一种热泵烘干机组压缩机控制方法及热泵烘干机组与流程

1.本发明涉及热泵烘干机组控制技术领域，具体涉及一种热泵烘干机组压缩机控制方法及热泵烘干机组。


背景技术：

2.传统的烟草烘干技术主要是通过燃煤或燃烧木材等一次能源产生热量进行烘干，能耗大、效率低，烘干过程中会产生大量的废气、废渣、等有害物质，造成酸雨、雾霾等，严重污染环境。
3.随着环保要求的不断提高，且为进一步提高烟叶的烘烤品质，采用烟草热泵烘干方式开始逐步替代传动的烘干工艺。然而现有技术中的热泵系统为了满足烤烟热量需求不会因环境温度的变化而改变的烟草烘干要求，热泵系统通过调节运行的压缩机数量来控制烤烟的温度，导致热泵机组内压缩机频繁启停，使得热泵机组电能消耗较高。烟叶烘干场所主要集中在山区、农村，烟草烘干工作进行时，会对电网造成较大冲击，给供电造成了相当大的压力。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的烟叶烘烤用热泵烘干机组电能消耗高的缺陷，从而提供一种热泵烘干机组压缩机控制方法及热泵烘干机组。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供一种热泵烘干机组压缩机控制方法，包括：
6.获取压缩机本体在不同烤房干球温度和不同环境温度下运行的最大限制频率表和最小限制频率表；
7.获取物料的实时烤房干球温度；
8.若实时烤房干球温度不大于设定烤房干球温度与加载干球偏差的差值，控制压缩机本体运行频率上升至最大限制频率；
9.否则，控制压缩机本体进入pid调节，以控制压缩机本体的运行频率在最大限制频率和最小限制频率之间运行。
10.可选地，所述pid调节按照如下公式运行：
[0011][0012]
其中，k为调节系数；
[0013]
实时干球差值＝实时烤房干球温度－设定烤房干球温度；
[0014]
上次干球差值＝上次调节烤房干球温度－设定烤房干球温度。
[0015]
可选地，所述压缩机本体进入pid调节步骤前还包括控制压缩机本体进行预降频调节，所述预降频调节包括：若实时烤房干球温度不大于第一预降频温度，控制压缩机本体
运行频率降至第一预设频率，并维持压缩机本体在第一预设频率下运行第一维持时间，所述第一预设频率为压缩机本体当前运行频率与第一预降频比例的乘积。
[0016]
可选地，所述预降频调节还包括：若实时烤房干球温度大于第二预降频温度，控制压缩机本体运行频率降至第二预设频率，并维持压缩机本体在第二预设频率下运行第二维持时间，所述第二预设频率为压缩机本体当前运行频率与第二预降频比例的乘积。
[0017]
可选地，所述预降频调节还包括：若实时烤房干球温度大于第一预降频温度且实时烤房干球温度不大于第二预降频温度，则控制压缩机本体运行频率降至第三预设频率，并维持压缩机本体在第三预设频率下运行第三维持时间，所述第三预设频率为压缩机本体当前运行频率与第三预降频比例的乘积。
[0018]
可选地，还包括，若实时烤房干球温度大于设定烤房干球温度与卸载干球偏差的和，控制压缩机本体卸载停机。
[0019]
可选地，若实时烤房干球温度不大于设定烤房干球温度与加载干球偏差的差值，控制压缩机本体加载开始工作。
[0020]
可选地，所述压缩机本体加载开始工作包括：控制压缩机本体升频至加载频率，压缩机本体以加载频率维持运行第一加载维持时间后，控制压缩机本体继续升频至额定频率，压缩机本体以额定频率维持运行第二加载维持时间。
[0021]
本发明还提供一种热泵烘干机组，采用本发明所述的热泵烘干机组压缩机控制方法。
[0022]
可选地，热泵烘干机组内设置有多组压缩机。
[0023]
本发明技术方案，具有如下优点：
[0024]
1.本发明提供的热泵烘干机组压缩机控制方法，包括：获取压缩机本体在不同烤房干球温度和不同环境温度下运行的最大限制频率表和最小限制频率表；获取物料的实时烤房干球温度；若实时烤房干球温度不大于设定烤房干球温度与加载干球偏差的差值，控制压缩机本体运行频率上升至最大限制频率；否则，控制压缩机本体进入pid调节，以控制压缩机本体的运行频率在最大限制频率和最小限制频率之间运行。
[0025]
在热泵烘干机启动初期，烤房干球温度远低于设定烤房干球温度，热泵烘干机的压缩机本体升频至最大限制频率，以最大限制频率变频运行，使烤房内的温度在最短时间内趋近于设定烤房干球温度，当烤房内到达设定烤房干球温度附近时，进入pid调节，控制压缩机本体的运行频率在最大限制频率和最小限制频率之间运行，进而控制实时烤房干球温度能够始终稳定在设定烤房干球温度附近，根据烤房所需热量及时调节压缩机本体的运行频率，降低热泵烘干机组的频繁启动，减少机组的电能损耗，较大地降低了热泵烘干机组启停对电网的冲击，降低电网供电压力。
[0026]
2.本发明提供的热泵烘干机组压缩机控制方法，所述压缩机本体进入pid 调节步骤前还包括控制压缩机本体进行预降频调节，所述预降频调节包括：若实时烤房干球温度不大于第一预降频温度，控制压缩机本体运行频率降至第一预设频率，并维持压缩机本体在第一预设频率下运行第一维持时间，所述第一预设频率为压缩机本体当前运行频率与第一预降频比例的乘积。在实时烤房干球温度上升至设定烤房干球温度附近时，压缩机本体先进行预降频调节再进入 pid调节，提升压缩机本体运行的稳定性，同时保证实时烤房干球温度能够上升至设定烤房干球温度，避免进入pid调节开始降频后实时烤房干球温度始
终在设定烤房干球温度以下，保证热泵烘干机组的烘烤品质。
[0027]
3.本发明提供的热泵烘干机组压缩机控制方法，还包括，若实时烤房干球温度大于设定烤房干球温度与卸载干球偏差的和，控制压缩机本体卸载停机。当实时烤房干球温度大于设定烤房干球温度与卸载干球偏差的和时证明压缩机本体以最低限制频率运行仍会使烤房内的温度上升，此时压缩机本体卸载停机，待烤房内温度降低后再重新启动，以避免烤房内温度过高，提升热泵烘干机组的烘烤品质。
具体实施方式
[0028]
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0029]
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0030]
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0031]
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0032]
实施例1
[0033]
本实施例提供一种热泵烘干机组压缩机控制方法，热泵烘干机组用于对烟叶进行烘干工作，控制方法包括以下步骤：
[0034]
通过热泵烘干机组的变工况性能测试实验，获取压缩机本体在不同烤房干球温度和不同环境温度下运行的最大限制频率表和最小限制频率表，如下表所示所示，表格中环境温度和烤房温度单位均为℃，频率单位均为rps，即hz。表格中的烤房温度即为烤房干球温度。
[0035]
压缩机本体的最大限制频率表
[0036]
[0037]
压缩机本体的最小限制频率表
[0038][0039]
在烤房内安装干湿球温度传感器，来获取物料的实时烤房干球温度。在热泵烘干机开始运行时，若实时烤房干球温度不大于设定烤房干球温度与加载干球偏差的差值，则控制压缩机本体加载开始工作。本实施例中设定烤房干球温度为30℃，加载干球偏差为2℃，卸载干球偏差为2℃。在其他实施例中，设定烤房干球温度、加载干球偏差和卸载干球偏差可根据具体实际工况进行调整。
[0040]
若实时烤房干球温度不大于设定烤房干球温度与加载干球偏差的差值，控制压缩机本体运行频率以2rps/s的加载调节速率上升至最大限制频率；否则，先控制压缩机本体进行预降频调节，然后控制压缩机本体进入pid调节，以控制压缩机本体的运行频率在最大限制频率和最小限制频率之间运行。
[0041]
pid调节按照如下公式运行：
[0042][0043]
其中，k为调节系数，k的默认取值为1，在热泵烘干机组实际运行过程中， k的取值可根据实际工况进行调整。实时干球差值为实时烤房干球温度与设定烤房干球温度的差值。上次干球差值为上次调节烤房干球温度与设定烤房干球温度的差值。
[0044]
预降频调节包括：若实时烤房干球温度不大于第一预降频温度，控制压缩机本体运行频率降至第一预设频率，并维持压缩机本体在第一预设频率下运行第一维持时间，第一预设频率为压缩机本体当前运行频率与第一预降频比例的乘积。若实时烤房干球温度大于第二预降频温度，控制压缩机本体运行频率降至第二预设频率，并维持压缩机本体在第二预设频率下运行第二维持时间，第二预设频率为压缩机本体当前运行频率与第二预降频比例的乘积。若实时烤房干球温度大于第一预降频温度且实时烤房干球温度不大于第二预降频温度，则控制压缩机本体运行频率降至第三预设频率，并维持压缩机本体在第三预设频率下运行第三维持时间，第三预设频率为压缩机本体当前运行频率与第三预降频比例的
乘积。本实施例中，第一预降频温度为40℃，第二预降频温度为60℃，第一预降频比例为90％，第二预设降频频率为90％，第三预设降频频率为95％。本其他实施例中，第一预降频温度、第二预降频温度、第一预降频比例、第二预设降频频率和第三预设降频频率可根据具体的实际工况进行调整。
[0045]
在热泵烘干机组运行期间，若实时烤房干球温度大于设定烤房干球温度与卸载干球偏差的和，控制压缩机本体卸载停机。压缩机本体卸载停机后，若实时烤房干球温度不大于设定烤房干球温度与加载干球偏差的差值，则控制压缩机本体重新加载开始工作。
[0046]
压缩机本体加载开始工作步骤包括：控制压缩机本体以2rps/s的加载调节速率升频至35rps的加载频率，压缩机本体以加载频率维持运行第一加载维持时间30s后，控制压缩机本体继续以2rps/s的加载调节速率升频至50rps的额定频率，压缩机本体以额定频率维持运行第二加载维持时间30s后进入pid调节。其中，加载调节速率、加载频率和额定频率可根据热泵烘干机组以及机组内压缩机本体的具体型号和实际工况进行调整。
[0047]
在热泵烘干机启动初期，烤房干球温度远低于设定烤房干球温度，热泵烘干机的压缩机本体升频至最大限制频率，以最大限制频率变频运行，使烤房内的温度在最短时间内趋近于设定烤房干球温度，当烤房内到达设定烤房干球温度附近时，进入pid调节，控制压缩机本体的运行频率在最大限制频率和最小限制频率之间运行，进而控制实时烤房干球温度能够始终稳定在设定烤房干球温度附近，根据烤房所需热量及时调节压缩机本体的运行频率，降低热泵烘干机组的频繁启动，减少机组的电能损耗，较大地降低了热泵烘干机组启停对电网的冲击，降低电网供电压力。
[0048]
实施例2
[0049]
本实施例提供一种热泵烘干机组，采用实施例1所述的热泵烘干机组压缩机控制方法控制机组内的压缩机本体运行。热泵烘干机组用于对烟叶进行烘烤，安装在烤房的一侧，烤房内安装有挂烟架，挂烟架用于搭挂烟叶。烤房内上侧设置有进风口，下侧设置出风口，热泵烘干机组的送风风机的出风口与进风口连通，热泵烘干机组的回风口与出风口连通。
[0050]
热泵烘干机组内设置可以设置多组压缩机本体。本实施例中的热泵烘干机组内设置有两组压缩机本体。在两台压缩机本体调节过程中，若环境温度不小于单压机运行环温且当前烤房干球温度不大于单压机运行干球温度时，只允许单个压缩机本体开启，直到卸载后另一个压缩机本体轮替。若环境温度不大于单压机运行环温或当前干球温度不小于单压机运行干球温度时，允许两压缩机本体同时开启。在实际运行时，单压机运行环温和单压机运行干球温度可设置上下2℃的允许误差。本实施例中，单压机运行环温为30℃，单压机运行干球温度为40℃。在其他实施例中，单压机运行环温和单压机运行干球温度可根据实际工况调整。
[0051]
在两台压缩机本体同时开启时，两台压缩机本体同频运行，若计算出的运行频率平均值即每台压缩机本体的运行频率不大于最小限制频率时，此时运行时间长的压缩机卸载停机，以卸载调节速率降频至停机。运行时间短的压缩机本体以加载调节速率升频至两倍的运行频率平均值，维持加载维持时间后进行 pid调节。此时pid调节受烘干模式最大限制表限制。另外，此压缩机本体到卸载条件后，下一次开启后，设计两个压缩机本体轮替，若计算出的运行频率平均值不小于最小限制频率+频率偏差时，则重新允许两台压缩机运行。
频率偏差默认为5hz，在热泵烘干机组运行时可根据实际工况调整。
[0052]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。