浅析压缩冷凝机组吸气温度及吸气压力的精确控制.docVIP

浅析压缩冷凝机组吸气温度及吸气压力的精确控制 　　【摘要】压缩冷凝机组已经成为社会生产的重要设备之一，压缩冷凝机组的吸气温度与压力直接影响着压缩冷凝机组的工作效率，制约着压缩冷凝机组的使用寿命。目前，我国关于压缩冷凝机组的研究较少，本文将利用第二制剂量热计法优化压缩冷凝机组的管路设计，对压缩冷凝机组的吸气温度与压力进行精确控制。 　　【关键词】压缩冷凝机组；吸气温度；吸气压力；性能；PID 　　改革开放以来，随着我国经济的快速发展，我国工业生产模式也出现了新的变化。目前，自动化控制理论的研究成果已经广泛应用于各个领域，我国的压缩冷凝机组自动化控制体系已经比较完善，除了少数低端产品外，我国的压缩冷凝机组都实现了PID自动化控制。随着工业生产的发展，传统的PID控制系统无法实现吸气温度与压力的精确控制，造成温度与压力的波动较大，已经难以满足社会生产的需求。 　　1 压缩冷凝机组的系统参数设计 　　1.1 参数设计与特征分析 　　采用第二制剂量热计法对压缩冷凝机组的吸气温度与吸气压力进行优化，优化后的结果必须达到国家的相关标准，压缩冷凝机组的吸气温度与吸气压力的参数标准如表1所示。 　　压缩冷凝机组在工作时各个参数具有一定的协整性，参数之间具有一定的关联性，因此，影响了压缩冷凝机组的精确控制，下面对压缩冷凝机组的进气温度与进气压力的特性进行详细分析：（1）压缩冷凝机组的各个参数存在耦合影响，具体的参数包括了进气温度、进气压力以及冷凝温度等，耦合影响干扰了系统的精确控制；（2）控制系统本身存在非线性关系，缺少各个参数之间的数学模型，不能建立解耦算法，以往的解耦算法只是近似性的，具有一定局限性；（3）压缩冷凝机组的热力学进程十分复杂，且机组内部的温度变化比较复杂，难以进行准确模拟；（4）压缩冷凝机组的功率波动范围较大，因此控制系统的控制范围变化也很大，需要根据具体的工况分析压缩冷凝机组的性能，传统的PID控制系统难以进行自适应调整，无法自动修正PD参数。 　　1.2 系统设计思路与方案 　　根据上述压缩冷凝机组的参数特征进行控制设计，系统的控制方案改进主要集中在管路优化设计以及控制器件优化设计。（1）控制系统的管路优化设计，首先按照压缩冷凝机组的功率进行管路设划分，设计管路的规格与参数，系统的管路直径可以分为：9.525mm×0.5mm、15.875mm×1.0mm、19.05mm×1.0mm、28.575mm×1.5mm等，根据管路的规格设置量热器，防止温冲影响检测参数，9.525mm×0.5mm与15.875mm×1.0mm规格的管路选择小量热器，19.05mm×1.0mm与28.575mm×1.5m规格的管路选择大量热器，该设计方案可以有效减少温冲对于检测参数的影响，同时可以保证压缩冷凝机组的可调性。（2）控制器件优化设计，传统的控制元器件无法保证控制的精度与速度，吸气温度的控制可以采用量热器进行调节，通过对量热器输出功率的调整，实现对吸气参数的精确控制。 　　2 压缩冷凝机组的控制模型构建 　　根据上述改进思路，可以根据工况实时控制吸气温度Ts与吸气压力Ps，因此采用电动膨胀阀与调功器进行调整，图1是压缩冷凝机组模糊自适应PID控制系统的框架图。 　　图1 压缩冷凝机组模糊自适应PID控制系统的框架图 　　该控制系统可以根据自适应原则修正P、I、D参数，系统的控制中枢为PLC，系统的输入变量包括系统误差绝对值以及误差变化率的绝对值，PL按程序指令将比例系数Kp、积分时间Ki和微分时间Kd等参数输出，利用参数调整控制元器件。压缩冷凝机组具体控制模型如图2所示。 　　图 2 压缩冷凝机组的控制模型 　　3 压缩冷凝机组样机测试 　　本次设计选择的样机型号为DR22-50D的压缩冷凝机组，系统的控制元器件均为高精度电控阀门，压力传感器的等级为0.2，温度传感器的精度等级为0.1，具体的测温元件为铂电阻，压缩冷凝机组样机测试的检测时间为60min，压缩冷凝机组样机设定的进气压力为244.8KPa，温度为5摄氏度，计算机与PLC进行通讯实时获取进气压力与进气温度的参数，设定6S的扫面周期，采集的进气温度的波动曲线如图3所示，采集的进气压力的波动曲线如图4所示。 　　图3 进气温度的波动曲线图 图4 进气压力的波动曲线图 　　根据系统的测试数据可以得到以下三点结论：（1）压缩冷凝机组控制系统的稳定工作时间为30min，压缩冷凝机组的单组控制时间达到2个小时以上，已经满足实际生产需求；（2）压缩冷凝机组进气温度的控制精度达到了0.11摄氏度以内，已经远远超过国家标准，且检测值与平均参数之间的偏差不超过设计标准；（3）压缩冷凝机组进气压力的控制精度达到了±0.4%（2KPa）以内，已经远远超过国家标准