一种多级分层控温大容量智能冷库恒温除湿管控系统的制作方法

本发明涉及冷库温湿度控制，具体为一种多级分层控温大容量智能冷库恒温除湿管控系统。

背景技术：

1、大容量冷库（库体长度通常可达40米以上、高度可达9米以上）在实施多温区分层控温时，目前主要存在以下技术方案及其固有缺陷。

2、现有技术中，部分冷库采用保温隔板将库体分隔成若干独立冷藏区以实现多温区控制。例如，中国专利cn210718293u公开了一种多温段冷库桶泵制冷系统，其通过保温隔板将冷库分隔成若干独立冷藏区，每个区设置独立的温湿度感应和风量调节装置。中国专利cn121317272a亦公开了一种上下分层贮柜，通过物理隔层实现上下分层的差异化温湿度控制。

3、然而，该技术路线仍存在以下不足：

4、其一，物理隔板为固定结构，一旦安装完成，分区数量和各分区容积即被锁定，无法根据存储物品种类和数量的动态变化灵活调整分区方案，导致空间利用率受限。其二，隔板本身的保温性能若存在不足，冷量仍会通过隔板传导，造成相邻温区之间的冷量“窜区”，影响各温区的温度独立性。其三，隔板的安装占据了库内有效空间，且对货物存取和搬运作业构成物理障碍，降低了库内作业效率。

5、目前，现有大容量冷库的送风方式主要采用冷风机顶部直吹送风。传统送风方式的库内流场和温度场存在着明显的分区，温度在靠近冷风机送风中心位置较低，而在两侧较高。由于冷风机通常安装于库顶，冷空气以“点”向“面”的方式扩散，在大容量冷库中，送风距离远、阻力大、风量损失多，库内不同位置的区域温差显著。同时，由于冷热空气物理比重不同，热空气聚集于库体上部，冷空气沉积于底部，上下空间的温度分层现象严重。

6、气流幕（空气幕）技术在冷库领域已有应用，主要用于冷库门处的隔冷隔热。例如，中国专利cn118980153b公开了一种冷库用多段式多角度空气幕装置，将风幕机分为上、中、下三段设置于冷库门门框处，用于对抗冷库门开启时室内外空气交换。中国专利cn121677258a公开了一种分区可调风幕与可变截面导流器系统，在冷柜内各储物区的边界处安装风幕组件。另有研究表明，空气幕可用于隔绝室外高温，但由于内外环境的温差和压差较大，其隔离性能受送风速度和送风角度等参数影响显著。

7、然而，上述气流幕技术均局限于库门处的隔冷应用或小型冷柜内部的区域分隔，大容量冷库内部空间尺度远大于库门或小型冷柜，垂直方向气幕需要克服热压差、射流衰减等技术障碍，本技术通过“沿库壁周向布置多个风幕出风装置+出风气流水平交汇形成环形气幕”的结构创新解决了上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多级分层控温大容量智能冷库恒温除湿管控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种多级分层控温大容量智能冷库恒温除湿管控系统，包括：

4、制冷主机单元，设置于冷库外部，包括压缩机、冷凝器、储液器和制冷剂分配总管，所述制冷剂分配总管设有n个分支出口，n大于等于2；

5、n个主蒸发器，分别设置于冷库内n个预设高度层位处，各所述主蒸发器的进口端分别通过一支路连接至所述制冷剂分配总管的一个分支出口，各所述支路上串联设置有电磁阀和电子膨胀阀，各所述主蒸发器的出口端并联连接至压缩机的吸气端；

6、n-1层环形气流幕发生器，分别设置于相邻两个所述预设高度层位之间的分界处，每层所述环形气流幕发生器包括沿冷库内壁周向布置的多个风幕出风装置，各所述风幕出风装置的出风口方向朝向冷库内部，各所述风幕出风装置的出风气流在冷库水平截面内交汇形成连续环形气幕；

7、分布式送风与均压单元，包括分别设置于各所述预设高度层位处的环形送风风道和与所述环形送风风道连通的均压装置，各所述环形送风风道分别连接至一送风风机，所述均压装置为柔性均压袋或刚性稳压箱，设置于所述环形送风风道的出风侧，其内部形成稳压腔室，朝向库内一侧的壁面上均匀开设有多个出风孔；所述环形送风风道内的冷空气经所述均压装置稳压后，由所述出风孔均匀送出；

8、温湿度传感器矩阵，分别设置于各所述预设高度层位处，各所述温湿度传感器矩阵包括沿水平方向和竖直方向分布的多个温湿度传感器；

9、辅助除湿蒸发器，分别设置于各所述预设高度层位处，各所述辅助除湿蒸发器的进口端分别通过一支路连接至所述制冷剂分配总管的一个分支出口，各所述支路上串联设置有电磁阀和电子膨胀阀；

10、辅助加热装置，分别设置于各所述预设高度层位处；

11、可编程逻辑控制器，与各所述温湿度传感器矩阵、各所述电磁阀、各所述电子膨胀阀、各所述风幕出风装置、各所述送风风机、各所述辅助除湿蒸发器的电磁阀和电子膨胀阀，以及各所述辅助加热装置通信连接，所述可编程逻辑控制器配置为：

12、根据预设的温区数量n，启动对应的n-1层环形气流幕发生器，在冷库内垂直方向形成n个温区；

13、根据各温区的温度传感器数据与预设温度的比较结果，独立控制各温区对应主蒸发器支路上电磁阀和电子膨胀阀的开闭及开度；

14、根据各温区的湿度传感器数据与预设湿度的比较结果，独立控制各温区对应辅助除湿蒸发器支路上电磁阀和电子膨胀阀的开闭及开度，并在除湿过程中根据温度变化控制该温区主蒸发器支路上电子膨胀阀的开度和/或辅助加热装置的输出功率以进行温度补偿。

15、作为本发明优选的方案，所述可编程逻辑控制器还包括：在除湿过程中，优先通过减小该温区主蒸发器支路上电子膨胀阀的开度进行温度补偿，当该电子膨胀阀开度降至预设下限值后仍未能抑制温降时，再启动辅助加热装置进行温度补偿。

16、作为本发明优选的方案，所述可编程逻辑控制器还包括：根据各温区的温度传感器数据计算各温区的平均温度，并计算相邻温区平均温度的差值，根据所述差值调节对应层位环形气流幕发生器的出风风量。

17、作为本发明优选的方案，各所述风幕出风装置还包括角度调节机构，所述可编程逻辑控制器还包括：根据相邻温区平均温度的差值，控制对应层位各所述风幕出风装置的出风角度向温差较大的一侧偏移。

18、作为本发明优选的方案，所述可编程逻辑控制器还包括：根据各温区的温度传感器数据计算各温区的平均温度和温度分布标准差，当所述温度分布标准差超过预设阈值时，控制该温区环形送风风道上的出风量向温度偏高区域增加、向温度偏低区域减少。

19、作为本发明优选的方案，所述可编程逻辑控制器还包括：当多个温区同时满足制冷条件时，按照各温区预设温度从低到高的顺序分配制冷优先级，优先级高的温区对应的电子膨胀阀优先获得制冷剂流量分配。

20、作为本发明优选的方案，所述可编程逻辑控制器还包括：以预设周期记录各温区的温度波动幅度和温度超调量，当所述温度波动幅度超过预设波动允许值或所述温度超调量超过预设超调允许值时，调整该温区对应的电子膨胀阀开度增量比例系数和/或控制死区。

21、作为本发明优选的方案，所述可编程逻辑控制器还包括：在判断降温速率时，以当前时刻为终点截取预设时长内的温度历史数据进行线性回归拟合，仅当拟合决定系数大于或等于预设阈值时，才将拟合得到的降温速率用于所述电子膨胀阀开度增量比例系数的调整决策。

22、作为本发明优选的方案，所述可编程逻辑控制器还包括为执行温区数量动态变更操作，所述操作包括以下步骤：

23、步骤一、接收操作人员通过工业触摸屏输入的变更后的温区数量；

24、步骤二、将变更后的温区数量与当前温区数量进行比较，当时，启动新增的层环形气流幕发生器，并开启新增温区对应的主蒸发器支路电磁阀；当时，关闭多余的层环形气流幕发生器，并关闭被撤销温区对应的主蒸发器支路电磁阀。

25、作为本发明优选的方案，所述可编程逻辑控制器还包括执行数据通信与状态上报操作，所述操作包括以下步骤：

26、步骤一、以第一预设周期读取各温湿度传感器的数据，将读取的数据存储于缓存区；

27、步骤二、以第二预设周期生成状态报告，所述状态报告包括各温区的当前平均温度、平均湿度、温度分布标准差以及各执行器的当前运行状态，通过以太网将所述状态报告发送至远程监控服务器；

28、步骤三、当任一温区的平均温度超过预设温度上限或低于预设温度下限且持续时间超过预设时长时，通过以太网向远程监控服务器发送报警信号。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

30、1.本发明在各预设高度层位处分别设置环形送风风道和均压装置，使冷空气经均压处理后通过出风孔送出，配合竖壁贴附送风方式，克服了传统顶部直吹送风造成的温度场不均匀问题。同时，可编程逻辑控制器根据各温区温度传感器数据计算温度分布标准差，当标准差超过预设阈值时，控制环形送风风道上的出风量向温度偏高区域增加、向温度偏低区域减少。

31、2.本发明中采用n-1层环形气流幕发生器替代物理隔板作为温区分隔手段，可编程逻辑控制器根据预设温区数量启动对应层位的气流幕发生器，在冷库内垂直方向形成n个温区。操作人员可通过工业触摸屏动态变更温区数量，系统自动启动或关闭对应层位的气流幕发生器和主蒸发器支路电磁阀，实现分区数量和位置的在线动态调整。同时，可编程逻辑控制器根据相邻温区平均温度的差值，动态调节对应层位环形气流幕发生器的出风风量及出风角度，使相邻温区边界处温度梯度大于3℃/m，既消除了物理隔断对库内作业的空间障碍，又保证了各温区之间的温度隔离效果。

32、3.本发明中在每个温区层位独立配置辅助除湿蒸发器，并在除湿过程中根据温度变化控制该温区主蒸发器支路上电子膨胀阀的开度和/或辅助加热装置的输出功率进行温度补偿。在除湿过程中，优先通过减小主蒸发器电子膨胀阀开度进行温度补偿，当电子膨胀阀开度降至预设下限值后仍未能抑制温降时，再启动辅助加热装置，通过分级时序控制有效规避了除湿与制冷对抗性调节引起的温度振荡。