基于物料全过程的正负压热泵烘干系统及其控制方法

本发明属于热泵系统设计和运行控制，尤其涉及一种基于物料全过程的正负压热泵烘干系统及其控制方法。

背景技术：

1、在农业和工业等领域，利用热泵烘干方式，已经取代了传统的燃煤烘干方式，对能源可持续发展具有重要意义；热泵烘干方式显著的优势在于降低能源消耗和减少碳排放，应用前景广阔，随着社会的发展以及烘干产品需求的多样化，对热泵烘干系统的要求也日益提高。

2、发明人发现，目前的热泵烘干系统，在烘干过程中物料质量变化比较大的物料，其烘干后期质量变轻，例如花瓣等，易被循环风吹落，此类物料在烘干后期对烘房内风速的控制需要有一定的要求；然而，传统的热泵烘干系统多采用正压送风，风压风速较高，若送风速度降低极易导致烘房热量不足或除湿能力不足。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述问题，提出了一种基于物料全过程的正负压热泵烘干系统及其控制方法，根据物料属性、物料摆放密度以及物料的含水量，控制正压风机和负压风机的运行状况，减小了物料烘干后期质量变轻受风速的影响，同时保证了烘房内的除湿能力。

2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，采用如下技术方案：

3、一种基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，包括烘干房本体，以及设置在所述烘干房本体一端的热泵烘干机；

4、所述烘干房本体内，远离所述热泵烘干机的一端设置有送风道，靠近所述热泵烘干机的一端设置有物料车；所述送风道的入风口处设置有正压风机，所述物料车与所述送风道出风口之间设置有缓冲区；所述烘干房本体内，位于所述物料车远离所述缓冲区的一端设置有负压风机；

5、所述正压风机和所述负压风机连接有控制器；所述控制器用于根据物料摆放密度和物料含水量，控制所述正压风机的转速和所述负压风机的转速。

6、进一步的，所述烘干房本体上开设有排水口。

7、进一步的，所述烘干房本体上还设置有新风阀、排湿风口和操作电箱；所述排湿风口通过管道连接有排湿风机。

8、进一步的，当所述物料车上的物料含水量高于预设含水量值，出水速率高于预设出水速率，物料质量高于预设质量，以及物料摆放密度大于预设密度时，控制正压风机，负压风机关闭；否则，控制正压风机关闭，负压风机开启。

9、进一步的，实时采集所述物料车上物料的图像；物料摆放密度等于，图像中所有物料面积与物料车用于放置物料的整体面积的比值。

10、进一步的，所述控制器控制所述正压风机的转速和所述负压风机的转速时：设定烘干房的目标温度和目标含湿量；烘干初始阶段，开启正压风机，采用正压送风的方式对物料进行烘干，控制热泵烘干机内压缩机满频运行；当水速率小于预设最大出水速率和第一修正系数的乘积时，计算出水率目标偏离度，调节正压风机转速；当水速率小于预设最大出水速率和第二修正系数的乘积时，关闭正压风机，开启负压风机且满速运行；当水速率小于预设最大出水速率和第三修正系数的乘积时，计算出水率目标偏离度，调节负压风机转速，直至达到目标含湿量时，停止运行；所述第一修正系数大于所述第二修正系数，所述第二修正系数大于所述第三修正系数。

11、进一步的，烘干初始阶段，按照目标偏离度，控制热泵烘干机内压缩机频率满足设定的目标温度。

12、进一步的，出水速率等于不同两个时刻对应含湿量的差，与两个时刻之间时间差的比值。

13、为了实现上述目的，第二方面，本发明还提供了基于物料全过程的正负压热泵烘干系统控制方法，采用如下技术方案：

14、一种基于物料全过程的正负压热泵烘干系统控制方法，采用了如第一方面中所述的基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，包括：根据物料摆放密度和物料含水量，控制所述正压风机的转速和所述负压风机的转速。

15、进一步的，设定烘干房目标温度和目标含湿量；初始阶段，开启正压风机，采用正压送风的方式对物料进行烘干，控制热泵烘干机充的压缩机满频运行，满足烘房设定的目标温度；计算目标偏离度，通过pid热泵烘干机的压缩机频率满足设定烘房温度；

16、计算实时出水速率；当出水速率小于等于第一预设值时，依据第一修正系数计算出水率目标偏离度，通过pid控制，调节正压风机转速；反之，正压风机满速运行；当出水速率小于等于第二预设值时，关闭正压风机，开启负压风机且满速运行，采用负压送风烘干；当出水速率小于等于第三预设值时，依据第三修正系数计算出水率目标偏离度，调节负压风机转速；直至烘房达到目标含湿量时，停止运行；

17、其中，第一预设值大于第二预设值，第二预设值大于第三预设值；第一修正系数大于第二修正系数。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

19、1、本发明烘干房本体内远离所述热泵烘干机的一端设置有送风道，靠近所述热泵烘干机的一端设置有物料车；所述送风道的入风口处设置有正压风机，所述物料车与所述送风道出风口之间设置有缓冲区；所述烘干房本体内，位于所述物料车远离所述缓冲区的一端设置有负压风机；系统运行时，根据物料摆放密度和物料含水量，控制所述正压风机的转速和所述负压风机的转速；通过切换正压风机并控制其转速可以避免物料烘干后期被循环风吹落的问题，同时考虑含水量来控制风机转速，保证了烘房内的除湿能力。

20、2、本发明可实现根据物料属性、物料摆放密度及物料的含水量选择合适的风机循环，并且在烘干过程中可根据逐时的排风含湿量切换风机循环，减小烘房风速对物料的影响，满足烘干要求，灵活性高，实用性强；烘干过程，可根据工艺对环境温度的变化需求做出实时动态响应，能够完全满足工艺要求，达到更好的烘干效果的同时更加节能降耗。

技术特征：

1.基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，其特征在于，包括烘干房本，以及设置在所述烘干房本体一端的热泵烘干机；

2.如权利要求1所述的基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，其特征在于，所述烘干房本体上开设有排水口。

3.如权利要求1所述的基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，其特征在于，所述烘干房本体上还设置有新风阀、排湿风口和操作电箱；所述排湿风口通过管道连接有排湿风机。

4.如权利要求1所述的基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，其特征在于，当所述物料车上的物料含水量高于预设含水量值，出水速率高于预设出水速率，物料质量高于预设质量，以及物料摆放密度大于预设密度时，控制正压风机，负压风机关闭；否则，控制正压风机关闭，负压风机开启。

5.如权利要求4所述的基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，其特征在于，实时采集所述物料车上物料的图像；物料摆放密度等于，图像中所有物料面积与物料车用于放置物料的整体面积的比值。

6.如权利要求1所述的基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，其特征在于，所述控制器控制所述正压风机的转速和所述负压风机的转速时：设定烘干房的目标温度和目标含湿量；烘干初始阶段，开启正压风机，采用正压送风的方式对物料进行烘干，控制热泵烘干机内压缩机满频运行；当水速率小于预设最大出水速率和第一修正系数的乘积时，计算出水率目标偏离度，调节正压风机转速；当水速率小于预设最大出水速率和第二修正系数的乘积时，关闭正压风机，开启负压风机且满速运行；当水速率小于预设最大出水速率和第三修正系数的乘积时，计算出水率目标偏离度，调节负压风机转速，直至达到目标含湿量时，停止运行；所述第一修正系数大于所述第二修正系数，所述第二修正系数大于所述第三修正系数。

7.如权利要求6所述的基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，其特征在于，烘干初始阶段，按照目标偏离度，控制热泵烘干机内压缩机频率满足设定的目标温度。

8.如权利要求6所述的基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，其特征在于，出水速率等于不同两个时刻对应含湿量的差，与两个时刻之间时间差的比值。

9.基于物料全过程的正负压热泵烘干系统控制方法，其特征在于，采用了如权利要求1-8任一项所述的基于物料全过程的正负压热泵烘干系统，包括：根据物料摆放密度和物料含水量，控制所述正压风机的转速和所述负压风机的转速。

10.如权利要求9所述的基于物料全过程的正负压热泵烘干系统控制方法，其特征在于，设定烘干房目标温度和目标含湿量；初始阶段，开启正压风机，采用正压送风的方式对物料进行烘干，控制热泵烘干机充的压缩机满频运行，满足烘房设定的目标温度；计算目标偏离度，通过pid热泵烘干机的压缩机频率满足设定烘房温度；

技术总结本发明属于热泵系统设计和运行控制技术领域，提出了一种基于物料全过程的正负压热泵烘干系统及其控制方法，烘干房本体内远离所述热泵烘干机的一端设置有送风道，靠近所述热泵烘干机的一端设置有物料车；所述送风道的入风口处设置有正压风机，所述物料车与所述送风道出风口之间设置有缓冲区；所述烘干房本体内，位于所述物料车远离所述缓冲区的一端设置有负压风机；系统运行时，根据物料摆放密度和物料含水量，控制所述正压风机的转速和所述负压风机的转速；通过控制正压风机转速可以避免物料烘干后期被循环风吹落的问题，同时考虑含水量来控制风机转速，保证了烘房内的除湿能力。技术研发人员：梁士民,王哲,林春文,高学锋,闫月茹,田晓慧,姚俊平,林均钊,江庚兴,向征,颜振伟,吕章锦,游家桥受保护的技术使用者：青岛理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15