[發(fā)明專利]采用冷熱抵消方法獲取瞬變溫度液體的控制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910048232.3
• 申請(qǐng)日: 2009-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN101520665A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭孝峰;吳靜怡;夏再忠;王如竹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D23/19
• 分類號(hào): G05D23/19
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

1.一種采用冷熱抵消方法獲取瞬變溫度液體的控制方法，其特征在于：由連續(xù)工作的制冷機(jī)組與PID溫度控制器調(diào)節(jié)的制冷側(cè)電加熱器配合產(chǎn)生低于環(huán)境溫度的液體介質(zhì)，隨后液體介質(zhì)采用計(jì)算機(jī)控制的兩級(jí)電加熱器加熱，第一級(jí)電加熱器加熱量隨時(shí)間而變化，其出口的液體溫度也隨時(shí)間而改變，實(shí)現(xiàn)溫度連續(xù)可調(diào)，第二級(jí)電加熱器進(jìn)一步加熱，抵消制冷機(jī)組的制冷功率，其中第一級(jí)電加熱器、第二級(jí)電加熱器的加熱量與液體在用戶端損耗的熱量之和等于制冷機(jī)組的側(cè)制冷量，從而實(shí)現(xiàn)制冷機(jī)組的連續(xù)運(yùn)行，并在兩級(jí)電加熱器之間形成溫度快速變化的液體介質(zhì)，所述控制方法具體包括以下步驟：

步驟一：將制冷側(cè)增壓泵的進(jìn)口連接到絕熱儲(chǔ)液罐的一個(gè)出口，制冷側(cè)增壓泵的出口連接到制冷機(jī)組的進(jìn)口，液體應(yīng)用側(cè)增壓泵將儲(chǔ)液罐中的溫度恒定的液體加壓后，與第一級(jí)電加熱器的進(jìn)口相連接，開啟制冷側(cè)增壓泵與液體應(yīng)用側(cè)增壓泵為閉合液體循環(huán)提供動(dòng)力；

步驟二：開啟制冷機(jī)組，直到絕熱儲(chǔ)液罐中液體溫度降低到設(shè)定的溫度T0，制冷機(jī)組出口通過(guò)制冷側(cè)電加熱器連接到絕熱儲(chǔ)液罐入口，形成閉合液體回路，絕熱儲(chǔ)液罐儲(chǔ)存溫度經(jīng)制冷側(cè)調(diào)整的液體，并維持在溫度T0；

步驟三：檢測(cè)制冷側(cè)電加熱器出口的液體溫度T1，并比較T1是否與設(shè)定溫度T0相等，當(dāng)制冷機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行后，有T1＝T0，如T1＝T0條件不滿足，則繼續(xù)運(yùn)行制冷機(jī)組與制冷側(cè)電加熱器，采用PID溫度控制器控制制冷側(cè)電加熱器加熱量，最終使其出口的液體溫度穩(wěn)定在T0，如T1＝T0得到滿足，則進(jìn)入步驟四；

步驟四：開啟第一級(jí)電加熱器與第二級(jí)電加熱器，液體應(yīng)用側(cè)增壓泵泵出的液體依次流過(guò)第一級(jí)電加熱器、變溫液體應(yīng)用部件、第二級(jí)電加熱器、三通閥，再此過(guò)程中經(jīng)第一級(jí)電加熱器與第二級(jí)電加熱器加熱；

步驟五：計(jì)算機(jī)根據(jù)設(shè)定的目標(biāo)溫度曲線T＝f(t)，其中t為時(shí)間，利用能量守恒方程換算得出第一級(jí)電加熱器和第二級(jí)電加熱器的加熱功率；

步驟五中，采用比例開環(huán)控制策略控制第一級(jí)電加熱器和第二級(jí)電加熱器的加熱功率，利用步驟四中敘述的液體流動(dòng)順序，通過(guò)調(diào)節(jié)第一級(jí)電加熱器與第二級(jí)電加熱器的加熱量，實(shí)現(xiàn)液體溫度的變化；

步驟六：檢測(cè)是否需要停止的信號(hào)，如果否，則繼續(xù)循環(huán)至步驟五，根據(jù)目標(biāo)設(shè)定曲線進(jìn)行加熱控制；如果是需要停止，則依次進(jìn)入步驟七和步驟八；

步驟七：關(guān)閉第一級(jí)電加熱器和第二級(jí)電加熱器；

步驟八：關(guān)閉制冷機(jī)組；

步驟九：關(guān)閉制冷側(cè)增壓泵和液體應(yīng)用側(cè)的增壓泵；至此，冷熱抵消原理產(chǎn)生變化溫度場(chǎng)的控制全部完成；

所述的能量守恒方程是指：Qc＝Qr-Qe，其中：Qr是制冷機(jī)組的制冷量，kW；Qe是電加熱器在PID調(diào)節(jié)到最低時(shí)的加熱量，即基本加熱量，kW；

所述的比例開環(huán)控制策略是指：

1)Q7＝c*m*[f(t)-T0]；

2)Q9＝Qc-Q7-Qu；

3)Qu＝c*m*[T2-f(t)]；

其中：Q7和Q9分別為電加熱器的加熱功率；c為液體的質(zhì)量比熱容，kJ/(kg.℃)；m為液體的質(zhì)量流量，kg/s；Qc為制冷機(jī)組的制冷量與PID控制的電加熱器熱功率之差，kW；Qu為變溫液體在其應(yīng)用部件過(guò)程中消耗的熱功率，kW；T2為變溫液體應(yīng)用部件出口的液體溫度，℃。