制冷自动控制的内容

制冷自动控制的内容制冷装置的自动控制系统，可以对制冷系统参数如压力、温度、湿度、流量、液位、空气成 分等自动检测和调节，还可以对制冷机器和设备进行保护，以避免发生事故系统中的控制 可采用双位比例(P)、比例积分(PI)或比例积分微分(PID)控制器等。制冷装置的自动控制系 统一般采用负反馈调节系统，为了提高控制精度，还可以采用串级、前馈等调节系统。(一) 制冷系统的参数控制技术制冷系统的工作参数调节主要指对系统的制冷剂流量、冷室温度、制冷剂工作压力等的 调节。下面以某制冷系统为例分析其基本参数的控制技术。1冷室温度控制冷藏库或制冷橱柜中的温度控制是制冷自动控制系统的基本控制。对于采用单一蒸发器 的制冷装置，其冷室温度调节的最普遍方法是利用双位温度控制器直接控制压缩机的开停。 对于一台压缩冷凝机组连接到两个或者多个蒸发器的组合制冷系统(见图1),每个冷室分 别设置温度控制器(KP61 )控制供液电磁阀(EVR)。当一个冷室的温度达到所控制温度的下 限时，该冷室的温度控制器动作，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。当所有的冷室温度都达到下限值时，所有的电磁阀关闭。这时压缩机的吸气压力降低， 当压力达到高低压压力控制器(KPI5)低压部分的断开压力时，低压控制器控制压缩机的停机。 当任一冷室的温度回升到设定的上限值时，其温度控制器打开该冷室蒸发器的供液电磁阀 吸气压力也将随之升高，当其压力达到低压压力控制器的接通压力值时，压力控制器控制压 缩机重新启动，系统开始运转.图1制冷系统原理已一巳产百CZ=c才世r-j宗图2所示为双位控制器控制冷室温度的原理,一般的食品储藏及舒适性空调系统的温度 允许在一定范围内变化，因此，采用双位控制法控制冷室温度即可满足要求。当温度的控制 精度要求很高时，可以采用比例积分调节器或者比例积分微分调节器。这两种调节器都可以 使被控制量恢复到某一要求值，使静态温度保持恒定.2。蒸发器流量控制蒸发器制冷剂的流量调节是通过节流元件实现的。节流吸气元件主要有热力膨胀阀（见 图2中TE）、热电膨胀阀等。热力膨胀阀是温包传感、机械作用的流量调节阀，它只能适用 于传统的控制模式，即构成简单的过热度闭环反馈调节系统，实现比例型流量调节。热力膨 胀阀的调节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减少时， 滞后时间增加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 压力的稳定。当蒸发器中的热负荷波动较大及制冷装置必须在恒定压力下工作时，为保证蒸 发器中的制冷剂蒸发压力的稳定，仅靠单一的热力膨胀阀的控制是难以实现的，此时应该在 蒸发器的出口管路上加装蒸发压力调节阀。由于热力膨胀阀本身存在不足，为了实现计算机 控制，可采用电子手段进行流量调节。热电膨胀阀是为了适应计算机控制而开发的一种制冷 节流元件。该流量控制装置由于采用电子式比例积分调节器能够保证有良好的调节品质，即 使负荷变化大，控制系统也能够迅速准确地调整，能够将过热度控制得很小，保证蒸发器面 积得到最大利用。电子膨胀阀是国际上在20世纪80年代以后推出的一种较为先进的节流 元件，它适应制冷机电一体化的发展要求，具有传统热力膨胀阀无法比拟的优点。它按照电 脑预设的程序进行流量调节，尤其适用于变频式空调器中。3蒸发压力控制当制冷系统采用多个蒸发器，并要求达到不同的控制温度时，为维持各自的蒸发温度（压 力），必须进行蒸发压力调节。蒸发压力调节阀（见图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，使其压力与低温蒸发器出口压 力相同，同时可以维持该冷室的蒸发压力恒定。该系统中还必须在温度低的蒸发器出口管路 上装止回阀（见图1中NRV），其目的是防止停机时，高温蒸发器中的制冷剂蒸气倒流至低 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。4冷凝压力控制在制冷系统正常工作时，冷凝压力维持在一定范围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承受压力时，会发生爆炸的危险。在冬季运转时， 冷却水的温度过低或者室外环境温度过低，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少，造成流经热力膨胀阀的制冷剂流量急剧减小，便 制冷量大大降低。因此，为保持制冷装置的正常运转，必须对冷凝压力进行调节，使其稳定 在要求的范围内。水冷式冷凝器的冷凝压力调节通常是通过安装在冷凝器的迸水管路上的水量调节阀来 实现的。水量调节阀分为压力控制式和温度控制式。根据冷凝压力或者冷却水出口温度自动 控制水量调节阀的开度，改变水流量，以维持冷凝压力在允许的范围内。风冷式冷凝器冷凝压力的调节可以通过采用改变风扇电动机的转速来改变冷却风量;或 者通过使部分风扇停机或开机来改变通过冷凝器的空气量;还可以通过冷凝器的迸风口或者 出风口设阻风阀来使冷凝压力稳定。在空气侧调节冷凝压力的方法在环境温度不低于4C对 比较有效，调节方便可靠。但当环境温度太低时，即使关闭风扇，寒冷的室外空气经自然对 流也会便冷凝压力降到正常运转要求值以下。所以，室外温度太低时,变风量调节冷凝压力的方法不能有效地保证要求的冷凝压力。除上述方法外还可以采用从制冷剂侧调节冷凝压力,在冷凝器出口管路上安装一只高压 调节阀（见图1中KVP），该阀是一只受阀前压力（冷凝压力）控制的比例调节器，当冷凝压 力低于设定值时，调节阀关闭，达到设定值时，调节阀开启。同时在压缩机排气管路与贮液 器人口之间接一段旁通管，旁通管上安装一只差压调节阀（见图1中NRD）,该阀是受阀前后 压差控制的调节阀，压差大时，阀的开度大；压差小时，阀的开度小;压差低于设定值时阀关 闭。采用这种方法控制冷凝压力，应该注意制冷系统中必须有高压贮液器 而且高压贮液器 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 贮液器中仍有制冷剂液体，使热力膨胀阀正常工作。5。吸气压力控制在压缩机的吸气管路上安装吸气压力调节阀（见图1中KVL），其目的是为了避免压缩机 在高吸气压力下工作。因为制冷装置在正常的低温状态下运转时，电动机的功率较小，但在 启动初期和融霜后制冷系统重新开始制冷运转的时候，吸气压力较高,会引起电动机的功率 超过电动机的额定功率，而使电动机超载。如果制冷系统按照功率最大的情况选择电动机 那么在正常制冷运转时，电动机的效率很低，而且电动机的散热量大，给制冷循环带来一系 列的影响.此时只要在制冷系统中采用吸气压力调节 ,就可以按照额定工况所需要的功率选 择电动机.吸气压力调节是通过使吸气节流而实现的。在制冷机运转时,吸气压力是通过系统 中的吸气压力调节阀来调节的，这样可以防止吸气压力超过允许值。在阀上设置系统允许的 吸气压力最高值。在制冷系统运转时，当系统中的吸气压力低于设定值，调节阀全开;吸气 压力超过设定值时，调节阀的开度变小,便吸气节流;吸气压力过高时，调节阀关闭。调节阀 开度的变化取决于吸气压力与设定值的偏差。（二）制冷系统的能量调节技术在制冷系统运转中，由于负荷在不断地变化，压缩机的产冷量也需要与之相匹配.对于 小型的压缩机，其能量调节可以采用压缩机间歇启动、吸气节流、热气旁通等方法。压缩机间歇启动是小型制冷系统应用较多的一个能量调节方法。压缩机的开停是通过温 度控制器或者低压控制器控制的。这种能量调节方式适应于负荷变化不大的制冷系统。吸气节流调节方式是在压缩机吸气管路上安装一个调节阀，通过调节阀的节流作用，使 来自蒸发器的制冷剂气体节流后进入压缩机，改变了压缩机的吸气压力和吸人气体的密度, 使压缩机实际吸人的制冷剂质量流量发生变化 ,因而制冷量也发生变化.这种能量调节的方 法比较简单,但在循环中增加了压缩机吸排气的压力比,压缩机的理论比功和排气温度上升， 循环的经济性下降.热气旁通能量调节是在制冷系统的高低压侧旁通管上安装能量调节阀。能量调节阀是一 个受阀后压力（吸气压力，控制的具有比例作用的调节阀。在制冷系统运转中，当压缩机的 吸气压力过低时,能量调节阀打开，高压制冷剂蒸气旁通到压缩机吸气管上（或者旁通到蒸发 器的前端或者中部），使迸人到蒸发器的制冷剂液体量减少，降低了制冷量。为了防止压缩 机的排气温度升高，还应该同时向吸气管路喷液体。应该防止压缩机液击。对于多机头机组，根据负荷变化的需要，可以通过制冷系统中压缩机吸气压力的变化， 在系统中设置儿个压力控制器，每一个压力控制器控制一台压缩机的开停,最后一台压缩机 的开停靠冷室的温度控制器来控制。对于自身具有卸载功能的多缸压缩机,能够将汽缸的吸 气阀顶开，使压缩机运转过程中卸载缸不起作用。这种方式除了在运转时可以根据负荷进行 能量调节外,还可以实现轻载启动.压缩机制冷量的大小，与其电动机转速的高低有关.因此，还可以通过改变压缩机电动 机的运转速度来达到调节压缩制冷量的目的。这种能量调节方式具有较好的经济性。电动机 的变速调节可以通过使用变速电动机或者变频调速来实现压缩机的变速能量调节。采用多级 数的电动机,通过级数切换用多种转速驱动压缩机，可以使压缩机的制冷量分别按照级数进 行调节。变频调速是用变频器改变电动机的输人电压,使转速平滑改变，可以实现压缩机的 无级变速.变频调速是一种最方便、最理想的调节方式.（三）制冷系统融霜控制技术在制冷系统运转中，蒸发器表面结霜会对其换热效果产生很大的影响，延长了降温时间, 系统运转的经济性下降，所以应该定期进行融霜。融霜控制是指融霜开始的控制、融霜过程 进行时间的控制以及融霜中止的控制.在制冷系统运转期间，当蒸发器需要融霜时,控制器发 出指令，使融霜的蒸发器停止制冷运转，同时控制向该蒸发器加入融霜所需的热量;当融霜 结束后，控制器应该中止热量的加入，将融霜循环转为制冷循环。最理想的控制应该根据霜 层的厚度来决定开始融霜的时间，而一旦溶化后,就应该立即停止融霜。但是，这两个信号 很难直接获得。由于蒸发器表面的结霜厚度，与制冷机工作时间的长短是成正比的.制冷装置融霜开始 的控制一般是根据制冷装置运转的时间，用时间控制器来进行控制。可以根据制冷装置结霜 的具体情况,在时间程序控制上预先设定好制冷装置每运转一段时间后开始融霜和每次融霜 的时间。制冷装置工作到所设定的时间时，融霜时间控制器发出开始融霜的命令，通过控制 电路,控制融霜蒸发器停止制冷运转，控制加热热源进入蒸发器，开始融霜。经过一段设定 时间后，控制器又控制切断热源,融霜结束。融霜中止可以根据时间控制器发出的指令来实现。时间控制器上调定好每次的融霜时间 融霜过程达到相应的时间后，时间控制器就停止融霜的进行.这种终止融霜的办法比较可靠， 但不能根据使用中的负荷、温度或者其他参数的变化做出相应的改变.采用单一的时间控制器进行融霜控制,由于预先设定的融霜时间很难与制冷装置运转中 的实际结霜情况相吻合，可能出现霜己经溶化了，但是由于没有达到融霜结束的时间，融霜 加热仍然在进行。此时，会引起制冷装置中的温度升高过多,不仅造成能源的浪费，而且对 制冷装置中贮藏的食品质量影响较大。为了避免这种情况的发生，可以在定时控制的基础上 再插入温度控制终止的功能。而采用时间-温度控制器的制冷装置,通过时间控制设定开始融 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oc以上时，温控器就发出终止融霜的命令。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，既节约了能源，又可以防止蒸发器内压力过高.时间- 温度控制器既可以用温度控制终止融霜，同时还可以用时间控制器来终止融霜。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，所以调节压缩机的吸气压力 就可以靠组织制冷装置中蒸发器的蒸发温度。采用压力控制器根据融霜时蒸发器出口处的制 冷剂的压力来进行调节。在压力控制器上,按照融霜结束时制冷剂应该达到的温度值对应的 压力，调定好控制压力值，融霜时，当制冷系统蒸发器中的制冷剂压力达到压力控制器的断 开压力时，控制器就控制融霜终止.对于采用空气强制流动的翘片式蒸发器，由于霜层的厚度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，可以根据蒸发器空气进出口压 力差的变化,来判断结霜的情况，并以此作为融霜控制的依据.将蒸发器前后空气的压力引入 到一个微压差控制器上，在控制器上调好给定值。当蒸发器前后空气的压力差大于给定值时， 控制器的触点动作，控制蒸发器开始融霜；由于霜层的融化，使压力差减小，当降低到低于 设定值时，控制器的触点再次动作，通过控制电路控制融霜终止。（四）吸收式制冷棚的自动控制1单效溴化锂吸收式制冷机的控制单效溴化锂吸收式制冷机的控制，一般是通过测量冷冻水供水温度,由控制器控制发生 器加热蒸汽阀门的开度,来维持冷冻水供水温度恒定。对水泵、风机等动力设备实现启、停 控制。在监测方面有水泵、风机运转状态及故障监测,冷冻水迸、出水温测量，迸水压力、出 水流量测量，冷却水出水温度、流量及压力测量，蒸发器真空度、发生器压力测量等。由于单效式制冷机受到溶液结晶条件的限制，热源温度不能太高，一般采用0。2MPa 的加热蒸汽为热源。现已生产了双效溴化锂吸收式制冷机。2双效溴化锂吸收式制冷机的控制（1）能量调节-利用冷冻水出口温度,控制加热蒸汽量来维持冷冻水出口温度恒定，以满 足负荷要求。（2）监测信号冷冻水迸、出口水温;蒸发器冷剂水温度,高压、低压发生器浓溶液温 度；总冷却水温度、总蒸汽温度、总蒸汽压力，高发压力、蒸发器进口冷水压力，总冷却水 压力，总蒸汽流量,冷冻水出口水量、总冷却水流量，高、低压发生器溶液液位，蒸发器冷 剂水液位、真空度等。（3）安全保护-高压、低压发生器浓溶液结晶保护，当溶液温度高于某一温度时，报 警并关闭加热蒸汽阀；蒸发器进口冷冻水温度低于某一温度时，发出报警，吸收器泵停止运 转，并关闭加热蒸汽。蒸发器进口冷水断水或压力过低时报警，并关闭吸收器泵及关闭加热 蒸汽阀,冷却水断水或水温过低时报警，并关闭加热蒸汽阀;高压、低压发生器溶液液位过高时,发出报警,并关闭发生器泵;高发器内压力高于某一值时，报警，并关闭加热蒸汽阀。（4）动力设备的监测发生器泵、吸收器泵、蒸发器泵、冷却水泵、冷冻泵运转状态监测事故状态监测.任一泵工作故障时，均应发出报警，并停止加热蒸汽，迅速做停机处理。