[實用新型]一種制冷系統優化控制實驗裝置

有效

• 申請號: 201320592033.0
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN203518134U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 黃永紅;王成;趙永青
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: F24F11/02
• 分類號: F24F11/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型屬于制冷系統節能設備技術領域，具體涉及蒸汽壓縮制冷系統能耗優化控制實驗裝置。?

背景技術

隨著人們生活水平的提高，空調系統、冷庫和冷藏室等的應用越來越多、規模越來越大，其能源消耗非常巨大。制冷裝置和系統為空調和冷庫等提供冷源，其能耗占整個系統能耗的大部分，因此其節能潛力巨大。?

目前蒸氣壓縮制冷系統其冷凝壓力和蒸發壓力的控制都比較簡單，均采用壓力設定值不變即恒值控制方式，這種方式雖然簡單可靠，但不利于節能。當環境溫度和負荷變化時，壓力設定值不能自適應的調整，從而導致系統能耗較大。?

發明內容

本實用新型為了克服目前技術上的不足，在現有壓縮機、風機、水泵等部件變頻調速技術的基礎上，提供了一種通過改變制冷系統蒸發壓力和冷凝壓力設定值的方式來適應環境溫度和制冷負荷的變化，從而達到制冷系統節能的目的。?

該實用新型解決目前技術問題所采用的技術方案如下：本實用新型提出了在線壓力設定值優化串級控制（優化層+分散控制層）實驗裝置，如圖1所示。當環境溫度和制冷負荷變化時，通過調整制冷系統冷凝壓力和蒸發設定值來達到能耗優化控制的目的。該實驗裝置包括電加熱絲、水箱、水溫控制器、壓縮機、蒸發器壓力控制器、計算機(嵌入式工控機)、冷凝器壓力控制器、冷凝風機的變頻電機、冷凝風機、冷凝器、過熱度控制器、膨脹閥(電子膨脹閥)、蒸發器、冷水泵和冷水泵的變頻電機，其中電加熱水箱出口端與冷水泵連通，冷水泵與蒸發器進口端連通，電加熱水箱入口端與蒸發器出口端連通，水溫控制器與冷水泵連接，水溫控制器還與電加熱水箱入口端和蒸發器出口端之間的管道連接，蒸發器出口端與壓縮機連通，壓縮機與冷凝器入口端連通，冷凝器出口端與膨脹閥連通，膨脹閥與蒸發器入口端連通，蒸發器壓力控制器與蒸發器出口端以及壓縮機連接，過度熱控制器與蒸發器出口端及膨脹閥連接，冷凝器壓力控制器與冷凝器入口端及冷凝風機連接，計算機與蒸發器壓力控制器及冷凝器壓力控制器連接。?

如圖1所示，該實驗裝置中，用一個帶電阻絲的電加熱水箱來模擬制冷負荷，這樣制冷負荷可通過電加熱器方便地調節，其調節范圍為0～10kW。整個實驗系統置于一個人工環境室內，其溫度可調范圍為-5~40℃。?

實驗裝置中用計算機控制優化層和監視參數，分散控制層采用常規的PID控制器，分別是水溫控制器、蒸發器壓力控制器、冷凝器壓力控制器和過熱度控制器。?

在制冷系統中，管道中的制冷劑經膨脹閥節流，而膨脹閥的開度由過熱度控制器控制，節流后的低溫低壓液態制冷劑經管道進入蒸發器中吸熱制冷，而制冷負荷由水溫控制器控制冷水泵的轉速來調節，從蒸發器中出來的氣態制冷劑由管道流經壓縮機進行壓縮增壓，然后通過冷凝器冷凝放熱。期間壓縮機入口端的制冷劑蒸發壓力與壓縮機出口端的制冷劑冷凝壓力依據總能耗最小實時求得其設定值，其中總能耗由壓縮機、冷凝風機、冷水泵三個部件的分能耗組成。?

本實用新型的技術效果：在環境溫度調至28℃、加熱量（制冷負荷）調至3.8kW的額定工作條件下進行實驗。首先只投入常規的分散控制系統，運行30分鐘后，優化方案再投運(即將上位計算機接入控制系統)。圖2?、3所示分別是優化控制投入運行前后的能耗變化和壓力變化圖。由圖2可見，總能耗在20分鐘內由1.4kW降至1.1kW，并基本穩定在此能耗水平，節能量約為20%。由圖3可見，冷凝器壓力由1.32MPa降至1.23MPa,而蒸發器壓力由0.50MPa升至0.58MPa。可見，優化算法自動找到了該實驗條件下的冷凝壓力和蒸發壓力最優值。?

附圖說明

圖1為本實用新型制冷系統能耗優化控制實驗裝置示意圖。?

圖2為優化前后能耗變化圖。?

圖3為優化前后壓力變化圖。?

具體實施方式