制冷展自动控制原理设计毕业设计论文(编辑修改稿)

制冷展自动控制原理设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

往往需要人工的低温环境。 例如：为了研究高寒条件下使用的发动机、汽车、坦克、大炮的性能，需要先在相应的环境条件下作模拟试验；航天仪表、火箭、导弹中的控制仪，也需要在地面作模拟高空环境下的性能试验，低温低压环境实验装置为这类试验提供了条件。 气象科学中，云雾室需要（ 45~30）℃的温度条件。 云雾室用于人工气候实验，研究雨滴、冰雹的增长过程、各种催化方法及扰动对云雾的宏观、微观影响，模拟云的物理现象，等等。 （ 5）医疗卫生 冷冻医疗是可靠、安全、有效、易行和经济的治疗方法，特别是用于治疗恶性肿瘤。 用局部冷冻配合手术有很好的治疗效果，如：肿瘤、扁桃腺切除、心脏、皮肤 、眼球移值，心脏大血管瓣膜冻存和移植，手术时采用的低温麻醉。 细胞组织、疫苗、药品的冷保存，用真空冷冻干燥法制作血干、皮干、等等。 可以说，现代医学已离不开制冷技术。 （ 6）空间技术 火箭推进器所需的液氧和液氢是在低温下制取的。 配合人造卫星发射和使用的红外技术也离不开低温环境。 红外探测器只有在低温条件下，才能获得优重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 7 良的探测结果。 这就促进了辐射制冷器、固体制冷器、 GM 制冷机和维纳米尔制冷机的发展。 用液氮、液氦组成的低温泵可通过冷凝密闭容器内的气体使其达到高真空，在航天器的地面模拟试验中起重要作用。 而以微型制冷 机与真空系统组成的低温泵，广泛应用于高真空技术，不但在空间技术中应用，而且在低温物理研究中起重要作用。 （ 7）低温物理研究 低温技术提供的低温获得和低温保存的方法，为低温物理学的研究创造了条件。 低温声学、低温光学、低温电子学等一系列学科得到发展。 超导现象的发现和超导技术的发展也与制冷技术的发展分不开，在研究超导体时发现的约瑟夫逊效应，促进了超导技术在弱磁方面的应用。 此外， 3He 液化与 4He 超流动性中一些物理特性的研究，均在很低的温度下进行。 重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 8 第二章 制冷站自动控制 空调冷源系统一般由多台制冷机和冷冻水循环泵、冷却水循环泵、冷却塔、补水箱、膨胀水箱等设备组成。 制冷机、循环水泵、集水器、分水器、补水箱等设备以及水处理装置等辅助设备通常安装在专用的设备间 制冷站。 制冷站经常设在建筑物的地下室。 而冷源系统的冷却塔安装在室外，膨胀水箱一般安装在建筑物最高的屋顶。 为了保护空调系统的设备，冷冻水在进入系统之前需经过处理，水处理设备也安装在制冷站。 制冷系统的控制原理图如图 所示。 为了分析方便，按照冷冻水系统、冷却水系统和其它辅助系统的次序分别进行讨论。 第一节 制冷系统监控原理 空调制冷站一般有数台冷水机组。 冷水机组所制成的冷冻水进入分水器，由分水器向各空调区域的新风机组、空调机组或风机盘管等空调末端装备，冷冻水与末端设备的空调系统进行水 /气热交换、吸热升温后返回到集水器，再由冷冻水循环泵加压后进入冷水机组循环制冷，这样就实现了冷冻水的循环过程。 冷冻水系统由冷水机组、冷冻水循环泵、分水器 /集水器、差压旁路调节和空调末端等构成。 通过冷冻水供回水温度、流量、压力检测和差压旁路调节、冷水机组运行台数、循环泵运行台数的监控，实现水系统的控制以满足空调末端设备对空调冷源冷冻水的需要，同时 达到节约能源的目的。 一 制冷系统运行参数控制 楼宇自动化系统对制冷系统运行参数监控，监控内容包括以下各项： ① 冷水机组进水口与出水口冷冻水温度检测，以了解冷冻机组的制冷温度是否在合理的范围之内。 ② 集水器回水与分水器分水温度检测，以了解末端冷负荷的变化情况。 重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 9 图 制冷系统的控制原理图 ③ 冷冻水供 /回水流量监测，测量流量和供回水温度结合，可计算出空调系统的冷负荷，以此作为能量消耗计量和系统效率评价的依据。 ④ 分水器和集水器压力压差测量，用压力传感器分别测量分水器进水口、集水器出水口的压力，或用压差传感器测量分水器进水口、集水器出水口的压力差。 根据供回水压差调节压差旁通阀的开度。 ⑤ 冷水机组运行状态和故障检测，取自冷水机组控制器输出触点或主接触器触点。 ⑥ 冷冻水循环泵运行状态、故障状态检测，用安装在水泵电机配电柜接触器、热继电器的触电和安装在 水泵出水管上的水流指示器共同监测。 当水泵处于运行状态时，其出口管内即有水流，在水流作用下水流开关迅速动作，显示水泵进入工作状态。 重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 10 二 制冷站水系统的运行控制 （ 1）冷水机组的连锁控制 为了保证冷水机组的安全，冷水机组的启、停必须与辅助系统的启、停实行连锁控制。 启动顺序控制：冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵、冷水机组 可以通过设备之间的电气连锁，对冷水机组的非正常启动进行保护。 另外，冷水机组本身具有自锁保护功能，比较常见的是冷水机组通过自身配备的水流开关监测冷却水回路和冷冻水回路的水流状态，只有当冷却水流量和 冷冻水流量状态满足要求时，才会解除自锁，允许冷水机组启动。 停机顺序控制：冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、冷却塔风机。 为了保证系统的正常运行和设备安全，在编制控制程序时，要严格按照启停顺序的工艺要求设计起停控制程序。 （ 2）设备相互备用切换与均衡运行控制 冷冻水系统的各种设备基本上都是多台配备，同类之间互为备用。 如果正在运行的设备发生故障需要停机，或由于其它原因退出正常的工作状态时，其它同类设备应能替代发生故障的设备投入运行，是整个系统的正常工作不受影响。 发生故障的设备修复或更换后恢复正常，可重新进入系统并 使系统恢复最初的工作状态。 为了延长各设备的使用寿命，并使设备和系统处在高效率的工作状态，通常要求设备累计运行时间尽可能相同，即同类设备均衡运行。 因此，每次启动系统时，都优先启动累计运行小时数最少的设备，并在合适的时候进行设备切换，尽可能保持设备的均衡运行。 因此，控制系统应具有自动统计设备运行时间和均衡运行调度功能。 （ 3）冷冻水回路冷水机组侧恒流量与空调末端设备变流量运行 差压旁路调节 在二管制的空调系统中，空调末端设备采用两通调节阀的空调水系统，在两通阀的调节过程中，系统末端负荷侧水量常发生变化，这 些变化势必引起冷冻水流量的改变。 而对于冷水机组来说，是不宜进行变水量运行的。 大多数冷水机组内部都设有自动保护元件，当水量过小时，自动停止运行，保护冷水机组。 通过在冷冻水供、回水总管之间设置旁路，并根据末端流量的变化来调节旁通流量以抵消末端流量的改变对冷水机组的一侧冷冻水流量的影响。 旁路通常由旁通电动两通阀及压差控制器组成。 通过测量冷冻水供水、回水之间压力重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 11 差来控制冷冻水供水、回水之间旁通电动二通阀的开度，使冷冻水供水、回水之间压力差维持稳定，也就达到了是冷水机组一侧工作在恒水流状态的目的。 由于旁路控制用于差压 恒定，所以被称为差压旁路控制。 压差传感器的两端接管应尽可能靠近旁通阀，并安装在水系统中压力较稳定的地方，以提高控制的精度。 差压旁路调节是二管制空调水系统所必需的，在楼宇自动化系统中的控制原理如图 所示。 如果建筑没有配备楼宇自动化系统时，空调水系统差压旁路调节可通过传统的单回路调节系统实现，原理图见图 是通用调节器，也可选用专用的差压控制器，差压控制器的输出控制信号有连续输出和位式信号，在系统设计时应注意各个装置之间信号的匹配。 图 差压旁路调节控制原理 （ 4）冷冻水回路冷水机组侧恒流量与空调末端设备变流量运行 两级冷冻水泵协调控制 在冷冻水回路采用一级循环泵的系统中，为了协调空调冷冻水回路冷水机组一侧要求恒流量与末端一侧变流量之间的矛盾，差压旁路调节控制是最常用的方案。 但当空调系统负 荷很大、空调末端设备数量特别多、设备分布分散、冷冻水管路长、管路阻力大的情况下，冷冻水回路必须采用二级泵才能满足空调末端对冷冻水的压力要求。 由于冷冻水回路是二级水泵串联运行，简单的差压旁路无法适应系统及管路变化所带来的问题。 在这种情况下，一般采用图 所示的管路系统和相应的控制原理来解决冷水机组测量到水流量恒定与空调末端一侧冷冻水流量变化之间的协调。 重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 12 在图 中，左侧的一级冷冻水泵按冷水机组配置，一级冷冻水循环泵与冷水机组一一对应，随冷水机组启停而启动与关闭。 一级冷冻水循环泵负责克服冷水机组至冷冻水旁通 管道一侧的水路阻力；二级冷冻水循环泵负责克服空调末端至冷冻水旁通管道一侧的水路阻力。 一级冷冻水循环泵的启停由其对应冷水机组的启停所决定。 二级冷冻水泵则依据旁通管道两侧的温度、流量关系调整二级泵的开启台数，以达到冷水机组一侧恒流量、末端设备一侧变流量的目的。 在调整二级冷冻水泵开启台数时必须保证冷水机组一侧的冷冻水流量大于空调一侧的流量，即冷冻水供回水管路与旁通管路中的冷冻水流向应满足图 中旁通管路与供回水管路内虚线箭头所指示的流向。 图 两级冷冻水泵协调控制管路系统 （ 5）膨胀水箱与补水箱监控 膨胀水箱与补水箱属于辅助设备。 膨胀水箱与冷冻水管路连通。 当管路中的水随温度改变，体积发生热胀冷缩的变化时，增加体积可排入膨胀水箱，减少体积可由膨胀水箱中的存水予以补充。 补水箱存放经过除盐、除氧处理的冷冻用水，当需要时通过补水泵向管路补水。 通过水箱的高低液位开关对水箱水位进行监控，水位低于下限时补充，高于上限时停止以免溢流。 （ 6）冷水机组的节能群控运行 重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 13 制冷系统由多台冷水机组及其辅助设备组成。 一般都是按照满足最大负荷需求设计冷水机组总冷量和冷水机组台数。 系统满负荷运行的时间有限，大部分时间系统不是满负荷工作，这就为系统在满足要求的情况下，选择合适的负荷实现节能运行提供了条件。 冷水机组常用的节能群控有两种基本方式。 一种是冷冻水回水温度控制法，一种是冷量控制法。 由于冷水机组输出冷水的冻水温度是一定的，一般为 7C。 左右，冷冻水在空调末端负载进行能量交换后，水温上升，回水温度的高低，基本上反映了系统的冷负荷大小。 在冷冻水回水温度控制法中，监控系统可以用回水温度来调节冷水机组和冷冻水泵运行台数，达到节能的目的。 在冷量控制法中，监控系统根据冷冻水供回水温度与流量求出空调系统的实际冷负荷，根据所得结果重新计算，选择匹配的制冷机台数投入运行。 同时按照工艺规定启动配套的辅助设备与系统。 根据冷负荷情况自动控制冷水机组。 冷冻水泵的运行台数，从而达到节能的目的。 冷水机组节能的群控要与设备的均衡运行控制互相协调 ，以达到系统运行费用与设备维护费用总体降低的目标。 （ 7）冷却塔的节能运行控制 冷水机组对冷却水进水温度也有一定的要求，并不是越低越好。 因此，为保证冷水机组正常工作，必须满足冷却水进水的设计温度。 从冷却塔来的低温度冷却水，经冷却泵加压后送入冷水机组，带走冷凝器的热量。 高温的冷却水重新送至冷却塔上部喷淋。 由于冷却塔风扇的转动，使冷却水在喷淋下落过程中，不断与室外空气发生热交换而冷却，又重新送入冷水机组完成冷却水循环。 冷却水进水温度的高低基本反映了冷却塔的冷却效果，用冷却水进水温度来控制冷却塔风机以及控制冷 却水泵的运行台数就可以达到节能的效果。 利用冷却水温度来控制冷却塔风机的运行，不受冷水机组运行运行情况的限制，可以进行独立的控制。 如室外温度较低时，仅靠水从冷却塔流出后的自然冷却，而不用风机强制冷却即可满足水温要求，关闭冷却塔的风机，就可达到节能的效果。 第二节 制冷系统设备监控 一 设备、系统运行状态与参数监控点 /位及常用传感器 冷水机组运行状态：取自冷水机组控制器对应运行状态输出触点（或主重庆邮电大学本科 毕业设计（论文） 14 接触器辅助触点）。 冷水机组故障报警：取自冷水机组控制器对应故障报警输出触点（或主接触器辅助触点）。 冷冻水泵启停状态：取自冷冻水循环泵配电箱接触器辅助触点。 冷冻水泵故障报警：取自冷冻水循环泵配电箱热继电器触点。 冷却水泵启停状态：取自冷冻水循环泵配电箱接触器辅助触点。 冷却水泵故障报警：取自冷冻水循环泵配电箱热继电器触点。 冷却水塔风机启停状态：取自冷却塔风机配电箱接触器辅助触点。 冷却水塔风机故障报警：取自冷却塔风机配电箱热继电器触点。 膨胀水箱高低水位监测：取自膨胀水箱高低水位监测（传感器）输出点，一般选用液位开关、水位高限、底限、溢流位各一。 补水箱高低水位监测：取自补水箱高低水位监测（传感器）输出点，一般选用液位开关、水位高限、底限、溢流位各一。 冷却塔高低水位监测：取自冷却塔高低水位监测（传感器）输出点，一般选用液位开关、水位高限、底限、溢流位各一。 水流开关状态：取自水流开关状态输出点，选用普通流量开关。 冷冻水供 /回水温度检测 :取自安装在冷冻水管路上的供 /回水温度传感器输出，采用管水式温度传感器，供 /回水各一；两个监测点的冷冻水流量应相同。 取自安装在冷冻水管路上的流量传感器输出，采用电磁 流量计，安装在与冷冻水回水温度检测点流量相同的位置，以。