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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 0 引言在制冷系统的运行中,通过自动掌握可以使系统安全稳固的工作,保证贮存食品 的质量,提高系统的运行性能,节省能源消耗以及降低运行成本等；制冷装置的自动 掌握系统,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 检测和调剂,仍可以对制冷机器和设备进行爱护,以防止发生事故；系统中的掌握器 可采纳双位、比例 P、比例积分 PI 或比例积分微分 PID掌握器等 1；制冷装置的自 动掌握系统一般采纳负反馈调剂系统,为了提高掌握精度,仍可以采纳串级、前馈等调剂系统；1 制冷系统的参数掌握技术制冷系统的工作参数调剂主要指对系统的制冷剂流
2、量、冷室度、制冷剂工作压力 等的调剂；现以 * 轮制冷系统为例分析其基本参数的掌握技术；1.1 冷室温度掌握 冷藏库或制冷橱柜中的温度掌握是制冷自动掌握系统的基本掌握；对于采纳单一 蒸发器的制冷装置,其冷室温度调剂的最普遍方法是利用双位温度掌握器直接掌握压 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掌握器KP61掌握供液电磁阀 EVR；当一个冷室的温度达到所掌握温度的下限值时,该冷室的温度掌握器动作,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；当全部冷室的温度都达到下限值时,全部的电磁阀关 闭；这时压缩机的吸气压力降低,
3、当压力达到高低压力掌握器 KP15低压部分的断开 压力值时,低压掌握器掌握压缩机停机；当任一冷室温度回升至设定的上限值时淇温 度掌握器打开该冷室蒸发器的供液电磁阀,吸气压力也将随之上升,当其压力达到低 压压力掌握器的接通压力值时,压力掌握器掌握压缩机重新启动,系统开头运行；图 2 为双位掌握器掌握冷室温度的原理图,其冷室温度的变化如图 3 所示；由于存在推迟 时间 T,所以冷室温度变化范畴超过了掌握器的掌握范畴 2；1 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一般的食品贮存及舒服性空调系统的温度答应在肯定范畴内
4、变化,因此采纳双位掌握法掌握冷室温度即可满意要求；当温度的掌握精度要求很高时,可以采纳比例积分调剂器或比例积分微分调剂器；这两种调剂器都可以使被掌握量复原到某一要求值,使静态温度保持恒定；图4 为使用各种温度掌握器时的调剂过程比较；图 1* 制冷系统原理图图 2 双位调剂器掌握冷库温度原理图2 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - - 迟延时间； 2 掌握器差动范畴T 开关周期； 1库温波动范畴；y、 - 掌握温度图 3 温库的双位调剂过程PI- 比例积分掌握器；PD-比例微分掌握器；P比例掌握器PID- 比
5、例积分微分掌握；t- 时间； X被控变量图 4 各种调剂过程1.2 蒸发器流量掌握蒸发器制冷剂的流量调剂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、机械作用的流量调剂阀,它只能适用于传统的掌握模式,即构成简洁的过热度闭环反馈调剂系统,实现比例型流量调节；热力膨胀阀的调剂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削减时,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固；当蒸发器中的热负荷波动较大及制冷装置必需 3 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共
6、 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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固,仅靠单一的热力膨胀阀的掌握是无法实现的,此时应在蒸发器的出口管路上加装蒸发压力调剂阀；由于热力膨胀阀本身存在不足,为了实现运算机掌握,可采纳电子手段进行流量调剂； * 轮制冷系统的热电膨胀阀是为了适应运算机掌握而开发的一种制冷节流元件；该流量掌握装置由于采纳电子式比例积分调剂器能够保证有良好的调剂品质,即使负荷变化大,掌握系统本身也能快速精确地调整,能将过热度掌握得很小,保证蒸发器面积得到最大利用；电子膨胀阀是国际上80 岁月以后推出的一种较为先进的节流元件,它适应制冷机电一
7、体化的进展要求,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剂,特殊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,当制冷系统开头运行时,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 短暂稳固,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固；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
8、图 5 热力膨胀阀与电子膨胀阀制冷系统的动态特性比较1.3 蒸发压力掌握 * 轮制冷系统由于采纳多个蒸发器,并要求达到不同的掌握温度；因此,可通过蒸发压力调剂,以维护各自的蒸发温度 压力；蒸发压力调剂阀 图 1 中 KVP安装在温度高的蒸发器出口管路上,其作用是对高温蒸发器出口制冷剂蒸气再次节流,使其压 4 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 力与低温蒸发器出口压力相同,同时可以维护该冷室的蒸发压力恒定 5；该系统中仍必须在温度低的蒸发器出口管路上装止回阀 图中 NRV,其目的是防止停机时,高温蒸发器中的制
9、冷剂蒸汽倒流至低温 低压 蒸发器中凝结,不仅破坏低温冷室的正常工作,而且会使压缩机产生液击的危急；1.4 冷凝压力掌握 在制冷系统正常运行时,冷凝压力必需维护在肯定范畴内；冷凝压力过高会导致 压缩机耗功增大,经济性下降,同时当该压力超过设备的承担压力时,会发生爆炸的 危急；在冬季运行时,冷却水的温度过低及室外环境温度过低,都会引起冷凝压力过 低,使冷凝压力与蒸发压力的差值减小,热力膨胀阀两端的压差减小,造成流经热力 膨胀阀的制冷剂流量急剧减小,使制冷量大大降低；因此,为保证制冷装置的正常运 行,必需对冷凝压力进行调剂,使其稳固在要求的范畴内；* 轮制冷系统的冷凝器是水冷式的；冷凝压力的调剂通过
10、安装在冷凝器的进水管 路上的水量调剂阀来实现；水量调剂阀分为压力掌握式和温度掌握式 6；依据冷凝压力 或冷却水出口温度自动掌握水量调剂阀的开度,转变水流量,以维护冷凝压力在答应 的范畴内；此外,仍可以采纳从制冷剂侧调剂冷凝压力,在冷凝器出口管路上安装一只高压调剂阀 图 1 中 KVR,该阀是一只受阀前压力 冷凝压力 掌握的比例调剂器,当冷凝压力低于设定值时,调剂阀关闭,达到设定值时,调剂阀开启；同时在压缩机排 气管路与储液器人口之间接一段旁通管,旁通管上安装一只差压调剂阀 图 1 中 NRD,该阀是受阀前后压差掌握的调剂阀,压差大时,阀的开度大,压差小时,阀的开度 小,压差低于设值时阀关闭；采
11、纳这种方法掌握冷凝压力,应留意制冷系统中必需有 高压储液器,而且高压储液器的容积要足够大,系统中的制冷剂充灌量要足够多,以保证在冷凝器达到最大积液时,高压储液器中仍有制冷剂液体,使热力膨胀阀正常工 作 7；制冷装置并非将主要部件配齐并按正确流程连接就行,只有当他们的容量彼此匹 配,方能达到要求的性能而中意地工作；1.5 吸气压力掌握在压缩机的吸气管路上安装吸气压力调剂阀 图 1 中 KVL,其目的是为了防止压缩机在高吸气压力下工作；由于制冷系统在正常的低温状态下运行时,电机的功率较 小,但在启动初期和融霜后期,制冷系统重新开头制冷运行的时候,吸气压力较高,会引起电机的功率超过电动机的额定功率,
12、而使电机超载；假如轮制冷系统依据功率 最大的情形挑选电动机,那么在正常制冷运行时,电动机的效率很低,而且电机的散5 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 热量大,给制冷循环带来一系列的影响；* 轮制冷系统采纳吸气压力调剂,因此可以依据额定工况所需的功率挑选电动机；吸气压力调剂通过使吸气节流实现；在制冷机 运行时,吸气压力调剂阀可以防止吸气压力超过答应值；在阀上设定系统答应的吸气 压力最高值； * 轮制冷系统运行时,当系统中的吸气压力低于设定值,调剂阀全开；吸气压力超过设定值时,调剂阀的开度变小,使吸气节流；吸
13、气压力过高时,调剂阀 关闭；调剂阀开度的变化取决于吸气压力与设定值的偏差；2 制冷系统的能量调剂技术热气旁通能量调剂是在 * 轮制冷系统的高、低压侧旁通管上安装能量调剂阀；能量调节阀受吸气压力掌握,并具有比例调剂作用；在HOEGH XIAMEN 轮制冷系统运行中,当压缩机的吸气压力较低时,能量调剂阀打开,高压制冷剂蒸汽旁通到压缩机吸气管上 或旁通到蒸发器的前端或中部,使进人到蒸发器的制冷剂液体量削减,降低了制冷量；为了防止压缩机的排气温度上升,仍同时向吸气管路喷液体；要留意防止压缩机 液击；压缩机制冷量的大小,与其电机转速的高低有关；因此可以通过转变压缩机电机 的运转速度来达到调剂压缩制冷量的
14、目的；这种能量调剂的方式具有较好的经济性；电机的变速调剂可以通过采纳变速电机或变频调速来实现压缩机的变速能量调剂 8；HOEGH XIAMEN轮制冷系统采纳多级数的电动机,通过级数切换用多种转速驱动压缩机,同样 可以使压缩机的制冷量分别按级数进行调剂；3 制冷系统的安全爱护3.1 吸、排气压力爱护 为了保证制冷装置的牢靠运行,制冷系统的安全爱护是不行缺少的；安全爱护的 目的是为了使压缩机、风机、泵安全运行,高压设备的工作安全牢靠,以及整个制冷 6 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 系统的工作牢靠；制冷系统
15、运行时,要防止压缩机的排气压力过高；当由于某些缘由 造成压缩机排气压力超过答应的最高值时,通过压力掌握器立刻掌握压缩机停止运行,以防止发生危急；另外当制冷装置内的温度已经达到要求的温度值时,假如压缩 机连续运行,将使吸气压力降低；这样不仅造成了能源的铺张,仍会引起储存的食品 干耗增大,而且增大了空气进人制冷系统的可能性；而空气的渗人仍会导致排气压力 与排气温度的上升,压缩机的功耗增大,制冷量下降；因此对压缩机的吸气压力同样 需要加以掌握 9；* 轮制冷系统中压缩机吸、排气压力的爱护是在系统中安装高、低压力掌握器 图 1 中 KP15来实现；当制冷系统中的排气压力达到高压掌握器的断开压力值时,压
16、 力掌握器的触点断开,通过掌握电路,掌握压缩机停机,同时仍要相伴灯光或其它报 警动作；在制冷系统运行中,假如吸气压力过低,当其达到低压掌握器的断开压力值时,低压掌握器的触点断开,掌握压缩机停机,待系统的吸气压力回升到低压掌握器 的接通压力值时,压力掌握器的触点闭合,掌握压缩机重新启动；3.2 油压差爱护 制冷压缩机在运行过程中,其运动部件需要用润滑油进行润滑和冷却；为了保证 压缩机的安全运行,必需对供油压力进行掌握；油压的爱护是用压差掌握器来实现 的；压差掌握器 图 1 中 MP的高压端接油泵出口,低压端接在回气管或曲轴箱上；当 油压差达不到要求时,压差掌握器掌握压缩机停机,以防止压缩机因缺油
17、而发生事 故；3.3 排气温度的爱护 * 轮制冷系统采纳温度掌握器来爱护排气温度；当排气温度超过限制值时,温度掌握器掌握压缩机停机,以防发生事故；仍可以采纳向吸气管路喷液体来防止排气温 度过高；将喷液阀安装在贮液器与吸气管路之间,喷液阀的感温包缠绕在排气管上,当排气温度超过答应值时,喷液阀打开,使高压制冷剂液体经喷液阀节流后进人吸气 管中,吸取吸气管中制冷剂的热量而蒸发,使压缩机的吸气温度下降,从而降低排气 温度；4 制冷系统融霜掌握技术7 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 在制冷系统运行中,蒸发器表面结
18、霜会对其换热成效产生很大的影响,延长了降 温时间,系统运行的经济性下降,所以应定期进行融霜；融霜掌握是指融霜开头的控 制、融霜过程进行时间的掌握以及融霜终止的掌握；在制冷系统运行期间,当蒸发器 需要融霜时,掌握器发出指令,使融霜的蒸发器停止制冷运行,同时掌握向该蒸发器 加人融霜所需的热量；当融霜终止后,掌握器应终止热量的加人,将融霜循环转换为 制冷循环；最抱负的掌握应依据霜层的厚度来打算开头融霜的时间；而霜一旦融解 后,就应立刻停止融霜 10；但这两个信号很难直接获得；由于蒸发器表面结霜的厚度,与制冷机工作时间的长短是成正比的；* 轮制冷装 置融霜开头的掌握是依据制冷装置运行的时间,用时间掌握
19、器来进行掌握；可以依据 制冷装置结霜的详细情形,在时间程序掌握器上预先设定好制冷装置每运行一段时间 后开头融霜和每次融霜的时间；制冷装置工作到设定的时间时,融霜时间掌握器发出 开头融霜的指令,通过掌握电路,掌握融霜蒸发器停止制冷运行,掌握加热热源进人 蒸发器,开头融霜；经过一段设定时间之后,掌握器又掌握切断热源,融霜终止；融霜终止就依据时间掌握器发出的指令来实现；时间掌握器上调定好每次的融霜 时间,融霜过程达到相应的时间后,时间掌握器就停止融霜的进行；这种终止融霜的 方法比较牢靠,但不能依据使用中的负荷、温度或其它参数的变化作出相应的转变；采纳单一的时间掌握器进行融霜掌握,由于预先设定的融霜时
20、间很难与制冷装置 运行中的实际结霜情形相吻合,可能显现霜已经融解了,但是由于没有达到融霜终止 的时间,融霜加热仍在进行；此时,会引起制冷装置内的温度上升的过多,不仅造成能源的铺张,而且对制冷装置中贮存的食品质量影响较大11；为防止这种情形的产生,可以在定时掌握的基础上再插人温度掌握终止的功能；而采纳时间一温度掌握器 的制冷装置,通过时间掌握设定开头融霜的时间,即两次融霜的时间间隔,而终止融 霜通过温控器；温控器接受蒸发器壁面的温度信号,当该温度在 0以上时,温控器就发出终止融霜的指令；温控终止的好处在于: 蒸发器表面结霜不多时,可以提前终止融霜,既节省了能源,又可以防止蒸发器内压力过高；时间一
21、温度掌握器既可以用温度 掌握终止融霜,同时仍可以用时间掌握器来终止融霜；由于每一种制冷剂的饱和压力与饱和温度的关系是已知的,所以调剂压缩机的吸气压力就可以掌握制冷装置中蒸发器的蒸发温度12；采纳压力掌握器依据融霜时蒸发器出口处的制冷剂的压力来进行掌握；在压力掌握器上,依据融霜终止时制冷剂应达 8 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 到的温度值对应的压力,调定好掌握压力值,融霜时,当制冷系统蒸发器中的制冷剂 压力达到压力掌握器的断开压力值时,掌握器就掌握融霜终止；对于采纳空气强制流淌的翅片式蒸发器,由于霜层的
22、厚薄和蒸发器空气进出口的 压差成比例,即霜层越厚,其压差越大；反之,霜层薄,压差小；因此可以依据蒸发 器空气进出口的压力差的变化,来判定结霜的情形,并以此作为融霜掌握的依据；将 蒸发器前后空气的压力引人到一个微压差掌握器上,在掌握器上调剂好给定值；当蒸 发器前后空气的压力差大于给定值时,掌握器的触点动作,掌握蒸发器开头融霜；由 于霜层的融解,使压力差减小,当其降低到低于设定值时,掌握器的触点再次动作,通过掌握电路掌握融霜终止；5 制冷自动掌握系统进展趋势制冷装置的传统掌握以经典掌握理论为基础,将组成系统的主要机器设备逐个作 为单一对象,并对其运行参数分别进行调剂,构成多个单回路掌握系统；这种掌
23、握系 统模式虽然能对参数进行肯定的调剂以保证装置的正常安全运行、实现必需的工艺要 求,但由于调剂品质不高,难以达到更高的调剂精度,特殊是难以适应大的负荷变化和工况变化,无法实现制冷装置正确的节能运行 13；对于小型制冷装置,由于其系统简洁、掌握精度要求较低,掌握系统多为简洁的 开关掌握和比例掌握,采纳机械掌握式的自控元件,在保证装置运行正确、安全牢靠 的前提下,得到较粗的掌握精度；复杂的制冷装置,机器设备较多,工艺流程复杂、参数掌握点多,考虑到运行中各设备、各参数的相互影响问题,因此其掌握系统所需 掌握元件较多,掌握系统也较复杂；随着运算机技术的进展,一些大中型制冷系统,利用运算机实现数据的自
24、动采集并进行系统运行、参数调剂自动化治理；机电一体化 的进展,将有利于提高制冷装置的综合性能,使装置从传统掌握进人到整个系统的最 优掌握；机电一体化产品和装置是传统机械产品与电工技术的结合,具有自动掌握、自动补偿、自动校验、自动调剂、自诊断、自复原和智能等复合技术及复合功能 14；电子式掌握传感快,并运用新型的掌握技术和掌握方法,由电脑依据各个参数之间的 关系给出正确的调剂规律或掌握程序,并快速执行掌握作用；这种掌握可以实现正确9 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 调剂,提高制冷系统的掌握精度,使系统的运
25、行经济性大大提高；因此制冷装置实现 机电一体化是现代技术进展的必定趋势,也是提高制冷装置综合性能的迫切需要；模糊掌握、变频掌握及自适应掌握系统的不断应用,使制冷装置的掌握成效趋于合理,实现高效节能；与之相应的新型制冷掌握元件也在不断的进展；这必将推动制冷装置 机电一体化的进展；结论为了保证制冷设备正常运行,并达到所要求的指标,* 轮制冷系统把掌握温度、压力、流量、湿度等很多热工参数的一些掌握电器和调剂元件、各种外表、传感器及附属设备组合起来形成一个掌握系统；* 轮制冷装置自动掌握系统具有自动掌握、自动补偿、自动校验、自动调剂、自诊断、自复原和智能等复合技术及复合功能；它能 保证设备的正常运行与
26、操作人员的安全,改善工人的劳动条件,有利于提高空调环境 的质量,最大限度地节能,经济合理地运行,提高劳动生产率；不但减轻了操作工人 的劳动强度,改善了劳动条件,更重要的是它的安全、精确、节能降耗！是当代制冷 技术的一大进步！10 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 致谢语在此论文完成之际,我深深地感谢在船期间各位船舶领导的指导和在校期间那些在学习和生活上给过我关怀和帮忙的老师和同学；第一,要诚心感谢我的母校* 高校轮机工程学院；是它给了我一个学习的环境和氛围,并且以其一届一届传承下来的良好的学习精神深深的
27、影响着我；在四年的高校 学习生活中,很多的老师以他们严谨的教案态度,仔细负责地教导我,不仅传授我给 我更多更好的专业学问,仍教我做人的道理；他们的淳淳教导我时刻牢记于心,并以 此勉励自己；其次,要诚心感谢我的在船指导轮机员老轨* ；我之所以能够顺当完成这篇论文,无不凝结着 * 老轨的心血与汗水；* 老轨在论文的选题,讨论方案的确定以及详细的实施过程都赐予了周密的指导,仍在资料的供应中给了我极大的帮忙；* 老轨严谨的工作态度和系统的科研思路让我受益终生；同时 我留下了深刻的印象；* 老轨平易近人、耐心细致的教导也给另外,感谢二轨 * 、三轨 * 、和电机员 * 在自动化掌握方面给我供应的讲解,以
28、及在论文写作过程中赐予我的建议和帮忙；感谢他们在船期间始终给我的勉励和支 持；这些船舶领导对我的关照我将永久牢记于心；在论文完成之际,我心中布满感谢之情,感谢学校各位老师和船舶领导的殷切 栽培 , 感谢父母的哺育之恩和无私的支持；十数载寒窗苦读,我永不忘你们在曾经为我作出的牺牲和无私的贡献；我也将在平凡的职位中尽已之能回报社会回报父母；感谢之情,述之不尽,再一次致以我诚心的感谢；11 / 12 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 参考文献1 陈之久 . 制冷装置自动化M. 北京 : 机械工业出版社,1997.2 朱
29、瑞琪 . 制冷装置自动化 M. 西安 : 西安交通高校出版社,1993.3 石家泰 . 制冷空调的自动调剂 M. 北京 : 国防工业出版社,1980.4 满一新 . 船机修理技术 M. 大连 : 大连海事高校出版社 ,2005.43 51. 5 费千 . 船舶辅机 M. 大连 : 大连海事高校出版社 , 2022. 6 石家泰 . 制冷空调的自动调剂 M. 北京：国防工业出版社,1997. 7 杨磊 . 制冷原理与技术 M. 北京 : 科学出版社, 1988. 8 吴业正 . 制冷原理及设备 M. 西安 : 西安交通高校出版社 ,2001. 9 杜存臣 . 制冷与空调装置自动掌握技术 M 北京
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