文档介绍：制冷系统新型控制器的研制
摘要
本项目研制的制冷系统的控制器,采用电子膨胀阀调节过热度,它可使中小
型制冷装置蒸发器过热度由过去的热力膨胀阀控制,改变为电子膨胀阀的精确控
制;整个装置由传统的热力温控器开关控制、上升为单片机控制。这对于降低产
品能耗、保护环境,及提高制冷机自动化水平、促进行业的技术发展都有着重要
意义。
本课题从理论及实验两方面研究了蒸发器过热度的稳定性问题,对蒸发器最
小稳定过热度产生的原因提出了新的观点。/作者认为:蒸发器过热度与蒸发器传
热温差有着密切的关系,过热度减小到一定值时,正是蒸发器传热温差减小到一
定值的时候,它引起蒸发器管内局部核态沸腾的消失,传热恶化。总结了最小稳
定过热度与蒸发温度的关系,并将其引入控制程序中,根据系统的不同工况自适
应改变过热度的设定,实现系统在冷起动过程中过热度的平稳控制,在正常运行
中过热度的稳定控制。\/
研究并获得了制冷系统控制用动态特性。测试了不同蒸发温度、不同过热度
时,过热度对膨胀阀开度变化响应的时间常数、延迟时间、及过热度增益随蒸发
温度、过热度的变化规律。为选择、调整控制算法提供了理论和实验依据。
进行了制冷系统及过热度刂坪湍:刂扑惴ㄑ芯俊T诳刂扑惴ǖ难芯
中发现,无论刂苹故悄:刂疲圆煌韵蟆⒃诓煌た鱿虏捎猛徊问
或控制规律,难以获得满意的控制效果。为此,在程序中根据系统运行的不同工
况,调整控制策略、问蚩刂乒嬖颍迪至斯榷鹊淖允视刂啤
确定了高质廉价、便于工业界推广的制冷系统控制器样机。/设计开发了利用
电子膨胀阀进行蒸发器过热度控制的硬件电路,包括:传感器放大电路、单片机
扩展电路和执行机构驱动电路,等。编写了数据采集、步进电机驱动、串行口通
讯、模糊控制算法、刂扑惴ǖ瘸绦颉
研制了制冷用电子膨胀阀。目前的电子膨胀阀产品全是为空调器设计。不适
于制冷装置。首次开发了流量范围和流量曲线形式适于制冷系统控制用的电子膨
胀阀。使控制效果有了很大改进。
实验结果表明,本课题研究的控制器,可使过热度在冷启动过程中过渡快,
波动小;正常运行时,达到更低的稳定控制,实现机组的节能运行。
上海交通大学博士后研究工作报告
关键词:制冷系统控制器电子膨胀阀过热度
制冷系统新型控制器的研制
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上海交通大学博士后研究工作报告
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制冷系统新型控制器的研制
绪论
研究课题的科学依据和意义
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随着科学技术的进步,人类社会对自然环境的破坏日益严重,已经造成气侯
变暖、土地荒漠化等一系列严重的后果。保护环境、节约能源已成为当今人类面
临的一项重大课题。
作为与人们生活密切相关的制冷空调行业,能源消耗相当可观。在我国制冷
设备所消耗的电能占到全国总耗电量的ァ%。在北京、上海等大城市,夏季
制冷空调设备用电量占到城市总用电量的%左右。所以,降低制冷设备的能耗
已成为缓解我国能源紧张状况的一个重要途径,同时也是实施我国经济和社会可
持续发展战略的一项重要内容。
然而在制冷技术不同的发展阶段,人们对节能概念的理解是不同的。一直到
八十年代初,制冷系统节能研究的重点一直集中在系统的优化设计方面,即通过
压缩机、换热器等部件效率的提高及系统的优化来提高机组的能效比。近年来人
们认识到,在非标准工况下进行最优控制同样也能节能【弧俊O低车挠呕杓坪
优化控制成为制冷系统节能的两个重要方面。目前,制冷系统的优化设计比较成
熟,但优化控制相对落后。中国冷协年年鉴及年峰会简报表明,我国
制冷空调行业和较低【啊浚踔劣牍谄渌
械工业相比有很大的差距。自动控制水平低已经成为制约我国制冷行业技术发展
的一大瓶颈。
以家用变频空调器为例,它采用了变频压缩机、电子膨胀阀、及变转速风机
等可控制部件,给系统的控制提供了灵活的手段、节能效果显著。国内很多空调
器厂家纷纷引进生产。但是,其中的关键技术——变频空调器控制器软硬件的开
发国内很少有生产厂家掌握,给变频产品的自主开发带来困难。另外,国内制冷
配件厂家也看到变频空调器的巨大市场潜力,开始仿制生产变频空调器的主要配
件之一,电子膨胀阀。但由于控制器开发能力的限制,很难在变频空调器及其它
制冷装