CN110836573A - 一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于正交优化的太阳能‑热泵联合的亳菊烘干系统，包括供热系统、储热系统、烘干系统与监控系统，监控系统由MCGS组态控制系统与PLC组成，储热系统的一侧与供热系统连接，储热系统的另一侧与烘干系统连接。本发明所述的一种基于正交优化分析的太阳能‑热泵联合的亳菊烘干系统，通过设置储热系统，将整个系统产生的热量储存在保温水箱，避免了直接将太阳能与热泵产生的热量作用于烘干室，有效控制了太阳能产热与热泵产热之间的温差，提高烘干效率，能够对烘干温度进行准确的控制，采用MCGS组态控制系统来连接可编程序控制器PLC，便于编程与控制，实现温度的精确控制，满足太阳能供热与热泵供热之间的准确调换。

Description

一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统
技术领域
本发明涉及烘干系统领域，特别涉及一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统。
背景技术
太阳能-热泵中央热水系统是通过聚光型槽式集热器吸取太阳能加热导热油，通过高温导热油驱动空气源吸收式热泵机组，以从空气中提取热量，达到太阳能、空气能的结合，使两种新能源浑然天成，供热系统由太阳能和空气源热泵并行提供热量，二者各自独立又相互补充，既可以通过太阳能集热器充分吸收太阳热能，还可以弥补因天气情况将太阳能作为单一热源无法连续提供热量的缺陷。空气源热泵机组通过逆卡诺循环原理产热，其产热量是耗电量的2～4倍甚至更高，是一种高效节能的热源；
现有的太阳能-热泵烘干系统，不具有热量采集功能，直接将太阳能与热泵产生的热量作用于烘干室，由于太阳能产热与热泵产热会产生一定的温差，因此无法实现对烘干室的稳定供热，影响对烘干室的干燥加工，烘干效果受到影响，其次，无法实现温度的精确控制，无法满足太阳能供热与热泵供热之间的准确调换，为此，我们提出一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统，包括供热系统、储热系统、烘干系统与监控系统，所述监控系统由MCGS组态控制系统与PLC组成，所述储热系统的一侧与供热系统连接，所述储热系统的另一侧与烘干系统连接。
优选的，所述供热系统包括太阳能热水系统与空气源热泵系统，所述太阳能热水系统包括若干组太阳能集热板、循环泵与两组节流阀，且若干组太阳能集热板相互串联与循环泵和两组节流阀形成回路，所述空气源热泵系统包括热泵机组、两组热泵机组控制阀、两组节流阀与循环泵，两组所述热泵机组控制阀并联在热泵机组上，且热泵机组通过两组热泵机组控制阀与两组节流阀和循环泵形成回路。
优选的，所述储热系统包括保温水箱，所述保温水箱的内壁固定安装有水位传感器与温度传感器，所述太阳能热水系统通过两组节流阀与保温水箱相通连接形成回路，所述空气源热泵系统也通过两组节流阀与保温水箱相通连接形成回路，所述保温水箱的另一侧相通连接有水管，所述水管上安装有电磁阀，水管用于与外界自来水管连接。
优选的，所述烘干系统包括干燥室和散热片，且散热片安装于干燥室的一侧，所述干燥室的内壁固定安装有湿度传感器与温度传感器，所述干燥室的一侧通过管道与保温水箱连接，所述管道上安装有循环泵与节流阀，所述干燥室的另一侧安装有排湿管道，所述排湿管道口安装有排湿扇。
优选的，所述太阳能热水系统的循环泵、两组热泵机组控制阀、空气源热泵系统循环泵、电磁阀、保温水箱与干燥室之间的循环泵与排湿扇的输入端均与PLC的输出端电性连接。
优选的，所述水位传感器、保温水箱的温度传感器、干燥室的温度传感器与湿度传感器的输出端均与PLC的输入端电性连接，所述PLC与MCGS组态控制系统电性连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、通过在供热系统与烘干系统之间设置储热系统，能够对来自太阳能产热与热泵产热产生的热量进行收集，将整个系统产生的热量储存在保温水箱，然后通过管道将热量传送给干燥室，此时传送到干燥室的温度是可控的，避免了直接将太阳能与热泵产生的热量作用于烘干室，有效控制了太阳能产热与热泵产热之间的温差，提高烘干效率；
2、整个系统通过PLC进行控制，能够根据亳菊的烘干需求，对烘干温度进行准确的控制，采用MCGS组态控制系统来连接可编程序控制器PLC，传统的与单片机连接，需要对双方的通讯协议进行编码，由于信息量比较大，MCGS组态控制系统与单片机之间的通讯，需要采用批量数据通讯和批量奇偶校验的方式进行数据交换，采用PLC比232串行通讯单个数据交换的效率有所提高，便于编程与控制，实现温度的精确控制，满足太阳能供热与热泵供热之间的准确调换，通过采用PLC控制，能够将最佳温度范围控制在：温度55℃-85℃，相对湿度0-100%；测量精度：温度0.001℃，相对湿度0.01%；误差范围：温度0.1℃-0.5℃，相对湿度1-5%，其中数据纪录时间范围：1秒-365天。
该系统中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
附图说明
图1为本发明一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统的整体结构示意图；
图2为本发明一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统的控制系统流程图；
图3为本发明一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统的PLC的连接示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1-3所示，一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统，包括供热系统、储热系统、烘干系统与监控系统，监控系统由MCGS组态控制系统与PLC组成，储热系统的一侧与供热系统连接，储热系统的另一侧与烘干系统连接。
供热系统包括太阳能热水系统与空气源热泵系统，太阳能热水系统包括若干组太阳能集热板、循环泵与两组节流阀，且若干组太阳能集热板相互串联与循环泵和两组节流阀形成回路，空气源热泵系统包括热泵机组、两组热泵机组控制阀、两组节流阀与循环泵，两组热泵机组控制阀并联在热泵机组上，且热泵机组通过两组热泵机组控制阀与两组节流阀和循环泵形成回路。
储热系统包括保温水箱，保温水箱的内壁固定安装有水位传感器与温度传感器，太阳能热水系统通过两组节流阀与保温水箱相通连接形成回路，空气源热泵系统也通过两组节流阀与保温水箱相通连接形成回路，保温水箱的另一侧相通连接有水管，水管上安装有电磁阀，水管用于与外界自来水管连接。
通过采用上述技术方案：在供热系统与烘干系统之间设置储热系统，能够对来自太阳能产热与热泵产热产生的热量进行收集，将整个系统产生的热量储存在保温水箱，然后通过管道将热量传送给干燥室，此时传送到干燥室的温度是可控的，避免了直接将太阳能与热泵产生的热量作用于烘干室，有效控制了太阳能产热与热泵产热之间的温差，提高烘干效率。
实施例2
如图1-3所示，一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统，包括供热系统、储热系统、烘干系统与监控系统，监控系统由MCGS组态控制系统与PLC组成，储热系统的一侧与供热系统连接，储热系统的另一侧与烘干系统连接。
供热系统包括太阳能热水系统与空气源热泵系统，太阳能热水系统包括若干组太阳能集热板、循环泵与两组节流阀，且若干组太阳能集热板相互串联与循环泵和两组节流阀形成回路，空气源热泵系统包括热泵机组、两组热泵机组控制阀、两组节流阀与循环泵，两组热泵机组控制阀并联在热泵机组上，且热泵机组通过两组热泵机组控制阀与两组节流阀和循环泵形成回路。
储热系统包括保温水箱，保温水箱的内壁固定安装有水位传感器与温度传感器，太阳能热水系统通过两组节流阀与保温水箱相通连接形成回路，空气源热泵系统也通过两组节流阀与保温水箱相通连接形成回路，保温水箱的另一侧相通连接有水管，水管上安装有电磁阀，水管用于与外界自来水管连接，当保温水箱内部水量不足时，PLC控制电磁阀打开补水。
烘干系统包括干燥室和散热片，且散热片安装于干燥室的一侧，干燥室的内壁固定安装有湿度传感器与温度传感器，干燥室的一侧通过管道与保温水箱连接，管道上安装有循环泵与节流阀，干燥室的另一侧安装有排湿管道，排湿管道口安装有排湿扇。
太阳能热水系统的循环泵、两组热泵机组控制阀、空气源热泵系统循环泵、电磁阀、保温水箱与干燥室之间的循环泵与排湿扇的输入端均与PLC的输出端电性连接。
水位传感器、保温水箱的温度传感器、干燥室的温度传感器与湿度传感器的输出端均与PLC的输入端电性连接，PLC与MCGS组态控制系统电性连接。
通过采用上述技术方案：整个系统通过PLC进行控制，能够根据亳菊的烘干需求，对烘干温度进行准确的控制，采用MCGS组态控制系统来连接可编程序控制器PLC，传统的与单片机连接，需要对双方的通讯协议进行编码，由于信息量比较大，MCGS组态控制系统与单片机之间的通讯，需要采用批量数据通讯和批量奇偶校验的方式进行数据交换，采用PLC比232串行通讯单个数据交换的效率有所提高，便于编程与控制，实现温度的精确控制，满足太阳能供热与热泵供热之间的准确调换。
需要说明的是，本发明为一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统，在使用时，首先，亳菊采收回来后，将亳菊装在烘烤盘内，把烘烤盘放在烘车上，将烘车推入烘干室中，将烘房的门关闭，当太阳能温度高于设定值时，开启循环泵，太阳能给保温水箱供热，保温水箱体内温度升高，将被加热的水给干燥室供热，当干燥室内温度高于设定值时，太阳能循环泵与保温水箱停止对干燥室供热工作，干燥室处于保温状态；在此期间，若太阳能温度低于设定值，则太阳能热水系统关闭，开启空气源热泵系统，由空气源热泵系统给保温水箱供热，其原理与太阳能供热相同，此间的控制流程如图2所示；最后当干燥室内菊花干制完成一个完整周期时，所有系统关闭，此时可以将干燥好的菊花从干燥室内取出；保温水箱一侧相通连接有水管，水管上安装有电磁阀，水管用于与外界自来水管连接，当保温水箱内部水量不足时，PLC控制电磁阀打开补水；在供热系统与烘干系统之间设置储热系统，能够对来自太阳能产热与热泵产热产生的热量进行收集，将整个系统产生的热量储存在保温水箱，然后通过管道将热量传送给干燥室，此时传送到干燥室的温度是可控的，避免了直接将太阳能与热泵产生的热量作用于烘干室，有效控制了太阳能产热与热泵产热之间的温差，提高烘干效率；整个系统通过PLC进行控制，能够根据亳菊的烘干需求，对烘干温度进行准确的控制，采用MCGS组态控制系统来连接可编程序控制器PLC，传统的与单片机连接，需要对双方的通讯协议进行编码，由于信息量比较大，MCGS组态控制系统与单片机之间的通讯，需要采用批量数据通讯和批量奇偶校验的方式进行数据交换，采用PLC比232串行通讯单个数据交换的效率有所提高，便于编程与控制，实现温度的精确控制，满足太阳能供热与热泵供热之间的准确调换，通过采用PLC控制，能够将最佳温度范围控制在：温度55℃-85℃，相对湿度0-100%；测量精度：温度0.001℃，相对湿度0.01%；误差范围：温度0.1℃-0.5℃，相对湿度1-5%，其中数据纪录时间范围：1秒-365天。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统，其特征在于：包括供热系统、储热系统、烘干系统与监控系统，所述监控系统由MCGS组态控制系统与PLC组成，所述储热系统的一侧与供热系统连接，所述储热系统的另一侧与烘干系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统，其特征在于：所述供热系统包括太阳能热水系统与空气源热泵系统，所述太阳能热水系统包括若干组太阳能集热板、循环泵与两组节流阀，且若干组太阳能集热板相互串联与循环泵和两组节流阀形成回路，所述空气源热泵系统包括热泵机组、两组热泵机组控制阀、两组节流阀与循环泵，两组所述热泵机组控制阀并联在热泵机组上，且热泵机组通过两组热泵机组控制阀与两组节流阀和循环泵形成回路。
3.根据权利要求2所述的一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统，其特征在于：所述储热系统包括保温水箱，所述保温水箱的内壁固定安装有水位传感器与温度传感器，所述太阳能热水系统通过两组节流阀与保温水箱相通连接形成回路，所述空气源热泵系统也通过两组节流阀与保温水箱相通连接形成回路，所述保温水箱的另一侧相通连接有水管，所述水管上安装有电磁阀，水管用于与外界自来水管连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统，其特征在于：所述烘干系统包括干燥室和散热片，且散热片安装于干燥室的一侧，所述干燥室的内壁固定安装有湿度传感器与温度传感器，所述干燥室的一侧通过管道与保温水箱连接，所述管道上安装有循环泵与节流阀，所述干燥室的另一侧安装有排湿管道，所述排湿管道口安装有排湿扇。
5.根据权利要求4所述的一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统，其特征在于：所述太阳能热水系统的循环泵、两组热泵机组控制阀、空气源热泵系统循环泵、电磁阀、保温水箱与干燥室之间的循环泵与排湿扇的输入端均与PLC的输出端电性连接。
6.根据权利要求4所述的一种基于正交优化的太阳能-热泵联合的亳菊烘干系统，其特征在于：所述水位传感器、保温水箱的温度传感器、干燥室的温度传感器与湿度传感器的输出端均与PLC的输入端电性连接，所述PLC与MCGS组态控制系统电性连接。
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