一种智能控制的烤烟房潜热回收热泵烘干系统

本发明涉及一种烤烟房潜热回收热泵烘干系统，特别涉及一种智能控制的烤烟房潜热回收热泵烘干系统。

背景技术：

1、目前，现行的烤烟房烘烤烟叶采用的多为燃煤式烤烟，其能耗较大且污染严重，在双碳发展的背景下，不利于相关低碳战略的实现。近年来，随着热泵技术的成熟与普及，热泵系统逐渐应用于烤烟房烘烤，但大多数仅为烘烤提供热量，未能充分发挥热泵热回收的技术优势。同时烤烟过程具有阶段性，不同阶段需要控制的烘烤环境参数有所区别，现阶段多为人工观测并予以手动控制，人力物力消耗巨大，并且控制具有较大的不确定性，对成品烟叶的质量影响较大。本发明专利旨在充分利用热泵热回收技术，于烤烟房高湿回风中回收存在大量废弃的潜热量予以利用，并结合智能控制技术，实现烤烟过程烘烤热泵的智能化运行。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是为了充分利用热泵热回收技术，于烤烟房高湿回风中回收存在大量废弃的潜热量予以利用，并结合智能控制技术，实现烤烟过程烘烤热泵的智能化运行，而提供的一种智能控制的烤烟房潜热回收热泵烘干系统。

2、本发明提供的智能控制的烤烟房潜热回收热泵烘干系统包括有蒸发器、冷凝器、压缩机、热风室内机、热风室外机和控制器，其中蒸发器和冷凝器通过两条管路相连通，压缩机装配在其中一条管路上，另一条连通管路上装配有膨胀阀，蒸发器、冷凝器和压缩机装配在热风室内，热风室与烤烟室之间设置有隔墙，隔墙上开设有回风口和送风口，其中蒸发器对应回风口设置，冷凝器对应送风口设置，热风室内机也装配在热风室内，热风室外机装配在热风室外，热风室内机和热风室外机通过管路相连通，压缩机和热风室外机均与控制器连接并由控制器控制工作，蒸发器和冷凝器之间的热风室内还装配有风机，蒸发器的下部装配有冷凝水导流带，风机与控制器相连接并由控制器控制工作。

3、对应热风室内回风口和送风口的位置处分别装配有温湿度传感器，两个温湿度传感器分别与控制器相连接，两个温湿度传感器能够把采集的数据实时传输给控制器。

4、热风室与烤烟室之间的隔墙上开设有排风口，排风口内装配有排风机，排风机与控制器相连接并由控制器控制工作，热风室的外墙上开设有新风口，新风口内装配有新风机，新风机与控制器相连接并由控制器控制工作。

5、烤烟室内根据烤烟的布设区域按照设定的距离均布有数个温湿度传感器和含水率传感器，数个温湿度传感器和含水率传感器均与控制器相连接，数个温湿度传感器和含水率传感器能够把采集的数据实时传输给控制器，烤烟室的一侧外墙上开设有大门。

6、热风室外机为变频风机。

7、控制器包括有服务器、显示器、键盘、鼠标、打印机、nae网络控制引擎和ddc现场控制器，其中显示器、键盘、鼠标和打印机分别通过线路与服务器相连接，服务器通过网线与nae网络控制引擎相连接，nae网络控制引擎通过信号线与ddc现场控制器相连接，服务器中安装metasys软件和数据管理服务器软件ms-adsla5u-0，实现智能控制，nae网络控制引擎的型号为ms-nae451l-2，ddc现场控制器的型号为ms-fac3613-0，ddc现场控制器通过模拟量输入通道ai和数字量输入通道di采集实时数据，并将模拟量信号转变成计算机可接受的数字信号，进行a/d转换，然后进行运算并发出控制信号，并将数字量信号转变成模拟量信号，进行d/a转换，并通过模拟量输出通道ao和数字量输出通道do直接控制相应模块的运行。

8、压缩机通过信号线与ddc现场控制器的数字量输入通道di和数字量输出通道do分别相连接，压缩机通过数字量输入通道di向控制器反馈机组工作/故障状态和手动/自动状态信息，控制器通过数字量输出通道do实现对压缩机的启停控制，变频热风室外机通过信号线与ddc现场控制器的数字量输入通道di、数字量输出通道do、模拟量输入通道ai和模拟量输出通道ao分别相连接，变频热风室外机通过数字量输入通道di向控制器反馈机组工作/故障状态和手动/自动状态信息，变频热风室外机通过模拟量输入通道ai向控制器反馈机组变频器工作/故障状态和频率信息，控制器通过数字量输出通道do实现对变频热风室外机的启停控制，控制器通过模拟量输出通道ao实现对变频热风室外机的频率变换控制。

9、热风室内装配的风机通过信号线与ddc现场控制器的数字量输入通道di和数字量输出通道do分别连接，风机通过数字量输入通道di向控制器反馈机组工作/故障状态和手动/自动状态信息，控制器通过数字量输出通道do实现对风机的启停控制，热风室外墙上新风口内的新风机通过信号线与ddc现场控制器的数字量输入通道di和数字量输出通道do分别相连接，新风机通过数字量输入通道di向控制器反馈机器工作/故障状态和手动/自动状态信息，控制器通过数字量输出通道do实现对热风室外墙上的新风口开闭控制，烤烟室隔墙上排风口内的排风机通过信号线与ddc现场控制器的数字量输入通道di和数字量输出通道do分别连接，排风机通过数字量输入通道di向控制器反馈机器工作/故障状态和手动/自动状态信息，控制器通过数字量输出通道do实现对烤烟室隔墙上排风口的开闭控制。

10、上述的蒸发器、冷凝器、压缩机、热风室内机、热风室外机、膨胀阀、风机、温湿度传感器、含水率传感器、服务器、显示器、键盘、鼠标和打印机均为现有设备的组装，因此，具体型号和规格没有进行赘述。

11、本发明的工作原理：

12、本发明提供的智能控制的烤烟房潜热回收热泵烘干系统，以智能控制系统为运行调节中心，依据烤烟过程工艺控制曲线，根据实际烤烟过程中传感器反馈参数进行调节运行。不同品种烟叶烤烟温度要求有所不同，但大致可分为变黄期、定色期、干筋期三个控制周期，不同品种烟叶烤烟于系统内输入不同周期的控制温湿度、含水率参数即可实现智能控制运行。实现了烤烟全过程智能烘烤自动化运行，烟叶采摘完成并装入烤烟室内后，进入烤烟环节，具体工作过程如下：

13、控制器开机。首先需要进行烤烟环境参数确认，输入变色期温湿度控制范围温度t1(最小值)和温度t2(最大值)，变色期烤烟时长时间h1，变色期烟叶失水率r1；输入定色期温度控制范围温湿度控制范围温度t3(最小值)和温度t4(最大值)，定色期烤烟时长时间h2，定色期烟叶失水率r2；输入干筋期温度控制范围温湿度控制范围温度t5(最小值)和温度t6(最大值)，干筋期烤烟时长时间h3，干筋期烟叶失水率r3。完成参数输入/确认后，启动烘烤。同时，取烤烟室内平均温度为t,送风口处温度为t送，烤烟进行时间为h，烟叶实时失水率为r。本系统在热回收正常运行过程中可以保证循环空气送风湿度符合所需要求及所需排湿量要求。

14、控制器依据以上烤烟过程温湿度和排湿量要求，完成控制过程。

15、0h时，控制器执行关闭烤烟室排风口与热风室新风口，开启变频热风室外机对循环空气进行预热；当检测到t>＝t1时，进入变黄初期，有水分析出，同时r<100％时，执行半开烤烟室排风口与热风室新风口，利用新风换气对循环空气进行除湿。当检测到t＝t2时，且h>h1/3时，虽仍处变黄期，但失水量会有明显增加，此时执行开启压缩机进行除湿及热回收；当检测到t>t2时，关停变频热风室外机。当h1<h<h1+h2时，同时检测到t送>t4时，执行全开启烤烟室排风口与热风室新风口，加大新风换气，以增加新风空气除湿、减少潜热回收量，减少因为循环空气再热量过高而造成烟叶不必要的损失。当h>h1+h2时，进入干筋期，检测到r>r1+r2时，执行关闭烤烟室排风口与热风室新风口；检测到t送<t5时，执行开启变频热风室外机，保证该时期的循环空气快速升温，以提高烟叶品质。当检测到t>t6时，烘烤进入干筋后期，此时失水量减少，执行关闭压缩机，完全关闭压缩机后执行半开启烤烟室排风口与热风室新风口，利用新风换气来除湿；控制变频热风室外机变频运行，控制保证t5<t<t6，保证烘烤烟叶质量。当h>h1+h2+h3时，同时检测到r>＝100％，执行关停变频热风室外机、关闭烤烟室排风口与热风室新风口、机组停止运行，完成整个烘烤智慧控制过程。

16、压缩机、风机、变频热风室外机、烤烟室的排风口、热风室的新风口等机组预留了手动/自动控制切换控制模块，可在烤烟过程中任何阶段，进行适时恰当的人为干预调整。

17、本发明的有益效果：

18、本发明提供的智能控制的烤烟房潜热回收热泵烘干系统，相比传统的燃煤烤烟房，替代原有的煤炭能源消耗，实现烤烟全过程电气自动化应用；相比现有的热泵烤烟房增加了热回收热泵模块，减少了循环空气的除湿负荷和新风负荷，实现烤烟过程中循环空气除湿和再热的节能化运行；增加了智能控制系统，实现了烤烟全过程智能控制运行，智能控制系统能够实时根据烟叶烘烤变化和烘烤环境效果做出智能化调整，降低人工成本并保证了烤烟质量。

19、通过实验计算，烤烟过程中有75％以上的时间能够进行潜热回收，每小时其凝结水量可达100kg，使用压缩机能够产生133.4kw的热量，可供烘干循环空气再热。同比，燃煤烤烟房能耗为1.75kg标煤/kg干烟叶，热泵烤烟房能耗为1.18kg标煤/kg干烟叶，本发明热回收热泵烤烟房能耗为0.89kg标煤/kg干烟叶。本发明实质性的降低了烤烟过程能耗，减少了烤烟人工成本，提高了烤烟质量，并实现了烤烟能源消耗的清洁化。