[发明专利]用于监视空气过滤器状态的方法以及设备

说明书

技术领域

本发明涉及空气过滤器状态的监视，具体地，涉及精确地估计过滤器中的灰尘的聚集情况。

背景技术

风扇和鼓风扇被广泛地用在通风应用中。它们消耗用于工业和服务部门的所有电能中的大部分份额。风扇系统的大部分生命周期成本可能是能源成本。

在通风应用中，风扇系统通常装备有例如，空气过滤器，以维持热交换器的性能。该过滤器能够引起该通风系统中额外的压力降，因此降低了该风扇系统的效率。该效率可以由，例如，特定风扇功率SFP（kW/m³/s）表示，SPF表示了作为流速的函数的功率消耗。对于典型的精密过滤器，当更换过滤器时的最终压力为200-250Pa时，初始压力降例如可以近似为50-100Pa。根据公开文献“关于计算空气过滤器的生命周期成本的建议”，欧洲，2005年9月，空气过滤器对通风系统中的总压力降的一大部分负有责任。

通常，空气过滤器的状态监视可以通过测量该空气过滤器上的压力差来实现。图1示出了示例性的带有空气过滤器11的通风风扇10。空气过滤器的状态由压力差测量装置12监视。增加的压力差表示空气过滤器11中的灰尘的聚集情况。

这种解决方法能够精确地确定过滤器状态，但其需要使用特别的仪器，因此增加了系统的成本。与该解决方法相关的问题是空气过滤器12的压力损失受通过该过滤器的流速的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于克服上述缺点的方法和设备。本发明的这一目的通过以独立权利要求中阐述的内容为特征的方法和设备来实现。从属权利要求中公开了本发明的优选实施方式。

通过使用所公开的方法，可以在不同的操作条件下精确地检测到包括过滤器和风扇的通风系统中的空气过滤器上灰尘的聚集情况。

基于灰尘对风扇的操作点的作用，可以估计过滤器中的灰尘量。基于风扇的特征曲线及功率，可以估计所述操作点。基于所述风扇的机械转矩及旋转速度，可以估计功率。

基于所述操作点，可以估计由灰尘引起的过滤器压力损失。基于所述操作点，也可以计算表示关于通过该风扇的流速的功率消耗的特定风扇功率。然而，另一替代方案可用于基于所述操作点计算由聚集在该过滤器上的灰尘引起的功率损失。

即使风扇系统在不同操作状态下运行，该公开的方法也能够精确地检测灰尘的聚集情况。在没有增加成本的压力传感器的情况下，也能够估计灰尘的聚集情况。

附图说明

在下文中，参照附图，将通过优选的实施方式更加详细地描述本发明，其中。

图1示出了带有空气过滤器的通风风扇的示例；

图2示出了聚集的灰尘对示例性的风扇系统的过程曲线的作用；

图3a及图3b示出了示例性的特征曲线；

图4示出了示例性的通风系统；以及

图5示出了测量结果。

具体实施方式

下文公开了一种用于监视包括空气过滤器以及由频率转换器控制的风扇的通风系统的空气过滤器上灰尘的聚集情况的方法及设备。基于灰尘对该风扇的操作点的作用，可以估计该过滤器中的灰尘量。

可以认为，聚集的灰尘通过其对通风系统的过程曲线的作用而影响操作点。该过程曲线将该系统上的压力差（系统损失）p描述为通过该系统的流速Q的函数。该损失通常源于管道系统、调节阀以及空气过滤器。这些损失可以被建模为与流速Q的平方成正比。由于通常可以认为该系统上的静态压力可以忽略不计，因此该过程曲线可用如下公式表示：

p＝kQ²,     (1)

其中，k是表示系统中所有损失的动态阻力因子。

风扇系统的操作点位于风扇的Qp-特征曲线与过程曲线的交点处。该Qp-特征曲线表示了在某一旋转速度下流速与压力之间的关系。该动态阻力因子随着灰尘在空气过滤器上的聚集而增加。动态阻力的变化引起过程曲线的变化，并且因此，引起Qp-特征曲线与过程曲线的交点的位置的变化。换言之，操作点改变了。

图2示出了聚集的灰尘对示例性的风扇系统的过程曲线的作用。在图2中，风扇系统的操作点的初始值A示出为位于在所使用的旋转速度下的Qp-特征曲线与具有初始动态阻力因子k₀的初始过程曲线的交点处。在操作点A处，流速Q₀产生了压力差p₀。