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基于模糊控制的冷库能量优化研究 1引言 作为冷链物流的主要环节--冷藏库(下文简称冷库），历年来都有发展。全国冷库从解放初的约3万吨库容量发展至今达到1100多万t。进人新世纪以来，尤其在加入WTO后，我国冷库建设有了新的飞速发展，国家“十二五”规划对发展现代服务业和节能环保也提出了新的要求。今后我国冷库建设应坚持科学发展观，按现代物流的要求，重视节能和环保，以使我国冷库技术得到可持续发展。 温家宝曾经提出，单位GDP的能源消耗要降低2.0%。IIR要求在未来20年内，使每个制冷设备的耗能减小30%~50%。然而就目前现状而言，我国冷库的节能技术是不能令人满意的，冷库节能技术的深人研究势在必行。通过分析文献得出，目前国内外冷库的节能措施大致有下面4种：①减少渗人冷间的热负荷;②使用高效、低能耗的设备;③制冷设备的合理运行操作;④制冷系统的余热利用。本文采用模糊控制算针对第三类节能措施作了深入细致的研究。 2制冷系统能量调节方法分析 2.1压缩机起停控制 这是一种最简单的制冷系统能量调节方法，在小型制冷装置(家用冰箱、家用空调器等)中广泛采用。一般根据压缩机的吸气压力或控制对象的温度控制系统的起停，调节对象的温度在高限和低限之间来回波动，控制精度较低,质量较差。在制冷运行期间，制冷系统就是一个压缩机能量不可调的系统，随着房间温度的降低，使得蒸发温度降低，制冷系统的性能系数下降。此外，由于起停次数（电流为运行电流的5?8倍)较多，造成制冷系统的耗能增加。制冷系统的制冷能力与调节对象的容量之比不宜过大，否则易造成制冷系统的频繁起停，缩短压缩机的寿命，甚至出现故障。 2.2吸气节流 吸气节流就是在压缩机吸气管上安装蒸汽节流装置，用节流装置改变压缩机的吸人口状态（相当于降低蒸发温度），从而改变制冷剂的流量。相当于蒸发器和压缩机在不同的蒸发温度下工作，这是一种很不经济的调节方法.该方法在大型离心机组中应用较多，利用压缩机进口的导叶开度来调节进人压缩机的制冷剂流量。这种方法调节范围不宽,适用于负荷比较稳定的系统。 2.3控制压缩机运行台数(气缸卸载） 这种调节方法在大型冷库和多缸活塞机上应用较多。它是根据调节对象的负荷变化，将负荷分成几个台阶’在每个台阶上，制冷系统是一个能力不可调的系统。蒸发温度和调节对象温度均随负荷的降低而降低，调节对象温度在一个范围内变化，蒸发器特性在阴影带内变化。因此调节精度视负荷台阶划分情况而变，台阶越多，控制精度越高。 2.4热气旁通 这种调节方法一般用在没有能量卸载机构的压缩机上。这种方式是从压缩机排气管上引一旁路与吸气管相连，其上装调节阀，根据负荷的变化，当蒸发温度降至某一值时，调节旁通至吸气侧的蒸汽量，从而使压缩机的能力与蒸发器相匹配，当蒸发器负荷下降至某一值Q时，为了使压缩机与蒸发器性能相匹配，则必须将Q的压缩机能力旁通掉。因此热气旁通可以使制冷系统在低负荷和蒸发温度很低时，蒸发温度和对象温度不至于降得太低，而又避免了低压保护而停机。为了防止压缩机在低负荷时排气温度过高，通常还要考虑喷液冷却。这种调节方式虽然有它的优点，但却是一个非常不经济的方法。因为压缩机始终运行在比正常蒸发温度高的情况下，其功耗比不调节时还要大，因而是最不节能的调节方法。除非是要求在很低负荷时不因为低压保护而停机的系统，一般不宜采用，或者仅作为一种辅助性的调节方法。 2.5调速能量调节 压缩机能力与其转速成正比，因而可以通过改变压缩机转速使压缩机的制冷能力与蒸发器相匹配。特别是近几年变频器的应用，使得压缩机变转速非常容易，而且在低转速了使压缩机的性能得到改善。变频调速可以调节压缩机的性能轴线，使得其与蒸发器性能相匹配，是最理相的调节方法。这种调节方法不仅使系统变得节能，而且使精度大大提高，适用于能量变化大且频繁的系统。由于变频调速有对负荷变化的快速跟踪特性，使得传统的热力膨胀阀的反应速度不能适应。因而必须与反应速度快的电子膨胀阀相匹配，才能使得其充分发挥其优越性能。故本文采用此种方式进行冷库节能技术的研究。 3.模糊控制系统设计 3.1 模糊自适应控制器 本文所提模糊自适应控制器鉴于文献所提SFAC控制器。模糊自适应控制器作为一个控制模块嵌入到系统中，用以代替PV控制器所行使的功能。 模糊自适应控制器的目的是模拟PV控制器的功能，它有3个输人信号和1个输出信号，三个输入为温度误差t、温度误差变化率Af；和速度Ax，输出为控制量u。输人信号的论域可以由仿真数据或系统的实际测量数据获得。为了保证系统的线性特性，在初始阶段每一个输人和输出都对应着唯一的隶属度函数(MembershipFunction，MF)。 3.2实验研究 本次实验所使用的是一座日冻结量为30t的1500t冷库。它的制冷系统设有三台压缩机，一台4AS-12.5型制冷压缩