一种冷冻式干燥机及其控制装置的制作方法

1.本发明提供干燥设备领域，具体涉及一种冷冻式干燥机的动态调控方法。


背景技术：

2.冷冻式干燥机利用冷媒与压缩空气进行热交换，把压缩空气温度降到2～ 10℃范围的露点温度。随着冷冻式干燥机的行业的不断发展，越来越多的企业进入空压机行业，越来越多的人对冷冻式干燥机行业青睐，同时很多企业脱颖而出。
3.现有冷冻式干燥机的智能化程度低，用户体验效果差，不能对机器全面监控且进行有效动态调节。


技术实现要素：

4.发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种冷冻式干燥机的动态调控方法，解决现有冷冻式干燥机的智能化程度低的问题。
5.发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种冷冻式干燥机的动态调控方法，所述冷冻式干燥机包括构成蒸发系统的压缩机、冷凝器和蒸发器，还包括构成干燥系统的前置冷却器、热交换器、气水分离器和排水阀，所述热交换器和蒸发器连接，所述动态调控方法的步骤包括：
6.预设有动态调控模型；
7.获取冷冻式干燥机各功能模块的感应信息；
8.通过感应信息并采用动态调控模型，动态调节控制压缩机、冷凝器、前置冷却器和排水阀的工作参数，实现冷冻式干燥机的自动运行。
9.其中，较佳方案是，所述动态调控方法的步骤还包括：
10.通电后初始化，运行主界面，所述冷冻式干燥机自动运行；
11.压缩机延时启动；
12.获取冷凝器的温度信息，并在上升至预设温度或温度范围时，启动冷凝器的风扇；
13.排水阀根据第一预设时间或触发事件启动，进行排水操作。
14.其中，较佳方案是，所述压缩机延时启动的步骤包括：
15.通电后初始化后，并根据当前感应信息设置预设延时时间；
16.倒计时延时时间，并在倒计时为零时再次运行压缩机。
17.其中，较佳方案是，所述动态调控方法的步骤还包括：
18.获取运行时的工作电流，若工作电流超过预设电流值，暂停冷冻式干燥机的运行；
19.获取运行时的压力，若压力低于第一预设压力值或高于第二预设压力值，暂停冷冻式干燥机的运行；
20.分别设置与压缩机、冷凝器和前置冷却器关联的第一预设温度值，获取压缩机的温度、冷凝器的温度和前置冷却器的温度，若其中一个温度超出对应的第一预设温度值，暂停冷冻式干燥机的运行；
21.获取蒸发器的露点温度，若在第二预设时间内持续高于第二预设温度值，暂停冷冻式干燥机的运行。
22.其中，较佳方案是，所述冷冻式干燥机还包括显示屏，所述动态调控方法的步骤还包括：
23.若工作电流超过预设电流值，显示屏显示过流保护；
24.若压力低于第一预设压力值，显示屏显示低压保护；
25.若压力低于第二预设压力值，显示屏显示高压保护；
26.若温度超出对应的第一预设温度值，显示屏显示高温保护；
27.若在第二预设时间内持续高于第二预设温度值，显示屏显示制冷异常。
28.其中，较佳方案是，所述冷冻式干燥机还包括两个控制按键，所述动态调控方法的步骤还包括：
29.通过两个按键的触发情况对冷冻式干燥机进行人工调控；
30.所述触发情况包括单击、长按、同时单击、同时长按，所述单击为两个按键中至少一个在第三预设时间内按下并松开；所述同时单击为两个按键均在第三预设时间内按下并松开；所述长按为两个按键中至少一个在第四预设时间内按下并维持；所述同时长按为两个按键均在第四预设时间内按下并维持。
31.其中，较佳方案是，两个所述控制按键分别是第一按键和第二按键，所述动态调控方法的步骤还包括：
32.长按第二按键且维持第五预设时间以上，控制压缩机、冷凝器、排水阀停止运行；
33.再次长按第二按键且维持预第六预设时间以上，重新控制压缩机、冷凝器、排水阀根据动态调控模型运行，使冷冻式干燥机的内部处于稳定状态。
34.其中，较佳方案是，所述冷冻式干燥机还包括显示屏，以及设置在蒸发器和冷凝器之间的旁通阀，两个所述控制按键分别是第一按键和第二按键，所述动态调控方法的步骤还包括：
35.依次长按第一按键，显示屏依次跳转到不同功能界面；所述功能界面设置至少设置有两个，且根据长按第一按键按顺序不断显示；
36.所述功能界面包括电气工况界面、温度工况界面、维护测试界面和参数设置界面中的至少两种；其中，
37.所述电气工况界面包括压缩机、冷凝器、排水阀和旁通阀的运行或/和关闭工况信息；所述温度工况界面包括压缩机的温度、冷凝器的温度、蒸发器的露点温度、冷冻式干燥机内部环境的温度；所述维护测试界面包括维护测试主界面和维护测试次界面，所述维护测试主界面包括压缩机、冷凝器和排水阀的维护选择信息，所述维护测试次界面包括压缩机的运行或/和关闭工况信息、冷凝器运行或/和关闭工况信息或排水阀运行或/和关闭工况信息。
38.其中，较佳方案是，所述动态调控方法的步骤还包括：
39.在参数设置界面中，同时单击第一按键和第二按键，选中排水周期、排水动作、冷凝器的风扇开启或关闭、过流保护的参数进行设置；
40.并且，在单击第二按键后相对应的数值增加，在单击第一按键后相对应的数值减少，在长按第二按键后相对应的数值增加，在长按第二按键后相对应的数值减少。
41.其中，较佳方案是，所述动态调控方法的步骤还包括：再停止操作控制按键并达到第七预设时间后，启动屏幕保护，屏幕背光关闭；以及，除了电气工况界面和温度工况界面，任何界面在停止操作控制按键并达到第八预设时间后，返回主界面。
42.发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明为了维持正常稳定的工作状态，预防异常出现以及全面管控整个冷冻式干燥机，先在动态调控模型中进行相关设定，一方面维持冷冻式干燥机正常且稳定运行时，所对应各功能模块的感应信息的取值范围；另一方面，内置有多套控制方案，由于每一个功能模块的控制均会带来全局运行变化，需要有着多种控制方案进行不同方向的控制，以求能将运行趋于稳定。
附图说明
43.下面将结合附图及实施例对发明作进一步说明，附图中：
44.图1是发明冷冻式干燥机的结构示意图；
45.图2是发明冷冻式干燥机的动态调控方法的流程示意图；
46.图3是发明通电后初始化后的动态调控方法的流程示意图；
47.图4是发明基于各种感应信息的动态调控方法的流程示意图；
48.图5是发明基于显示屏的动态调控方法的流程示意图；
49.图6是发明基于控制按键的动态调控方法的流程示意图。
具体实施方式
50.现结合附图，对发明的较佳实施例作详细说明。
51.如图1和图2所示，本发明提供一种冷冻式干燥机的动态调控方法的优选实施例。
52.一种冷冻式干燥机的动态调控方法，所述冷冻式干燥机包括构成蒸发系统的压缩机110、冷凝器130和蒸发器120，还包括构成干燥系统的前置冷却器 210、热交换器220、气水分离器230和排水阀240，所述热交换器220和蒸发器120连接，所述动态调控方法的步骤包括：
53.步骤s01、预设有动态调控模型；
54.步骤s11、获取冷冻式干燥机各功能模块的感应信息；
55.步骤s12、通过感应信息并采用动态调控模型，动态调节控制压缩机110、冷凝器130、前置冷却器210和排水阀240的工作参数，实现冷冻式干燥机的自动运行。
56.具体地，冷冻式干燥机包括两个系统，分别是内循环的蒸发系统和外循环的干燥系统，外部空气进入干燥系统后进行空气干燥后，向外输出，而蒸发系统提供干燥系统中空气干燥所需的冷却流程，将干燥系统中的空气降温，将内部的水汽冷凝成水，使空气干燥。关于蒸发系统，压缩机110压缩得到的外部压缩空气，经过冷凝器130流向蒸发器120，得到冷却至零点压力的冷空气，关于干燥系统，经前置冷却器210冷却的压缩空气与所述冷空气依次在热交换器220中进行换热、气水分离器230中进行气水分离、及热交换器220中再次换热升温后，再从热交换器220中排出干燥后的低温冷空气，同时气水分离器 230后的液体通过排水阀240向外排出。
57.为了维持上述正常稳定的工作状态，预防异常出现以及全面管控整个冷冻式干燥机，先在动态调控模型中进行相关设定，一方面维持冷冻式干燥机正常且稳定运行时，所对
应各功能模块的感应信息的取值范围；另一方面，内置有多套控制方案，由于每一个功能模块的控制均会带来全局运行变化，需要有着多种控制方案进行不同方向的控制，以求能将运行趋于稳定。因此，通过步骤 s11获取冷冻式干燥机各功能模块的感应信息，分析各感应信息是否满足处于取值范围之间。
58.所述感应模块包括温度传感器、湿度传感器、压力传感器中的至少一种。通过多种类型的感应模块，获取冷冻式干燥机不同维度的数据，更全面了解冷冻式干燥机，同时，感应模块不仅可以设置在冷冻式干燥机各功能模块中，还可以设置在冷冻式干燥壳体内部和外部，甚至可以设置在电线上，实现更全面的数据采集，或者自身工作时的感应信息，也同时获取外部或内部的环境信息。
59.在一个实施例中，所述温度感应模块包括环境温度感应器、压缩机110 温度感应器、进气温度感应器、出气温度感应器、冷凝温度感应器、蒸发温度感应器和冷却温度传感器；其中，所述环境温度感应器置于冷冻式干燥机的内部或外部，所述压缩机110温度感应器设置在压缩机110上，所述进气温度感应器和出气温度感应器分别设置在干燥系统的进气口和出气口处，所述冷凝温度感应器设置在冷凝器130或/和前置冷却器210上，所述蒸发温度感应器设置在蒸发器120上。进一步地，还需要在冷冻式干燥机的内部空间中，或冷冻式干燥机的外部设置有温度传感器，内部设置有温度传感器是确保内部温度的可控，并且可以通过散热、升温等方式，实现内部空气的调节，使内部的功能模块处于较佳的工作温度中工作；外部设置有温度传感器是满足冷冻式干燥机可以不同环境中均能高效进行工作，不受外部温度影响，若温度异常，可以适当调节内部功能模块的工作参数，以满足正常工作需求，也降低外部环境对内部环境的影响。
60.在一个实施例中，所述压力传感器包括冷凝压力感应器、进气压力感应器和出气压力感应器；其中，所述冷凝压力感应器设置在冷凝器130上，所述进气压力感应器和出气压力感应器分别设置在干燥系统的进气口和出气口处。冷冻式干燥机在工作时，各功能模块根据自身的作用会产生不同的压力，例如，冷凝器130的作用是将冷媒压缩机110排出的高压、过热冷媒蒸气冷却成为液态制冷剂，故需要冷凝压力感应器获取冷凝器130的工作压力，即排出的压力；蒸发器12020里发生相变变成为低压冷媒蒸汽，在相变过程中吸收周围热量，从而使压缩空气降温，也可以通过获取蒸发器120中的压力获取压缩情况；进气压力感应器和出气压力感应器的检测也是非常中，通过两处的压力检测，可以获取内部大体的工作情况，在压力异常时，极大可能的因素是内部冷凝或升温存在问题，或者干燥不彻底。
61.如图3所示，本发明提供通电后初始化后的动态调控方法的较佳实施例。
62.所述动态调控方法的步骤还包括：
63.步骤s21、通电后初始化，运行主界面，所述冷冻式干燥机自动运行；
64.步骤s22、压缩机110延时启动；
65.步骤s23、获取冷凝器130的温度信息，并在上升至预设温度或温度范围时，启动冷凝器130的风扇；
66.步骤s24、排水阀240根据第一预设时间或触发事件启动，进行排水操作。
67.具体地，步骤s21至步骤s24并非顺序步骤，根据对应情况进行工作，例如步骤s21和步骤s22可以在开机通电后的瞬间进行，步骤s23和步骤s24 可以在特定触发事件时候进行。
68.压缩机110延时具有两个重要原因，第一是系统要检查机器的工作状态、感应信息是否与指令的要求相符，降低压缩机110的损坏，另一方面，压缩机 110刚停机后内部的压力还是比较高的，如果立刻启动的话，电机将会在高压力的状态下启动，就有可能因为启动的电流过大而启动失败。而延时启动可以让压缩机110内部的高低压力趋于平稳，设备也就可以正常启动了。
69.风扇是调控冷凝器130的重要环节，通过风扇加速空气流动，提高降低热量的效果和效率，也是冷冻式干燥机的重要调节方式。排水阀240是与气水分离器230进行连接，周期性获取气水分离器230所存储的水量，并在水量处于较大程度时候通过排水阀240向外排出，维持干燥系统的内部平衡，同时不需要长时间维持排水阀240开启，容易导致内外空气流通，产生漏气的可能，或者导致内部空气的污染。
70.在一个优选实施例中，所述压缩机110延时启动的步骤包括：通电后初始化后，并根据当前感应信息设置预设延时时间；倒计时延时时间，并在倒计时为零时再次运行压缩机110。
71.预设延时时间为一固定时间，但是可通过相关方面进行加速时间的倒数，例如，预设延时时间是根据整个冷冻式干燥机的最长检测流程时间决定的，若由于各种因素，如工作情况、环境情况导致检测流程加快，可以加速预设延时时间的倒计时。
72.如图4所示，本发明提供基于各种感应信息的动态调控方法的较佳实施例。
73.所述动态调控方法的步骤还包括：
74.步骤s31、获取运行时的工作电流，若工作电流超过预设电流值，暂停冷冻式干燥机的运行；
75.步骤s32、获取运行时的压力，若压力低于第一预设压力值或高于第二预设压力值，暂停冷冻式干燥机的运行；
76.步骤s33、分别设置与压缩机110、冷凝器130和前置冷却器210关联的第一预设温度值，获取压缩机110的温度、冷凝器130的温度和前置冷却器 210的温度，若其中一个温度超出对应的第一预设温度值，暂停冷冻式干燥机的运行；
77.步骤s34、获取蒸发器120的露点温度，若在第二预设时间内持续高于第二预设温度值，暂停冷冻式干燥机的运行。
78.具体地，在实际调控过程中，需要调控的点非常多，同时要注意产生“异常”，而异常包括过流、压力异常、温度异常等，例如，通过获取当前电流状态，若是电流变化过大，或者电流值数值偏大，即某一功能模块功率过大，对维持内部稳定产生严重影响，需要暂停工作；同理，压力不能过低和过高，过高容易产生爆炸，损坏内部零件，过低可能由于内部功能模块异常，无法维持需要暂停工作；同理，压缩机110、冷凝器130和前置冷却器210是维持内部温度的重要核心，内部需要在高温和低温之间进行徘徊，故压缩机110的温度、冷凝器130的温度和前置冷却器210的温度，若至少有一个温度超出对应的第一预设温度值，暂停工作，同时，压缩机110的预设温度值、冷凝器130的预设温度值和前置冷却器210的预设温度值可以是不同的，主要根据压缩机110、冷凝器130和前置冷却器210的型号或者内部设置决定。
79.在一个优选实施例中，并参考图5，所述冷冻式干燥机还包括显示屏，所述动态调控方法的步骤还包括：
80.步骤s311、若工作电流超过预设电流值，显示屏显示过流保护；
81.步骤s321、若压力低于第一预设压力值，显示屏显示低压保护；
82.步骤s322、若压力低于第二预设压力值，显示屏显示高压保护；
83.步骤s331、若温度超出对应的第一预设温度值，显示屏显示高温保护；
84.步骤s341、若在第二预设时间内持续高于第二预设温度值，显示屏显示制冷异常。
85.通过显示屏显示当前的异常或状态，从而让用户更好了解智能调控下的冷冻式干燥机的主要状态，从而便于用户的后续操作，如维护或暂停工作等。
86.如图6所示，本发明提供基于控制按键的动态调控方法的较佳实施例。
87.所述冷冻式干燥机还包括两个控制按键，所述动态调控方法的步骤还包括：
88.步骤s41、通过两个按键的触发情况对冷冻式干燥机进行人工调控；
89.所述触发情况包括单击、长按、同时单击、同时长按，所述单击为两个按键中至少一个在第三预设时间内按下并松开；所述同时单击为两个按键均在第三预设时间内按下并松开；所述长按为两个按键中至少一个在第四预设时间内按下并维持；所述同时长按为两个按键均在第四预设时间内按下并维持。
90.通过两个按键实现多种按键触发情况，预防误触发，以及，降低电路复杂性，优化整体性能。特别是对于一些特殊功能，若仅仅采用一个按键容易导致及其损坏或者加工异常。
91.在一个实施例中，两个所述控制按键分别是第一按键和第二按键，所述动态调控方法的步骤还包括：
92.步骤s421、长按第二按键且维持第五预设时间以上，控制压缩机110、冷凝器130、排水阀240停止运行；
93.步骤s422、再次长按第二按键且维持预第六预设时间以上，重新控制压缩机110、冷凝器130、排水阀240根据动态调控模型运行，使冷冻式干燥机的内部处于稳定状态。
94.上述方案是实现冷冻式干燥机直接停机和重新启动的主要方式，并非断电，而是缓慢停止个功能模块的工作，但是感应模块的检测还是坚持工作，例如，让异常的冷冻式干燥机慢慢趋于平静，但却不会失去对其的监控。
95.而重新开启也并非断电重启，而是在步骤s421的基础上进行启动，使冷冻式干燥机的内部处于稳定状态，其重启与上电重启的方式一致，必须获取冷冻式干燥机各功能模块的感应信息，通过感应信息并采用动态调控模型，动态调节控制压缩机110、冷凝器130、前置冷却器210和排水阀240的工作参数，实现冷冻式干燥机的自动运行。
96.在一个实施例中，所述冷冻式干燥机还包括显示屏，以及设置在蒸发器 120和冷凝器130之间的旁通阀，两个所述控制按键分别是第一按键和第二按键，所述动态调控方法的步骤还包括：
97.步骤s43、依次长按第一按键，显示屏依次跳转到不同功能界面；所述功能界面设置至少设置有两个，且根据长按第一按键按顺序不断显示；
98.所述功能界面包括电气工况界面、温度工况界面、维护测试界面和参数设置界面中的至少两种；其中，
99.所述电气工况界面包括压缩机110、冷凝器130、排水阀240和旁通阀的运行或/和关闭工况信息；所述温度工况界面包括压缩机110的温度、冷凝器 130的温度、蒸发器120的
露点温度、冷冻式干燥机内部环境的温度；所述维护测试界面包括维护测试主界面和维护测试次界面，所述维护测试主界面包括压缩机110、冷凝器130和排水阀240的维护选择信息，所述维护测试次界面包括压缩机110的运行或/和关闭工况信息、冷凝器130运行或/和关闭工况信息或排水阀240运行或/和关闭工况信息。在参数设置界面中，同时单击第一按键和第二按键，选中排水周期、排水动作、冷凝器130的风扇开启或关闭、过流保护的参数进行设置；并且，在单击第二按键后相对应的数值增加，在单击第一按键后相对应的数值减少，在长按第二按键后相对应的数值增加，在长按第二按键后相对应的数值减少。
100.工况，是指设备在和其动作有直接关系的条件下的工作状态。电气工况界面应包含有正常运行状态，不正常工作状态或者故障状态，作用是当发生足以损坏设备或危及安全运行的故障时，使被保护设备快速关闭，避免二次损坏；以及，对非正常运行及处于非正常状态能及时发出警报信号，以便迅速处理，使之恢复正常；以及，实现系统自动化和远动化，以及工业生产的自动控制。温度工况界面冷冻式干燥机内部环境的温度可通过壳体温度获取，可通过风扇对流实现有效降温；压缩机110的温度可通过压缩机110壳体温度获取，压缩机110上机壳受吸入气体的影响，温度比较低，处在微热或稍凉范围，估计在 30℃左右，在吸气管的周围局部机壳表面有结露水的可能，下机壳内电动机的发热量和被冷冻油带出的摩擦热量，主要由蒸气带出机壳；冷凝器130的温度，冷凝器130的温度状况正常情况前半部散热管很热，且其温度有缓慢的逐步下降的均势，后半部散热管的热感程度与前半部相比有较大的降低，这是由于后半部管内制冷剂已逐步液化，已达到冷凝温度和过冷温度，当不正常情况产生时一是前半部不太热，后半部接近常温(环境温度)，其原因是压缩机110 吸信湿蒸汽制冷剂时或制冷剂量不足，另一是整个冷凝管都很热，其原因是制冷剂量过多或通风量小，或环境温度高；当然，冷凝器130的温度还可以通过冷凝器130壳体温度体现，壳管式冷凝器130的壳体的正常情况下是上半部比较热下半部是温热，不正常状况下是整个壳体都不太热，其原因是制冷剂量不够，另一种情况是整个壳体都很热，其原因是冷却水量不足或散热效果差(水管内结垢)；蒸发器120的正常情况下，蒸发器120外表面很冷，其凝露水珠不断地滴下来，进出风温度较大，通常δt可在12～14℃，不正常情况，蒸发器120表面不太凉,露水不多，或不结露，可听到制冷剂流动声音很响，进出风温差小。其原因是制冷剂量不足，或膨胀阀开启度小；维护测试的主要目的是评估机械设备的磨损程度，确定何时需要维护，并测量完成维护的质量，此类测试通常分为诊断和质量保证；为了让用户快速的实现参数查询数据功能，提供了专门的参数界面，用来放置与查询相关的控件，并且可以对参数界面进行简单的属性设置。
101.在一个实施例中，所述动态调控方法的步骤还包括：
102.再停止操作控制按键并达到第七预设时间后，启动屏幕保护，屏幕背光关闭；除了电气工况界面和温度工况界面，任何界面在停止操作控制按键并达到第八预设时间后，返回主界面。
103.以上所述者，仅为发明最佳实施例而已，并非用于限制发明的范围，凡依发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为发明所涵盖。