CN209116599U - 一种基于plc控制的热气化霜系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种基于PLC控制的热气化霜系统，包括压缩机，冷凝器，蒸发器，气液分离器及回流器；压缩机，冷凝器和蒸发器连接构成制冷管路；压缩机，蒸发器，气液分离器及回流器连接构成除霜管路；蒸发器的出口端分别设有一个温度传感器及一个压力传感器；温度传感器及压力传感器位于制冷管路上；蒸发器的入口端及出口端分别设有一个三通阀；热气化霜系统还包括PLC控制器；三通阀，温度传感器及压力传感器分别电连接至PLC控制器。本申请提供的热气化霜系统通过PLC控制实现对制冷、除霜管路的自动切换，并且有效解决了热气化霜系统容易出现液击等现象，除霜及时，除霜效果好。

Description

一种基于PLC控制的热气化霜系统

技术领域

本申请实施例涉及制冷设备控制技术领域，特别涉及一种基于PLC控制的热气化霜系统。

背景技术

常见的制冷设备，例如冷库在使用过程中，其冷却部件多采用盘管式的蒸发器，在蒸发器使用一段时间后，会因为其表面附着霜、甚至结冰等现象的发生导致整个制冷系统效率降低，在增加耗电量的同时，不能达到较好的制冷效果。因此，需要在制冷设备中增加化霜回路，间隔一段时间停止制冷进行化霜，以除去蒸发器表面的霜及冰的积聚，保持制冷系统高效运转。

目前，市场上常用的制冷设备主要通过下列几种方式进行化霜，一、电加热法，是通过设置电加热器在盘管周围，再通电加热使盘管受热使水分蒸发、冰融化，但采用此种方法容易使得热气扩散至冷冻室内，不利于食物的存放，同时也消耗了更多的制冷能源；二、水冲法，主要是利用高压水流冲击盘管表面，其主要适用于除霜，对于一定厚度的冰层去除效果不佳，并且需要大量水，浪费水源；三、热气化霜法，主要是通过压缩机将热气引进蒸发器，将蒸发器暂时当成冷凝器，利用热气冷凝时释放出来的热量，将蒸发器表面的霜层融化。

然而，现有的采用热气化霜法的制冷设备在化霜过程中也存在着一定的问题，例如，压缩机将热气引进蒸发器后，制冷剂由气态转化为温度较低的液态，回到压缩机时，由于压缩机不断地吸气，当系统转为制冷时，液态制冷剂并不能有效地蒸发为气态，即进入压缩机为制冷剂的气液混合态，容易导致压缩机抛油磨损，即液击现象，大大影响了压缩机的使用寿命；另外，现有的制冷设备仅是通过设定一定的化霜周期开启化霜循环，其可控性差，极易出现未到化霜周期前已经积聚了大量冰的情况，降低制冷效果。

实用新型内容

本申请提供了一种基于PLC控制的热气化霜系统，以解决现有技术中除霜过程可控性差，除霜效果低，设备寿命低等问题，并且本申请提供的装置安全性高，设备稳定性高，操作自主进行，无需人员实施操作。

本申请提供了一种基于PLC控制的热气化霜系统，所述热气化霜系统包括所述热气化霜系统包括压缩机，冷凝器，蒸发器，气液分离器及回流器；其中，

所述压缩机，所述冷凝器和所述蒸发器连接构成制冷管路；其中，所述压缩机的出口端连接至所述冷凝器的入口端；所述冷凝器的出口端连接至所述蒸发器的入口端；所述蒸发器的出口端连接至所述压缩机的入口端；

所述压缩机，所述蒸发器，所述气液分离器及所述回流器连接构成除霜管路；其中，所述压缩机的出口端连接至所述蒸发器的入口端；所述蒸发器的出口端连接至所述气液分离器的入口端；所述气液分离器的液相出口端连接至所述回流器的入口端；所述气液分离器的气相出口端连接至所述压缩机的入口端；所述回流器的出口端通过回流泵连接至所述冷凝器的出口端；

所述蒸发器的出口端分别设有一个温度传感器及一个压力传感器；所述温度传感器及所述压力传感器位于所述制冷管路上；

所述蒸发器的入口端及出口端分别设有一个三通阀；所述三通阀的一端与所述蒸发器相连；所述三通阀的另外两端分别与所述制冷管路及所述除霜管路相连；

所述热气化霜系统还包括PLC控制器，所述三通阀，所述温度传感器及所述压力传感器分别电连接至所述PLC控制器。

可选的，所述除霜管路上还设有调压阀；所述调压阀位于所述压缩机和所述蒸发器之间。

可选的，所述制冷管路上还设有节流阀，所述节流阀位于所述冷凝器和所述三通阀之间。

可选的，所述蒸发器设有多个，任意两个所述蒸发器并联设置，每个所述蒸发器所在的制冷管路上均设有两个三通阀，一个温度传感器及一个压力传感器。

可选的，所述除霜管路上还设有热气总阀，所述热气总阀位于所述压缩机与任意一个所述三通阀之间。

可选的，所述除霜管路上还设有单向阀，所述单向阀位于所述气液分离器与任意一个所述三通阀之间。

可选的，所述PLC控制器包括信号采集模块，信号处理模块及执行控制模块；

所述信号采集模块，用于接收各个所述温度传感器反馈的温度信息；

所述信号处理模块，用于根据接收到的温度信息进行计算，并将计算结果与预设除霜阈值进行比较，判断是否开启除霜过程；

所述执行控制模块，用于根据所述信号处理模块的处理结果，将制冷设备在制冷过程以及除霜过程之间相互转换。

可选的，所述PLC控制器还包括时间控制模块；所述时间控制模块用于设定所述信号采集模块的开启时间间隔。

由以上技术可知，本申请提供了一种基于PLC控制的热气化霜系统，包括压缩机，冷凝器，蒸发器，气液分离器及回流器；其中，所述压缩机，所述冷凝器和所述蒸发器连接构成制冷管路；所述压缩机，所述蒸发器，所述气液分离器及所述回流器连接构成除霜管路；所述蒸发器的出口端分别设有一个温度传感器及一个压力传感器；所述温度传感器及所述压力传感器位于所述制冷管路上；所述蒸发器的入口端及出口端分别设有一个三通阀；所述三通阀的一端与所述蒸发器相连；所述三通阀的另外两端分别与所述制冷管路及所述除霜管路相连；所述热气化霜系统还包括PLC控制器；所述三通阀，所述温度传感器及所述压力传感器分别电连接至所述PLC控制器。本申请提供的热气化霜系统通过PLC控制实现对制冷、除霜管路的自动切换，并且有效解决了热气化霜系统容易出现液击等现象，除霜及时，除霜效果好。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种基于PLC控制的热气化霜系统的结构示意图；

图2为本申请一种基于PLC控制的热气化霜系统中电器元件连接示意图；

图3为本申请一种基于PLC控制的热气化霜系统中PLC控制器的构成图；

其中，1-压缩机，11-调压阀，12-热气总阀，2-冷凝器，21-节流阀，3-蒸发器，31-温度传感器，32-三通阀，33-压力传感器，4-气液分离器，41-单向阀，5-回流器，51-回流泵，6-PLC控制器，61-信号采集模块，62-信号处理模块，63-执行控制模块，64-时间控制模块，100-制冷管路，200-除霜管路。

具体实施方式

参见图1，为本申请一种基于PLC控制的热气化霜系统的结构示意图；

由图1可知，本申请实施例提供了一种基于PLC控制的热气化霜系统，所述热气化霜系统包括压缩机1，冷凝器2，蒸发器3，气液分离器4及回流器5；在本实施例中，各组成部件之间均是采用可输出气、液或者气液混合液的一种或几种管状材料，例如金属制管材、高性能复合材料管材等等，具体根据相关行业标准及用户要求确定，在形成各管路时，各元件之间的管路中可设置单向阀、调压阀、双向阀、膨胀阀等开关类元件，相应的，选用的开关类元件可以为电磁阀、手动控制的阀体或者其他形式的阀体。

所述压缩机1，所述冷凝器2和所述蒸发器3连接构成制冷管路100；其中，所述压缩机1的出口端连接至所述冷凝器2的入口端；所述冷凝器2的出口端连接至所述蒸发器3的入口端；所述蒸发器3的出口端连接至所述压缩机1的入口端；在进行制冷过程时，所述压缩机1通过所述蒸发器3出口端吸入载有能量的制冷剂蒸汽，并由压缩机1内部的电机提供动力，使制冷剂蒸汽在压缩机1中被压缩，蒸汽的温度和压力不断上升，在从压缩机1出口端输出时，制冷剂蒸汽已经获得了一定的高温和高压，此时进入到所述冷凝器2中，通过风冷或其它方式，使制冷剂蒸汽与冷却介质进行热量交换，热量由制冷剂蒸汽向冷却介质传递的过程中，制冷剂蒸汽放出热量冷凝成液体，随后，液态制冷剂经节流阀节流降压后进入蒸发器3气化，完成制冷，随后回到压缩机1，从而完成一个制冷循环。

进一步的，所述制冷管路100上还设有节流阀21，所述节流阀21位于所述冷凝器2和所述三通阀32之间。在本实施例中，设置节流阀21的作用是根据制冷要求的不同，调节单次循环中制冷液的量，特别是当制冷设备为多个冷冻室时，往往冷冻室间采用并联连接，如果需要临时增加或减少正在使用冷冻室，原有的制冷液的量容易过多或者过少，导致能源浪费或制冷效果低的现象发生。

所述压缩机1，所述蒸发器3，所述气液分离器4及所述回流器5连接构成除霜管路200；其中，所述压缩机1的出口端连接至所述蒸发器3的入口端；所述蒸发器3的出口端连接至所述气液分离器4的入口端；所述气液分离器4的液相出口端连接至所述回流器5的入口端；所述气液分离器4的气相出口端连接至所述压缩机1的入口端；所述回流器5的出口端通过回流泵51连接至所述冷凝器2的出口端；在执行除霜过程时，由于管路不包括冷凝器2，所述压缩机1中的高温高压蒸汽直接进入到蒸发器3中，由于蒸发器覆盖霜或浮冰，其相当于发挥了冷凝器2的作用，高温高压蒸汽在进入蒸发器3中，热量向蒸发器3转移，同时融化冰霜，达到除霜的效果，另一方面，高温高压蒸汽预冷部分凝结成液体，从蒸发器3中排出，此时排出物应为带有液体且具有一定温度的蒸汽，即气液混合态物质，如果直接回到压缩机1中将导致液击现象，因此本实施例中设置的气液分离器4先将气液分离，再将气相排至制冷管路100，完成其它管路的制冷，同时，将液相排至除霜管路200，继续循环完成所在管路的除霜。

进一步的，所述除霜管路200上还设有调压阀11；所述调压阀11位于所述压缩机1和所述蒸发器3之间。在本实施例中，设置调压阀11的目的在于，在除霜过程中，调压阀11可以将蒸发器3内的压力调节到最大值，以提高除霜的效率，减少除霜的时间，进而节省电力资源；另外，调压阀11也可与所述回流泵51共同作用，以控制完成一次除霜后的液相制冷剂顺利进入蒸发器3。

进一步的，所述除霜管路200上还设有单向阀41，所述单向阀41位于所述气液分离器4与任意一个所述三通阀32之间。在本实施例中，设置的单向阀41能够确保含液相的混合态制冷剂只能单向由蒸发器3排向气液分离器4，而不能使气液分离后的液相倒流。

由图1还可知，所述蒸发器3的出口端分别设有一个温度传感器31及一个压力传感器33；所述温度传感器31及所述压力传感器33位于所述制冷管路100上；在制冷过程中，所述温度传感器31用于检测所述蒸发器3出口的温度，所述压力传感器33用于测出蒸发压力对应的饱和温度，饱和温度与测得的出口温度可计算出一个差值，即为过热度。由于制冷剂在蒸发器3中完成换热过程会产生温度变化，假设蒸发器3表面无霜或冰存在时，制冷设备的制冷效率接近理论最大值，即出口端测得的温度值应与蒸发压力对应的饱和温度的差值最大,即过热度为最大；当蒸发器3表面存在霜或冰时，制冷效率下降，此时的过热度将减小，因此可以通过检测出口温度同时计算出测得蒸发压力对应的饱和温度，根据二者的差值即过热度的大小，进而确定是否应该进行除霜过程，再由与温度传感器31相连接的控制单元发出控制指令，使制冷系统开启除霜过程。

所述蒸发器3的入口端及出口端分别设有一个三通阀32；所述三通阀32的一端与所述蒸发器3相连；所述三通阀32的另外两端分别与所述制冷管路100及所述除霜管路200相连；在本实施例中，所述三通阀32用于切换所在管路的工作状态，通过改变三通阀32的接口，可调节蒸发器3是连接在制冷管路100上还是连接在除霜管路200上，从而使该管路上的设备完成相应的过程；并且，所述三通阀32的管路切换是通过控制单元自动控制的，无需手动控制。

参见图2，为本申请一种基于PLC控制的热气化霜系统中电器元件连接示意图；

由图2可知，所述热气化霜系统还包括PLC控制器6，所述三通阀32，所述温度传感器31及所述压力传感器33分别电连接至所述PLC控制器6。在本实施例中，采用PLC控制器6对制冷过程及除霜过程进行切换控制，其主要功能包括接收温度传感器31检测到的温度信息及压力传感器33检测到的压力信息，并将温度信息、压力信息进行整理、计算、比较，得出结果用于判断当前状态下蒸发器3外部是否覆盖一定程度的霜或冰，进而判断是否将系统转为除霜工作过程，如果判断为满足除霜要求，则向三通阀32等电器元件发出控制指令，切换所对应的管路。

具体的，在所述PLC控制器6执行控制的过程中，其功能是由下列几个功能模块完成的：

参见图3，为本申请一种基于PLC控制的热气化霜系统中PLC控制器的构成图；

由图3可知，所述PLC控制器6包括信号采集模块61，信号处理模块62及执行控制模块63；

所述信号采集模块61，用于接收各个所述温度传感器31反馈的温度信息以及各个所述压力传感器33反馈的压力信息；温度信息包括设备初始运行时，即蒸发器3表面无任何水分时蒸发器3出口的温度值Ta，温度信息还包括某一时刻蒸发器3出口的实时温度值T1；压力信息包括设备初始运行时，即蒸发器3表面无任何水分时蒸发器3出口的蒸汽压力值Pa，还包括某一时刻蒸发器3出口的实时蒸汽压力值P1；

所述信号处理模块62，用于根据接收到的温度信息及压力信息进行计算，并将计算结果与预设除霜阈值进行比较，判断是否开启除霜过程；具体的，由于制冷系统的结构、体积、制冷温度等参数值不同，对于不同参数的制冷系统，其制冷过程时测得的温度值、压力值、以及压力值对应的饱和温度值等均会有差别，但对于同一制冷系统，其制冷过程中的参数理论值可通过实测确定，本实施例中的预设除霜阈值，应当理解为对于某一制冷系统，采用不同参数值运行时，表面无任何水分的蒸发器3出入口的温度理论值的集合，应包括此制冷系统多种运行状态下的理论值。

另外，对于信号处理模块62进行比较的过程具体说明为：当已知某制冷系统的预设除霜阈值后，相应的获得了该制冷系统在其中一种参数运行时蒸发器出口的理论温度值Ta、蒸汽压力值Pa、由Pa计算出的饱和温度Tp以及过热度ΔT，此时，应提前设定过热度ΔT的大小作为约束系统无需进行除霜的条件，例如，设定当实测过热度ΔT’小于5℃时进行除霜，这时如果实测温度差值ΔT’为6℃，则不作任何控制动作；如果实测温度差值ΔT’为4℃，则向执行控制模块63发送控制指令。需要说明的是，上述约束条件的制定应保证系统的制冷效率保持在较高的范围内，而不是在系统已经制冷效果大大下降时才开启除霜。

所述执行控制模块63，用于根据所述信号处理模块62的处理结果，将制冷设备在制冷过程以及除霜过程之间相互转换。需要说明的是，所述执行控制模块63对于同一管路上的三通阀32采取控制是在同一时刻进行的，即控制蒸发器3一端的三通阀32由连接制冷管路向除霜管路切换时，另一侧的三通阀32同时完成切换动作。

可选的，在一种优选例中，所述PLC控制器6还包括时间控制模块64；所述时间控制模块64用于设定所述信号采集模块61的开启时间间隔。设置所述时间控制模块64的目的在于，由于系统在进行一次除霜过程后，可能需要一定时长后才进入到需要判定是否除霜的状态，设置了时间控制模块64，可将PLC控制器设置成在一次除霜后的一段时间后开启，并周期性开启直到下次除霜过程开启。具体的，例如设定一次除霜后15天开始，每隔一天开启一次温度传感器进行检查是否满足除霜条件，可节省电力资源，这里的周期可根据实际经验确定。

可选的，所述蒸发器3设有多个，任意两个所述蒸发器3并联设置，每个所述蒸发器3所在的制冷管路100上均设有两个三通阀32，一个温度传感器31及一个压力传感器33。本实施例并不对蒸发器3的数量进行限制，理论上一个冷冻室即设定一条制冷化霜管路，以便于对每个冷冻室分别进行控制。

进一步的，所述除霜管路200上还设有热气总阀12，所述热气总阀12位于所述压缩机1与任意一个所述三通阀32之间。设置的热气总阀12方便对整个热气管路进行统一控制。

由以上技术方案可知，本申请提供了一种基于PLC控制的热气化霜系统，包括所述热气化霜系统包括压缩机1，冷凝器2，蒸发器3，气液分离器4及回流器5；其中，所述压缩机1，所述冷凝器2和所述蒸发器3连接构成制冷管路100；所述压缩机1，所述蒸发器3，所述气液分离器4及所述回流器5连接构成除霜管路200；所述蒸发器3的出口端分别设有一个温度传感器31及一个压力传感器33；所述温度传感器31及所述压力传感器33位于所述制冷管路100上；所述蒸发器3的入口端及出口端分别设有一个三通阀32；所述三通阀32的一端与所述蒸发器3相连；所述三通阀32的另外两端分别与所述制冷管路100及所述除霜管路200相连；所述热气化霜系统还包括PLC控制器6，所述三通阀32，所述温度传感器31及所述压力传感器33分别电连接至所述PLC控制器6。本申请提供的热气化霜系统通过PLC控制实现对制冷、除霜管路的自动切换，并且有效解决了热气化霜系统容易出现液击等现象，除霜及时，除霜效果好。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (8)

1.一种基于PLC控制的热气化霜系统，其特征在于，所述热气化霜系统包括压缩机(1)，冷凝器(2)，蒸发器(3)，气液分离器(4)及回流器(5)；其中，

所述压缩机(1)，所述冷凝器(2)和所述蒸发器(3)连接构成制冷管路(100)；其中，所述压缩机(1)的出口端连接至所述冷凝器(2)的入口端；所述冷凝器(2)的出口端连接至所述蒸发器(3)的入口端；所述蒸发器(3)的出口端连接至所述压缩机(1)的入口端；

所述压缩机(1)，所述蒸发器(3)，所述气液分离器(4)及所述回流器(5)连接构成除霜管路(200)；其中，所述压缩机(1)的出口端连接至所述蒸发器(3)的入口端；所述蒸发器(3)的出口端连接至所述气液分离器(4)的入口端；所述气液分离器(4)的液相出口端连接至所述回流器(5)的入口端；所述气液分离器(4)的气相出口端连接至所述压缩机(1)的入口端；所述回流器(5)的出口端通过回流泵(51)连接至所述冷凝器(2)的出口端；

所述蒸发器(3)的出口端分别设有一个温度传感器(31)及一个压力传感器(33)；所述温度传感器(31)及所述压力传感器(33)位于所述制冷管路(100)上；

所述蒸发器(3)的入口端及出口端分别设有一个三通阀(32)；所述三通阀(32)的一端与所述蒸发器(3)相连；所述三通阀(32)的另外两端分别与所述制冷管路(100)及所述除霜管路(200)相连；

所述热气化霜系统还包括PLC控制器(6)，所述三通阀(32)，所述温度传感器(31)及所述压力传感器(33)分别电连接至所述PLC控制器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的热气化霜系统，其特征在于，所述除霜管路(200)上还设有调压阀(11)；所述调压阀(11)位于所述压缩机(1)和所述蒸发器(3)之间。

3.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的热气化霜系统，其特征在于，所述制冷管路(100)上还设有节流阀(21)，所述节流阀(21)位于所述冷凝器(2)和所述三通阀(32)之间。

4.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的热气化霜系统，其特征在于，所述蒸发器(3)设有多个，任意两个所述蒸发器(3)并联设置，每个所述蒸发器(3)所在的制冷管路(100)上均设有两个三通阀(32)，一个温度传感器(31)及一个压力传感器(33)。

5.根据权利要求4所述的一种基于PLC控制的热气化霜系统，其特征在于，所述除霜管路(200)上还设有热气总阀(12)，所述热气总阀(12)位于所述压缩机(1)与任意一个所述三通阀(32)之间。

6.根据权利要求5所述的一种基于PLC控制的热气化霜系统，其特征在于，所述除霜管路(200)上还设有单向阀(41)，所述单向阀(41)位于所述气液分离器(4)与任意一个所述三通阀(32)之间。

7.根据权利要求1所述的一种基于PLC控制的热气化霜系统，其特征在于，所述PLC控制器(6)包括信号采集模块(61)，信号处理模块(62)及执行控制模块(63)；

所述信号采集模块(61)，用于接收各个所述温度传感器(31)反馈的温度信息；

所述信号处理模块(62)，用于根据接收到的温度信息进行计算，并将计算结果与预设除霜阈值进行比较，判断是否开启除霜过程；

所述执行控制模块(63)，用于根据所述信号处理模块(62)的处理结果，将制冷设备在制冷过程以及除霜过程之间相互转换。

8.根据权利要求7所述的一种基于PLC控制的热气化霜系统，其特征在于，所述PLC控制器(6)还包括时间控制模块(64)；所述时间控制模块(64)用于设定所述信号采集模块(61)的开启时间间隔。