###轮制冷装置自动控制分析.doc

***：轮机工程专业毕业论文 PAGE 8 PAGE 11 引言 在制冷系统的运行中，通过自动控制可以使系统安全稳定的工作，保证储藏食品的质量，提高系统的运行性能，节约能源消耗以及降低运行成本等。制冷装置的自动控制系统，可以对制冷系统参数如压力、温度、湿度、流量、液位、空气成分等自动检测和调节，还可以对制冷机器和设备进行保护，以避免发生事故。系统中的控制器可采用双位、比例(P)、比例积分(PI)或比例积分微分(PID)控制器等[1]。制冷装置的自动控制系统一般采用负反馈调节系统，为了提高控制精度，还可以采用串级、前馈等调节系统。 制冷系统的参数控制技术 制冷系统的工作参数调节主要指对系统的制冷剂流量、冷室度、制冷剂工作压力等的调节。现以***轮制冷系统为例分析其基本参数的控制技术。 1.1冷室温度控制 冷藏库或制冷橱柜中的温度控制是制冷自动控制系统的基本控制。对于采用单一蒸发器的制冷装置，其冷室温度调节的最普遍方法是利用双位温度控制器直接控制压缩机的开停。 ***轮制冷系统是由一台压缩冷凝机组连接到多个蒸发器的组合制冷系统(如图1)，每个冷室分别设置温度控制器(KP61)控制供液电磁阀(EVR)。当一个冷室的温度达到所控制温度的下限值时，该冷室的温度控制器动作，关闭其蒸发器的供液电磁阀，使制冷剂停止向该蒸发器供液。当所有冷室的温度都达到下限值时，所有的电磁阀关闭。这时压缩机的吸气压力降低，当压力达到高低压力控制器(KP15)低压部分的断开压力值时，低压控制器控制压缩机停机。当任一冷室温度回升至设定的上限值时淇温度控制器打开该冷室蒸发器的供液电磁阀，吸气压力也将随之升高，当其压力达到低压压力控制器的接通压力值时，压力控制器控制压缩机重新启动，系统开始运行。图2为双位控制器控制冷室温度的原理图，其冷室温度的变化如图3所示。由于存在延迟时间T，所以冷室温度变化范围超过了控制器的控制范围[2]。 一般的食品储藏及舒适性空调系统的温度允许在一定范围内变化，因此采用双位控制法控制冷室温度即可满足要求。当温度的控制精度要求很高时，可以采用比例积分调节器或比例积分微分调节器。这两种调节器都可以使被控制量恢复到某一要求值，使静态温度保持恒定。图4为使用各种温度控制器时的调节过程比较。 图1 ***制冷系统原理图 图2 双位调节器控制冷库温度原理图 τ-迟延时间；2ε－控制器差动范围 Tˊ－开关周期；Δθ1－库温波动范围；y、θ-控制温度 图3 温库的双位调节过程 PI- 比例积分控制器；PD-比例微分控制器；P－比例控制器 PID-比例积分微分控制；t-时间；X－被控变量 图4 各种调节过程 1.2蒸发器流量控制 蒸发器制冷剂的流量调节是通过节流元件实现的。节流元件主要有热力膨胀阀(图1中TE)、热电膨胀阀等。热力膨胀阀是温包传感、机械作用的流量调节阀，它只能适用于传统的控制模式，即构成简单的过热度闭环反馈调节系统，实现比例型流量调节。热力膨胀阀的调节总是要滞后于蒸发器出口制冷剂蒸气温度的变化，当蒸发器中的热负荷减少时，滞后时间增加[3]。滞后引起热力膨胀阀的脉动工作，所以在蒸发器中不能保证蒸发温度和蒸发压力的稳定。当蒸发器中的热负荷波动较大及制冷装置必须在恒定蒸发压力下工作时，为保证蒸发器中制冷剂蒸发压力的稳定，仅靠单一的热力膨胀阀的控制是无法实现的，此时应在蒸发器的出口管路上加装蒸发压力调节阀。 由于热力膨胀阀本身存在不足，为了实现计算机控制，可采用电子手段进行流量调节。***轮制冷系统的热电膨胀阀是为了适应计算机控制而开发的一种制冷节流元件。该流量控制装置由于采用电子式比例积分调节器能够保证有良好的调节品质，即使负荷变化大，控制系统本身也能迅速准确地调整，能将过热度控制得很小，保证蒸发器面积得到最大利用。电子膨胀阀是国际上80年代以后推出的一种较为先进的节流元件，它适应制冷机电一体化的发展要求，具有传流热力膨胀阀无法比拟的优点。它按电脑预设的程序进行流量调节，尤其适用于变频式空调器中[4]。图5为热力膨胀阀与电子膨胀阀工作动态特性的比较。 由图5可见，当制冷系统开始运行时，热力膨胀阀在初始阶段制冷剂供液量G变化较大，蒸发器进、出口制冷剂温度也不停地变化。一段时间后，供液量与温度有一短暂稳定，随着冷室温度的下降，负荷变化又引起供液量、蒸发温度和过热度长时间的振荡。而电子膨胀阀在系统启动后几分钟，过热度和其它参数就基本稳定。电子膨胀阀具有良好的启动和变负荷动态特性。 Pd-排气压力；Ps-吸气压力；G-制冷流量；Tei,Teo-制冷剂进出蒸发器的温度 图5 热力膨胀阀与电子膨胀阀制冷系统的动态特性比较