CN107270698A - 一种烘烤设备智能变频控制装置及其变频控制方法 - Google Patents

Abstract

一种烘烤设备智能变频控制装置，所述烘烤设备包括烘烤架(4)、烘烤罩(5)，所述烘烤罩套设在烘烤架上共同固定在回风盘(3)上形成环形烘烤空间(8)和外循环空间(20)；所述回风盘内设有由对流电机(7)驱动的对流风机(6)驱动外循环空间的空气介质强制对流，环形烘烤空间通过内循环风机(17)连通内热交换器(16)强制循环；还包括主控单元(40)、采集单元(43)，还包括连接在主控单元上的检测部(41)、输入输出单元(42)、变频执行单元(48)；所述主控单元根据输入输出单元和检测部控制变频执行单元的执行。所述烘烤设备智能变频控制装置，通过烘烤曲线的温升率来执行变频功率变化控制且执行环形烘烤空间和外热对流空间的配合使用，做到了烘烤设备的自动控制。

Description

一种烘烤设备智能变频控制装置及其变频控制方法

技术领域

本发明涉及烘烤设备的技术领域，具体涉及一种烘烤设备智能变频控制装置及其变频控制方法。

背景技术

烘烤设备是燃料在燃烧炉中燃烧产生的高温烟气经过换热设备，由循环风机将换热设备四周的热空气带人烘烤室，对烘烤对象进行加热并蒸发带走水分，经排湿口排出，使烘烤对象干燥的过程；不排湿时，热空气在加热室和烘烤室循环。

生活中，农用烘干焙房是生活常用的烘烤设备之一。使烘干物料含水性一致，色泽均匀，是对烘烤设备的最基本要求。比如烟叶烘烤炉是对烘烤要求较高的烘烤设备，烟叶烘烤的色、香、味，在很大程度上决定烟叶品质的优劣。现有技术的烘烤炉烤出的烟叶青杂，挂灰严重，色泽不鲜。烘烤炉排湿不良，加上单凭经验，没有科学的烘烤技术，先进的烘烤设备和温控设备，导致烘烤的烟叶质量低下。现还要加上一点，要求功耗最低。随着节能呼声的高涨，除了强制循环通风的余热利用外，节能的措施也是层出不穷。

控制装置是烘烤设备的电气控制部分。众所周知，从传热机理看，强化炉内传热,改善燃烧质量,有效回收烟气余热,尽可能地减少炉子各项固定热损失是提高炉子热效率的根本途径。但这不一定最节能。因为每一种物料都有自己的烘干工艺曲线，即在整个烘干周期中的温度应该遵守具体的变化和时间关系；例如，烟叶的烘烤周期要求在烘烤中间阶段有较高的热量且在最后阶段有较少的热量。

为了匹配特定的烘干工艺曲线，传统的烘烤装置包括沿通道的不同的温度区域。每一个区域的温度值根据将要烘干物料的类型而事先设定的，并且一旦设定必须保持恒定温度，从而使得由连续传送带驱动传送的烘干物料得到准确的烘干工艺。通常不可能突然改变不同的通道区域里的温度值。

目前的电控设备只能通过控制鼓风机调节炉膛发热量，控制冷风门调节烘烤室湿度，控制精度差、响应速度慢、容易失控，且功能单一、能耗高。

为此本发明提出一种技术解决方案，能根据特定被烘烤物的烘烤曲线，精确控制温度和时间及所需热量值，大幅度提高精度控制，提高热效率，降低生产成本。

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种烘烤设备智能变频控制装置及其变频控制方法。

本发明的目的是这样实现的，一种烘烤设备智能变频控制装置，所述烘烤设备包括烘烤架、烘烤罩，所述烘烤罩套设在烘烤架上共同固定在回风盘上形成环形烘烤空间和外循环空间；所述环形烘烤空间内环形间隔设有多个绕轴自转的被烘烤物；所述回风盘内设有由对流电机驱动的对流风机驱动外循环空间的空气介质强制对流，环形烘烤空间通过内循环风机连通内热交换器强制循环；

还包括主控单元、采集单元，还包括连接在主控单元上的检测部、输入输出单元、变频执行单元，所述采集单元设置在烘烤设备的环形烘烤空间中；所述采集单元连接检测部；

变频执行单元包括外执行单元和内执行单元，外执行单元连接对流电机，内执行单元连接内循环风机；

所述主控单元根据输入输出单元和检测部控制变频执行单元的执行。

进一步地，烘烤罩包括内罩和外罩，烘烤架通过层板分层设置且内设通孔，烘烤架套设烘烤罩后内罩插入到烘烤架的通孔从而使得各层形成叠置的环形烘烤空间，内罩的中空管道通过对流风扇及回风盘的隔板之间的巷道连通烘烤架的外周壁与外罩之间的环形空间从而构成外循环空间。

进一步地，所述采集单元包括设置在环形烘烤空间内的温度传感器、湿度传感器和重量测定器。

进一步地，所述外执行单元包括外变频器、外驱动回路，所述主控单元连接外变频器，所述外变频器连接外驱动回路，所述外驱动回路连接对流电机；所述内执行单元包括内变频器、内驱动回路，所述主控单元连接内变频器，所述内变频器连接内驱动回路，所述内驱动回路连接内循环风机。

进一步地，所述回风盘与热源进行热交换。

进一步地，烘烤架通过层板分层设置，所述环形烘烤空间为至少两个。

进一步地，所述环形烘烤空间中环形间隔设有多个烘烤转孔，所述烘烤转孔中可卸下地夹持有烘烤插杆，所述烘烤插杆上插有被烘烤物，所述烘烤插杆随烘烤转孔以一定速度旋转。

所述烘烤设备智能变频控制装置的变频控制方法，

包括如下步骤：

步骤S1，输入烘烤曲线节点，输入事先设定的温升/降率阈值；

步骤S2，绘制烘烤曲线并输入输出输出单元显示；

步骤S3,被烘烤物重量测定；

步骤S4，依据每段烘烤曲线的加热温度变化和所需时间长度计算温升率

步骤S5，变频判断并执行；

如果k>温升/降率阈值，则主控单元自动选择大功率制热模式，所述大功率制热模式为内制热和外制热同时启动，主控单元控制内变频器从其内标准功率开始以所述温升率来增大功率至内最大执行功率提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路强制循环，同时控制外变频器以对流电机的外标准功率开始以所述温升率来增大功率至外最大执行功率并通过外驱动回路驱动对流电机及对流风扇强制循环；

如果k≤温升/降率阈值时，判断0<k≤温升率阈值是否成立？如果成立，则主控单元自动选择小功率制热模式，所述小功率制热模式为仅启动外制热，所述主控单元控制外变频器以对流电机的外最小功率开始以所述温升率来增大功率直到最大为对流电机的标准功率并通过外驱动回路驱动对流电机及对流风扇强制循环；

如果0<k≤温升率阈值不成立，则判断K<0是否成立？如果成立，则主控单元自动选择内降温模式启动，所述内降温模式为主控单元控制内变频器以一定规律变化提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路为环形烘烤空间强制输送降温空气；

如果判断不成立，即k≥0,则提示温度控制曲线节点输入有误，返回至步骤S1。

进一步地，所述内降温模式包括如下步骤：

如果|K|>温升/降率阈值，则主控单元自动选择大功率降温模式，所述大功率降温模式为内制热启动，主控单元控制内变频器从其内标准功率开始以所述温升率来增大功率至内最大执行功率提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路强制循环；

如果|K|≤温升/降率阈值，则主控单元控制内变频器从其内最小功率开始以所述温升率来增大功率至内标准功率提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路强制循环。

进一步地，所述温升/降率阈值为0.58～1.0。

所述烘烤设备智能变频控制装置的变频控制方法，所述自动控制装置有三种工作模式，一是大功率制热模式，二是小功率制热模式，三是内降温模式，所述变频控制方法根据输入的烘烤温度时间曲线建立评估模型来评估选择哪种模式，所述评估模型为：温升/降率

1)依据温升/降率k来增加执行单元的功率，以标准执行功率为分水岭，做到以最小功耗完成任务。

大功率制热模式时，执行单元从标准功率开始以温升/降率k来增加执行功率直到最大执行功率为止；小功率制热模式，执行单元从最小功率开始以温升/降率k来增加执行功率直到标准执行功率为止；

2)环形烘烤空间和外循环空间的交叉配合

设置垂直交叉在外循环空间中的独立的环形烘烤空间，使得被烘烤物的湿热空气与外换热强制循环的空气介质分开，环形烘烤空间容易控制空间内的温湿度；

3)评估模型与工作模式的对接，为烘烤设备提供多工作模式的自动选择，根据评估模型的计算与判断，可选择其中对应的一种工作模式，为多种使用条件下的烘烤提供灵活选择，在保证烘烤的干燥均匀、色泽均匀的前提下成本最低。

本发明与现有技术相比，所述烘烤设备的智能变频控制装置及其控制方法，通过内罩、外罩和烘烤架形成的环形烘烤空间，在环形烘烤空间外形成外热对流空间，并通过烘烤曲线的温升率来执行变频功率变化控制且执行环形烘烤空间和外热对流空间的配合使用，做到了烘烤设备的自动控制。

附图说明

图1为本发明一种烘烤设备智能变频控制装置的示意图。

图2为本发明一种烘烤设备智能变频控制装置的构件框图。

图3为一种烘烤设备智能变频控制装置的变频控制方法的示意图。

上述图中的附图标记：

1炉底盘，2热源，3回风盘，4烘烤架，5烘烤罩，6对流风机，7对流电机，8环形烘烤空间，9层板,10烘烤插杆,11被烘烤物,12入气口,13出气口,14入气管，15出气管，16内热交换器，17内循环风机，18空气加入口，20外热对流空间，30外对流循环路径，31温度传感器，32湿度传感器

40主控单元，41检测部，42输入输出单元显示，43采集单元，44外变频器，45外驱动回路，46内变频器，47内驱动回路，48变频执行单元，49回潮机

5.1内罩，5.2外罩

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。

如图所示，一种烘烤设备，包括炉底盘1、热源2、回风盘3、烘烤架4、烘烤罩5，热源2设置在炉底盘1，回风盘3设置在热源2上，烘烤架4设置在回风盘3上，烘烤罩5套设在烘烤架4外且设置在回风盘3上。所述烘烤罩5包括内罩5.1和外罩5.2；炉底盘1正对内罩5.1的下方设有对流风机6，所述对流风机6由对流电机7驱动。烘烤架4通过层板9分层设置，烘烤架4套设烘烤罩5后各层形成环形烘烤空间8，内罩的中空管道通过对流风扇及回风盘的隔板之间的巷道连通烘烤架的外周壁和外罩之间的环形空间，从而构成外循环空间20。所述环形烘烤空间8为至少两个；每个环形烘烤空间8中环形间隔设有多个烘烤转孔，所述烘烤转孔中固定有烘烤插杆10，所述烘烤插杆10上插有被烘烤物11。所述烘烤插杆10随烘烤转孔以一定速度旋转。在环形烘烤空间8内的温度传感器31、湿度传感器32。环形烘烤空间8底部设有回潮机49。

对于环形烘烤空间8内的被烘烤物的设置，也可将多层的层板9设计成绕内罩5.1连续且螺旋设置，层板9上设置横向滚轮，被烘烤物比如烟叶等，放置在烘烤篦子中，由螺旋形层板9螺旋而上，完成一定时间的烘烤。

或者烘烤插杆10连接圆柱形篦子，烟叶等被烘烤物固定在所属圆柱形篦子的外周，所属圆柱形篦子随烘烤孔以一定速度旋转。

对于被烘烤物，在环形烘烤空间8中的设定，依被烘烤物的不同而进行不同的设计。

所述环形烘烤空间8下部设有入气口12，上部设有出气口13，入气口12连接入气管14，出气口13连接出气管15，入气口12和入气管14之间设有入气阀，出气口13和出气管15之间设有出气阀。入气管14连接内热交换器16，出气管15连接内循环风机17，内循环风机17连接内热交换器16。

所述烧烤架4、内罩5.1和外罩5.2之间形成外热对流空间20。炉底盘1上设有空气加入口18，烘烤罩2套设在烘烤架1上固定后，从空气加入口18加入一定压力的空气，由对流风机6强制沿外对流循环路径30在外循环空间20内强制循环。空气流经回风盘3时被回风盘3加热。所述回风盘3由热源2加热。或者，回风盘3与热源进行热交换；所述热源独立设置在烘烤罩5外。

上述实施例中的烘烤设备只是为了说明环形烘烤空间8与外循环空间20的结构关系，烘烤设备的其他具体结构细节并未限定。

一种烘烤设备的智能变频控制装置，包括主控单元40、采集单元43、检测部41、输入输出单元显示42，所述输入输出单元显示42、采集单元43、检测部41分别连接主控单元40，所述主控单元40通过变频执行单元48操纵外变频器44和外驱动回路45连接对流电机7。或者所述主控单元40通过变频执行单元48操纵内变频器46和内驱动回路47连接内热交换器16。

如图所示，所述烘烤设备的智能变频控制装置的变频控制方法，包括如下步骤：

步骤S1，输入烘烤曲线节点；

步骤S2，绘制烘烤曲线并输入输出单元显示；

步骤S3,被烘烤物重量测定；

步骤S4，依据每段烘烤曲线的加热温度变化和所需时间长度计算温升率

步骤S5，变频判断并执行，操作设置中可输入事先设定的温升/降率阈值，k>温升/降率阈值吗？是，则主控单元自动选择大功率制热模式，所述大功率制热模式为内制热和外制热同时启动，主控单元40控制内变频器46从其内标准功率K_内标开始以所述温升率K来增大功率至内最大执行功率K_内大提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路47强制循环，同时控制外变频器44以对流电机7的外标准功率K_外标开始以所述温升率K来增大功率至外最大执行功率K_外大并通过外驱动回路45驱动对流电机7及对流风扇6强制循环。

当k≤温升率阈值时，判断0<k≤温升率阈值吗？是，则主控单元40自动选择小功率制热模式，所述小功率制热模式为仅启动外制热，所述主控单元40控制外变频器44以对流电机7的最小功率K_外小开始以所述温升率K来增大功率直到最大为对流电机7的标准功率K_外标为对流空气介质提供热量并通过外驱动回路45驱动对流电机7及对流风扇6强制循环。

否，则判断K<0吗？是，则主控单元40自动选择内降温模式启动，所述内降温模式为主控单元40控制内变频器46以一定规律变化提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路47为环形烘烤空间8强制输送降温空气；

如果判断结果是否，即k≥0,则提示温度控制曲线节点输入有误，返回至步骤S1；

所述内降温模式也要判断|K|>温升/降率阈值吗？是，则主控单元自动选择大功率降温模式，所述大功率降温模式为内制热启动，主控单元40控制内变频器46从其标准功率K_内标开始以所述温升率K来增大功率至最大功率K_内大提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路47强制循环。否，即|K|≤温升/降率阈值，则主控单元40控制内变频器46从其最小功率K_内小开始以所述温升率K来增大功率至标准功率K_内标提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路47强制循环。

在步骤S5中，当检测部反馈温度高于温度变化曲线中该时间点对应的预定温度时，停止所述增大功率的变频动作。

优选地，所述温升/降率阈值为0.58-1.0。

所述烘烤设备的智能变频控制装置及其控制方法，通过内罩、外罩和烘烤架形成封闭的环形烘烤空间8，在环形烘烤空间8外交叉形成外热对流空间20，并通过烘烤曲线的温升率来执行变频功率变化控制且执行环形烘烤空间8和外热对流空间20的配合使用，做到了烘烤设备的自动控制。

Claims (10)

1.一种烘烤设备智能变频控制装置，所述烘烤设备包括烘烤架(4)、烘烤罩(5)，其特征在于，

所述烘烤罩套设在烘烤架上共同固定在回风盘(3)上形成环形烘烤空间(8)和外循环空间(20)；所述环形烘烤空间内环形间隔设有多个绕轴自转的被烘烤物；所述回风盘内设有由对流电机(7)驱动的对流风机(6)驱动外循环空间的空气介质强制对流，环形烘烤空间(8)通过内循环风机(17)连通内热交换器(16)强制循环；

还包括主控单元(40)、采集单元(43)，还包括连接在主控单元上的检测部(41)、输入输出单元(42)、变频执行单元(48)，所述采集单元设置在烘烤设备的环形烘烤空间(8)中；所述采集单元连接检测部(41)；

变频执行单元包括外执行单元和内执行单元，外执行单元连接对流电机(7)，内执行单元连接内循环风机(17)；

所述主控单元(40)根据输入输出单元(42)和检测部(41)控制变频执行单元的执行。

2.如权利要求1所述烘烤设备智能变频控制装置，其特征在于，烘烤罩(5)包括内罩(5.1)和外罩(5.2)，烘烤架(4)通过层板(9)分层设置且内设通孔(19)，烘烤架(4)套设烘烤罩(5)后内罩插入到烘烤架的通孔从而使得各层形成叠置的环形烘烤空间(8)，内罩的中空管道通过对流风扇及回风盘的隔板之间的巷道连通烘烤架的外周壁与外罩之间的环形空间从而构成外循环空间(20)。

3.如权利要求1所述烘烤设备智能变频控制装置，其特征在于，所述采集单元(43)包括设置在环形烘烤空间(8)内的温度传感器(31)、湿度传感器(32)和重量测定器。

4.如权利要求1所述烘烤设备智能变频控制装置，其特征在于，所述外执行单元包括外变频器(44)、外驱动回路(45)，所述主控单元连接外变频器，所述外变频器连接外驱动回路，所述外驱动回路连接对流电机(7)；所述内执行单元包括内变频器(46)、内驱动回路(47)，所述主控单元连接内变频器，所述内变频器连接内驱动回路，所述内驱动回路连接内循环风机(17)。

5.如权利要求1所述烘烤设备智能变频控制装置，其特征在于，所述回风盘(3)与热源进行热交换。

6.如权利要求5所述烘烤设备智能变频控制装置，其特征在于，烘烤架(4)通过层板(9)分层设置，所述环形烘烤空间(8)为至少两个。

7.如权利要求1所述烘烤设备智能变频控制装置，其特征在于，所述环形烘烤空间(8)中环形间隔设有多个烘烤转孔，所述烘烤转孔中可卸下地夹持有烘烤插杆(10)，所述烘烤插杆(10)上插有被烘烤物(11)，所述烘烤插杆(10)随烘烤转孔以一定速度旋转。

8.如权利要求1-7任一所述烘烤设备智能变频控制装置的变频控制方法，其特征在于，

包括如下步骤：

步骤S1，输入烘烤曲线节点，输入事先设定的温升/降率阈值；

步骤S2，绘制烘烤曲线并输入输出单元显示；

步骤S3,被烘烤物重量测定；

步骤S4，依据每段烘烤曲线的加热温度变化和所需时间长度计算温升率

步骤S5，变频判断并执行；

如果k>温升/降率阈值，则主控单元自动选择大功率制热模式，所述大功率制热模式为内制热和外制热同时启动，主控单元(40)控制内变频器(46)从其内标准功率(K_内标)开始以所述温升率(K)来增大功率至内最大执行功率(K_内大)提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路(47)强制循环，同时控制外变频器(44)以对流电机(7)的外标准功率(K_外标)开始以所述温升率(K)来增大功率至外最大执行功率(K_外大)并通过外驱动回路(45)驱动对流电机(7)及对流风扇(6)强制循环；

如果k≤温升/降率阈值时，判断0<k≤温升率阈值是否成立？如果成立，则主控单元(40)自动选择小功率制热模式，所述小功率制热模式为仅启动外制热，所述主控单元(40)控制外变频器(44)以对流电机(7)的外最小功率(K_外小)开始以所述温升率(K)来增大功率直到最大为对流电机(7)的标准功率(K_外标)并通过外驱动回路(45)驱动对流电机(7)及对流风扇(6)强制循环；

如果0<k≤温升率阈值不成立，则判断K<0是否成立？如果成立，则主控单元(40)自动选择内降温模式启动，所述内降温模式为主控单元(40)控制内变频器(46)以一定规律变化提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路(47)为环形烘烤空间(8)强制输送降温空气；

如果判断不成立，即k≥0,则提示温度控制曲线节点输入有误，返回至步骤S1。

9.如权利要求8所述烘烤设备智能变频控制装置的自动控制方法，其特征在于，所述内降温模式包括如下步骤：

如果|K|>温升/降率阈值，则主控单元自动选择大功率降温模式，所述大功率降温模式为内制热启动，主控单元(40)控制内变频器(46)从其内标准功率(K_内标)开始以所述温升率(K)来增大功率至内最大执行功率(K_内大)提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路(47)强制循环；

如果|K|≤温升/降率阈值，则主控单元(40)控制内变频器(46)从其内最小功率(K_内小)开始以所述温升率(K)来增大功率至内标准功率(K_内标)提供所需温度的空气介质并通过内驱动回路(47)强制循环。

10.如权利要求8所述烘烤设备智能变频控制装置的自动控制方法，其特征在于，所述温升/降率阈值为0.58～1.0。