一种螺旋速冻机防跑冷吹水装置及其控制方法

1.本技术属于制冷机械技术领域，特别是涉及一种螺旋速冻机防跑冷吹水装置及其控制方法。


背景技术：

2.螺旋速冻机是一种大型冷冻设备，主要用于鱼类水产品的冷冻，通过传送带将鱼送入库体内，冷冻完成后再通过传送带送出。在进料口和出料口，为了防止传送带与库体结构之间发生摩擦，传送带下部会留有一定间隙；而传送带上部需要鱼体与库体结构之间不发生摩擦，对应的间隙更大。
3.由于库体内的温度一般为-40℃～-50℃，外界环境温度约20℃，较大的温差使得进料口和出料口的冷量散失严重。进料口和出料口的跑冷会给螺旋速冻机带来额外热负荷，引起库体温度的波动；用于冷却鱼体的部分冷量浪费，也导致了系统冷却效率较低。同时，外界含湿量较高的空气从进料口和出料口进入，增大了库体内的水蒸气含量，当高湿空气流过蒸发器时会加快表面结霜，结霜达到一定程度时制冷系统的能效会显著下降。
4.因此，在进料口和出料口设置防跑冷结构，减弱外界空气与库内空气的传热传质，能够有效提升库体内温湿度保持的稳定性。
5.此外，实际生产中鱼体进入库体时可能携带较多的水分，这些水分进入库体后会显著提升水蒸气含量，导致蒸发器结霜；同时，鱼体表面的水分会迅速发生冻结，形成较厚的冰层包裹鱼体，冰层阻碍了鱼体内部的冷却，导致鱼体中心温度无法降至-18℃，使得速冻产品的质量不满足要求；结冰过快也会导致鱼体与传送带粘连。针对这些问题，在进料口的防跑冷结构中设置吹水口，合理控制鱼体携带的水量，既避免水分过多引起的结冰，也避免水分过少引起的干耗。
6.现有的螺旋速冻机防跑冷结构可靠性较低，防跑冷效果不佳。


技术实现要素：

7.1.要解决的技术问题
8.基于螺旋速冻机现有的防跑冷结构可靠性较低，防跑冷效果不佳的问题，本技术提供了一种螺旋速冻机防跑冷吹水装置及其控制方法。
9.2.技术方案
10.为了达到上述的目的，本技术提供了一种螺旋速冻机防跑冷吹水装置，所述螺旋速冻机防跑冷吹水装置设置于冷库内，所述冷库包括依次连通的进料口、库体和出料口，所述冷库内设置有传送组件，所述传送组件依次穿过所述进料口、所述库体和所述出料口；所述进料口外设置有第一风道，所述出料口外设置有第二风道，所述第一风道与送风组件连通，所述第二风道与所述送风组件连通，所述第一风道上设置有若干第一送风口，所述第二风道上设置有若干第二送风口，所述第一送风口与所述传送组件相对设置，所述第二送风口与所述传送组件相对设置，所述第一送风口的风吹向所述传送组件形成风幕，所述第二
送风口的风吹向所述传送组件形成风幕。
11.本技术提供的另一种实施方式为：所述送风组件包括依次连接的电机、风机、表冷器和电加热器，所述电加热器与所述第一风道连通，所述电热器与所述第二风道连通。
12.本技术提供的另一种实施方式为：所述第一风道包括进第一进风口，所述第二风道包括第二进风口，所述电加热器与所述第一进风口连通，所述电加热器与所述第二进风口连通。
13.本技术提供的另一种实施方式为：所述第一进风口内设置有温湿度传感器，所述第二进风口内设置有所述温湿度传感器，所述温湿度传感器用于采集送风的温度和湿度，所述温湿度传感器与控制器连接，所述电加热器与所述控制器连接，所述表冷器与所述控制器连接。
14.本技术提供的另一种实施方式为：所述第一风道包括依次连通的上风道、第一侧风道、下风道和第二侧风道，所述上风道与所述下风道通过连通口连通，所述第一侧风道端部设置有出风口，所述第二侧风道端部设置有所述出风口，所述第一侧风道上设置有回风口，所述第二侧风道上设置有回风口，所述第一送风口包括上送风口和下送风口，所述上风道上设置有所述上送风口，所述下风道上设置有所述下送风口，所述上送风口与所述传送组件一侧相对设置，所述下送风口与所述传送组件另一侧相对设置。
15.本技术提供的另一种实施方式为：所述上送风口与所述下送风口交替布置，在轴向上形成多层风幕迷宫。
16.本技术提供的另一种实施方式为：所述第一送风口为细长的窄缝，所述第二送风口为细长的窄缝，用于形成垂直于传送带的高速气流。
17.本技术提供的另一种实施方式为：所述上送风口包括斜送风口，所述斜送风口设置于所述上风道端部，所述斜送风口形成的风幕与所述传送组件之间有夹角。
18.本技术还提供一种对所述的螺旋速冻机防跑冷吹水装置的控制方法，包括如下步骤：螺旋速冻机开机后风幕自动开启，初始时按默认参数运行；输入进料速度m后，风幕读取外界环境温度tout和库体内的温度tin，根据所述外界环境温度tout和所述库体内的温度tin设置风幕参数，所述风幕参数根据所述外界环境温度tout和所述库体内的温度tin进行实时自动调节。
19.本技术提供的另一种实施方式为：所述实时自动调节包括根据所述外界环境温度tout和所述库体内的温度tin设置计算出所需的风幕温度t、风幕湿度h、风幕风速v，将所述风幕温度t、风幕湿度h、风幕风速v作为设定值开始进行参数自动调节；测量值均达到设置值后，定时读取环境温度tout和库内温度tin，并与上一时刻的温度值进行比较判断是否变化，若不变，则风幕维持现有参数继续运行；若温度变化，则有可能是工况改变或速冻机关机，因而继续判断速冻机是否关闭；若速冻机关闭，则关闭风幕系统；若速冻机未关闭，则从新读取环境温度tout和库内温度tin，根据新的温度参数计算所需的风幕温度t、湿度h、风速v，开启新一轮的参数自动调节。
20.3.有益效果
21.与现有技术相比，本技术提供的螺旋速冻机防跑冷吹水装置及其控制方法的有益效果在于：
22.本技术提供的螺旋速冻机防跑冷吹水装置，为一种螺旋速冻机防跑冷吹水装置，
在防跑冷装置中加入吹水的功能，则可通过同一装置同时达到防跑冷和吹水的目的。
23.本技术提供的螺旋速冻机防跑冷吹水装置，采用了多层风幕迷宫结构，这种非接触式密封能够有效避免摩擦问题；多层迷宫的布置方式能够最大限度减轻冷量损失。
24.本技术提供的螺旋速冻机防跑冷吹水装置，风幕所在的开式循环系统能够自动调节风幕的温湿度和风量大小，与螺旋速冻机的运行状态同步匹配。
25.本技术提供的螺旋速冻机防跑冷吹水装置，在进料口顶部设置高风速风口进行吹水，控制鱼体表面携带的水分，防止表面结冰及传送带粘连，有利于库内温湿度的稳定保持。
26.本技术提供的螺旋速冻机防跑冷吹水装置，风幕为非接触式密封，有效避免了固体密封的摩擦问题，对传送带和鱼体不会产生影响，可靠性较高。
附图说明
27.图1是本技术的螺旋速冻机防跑冷吹水装置结构示意图；
28.图2是本技术的螺旋速冻机防跑冷吹水装置局部结构示意图；
29.图3是本技术的风幕控制方法流程示意图。
具体实施方式
30.在下文中，将参考附图对本技术的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本技术，并能够实施本技术。在不违背本技术原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
31.参见图1～3，本技术提供一种螺旋速冻机防跑冷吹水装置，所述螺旋速冻机防跑冷吹水装置设置于冷库内，所述冷库包括依次连通的进料口、库体8和出料口，所述冷库内设置有传送组件7，所述传送组件7依次穿过所述进料口、所述库体8和所述出料口；所述进料口外设置有第一风道1，所述出料口外设置有第二风道6，所述第一风道1与送风组件连通，所述第二风道6与所述送风组件连通，所述第一风道1上设置有若干第一送风口，所述第二风道6上设置有若干第二送风口，所述第一送风口与所述传送组件7相对设置，所述第二送风口与所述传送组件7相对设置，所述第一送风口的风吹向所述传送组件7形成风幕，所述第二送风口的风吹向所述传送组件7形成风幕。
32.这里的传送组件7为传送带。
33.送风组件的风进入第一风道1或者第二风道6后，在风道内流动，由于风道上设置有送风口，风通过送风口吹向传送带形成风幕，对传送带上的物品进行吹送，由于物品上沾有水，即对水进行吹送。
34.进一步地，所述送风组件包括依次连接的电机2、风机3、表冷器4和电加热器5，所述电加热器5与所述第一风道1连通，所述电热器5与所述第二风道6连通。电机2驱动风机3运行，风机3从外界吸入空气，将空气送入表冷器4；电机5的频率连续可调，进而控制风机4的转速连续可调，由此通过调节电机频率控制送风口的风速。风机3送出的空气进入表冷器4进行冷却除湿，除湿后的空气再送入电加热器5；表冷器3的表面温度连续可控，表面温度根据送风湿度调节。经过表冷器4冷却除湿后的空气流经电加热器5，空气温度回升至设定
温度，一路通过管道送入第一风道1，一路通过管道送入第二风道6；电加热器5的输入功率连续可调，输入功率的大小根据送风温度调节。
35.进一步地，所述第一风道1包括进第一进风口101，所述第二风道6包括第二进风口，所述电加热器5与所述第一进风口101连通，所述电加热器5与所述第二进风口连通。
36.进一步地，所述第一进风口101内设置有温湿度传感器，所述第二进风口内设置有所述温湿度传感器，所述温湿度传感器用于采集送风的温度和湿度，所述温湿度传感器与控制器连接，所述电加热器5与所述控制器连接。
37.进一步地，所述第一风道1包括依次连通的上风道103、第一侧风道109、下风道105和第二侧风道，所述上风道103与所述下风道105通过连通口104连通，所述第一侧风道109端部设置有出风口110，所述第二侧风道端部设置有所述出风口110，所述第一侧风道109上设置有回风口，所述第二侧风道上设置有回风口，所述第一送风口包括上送风口102和下送风口106，所述上风道103上设置有所述上送风口102，所述下风道105上设置有所述下送风口106，所述上送风口102与所述传送组件7一侧相对设置，所述下送风口106与所述传送组件7另一侧相对设置。
38.经过控温控湿的空气自进风口101进入风道1内部，沿上风道103流动至上下风道连通口104，随后转入下风道105；在上风道103内设有多个上送风口102，用于形成传送带上部的风幕，侧面设有上回风口107与侧风道109连通，用于上风幕的回风；在下风道105内设有多个下送风口106，用于形成传送带下部的风幕，侧面设有下回风口108与侧风道109连通，用于下风幕的回风；上回风口107和下回风口108的回风沿侧风道109流出，侧风道109端部设有出风口110。
39.进一步地，所述上送风口102与所述下送风口106交替布置，在轴向上形成多层风幕迷宫。进料口风道1具有多个上送风口102和下送风口106，送风口为细长的窄缝，每个送风口交替布置，在轴向上形成多层风幕迷宫。上风道103、下风道105、侧风道109内的空气环绕进料口风道1，在径向上形成空气隔热层。轴向和径向的冷量封锁相配合，达到最佳的防跑冷效果。
40.进一步地，所述第一送风口为细长的窄缝，所述第二送风口为细长的窄缝。
41.进一步地，所述上送风口包括斜送风口，所述斜送风口设置于所述上风道端部，所述斜送风口形成的风幕与所述传送组件之间有夹角。
42.上送风口102中最靠近进风口101的送风口角度与竖直方向有一定夹角，该风口作为吹水口，其风速较高，湿度较低，用于吹除鱼体表面携带的水分，减小鱼体表的湿膜含量。
43.本技术还提供一种对所述的螺旋速冻机防跑冷吹水装置的控制方法，包括如下步骤：s101：螺旋速冻机开机后风幕系统自动开启，初始时按默认参数运行。
44.s102：当操作人员输入进料速度m后，风幕系统开始读取外界环境温度tout和库体内的温度tin。
45.s103：根据进料速度m、环境温度tout、库内温度tin三个参数计算并设定需要达到的风幕温度t、风幕湿度h、风幕风速v。
46.为避免吹水过程结冰，风幕温度应高于0℃，取t＝max{0℃，ktout+(1-k)tin}，可选择地，取参数k＝0.5。
47.为尽可能携带更多的水分，风幕湿度应尽可能低，可选择地，取h＝10％。
48.风幕速度根据水分质量守恒计算，设风幕吹过鱼体表面后达到饱和状态，风幕携带的水蒸气含量占鱼体表水分的a，可选择地，取a＝0.8，则v＝am/(sρd)，式中a为风幕携带水量占鱼体表水量的比例，m为进料速度，s为风道出口总面积，ρ为空气密度，d为温度t对应的饱和含湿量。
49.根据上述设定值开始进行参数自动调节，调节顺序按风幕的风速、湿度、温度依次进行。
50.s104：对于风幕风速，根据测量值vc和设定值v之间的偏差调节电机频率，从而改变风机转速，达到调节送风风速的目的。
51.对于风幕湿度，根据测量值hc和设定值h之间的偏差调节表冷器的表面温度，从而改变经过表冷器时水蒸气的冷凝量，达到调节送风湿度的目的。
52.对于风幕温度，根据测量值tc和设定值t之间的偏差调节电加热器的输入功率，达到调节送风温度的目的。
53.调节控制按如下公式：
[0054][0055]
式中：a，b，c为设定参数，可选择地，取a＝5.0，b＝2.0，c＝12.0，在控制风幕温度、湿度、风速时参数可选取不同值；e(t)为控制量的设定值和测量值的偏差，u(t)为输出量的调整值，对于风幕温度控制，e(t)＝t-tc，u(t)为电加热器功率的调整量，对于风幕湿度控制，e(t)＝h-hc，u(t)为表冷器温度的调整量，对于风幕风速控制，e(t)＝v-vc，u(t)为电机频率的调整量。
[0056]
s105：当风幕的风速、湿度、温度的测量值均达到设置值后，定时读取环境温度tout和库内温度tin，并与上一时刻的温度值进行比较判断是否变化，若不变，则风幕系统维持现有参数继续运行，重复s105；若变化，则进入s106。
[0057]
s106：判断速冻机是否关机，若速冻机关机，则关闭风幕系统，控制结束；若速冻机未关机，则进入s103，重新读取环境温度tout和库内温度tin，根据新的温度参数计算所需的风幕温度t、湿度h、风速v，开启新一轮的参数自动调节。
[0058]
实施例
[0059]
第一风道1和第二风道6安装在库体8上，传送带自库体8内部延伸到外部，电机2带动风机3运转，可通过调节风机转速对风量和出风风速进行控制，空气先经过表冷器4降低至露点温度以下除去部分水蒸气，再经过电加热器5将温度提升，通过控制表冷器4的温度以及电加热器5的功率来调控空气的温度和湿度，随后送入进料口风道1和出料口风道6中，通过风道出风口形成多层风幕迷宫。
[0060]
经过控温控湿的空气自进风口101进入风道1内部，沿上风道103流动至上下风道连通口104，随后转入下风道105；在上风道103内设有多个上送风口102，用于形成传送带上部的风幕，侧面设有上回风口107与侧风道109连通，用于上风幕的回风；在下风道105内设有多个下送风口106，用于形成传送带下部的风幕，侧面设有下回风口108与侧风道109连通，用于下风幕的回风；上回风口107和下回风口108的回风沿侧风道109流出，侧风道109端部设有出风口110。上风道103、下风道105、侧风道109内的空气充当了隔热层，有效减弱了径向跑冷；上送风口102、下送风口106、上回风口107、下回风口108形成了上下交替的多层
风幕，有效减弱了轴向跑冷。
[0061]
多层风幕迷宫的布置最大程度减弱了轴向冷量泄漏；在风道内的夹层中设置流路，利用空气的低导热系数形成隔热层，降低了径向冷量泄漏，由此形成轴向和径向的冷量封锁，达到最佳的防跑冷效果。
[0062]
风幕的控制采用了独立的开式循环系统，能够根据控制策略自动调节风幕的温度、湿度、风量，与螺旋速冻机的运行状态同步匹配，适应不同进料量和热负荷的运行状态。控制风幕的温度在库体温度和环境温度之间，可以有效减小进出料口的冷量损失，同时对鱼体进行预冷；控制风幕湿度在库体湿度和环境湿度之间，可以带走鱼体表面携带的多余水分，也能避免水分过少引起的干耗，同时防止进出料口附近的环境湿空气冷凝析湿；控制风幕速度形成有效射流，确保风幕的密封性，在进料量加大或库内外温差增大时，可以自动增加风幕速度以加强隔热。
[0063]
在进料口顶部设置高风速风口进行吹水，控制鱼体表面携带的水分，防止表面结冰及传送带粘连，同时有利于库内温湿度的稳定保持。
[0064]
本技术中的螺旋速冻机防跑冷吹水装置可广泛应用于冻品，这里的鱼只是举例说明。
[0065]
尽管在上文中参考特定的实施例对本技术进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本技术公开的原理和范围内，可以针对本技术公开的配置和细节做出许多修改。本技术的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。