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燃气机热泵流量控制系统的研究

作　者: 张金亮
导　师: 杨昭
学　校: 天津大学
专　业: 制冷与低温工程
关键词: 燃气机热泵 可编程序控制器(PLC) 控制策略 过热度 动态特性
分类号: TK473
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 204次
引　用: 3次
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内容摘要


燃气机热泵是指由燃气驱动燃气发动机,带动制冷压缩机的一种高效节能空调热泵装置。鉴于热力膨胀阀对燃气机热泵变容量调节特性的不适应性,本文应用电子膨胀阀对燃气机热泵系统流量调节进行了理论与实验研究。完成了以可编程控制器(PLC)为中央控制器的燃气机热泵控制系统,以及系统流量调节程序的编制工作。具体来说,主要包括以下内容:通过对原有应用热力膨胀阀的燃气机热泵系统的理论分析和实验研究,分析并通过实验证明了电子膨胀阀快速适应燃气机热泵系统变容量调节的特性,有利于系统的优化运行。在此研究的基础上,分析了燃气机热泵控制系统工作原理,提出了机组控制策略,并实现了控制系统硬件的安装和调试。运用实验方法,对蒸发器—电子膨胀阀系统的动态特性进行研究,指出燃气机转速和电子膨胀阀开度是影响系统特性的主要因素。通过阶跃响应实验法,利用最小二乘法建立燃气机热泵蒸发器—电子膨胀阀系统的过热度响应动态模型。针对此模型进行仿真研究,为后面的实验研究提供了理论依据,同时分析了各种算法的特点和优劣性。针对电子膨胀阀步进电机驱动方式和本文的仿真结果,应用增量式PID和模糊控制方法进行实验分析。结果表明:在正常运行阶段,增量式PID控制方法能够满足实验要求,但在大范围变工况情况下,适用性不强;而模糊控制则能较好的适应燃气机热泵系统的变容量调节,易于实现系统的优化运行。

全文目录


中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章 绪论  7-15
  1.1 课题研究背景  7-9
    1.1.1 我国燃气资源与开发利用  7
    1.1.2 燃气机热泵的优点  7-8
    1.1.3 燃气机热泵的发展  8-9
  1.2 燃气机热泵的系统流量控制方法  9-12
    1.2.1 系统流量控制策略  9-10
    1.2.2 应用电子膨胀阀的流量控制方法  10-11
    1.2.3 燃气机热泵流量控制特点  11-12
  1.3 可编程控制器  12-13
  1.4 本文研究重点及所做工作  13-14
  1.5 本章小结  14-15
第二章 燃气机热泵流量控制系统的设计  15-22
  2.1 燃气机热泵实验台简介  15-16
  2.2 燃气机热泵流量控制系统工作原理  16-21
    2.2.1 软件部分  17-18
    2.2.2 电子膨胀阀及其驱动  18
    2.2.3 基于可编程控制器的控制系统工作原理  18-20
    2.2.4 流量控制系统实现  20-21
  2.3 本章小结  21-22
第三章 燃气机热泵系统电子膨胀阀流量控制特性  22-36
  3.1 节流机构介绍  22-24
    3.1.1 热力式膨胀阀  22-23
    3.1.2 毛细管  23
    3.1.3 电子膨胀阀  23-24
  3.2 电子膨胀阀技术  24-27
    3.2.1 电子膨胀阀的分类  24-25
    3.2.2 电子膨胀阀物理模型和数学模型  25-27
  3.3 电子膨胀阀的控制  27-28
  3.4 燃气机热泵系统流量控制动态特性分析  28-35
    3.4.1 燃气机转速对各参数的影响  28-30
    3.4.2 电子膨胀阀开度对各参数的影响  30-32
    3.4.3 开机和负荷突变工况各参数的响应及控制策略分析  32-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章 燃气机热泵系统流量控制策略及仿真研究  36-51
  4.1 蒸发器数学模型的建立  36-41
    4.1.1 建模方法  36-38
    4.1.2 最小二乘法估计模型参数方法  38
    4.1.3 蒸发器建模研究  38-39
    4.1.4 蒸发器阶跃响应实验  39-40
    4.1.5 蒸发器模型辨识及参数整定  40-41
  4.2 蒸发器过热度控制策略分析  41-47
    4.2.1 数字PID控制器及其改进  42-43
    4.2.2 模糊控制策略分析  43-46
    4.2.3 模糊控制和PID控制结合的控制策略  46-47
  4.3 仿真结果及分析  47-50
    4.3.1 各控制算法仿真结果分析  47-49
    4.3.2 各控制算法对制冷系统适应性的分析  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章 燃气机热泵流量控制系统的实验研究  51-58
  5.1 实验内容及实验目的  51
    5.1.1 实验内容  51
    5.1.2 实验目的  51
  5.2 实验结果及分析  51-57
    5.2.1 开机过程控制  51-53
    5.2.2 PID控制结果  53-54
    5.2.3 模糊控制结果  54-57
  5.3 本章小结  57-58
第六章 结论及展望  58-60
  6.1 结论  58
  6.2 建议及展望  58-60
参考文献  60-64
发表论文和参加科研情况说明  64-65
附录  65-66
致谢  66

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 内燃机 > 燃气轮机（燃气透平） > 构造
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