管道中的风压，风压与电机转速平方成正比；空气环境质量环通过入口空气环境质量检测参数值来控制风道中的风速及风压的目标值，空气环境质量检测参数值在不同范围内对应不同的风速及风压目标值，空气环境质量检测参数值所表征的空气环境质量越差，所述风速及风压的目标值越高。
[0080]其具体工作模式是:当进风口的空气环境质量检测到PM10/PM2.5浓度值高于最大预设值(预设值I)时，表示进风口的颗粒物浓度大，将并联的变频风机组以及与之串联的轴流变频风机调节到最大风速以及风压模式，将沿进风管道方向的污染空气快速吸入进风管道(即风道)中进行净化处理；当进风口的空气环境质量检测到PM10/PM2.5浓度值低于最小预设值(预设值2)时，表示进风口的颗粒物浓度符合空气环境质量指标，关闭并联风机组中的一个或几个变频风机以及相应的百叶装置，动态调节风机组中工作的变频风机以及与之串联布置的轴流变频风机的转速，保证进风管道中的最低风速、风压值，使进风单元中的变频风机工作在最佳节能模式；当进风口的空气环境质量检测到PM10/PM2.5浓度值在最小值和最大值之间时，将最大值与最小值的差值等比例5等分,为风道中风速及风压的目标值预设5个档次，不同档次的风速风压目标值对应不同的空气环境质量参数值范围，将所述对应关系保存在一配方表中；根据当前检测到的PM10/PM2.5浓度值，检索该配方表，确定当前风道中的风速及风压的目标值。根据当前设定的风速及风压的目标值，对变频风机的电机转速进行调整，先根据风速标准值，调整电机转速，然后在调整后电机转速的基础上，结合风压目标值进行微调，调整后的风速值和风压值与标准值相当。
[0081]该进气模型控制单元还包含如下功能:
[0082]阶梯式逐级开启所述风机组的各变频风机，并检测当前风道内的整体风速和风压，如果检测到的风速和风压达到预设的目标值，则停止进一步开启所述风机组中其余的变频风机，反之则进一步开启下一级变频风机；通过该方式能够迅速、有序地选择合适的风机，将进风管道中的风压和风速快速调整到标准值，而不需要工作人员凭借经验进行反复测试和调整。
[0083]检测已开启的风机组中各变频风机的状态，判断各变频风机处于正常进风状态或是漏风状态；如果至少一个变频风机处于漏风状态，则降低所述处于漏风状态的变频风机的转速，或者关闭所述处于漏风状态的变频风机并关闭其进风口的百叶装置。一方面防止因漏风而造成不必要的电能浪费，达到节能效果；另一方面，有效防止在漏风情况比较严重时，变频风机的电机过热烧毁。
[0084]作为进一步改进，一、可以在阶梯式逐级开启所述风机组的各变频风机的过程中，每开启下一级变频风机后，执行所述检测已开启的风机组中各变频风机的状态的步骤。二、也可以在阶梯式逐级开启所述风机组的各变频风机的步骤之后，定期检测已开启的风机组中各变频风机的状态。
[0085]作为进一步改进，所述检测已开启的风机组中各变频风机的状态的方式为:
[0086]预先保存所述风机组中各变频风机在一般环境下、不同电机转速对应的正常电流值；在变频风机电机转速已确定的情况下，对已开启的变频风机实际的电流值进行检测，如果检测到的电流值超出所保存的该转速对应的正常电流值，且超出部分达到预设差值，则判定该变频风机处于漏风状态。该方式可以适用于上述一、二两种情况。
[0087]作为进一步改进，还可以在风机组的每个变频风机后，分别设置一个风压传感器和风速传感器，所述检测已开启的风机组中各变频风机的状态的方式为:
[0088]在风机阶梯式逐级开启的过程中，每开启下一级变频风机后，读取该级变频风机对应的风速传感器和风压传感器的检测值，如果检测得到的风速值和风压值低于或者等于上一级的风速值和风压值，则判定该变频风机处于漏风状态。该检测方式仅适用于上述第一种情况。
[0089]其中的静电除尘控制单元接收来自进气模型控制单元和排气模型控制单元的空气环境质量检测参数及风速、风压参数，在进气模型控制单元检测到空气环境质量低于预设第一标准、或者排气模型控制单元检测到空气环境质量低于预设第二标准、或者风速风压值高于第三标准的情况下，在空气过滤装置及收集电极板自身理论使用时间的基础上，缩短其实际使用时间，动态诊断空气过滤装置的实际使用寿命并决定收集电极板自清洗区的工作状态。即在理论使用时间的基础上缩短空气过滤装置及收集电极板的实际使用时间，决定集尘区自清洗功能的工作频率，可加大其自清洗的频率。从而有效长时间保证空气净化系统的运行指标及效率。
[0090]其中的静电除尘控制单元接收来自排气模型控制单元的空气环境质量检测参数，所述空气环境质量检测参数中至少包括臭氧值，在臭氧值未超出第四标准时，将高压电极板上的直流高压值调至最大，增强空气粒子荷电数目以及收集电极板集尘数量，在臭氧值超出第四标准时，降低高压电极板上的直流高压值。使得放电区及集尘区工作在安全可靠的高压区域，避免产生超标的臭氧。
[0091]其中的水雾喷淋模型控制单元设有最大水压力及流量控制模式和负离子浓度控制模式，所述水雾喷淋模型控制单元接收出风口的空气环境质量检测参数，在出风口空气环境质量差于预设第五标准时，采用最大水压力及流量控制模式；其余情况，采用负离子浓度控制模式；
[0092]最大水压力及流量控制模式是，将所述水雾喷淋净化单元的喷水压力和喷射流量设为最大；
[0093]负离子浓度控制模式是，在当前允许的风速范围内，调节水雾喷淋净化单元的喷水压力和喷射流量，至该风速范围内可达到的最大负离子浓度。
[0094]其中的水雾喷淋模型控制单元确定当前设备环境下，水雾喷淋净化单元在不同级别风速、不同级别喷水压力、不同级别喷射流量下，产生的负离子浓度，对各级风速、各级喷水压力、各级喷射流量与负离子浓度之间的对应关系进行保存，形成一配方表；所述测试以风速和喷水压力作为主变量，以喷射流量作为副变量；所述负离子浓度控制模式下，根据所述配方表，确定当前风速范围内所对应的最大负离子浓度，及该负离子浓度对应的喷水压力和喷射流量；按照所确定的喷水压力和喷射流量调控所述水雾喷淋净化单元。
[0095]当前风速范围包含多个可选风速值，或者仅包含一个选定风速值；
[0096]如果当前风速范围仅包含一选定风速值，则根据所述配方表，确定该选定的风速值所对应的最大负离子浓度，及该负离子浓度对应的喷水压力和喷射流量；按照所确定的喷水压力和喷射流量调控所述水喷淋机构；
[0097]如果当前风速范围包括多个可选风速值，则确定各可选的风速值所对应的最大负离子浓度，及该负离子浓度对应的风速值、喷水压力和喷射流量；按照所确定的喷水压力和喷射流量调控所述水喷淋机构，并按照所确定的风速值调控所述空气净化系统的进风机构。
[0098]由于负离子浓度值的变化与风道中风速、喷嘴压力、流量、温度、湿度等参数综合变化的结果相关，无固定的数学函数模型。本发明在对当前设备环境下，风速、喷水压力、喷射流量和负离子浓度值的对应关系进行实测时，以风速和喷水压力作为主变量进行调节，两个主变量的调节比重占60%，以喷射流量作为副变量进行调节，调节比例占40%。每个档次的风速条件下，均进行上述测试，记录该档次风速下，喷水压力、喷射流量和负离子浓度的对应值。所有记录值以配方表的形式存储在空气处理模型配方单元中的水雾喷淋子单元配方表内。
[0099]水雾喷淋模型控制单元接收的出风口空气环境质量检测数据可以为PMlO或PM2.5浓度；将接收到的出风口空气中的PMlO或PM2.5浓度与预设的切换阀值(预设第五标准)进行比较；在出风口空气中的PMlO或PM2.5浓度高于预设的切换阀值时，切换到最大压力及流量控制模式；在出风口空气中的PMlO或PM2.5浓度低于或等于预设的切换阀值时，切换至负离子浓度控制模式。
[0100]其中的排气模型控制单元采集排气管道中的风速、风压值以及排风口处的空气环境质量参数，PID动态调节排风变频风机的转速，使其满足设定值。
[0101 ] 控制管理层中的空气质量评价单元对进风口及排风口的空气环境质量检测数据进行比较并评价空气净化系统的净化效率及效果；主要以进出入口检测的PM10/PM2.5的浓度差值进行评估，差值越大且出口处浓度值越低，说明该空气净化系统净化效率及效果越好。
[0102]其中的环境噪音控制模型单元控制整个空气净化系统工作时对环境产生的噪音污染，当噪音超过环境允许设定值时作出报警提示，并自动提示风机的消音装置是否工作可靠，连接处是否松动；
[0103]其中的空气过滤耗材寿命管理单元根据空气净化系统各个单元的工作模式、工况条件以及空气过滤耗材的理论使用时间，计算并预警更换时间，为整个空气净化系统工作在最佳模式提供耗材更换或维护的预诊断信息；
[0104]其中的在线故障诊断单元对空气净化系统中各个单元的检测仪表、变频电机进行故障记录、分析和诊断；
[0105]其中的空气处理模型配方单元管理空气处理模型配方，包括进风单元配方、排风单元配方、静电除尘单元配方、水雾喷淋单元配方，存储、自定义预设值并且在线查看配方设定值及配方实际值；
[0106]其中的数据记录及报表单元完成各种参数变量的记录并做出报表分析和打印。
【权利要求】
1.一种空气净化系统，其特征在于，包括风道，沿风道设置有进风单元、高压静电除尘单元、水雾喷淋净化单元和排风单元，其中的高压静电除尘单元和水雾喷淋净化单元顺序设置或者倒序设置； 所述进风单元包括多个风机组，每个风机组包括多台变频风机，同一组的多台变频风机沿进风路径依次间隔排布，不同风机组分布在风道周向的不同方位；在每台变频风机的进风口分别设置有电动或手动操控的百叶装置。
2.如权利要求1所述的空气净化系统，其特征在于:所述高压静电除尘单元包括顺序设置的空气过滤装置、高压电离板、收集电极板和收集电极板自清洗区；其中的高压电离板和收集电极板设置为一组或多组，各组高压电离板、收集电极板之间设有间距。
3.如权利要求1所述的空气净化系统，其特征在于:所述水雾喷淋净化单元包括设置在风道上的水喷淋区、水雾喷淋区、水气分离装置、和负离子浓度传感器，以及设置在风道外的给水回水装置；水喷淋区、水雾喷淋区和水气分离装置沿风道顺序设置；负离子浓度传感器与本单元后部的风道相连；给水回水装置包括给水管路、回水管路、回水处理箱、清水箱、变频增压泵和回水过滤装置，清水箱的进水口连接市政用水管路，清水箱的出水口连接变频增压泵，变频增压泵的出口连接给水管路，给水管路分别与水喷淋区、水雾喷淋区相连，回水管路与风道相连，回水管路的出水口连接回水处理箱，回水过滤装置设置于回水处理箱，回水处理箱的出水口连接清水箱。
4.如权利要求1所述的空气净化系统，其特征在于:所述排风单元包括设置在风道尾部的多路排风口，同一路的多个排风口沿风道路径依次间隔排布，各路排风口分布在风道周向的不同方位，各排风口上分别设有百叶装置。
5.如权利要求1所述的空气净化系统，其特征在于:还包括光触媒过滤网，该光触媒过滤网设置在排风口上，或设置在水雾喷淋净化单元后，或设置在高压静电除尘单元后，或同时设置在其中的两处或三处。
6.如权利要求1所述的空气净化系统，其特征在于:还包括分子筛，该分子筛设置在排风口上，或设置在水雾喷淋净化单元后，或设置在高压静电除尘单元后，或同时设置在上述两处或三处。
7.如权利要求1所述的空气净化系统，其特征在于:还包括至少一个轴流变频风机，该轴流变频风机设置在风道内的进风单元末端，或设置在高压静电除尘单元与水雾喷淋净化单元之间；或设置在排风单元前端；或同时设置在上述两处或三处。
8.如权利要求1所述的空气净化系统，其特征在于:还包括至少一组风压传感器和风速传感器，其设置在风道内的进风单元末端，或设置在高压静电除尘单元与水雾喷淋净化单元之间，或设置在排风单元前端，或同时设置在上述两处或三处。
9.如权利要求2所述的空气净化系统，其特征在于:所述高压电离板由高压控制器控制；所述收集电极板自清洗区包括一个清洗环管，该清洗环管由一个清洗电磁阀控制水供给，清洗环管上间隔设置多个不同角度安装的清洗水喷嘴，各清洗水喷嘴的喷射区域全面覆盖收集电极板，清洗后的水通过回水管路排至水雾喷淋净化单元中的给水回水装置。
10.如权利要求3所述的空气净化系统，其特征在于:所述水喷淋区包括多个通过电磁阀独立控制水供给的水喷淋环管，每个水喷淋环管上360度间隔布置多个水喷嘴； 所述水雾喷淋区包括多个通过电磁阀独立控制水供给的水喷淋环管，每个水喷淋环管上360度间隔布置多个水雾喷嘴； 所述给水回水装置的给水管路的出水口分两路分别与水喷淋区和水雾喷淋区的各水喷淋环管相连； 与所述水喷淋区的各水喷淋环管相连的给水管路分路上，设置有水压力传感器和水流量传感器，用于检测所述水喷淋区的各水喷淋环管的喷水压力和喷射流量； 与所述水雾喷淋区的各水喷淋环管相连的给水管路分路上，设置有水压力传感器和水流量传感器，用于检测所述水雾喷淋区的各水喷淋环管的喷水压力和喷射流量。
11.如权利要求1所述的空气净化系统，其特征在于:还包括至少一个空气环境质量检测仪表，其设置在进风单元的风道外和/或排风单元的风道外； 所述空气环境质量检测仪表包括用于检测PM10、PM2.5、一氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、臭氧或环境噪音的检测探头中的一种或多种的组合。
12.基于权利要求1至11中任意一项所述空气净化系统的控制方法，其特征在于:以所述空气净化系统中的检测、驱动和控制设备作为设备层，另外设置一个控制层和一个控制管理层； 由控制层控制检测、驱动和控制设备的工作状态；控制层包括进气模型控制单元、静电除尘控制单元、水雾喷淋模型控制单元和排气模型控制单元，分别对所述进风单元、高压静电除尘单元、水雾喷淋净化单元和排风单元的工作方式和状态进行控制； 由控制管理层对整个系统进行控制和管理，控制管理层包括以下单元之一或其任意组合:空气质量评价单元、环境噪音控制模型单元、空气过滤耗材寿命管理单元、在线故障诊断单元、空气处理模型配方单元和/或数据记录及报表单元。
13.根据权利要求12所述的空气净化控制方法，其特征在于:所述进气模型控制单元采用速度环、压力环和空气环境质量环三环PID控制策略，对进风单元进行控制；速度环通过调节所述风机组的各变频风机的电机转速来调节风道中的风速，风速与电机转速成正比；压力环通过调节变频风机的电机转速来调节进风管道中的风压，风压与电机转速平方成正比；空气环境质量环通过入口空气环境质量检测参数值来控制风道中的风速及风压的目标值，空气环境质量检测参数值在不同范围内对应不同的风速及风压目标值，空气环境质量检测参数值所表征的空气环境质量越差，所述风速及风压的目标值越高。
14.根据权利要求12所述的空气净化控制方法，其特征在于:所述静电除尘控制单元接收来自进气模型控制单元和排气模型控制单元的空气环境质量检测参数及风速、风压参数，在进气模型控制单元检测到空气环境质量低于预设第一标准、或者排气模型控制单元检测到空气环境质量低于预设第二标准、或者风速风压值高于第三标准的情况下，在空气过滤装置及收集电极板自身理论使用时间的基础上，缩短其实际使用时间，动态诊断空气过滤装置的实际使用寿命并决定收集电极板自清洗区的工作状态。
15.根据权利要求12或14所述的空气净化控制方法，其特征在于:所述静电除尘控制单元接收来自排气模型控制单元的空气环境质量检测参数，所述空气环境质量检测参数中至少包括臭氧值，在臭氧值未超出第四标准时，将高压电极板上的直流高压值调至最大，增强空气粒子荷电数目以及收集电极板集尘数量，在臭氧值超出第四标准时，降低高压电极板上的直流高压值。
16.根据权利要求12所述的空气净化控制方法，其特征在于:所述水雾喷淋模型控制单元设有最大水压力及流量控制模式和负离子浓度控制模式，所述水雾喷淋模型控制单元接收出风口的空气环境质量检测参数，在出风口空气环境质量差于预设第五标准时，采用最大水压力及流量控制模式；其余情况，采用负离子浓度控制模式； 所述最大水压力及流量控制模式是，将所述水雾喷淋净化单元的喷水压力和喷射流量设为最大； 所述负离子浓度控制模式是，在当前允许的风速范围内，调节水雾喷淋净化单元的喷水压力和喷射流量，至该风速范围内可达到的最大负离子浓度。
17.根据权利要求16所述的空气净化控制方法，其特征在于:所述水雾喷淋模型控制单元确定当前设备环境下，水雾喷淋净化单元在不同级别风速、不同级别喷水压力、不同级别喷射流量下，产生的负离子浓度，对各级风速、各级喷水压力、各级喷射流量与负离子浓度之间的对应关系进行保存，形成一配方表；所述测试以风速和喷水压力作为主变量，以喷射流量作为副变量；所述负离子浓度控制模式下，根据所述配方表，确定当前风速范围内所对应的最大负离子浓度，及该负离子浓度对应的喷水压力和喷射流量；按照所确定的喷水压力和喷射流量调控所述水雾喷淋净化单元。
18.根据权利要求12所述的空气净化控制方法，其特征在于:所述排气模型控制单元采集排气管道中的风速、风压值以及排风口处的空气环境质量参数，PID动态调节排风变频风机的转速，使其满足设定值。
19.根据权利要求12所述的空气净化控制方法，其特征在于:所述空气质量评价单元对进风口及排风口的空气环境质量检测数据进行比较并评价空气净化系统的净化效率及效果; 所述环境噪音控制模型单元控制整个空气净化系统工作时对环境产生的噪音污染，当噪音超过环境允许设定值时作出报警提示，并自动提示风机的消音装置是否工作可靠，连接处是否松动； 所述空气过滤耗材寿命管理单元根据空气净化系统各个单元的工作模式、工况条件以及空气过滤耗材的理论使用时间，计算并预警更换时间，为整个空气净化系统工作在最佳模式提供耗材更换或维护的预诊断信息； 所述在线故障诊断单元对空气净化系统中各个单元的检测仪表、变频电机进行故障记录、分析和诊断； 所述空气处理模型配方单元管理空气处理模型配方，包括进风单元配方、排风单元配方、静电除尘单元配方、水雾喷淋单元配方，存储、自定义预设值并且在线查看配方设定值及配方实际值； 所述数据记录及报表单元完成各种参数变量的记录并做出报表分析和打印。
【文档编号】B01D50/00GK104147883SQ201410399936
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】史和平, 赵忠, 孔建平, 史才生, 张朝营, 黎雪强 申请人:上海嘉成轨道交通安全保障系统股份公司