CN106766837B - 一种变频变容量热泵热风烘干系统控制方法及其控制装置 - Google Patents

Abstract

一种变频变容量热泵热风烘干系统控制方法及其控制装置，涉及干燥固体材料或制品用的空气或气体的供应或控制装置，尤其涉及一种热泵式热风烘干系统的控制方法和控制装置，包括以下步骤；配置温度控制参数，保存预设控温曲线参数；检测和监控出风温度和烘房温湿度；根据预设控温曲线动态设置当前时段的需求耗热量；按照当前时段的需求耗热量选择系统的双机变容运行模式。本发明的控制装置利用微处理器实现程序控制，通过控制电磁阀组将定频和变频两个系统的蒸发侧和冷凝侧动态连接，实现热泵机组的变容量控制，在变频系统中高低频率时合理分配蒸发器和冷凝器的换热面积，既能保证产品的可靠性，又能达到提高机组能效，减少能源消耗的目的。

Description

一种变频变容量热泵热风烘干系统控制方法及其控制装置

技术领域

本发明涉及干燥固体材料或制品用的空气或气体的供应或控制装置，尤其涉及一种热泵式热风烘干系统和用于该系统的控制方法和控制装置。

背景技术

目前市场上需要热风烘干的场所越来越多，如烟草烘干、粮食烘干、药材烘干、果蔬烘干等烘干场所，烘干主要用煤炉、气炉、电炉进行烘干。煤、气都是不可再生的战略性能源，不是国家推广的方向，电炉因为耗能大、运行费用高，也不适宜进行批量推广。北方农村采暖以前都是用煤炉烧热水进行采暖，国家对农村采用热泵代替煤炉进行全面推广，证明热泵在采暖方面还是有很大的市场前景。热泵在上述热风烘干需求的场所也会有很大的发展潜力。以我国的烟叶烘烤设备为例，长期沿用传统的土木结构自然通风式烤房，尽管经常有某些改进改造，但仍然没有脱离传统的形式。我国自20世纪90年代引进以燃油、燃煤直接供热和锅炉供热的密集烘烤设备,在各地试验示范反应了烘烤操作技术简便、节省用工、能保证烟叶烘烤质量等优势，但一次性投资成本较高，耗油量较大，近期内要大面积推广有很大难度，实践证明不适合我国国情，不能为生产所接受。烟叶烘烤是一个大量耗热过程，普通烤房用煤直接供热，热利用率低，耗煤量高，通常烤干1kg烟叶耗煤量在1.5～2.5kg标煤，环境污染严重。中国发明专利“一种以空气源热泵为热源的烟草烤房”(发明专利号：200910044468.X，授权公告号：CN101940358B)公开了一种以空气源热泵为热源的烟草烤房，包括设有新风口的加热室和设有温度、湿度探头的干燥室，烤房上方设有排湿口，还包括空气源热泵和冷凝器风机，冷凝器换热面积与压缩机输入功率的比值的取值范围在7-15m2/kw之间，冷凝器及其吸风式送风风机装置在所述加热室内；所述干燥室和/或加热室设有保温层。该技术方案以空气源热泵和太阳能作为烟草烤房的新型热源，使空气源热泵和太阳能的应用范围得到了极大的拓展，在产烟区大范围推广使用可以降低大气、土壤及烟叶的硫含量，提高烟叶品质，对节约能源、保护环境具有积极意义。但是，在烟草的烘烤工艺方面，各地相继研究提出了五段式、七段式和六段式的“双低”烘烤工艺等。每种烘烤工艺都将烟叶烘烤全过程划分为变黄期、定色期、干筋期，对各时期都规定有明确的温湿度指标，参见图9所示的部分品种烟草的多段式烘干工艺图。由于烘烤过程段落划分多而细，尤其是对烟叶变化划分层次多而模糊、不定量，没有简单明确的关键点，技术复杂、不容易掌握，现有热泵烘干系统也同样不能满足烟草烘烤的要求。

另一方面，由于某些高温烘干部分时间段需要80℃以上的热风出风温度，如何提供高温热风是热泵式热风烘干系统需要解决的另一个问题。中国发明专利申请“一种超高温热泵烘干系统”(发明专利申请号：201510433292.2，公开号：CN105021015A)公开了一种超高温热泵烘干系统，包括烘房，与所述烘房的送风口及回风风道连通的回风道，设置于回风道内的循环风机，与回风道连通的排风道，设置于排风道的通道口的抽风机，设置于回风道与排风道的交汇处的空气热回收装置，以及至少两套并联使用的热泵机组；该发明采用两套或两套以上热泵机组并联工作，在烘干作业过程初期依靠吸收低品位环境空气热量对烘房进行加热提升温度，升温到一定程度后对烘房内排出的高温高湿空气进行除湿，对其中所含有的显热及潜热进行最大化的回收。该系统利用两套热泵机组的循环工质温度范围的差异提供相对更高的送风温度，同时保证烘干机组的蒸发温度充分提高。但是，该现有技术方案采用两套热泵机组，这不但导致烘房设备投资成倍提高，依靠循环工质温度范围的差异提高送风温度还增加了设备维护的复杂性。同时，由于烘干过程中烘房的耗热量需求变化很大，这不仅导致热泵机组频繁开停，增加机组的运行耗电量，降低机组的能效，还会使烘房内的温度变化变大，甚至会因烘干温度变化过大而影响成品的质量。

发明内容

本发明的目的是要提供一种变频变容量热泵热风烘干系统，用于解决现有热泵热风烘干系统提供高温热风时存在的技术问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种变频变容量热泵热风烘干系统控制方法，其特征在于包括以下步骤：

S100：配置温度控制参数，保存预设控温曲线参数；

S200：检测和监控出风温度和烘房温湿度；

S300：根据预设控温曲线动态设置当前时段的需求耗热量；

S400：按照当前时段的需求耗热量选择系统的双机变容运行模式；

所述的变频变容量热泵热风烘干系统包括定频压缩机和变频压缩机，并联连接的制冷剂定频循环管路和变频循环管路，以及通过第一电磁阀组和第二电磁阀组控制连接的换热器变容支路；

所述的双机变容运行模式包括变频定容量模式，变频变容量模式，定频变容量+变频定容量并联运行模式，变频定容量模式+变频变容量并联运行模式，以及定频定容量+变频变容量并联运行模式，其中：

变频定容量模式：变频压缩机启动，制冷剂沿变频循环管路循环，第一电磁阀组和第二电磁阀组均关闭；

变频变容量模式：变频压缩机启动，制冷剂沿变频循环管路循环；第一电磁阀组关闭，第二电磁阀组开启，所述的换热器变容支路并联连接到变频循环管路，变频压缩机进入变容量运行模式；

定频变容量+变频定容量并联运行模式：定频压缩机和变频压缩机同时启动，制冷剂同时沿定频循环管路和变频循环管路双路循环；第一电磁阀组开启，第二电磁阀组关闭，所述的换热器变容支路并联连接到定频循环管路，定频压缩机进入变容量运行模式；

定频定容量+变频变容量并联运行模式：定频压缩机和变频压缩机同时启动，制冷剂同时沿定频循环管路和变频循环管路双路循环；第一电磁阀组关闭，第二电磁阀组开启，所述的换热器变容支路并联连接到变频循环管路，变频压缩机进入变容量运行模式。

本发明的变频变容量热泵热风烘干系统控制方法的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的步骤S400包括以下控制操作动作：

S420：若需求耗热量＜25％，启动变频压缩机，关闭第一电磁阀组和第二电磁阀组，进入变频定容量模式；

S440：若需求耗热量＜35％，启动变频压缩机，关闭第一电磁阀组，开启第二电磁阀组，进入变频变容量模式；

S460：若需求耗热量≥70％，转步骤S480；否则，同时启动定频压缩机和变频压缩机，开启第一电磁阀组，关闭第二电磁阀组，进入定频变容量+变频定容量并联运行模式；

S480：同时启动定频压缩机和变频压缩机，关闭第一电磁阀组，开启第二电磁阀组，进入定频定容量+变频变容量并联运行模式。

本发明的另一个目的是要提供一种用于实现上述变频变容量热泵热风烘干系统控制方法的控制装置。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种用于实现上述变频变容量热泵热风烘干系统控制方法的热泵热风烘干系统控制装置，其特征在于包括用于配置温度控制参数和保存预设控温曲线参数的运行参数设定模块，用于检测和监控出风温度和烘房温湿度的烘房温湿度监控模块和送风温度监控模块，用于驱动风阀的风阀开度控制器，以及用于控制压缩机和电磁阀的热泵机组控制器；所述烘房温湿度监控模块的输入端，连接到运行参数设定模块、干球温度传感器和湿球温度传感器；所述烘房温湿度监控模块的输出端连接到热泵机组控制器；热泵机组控制器的输出端连接到压缩机和制冷剂管路中的控制电磁阀；所述送风温度监控模块的输入端，连接到运行参数设定模块和出风温度传感器；所述送风温度监控模块的输出端连接到风阀开度控制器，风阀开度控制器的输出端连接到内循环风阀和送风调节阀。

本发明的热泵热风烘干系统控制装置的一种较佳的技术方案，其特征在于所述的控制装置采用具有多路A/D转换接口和多路PWM输出接口的单片微处理器实现程序控制，所述的运行参数设定模块、烘房温湿度监控模块和送风温度监控模块是微处理器提供的软件功能模块；所述的干球温度传感器、出风温度传感器和湿球温度传感器通过微处理器的A/D转换接口连接到单片微处理器；所述的控制装置利用微处理器的PWM输出，为风阀开度控制器提供风阀开度控制输出信号，并且通过热泵机组控制器提供变频压缩机和变频风机的变频控制输出信号；所述的控制装置利用微处理器的PIO端口编程输出电磁阀和压缩机的开关输出信号，通过热泵机组控制器对系统中的压缩机和电磁阀执行开关控制。

本发明的有益效果是：

1、本发明的变频变容量热泵热风烘干系统控制方法及其控制装置，利用微处理器实现程序控制，通过控制电磁阀组将定频和变频两个系统的蒸发侧和冷凝侧动态连接，实现热泵机组的变容量控制，在变频系统中高低频率时合理分配蒸发器和冷凝器的换热面积，既能保证产品的可靠性，又能达到提高机组能效，减少能源消耗的目的。

2、本发明的变频变容量热泵热风烘干系统控制方法及其控制装置，根据烘房工艺预设控温曲线动态设置需求耗热量，按照当前时段的需求耗热量选择系统的运行模式，满足烘烤过程中温度、湿度的高精度控制要求。

附图说明

图1是热泵式双循环热风烘干系统的双循环结构示意图；

图2是热泵式双循环热风烘干系统的热泵机组示意图；

图3是热泵热风烘干系统的定频变频双循环结构示意图；

图4是变频变容量热泵热风烘干系统的热泵机组示意图；

图5是变频变容量热泵热风烘干系统的控制装置原理图；

图6是热泵式双循环热风烘干系统的控制方法流程图；

图7是变频变容量热泵热风烘干系统的控制方法流程图；

图8是多段式控温曲线和温度控制参数配置界面示意图；

图9是部分品种烟草烤烟的多段式烘干工艺图；

图10是烤烟过程中各个时段耗热量曲线图。

以上图中各部件的附图标记：1为压缩机，1-1为定频压缩机，1-2为变频压缩机，2-1为第一冷凝器，2-2为第二冷凝器，2-3为第三冷凝器，21为潜热冷凝器，22为显热冷凝器，3为膨胀阀，3-1为第一膨胀阀，3-1A为第一平衡管,3-1B为第一感温包，3-2为第二膨胀阀，3-2A为第二平衡管，3-2B为第二感温包，4为蒸发器，4-1为第一蒸发器，4-2为第二蒸发器，4-3为第三蒸发器，5为汽液分离器，5-1为第一气液分离器，5-2为第二气液分离器，6为蒸发器风机，7-1为第一电磁阀组，7-2为第二电磁阀组，8为送风机，10为第一节流阀，11为第二节流阀，12为卸荷电磁阀，23为内循环风阀，24为送风调节阀，100为热泵机组，200为热风机柜，210为送风风道，220为内循环风道，230为回风风道，400为烘房，500为控制装置，510为运行参数设定模块，520为烘房温湿度监控模块，521为干球温度传感器，522为湿球温度传感器，530为送风温度监控模块，531为出风温度传感器，540为风阀开度控制器，550为热泵机组控制器。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。图1是本发明的热泵式双循环热风烘干系统的一个实施例，包括热泵机组100，热风机柜200和烘房400，以及用于实现热风烘干系统微处理器控制的控制装置500；如图1所示，所述的热泵式双循环热风烘干系统还包括送风循环回路和内循环回路构成的热风双循环回路；

所述热风机柜200内部设置的送风调节阀24，将热风机柜200分隔为基础风温区和再热升温区；

置于基础风温区的潜热冷凝器21和置于再热升温区的显热冷凝器22，通过热泵机组100的制冷剂管路串联连接构成双节串联冷凝器；压缩机排出的高温气态制冷剂，先送入显热冷凝器22换热降温后再送入潜热冷凝器21；

所述的送风循环回路从烘房400经回风风道230进入热风机柜200，通过置于基础风温区进风侧的潜热冷凝器21进入送风机8，然后经送风调节阀24到达再热升温区的显热冷凝器22，最后通过送风风道210送入烘房400；

所述的内循环回路从送风机8排风口经内循环风阀23进入内循环风道220，然后经回风风道230进入热风机柜200，达到基础风温区进风侧的潜热冷凝器21，最后回到送风机8的吸气口；从烘房400进入基础风温区的气流，一部分通过内循环风道220回送到回风风道230，与烘房回风混合后送到潜热冷凝器21,形成大风量循环的内循环回路，另一部分经送风调节阀24送到显热冷凝器22进行二次换热，并通过送风风道210送入烘房400，形成小风量循环的送风循环回路。制冷剂中的潜热通过潜热冷凝器21逐渐地转移到内循环回路的大风量循环气流中，通过充分吸收制冷剂的冷凝潜热提高基础风温；压缩机排出温度可达130℃的气态制冷剂中的显热，经显热冷凝器22二次换热转移到送风循环回路的小风量循环气流中；显热冷凝器22能够吸收30％左右的系统热能，可使热风机柜200的出风温度达到90℃。

所述的控制装置500通过控制内循环风阀23和送风调节阀24的开度，调节送风循环回路和内循环回路的循环风量，控制热风机柜200的出风温度。

根据图2所示的本发明的热泵式双循环热风烘干系统之热泵机组的实施例，所述的热泵机组100包括制冷剂的主循环管路和连接到主循环管路的双路卸荷支路；所述的主循环管路从压缩机1的排气口开始，依次通过显热冷凝器22、潜热冷凝器21、膨胀阀3、蒸发器4和汽液分离器5，回到压缩机1的吸气口；所述的双路卸荷支路由卸荷电磁阀12、第一节流阀10和第二节流阀11连接组成：所述卸荷电磁阀12的入口并联连接到潜热冷凝器21的制冷剂管路出口，所述第一节流阀10和第二节流阀11的入口并联连接到卸荷电磁阀12的出口，所述第一节流阀10的出口连接到蒸发器4的入口，所述第二节流阀11的出口连接到汽液分离器5的入口；所述的控制装置500连接到第一节流阀10，第二节流阀11和卸荷电磁阀12，根据出风温度动态改变热泵机组的制冷剂循环管路，通过双路卸荷支路降低压缩机1的排气温度和高压侧压力，实现热风烘干系统的双循环动态运行模式。

根据本发明的热泵式双循环热风烘干系统的一个实施例，所述的双循环动态运行模式包括单循环常规制热模式、双循环降压卸荷模式、双循环降温卸荷模式和双循环双路卸荷模式，其中：

单循环常规制热模式：卸荷电磁阀12关闭，制冷剂沿主循环管路循环；内循环风阀23开度0％，送风调节阀24开度100％，所述的双循环热风烘干系统通过送风循环回路制取出风温度低于45℃的低温热风；所述的控制装置500通过改变压缩机1的运行时间间隔或运行频率控制出风温度；

双循环降压卸荷模式：卸荷电磁阀12和第二节流阀11打开，第一节流阀10关闭，制冷剂在沿主循环管路循环的同时，一部分经卸荷电磁阀12分流并通过第二节流阀11直接进入汽液分离器5，以降低高压侧压力；内循环风阀23开度50％至55％，送风调节阀24开度50％至45％；所述的控制装置500通过调节送风循环回路和内循环回路的循环风量控制出风温度，制取出风温度为45至65℃的中温热风；

双循环降温卸荷模式：卸荷电磁阀12和第一节流阀10打开，第二节流阀11关闭，制冷剂在沿主循环管路循环的同时，一部分经卸荷电磁阀12分流并通过与膨胀阀3并联的第一节流阀10进入蒸发器4，以降低排气温度；内循环风阀23开度55％至65％，送风调节阀24开度45％至35％；所述的控制装置500通过调节送风循环回路和内循环回路的循环风量控制出风温度，制取出风温度为65至75℃的中高温热风；

双循环双路卸荷模式：卸荷电磁阀12和第一节流阀10、第二节流阀11打开，制冷剂在沿主循环管路循环的同时，经卸荷电磁阀12分流，分流后的制冷剂一部分通过与膨胀阀3并联的第一节流阀10进入蒸发器4，另一部分通过第二节流阀11直接进入汽液分离器5；内循环风阀23开度65％至75％，送风调节阀24开度35％至25％；所述的控制装置500通过调节送风循环回路和内循环回路的循环风量控制出风温度，制取出风温度高于75℃的高温热风。

针对烘干过程中烘房的耗热量需求变化大，导致机组频繁开停和能效降低的问题，在本发明的热泵热风烘干系统的一个实施例中，所述的热泵机组100还包括采用变频压缩机的第二制冷剂循环管路；连接在第二制冷剂循环管路中的第三冷凝器2-3设置在热风机柜200内，置于所述基础风温区的出风侧，参见图3；当烘房的需求耗热量＜40％时，定频压缩机停止，变频压缩机启动，热泵热风烘干系统以常规变频热泵模式运行；当烘房的需求耗热量≥40％时，定频压缩机和变频压缩机同时启动，热泵热风烘干系统以定频+变频双机并联模式运行；当送风的设定温度高于75℃时，热泵热风烘干系统以双循环双路卸荷模式运行，所述的潜热冷凝器21、第三冷凝器2-3和显热冷凝器22形成热风机柜200的三级换热结构；内循环回路的循环气流通过潜热冷凝器21和第三冷凝器2-3两次换热，进一步提高基础风温区的基础风温，使热风机柜200的出风温度提高到75℃以上。

本发明的变频变容量热泵热风烘干系统之热泵机组的一个实施例如图4所示，所述的热泵机组100包括定频压缩机1-1和变频压缩机1-2，并联连接的定频循环管路和变频循环管路，以及通过第一电磁阀组7-1和第二电磁阀组7-2控制连接的换热器变容支路；

所述的定频循环管路从定频压缩机1-1的排气口开始，依次通过第一冷凝器2-1、第一膨胀阀3-1、第一蒸发器4-1和第一气液分离器5-1，回到定频压缩机1-1的吸气口；

所述的变频循环管路从变频压缩机1-2的排气口开始，依次通过第三冷凝器2-3、第二膨胀阀3-2、第三蒸发器4-3和第二气液分离器5-2，回到变频压缩机1-2的吸气口；

所述的换热器变容支路包括第二冷凝器2-2和第二蒸发器4-2，所述的第二冷凝器2-2通过第一电磁阀组7-1并联连接到第一冷凝器2-1，通过第二电磁阀组7-2并联连接到第三冷凝器2-3；所述的第二蒸发器4-2通过第一电磁阀组7-1并联连接到第一蒸发器4-1，通过第二电磁阀组7-2并联连接到第三蒸发器4-3；

所述的控制装置500连接到第一电磁阀组7-1和第二电磁阀组7-2，通过控制第一电磁阀组7-1和第二电磁阀组7-2的开通状态，改变换热器变容支路的连接方式，控制热泵热风烘干系统进入双机变容运行模式；所述的控制装置500根据出风设定温度控制变频压缩机1-2的运行频率；本发明的变频变容量热泵热风烘干系统，通过变容量运行模式扩大换热器(包括蒸发器和冷凝器)的换热面积，可以显著提高热泵机组100的整体换热效果，提高系统能效。

根据本发明的变频变容量热泵热风烘干系统的一个实施例，所述的双机变容运行模式包括变频定容量模式，变频变容量模式，定频变容量+变频定容量并联运行模式，变频定容量模式+变频变容量并联运行模式，以及定频定容量+变频变容量并联运行模式，其中：

变频定容量模式：变频压缩机1-2启动，制冷剂沿变频循环管路循环，第一电磁阀组7-1和第二电磁阀组7-2均关闭；

变频变容量模式：变频压缩机1-2启动，制冷剂沿变频循环管路循环；第一电磁阀组7-1关闭，第二电磁阀组7-2开启，所述的换热器变容支路并联连接到变频循环管路，变频压缩机1-2进入变容量运行模式；

定频变容量+变频定容量并联运行模式：定频压缩机1-1和变频压缩机1-2同时启动，制冷剂同时沿定频循环管路和变频循环管路双路循环；第一电磁阀组7-1开启，第二电磁阀组7-2关闭，所述的换热器变容支路并联连接到定频循环管路，定频压缩机1-1进入变容量运行模式；

定频定容量+变频变容量并联运行模式：定频压缩机1-1和变频压缩机1-2同时启动，制冷剂同时沿定频循环管路和变频循环管路双路循环；第一电磁阀组7-1关闭，第二电磁阀组7-2开启，所述的换热器变容支路并联连接到变频循环管路，变频压缩机1-2进入变容量运行模式。

根据一个优选用于需要更高烘干温度的热泵热风烘干系统的实施例，所述热风机柜200包括由送风调节阀24分隔形成的基础风温区和再热升温区；所述的第一冷凝器2-1和第二冷凝器2-2的制冷剂管路串联连接构成双节串联冷凝器；第一冷凝器2-1作为显热冷凝器置于再热升温区，第二冷凝器2-2作为潜热冷凝器置于基础风温区的进风侧，第三冷凝器2-3置于基础风温区的出风侧；所述的热风机柜200设置连通基础风温区的内循环回路，参见图3；热泵热风烘干系统输出的热风，通过内循环回路和送风循环回路的二次换热，使热风机柜200的出风温度可达到90℃。

本发明的变频变容量热泵热风烘干系统的控制装置500的一个实施例如图5所示，包括用于配置温度控制参数和保存预设控温曲线参数的运行参数设定模块510，用于检测和监控出风温度和烘房温湿度的烘房温湿度监控模块520和送风温度监控模块530，用于驱动风阀的风阀开度控制器540，以及用于控制压缩机和电磁阀的热泵机组控制器550；所述烘房温湿度监控模块520的输入端，连接到运行参数设定模块510、干球温度传感器521和湿球温度传感器522；所述烘房温湿度监控模块520的输出端连接到热泵机组控制器550；热泵机组控制器550的输出端连接到压缩机和制冷剂管路中的控制电磁阀；所述送风温度监控模块530的输入端，连接到运行参数设定模块510和出风温度传感器531；所述送风温度监控模块530的输出端连接到风阀开度控制器540，风阀开度控制器540的输出端连接到内循环风阀23和送风调节阀24。所述的控制电磁阀包括连接在制冷剂管路中的卸荷电磁阀12、第一节流阀10、第二节流阀11、第一电磁阀组7-1和第二电磁阀组7-2。

根据本发明的变频变容量热泵热风烘干系统的一个实施例，所述的控制装置500采用具有多路A/D转换接口和多路PWM输出接口的单片微处理器实现程序控制，所述的运行参数设定模块510、烘房温湿度监控模块520和送风温度监控模块530是微处理器提供的软件功能模块；所述的干球温度传感器521、出风温度传感器531和湿球温度传感器522通过微处理器的A/D转换接口连接到单片微处理器；所述的控制装置500利用微处理器的PWM输出，为风阀开度控制器540提供风阀开度控制输出信号，并且通过热泵机组控制器550提供变频压缩机和变频风机的变频控制输出信号；所述的控制装置500利用微处理器的PIO端口编程输出电磁阀和压缩机的开关输出信号，通过热泵机组控制器550对系统中的压缩机和电磁阀执行开关控制。

图6是本发明的热泵式双循环热风烘干系统控制方法的一个实施例，包括以下步骤：

S100：配置温度控制参数，保存预设控温曲线参数；

S200：检测出风温度和烘房温湿度；

S300：根据预设控温曲线动态调整设定温度；

S400：按照当前设定温度选择系统的双循环动态运行模式。

实施例1：

多段式控温曲线和温度控制参数配置界面的一个实施例如图8所示，该实施例中的多段式控温曲线为10段式加热曲线，控制装置500通过配置各个时间段的设定温度和稳温时间，控制双循环热风烘干系统实现智能全自动运行，无需人工操控。

根据图6所示的本发明的热泵式双循环热风烘干系统控制方法的实施例，所述的步骤S400包括以下控制操作动作：

S420：若设定温度＜45℃，关闭卸荷电磁阀12，进入单循环常规制热模式；本模式下内循环风阀23的开度为0％，送风调节阀24的开度为100％；根据出风温度控制压缩机1的运行时间间隔或运行频率；本步骤的控温范围对应于图8所示的10段式加热曲线之第1至5段，设定出风温度分别为20℃、25℃、30℃、35℃和40℃。

S440：若设定温度为＜65℃，打开卸荷电磁阀12和第二节流阀11，关闭第一节流阀10，进入双循环降压卸荷模式；通过调节送风循环回路和内循环回路的循环风量控制出风温度；本模式下内循环风阀23的开度为40～60％，送风调节阀24的开度为60～40％；本步骤的控温范围对应于图8所示的10段式加热曲线之第6段和第7段，设定出风温度分别为50℃和60℃，对应的内循环风阀23的开度分别为50％和55％，送风调节阀24的开度分别为50％和45％。

S460：若设定温度≥75℃，转步骤S480；否则，打开卸荷电磁阀12和第二节流阀11，关闭第一节流阀10，进入双循环降温卸荷模式；通过调节送风循环回路和内循环回路的循环风量控制出风温度；本模式下内循环风阀23的开度为55～65％，送风调节阀24的开度为45～35％；本步骤的控温范围对应于图8所示的10段式加热曲线之第8段，设定出风温度为70℃，对应的内循环风阀23和送风调节阀24的开度分别为60％和40％。

S480：打开卸荷电磁阀12及第一节流阀10和第二节流阀11，进入双循环双路卸荷模式；通过调节送风循环回路和内循环回路的循环风量控制出风温度；本模式下内循环风阀23的开度为60～80％，送风调节阀24的开度为40～20％。本步骤的控温范围对应于图8所示的10段式加热曲线之第9段和第10段，设定出风温度分别为80℃和90℃，对应的内循环风阀23的开度分别为65％和75％，送风调节阀24的开度分别为35％和25％。

实施例2：

某烟草烘房的尺寸为：8×2.8×2.2m，一次烘干烟叶量为350杆，每杆30kg烟叶，合计10500kg。变频变容量热泵热风烘干系统由一台6匹定频压缩机1-1和一台6匹变频压缩机1-2并联构成，最大制热量50kW，机组的变频变容量连接结构如图4所示。烤烟过程的控温曲线参见图9所示的多段式烘干工艺图，各个时段耗热量如图10所示。所述的控制装置500通过对比分析选择合适的运行模式，以达到最大运行效率。

根据图7所示的本发明的变频变容量热泵热风烘干系统控制方法的实施例，所述的步骤S300根据预设控温曲线动态设置当前时段的需求耗热量；在本实施例中。需求耗热量用当前时段烘房单位时间的耗热量与热泵机组最大制热量的百分比表示；

所述的步骤S400按照当前时段的需求耗热量选择系统的双机变容运行模式，包括以下控制操作动作：

S420：若需求耗热量＜25％，启动变频压缩机1-2，关闭第一电磁阀组7-1和第二电磁阀组7-2，进入变频定容量模式；本步骤的控温范围对应于图9所示的烟草烘干-定黄期的前半阶段，图10中的烘烤时间0～10h，烘房的耗热量为10kw；变频压缩机1-2以20Hz频率运行。

S440：若需求耗热量＜35％，启动变频压缩机1-2，关闭第一电磁阀组7-1，开启第二电磁阀组7-2，进入变频变容量模式；本步骤的控温范围对应于图9所示的烟草烘干-定黄期的后半阶段，图10中的烘烤时间10～60h，烘房的耗热量为15kw；变频压缩机1-2以30Hz频率运行。在烟草烘干第一阶段(定黄期)，要求烘房内的温度保持在35～38℃之间，此时的负荷相对较小，通过该模式能够较好的满足烟叶定黄期的需求。

S460：若需求耗热量≥70％，转步骤S480；否则，同时启动定频压缩机1-1和变频压缩机1-2，开启第一电磁阀组7-1，关闭第二电磁阀组7-2，进入定频变容量+变频定容量并联运行模式；本步骤的控温范围对应于图9所示的烟草烘干-定色期，图10中的烘烤时间60～80h，烘房的耗热量为15～35kw，定频压缩机1-1的冷凝器和蒸发器容量加大，取得最大制热量；变频压缩机1-2以30～50Hz频率运行。

S480：同时启动定频压缩机1-1和变频压缩机1-2，关闭第一电磁阀组7-1，开启第二电磁阀组7-2，进入定频定容量+变频变容量并联运行模式。本步骤的控温范围对应于图9所示的烟草烘干-定色期和干筋期的前半阶段，图10中的烘烤时间80～120h，烘房的耗热量为35～50kw，出风温度要控制在65～68℃，湿球温度控制在40～43℃；经过烘烤要求叶片含水量为5％～6％，叶脉含水量7％～8％；变频压缩机1-2以50～100Hz频率运行，最大加载量的工况下能够满足烟草烘干的热量需求。此时，定频压缩机1-1与普通运行状况无异，主要起到增大整体换热量的效果。双系统并联运行解决了传统烘干机组无法达到高出风温度而需引入电加热的弊端，使系统运行能效能够大大提高。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明的技术方案，而并非用作为对本发明的限定，任何基于本发明的实质精神对以上所述实施例所作的变化、变型，都将落在本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种变频变容量热泵热风烘干系统控制方法，其特征在于包括以下步骤：

S100：配置温度控制参数，保存预设控温曲线参数；

S200：检测和监控出风温度和烘房温湿度；

S300：根据预设控温曲线动态设置当前时段的需求耗热量；

S400：按照当前时段的需求耗热量选择系统的双机变容运行模式；

所述的变频变容量热泵热风烘干系统包括定频压缩机和变频压缩机，并联连接的制冷剂定频循环管路和变频循环管路，以及通过第一电磁阀组和第二电磁阀组控制连接的换热器变容支路；

所述的双机变容运行模式包括变频定容量模式，变频变容量模式，定频变容量+变频定容量并联运行模式，变频定容量模式+变频变容量并联运行模式，以及定频定容量+变频变容量并联运行模式，其中：

变频定容量模式：变频压缩机启动，制冷剂沿变频循环管路循环，第一电磁阀组和第二电磁阀组均关闭；

变频变容量模式：变频压缩机启动，制冷剂沿变频循环管路循环；第一电磁阀组关闭，第二电磁阀组开启，所述的换热器变容支路并联连接到变频循环管路，变频压缩机进入变容量运行模式；

定频变容量+变频定容量并联运行模式：定频压缩机和变频压缩机同时启动，制冷剂同时沿定频循环管路和变频循环管路双路循环；第一电磁阀组开启，第二电磁阀组关闭，所述的换热器变容支路并联连接到定频循环管路，定频压缩机进入变容量运行模式；

定频定容量+变频变容量并联运行模式：定频压缩机和变频压缩机同时启动，制冷剂同时沿定频循环管路和变频循环管路双路循环；第一电磁阀组关闭，第二电磁阀组开启，所述的换热器变容支路并联连接到变频循环管路，变频压缩机进入变容量运行模式。

2.根据权利要求1所述的变频变容量热泵热风烘干系统控制方法，其特征在于所述的步骤S400包括以下控制操作动作：

S420：若需求耗热量＜25％，启动变频压缩机，关闭第一电磁阀组和第二电磁阀组，进入变频定容量模式；

S440：若需求耗热量＜35％，启动变频压缩机，关闭第一电磁阀组，开启第二电磁阀组，进入变频变容量模式；

S460：若需求耗热量≥70％，转步骤S480；否则，同时启动定频压缩机和变频压缩机，开启第一电磁阀组，关闭第二电磁阀组，进入定频变容量+变频定容量并联运行模式；

S480：同时启动定频压缩机和变频压缩机，关闭第一电磁阀组，开启第二电磁阀组，进入定频定容量+变频变容量并联运行模式。

3.一种用于实现权利要求1或2所述的变频变容量热泵热风烘干系统控制方法的热泵热风烘干系统控制装置，其特征在于包括：

用于配置温度控制参数和保存预设控温曲线参数的运行参数设定模块，用于检测和监控出风温度和烘房温湿度的烘房温湿度监控模块和送风温度监控模块，用于驱动风阀的风阀开度控制器，以及用于控制压缩机和电磁阀的热泵机组控制器；所述烘房温湿度监控模块的输入端，连接到运行参数设定模块、干球温度传感器和湿球温度传感器；所述烘房温湿度监控模块的输出端连接到热泵机组控制器；热泵机组控制器的输出端连接到压缩机和制冷剂管路中的控制电磁阀；所述送风温度监控模块的输入端连接到运行参数设定模块和出风温度传感器；所述送风温度监控模块的输出端连接到风阀开度控制器，

所述热泵式双循环热风烘干系统包括送风循环回路和内循环回路构成的热风双循环回路,所述控制装置还包括内循环风阀和送风调节阀，风阀开度控制器的输出端连接到内循环风阀和送风调节阀,

送风循环回路从烘房进入热风机柜，通过置于基础风温区进风侧的潜热冷凝器进入送风机，然后经送风调节阀到达再热升温区的显热冷凝器，最后送入烘房；

内循环回路从送风机排风口经内循环风阀进入内循环风道，然后进入热风机柜，达到基础风温区进风侧的潜热冷凝器，最后回到送风机的吸气口；

从烘房进入基础风温区的气流，一部分通过内循环风道回送到回风风道，与烘房回风混合后送到潜热冷凝器,形成大风量循环的内循环回路；

另一部分经送风调节阀送到显热冷凝器进行二次换热，并通过送风风道送入烘房，形成小风量循环的送风循环回路。

4.根据权利要求3所述的热泵热风烘干系统控制装置，其特征在于所述的控制装置采用具有多路A/D转换接口和多路PWM输出接口的单片微处理器实现程序控制，所述的运行参数设定模块、烘房温湿度监控模块和送风温度监控模块是微处理器提供的软件功能模块；所述的干球温度传感器、出风温度传感器和湿球温度传感器通过微处理器的A/D转换接口连接到单片微处理器；所述的控制装置利用微处理器的PWM输出，为风阀开度控制器提供风阀开度控制输出信号，并且通过热泵机组控制器提供变频压缩机和变频风机的变频控制输出信号；所述的控制装置利用微处理器的PIO端口编程输出电磁阀和压缩机的开关输出信号，通过热泵机组控制器对系统中的压缩机和电磁阀执行开关控制。