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一种双级压缩式热泵真空冷冻干燥组合设备节能控制方法，其特征在于组合设备包括真空系统（1）、低压级压缩机（2）、高压级压缩机（3）、冷却水流量调节阀（4）、旁通换热器（5）、加热介质循环泵（6）、高压级冷凝器（7）、干燥室加热隔板（8）、高压级节流阀（9）、中间冷却器（10）、低压级节流阀（11）、捕水器（12）、控制系统（13）、加热介质入口温度传感器（14）、高压级冷凝温度传感器（15）、中间温度传感器（16）及捕水器蒸发温度传感器（17）；其中所述加热介质入口温度传感器（14）感应进入干燥室加热隔板（8）入口处的加热介质的温度T1，高压级冷凝温度传感器（15）感应高压级冷凝器（7）的冷媒的冷凝温度T2，中间温度传感器（16）感应进入中间冷却器（10）的冷媒的中间温度T3，捕水器蒸发温度传感器（17）感应捕水器（12）的冷媒的蒸发温度T4；所述控制系统（13）的节能控制方法包括步骤如下：（一）根据食品干燥工艺要求确定进入干燥室加热隔板（8）的加热介质的温度T1，以此为控制对象通过调节冷却水流量调节阀（4）的开度来实现，当实际温度大于设定值时，冷却水流量调节阀（4）的开度加大，反之减小；（二）根据组合设备真空度要求以及组合设备运行过程中捕水器（12）表面霜层厚度的变化，确定组合设备运行过程中捕水器（12）的蒸发温度T4随运行时间t变化的函数式；以下是一种简化的计算方法：（a）根据确定的干燥室的真空度，得到捕水器（12）的对应水蒸气凝华温度，也即捕水器（12）霜层表面的蒸发温度T4必须低于此温度，此温度也即组合设备开始运行时捕水器（12）的最高初始蒸发温度T41；（b）根据捕水器（12）的总捕水量和表面积，确定整个运行周期结束时捕水器（12）表面结霜厚度d，得到运行周期结束时的所需捕水器（12）的结束蒸发温度T42，因此整个运行周期S时间内捕水器（12）的初始蒸发温度T41与结束蒸发温度T42的差ΔT=T41‑T42；（c）因整个运行周期S时间内，单位时间升华水量不同，根据实际运行规律，其运行过程基本可以分为两个阶段，第一阶段在一半的运行时间内即0～0.5S，升华水量约为总水量的70%±10%，且单位时间升华量基本相同；在第二阶段余下的运行时间内也即0.5S～S，升华水量约为总水量的30%±10%，单位时间升华量同样基本相同；如以平板型捕水器来计算，则第一阶段捕水器（12）的蒸发温度T4随运行时间t变化的函数式Ⅰ为T4= T41‑1.4*（t/s）*ΔT,式Ⅰ中，<img file="dest_path_image002.GIF" wi="71" he="35" />，在第二阶段捕水器（12）的蒸发温度T4随时间t变化的函数式Ⅱ为T4= T41‑0.4ΔT‑0.6*（t/s）*ΔT,式Ⅱ中，<img file="dest_path_image004.GIF" wi="70" he="37" />，考虑到给蒸发温度一定安全余量，实际蒸发温度T4可在上述计算值的基础上降低2～3℃；（三）根据低压级制冷系统捕水器（12）的蒸发温度T4和高压级冷凝器（7）的冷凝温度T2确定中间冷却器（10）的最佳的中间温度T3，中间冷却器（10）的最佳的中间温度T3随捕水器（12）的蒸发温度T4和高压级冷凝器（7）的冷凝温度T2变化的函数式Ⅲ为：P3=（P2*P4）<sup>0.5</sup>，函数式Ⅲ中，P2为高压级冷凝器（7）的冷凝温度T2所对应的饱和压力，P4为捕水器（12）的蒸发温度T4所对应的饱和压力，根据函数式Ⅲ计算得到的P3可以直接得到对应的饱和温度，此温度也即中间冷却器（10）的最佳的中间温度T3；（四）根据捕水器（12）的蒸发温度T4随运行时间t变化的函数式Ⅰ及函数式Ⅱ，通过低压级节流阀（11）的开度调节及低压级压缩机（2）的转速调节来实现；当捕水器（12）的蒸发温度T4的实际值高于计算值时，低压级压缩机（2）的转速提高，低压级节流阀（11）的开度相应减小，当实际值低于计算值时，低压级压缩机（2）的转速降低，低压级节流阀（11）的开度相应加大；（五）根据函数式Ⅲ计算确定的中间冷却器（10）的最佳的中间温度T3，通过高压级节流阀（9）的开度调节及高压级压缩机（3）的转速调节来实现；当中间冷却器（10）的最佳的中间温度T3的实际值高于计算值时，高压级压缩机（3）的转速提高，高压级节流阀（9）的开度相应减小，当实际值低于计算值时，高压级压缩机（3）转速降低，高压级节流阀（9）的开度相应加大。 |
