制冷自动控制系统

制冷自动控制系统（通用12篇）

制冷自动控制系统 篇1

1 前言

制冷行业是现代化生产的重要产业, 冷冻机的电耗在水产加工、食品加工等工业中占有很大比重。虽然目前制冷过程已达到较高效率的水平, 但冷冻系统的电机所存在的浪费仍是惊人的。一台运行于接近满负荷状态的电机的运行效率为70%-85%, 但如在过0%负荷情况下运行, 其效率仅有45%-55%。一般水产加工的冷冻电机大多数时间运行于40%负荷状态, 导致了能源的浪费。

针对国内制冷行业大量使用螺杆空气压缩机的实际, 项目团队着重研究了如何解决压缩机电机的变频调速问题, 从而实现利用变频技术改变电动机转速来调节流量和压力的变化, 根据用气量的大小自动调节电机转速, 减少了电机频繁的加载和卸载, 使得供气系统气压维持恒定, 使制冷系统取得明显的节能效果。

2 改造策略

以某公司制冷节能控制系统的改造工作为例进行分析, 通过对制冷设备的观测, 压缩机设备参数如下:

现场观察来看, 12台制冷压缩机负荷范围基本都在100%范围内波动。由于生产负荷的变化, 12台机组仅有几台在工作, 滑阀都开启在100%, 不能随着加载负荷变化而变化, 多台机组在大部分的时间都处于卸载状态 (现场观察) 。

通过改变电机的转速来匹配实际变换的制冷量需求。制冷压缩机有一套完整的负荷调节体系, 冰轮的螺杆机组就是通过滑阀来进行能量调节的。通过变频改造后, 调节方式也就发生了变化。大致过程如下:当运行信号到来以后, 变频器会以一个较低速度运行, 滑块则会自动调节到最大负荷状态, 固定滑块的状态。此时变频器则参考吸气压力的高低自动调节制冷压缩机的转速, 构成一个过程闭环控制系统。当变频器运行到我们设定的下限频率, 说明此时制冷量需求较小, 系统自动让变频器固定在下限频率运行, 滑阀此时重新参与能量的调节, 实现变频调节结合滑阀调节的一个完美节能解决方案, 效果明显。

3 关键技术分析

3.1 设计主控系统

将逻辑控制功能都纳入系统的控制范围, 通过变频器控制电机切换以实时控制电机运行速度, 采集吸气压力, 通过MCB101模拟量模块输出, 依据实时负载的大小自动调节。选用丹佛斯AKD102变频器, 实现一个变频器控制一个空气压缩机组, 制定合理的控制策略, 对多个机组输出相同的频率 (35-50Hz) , 调整压缩机转速, 在保护空气压缩机组的同时, 实现最大程度的节能。

3.2 变频节能控制系统

采用自适用控制逻辑, 同步调节电机转速和滑阀开度, 来调节机组输出冷量。最高效率点在40%~50%负荷左右, 而且负荷降低, 单位冷吨能耗增加缓慢。

在低负荷状态运行时, 同时调节滑阀开度和电机转速, 调节机组运行状态、可控制螺杆压缩机最佳制冷量, 避免震动对机组的伤害, 确保机组运行安全。

优化机组启动性能, 延长设备寿命, 对机组实现软启动, 启动电流不会超过机组满负荷电流 (FLA) 的110%, 机组没有启动时间间隔的限制, 机组可频繁启停。

4 软硬件具体设计

(1) 在原主回路中增加变频接触器, 当选择变频模式时, 变频接触器吸合, 同时工变频接触器要有机械上的互锁, 防止误动作。

(2) 在控制回路中保留原有的启停按钮操作方式不变, 增加变频/工频选择开关。

(3) 增加延时继电器, 确保上电20min内主机处于预热状态, 不会立即启动。

(4) 原有工频运行指示灯指认为变频运行指示灯。其余指示灯信号指示功能不变。

(5) 选择了一款能够抵抗较强电磁干扰的压力变送器, 与主变频器构成压力闭环控制。

(6) 开发主控控制系统, 逻辑控制功能都纳入控制系统的控制范围, 对变频器控制以及速度进行实时控制, 采集吸气压力, 通过MCB101模拟量模块输出, 依据实时负载的大小自动调节。

(7) 原有12台压缩机全部使用变频器, 分为四组, 每组使用一套独立的制冷控制器控制, 带有控制器的变频器为主控 (Master) , 它可以控制另外三台从动变频器 (Followers) 。主控器和主变频器与主吸气压力传感器构成闭环控制, 当主变频器达到最大速度但还未满足吸气压力时, 从动变频器开始工作, 第二台到第三台到第四台。为保证管网压力相同, 四台变频器速度是相同的。反之当主变频器达到最小速度还超过吸气压力时, 从动变频器开始停止, 第二台到第三台到第四台。为保证管网压力相同, 主从变频器速度也是相同的。

四组控制器 (Master1, 2, 3, 4) 由一台PLC控制, 通过通讯连接到各主控制器。制冷量要求不高时, 只需运行Master1, 需要时再启动Master2, 3, 4, 以此类推。可以以级联方式运行, 也可以同频方式运行。总体控制由上位机决定。

5 系统节能改造效果

5.1 节能分析

原系统采用PID控制, 根据吸气压力或蒸发器出水温度设定值与实际值偏差调节压缩机转速。数据分析显示:采用滑阀调节, 当产生70%的冷量时消耗了80%的用电功率 (蒸发温度-15℃, 冷凝温度+35℃) 。 (黑色曲线)

采用变频节能控制器控制, 被压缩气体的压缩过程与满负荷压缩过程完全相同, 仅仅是压缩过程的时间发生变化影响部分泄漏损失增加, 无额外能量损失。数据分析显示:当产生70%的冷量时消耗了72%的用电功率 (蒸发温度-15℃, 冷凝温度+35℃) 。 (蓝色曲线)

5.2 稳定的吸气压力, 较高的蒸发温度, 有效减少结霜

日照地处海边, 空气湿度大, 系统改造后, 蒸发温度稳定且提高, 有助于整体系统的节能, 并且减少结霜。

5.3 大幅降低起停次数

传统机组设计:一个五机头机组, 压缩机日总起停次数达500-800次。系统改造之后, 使得起停次数大幅降低50%左右, 节能效果明显。

6 应用分析

(1) 采用变频螺杆节能的前提条件是压缩机长期工作在部分负荷下。

(2) 不同的工况, 节能效果不一样。排气压力与吸气的比值越大, 采用变频调节时部分负荷下节能效果越好, 因为大压比工况采用滑阀调节时部分负荷的定容压缩现象越严重。

参考文献

[1]李昂.节流机构在制冷系统中的应用分析[J].低温与特气, 2007 (04) .

[2]何宁芝.利用循环水泵变频控制实现冷库制冷节能[J].装备制造技术, 2010 (01) .

制冷自动控制系统 篇2

（一）制冷剂的检漏

外观检查，观察系统各连接位是否有油迹而初步判断系统有否泄漏。电子检漏仪，这种检漏仪可以通过探测头吸收漏出的制冷剂，如果发现被测部位泄漏时，检漏仪即发出响声或闪烁光，其检测灵敏度高。

（三）制冷剂的补充

1.关闭歧管压力表高、低压手阀，将高、低压软管分别接到相应的维修阀上，中间注入软管接入制冷剂罐，打开制冷剂瓶手阀。2.分别先后拧松高、低压软管及中间注入软管与歧管压力表接头处，让气体溢出约0.5min左右对软管进行排空，然后再拧紧接头处。

丙烯制冷系统运行总结 篇3

1、丙烯制冷单元工艺流程

来自低温甲醇洗单元的气体丙烯(-40℃，0.04MPa(G))经压缩机入口分离器(142V101)分离夹带的液体丙烯后，进入压缩机一段入口。压缩后(90℃，1.6MPa(G))的丙烯气经丙烯冷凝器(142E101)被循环水冷凝成液体丙烯，减压至0.51MPa(G)进入丙烯闪蒸槽(142V103)，闪蒸出的丙烯气在三段入口分离器(142V105)中分离夹带的丙烯液后，进入压缩机三段入口。从丙烯闪蒸槽(142V103)底部出来的液体丙烯(1.2℃，0.651MPa(G))分成两股，一股直接进入丙烯过冷器(142E102)的管程，被另一股减压至0.15MPa(G)进入丙烯过冷器(142E102)壳程的丙烯冷却至-20℃后，送至低温甲醇洗单元使用。从丙烯过冷器(142E102)壳程去分离夹带的液体丙烯后，进入压缩机二段入口。两系列制冷装置共用一个丙烯贮槽(142V102)，收集本单元和低温甲醇洗单元排出的液体丙烯，同时两个制冷系列共同使用一个煮油器(142V106)，用来去除系统中的杂质。

2、出现的问题

2.1142V101压缩机入口分离器的主要作用：一是将来自低甲的丙烯气液分离；二是将来自压缩机出口通过一段防喘振阀返回压缩机入口的90℃，1.6MPa(G))丙烯气体降温到-36℃，并将142V101液体丙烯蒸发，防止压缩机喘振。但实际运行的过程中当液位控制超过10%时(设计值为30%-60%)会出现一段入口流量计读数为零，一、二、三段防喘振阀全开，后发现流量计引压管能排出液体丙烯，由于气相带微量液体使得流量计为零，压缩机不能正常工作。

2.2压缩机干气密封气泄漏气压力在全厂开车的过程中高达250kpa(设计值达到195kpa时压缩机会联锁跳车)。原因是在全厂开车的过程中火炬管网的压力高，并非压缩机干气密封系统故障。

2.3在压缩机试车时，压缩机出口压力达到1.79Mpa，(压缩机出口最高设计压力为1.73Mpa，当压力超过1.73Mpa时，压力控制放空阀142PV104会自动打开)，但142PV104全开，压力依然高于设计最高值1.73Mpa，后发现142E101冷凝器积液包丙烯液温度测点温度高达60℃，打开142E101循环水回水导淋阀发现水中夹带丙烯。Ⅱ系列出现同样的问题。

2.4试车时期压缩机开车时，二、三段进口需要开喷淋丙烯降温，有时即使开度不大，也会造成二、三段入口分离器液位达到联锁值而跳车，从而给开车造成很大的操作困难。

3、改造方案及应对措施

3.1针对142V101液位控制过高，一段入口流量计失真的问题。处理措施：将142V101液位控制在10%以下，不以液位计读数为准，而是通过监控一段入口压力和温度来调整阀门的开度，使进口的温度略高于进口饱和压力所对应的温度，取得良好效果，没有再出现上述问题。

3.2由于火炬管网的压力高而导致压缩机干气密封气泄漏气压力过高的问题。火炬管网压力高主要是火炬管网积液包中液体未及时排空所致，我们采取的措施是将火炬管网积液包中液体及时排空。由于泄漏气流量很小，大约 5m3/h，为防止机组因外管网压力高跳车，在大修时，将泄漏气另配1寸管道引至户外高点放空，起到双重保险的作用。

3.3丙烯压缩机出口压力超过设定值1.73Mpa，是由于142E101/142E201丙烯冷凝器泄漏，换热效果差，丙烯气不能冷凝所致。我公司142E101/142E201为列管式换热器，我们采取的措施是停车高压清洗冷凝器列管，查漏并堵死已漏列管。采取上述措施后，丙烯制冷单元基本能正常运行，但是在炎热的七八月份的白天，由于冷凝器换热效果下降，压缩机出口压力仍然略高于1.73Mpa(压缩机出口最高设计压力为1.73Mpa，当压力超过1.73Mpa时，压力控制放空阀142PV104会自动打开)，压力调节阀142PV104有一定的开度，大约5-10%，有大量丙烯浪费，在2011年8月大修时，更换新的142E101/142E201，问题得以解决。

3.4随经验的丰富，改变开车方法，原来是当汽轮机暖机结束，可以用调速器调整时，收二三段的防喘振阀，后改为汽轮机在3900rpm暖机时，只要二三段有裕度便慢慢收二三段的防喘振阀，这样既避免开喷淋丙烯，又使出口压力不高于1.73Mpa，避免二、三段进口气相丙烯带液，避免机组液击，改进后不但操作方便而且还可以减少对机组危害。

4、改造效果

汽车涂装车间制冷站系统控制方案 篇4

系统组成及运行模式

某汽车涂装车间的制冷站系统如所示, 包括一次侧循环水系统、二次侧循环水系统、制冷机组系统、冷却塔系统和换热器系统。

系统运行有两种模式。冷却塔+换热器+一、二次侧水泵 (模式一) :当外界平均温度低于8℃时, 以冷却塔为冷源通过换热器进行热交换。冷却塔+制冷机组+一、二次侧水泵 (模式二) :当外界平均温度高于8℃时, 以制冷机组为冷源送出冷水。

一、二次侧水泵控制 (模式一/模式二)

(1) 水泵连锁。如附图所示, 6台水泵 (PU1-3、PU4-6分别都是2用1备) 与管网压力传感器P S1连锁, 当管网压力低于设定值且持续10s以上时, 水泵停止运行并报警。

(2) 水泵起停。在任何模式下, 一、二次侧都要各有一台水泵在运行状态。

(3) 二次侧压差控制。二次侧用户流量的变化会反映到供回水压差上, 通过调节二次侧循环水泵频率来维持压差设定值, 满足二次侧用户的流量。

(4) 一次侧水泵C1控制 (模式一条件下) 。一次侧水量根据二次侧水量的变化而变化, 通过调节一次侧循环水泵频率来维持流量设定值。一次侧水泵流量的设定值为二次侧能量计C2实时流量值的1.02倍。

(5) 一次侧水泵C2控制 (模式二条件下) 。一次侧流量只要满足制冷机流量即可, 水泵将根据制冷机组一对一起动, 当C2冷量大于设定值时 (同制冷机设定值) 第二台水泵起动, 当C2低于制冷机负荷的40%时 (同制冷机设定值) 第二台水泵停止。

(6) 水泵顺序起停控制。当压差或流量反馈低于设定值时, 第一台水泵变频器由最小值〜100% (为了避免频率过低, 设定变频器的最小值为10Hz) ;当第一台水泵转速持续2min不低于95%时, 第二台水泵起动, 流量增加, 控制输出降低, 两台水泵将随着控制输出同步运行。当两台水泵转速持续2min低于60%时, 第二台水泵停止运行。

(7) 故障切换及时间累计切换控制。当任一水泵发生故障时, 切换至备用泵。为了保证每个水泵的寿命, 设置时间累计切换控制, 每星期将切换至运行时间较短的水泵运行。

制冷机组控制 (模式二条件下)

(1) 制冷机组入口阀门控制。在模式二条件下, 系统使用制冷机组作为冷源, 制冷机组将始终有一台在待机状态下, 相应的入口阀门 (BV3, 4) 打开。

(2) 制冷机组起停。每台冷水机组本身有单独的控制器。控制器和系统P L C控制柜之间采用Modbus通信, 收到来自系统PLC控制柜的起动信号后, 先打开制冷机冷冻水入口阀门 (BV3, 4) , 在起动相应冷却水循环泵, 当内部的水流开关检测到冷水流动达到一定流量并且温度高于设定值时, 起动冷水机组, 并自动控制出水温度。停机时, 先停止冷水机组, 5min后相应冷却水循环泵停止, 入口阀门关闭。

(3) 制冷机组顺序起停控制。冷水机组顺序起停根据二次侧能量计C2, 当C2大于设定值时 (设定值根据制冷机的额定冷量, 一般保险起见, 设定值小于额定冷量, 如制冷机额定冷量是1 000k W, 设定950k W即可) , 起动第二台制冷机;当C2低于制冷机负荷的40%时 (如制冷机额定冷量是1 000k W, 即为400k W时) , 停止第二台制冷机。

(4) 故障切换及时间累计切换控制。当任一制冷机发生故障时, 切换至另一台。为了保证其寿命, 设置时间累计切换控制, 每星期将切换至运行时间较短的制冷机运行。

(5) 制冷机冷却水循环泵连锁。2台水泵 (PU7, 8) 与管网压力传感器PS2连锁, 当管网压力低于设定值且持续10s以上时, 水泵停止运行并报警。

(6) 制冷机冷却水循环泵控制。制冷机冷却水循环泵 (PU7, P U8) 为一对一起动, 起动相应制冷机前, 首先起动其冷却水循环泵。关闭制冷机组5min后, 其对应冷却水循环泵关闭。

(7) 制冷机冷却水调节阀控制。制冷机冷却水调节阀 (RV1, R V 2) 根据对应的制冷机冷却水入口温度传感器 (TS3, TS4) 控制, 当温度升高时, 调节阀从0~100%。

冷却塔控制 (模式一/模式二)

(1) 冷却塔出水阀门控制。在任何模式下都要有一台冷却塔在准备状态, 相应出水阀门打开。

(2) 冷却塔出水温度控制 (模式一/二设定值:11℃/40℃) 。冷却塔出水温度传感器 (TS1, TS2) 控制对应冷却塔风扇, 当温度升高时, 风扇变频器由最小值~100% (为了避免频率过低, 设定变频器的最小值为10Hz) 。

(3) 冷却塔顺序起停控制。当第一台冷却塔风机转速持续2min不低于80%时, 第二台冷却塔相应出水阀门打开, 冷却塔起动;当两台冷却塔风机转速持续2min低于40%时, 第二台冷却塔停止, 相应出水阀门关闭。

(4) 冷却塔最低温度控制。为了保证换热器后水温不低于0℃ (低于0℃会损害管道及设备) , 温度传感器TS5设定温度为5℃, 与TS1, 2控制器取最小开度控制冷却塔风扇, 保证管道温度高于5℃。

(5) 冷却塔模式。冷却塔为干湿两用冷却塔。当外界平均温度低于15℃时, 冷却塔以干式模式运行, 喷淋泵关闭;当外界平均温度高于17℃时, 冷却塔以湿式模式运行, 喷淋泵起动。

(6) 液位计补水控制。冷却塔内安装浮子式液位计, 在湿式模式下冷却塔通过液位计自动补充由于喷淋而蒸发消耗的水量, 使水位保持在设定高度。补水管路与软化水站连接。当液位低于设定液位时, 喷淋泵停止。

(7) 冷却塔补/排水报警。当外界平均温度低于5℃时, 系统进行报警, 通知维护人员手动排出冷却塔内的水;当外界平均温度高于10℃时, 系统提醒维护人员打开加水阀门。

(8) 故障切换及时间累计切换控制。当冷却塔发生故障时, 切换至另一个冷却塔。为了保证其寿命, 设置时间累计切换控制, 每星期将切换至运行时间较短的冷却塔运行。

换热器控制 (模式一条件下)

(1) 换热器冷却水循环泵连锁。水泵 (PU9) 与管网压力传感器PS2连锁, 当管网压力低于设定值且持续10s以上时, 水泵停止运行并报警。

(2) 换热器入口阀门控制。在模式一条件下, 系统使用冷却塔作为冷源, 换热器入口阀门 (BV5) 打开。

(3) 换热器冷却水循环泵起停控制。在模式一条件下, 循环泵 (PU9) 一直运行, 为保证一定流量将其最低频率设定为30Hz。

(4) 换热器温度控制。温度控制由换热器冷冻水侧出口温度传感器TS6控制, 当温度升高时, 控制器分2段输出;第1段为控制器输出0~50%时, 三通阀门RV3从0~100%;第2段为控制器输出50%~100%时, 换热器冷却水循环泵PU9输出转速从60%~100%。

结语

制冷系统的组成及工作原理 篇5

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制冷系统的组成及工作原理

冷藏箱制冷系统的组成及工作.原理

制冷系统主要由压缩机、冷凝器、贮液罐、过滤器、热力膨胀阀、蒸发器等组成工作过程和家用电冰箱基本相同。不同的是在冷凝器与过滤器之间增加了一个贮液罐和过滤器后面的热力膨胀阀。冷藏箱的制冷量大，使用制冷剂较多，为了方便修理和长时间停机时制冷荆不易泄漏，在冷凝器后面安装一贮液堪，雄的两端都安有截止阀。当系统出现故障需维修或长期停机时，可把制冷剂全部贮存于堪中。热力膨胀阀和电冰箱毛细管起着相同的作用。膨胀阀的结构比较复杂，制造麻烦，但便于控制调整和检修，对制冷剂的质量要求也不像毛细管那样严格。

二、冷藏柜制冷系统的组成及工作原理

冷藏柜的制冷系统主要由压缩机、冷凝器、电磁阀、干燥过滤器、热力膨胀阀.、蒸 发器等组成。其制冷工作过程与冷藏箱基本相同，不同的是冷凝器的后面没有加贮液姚，而加了一个电磁阀。两者冷凝器的冷却方式不同.冷藏担多采用水冷式冷凝器(有些机 组也不同)，是利用冷却水在冷凝器中把热量带走，使制冷荆气体冷凝成液体.为了避免 开机时制冷剂液体冲击压缩机，发生液击故障，在冷凝器和过滤器之间加一电磁阀，它 是和压缩机同步工作的。压缩机工作时，电磁阀把供液管道打开;压缩机停止工作时，电 磁阀关闭供液管道，防止大量制冷剂液体进入蒸发器。

节能空调制冷系统分析 篇6

关键词：节能 环保 制冷 节能空调

随着我国科学发展观的提出，低碳环保节能减排越来越成为我国经济发展和产业结构调整的目标和方向。而空调制冷行业作为国家节能减排事业的重要组成之一，其环保责任重大。要想实现空调制冷行业的节能环保目标就必须不断更新节能空调制冷系统，大力推进行业技术改革，引导其朝着节能、环保、安全方向发展。本文以蒸汽压缩式制冷系统为例，就其在运行与管理环节中所出现的问题进行了相关研究，并找出了影响系统制冷效果的几个因素，为今后的研究提供了一定的指导和借鉴。

1 节能空调制冷系统的构成及工作原理

空调节能制冷系统主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器以及膨胀阀几部分，它通过压缩机完成了制冷剂的压缩，将制冷剂压缩成液态后输送至蒸发器内，经过与冷冻水的一系列热交换，完成冷冻水制冷过程，最后再由风机将冷冻水吹送出去，实现降温制冷目的。空调制冷系统利用热力学基本理论，通过制冷机的运作完成了热量的相互转化，将低温热量排放至高温环境中。其工作原理为：节能空调制冷系统在压力温度环境下，制冷剂在达到一定压力温度时便会吸热沸腾，从而使其温度低于被冷却物体或者流体的温度值，产生冷热温差。而压缩机通过抽取和压缩蒸发器中产生的源源不断的蒸汽，使其最终达到冷凝所需要的压力范围内，最后经由冷凝器将蒸汽等压冷却为液体，在冷却时释放出的热量会传递给冷却介质，此时空调制冷系统的冷凝温度一定要比冷却介质的温度高，以保证其制冷效果，冷凝后的液体最终会由膨胀阀或其他空调节流元件流入蒸发器，从而实现空气降温的目的。

在整个空调制冷循环系统中，压缩机作为其中最重要的功能部件之一，被称为制冷系统的心脏，是空调系统进行节能技术革新的关键环节，它通过改变气体的容积量来实现气体的压缩和传输，并降低蒸发器的压力值，提高冷凝器中的压力值，而在此过程中需要消耗大量的能源动力。目前，在节能空调制冷系统中所采用的压缩机种类多样，常见的有叶片式压缩机、曲轴连杆式压缩机、斜盘式压缩机、涡旋式压缩机等。另外，按压缩机的排量变化情况，还可以将压缩机分为定排量压缩机和变排量压缩机两种类型。其中，变排量压缩机有效地减少了空调系统的运行负担，它可以根据实际制冷负荷改变其排量，实现了压缩机排量的自动化控制，更为经济环保，符合现代空调系统的设计理念。

冷凝器是空调制冷系统的热交换器，它将从压缩机运送而来的气态制冷剂，通过降温降压转变为液态的制冷剂，并负责将制冷剂吸收的热量散发至大气当中，通过散热改变了其状态，从而起到降温的作用。冷凝器一般通过风扇进行冷却散热，它主要由管路和散热片两部分组成。

与冷凝器相似，蒸发器也是一个热交换器，它对由膨胀阀内喷出的雾状的制冷剂进行了一系列蒸发处理，并吸收了大量热量，降低了蒸发器温度，逐步实现制冷目的。同时，在降温时，一些溶解在空气中的水分也会在低温的情况下凝结而出，并及时将其排除。蒸发器也包括管路和散热片两部分，同时蒸发器的下端还附有排水管和接水盘。

膨胀阀，又称热力膨胀阀，是空调制冷装备的重要部件，它实现了对冷凝压力至蒸发压力的有效节流，同时还对制冷剂流量进行实时控制，其工作完成的质量直接决定着整个空调系统的运行质量。因此，在空调系统的日常运行过程中，技术人员必须密切关注膨胀阀的实际工作状况，重视对其的保养和维修，通过定期检查和调整，从而有效地提高空调系统的使用寿命，降低能源消耗，减少运行成本。

目前，就我国空调制冷系统的实际能耗现状来看，当前各生产部门在实际生产中对空调制冷系统的管理仍有待进一步的提高，管理效率低下，环保意识不强，能源浪费现象屡见不鲜。因此，应加强对空调制冷系统的日常管理与维护，加大科技创新力度，推动空调制冷系统优化升级，降低能源消耗，最终达到节能减排的目标。

2 影响空调制冷效果的因素

在组成空调制冷系统的四大系统构件中，由于压缩机的工作效率主要由其投资成本决定，受具体技术因素影响度较小。因此，从总体来看，影响空调制冷系统制冷效果的因素主要有以下三方面：

2.1 制冷系统的蒸发温度

蒸发器作为制冷系统的主要吸热装置，负责调节制冷剂的蒸发温度，以保证整个制冷循环过程的顺利进行，实现其制冷功效。一般情况下，蒸发器内的制冷剂蒸发温度应低于空气温度，只有这样才能及时将空气中的热量传递给制冷剂，使制冷剂在吸热的情况下蒸发，由固态变为气态，再随压缩机传输至冷凝器，保证蒸发器的压力值在蒸发后仍保持在一个较为平稳的水平上，避免出现因蒸发气体含量过高而造成蒸发温度上升的情况，有效地保证了其制冷效果和质量。而蒸发器内制冷剂蒸发温度和空气温度二者的温度差一般为一个固定值，是空调设计人员在综合分析空调运行成本以及制冷能耗成本的基础上得出的。目前，机房空调系统所使用的蒸发器一般为直接式蒸发器，其制冷剂蒸发温度与空气温度的固定差在理论上处于12-14℃之间。但在实际运行过程中，受各种内在和外在因素的影响，其温差值往往不稳定，有时甚至可以达到20℃以上，这就大大增加了空调制冷系统的能耗量，不符合节能减排的设计理念和主题。据相关实验数据表明，对蒸发器而言，在冷凝温度保持固定不变的情况下，其蒸发温度值越高，压缩机的制冷效果就随之下降，废物排放量升高，耗电量增加。因此，技术设计人员必须严格控制空调制冷系统的差值，以保证制冷效果，从而起到降低能耗的目的。一般情况下，影响蒸发器温度变化的原因主要有以下几个方面：

①蒸发器管路结油，影响制冷效果。在蒸发器正常工作时，润滑油和氟利昂在相互溶解的过程中，不会在换热器的表面形成一层油膜，因此也不会产生油膜热阻，从而影响制冷效果。但蒸发器一旦出现管路结油的情况，必然会影响系统的换热效果。因此，在追加润滑油时一定要选择与原润滑油标号及性能相同的润滑油，以有效地避免油膜的产生。另外，出现油膜后，技术人员可使用一些化学溶剂进行冲洗，以有效地消除油膜。endprint

②空气过滤网出现堵塞。空气过滤网堵塞后，会严重影响热量的传递效果，进而导致系统的制冷循环过程难以顺利实现。因此，在实际使用中，技术人员一定要注意定期保养和更换过滤网，以保证空调制冷系统的循环风量处在一个较适宜的范围内，增强过滤效果。

③干燥过滤器发生堵塞。干燥过滤器发生堵塞时，其制冷剂的正常循环过程难以保证，造成系统供液出现问题，制冷效果大大降低。因此，在实际使用过程中，空调技术人员要定期清理干燥过滤器，使其保持干燥和清洁，并及时清除杂质和污垢。

④制冷系统中制冷剂含量不足。吸气压和排气压数值过低，导致蒸发器的蒸发量降低，制冷效果难以保证。因此，技术人员要及时补充制冷剂，使制冷系统恢复正常工作。

2.2 胀阀开启度

作为制冷系统中的重要组成部件，热力膨胀阀能够在保证压缩机回气过热度稳定的基础上，适时适量地为蒸发器提供制冷剂，从而增强制冷效果。在制冷设备运行的初始阶段，热力膨胀阀无需调整即可正常工作。而随着设备使用年限的增长，热力膨胀阀的内部结构也会受到不同程度的磨损，导致其开启度偏大或偏小，影响其工作质量。因此，技术人员必须定期测量和调整膨胀阀的开启度，使其处于最佳匹配点。在调整膨胀开启度时，先将系统停机，再将数字温度表探头插入回气口处的保温层，得出其回气温度值，再在测量出对应出口处的温度值后开机，使压缩机连续运行15min以上，当其系统压力和温度值均保持恒定不变时，进行高压测量，若测得压力值为18kg/cm2，且高压开关始终闭合，则说明系统运行正常。反之，则需要调整。

2.3 制冷系统的冷凝压力

所谓制冷系统的冷凝压力，就是指冷凝器中气体在分子运动的过程中因碰撞容器壁而产生的压力，它是容器壁单位面积上所承受的压力。冷凝压力是空调制冷系统的制冷剂在冷凝器中所承受的工作压力，影响冷凝压力的主要因素为分子的运动速度，分子运动越快，其冷凝压力就越大。一般情况下，空调制冷系统多采用风冷式冷凝器，它内部包含多个组盘管，盘管外还另加肋片，从而有效地增加了其传热面积，降温效果更佳。同时，冷凝器还采用了风机加快空气流动。但由于风机的叶片距较小，长期工作容易使叶片上粘黏一些杂质和尘埃，导致空气流通不畅，严重影响了制冷系统的制冷效果，不仅冷凝效果不佳，还会导致耗电量增大，不符合空调制冷系统的节能环保理念。因此，技术人员要定期清洗空调外机，保证其清洁度和干燥度。另外，一旦发现冷凝器的配置出现问题，要及时更换冷凝器，避免故障而影响整个系统的正常运行。

另外，空调系统在抽真空和加液时一旦处理不当，就容易使系统内混入大量空气或残余水分，从而影响制冷剂蒸汽的正常冷凝和放热循环过程，导致冷凝器压力升高，超出正常范围，最终增加排气压力和温度，从而导致耗电量增加。因此，在抽真空和加液的过程中一定要将高压系统内的空气和残余水分及时排除出去，以免造成不良影响。在操作时，技术人员必须先将系统关闭，以保证整个操作是在停机的情况下进行的，再从系统的排气口或冷凝器的丝堵处进行放气，直至排完为止。

3 结论

制冷剂冲注过多，冷凝压力也会升高。由于多余的制冷剂会占据冷凝器的面积，造成冷凝面积减少，使冷凝效果变差。通过上述手段，可以保证空调工作在最佳状况，不仅降低了空调的故障率，而且单台空调在夏季可以节约10～20%的能量。因此，加强空调维护，对空调的制冷效果、空调寿命，尤其是节约能源具有重要的意义。

4 结束语

随着我国经济发展水平的不断提高，空调制冷设备的使用也越来越普及，在空调制冷设备功能逐渐完善的同时，其性能也趋于优良。与此同时，随着经济全球化趋势的进一步增强，在全球范围内常规能源的消耗量持续增加，其储量也不断降低，导致能源结构失衡，能源价格居高不下。为解决这一问题，各国必须积极调整能源使用结构，提高能源利用率，积极推动节能减排目标的实现。而空调能耗作为全球能源消耗的重要构成之一，在总能源消耗结构中所占比例较高。因此，积极推动节能空调制冷系统更新换代，不断提高其能源利用率，降低能耗和废物排放量，对于提高空调产品的节能效率，顺利完成节能指标意义重大。

参考文献：

[1]王起霄，刘淑静，汝长海.变频空调的性能研究[J].哈尔滨商业大学学报（自然科学版），2001（030）.

[2]马娟丽.中央空调系统的最优化运行[D].西安科技大学，2006.

[3]柏晨.空调变水量系统控制方法的研究[D].天津大学，2004.

[4]孔繁丽.节能空调制冷系统分析[J].门窗，2013（09）.

[5]盛学章.广东欧科空调制冷有限公司国家认可实验室揭牌[J].机电信息，2011（22）.

[6]江春阳，狄育慧.节能空调模式在粮仓中的应用初探[J].粮食储藏，2012（05）.

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制冷自动控制系统 篇7

关键词：制冷系统,多变量,动态矩阵控制,遗传算法

0 引言

制冷系统应用范围广泛, 在日常生活中具有很重要的作用。由于目前能源问题日益严重, 如何提高制冷系统控制质量, 实现节能降耗是制冷行业研究的重点问题之一。目前制冷系统节能运行一般是利用电子膨胀阀调节过热度以提高蒸发器的换热效率, 或改变压缩机频率调节蒸发温度, 以实现节能降耗运行, 但是这种控制方法往往使制冷系统无法运行在额定状态, 会造成工作效率降低[1]。预测控制是直接从工业过程控制中产生的一类基于模型的新型控制算法, 最初由Richalet和Cutler等人提出。由于它最大限度地结合了工业实际的要求, 综合控制质量高, 因而很快引起了工业控制界以及理论界的广泛兴趣和重视。目前预测控制在理论和实践方面都取得了显著的进展[2,3]。

为了获得更好的控制效果, 首先将过热度和蒸发温度同时作为被控对象, 基于最小二乘辨识方法根据数据辨识获得以蒸发温度和过热度为输出, 以压缩机频率和电子膨胀阀开度为输入的传递函数模型;随后考虑系统输入输出的约束条件, 对被控对象设计DMC控制器。考虑到影响DMC控制效果的主要参数, 如控制时域, 预测时域, 误差权重矩阵等, 为了避免采用试凑法选取DMC参数存在的主观性和随机性, 减少不必要的时间消耗, 给出一种基于不依赖于对象数学模型的遗传算法选择控制器参数。遗传算法是通过模拟自然界生物进化过程, 将所求问题的解用编码串来加以表示, 并形成一组可行解的集合并利用相应的仿生算子作用于每个个体, 存优去劣, 反复迭代, 最终获得问题的最优解[4,5]。遗传算法不依赖于对象模型, 非常适用于DMC参数这种缺乏解析关系的寻优问题。最后将基于遗传算法的DMC自寻优控制器施加到制冷系统的控制问题当中, 仿真结果表明了算法的有效性。

1 系统描述

制冷系统是一个热量不断从被冷却对象取出并转移热量的能量转移过程, 蒸汽压缩式制冷系统主要由压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀等组成, 各部件之间用铜管依次连接, 形成一个密闭的系统, 制冷循环原理如图1所示。在整个制冷循环过程中, 液态制冷剂在沸腾蒸发时从制冷空间介质中吸收热量从而实现制冷的目的。液态制冷剂在蒸发器中吸收热量变成低压低温的制冷剂蒸气, 由蒸发器排出的低温低压制冷剂蒸汽被压缩机吸入, 再经过压缩机使其变成高温高压的液体后排入冷凝器;在冷凝器中制冷剂的压力不变, 放出热量Qk而被冷凝为高压高温的液体;高压高温的液体制冷剂经电子膨胀阀节流后, 变成低压低温的气液混合物进入蒸发器;制冷剂在蒸发器内压力不变, 吸收热量Qo而使外界温度降低。如此, 制冷剂在系统内不断经过压缩、冷凝、节流和蒸发四个热力过程, 把从低温物体吸收的热量不断地传递到高温热源中去, 从而达到制冷的目的。

由于制冷系统是一个高度非线性、强耦合的系统, 其机理模型分析十分复杂。为了分析制冷系统的控制问题, 首先根据最小二乘算法, 以电子膨胀阀的开度和压缩机的频率为控制输入, 蒸发器过热度和蒸发温度作为系统输出, 辨识获得制冷系统的传递函数模型[6]。

考虑结构如图1所示的制冷系统, 假设电子膨胀阀完全打开时的开度记作100%, 压缩机频率为50Hz时记作100%。当频率和开度分别阶跃变化10%时, 分别纪录过热度响应数据, 并采用Matlab系统辨识工具箱进行辨识。经过递推最小二乘法辨识后得到以频率和开度为输入, 蒸发温度和过热度为输出的传递函数模型:

其中, Pe为蒸发温度, Tsh为过热度, fcomp为压缩机频率, ΔOD为电子膨胀阀开度。当压缩机频率保持50Hz不变时, 冷凝温度为33°, 在50s时将电子膨胀阀由40%开度减小10%, 蒸发温度和过热度响应曲线如图2所示。

当膨胀阀开度保持40%不变时, 冷凝温度为33°, 在50s时将压缩机频率由50Hz减小到45Hz, 此时蒸发温度和过热度响应曲线如图3所示。

由图2和图3可见, 仿真模型对于阶跃输入的响应曲线与实验数据曲线的误差在理想范围内, 辨识模型能够准确反映实际系统的动态特性。

2 多变量DMC控制

考虑式 (1) 描述的2输入2输出制冷系统传递函数模型, 根据单变量DMC算法设计多变量DMC预测控制器。在k时刻, 记每个输出对每个输入的阶跃响应为aij, 其中i=1, 2;j=1, 2, 则对应于每个uj (k) 的增量Δuj (k) , 输出yi (k) 在未来Hp个时刻的预测值为:

在多变量DMC的滚动优化中, 要求未来Hp个时刻每个输出yi (k) 都能跟踪相应的参考值ri (k) , 同时满足实际过程的约束条件, 这一优化问题可以写为如下标准二次规划形式:

其中, r (k) =[r1 (k) ;…;rHp (k) ];ri (k) =[ri (k+1) ;…;ri (k+H p) ], i=1, 2;Q=diag (Q1, Q 2) , Qi=diag (qi (1) , …, qi (H p) ) ;Λ=diag (Λ1, Λ2) , Λi=diag (λi (1) , …, λi (Hp) ) 。在每个时刻求解带约束的二次规划问题式 (3) , 得到一组最优[Δu* (k) ;…;Δu* (k+H c) ], 将当前时刻的u* (k) =u (k-1) +Δu* (k) 施加到系统, 在下一时刻将优化问题式 (3) 滚动进行下去直到达到满意的控制效果。

3 基于遗传算法的DMC参数优化

DMC是一种启发式控制策略, 参数的选取将直接影响其控制效果:减小控制时域Hp可以提高响应速度, 而增大Hp可以提高稳定性;增大控制时域Hc可以提高控制的灵敏度, 但是影响稳定性和鲁棒性, 反之亦然;而控制增量的权重矩阵Λ可以抑制控制输入的剧烈变化, 选择不当则会引起系统震荡[7]。可见这三个参数在控制过程中既相互配合又相互制约, 要使得DMC控制器获得最佳的控制效果, 在设计时必须要找到三个主要参数的最优组合。一般情况下, 通常根据经验采用试凑方法选择三个参数, 这种方法不但选择的主观性强, 没有通用性, 而且会大量浪费寻优时间, 为了克服这些缺点并缩短寻优时间, 本节考虑采用不依赖于对象数学模型的遗传算法来确定DMC控制器的主要参数。遗传算法不依赖于对象模型, 尤其适用于缺乏解析关系的参数寻优问题。

3.1 染色体编码

将DMC控制器参数构成的向量作为遗传寻优的染色体, [Hp, Hc, λ1, λ2]为染色体的遗传信息, 采用二进制编码方式, 每个参数对应的取值范围分别为:Hp∈[20, 200];Hc∈[1, 10];λi∈[0, 1], i=1, 2, 根据参数各自的范围和属性可以确定二进制位串长度, 随后进行交叉、变异等遗传行为。

3.2 适应度函数

适应度函数用来评判DMC控制器的控制效果, 从而指导种群的搜索方向的调整。因此可以选择输出绝对误差积累作为适应度函数, 描述如下:

通过选取满足适应度函数的最优子代, 即选择使输出误差为最小, 系统性能最好的子代作为下次迭代的初始值, 直到达到最大迭代次数结束, 输出最优子代作为DMC控制器性能最优的三个参数。

3.3 DMC参数寻优算法

step1:初始化种群, 选择恰当的染色体种群数量N, 最大迭代次数Nmax, 交叉概率pc和变异概率pm。

step2:求解二次规划问题式 (3) 获得最优控制律增量Δu* (k) 。

step3:对于每个个体求解适应度函数式 (4) 。

step4:采用轮盘赌法随机配对染色体, 通过交叉、变异产生子代。

step5:返回step2, 将子代代入DMC算法计算控制律, 直到满足最大繁殖次数。

step6:将最优控制律u* (k) =u (k-1) +Δu* (k) 施加到系统式 (1) , 令k=k+1, 返回step1。

采用DMC参数寻优算法, 不但可以保证参数的全局最优, 同时减少了重复寻优时间, 达到满意的控制效果。

4 仿真实验

在给出DMC主要参数的寻优算法及多变量DMC控制器设计方法后, 本节将针对第一部分辨识得到的制冷系统的2I2O模型进行仿真验证。当过热度设定值发生变化, 由7°上升为8°时, 保持蒸发温度设定值不变化, 与采用PID控制器的控制结果仿真如图4所示。其中PID控制器参数根据经验通过试凑获得, 分别为kp=1.7, ki=0.05。

由仿真结果可以看出, 当过热度设定值变化时, 采用DMC控制器的过热度超调量小于采用PID控制器的系统, 并且响应速度有明显加快, 因此系统性能得到了明显提高。

5 结束语

针对以蒸发温度和过热度为系统输出, 以压缩机频率和电子膨胀阀开度为输入的2输入2输出模型描述的制冷系统, 考虑其需满足的输入输出约束条件, 对被控对象设计DMC控制器。同时, 考虑到影响DMC控制效果的主要参数, 为了避免采用试凑法选取DMC参数存在的主观性和随机性, 给出一种基于遗传算法的寻优方法来确定控制器参数。最后的仿真实验通过比较基于遗传算法的DMC自寻优控制器和传统的PID控制器的控制效果, 表明了算法的有效性。

参考文献

[1]Ammar Bahman, Luis Rosario, Muhammad M Rahman.Analysis of energy saving in a supermarket refrigeration/HVAC system[J].Applied Energy, 2012, 98 (1) :11-21.

[2]Manfred Morari, Jay H Lee.Model predictive control:past, present and future[J].Computers and Chemical Engineering, 1999, 23 (1) :667-682.

[3]Denis Leducq, Jacques Guilpart, Gilles Trystram.Nonlinear predictive control of a vapour compression cycle[J].International Journal of Refrigeration, 2006, 29 (2) :761-772.

[4]李渊.智能PID控制器优化仿真研究[J].计算机仿真, 2012, 29 (12) :180-183.

[5]诸静.智能预测控制及其应用[M].杭州:浙江大学出版社, 2002.

[6]李兆博, 吴爱国.制冷系统的改进Smith预估补偿和解耦控制[J].控制理论与应用, 2013, 30 (1) :111-117.

如何控制制冷剂循环系统的方法 篇8

1 制冷剂循环系统

制冷剂循环系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器和膨胀阀四大部件组成。压缩机是最主要的部件, 是热传导的动力源。它的作用是把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽, 使蒸汽的体积减小, 压力升高。它的主要技术参数是输入功率, 这个参数与热泵机组的制冷量与供热量有很大关系。根据热泵机组制冷量与制冷效果的需要, 机组可以使用两个或两个以上压缩机或压缩机组。在制冷量需求不大时可以使多个压缩机轮换工作, 有利于延长压缩机的使用寿命以及增强系统的稳定性, 在某个压缩机出现故障时不至于马上使热泵机组停止工作。膨胀阀也叫节流阀, 它是水源热泵的控制部件, 决定了系统的蒸发压力和冷凝压力。膨胀阀用来解除液态制冷剂的压力, 使制冷剂从冷凝器中出来后节流降压, 然后在蒸发器中膨胀变成蒸汽吸热, 它是维持冷凝器中为高压、蒸发器为低压的重要部件。根据系统设置过冷度和制冷情况准确控制流入蒸发器的制冷剂的流量, 停机时快速平衡系统高低压力。蒸发器是吸收热量的设备, 制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实现制冷。冷凝器是放出热量的设备, 将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给制冷剂带走。相关附属部件包括干燥过滤器、压力控制器、气液分离器、单向阀等, 它们都是为了提高运行的经济性、可靠性和安全性而设置的。

2 蒸气压缩式制冷型式

蒸气压缩式制冷型式有:单级制冷、多级制冷和复叠式制冷, 它们主要由压缩机冷凝器, 节流机构和蒸发器组成。

2.1 单级制冷循环系统

单级制冷机是应用比较广泛的一类制冷机, 它可以应用于制冰、空调、食品冷藏及工业生产过程等方面。单级制冷循环是指制冷剂在制冷系统内相继经过压缩、冷凝、节流、蒸发四个过程, 便完成了单级制冷机的循环, 即达到了制冷的目的。

2.2 压缩式制冷循环原理

压缩式制冷循环在制冷装置中占据主导地位, 液体气化的吸热作用可用来制冷如氨液气化、氟利昂气化都有良好的吸热制冷能力。但是, 如果液体气化后排放到大气中, 则既浪费又污染环境, 且制冷效应只能维持到液体全部气化为止。为了解决上述问题, 必需设法将气化后的蒸汽恢复到液体状态重复利用。这就需要通过压缩机和冷凝器等来完成。

3 制冷剂循环系统控制方法

制冷剂循环系统包括一个制冷剂回路和一个制冷或制冷/加热机, 其中制冷剂回路经过一个热交换器, 制冷剂回路的一部分经过制冷或制冷/加热机并包含位于相反端的制冷剂进口和制冷剂出口, 制冷或制冷/加热机的输出是根据制冷剂回路的制冷剂进口或制冷剂出口处的制冷剂温度而控制的, 控制的方法包括以下几方面。

3.1 根据制冷剂进口处的制冷剂温度控制制冷剂流入制冷剂回路的流率

通过使用受控旁路流动, 预防制冷剂冻析并控制温度, 受控旁路流动导致制冷系统中最低温制冷剂温度变高, 制冷系统通过使用包括至少两种制冷剂的制冷剂混合物得到极低温度, 这两种制冷剂具有差别至少50℃的沸点。这种控制能力使极低温系统的可靠运行成为可能。

3.2 探测在热交换器上游和下游位置处的制冷剂压差

发动机驱动压缩机压缩可蒸发的制冷剂, 此过程伴随有温度升高。然后制冷剂流入冷凝器中, 经冷却后复原为液态。将压缩机传给制冷剂的热量送到系统外。制冷剂经膨胀阀喷射到蒸发器中再行蒸发。需要的蒸发热从外部空气中吸收。蒸发器置于加热器芯管的进气流上游处。由于蒸发器中冷却循环只能用压缩机的开机或停机大致调节。因此, 蒸发器必须连续供应过冷的低温空气, 送入加热器芯依靠再加热以进行精确的温度调节。

3.3 当探测到一个预定的压差值时, 根据制冷剂进口处的制冷剂温度而取消对制冷剂流率的控制

在压缩机中制冷剂是由低温低压气态变成高温高压气态, 然后进入冷凝器经散热变为高压液态, 再进入节流装置降压处理进入蒸发器由液态变为气态, 如此循环, 要控制制冷温度首先控制在不同状态对应的压力, 因为温度和压力是一一对应的。根据基于由检测器获得的制冷剂信息的热负荷和温度条件设定高压压力目标值, 控制压缩机的转速、电子式膨胀阀的开度、风扇的转速, 以使高压压力与设定的高压压力目标值一致的方式进行控制。此时, 在设定高压压力目标值时设置阈值, 在设定高压压力目标值的时刻的高压压力为阈值以上的场合和不到阈值的场合, 改变高压压力目标值的设定方法。

4 制冷装置运行的智能控制

智能控制技术在在一定程度上直接反映了制冷机组的水平。当前, 制冷装置的自动化已经从单机自动安全保护、单机自动运转发展为多机组自动控制, 甚至直接用电子计算机检测和控制, 以实现运行工况最佳化, 从而大大降低能量消耗。一台具有节能优化控制软件的机电一体化空调器比通常恒温空调器节能40%左右。智能控制的研究方向有以下几个方面:控制原理、目标和器件;遗传算法等与模糊控制的结合;制冷系统的网络控制等。

5 结语

制冷技术的发展趋势依然是:环保型制冷剂的开发与应用、研发高效的制冷部件 (压缩机、换热器等) 以及为实现制冷系统高效与可靠运行的匹配技术、调节技术和智能化控制技术等。同时制冷方法也在不断革新, 半导体制冷、磁制冷等技术的进步和完善也有可能引发制冷技术革命。中国制冷与空调技术的整体水平与西方国家相比仍有差距, 应该从环保和节能两方面出发, 加快CFCs制冷剂替代的步伐, 提高制冷系统的综合效率, 力图尽快缩小与国际水平的差距。

摘要：制冷剂循环系统控制方法: (1) 根据制冷剂进口处的制冷剂温度控制制冷剂流入制冷剂回路的流率。 (2) 探测在热交换器上游和下游位置处的制冷剂压差。 (3) 当探测到一个预定的压差值时, 根据制冷剂进口处的制冷剂温度而取消对制冷剂流率的控制。

关键词：制冷剂,循环系统,蒸汽压缩式,智能控制

参考文献

[1]王庆鹏, 毕月虹, 贾衡.地源热泵应用研究内容的系统性[J].节能环保, 2005, 9.

[2]傅允准, 林豹, 张旭.变频技术在地下水源热泵系统中的应用[J].沈阳建筑大学学报 (自然科学版) , 2005, 3.

[3]丁国良, 张春路, 等.制冷空调装置智能仿真方法研究初探[J].制冷学报, 1998, 2.

[4]赵黎丽.两种人工智能方法应用于地热热泵系统辨识[J].系统仿真学报, 2004, 7.

[5]《制冷手册》编写组.制冷设备手册[M].中国建筑工业出版社, 1974, 12.

制冷自动控制系统 篇9

1 离心式压缩机组存在的问题①

C-401、C-402制冷压缩机组采用变转速的方法进行工况调节,即通过改变压缩机转速来改变其运行工况点以适应工艺系统的要求。压缩机不同的转速均有与之对应的特性曲线,其主要参数如下:

C-401、C-402压缩机组调速控制系统主要由两个转速传感器(霍尔效应传感类型的DSF探头)、安全栅、软件调速器(GE RX7I PLC)、WOODWARD电液转换器、阻尼器、液压执行机构(错油门和油动机)和调节阀组成。防喘振控制系统在随机组引进的GE RX7I PLC冗余系统内由软件算法实现。该冗余系统可将调速控制系统和防喘振控制系统合为一个整体,并通过各种控制模块之间的耦合和解耦运算实现压缩机的控制功能。压缩机组控制系统结构示意图如图1所示。

在开车调试过程中发现,两套压缩机组控制方案均存在如下缺陷:

a.两台制冷压缩机投运后存在的主要问题是,压缩机防喘振控制系统在全循环状态时喘振点工作在非安全区内,机组开工时无法正常关闭防喘振阀,必须人为手动强制关闭,存在极大的安全隐患。另外,在装置达到95%负荷的情况下,防喘振阀仍有一定开度,增加了机组的能耗。

b.透平机的电子调速系统存在问题,尤其是刚开车需要尽快将机组稳定下来时,调速系统无法实施自动升速,而一般手动升速一次仅提升5r/min。以C-401乙烯机组为例,从调速器动作(10 182r/min)到压缩机正常运行(12 318r/min),需要不间断增加近2 000r/min,而手动操作在升速过程中至少需要10min以上的时间,在此期间还要不断地人工对机组喘振阀、喷淋阀等进行调整,制约了机组的稳定操作。而且,每次开车过程中遇到机组波动时,都要花费相当长的时间来调整,造成大量的原料排放火炬,既严重浪费能源又对环境造成污染。

c.防喘振控制系统不稳定,抗干扰性差,经常出现阶梯开阀响应,引起工艺出现较大扰动,尤其对段间温度变化非常敏感,影响了裂解装置的平稳运行。

d.GE RX7I PLC系统的人-机界面HMI防喘振控制面板为英文界面,操作人员操作困难,缺少人性化。

e.性能控制与防喘振控制功能不够清晰,两者相互关联,无法有效调节压缩机性能。

2 改进的防喘振控制系统控制方案

2.1 总体思路

针对压缩机组投运过程中存在的问题,仪表技术人员和压缩机厂家技术人员经过多次反复交流论证,在确保前期投资和施工时间的基础上,尽量简化现场施工量,确定的改进方案如下:

a.在保持原GE RX7I PLC硬件系统和开车联锁逻辑不做较大改动的前题下,增设两套CCC S5 Duplex Vanguard系统,分别实现乙烯和丙烯机(C-401、C-402)的速度控制、喘振控制与入口压力控制,优化每台机组的控制操作。确保CCC S5Duplex Vanguard系统在机组达到最小转速后,防喘振控制在PID作用下能够自动投运。

b.参与速度、性能和喘振控制的信号通过信号分配器在端子柜分为两路,然后分别进入CCC S5 Duplex Vanguard系统和原GE RX7I PLC系统并参与相关的控制功能。CCC S5 Duplex Vanguard与GE RX7I PLC之间的停车、启动及系统故障等关键信号则通过硬接线连接。

c.保留原GE RX7I PLC系统在开车阶段的全部功能,在暖机升速正常后,再将乙烯制冷压缩机C-401、C-402的速度控制、入口压力控制和一、二段防喘振控制回路由GE RX7I PLC系统无扰动切换到CCC S5 Duplex Vanguard系统,实现同时在两个系统中的C-401、C-402机组速度控制、入口压力控制一、二段防喘振控制,确保CCC S5Duplex Vanguard系统具有单独暖机升速的能力[1]。

d.配置两台CCC Train View II操作站,用于操作C-401、C-402机组,两者具有互备功能,且其中一台可作为工程师站使用。通过同时在CCC S5 Duplex Vanguard系统内进行现场实测乙烯/丙烯制冷压缩机各段喘振曲线,对制冷压缩机组实施安全、高效的防喘振和性能控制。

2.2 改造实施过程

在2010年装置大检修期间完成的主要改造调试工作有以下几点:

a.原GE RX7I PLC系统中显示的模拟输入AI信号(段间压力、流量、温度信号)经过P+F一进二出安全栅分配器后,分出一路信号进入CCC S5 Duplex Vanguard系统。同时保留GE RX7I PLC系统原有的控制机柜、联锁逻辑功能和相应的操作画面,对现场变送器的供电方式和控制室内的接线做相应的变更和调整。

b.原机组的现场转速传感器(霍尔效应传感类型的DSF探头)保持不变,两路速度检测信号转换成高速频率信号后进入原GE RX7I PLC系统的高速脉冲输入卡IC697HSC700和CCC S5Duplex Vanguard系统的频率输入卡。采用将安全栅MTL5032的11(-)、12(+)端子并接的方式实现信号分配。

c.原GE RX7I PLC系统的速度控制、喘振控制模拟输出信号分别以硬连接的方式先接入CCC Vanguard系统的模拟输入卡,与CCC S5 Duplex Vanguard系统内相应软件控制器的输出信号进行追踪处后再通过CCC S5 Duplex Vanguard系统的模拟输出卡以4~20m A模拟信号进入输出电隔离安全栅,经驱动后输出到现场执行机构(WOODWARD电液转换器等)。

d.压缩机组在开车暖机升速过程中,仍以GE RX7I PLC系统为主,CCC S5 Duplex Vanguard系统仅监视运行信号是否干预GE RX7I PLC系统的开车过程。当机组达到最小转速后,通过辅助操作台上的手动按钮来实现CCC S5 Duplex Vanguard系统控制器对过程输出信号的接管,以软件切换的方式实现模拟输出信号的单向无扰动切换。

e.GE RX7I PLC系统负责机组的启动,在启动前GE RX7I PLC系统的防喘振和性能控制器应投在“手动”状态,操作台上的硬切换开关全部打在“GE控制”位置,操作员需要确认此时防喘振阀全开。同时,操作员需要复位CCC S5 Duplex Vanguard系统,确保从CCC S5 Duplex Vanguard系统输出到GE RX7I PLC系统的ESD信号已复位,GE RX7I PLC系统所有启动允许条件均处于OK状态。从GE HMI上启动压缩机,当机组升速到最小控制转速后,喘振阀仍全开,此时操作员需要启动CCC S5 Duplex Vanguard系统,验证CCC S5 Duplex Vanguard系统的速度控制器跟踪GE速度信号,然后操作员把操作台上的硬切换开关切换到“CCC控制”位置,由CCC S5 Duplex Vanguard系统进行机组的性能和防喘振控制。

f.CCC S5 Duplex Vanguard系统负责机组的正常停机,按照原GE RX7I PLC系统设计的停机参数来组态速度控制器,确保机组能安全停机,避免机组在临界转速区产生振动。当机组转速下降到暖机转速1 500r/min(1st暖机速度)时,CCC速度控制器产生一个跳闸信号,通过ESD信号输出到GE RX7I PLC系统进而跳闸停机。

g.GE RX7I PLC系统全面负责所有的安全联锁停机(如超速保护、振动/位移等),生产过程异常发出紧急跳闸停机信号的同时输出硬线连接的ESD信号(通断信号)到CCC S5 Duplex Vanguard系统,进而跳闸CCC速度控制器并全开防喘振阀(软件实现,非电磁阀硬件实现),通过ESD信号来确保两套系统的协调工作。需要注意的是,在开车过程中必须在30s之内达到100r/min以上,否则系统速度控制器将启动停机联锁。

3 使用效果

针对开车期间工艺的复杂性,CCC S5 Duplex Vanguard系统优化了喘振控制、性能控制和回路间的解耦控制,消除了压缩机的喘振威胁。尤其对于工艺装置开工初期的喘振,减少了低负荷下压缩机的回流量,消除了剧烈工艺扰动造成的压缩机入口流量突变和装置波动或停工。同时,为了克服装置运行中的工艺生产扰动,使用了入口压力限制控制、POC控制和出口压力POC控制,以防止由于工艺扰动造成入口分液罐和压缩机损坏,防止出口超压造成的工艺波动或停车[2]。CCC S5 Duplex Vanguard系统在确保透平机组与工艺流程可用性的同时,还可以将计划外的停车时间降至最小,即使在工艺扰动下,CCC S5 Duplex Vanguard系统的解耦控制、前馈控制及压力超驰控制等先进控制亦可增加工艺流程的稳定性。

原压缩机组防喘振控制系统在全循环状态时喘振点工作在非安全区内,开工时无法正常关闭防喘振阀,即使正常全负荷工作时,多数防喘振阀也无法全关,部分防喘振阀甚至有20%左右的开度,极大地消耗了装置的能源。为解决此问题,在查阅压缩机厂家基础设计文件的基础上,重新核算了每个流量测量元件的性能曲线、防喘振阀性能曲线和压缩机喘振线,对原曲线增加了折线点,保留了适当的控制裕度,并在确保机组设备安全的情况下,现场进行了实测喘振曲线,最终达到了全部关闭喘振阀和节能降耗的设计目标。

硬件开路检测功能能够判断现场回路是否故障,同时每个Conditioning Module中设有熔断器,使得每个信号回路都能够在线维护。由于系统采用的是在变送器输入失常后仍可继续运行的保退控制策略,因而可使系统的可用性和可靠性得到提高,降低了故障停机率。同时,在现场实践中每个I/O通道都可以进行仿真模拟(无现场信号时可由计算机输入仿真信号),即当机组运行过程中有现场信号故障而该信号未设置旁路开关时,模拟功能可以将该信号旁路维持机组运行,从而在线维修现场故障。在实际运行中维护现场仪表时,经常发生因测量孔板结焦而导致的流量下降,此时必须现场排放处理引压系统,以保证机组的正常运行。

制冷压缩机组控制系统改造投运后,全面提高了装置的自动化操作水平,实现了机组转速全自动升速控制,缩短了开工时间,减少了开车过程中的火炬放空。防喘振阀可以随工艺负荷和条件做自动调整,能够在开车初期即投入自动运行,并最终关闭,缩短了装置开工稳定的过渡时间,极大地减少了操作员的工作量。同时,全面提高了压缩机运行的可靠性,降低了机组和工艺的停车率。

4 结束语

制冷压缩机组防喘振控制系统自改造投运后一直运行平稳,该方案既充分利用了原GE RX7I PLC系统的硬件优势,节省了成本,又充分发挥了CCC S5 Duplex Vanguard系统在压缩机组防喘振控制技术方面的技术先进性。在工艺多次出现较大波动的情况下,系统能够自动开关防喘振阀门,无需人工介入,避免了装置非计划停车,且调试时间较短,简化了现场接线,提高了可靠性。实践证明,该系统改造方案功能完整、安全实用。

参考文献

[1]翁刚,李志峰,钟相奎.两台不同功率裂解气压缩机并联控制系统研究[J].石油和化工设备,2009,12(3):27~28.

制冷自动控制系统 篇10

目前,汽车空调控制系统正向着小型节能化,舒适,自动化,智能化控制技术方向发展。就便携式汽车制冷而言,目前市场成熟产品只有利用干冰制冷的降温剂,虽然有很好的制冷效果,瞬间降低车内温度,单瓶价格并不贵,但使用次数有限,无疑是需要重复投资,因而性价比不高。而另有一些厂商制造了便携式太阳能排风系统,或简易半导体片制冷以期达到降温效果,但均未形成成熟的产品,究其原因:太阳能利用效率不高、半导体制冷效率COP不高、以及不能对制冷系统进行有效智能控制三方面原因导致这些产品不能达到如干冰制冷的即时效果,从而没有得到市场认可。基于此,我们研制了一种远程控制的便携式非发动机开启运行的智能化太阳能制冷设备模型——利用搭载无线芯片的单片机系统远程智能控制以太阳能为能量来源的半导体制冷[1]和排风系统:制冷系统由半导体制冷和排风系统共同组成[2],为实现高效及稳定的制冷,设计了太阳能超级电容组储能结构。系统通过搭载温度传感器的单片机对汽车内温度进行比对,从而智能控制制冷系统的工作,合理分配半导体制冷模块和排风系统模块的能量分配,实现汽车制冷系统的自动控制,控制车厢内温度在车主进入前进行高效降温和排风,以达到迅速制冷的效果。

1 系统构架

在系统设计过程中,涉及到“光-电-冷”的总体设计:(1)太阳能转化为电能为超级电容器组充电;(2)超级电容器组的应用电路的设计;(3)半导体制冷及高效排风电路设计;(4)无线远程控制单片机系统设计[3]。基本结构框图如图1所示。

1.1 超级电容器组

超级电容器主要是通过电极、电解质界面形成双电层中离子的吸附和脱附,或者电极表面的快速电化学反应,来实现能量的储存与释放,电容器的最大充放电性能是由活性物质表面的离子取向和电荷转移速度控制的。在整个充放电的过程中不涉及电极结构的变化,也几乎没有电极之间氧化还原反应发生,在理想状态下电极上也没有发生决定反应速度和限制电极寿命的活性物质的相变化。因此,理论上超级电容器应具备很高的功率密度和循环寿命。与蓄电池和传统物理电容器相比,超级电容器的特点主要体现在如下几个方面:

(1)功率密度高:可达102～104 W/kg,远高于目前蓄电池的功率密度水平;

(2)循环寿命长:在几秒的高速深度循环1万次～50万次后,超级电容器的特性变化很小,容量和内阻仅降低10%～20%;

(3)工作温度范围宽:目前商业化超级电容器的工作温度范围达-40～60℃;

(4)免维护:超级电容器充放电效率高,对过充电和放电有一定的承受能力,可稳定地反复充放电,理论上不需要进行维护的;

(5)绿色环保:超级电容器在生产过程中不使用重金属和其他有害的化学物质,且自身寿命较长,是一种新型的绿色环保电源。

本系统采用的超级电容器系数见表1。

为匹配本系统太阳能电板的充电电压及半导体制冷片工作电压,以及获得足够的储能,我们利用串并联设置了两组超级电容组。

1.2 半导体制冷器模块

半导体制冷片是利用物理现象中的帕尔贴效应,靠电子-空穴在运动中直接传递能量来实现的.它包含多组PN结,采用陶瓷封装制成,侧面引出两条导线,加上电压后,当电流由半导体PN结的N型半导体流向P型半导体时,形成电子-空穴对而吸收热量;相反,电子-空穴对结合而释放热量。我们所用半导体制冷片型号为TECI12704[4],最大工作电流1 A,最高工作电压5.4 V,冷热两端最大温差可达68 ℃,尺寸为40 mm×40 mm×4 mm。

1.3 智能控制单片机工作原理

1.3.1 智能控制原理

为模拟实际车况:刚开始时,车内温度明显高于室外温度。此时排风的效果比较好,为了使电能得以合理的利用,我们在单片机上使用了18B20温度传感器,以得到内部的环境温度,同时将温度值用1602液晶显示屏显示出来,便于演示。由于18B20得到了温度值,所以我们就可以在不同温度下系统的进行方式进行智能控制。经过多次实验,我们发现在45℃以下,风扇的降温就非常困难。所以,我们将启动温度设置在45℃,当环境温度在45℃以上时,仅启动风扇,进行降温。当环境温度低于45℃时,系统将自动启动半导体制冷系统,使环境温度得以进一步下降[5]。

我们这次选用了最常见的无线收发模块,YK200-4型无线发送模块和带解码超再生接收模块,两者主要技术指标如下。

YK200-4拨码四键遥控器:发射、接收距离:200 m;工作电压: DC12V(电池供电);工作频率:315 MHz、433 MHz;工作电流:13 mA。

超再生解码接收板:工作电压:DC 5V;接收灵敏度:-103 dBm;工作频率:315 MHz、433 MHz。工作电流:5 mA。

接收与控制方面我们采用89C51单片机,对温度与系统的运转进行控制。控制运行流程图如图2所示。

1.3.2 单片机智能控制源程序节选

#include<reg52.h>

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbitdula=P2^6;

sbitwela=P2^7;

sbitrs=P3^5;

sbitlcden=P3^4;

sbit fans=P1^7;

sbitzhilen=P3^7;

……

…….

void main()//主函数

{

uint i=0;

init();//调用初始化函数

while(1)

{

float i;

i=ReadTemperaturn();//把18B20的温度传给i

write_sfm(9,i);

if(kaig==0)

…….

write_com(0x80+0x40);

write_date('p');//显示标志

write_date('l');

write_date('a');

write_date('y');

i=ReadTemperaturn();//把18B20的温度传给i

write_sfm(9,i);

if(i<=45)

{

zhilen=0;

}

if(kaig1==0||kaig2==0)

{

z=0;

write_com(0x80+0x40);

write_date(' ');//显示标志

write_date(' ');

write_date(' ');

write_date(' ');

zhilen=1;

fans=1;

}

……

2 系统制冷实验

实验数据采集表格如表2所示,绘制实验曲线如图3所示。

由图表可得如下结论:

(1)当制冷装置不运行时,即温度在45℃前三条曲线基本一致;

(2)当运行动机让风扇单独排风时可加快温度趋向于外界温度,但效果并不明显,与实验装置在自然降温时区别并不显著;

(3)系统自动检测到室内温度为45℃时,单片机工作并自动运行制冷装置,温度下降幅度较大,可有效的对温度进行调控。说明此装置对降温有着明显的效果。

3 结论

本系统综合解决光、机、电、智能控制等几方面的设计问题,即对太阳能电板[6]、半导体制冷器及超级电容器之间的参数进行匹配,结合实际选出符合规格的器件[7]。研制出具有自主知识产权的一种基于太阳能为能量来源的超级电容储能技术的无线控制半导体制冷系统[8],使其满足无污染,节能的低碳要求[9]。其特色与创新之处在于:以超级电容器替代蓄电池与太阳能电池结合成为储能元件,解决了传统铅蓄电池的污染和低效率问题,实现了低碳[10];可在不启动汽车的发动机的条件下,通过无线芯片控制单片机工作使半导体制冷系统预先高效地降低车厢内的温度。

参考文献

[1]董天禄,华小龙.制冷剂替代技术的最新动态[J].制冷技术,1999(1):15-20.

[2]杨建敏.风冷散热半导体制冷系统性能分析及实验研究[D].南昌:南昌大学,2009:20-23.

[3]吴业正.小型制冷装置设计指导[M].北京:机械工业出版社,1997.

[4]董建,幸坤涛.半导体制冷片加热制冷换向电路的设计[J].电子世界,2009(12):12-14.

[5]李戬洪,黄轶,江晴.一种被动式降温的新方法:辐射致冷[J].制冷,1997,59(2):21-26.

[6]陈于平.聚光太阳能发电技术应用与前景[J].电网与清洁能源,2010.

[7]吴理博,赵争鸣,刘建政,等.独立光伏照明系统中的能量管理控制[J].中国电机工程学报,2005,(22).

[8]金刚善,李彦,刁永发.小空间半导体制冷的实验研究[J].兰州理工大学学报,2004(3).

[9]徐立珍,李彦,秦锋,陈昌和.风冷半导体空调的散热问题[J].兰州理工大学学报,2008(1).

汽车空调制冷系统常见故障检修 篇11

关键词：汽车空调 制冷系统 故障检修

一、背景

随着汽车工业及现代汽车技术的迅猛发展，汽车空调作为汽车现代化的标志物之一，为驾驶员和乘坐人员提供了舒适的车内环境，能有效降低驾驶员的疲劳感，对提高人们生活质量、保证行车安全有着重要的现实意义。进入夏季，汽车空调制冷系统发生故障的几率将大大提升，因其结构的封闭性与复杂性，使许多故障现象与故障原因之间的关系极其隐秘，不易被发现，容易导致维修人员的误诊。

二、汽车空调制冷系统的组成与工作原理

1.汽车空调制冷系统的组成

汽车空调制冷系统等一个封闭的循环系统，主要由压缩机、冷凝器、贮液干燥器、膨胀阀（节流阀）、鼓风机和蒸发器等部件构成。各部件之间通过铜管（或铝管）和高压橡胶管连接，同时以部件压缩机为界分成系统的高压侧和低压侧。系统的高压侧由压缩机输出端、冷凝器、贮液干燥器和高压管构成，压缩机输入端、蒸发器和低压管组成系统的低压侧，如图1所示。

2.汽车空调制冷系统的工作原理

制冷系统在工作时，制冷介质（制冷剂）以气态或液态的形式在封闭的系统内循环流动，每一个循环又包含有吸气压缩、冷凝放热、节流膨胀和吸热蒸发四个基本过程。这四个过程周而复始，不断循环，便可达到降低车厢空气温度的目的，过程如图2所示。

（1）吸气压缩过程。制冷系统工作时，压缩机运转，低温低压的气态制冷剂被吸入并压缩成高温高压的气态制冷剂。

（2）冷凝放热过程。制冷剂进入冷凝器后，在冷凝风扇的作用下，散发出大量的热量，制冷剂转变为中温高压液体，送入贮液干燥器过滤杂质和水分。

（3）节流膨胀过程。制冷剂流经膨胀阀时，因膨胀阀具有节流作用，变成低温低压的液态制冷剂，并以细小的雾状形式排出膨胀阀。

（4）吸热蒸发过程。进入蒸发器内的液态雾状制冷剂，因其沸点远远低于蒸发器周围的温度，为此雾状制冷剂吸热蒸发成气体，将流经蒸发器外表面的热空气转变为冷空气，在鼓风机作用下将冷空气送入车厢，使车厢内的温度降低；而后低温低压的气态制冷剂又被吸进压缩机，开始下一轮循环。

三、汽车空调制冷系统常见故障检修

根据以往的维修经验，常见故障归结起来有三大类：机械故障、冷媒和冷冻机油故障及电气电路故障。

1.汽车空调制冷系统常见机械故障检修

制冷系统常见的机械故障主要发生在压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、风扇、贮液干燥器和鼓风机等部件，对系统的运行和制冷的效果将产生直接的影响。

（1）压缩机故障。传动皮带故障主要表现有老化、裂痕、太松或太紧。传动皮带如太松将导致皮带打滑产生尖锐的响声，检修时可用拇指在两个皮带轮中央垂直加10N的压力，如挠度大于10 mm时需及时更换。压缩机内部零部件主要表现有进气阀或排气阀损坏、缸垫窜气等。检修时，可测量压缩机工作时的进气和排气压力值，如两者相差不大，提高发动机转速，两者变化仍然不明显；此时用手触摸进气管和排气管，如两者温度相近，一般情况下为进排气阀损坏；如用手触摸时感觉非常烫手，此种情况一般为缸垫窜气故障，应及时拆检压缩机，更换损坏的零部件。

（2）冷凝器故障。主要有冷凝器散热片变形、尘土和飞虫等异物堵塞等，使高温高压的制冷剂气体散热效果变差。检修时，如发现散热片变形，需及时对散热片进行修复矫正或更换；如遇异物堵塞，可用软毛刷和自来水对其表面进行清洗，如发现散热片倒伏，应及时加以修复矫正。

（3）蒸发器故障。常见故障有蒸发器表面结霜、灰尘封堵、裂纹、渗漏和刮伤变形等。蒸发器表面结霜，应进一步检查彭胀阀开度是否过大、感温包包扎是否紧密或外面隔热胶带是否松脱；表面灰尘封堵，可对蒸发器进行清洗；如蒸发器表面有裂纹、渗漏和刮伤变形处，可用肥皂水、卤素灯、电子检漏仪等检漏方法进一步确认渗漏部位，加以修复或更换。

（4）膨胀阀故障。常见故障有膨胀阀阀口张开过大或过小、阀口堵塞等。若阀口开度过大，流入蒸发器的制冷剂量大，使膨胀阀表面温度过低而结霜，导致制冷剂循环不畅。检修时，测量制冷系统高、低压侧压力值，可发现高压侧偏低，而低压侧偏高；再测量蒸发器表面和出口处温度，可发现表面温度却高于出口处的温度。针对此现象，应检查感温包包扎是否紧密或外面隔热胶带是否松脱，并及时修复或更换。如阀口开度过小，流入的制冷剂量小，导致制冷不足，此时应观察膨胀阀感温包与蒸发器出口的包扎情况，做好检修工作。如阀口堵塞，使制冷剂失去循环流动的功能，导致系统不制冷。测量制冷系统高、低压侧压力值时，高压侧低于正常值，低压侧成真空状态。处理时可用氮气对着膨胀阀的进、出口吹气，若不通气则判定其已堵死，需更换。

（5）风扇故障。这里的风扇指冷凝器散热风扇，常见故障有风扇不运转、转速不正常、运转时有异响等。检修时，主要看风扇马达是否烧毁、马达轴承是否磨损过度或缺少润滑油、风扇叶片是否碰到其他物体等，再针对造成故障的具体原因进行修复或更换。

（6）贮液干燥器故障。主要表现为干燥剂失效、滤网或管道堵塞等。干燥剂是用来吸收制冷剂水分的，防止造成冰堵。检修时，透过贮液干燥器的检视窗，如看到的干燥剂为蓝色，此时说明干燥剂为正常状态；若看到的干燥剂为红色或粉红色，此时说明干燥剂已失效，需及时更换。干燥器内置的滤网或其管道内因杂质过多造成堵塞，将导致系统内制冷剂流动不通畅，影响制冷效果。检修时，若滤网堵塞，可用清水清洗，若滤网损坏或堵塞极其严重应及时予以更换。

（7）鼓风机故障。常见的故障有鼓风机电机磨损过度或损坏、马达轴承磨损过度松旷或缺少润滑油等，引起送风气流不足或无风。检修时应看鼓风机运转情况，如电机磨损过度或损坏，应进行更换；若马达轴承运转时有异响，应根据鼓风机运转时的振动情况，对鼓风机轴承进行润滑或检修更换。

2.汽车空调制冷系统常见冷媒及冷冻机油故障检修

制冷剂过多或不足、制冷系统中渗入水分或有空气进入而引起制冷不足，制冷剂与冷冻机油内含杂质过多，造成微堵而影响制冷效果等均属于常见的冷媒及冷冻机油故障。

（1）制冷剂过多。检修时，用手触摸系统高压管会有烫手的感觉，测量系统高压侧及低压侧压力值，通常会高于正常值，断开空调开关约一分钟后，观察视液镜，仍看不到有泡沫状制冷剂流过。针对此问题，应打开系统低压侧维修口，缓慢放掉适量的制冷剂，使排气压力和温度达到正常的标准值。

（2）制冷剂不足。检修时，测量系统的高、低压侧压力值均比正常时低；同时，空调正常运转后，在膨胀阀不结霜的情况下，从贮液干燥器的视液镜中观察到，如不断地、缓慢地有气泡流过，说明系统中缺少量的制冷剂；如出现有大量气泡翻转的现象，则说明系统中制冷剂严重不足。针对此现象，在查明系统无泄漏后，应及时补足制冷剂。

（3）制冷系统中有水分。检修时，从贮液干燥器的视液镜中可观察到气泡时而出现，且伴有膨胀阀结霜现象；同时，断开空调开关，停止运转一段时间，待膨胀阀节流孔的冰逐渐熔化后再打开空调开关，如制冷系统又恢复到正常状态，则说明制冷系统中含有水分，此时需缓慢放掉制冷剂，重新抽真空排出系统内的水分后，再加注制冷剂。

（4）制冷系统中有空气。汽车空调制冷循环系统如存在制冷剂泄漏、管路抽真空不彻底等问题，将造成循环系统成真空状态进而吸入外部的空气，因空气不易被压缩，使压缩机的排气压力增大，温度升高，导致制冷量的输出减少。检修时，从贮液干燥器的视液镜中可看到有大量泡沫状的制冷剂流过，同时膨胀阀没结霜现象，则说明系统中进入了空气。此时需查明原因，确定系统不泄漏后，重新抽真空，再加注制冷剂。

（5）制冷剂与冷冻机油内含杂质过多。压缩机在长期运转中因机械磨损产生的杂质及系统内冷冻机油变质等，会使制冷剂与冷冻机油内含杂质过多而引起“脏堵”。检修时，从贮液干燥器视液镜玻璃上可观察到留下的油渍呈黑色或有其他杂物，此时应对系统的贮液干燥器滤网、冷凝器、蒸发器、膨胀阀和高低压管路进行清洗，确保制冷剂循环畅通。

3.汽车空调制冷系统常见电气电路故障检修

空调制冷系统常见的电气电路包括各温控器、传感器、电磁离合器、高低压保护开关及各接头、接口、插件、保险和线束等，其正常工作与否，也将影响空调系统的工作情况和制冷效果。检修时，应仔细检查以上与空调系统相关的电气元件及电路有无破损、烧焦，插接器表面有无发热，线路连接有无断路、短接和松脱之处；如不正常应及时修复或更换。

参考文献：

[1]吐尔尼沙·尼亚孜.汽车空调的结构原理与检修[J].内江科技，2011（5）.

[2]张俊霞.汽车空调制冷系统常见故障及诊断方法[J].石家庄职业技术学院学报，2009（21）.

[3]任春晖.基于故障树分析的汽车空调系统故障诊断研究[J].中国农机化学报，2013（34）.

[4]熊安胜，胡望波，刘成.浅析汽车空调常见故障及检修方法[J].生物技术世界，2012（7）.

[5]魏青.汽车空调的维护及常见故障分析[J].机械工程与自动化，2013（3）.

喷射式制冷系统及其制冷剂的选择 篇12

通过高速喷嘴喷射器喷嘴在低压气体的高压气流, 两个气流混合在混合室和扩压器增压, 工作条件下消耗一定的高压气体, 提高低压气压从进气口进入喷射器, 这种装置称为喷射器。喷射冷却技术是一种利用热驱动的冷却技术, 它可以利用余热, 废热, 地热, 制冷太阳能等低品位热能。其主要特点是喷射器代替压缩机, 与常用的机械压缩式制冷相比具有以下优点:a.一个简单的设备, 喷射器代替压缩机, 除了循环泵, 无运动部件, 不易损坏, 维修费用少。b.可以充分利用低品位能源, 节省电力。c.运行稳定, 不怕振动。

2 喷射式制冷系统

喷射式制冷循环以喷射器代替压缩机, 以消耗热能补偿来实现制冷, 喷射式制冷系统由加热器、喷射器、冷凝器、蒸发器及节流装置等组成。工作原理图如图1所示。

喷射器是制冷系统的主要部件, 对喷射器的运行效率有重大影响的是其压缩比, 从而降低喷嘴出口压力升高或喷射器的吸入压力可大大提高喷射器的效率。索科洛夫hershgal及其合作伙伴在多年研究的基础上, 发表了一系列论文[1,2,3], 提出混合喷射系统[1]是涡轮增压喷射制冷系统, 压射系统不增压喷射机相比, 系统的效率得到了很大的提高, 适应性。两个环路可以提高喷射制冷循环系统的效率。虽然机械压缩机具有效率高、结构紧凑的尺寸, 然而, 压缩机不能用低温热;结合压缩机制冷系统效率的注入大大提高, 从而提高竞争力的喷射系统, 为更有效地利用低温热源的基础。制冷剂在喷雾冷却系统的性能有很大的影响, 使用前的R11由于其强大的大气臭氧层破坏的氟制冷剂喷雾系统更是禁用的, 所以要找到一个适合于无污染新工质喷射制冷系统中制冷剂作为制冷剂, 一个新的除了对环境无污染, 还必须为系统提供良好的性能。从实际的考虑和研究的发展, 的现实性和可能性的考虑, 我们选择了以R11性能接近六种制冷剂为研究对象。

3 喷射式制冷系统工质选择计算

3.1 喷射式制冷系统性能的评价方法

喷射式制冷系统和蒸汽压缩式和不同的吸收式制冷系统, 喷射器的喷射式制冷系统的关键部件, 它是从蒸发器和压缩冷凝压力的低压蒸汽喷射器的作用。引射系数通常是用来评价喷射器的性能, 它被定义为喷射流 (从蒸发器) (发电机) 和主动空气质量

3.2 制冷剂的选择

由于大多数考虑相对较新的制冷剂热物理的细节, 我们很难得到, 本文采用文献[4]计算它们的物理参数的方法。该方法只需要知道的关键参数, 正常沸点与分子结构可以很好的计算如PV T特性, 比热、潜热蒸发参数。通过研究得出的有关制冷剂的基本物性参数和在典型工况下的系统性能参数如表1所示。

通过制冷循环热力计算比较R600a、R123、R114b、R600a四种工质的喷射制冷循环性能, 在相同制冷条件下R123、R114b可以获得较R11更高的喷射系数和性能系数, 且R123、R134a对大气臭氧破坏性和温室效应危害豁远小于R11, 所以, 对喷射制冷机而言, R123和R134a均是目前较理想的替代工质。

4 结论

喷射式制冷系统是一种结构简单, 运行可靠, 可广泛应用于太阳能的利用, 余热, 余热回收, 喷射式制冷和太阳能和余热驱动的制冷方式的组合可以提高制冷, 喷射器的结构设计的性能, 制冷剂的选择, 对喷射式制冷系统周期的选择对喷射式制冷系统性能的重要影响。因此, 喷射制冷循环和冷却的正确选择增加喷射器工作效率具有十分重要的意义。

1废水换热器2主喷射器3冷凝器4蒸发器5节流阀6辅喷射器

参考文献

[1]M1Sokolov and D1Hershgal1Enhanced ejector refrigeration cycles powered by low-grade heat, part I&II1Int1J1Refrig1, 1991, 13:351-363

[2]M1Sokolov and D1Hershgal1Solar-powered compression-enhanced ejector air conditioner1Solar Energy, 1993, 50 (6) :183-194

[3]M1Sokolov and D1Hershgal1Optimal coupling and feasibilityof a solar-powered by year-round ejector air condition and Solar Energy, 50 (6) :507-516