CN109405283B - 一种精确控温型热泵热风炉系统 - Google Patents
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Abstract
一种精确控温型热泵热风炉系统，于系统内设置恒温调节单元，于恒温调节单元内设有第一基础调节端及第二基础调节端；于第一基础调节端形成定频调节、于第二基础调节端形成变频调节，通过定频调节协作变频调节，形成实际供热风温度与设定温度的匹配。本发明的一种精确控温型热泵热风炉系统，针对粮食烘干热泵系统运行的特殊性，解决了热泵热风炉在外界环境温度变化、热泵进风温度变化、翅片结霜和化霜等各种变化工况时，通过系统的创新型设计和智能控制逻辑，实现多级不同制热能力的投入选择和精确控制的直流变频调节系统，实现热泵在正常运行时，保证热泵的出风温度控制在与设定温度的差值维持在±0.3度之内，保证烘干物料的品质和烘干量。
Description
技术领域
本发明属于粮食烘干设备领域，具体涉及一种精确控温型热泵热风炉系统。
背景技术
近年来，我国粮食烘干机械设备行业获得快速的发展，但整体上还是处于市场比较混乱，产品技术落后，企业创新能力差、研发能力较弱，一次性购置成本偏高等阶段，亟需从政策法规、市场层面、技术层面等，推动烘干机行业持续健康和有序发展。现有的粮食烘干技术有自然风干，晒干、燃烧化学燃料烘干、电加热、红外，微波干燥等，热泵产品无任何燃烧排放物，制冷剂选用环保制冷剂，对臭氧层零污染，是较好的环保型产品；设备全自动控制，无需人员蹲守，节省了人力成本。但是，现在市场上的热泵热风炉处于刚推广阶段，还有许多技术需要创新和突破。
目前市场上使用的热泵热风炉仍存在问题：1.系统冬季运行时，室外环境温度低，蒸发温度降低，蒸发器表面易结上厚厚的霜层，从而导致机组出风温度也随之下降，达不到烘干的温度要求。2.现在市场上销售的产品基本上都是由多个压缩机组成，当热泵热风炉的进风温度变化时，自动加载或卸载压缩机来达到设定的出风温度需求，但是每加卸载一台压缩机，从而会出现出风温度有8度左右的温度波动，从而导致粮食烘干温度不均匀，有的时段，烘干效果差。3.环境温度低时，机组因为需要化霜，化霜出风温度也会降低，从而影响出风的温度的稳定性。
申请号为201711235733.3的发明申请，公开了“一种自动化控温的热风炉”，包括加热炉出料口，下部温度检测装置，上部温度检测装置，加料口，排放口，自动加热装置，手动阀门，电动阀，流量计，带有精准温控系统的电加热带，自动热风炉；加料炉出料口位于柱体状加热炉侧面内部靠上的位置带有上部温度检测装置，加料口位于柱体状加热炉顶端，自动热风炉内部带有螺旋状布设的管道，自动热风炉的侧面带有精准温控系统的电加热带。
申请号为2016105566132的发明申请，公开了“一种煤炭干燥系统的自动快速控温装置及煤炭干燥系统”，所述煤炭干燥系统包括热风炉和干燥机，所述热风炉与所述干燥机通过烟气管道相连通，其中所述自动快速控温装置包括控制器、温度传导组件和降温组件，所述温度传导组件与所述控制器电连接，所述降温组件与所述控制器电连接，其中所述温度传导组件包括至少一个温度传感器，所述温度传感器设置在所述干燥机中。本发明还提供一种煤炭干燥系统。该自动快速控温装置能够及时控制进入干燥机的干燥介质的温度，保证进入干燥机的高温烟气的热量不会过剩，从而避免发生给料量减少而热量不减少的问题，进而避免煤炭干燥过度以及煤炭着火或者煤炭爆炸等问题。
发明内容
为解决以上问题，解决了热泵热风炉在外界环境温度变化、热泵进风温度变化、翅片结霜和化霜等各种变化工况时的温度不稳定，通过设置的本案系统和建立的控制，实现多级不同制热能力的投入选择和精确控制的直流变频调节，从而实现热泵在正常运行时，保证热泵的出风温度控制在与设定温度的差值维持在±0.3度之内，保证烘干物料的品质和烘干量。其技术方案具体如下：
一种精确控温型热泵热风炉系统，其特征在于：
于所述系统内设置恒温调节单元，于所述恒温调节单元内设有第一基础调节端及第二基础调节端；
于第一基础调节端形成定频调节、于第二基础调节端形成变频调节；
于所述恒温调节单元内还设有辅助调节端，
所述辅助调节端包括有第一辅助调节端、第二辅助调节端及第三辅助调节端，
通过第一辅助调节端、第二辅助调节端及第三辅助调节端，可形成系统内：
Ⅰ：基于第一基础调节端、第二基础调节端及第一辅助调节端的第一辅助调节；
Ⅱ：基于第一基础调节端、第二基础调节端、第一辅助调节端及第二辅助调节端的第二辅助调节；
Ⅲ：基于第一基础调节端、第二基础调节端、第一辅助调节端、第二辅助调节端及第三辅助调节端的第三辅助调节；
于第一基础调节端设有第一定频压缩机，
于第二基础调节端设有第一变频压缩机，
于第一辅助调节端设有第二定频压缩机，
于第二辅助调节端设有第三定频压缩机，
于第三辅助调节端设有第四定频压缩机；
所述系统在第一基础调节端的定频调节协作第二基础调节端的变频调节的基础上，结合第一辅助调节、第二辅助调节及第三辅助调节，形成实际供热风温度与设定温度的匹配性控制；
于所述系统内还设有化霜单元，
所述化霜单元于第一基础调节端形成第一化霜调节；
于第二基础调节端形成第二化霜调节；
于第一辅助调节端形成第三化霜调节；
于第二辅助调节端形成第四化霜调节；
于第三辅助调节端形成第五化霜调节；
基于第一化霜调节、第二化霜调节、第三化霜调节、第四化霜调节、第五化霜调节，建立化霜单元内：同时检测第一基础调节端、第二基础调节端、第一辅助调节端、第二辅助调节端、第三辅助调节端的化霜条件、按序控制形成一次投入一个化霜调节的化霜控制；
于所述系统内还设有喷液降温单元，所述喷液降温单元通过与恒温调节单元的协作，形成对恒温调节单元内排气温度过高的调节；
所述第一基础调节端由依次连接的第一定频压缩机(1-1)、第一冷凝器(1-2)、第一过滤器(1-3)、第一电子膨胀阀(1-4)、第一蒸发器(1-5)、第一汽液分离器(1-6)构成；
所述第二基础调节端由依次连接的第一变频压缩机(2-1)、第二冷凝器(2-2)、第二过滤器(2-3)、第二电子膨胀阀(2-4)、第二蒸发器(2-5)、第二汽液分离器(2-6)构成；
所述第一辅助调节端由依次连接的第二定频压缩机(3-1)、第三冷凝器(3-2)、第三过滤器(3-3)、第三电子膨胀阀(3-4)、第三蒸发器(3-5)、第三汽液分离器(3-6)构成；
所述第二辅助调节端由依次连接的第三定频压缩机(4-1)、第三冷凝器(3-2)、第四过滤器(4-3)、第四电子膨胀阀(4-4)、第四蒸发器(4-5)、第四汽液分离器(4-6)构成；
所述第三辅助调节端由依次连接的第四定频压缩机(5-1)、第四冷凝器(4-2)、第五过滤器(5-3)、第五电子膨胀阀(5-4)、第五蒸发器(5-5)、第五汽液分离器(5-6)构成。
根据本发明的一种精确控温型热泵热风炉系统，其特征在于：
于所述喷液降温单元内还设有第一喷液降温单元，
所述的第一喷液降温单元通过：于第一冷凝器(1-2)的冷媒进口与第一气液分离器(1-6)的冷媒进口之间，通过管路连接的第一注液阀(1-7)及第一注液毛细管(1-8)构成。
根据本发明的一种精确控温型热泵热风炉系统，其特征在于：
于所述喷液降温单元内还设有第二喷液降温单元，
所述的第二喷液降温单元通过：于第三冷凝器(3-2)的冷媒进口与第三气液分离器(3-6)的冷媒进口之间，通过管路连接的第二注液阀(2-7)及第二注液毛细管(2-8)构成。
根据本发明的一种精确控温型热泵热风炉系统，其特征在于：
所述的第一定频压缩机为高温12HP定频设置；
所述的第一变频压缩机为8HP直流变频设置；
所述的第二定频压缩机、第三定频压缩机、第四定频压缩机，均为6HP定频设置。
根据本发明的一种精确控温型热泵热风炉系统，其特征在于：
于所述系统内还设有电加热单元，
所述电加热单元形成对恒温调节单元的辅助调节。
本发明的一种精确控温型热泵热风炉系统，解决了热泵热风炉在外界环境温度变化、热泵进风温度变化、翅片结霜和化霜等各种变化工况时的温度不稳定，通过设置的本案系统和建立的控制，实现多级不同制热能力的投入选择和精确控制的直流变频调节，从而实现热泵在正常运行时，保证热泵的出风温度控制在与设定温度的差值维持在±0.3度之内，保证烘干物料的品质和烘干量。
其通过自身调节和控制，提高在低环境温度和机组除霜时的制热能力，同时也能在变工况时精确控制热泵热风炉的出风温度，保证烘干的品质和节约产品的运行费用。
综述，本发明的一种精确控温型热泵热风炉系统，
1、采用多定一变技术，通过定变组合，自动调节运行模式，即节约了机组的成本，同时又可以满足不同工况条件下，出风温度精确控制的目的。
2、第一变频压缩机采用直流全直流变频技术，无级精确控制，频率可最降到10HZ。
3、第一基础调节端采用高温压缩系统，可以保证出风温度最高可达到85度。
4、采用热气旁通化霜技术，每个热泵机组在化霜的同时，还可以进行制热，根据结霜的情况和化霜的效果，合理调配制热和化霜的流量分配。
5、设置排气喷液除温技术，保证不会出现排气温度过高，润滑油不会高温碳化，从而损坏压缩机。
6、创新出热泵热风炉直流变频控制技术，保证出风温快速达到设定温度，同时又能保证出风温度达到设定的温度±0.3度。
7、通过变频调节，可以保证机组在翅片结霜时，还能达到出风设定温度的要示。
附图说明
图1为本发明的结构示意框图；
图2为本发明的结构示意图。
图中，
1-1为第一定频压缩机；
1-2为第一冷凝器；
1-3为第一过滤器；
1-4为第一电子膨胀阀；
1-5为第一蒸发器；
1-6为第一汽液分离器；
2-1为第一变频压缩机；
2-2为第二冷凝器；
2-3为第二过滤器；
2-4为第二电子膨胀阀；
2-5为第二蒸发器；
2-6为第二汽液分离器；
3-1为第二定频压缩机；
3-2为第三冷凝器；
3-3为第三过滤器；
3-4为第三电子膨胀阀；
3-5为第三蒸发器；
3-6为第三汽液分离器；
4-1为第三定频压缩机；
4-3为第四过滤器；
4-4为第四电子膨胀阀；
4-5为第四蒸发器；
4-6为第四汽液分离器；
5-1为第四定频压缩机；
4-2为第四冷凝器；
5-3为第五过滤器；
5-4为第五电子膨胀阀；
5-5为第五蒸发器；
5-6为第五汽液分离器；
1-7为第一注液阀；
1-8为第一注液毛细管；
2-7为第二注液阀；
2-8为第二注液毛细管。
具体实施方式
下面，根据说明书附图和具体实施方式对本发明的一种精确控温型热泵热风炉系统作进一步具体说明。
如图1所示的一种精确控温型热泵热风炉系统，于所述系统内设置恒温调节单元，于所述恒温调节单元内设有第一基础调节端及第二基础调节端；
于第一基础调节端形成定频调节、于第二基础调节端形成变频调节，
所述系统通过第一基础调节端的定频调节协作第二基础调节端的变频调节，形成实际供热风温度与设定温度的匹配。
其中，
于所述恒温调节单元内还设有辅助调节端，
所述辅助调节端包括有第一辅助调节端、第二辅助调节端及第三辅助调节端，
通过第一辅助调节端、第二辅助调节端及第三辅助调节端，可形成系统内：
Ⅰ：基于第一基础调节端、第二基础调节端及第一辅助调节端的第一辅助调节；
Ⅱ：基于第一基础调节端、第二基础调节端、第一辅助调节端及第二辅助调节端的第二辅助调节；
Ⅲ：基于第一基础调节端、第二基础调节端、第一辅助调节端、第二辅助调节端及第三辅助调节端的第三辅助调节；
所述系统在第一基础调节端的定频调节协作第二基础调节端的变频调节的基础上，结合第一辅助调节、第二辅助调节及第三辅助调节，形成实际供热风温度与设定温度的匹配性控制。
其中，
于所述系统内还设有化霜单元，
所述化霜单元于第一基础调节端形成第一化霜调节；
于第二基础调节端形成第二化霜调节；
于第一辅助调节端形成第三化霜调节；
于第二辅助调节端形成第四化霜调节；
于第三辅助调节端形成第五化霜调节；
基于第一化霜调节、第二化霜调节、第三化霜调节、第四化霜调节、第五化霜调节，建立化霜单元内：同时检测第一基础调节端、第二基础调节端、第一辅助调节端、第二辅助调节端、第三辅助调节端的化霜条件、按序控制形成一次投入一个化霜调节的化霜控制。
其中，
所述第一基础调节端由依次连接的第一定频压缩机(1-1)、第一冷凝器(1-2)、第一过滤器(1-3)、第一电子膨胀阀(1-4)、第一蒸发器(1-5)、第一汽液分离器(1-6)构成；
所述第二基础调节端由依次连接的第一变频压缩机(2-1)、第二冷凝器(2-2)、第二过滤器(2-3)、第二电子膨胀阀(2-4)、第二蒸发器(2-5)、第二汽液分离器(2-6)构成。
其中，
所述第一辅助调节端由依次连接的第二定频压缩机(3-1)、第三冷凝器(3-2)、第三过滤器(3-3)、第三电子膨胀阀(3-4)、第三蒸发器(3-5)、第三汽液分离器(3-6)构成；
所述第二辅助调节端由依次连接的第三定频压缩机(4-1)、第三冷凝器(3-2)、第四过滤器(4-3)、第四电子膨胀阀(4-4)、第四蒸发器(4-5)、第四汽液分离器(4-6)构成；
所述第三辅助调节端由依次连接的第四定频压缩机(5-1)、第四冷凝器(4-2)、第五过滤器(5-3)、第五电子膨胀阀(5-4)、第五蒸发器(5-5)、第五汽液分离器(5-6)构成。
其中，
于所述系统内还设有喷液降温单元，所述喷液降温单元通过与恒温调节单元的协作，形成对恒温调节单元内排气温度过高的调节。
其中，
于所述喷液降温单元内还设有第一喷液降温单元，
所述的第一喷液降温单元通过：于第一冷凝器(1-2)的冷媒进口与第一气液分离器(1-6)的冷媒进口之间，通过管路连接的第一注液阀(1-7)及第一注液毛细管(1-8)构成。
其中，
于所述喷液降温单元内还设有第二喷液降温单元，
所述的第二喷液降温单元通过：于第三冷凝器(3-2)的冷媒进口与第三气液分离器(3-6)的冷媒进口之间，通过管路连接的第二注液阀(2-7)及第二注液毛细管(2-8)构成。
其中，
于第一基础调节端设有第一定频压缩机，
于第二基础调节端设有第一变频压缩机，
于第一辅助调节端设有第二定频压缩机，
于第二辅助调节端设有第三定频压缩机，
于第三辅助调节端设有第四定频压缩机；
所述的第一定频压缩机为高温12HP定频设置；
所述的第一变频压缩机为8HP直流变频设置；
所述的第二定频压缩机、第三定频压缩机、第四定频压缩机，均为6HP定频设置。
其中，
于所述系统内还设有电加热单元，
所述电加热单元形成对恒温调节单元的辅助调节。
工作原理及实施例
制冷系统工作流程：压缩机吸入低温低压的气态制冷剂，通过压缩做功后变为高温高压的气态，一路进入冷凝器，另一进入化霜电磁阀。通过冷凝器降温变成液态，散发的热量转移到被加热的空气中，进入电子膨胀阀进行节流降压，节流降压后的制冷剂流入到蒸发器中，通过蒸发器吸收空气中的热量变为气态制冷剂流入到汽液分中，再被压缩机口吸入，如此形成一个闭式热力循环系统。
热泵热风系统工作流程：新风通过第一、二、三、四冷凝器进行多级串联加热，由送风机送入到烘干塔中。当第一基础调节端、第一辅助调节端的排气温度超过110度时，打开注液阀，进行喷液降温。当蒸发器的翅片温度达到化霜进入的条件时，打开化霜电磁阀进行热气旁通化霜，同时进行化霜均衡模式，只允许一台机组化霜，当同时两台机组达到化霜条件时，实现自动等待除霜功能。第一变频压缩机采用8HP直流变频压缩机，第二、三、四定频压缩机采用6HP定频压缩机，第一定频压缩机采用高温12HP压缩机。
本发明的一种精确控温型热泵热风炉系统，解决了热泵热风炉在外界环境温度变化、热泵进风温度变化、翅片结霜和化霜等各种变化工况时的温度不稳定，通过设置的本案系统和建立的控制，实现多级不同制热能力的投入选择和精确控制的直流变频调节，从而实现热泵在正常运行时，保证热泵的出风温度控制在与设定温度的差值维持在±0.3度之内，保证烘干物料的品质和烘干量。
其通过自身调节和控制，提高在低环境温度和机组除霜时的制热能力，同时也能在变工况时精确控制热泵热风炉的出风温度，保证烘干的品质和节约产品的运行费用。
综述，本发明的一种精确控温型热泵热风炉系统，
1、采用多定一变技术，通过定变组合，自动调节运行模式，即节约了机组的成本，同时又可以满足不同工况条件下，出风温度精确控制的目的。
2、第一变频压缩机采用直流全直流变频技术，无级精确控制，频率可最降到10HZ。
3、第一基础调节端采用高温压缩系统，可以保证出风温度最高可达到85度。
4、采用热气旁通化霜技术，每个热泵机组在化霜的同时，还可以进行制热，根据结霜的情况和化霜的效果，合理调配制热和化霜的流量分配。
5、设置排气喷液除温技术，保证不会出现排气温度过高，润滑油不会高温碳化，从而损坏压缩机。
6、创新出热泵热风炉直流变频控制技术，保证出风温快速达到设定温度，同时又能保证出风温度达到设定的温度±0.3度。
7、通过变频调节，可以保证机组在翅片结霜时，还能达到出风设定温度的要示。
Claims (5)
1.一种精确控温型热泵热风炉系统，其特征在于：
于所述系统内设置恒温调节单元，于所述恒温调节单元内设有第一基础调节端及第二基础调节端；
于第一基础调节端形成定频调节、于第二基础调节端形成变频调节；
于所述恒温调节单元内还设有辅助调节端，
所述辅助调节端包括有第一辅助调节端、第二辅助调节端及第三辅助调节端，
通过第一辅助调节端、第二辅助调节端及第三辅助调节端，可形成系统内：
Ⅰ：基于第一基础调节端、第二基础调节端及第一辅助调节端的第一辅助调节；
Ⅱ：基于第一基础调节端、第二基础调节端、第一辅助调节端及第二辅助调节端的第二辅助调节；
Ⅲ：基于第一基础调节端、第二基础调节端、第一辅助调节端、第二辅助调节端及第三辅助调节端的第三辅助调节；
于第一基础调节端设有第一定频压缩机，
于第二基础调节端设有第一变频压缩机，
于第一辅助调节端设有第二定频压缩机，
于第二辅助调节端设有第三定频压缩机，
于第三辅助调节端设有第四定频压缩机；
所述系统在第一基础调节端的定频调节协作第二基础调节端的变频调节的基础上，结合第一辅助调节、第二辅助调节及第三辅助调节，形成实际供热风温度与设定温度的匹配性控制；
于所述系统内还设有化霜单元，
所述化霜单元于第一基础调节端形成第一化霜调节；
于第二基础调节端形成第二化霜调节；
于第一辅助调节端形成第三化霜调节；
于第二辅助调节端形成第四化霜调节；
于第三辅助调节端形成第五化霜调节；
基于第一化霜调节、第二化霜调节、第三化霜调节、第四化霜调节、第五化霜调节，建立化霜单元内：同时检测第一基础调节端、第二基础调节端、第一辅助调节端、第二辅助调节端、第三辅助调节端的化霜条件、按序控制形成一次投入一个化霜调节的化霜控制；
于所述系统内还设有喷液降温单元，所述喷液降温单元通过与恒温调节单元的协作，形成对恒温调节单元内排气温度过高的调节；
所述第一基础调节端由依次连接的第一定频压缩机(1-1)、第一冷凝器(1-2)、第一过滤器(1-3)、第一电子膨胀阀(1-4)、第一蒸发器(1-5)、第一汽液分离器(1-6)构成；
所述第二基础调节端由依次连接的第一变频压缩机(2-1)、第二冷凝器(2-2)、第二过滤器(2-3)、第二电子膨胀阀(2-4)、第二蒸发器(2-5)、第二汽液分离器(2-6)构成；
所述第一辅助调节端由依次连接的第二定频压缩机(3-1)、第三冷凝器(3-2)、第三过滤器(3-3)、第三电子膨胀阀(3-4)、第三蒸发器(3-5)、第三汽液分离器(3-6)构成；
所述第二辅助调节端由依次连接的第三定频压缩机(4-1)、第三冷凝器(3-2)、第四过滤器(4-3)、第四电子膨胀阀(4-4)、第四蒸发器(4-5)、第四汽液分离器(4-6)构成；
所述第三辅助调节端由依次连接的第四定频压缩机(5-1)、第四冷凝器(4-2)、第五过滤器(5-3)、第五电子膨胀阀(5-4)、第五蒸发器(5-5)、第五汽液分离器(5-6)构成。
2.根据权利要求1所述的一种精确控温型热泵热风炉系统，其特征在于：
于所述喷液降温单元内还设有第一喷液降温单元，
所述的第一喷液降温单元通过：于第一冷凝器(1-2)的冷媒进口与第一气液分离器(1-6)的冷媒进口之间，通过管路连接的第一注液阀(1-7)及第一注液毛细管(1-8)构成。
3.根据权利要求1所述的一种精确控温型热泵热风炉系统，其特征在于：
于所述喷液降温单元内还设有第二喷液降温单元，
所述的第二喷液降温单元通过：于第三冷凝器(3-2)的冷媒进口与第三气液分离器(3-6)的冷媒进口之间，通过管路连接的第二注液阀(2-7)及第二注液毛细管(2-8)构成。
4.根据权利要求1所述的一种精确控温型热泵热风炉系统，其特征在于：
所述的第一定频压缩机为高温12HP定频设置；
所述的第一变频压缩机为8HP直流变频设置；
所述的第二定频压缩机、第三定频压缩机、第四定频压缩机，均为6HP定频设置。
5.根据权利要求1所述的一种精确控温型热泵热风炉系统，其特征在于：
于所述系统内还设有电加热单元，
所述电加热单元形成对恒温调节单元的辅助调节。
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