制冷技术论文大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇制冷技术论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

篇（1）

发展冰蓄冷技术的重要性和必要性:现代空调设备已成为人们生产与生活的迫切需要｡空调用电量已占建筑物总耗电量的60%—70%｡当前由于能源紧缺,电力紧张,空调事业的发展受到极大的影响｡众所周知,冰蓄冷空调就利用非峰值电能,使制冷机在最佳节能状态下运行,将空调系统所需要的显热与潜热的形式部分或全部释放的冷量来满足空调系统冷负荷时,即用融冰释放的冷量来满足空调系统冷负荷的需要,用来储存冰的容器成为蓄冷设备,冰蓄冷空调技术可以对用电起到移峰填谷的作用,在且可增强系统的稳定性,并能大大提高经济效率｡

1.2低温空气源热泵在城市供热和制冷上的应用

空气源热泵技术是基于逆卡若循环原理建立起来的一种节能､环保制热技术｡空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源,经系统高效集热整合后成为高温热源,用来取(供)暖或供应热水,整个系统集热效率甚高｡空气源热泵使用范围广,产品适用温度范围在-10-40°C,并且一年四季全天候使用,不受阴､雨､雪等恶劣天气和冬季夜晚的影响,都可以正常使用;热效率高:产品热效率全年平均在300%以上;热泵产品无任何燃烧排放物,制冷剂选用了环保制冷剂R417A,对臭氧层零污染,是较好的环保型产品｡因此,低温空气源热泵特别在北方夏热冻冷的城市供热和制冷有着广泛的应用｡

1.3中央空调冷凝热回收利用

如今,星级宾馆､酒店,都设有中央空调系统和24小时热水供应,多数情况下冷､热源分别设置,用冷水机组提供冷源,蒸汽或热水锅炉提供热源｡众所周知,冷水机组在运行时要通过冷却水系统排出大量的冷凝热,在制冷工况下运行,冷凝热可达制冷量的1.15—1.3倍｡利用高温水源热泵回收这部分冷凝热输出的65度的热水作为生活热水,会是一条变废为宝的节能途径｡

2技术发展的负面效应及控制

当代的技术革命,正在形成新型的生产力､形成新型生产方式､形成新型的市场交换方式､形成新的产业结构和就业结构､形成新的财产占有方式和分层结构､形成新型的权力和组织管理结构,技术正面效应和负面效应是客观必然的｡人类有了其他一切生物所不曾具有的思维､精神和语言,人类运用自己的聪明和才智创造了丰富的物质文明,人类也必须对技术的负面效应做出回应｡

彻底消除科技的负面作用是不可能的,我们唯一能做的是在科学技术活动尽量规避和抑制其负作用｡臭氧层的破坏和全球气候变化,是当前全球所面临的主要环境问题｡

3结语

篇（2）

2课程改革的措施

在本文中主要介绍以下三方面的改革措施：

（1）课堂教学内容选取课程改革后教学内容紧紧围绕“工作岗位职业能力”这一主线，增添了学生分析和解决本专业较复杂的技术问题（如安装、调试等）的专项技能训练，同时辅以社会实践和技术大赛、网络平台学生自学相结合的教学方式完成教学内容的有益补充，为学生可持续发展奠定良好基础［2］。删减了《空气调节用制冷技术》课程的课本中原理部分繁琐的计算部分，教学重点放在制冷系统、中央空调的安装、运行、调试、节能控制策略方面的知识。使学生了解制冷和空调的基本原理，掌握各种制冷系统的各组成部件的结构、功用，掌握中央空调系统的基本组成、管理设备、负荷估算、噪音减震等知识点，掌握空调系统拆装与调试；掌握中央空调系统的操作管理及常见故障分析的能力，掌握建筑物的节能控制的策略。增加了实际产品的部件、系统性能参数、特性、型号、操作手册等作为必要的教学内容，进行优化、整合，使学生掌握的知识更加贴近岗位的职业技能需要。通过“两增一减”的教学内容调整，教学内容更贴近高职类暖通工程专业学生的岗位技能和企业的需求

（2）建设校内与校外实训基地为了赶上先进的空调制冷技术的发展速度，2008年学校投入5万，2010年学校投入10万新建建筑环境与设备综合测试实验室。近几年来，我校不断加大对实践教学环境的投资，加大实验室建设力度，制冷实验、实训中心已经建成并投入使用，实验设备齐全，可进行制冷压缩机拆装、制冷压缩机性能测试、制冷制热空调系统、制冷系统故障检测、制冷剂充注及系统试运行、中央空调制冷系统运行与维护等多项实验项目，提高学生分析问题、解决问题及实际操作的能力。在校外实训基地，聘请现场经验丰富，理论功底深厚的专家做为指导教师，进行开放式教学［3］。利用企业设备检修和项目改造机会丰富学生现场动手经验，分别是我校学生参观河南某电厂集控室中央空调调试和厂房通风改造现场的教学一景。

（3）教学资源开发我们对制冷技术方面现有公开出版教材全面筛选，选取更加适合专科生能力培养需求的教材，并形成了一套相对固定的课程教学资源。

①教材使用黄奕沄主编.《空气调节用制冷技术》（第二版）（国家级十一五规划教材），中国电力出版社，2007.3。

②扩充性资料学校图书馆累计藏书5万多册，电子阅览室安装了中文电子图书系统，丰富的馆藏为学生提供大量的辅助学习资料，扩充知识面，陶冶情操。同时课程相关教学文件均已上网，包括理论教学大纲、实践教学大纲、实验指导书、课程设计指导书、授课计划等，指导学生自主、有效地学习。校园网络课程辅助教学课件，内容结构层次清晰，图文并茂，为学生提供网络教学及课程指导。电子教案，帮助学生课后复习。附设多套自测试卷，学生可以自我检查学习效果，网上考试系统方便教师对学生考核，及时反馈信息，有针对性地调整教学。开设校园网网上答疑，畅通学生与教师的沟通。

篇（3）

重型瓦楞纸板与各类木质纸板相比，密度要小的多，与同样厚度的普通瓦楞纸板相比，其重量也轻许多。如5层的AA型瓦楞纸板，其厚度约为10mm，与同厚度的木质包装箱相比，全纸包装箱重量约为其1/2，与同等厚度的普通纸板箱相比，重量也要轻近一半，但综合抗压性能却能与同等厚度的木箱不相上下。从这一点上来看，大大节约了资源的使用。如某企业研发的重型瓦楞纸板托盘，使用高定量的优质防水牛皮纸制作的AAA型重型瓦楞纸板做面板，上下两面同时包覆高性能的B型普通瓦楞纸板，脚柱采用了“回”型设计的竖楞普通瓦楞纸板支撑，四周由加强筋包裹，底部加强筋还采用了防水性能较好的10mmAA型重型瓦楞纸板进行包边处理。同原木质托盘相比，整体重量减低了60%。从强度测试结果来看，重型瓦楞全纸托盘强度高，可以经受标准承载10倍的荷载而不断裂。有数据统计，采用木质包装以每年消耗1亿立方米木材计算，假设其中的20%采用新型纸包装材料来替代，每年就可以节省2000万立方米的木材，相当于节约标准煤500万吨，减少CO2排放1286万吨。而这一推算也得到了实践的证实。

（二）缓冲性能良好，使用范围广泛

A型瓦楞是重型瓦楞纸板的主体结构，对于精密度较高的重型设备较具较好的缓冲性能，能有效减少碰撞、冲击带来的损害。早在2004年，一些家电企业就尝试在部分产品中使用重型瓦楞纸箱作为外包装，并逐步进行推广，节省了EPS等大量泡沫缓冲材料，目前，重型纸箱已广泛应用于对抗冲击和碰撞要求较高的产品包装中，缓冲效果明显。

（三）操作性及拆包性能好

木箱包装在操作时需要借助特殊工具完成包装作业，而且生产中，木箱的毛刺、钢钉等存在安全隐患，易对设备和操作人员造成损伤。通过对重型瓦楞纸箱辅助配件的结构进行设计、改造版式设计，可使其实现和木箱一样拆卸便捷的特点。如设计承重底座再套合重型瓦楞围板的方法，既利于装箱操作，且减少了不必要的工具使用，对搬运也不会造成不便。纸箱不用时，仍然可以折叠堆码放置，存储空间少，运输方便，可有效降低成本。（四）耐候性好，运输更安全在产品运输过程尤其是远洋运输过程中，包装中极易因温差，温度大等原因而产生水凝现象，会使电气产品受潮或损伤。重型瓦楞纸箱由于其制造结构，使得纸板内部充满空气，与外部环境可以得到较好的空气流通及热量交换，包装内外可以得到较好的动态温湿度平衡，可以有效避免水蒸汽因温度差造成的凝露现象。

二、其他制约应用的问题

首先是终端用户对新型纸包装材料的认识不足。部分客户认为，纸板包装强度差，不能达到木质包装的强度，重型瓦楞包装虽然性能大有提高，但用户仍认为其纸的属性不变，难以真正替代木质包装。第二，重型瓦楞纸箱包装的性能要求还有待提高，技术上需要改进。与木质包装箱相比，防水、防潮性差是纸类包装的劣势，重型瓦楞包装也不例外。这有待于在纸板涂布、复合材料技术方面加以改进。如蜂窝纸板，其边压强度较差，抗戳穿强度也有待提高，虽然在家电中应用良好，但还不能完全替代木箱包装。如国内有生产企业在市场推广中，主要瞄准的产品仅限定在300～500千克的重量范围内。再就是目前企业的配套设备生产能力不足，材料等要求的提高也制约了重型纸板产品的开发。第三，产品标准尚需统一，企业生产经营亟待规范。当前使用的GB/T6543-2008《运输包装用单瓦楞纸箱和双瓦楞纸箱》不适用于重型瓦楞纸箱包装，行业也没有对重型瓦楞纸箱做出明确的规定，标准的不健全，使得企业各自生产，只能在瓦楞纸板的定量及厚度上自定标准，一定程度上也制约了其推广应用。

三、如何解决

要推广重型瓦楞纸箱产品，首先企业要创新技术，提高生产能力及产品质量，要科学设计产品，不断优化选择工艺参数，积极进行调试设计。生产设备也要积极升级改造，以提高生产效率和产品质量，降低生产成本，拓展重型纸板产品。此外，在纸板的改性上，如防潮、防水等也要不断研究改进。其次，要不断宣传瓦楞纸板包装的优势，改变终端产品用户的理念。包装企业及行业协会要宣传绿色环保的政策及优势，强化用户环保意识。要改变用户的消费理念，包装企业也需要用高质量的纸箱解决方案让用户信服。当然，行业协会、政府部门也要加以引导，如用经济补贴等方式推进“以纸代木”的践行过程。

篇（4）

主管单位：四川省科学技术协会

主办单位：四川省制冷学会;西南交通大学

出版周期：双月刊

出版地址：四川省成都市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：1671-6612

国内刊号：51-1622/TB

邮发代号：

发行范围：国内外统一发行

创刊时间：1985

期刊收录：

核心期刊：

期刊荣誉：

篇（5）

主管单位：中国科学技术协会

主办单位：中国制冷学会

出版周期：双月刊

出版地址：北京市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：0253-4339

国内刊号：11-2182/TB

邮发代号：892101

发行范围：

创刊时间：1979

期刊收录：

CA 化学文摘(美)(2009)

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

中文核心期刊(1996)

期刊荣誉：

联系方式

期刊简介

篇（6）

 

随着我国经济的飞跃发展，电子科技技术日益进步，各种家用电器社会拥有量急剧增加，消费观念也在转变，电冰箱是常见的小型制冷设备，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，已逐步进入人们家庭，成为常用家电之一。由于电冰箱引起的火灾却不多见。自2009年至今紫金境内发生过一起电冰箱压缩机故障引发的火灾。针对目前电冰箱火灾调查应该加强和注意的问题作一归纳，望有益于消防事业。

一、 电冰箱工作原理

电冰箱是采用压缩机为制冷动力，压缩机将制冷剂进行循环压缩，当制冷剂由毛细管流入蒸发器时，制冷剂膨胀蒸发，产生物理吸热；当当制冷剂通过回流管和压缩机再回到再回到冷凝器时，产生物理散热。

电冰箱制冷系统核心部件是压缩机，大部分冰箱都是采用封闭式压缩机。压缩机由压缩机主体和电动机本体两部分构成，两者合二为一密封为一个钢制机体内。主要由汽缸、活塞、曲轴和连杆以及进、排气阀组成，可以实现吸气、压缩、排气、膨胀四大功能。

二、电冰箱引起火灾的原因

电冰箱引起火灾原因归类起来主要有以下两个方面。

1. 电气方面的原因

主要是电源线选择铺设不当、插头与插座接触不良或插头损坏造成短路起火等系列原因。

2. 压缩机故障引起

因辖区内一起电冰箱火灾经物证司法鉴定所鉴定为压缩机故障引起火灾，我主要针对此次火灾调查情况进行论述：

（1）压缩机吸气、排气阀片碎裂或变形，高低压室隔垫损坏，造成压缩机内部漏气。

（2）压缩机工作时电源被持续切断、接通。而这种情况一般处于电冰箱使用时间长、被淘汰后的冰箱被维修翻新后重新使用正常工作中的电冰箱，其制冷系统内的压力差颇丸压缩机吸气端的压力招高于0。098兆帕（1大气压），而排气侧的压力则高达1.177～1.275兆帕（相当于12～13大气压）。压缩机刚停止时，其两端仍保持着这个压力差，如果马上再启动，就必须有一个较大的启动力矩来克服这个压力差，从而迫使电动机的启动电流剧增，约超出正常值10偌，温度升高，在这种情况下，电动机很有可能被烧毁而起火。

（3）压缩机高压排气缓冲管断裂，运转时噪音明显增大，此时压缩机运转电流低于额定值。

（4）压缩机避震弹簧与外壳脱钩或断裂，使压缩机在启动和停机时，机壳内发生金属敲击声和振动噪声。免费论文。

（5）压缩机抱轴或卡缸。由于曲轴配合间隙太小，冷冻机油过少有沉淀、油质太差以及吸油不顺，升温造成的。

三、认定要点和依据

认定火灾原因时，对现场进行细致勘察，并提取物证，提取物证时必须要有证人和第三人在场并在物证带上签字，和填写提取物证清单和当事人签字。首先要判定起火特征，电冰箱本身故障引起火灾，则在确定起火点的前提下，对电源插头、插座及内部开关、压缩机作为检查对象。通过辖区内电冰箱火灾调查概括为：现场首先勘察火势蔓延的方向，并对燃烧的物体倒向进行勘察和拍照，逐步确定一个起火范围，将起火范围确定为电冰箱，随后对电冰箱进行细致勘察及拍照，电冰箱外壳已经完全碳化，而燃烧痕迹从底部压缩机位置向冰箱四周扩散，随后提取了被烧毁的冰箱以及其他物证，送往司法鉴定所进行鉴定。免费论文。

鉴定结果为：

1．冰箱残骸高温过火严重，底部铁甲完全锈蚀，电源线路部分保留有绝缘皮，绝缘皮表层燃烧碳化，内层为原材料，线路全线未发现熔痕。免费论文。

2.压缩机表面高温过火，表层锈蚀，外接毛细管，其毛细管有膨胀熔痕，其熔化部分金相组织为胞状晶，未熔化部分组织为等轴晶。

3.对压缩机进行切割，其内部结构保持原状，油完全变色，碳化严重，电机绕组相间值很小，严重偏差。

4.绕组铜丝，其表面附着有油碳化物，其金相组织为等轴晶，其受高温作用发生再结晶。

四、结束语

通过此次鉴定更加明确了电冰箱起火位置和原因，成功避免一起民事纠纷，也为以后电冰箱火灾调查工作奠定了一定基础。在电气火灾物证的现场提取及火灾物鉴定所鉴定，常见绝缘导线短路、过负载、漏电等电致起火机理的研究，以及如何结合实际情况，对所认定的火灾原因进行恰当表述等方面都还有待进一步加强和完善。

参考文献：

篇（7）

 

1.冻结法与钻井法凿井介绍立井井筒工程是矿井建设的关键工程。我国立井井筒的主要特点是井筒深度大、断面积大、表土层厚、水文地质条件复杂，导致其施工难度大、施工技术复杂、施工周期长。立井井筒表土段施工方法是由表土层的地质及水文条件决定的。立井井筒穿过的表土层，按其掘砌施工的难易程度分为稳定表土层和不稳定表土层。在不稳定表土层中施工立井井筒，用普通的施工方法是不可以通过其表土层的，必须采用特殊的施工方法，如冻结法、钻井法、沉井法、注浆法、和帷幕法等。我国目前主要以冻结法和钻井法为主。

冻结法凿井就是在井筒掘进之前，在井筒周围钻冻结孔，用人工制冷的方法将井筒周围的不稳定表土层和风化岩层冻结成一个封闭的冻结圈。以防止水或流砂涌入井筒抵抗地压，然后在冻结圈的保护下掘砌井筒。待掘砌到预计的深度后，停止冻结，进行拔管和充填工作。钻井法是用钻头刀具破碎岩石，用洗井液进行洗井排渣和护壁，直到将井筒钻到设计直径和深度后，进行支护的机械化凿井方法。

2主要施工设备工作原理分析2.1冻结法人工制冷设备冻结法凿井分为钻冻结孔、形成冻结壁和井筒掘砌三大工序。首先在未开凿的井筒周围打一定数量的冻结孔，其深度穿过不稳定岩层进入稳定岩层，在孔内安装冻结器。

形成冻结壁是冻结法凿井的中心环节，是岩层冷冻的结果。人工制冷是通过冻结站的氨循环系统、盐水循环系统、和冷却水循环系统来实现的。通常使用氨作为制冷剂。利用氨由液态变为气态吸热的原理达到制冷。液态氨吸收蒸发器周围盐水的热量，变为饱和气态氨，经压缩器压缩变为过热蒸汽氨，进入冷凝器中与冷却水进行热交换，又变为液态氨，经调节阀降压后成为低压、地温的液态氨，回到蒸发器中重新汽化，构成氨的循环系统。

2.2钻井法凿井主要钻井设备钻井法凿井的钻井设备主要为钻井机，钻井机由多套设备组成，各设备的构造由钻井工艺确定，按设备所起作用不同分为以下几个系统：

钻具系统设备。包括钻头和钻杆，它们的主要功用是使钻头在旋转中破碎工作面的岩石。

旋转系统设备。包括转盘及传动装置、方钻杆。它们的功用是，电动机或液压马达驱动转盘产生旋转扭矩并经方钻杆传给钻杆和钻头，使钻头旋转。

提吊系统设备。包括钻塔、绞车、复滑轮组、大沟。主要用于提升和下放钻具。正常钻进时，提吊钻具、控制钻压并调节给进速度；砌井时，提吊下方井壁。

洗井系统设备。免费论文。洗井系统设备主要有水龙头、压气排液器、排浆管和排浆槽，在地面还有沉淀净化、清除岩渣和空气压缩机等辅助设备。它们的功用是产生洗井液循环的动力，造成洗井液的循环；使洗井液及时清除钻头破碎的岩渣，避免刀具重复破碎岩渣，提高钻井速度和效率；对刀具进行冲洗和冷却。

辅助设备。包括钻台车、封口平车、龙门吊车和气动卡瓦等。

3施工技术对比3.1冻结法施工特点冻结法施工其主要的技术包括冷冻站的安装、钻孔的施工、井筒冻结、井筒掘砌,在复杂和特殊地层施工中具有很大的优越性:

(1) 支护结构灵活、易控制。可根据不同地质条件、环境及场地条件灵活布置冻结孔、调节冷媒水的温度,从而获得高质量的冻土帷幕,特殊情况下还可以采用液氮进行快速抢险,与盐溶液人工冻结法相比,液氮人工冻结法具有温度低、冻结速度快、冻结强度高、无污染等优点。同时可通过地温监测指导施工,符合现代信息化施工的要求。

(2) 适应性强。它适应于各种复杂地质及水文地质条件下的任何含水地层的土层加固,并且基本不受基坑形式、平面尺寸和深度的影响。

(3) 隔水性好。它本身就是地下水的控制系统,防渗性能是其它施工方法无法相比的。免费论文。

(4) 对环境影响小。它充分利用土体自身的特点,材料是土体本身,对地下水及周围环境无污染,冻结壁解冻后,冻结管可回收,地下土层恢复原状,对地下工程较为有利。

(5)缺点是存在钻机性能跟不上要求、制冷系统跟不上要求、冻结壁强度不够、井壁结构设计不合理等问题，导致产生断管等重大事故。免费论文。

3.2钻井法施工特点钻井法施工主要工艺过程包括井筒的钻进、泥浆洗井护壁、下沉预制井壁和壁后注浆固井等。

(1)钻井法实现地面作业或远距离控制操作，彻底改变了普通凿井法打眼放炮的井下作业方式，从根本上改善了凿井工人的劳动条件和安全条件。

(2)施工机械化。钻井法均实现了凿井工艺综合机械化和部分工艺自动化，使凿井工人从繁重的体力劳动中解脱出来。由于钻井速度快，劳动生产率高，降低了工程成本，建井投资费用比普通凿井法低15%~40%。

(3)立井建井法采用地面预制钢筋混凝土井壁，井壁强度高，质量好、减少了井筒的维护和排水费用。

(4)钻井法不但能钻凿不稳定的松软岩层，而且能钻凿稳定的硬岩层。可以钻凿立井、斜井，也可以钻凿地下的垂直、倾斜巷道。

(5) 在钻井法施工中也存在一些问题，例如成井偏斜率大，生钻头、刀盘、滚刀、吸收器及风管等物意外掉落井内，在不稳定地层中、松散的流沙及砂砾层中易出现塌帮。

4 　结论通过对两种特殊凿井法的比较可知,两种凿井法各有利弊,实践中要结合各地层的具体情况,合理地使用两种凿井法。冻结法施工不受井筒直径和深度的限制，在深厚表土层中建凿井筒时得到广泛应用,同时还应用到建设斜井、水利工程、地下铁道、过江隧道等工程。钻井法在高层建筑桩基础、大桥墩桩、高架公路基墩工程中也有广泛应用。

参考文献

【1】王建平,靖洪文,刘志强.矿山建设工程[M].中国矿业大学出版社.2007.

【2】汪正云．钻井法与冻结法凿井技术对比研究[J]．山东煤炭科技，2008，(4)．

【3】赵士弘，马芝文.特殊凿井[M].中国矿业大学出版社.1993

篇（8）

关键词：蒸发嚣　电子膨胀闪工调节特性　控制方法　独立控制 符号

CD――开度系数

Z――轴向长度，m

Te. Tc――蒸发、冷凝温度，℃

Tin――室内温度，℃

Tα――换热器进口风温，℃

Fi――压缩机频率，Hz

Gr――制冷剂流量，kg/s

Gα――风量，m3/h

Tsu――过热度，℃

Tsb――过冷度，℃

Q――换热量，kW

ρ――介质密度，kg/m3

P-压力，Pa

h――介质焓，J/kg

A――管内截面积，m2

S――管内截面周长，m

A（z）――开度对应的截面积

d――管径

τ――管内表面切应力，N/m2

q――热流密度，W/m2

α――两相流空泡系数

g――重力加速度，9.8m/s2

u――流速，m/s

Ov――电子膨胀阀开度

下标

l――液相制冷剂

v――汽相制冷剂

a――空气

1.引言

随着制冷空调技术的迅速发展，空调器正在从传统的单室内机、单室外机的结构逐渐向单室外机多室内机及多室内机和多室外机系统发展，系统结构逐渐趋于复杂，具有代表性的变流量制冷系统（Variable Refrigerant Volume Air - conditioning System， 简称VRV）也从单元变流量制冷系统（SVRV）向多元变流量制冷系统发展（MVRV）[1-3]。对于多室内机的热回收系统来说，室内机可能同时做冷凝器或蒸发器使用，而且随着人民生活水平的提高，对室内热舒适性也提出了更高的要求，传统的一些控制方法已不能再适应新空调系统的需要。由于系统的复杂程度的增加，传统的一些基于制冷空调系统整体的控制算法都由于其兼容性和可扩展性等因素而受到了很大的局限，因此各室内机和室外机独立控制的思想已经被引入到制冷空调系统的控制之中，一些控制理论和算法如矩阵电子控制算法、人工神经元算法和模糊控制算法都已经被引用到实际的制冷空调系统中[4-8]。为使制冷空调系统能安全稳定的运行，除了在控制技术上提高之外，更要注重研究制冷空调系统本身的运行调节特性。本文在通过分析系统在制冷模式下电子膨胀阀开度、室内温度、室内机风量、蒸发温度、冷凝温度等对室内机换热的影响的基础上，得出了室内机的调节特性，找出了对室内机制冷模式下更合理的控制策略。

2.数学模型

2.1 电子膨胀阀

电子膨胀阀是通过步进电机等手段使阀芯产生连续位移，从而改变制冷剂流通面积的节流装置。研究表明，电子膨胀阀的流量特性可借鉴热力膨胀阀的研究成果[9-12]，其模型描述为：

能量方程：

hin=hout

(1)

动量方程：

2.2 蒸发管路及蒸发器模型

2.2.1管内制冷剂侧稳态模型

在VRV空调系统中，由于膨胀阀可能设置在离蒸发器较远的位置，节流后的两相制冷剂沿膨胀阀后的管路进入蒸发器，所以在该段管路及蒸发器内部的大部分区域制　剂处于两相流动状态；当液体过冷度较小时，由于管道阻力及上升立管中重力的影响，液态制冷剂将会出现闪蒸，闪蒸之后管路内的流动也为气、液两相流动；当室内换热器制热采用其出口电子膨胀阀控制制冷剂过冷度时，膨胀阀之后的高压液体管内仍然可能呈气、液两相状态。在制冷空调领域内，蒸发管路内制冷剂两相流呈环状流[13，14]，故本文以环状流建模。因制冷剂蒸发现象可能发生上述管段的任何位置，建模时必须在动量议程中考虑重力项。

能量守恒议程：

整理上述议程，分别得到气、液两相流的质量守恒方程和动量守恒方程。

质量守恒方程：

动量守恒方程：

式中　Ρtp=αρv+(1-α) ρl是微元管段中两相流体单位容积的质量，称为两相流体的密度。

在式（3）～（5）中存在P、α、uv和u1四个未知数，方程无法封闭求解。传统的方法采用空隙率经验公式作为补充方程，使方程封闭。但目前还不存在公认准确的空隙率模型计算公式；本文采用文献［4］所提出的两相界面关系方程使方程封闭。

气、液两相界面关系方程：

在式（3）～（6）四个方程中，共有P、α、uv和u1四个未知数，方程组封闭可解。

2.2.2 空气侧换热模型

因横流蒸发器外侧的空气流速较低，一般Re＜2000，且蒸发器沿气流方向的管排数较少，故忽略空气侧压降，只考虑质量守恒和能量守恒方程。

质量守恒方程：

能量守恒方程：

3.调节特性

数值求解蒸发管路和电子膨胀阀的数学模型，可以得出系统的仿真特性。对于选定的系统来说，换热器的几何参数为定值，是一个不可调的参数。因此，影响电子膨胀阀－蒸发器部分换热效果的因素主要有电子膨胀阀开度、换热风量、冷凝温度、蒸发温度、室内环境温度、换热器几何参数。

3.1 膨胀阀开度对蒸发器换热量的影响

如图1所示，当系统风量为600m3/h其他参数不变时，蒸发器换热量随膨胀阀相对开度的变化曲线。

图1　换热量随膨胀阀相对开度变化曲线

当电子膨胀阀开度很小时，通过蒸发器的制冷剂流量也很小，制冷剂很容易在蒸发器内变成热气体，在蒸发器出口处有一定的过热度，蒸发器两端的制冷剂焓差基本为一定值。因为制冷剂流量随电子膨胀阀开大而增加，在换热条件仍能保证蒸发器出口制冷剂过热时，出口制冷剂焓值变化不大，所以蒸发器的换热量也随流量的增加而逐渐增加。当膨胀阀继续开大，制冷剂流量增大到一定程度以后，换热条件已经不能使制冷剂出口有过热度，出口已经处于两相区，管外空气侧的流量和换热系数基本为定值，制冷剂流量的增大造成出口干度的降低，但管内制冷剂的换热系数会有所上升，因此，蒸发器换热量只随电子膨胀阀相对开度的增加略有上升。这说明，在蒸发器出口有过热度的情况下，通过调节电子膨胀阀的开度来调节蒸发器的换热量的效果是很明显的，而当蒸发器出口已出现回液的情况下，通过调节电子膨胀阀的开度来调节蒸发器的换热量收效甚微。

3.2 室内机风量对蒸发器换热量的影响

换热量随室内机风量的变化曲线如图2所示，当风量很小时，不能使管内的制冷剂完全蒸发，蒸发器出口有一定的回液，随着风量的增加，管外的换热系数也逐渐增加，空气带走的热量增多，因此蒸发器出口处的制冷剂干度也逐渐增加，制冷剂在蒸发器进出口的焓差逐渐增大，在制冷剂流量不变的情况下，换热量逐渐增大，当风量增大到一定程度以后，蒸发器内的制冷剂能够完全蒸发，风量增加使制冷剂只能进行显热交换，出口焓值变化已经不大，所以换热量随风量增大而略有增加。

图2　换热量随风量变化曲线

3.3 冷凝温度对蒸发器换热量的影响

在其他因素不变的情况下，冷凝温度、冷凝压力的变化主要通过影响制冷剂流量来影响蒸发器的换热量，如图3所示。随着冷凝压力的升高，电子膨胀阀的进出口压差也随着增大，在蒸发器能够保证制冷剂完全蒸发的情况下，制冷剂流量的增加也就意味着蒸发器换热量的增加。

图　3　换热量随冷凝温度变化曲线

3.4 蒸发温度对蒸发器换热量的影响

在其他因素不变的情况下，蒸发温度、蒸发压力的变化从两个方面来影响蒸发器的换热量，一方面随着蒸发温度（蒸发压力）的升高，电子膨胀阀的进出口压差减小，使得通过电子膨胀阀的制冷剂流量减小；另一方面，蒸发温度的升高，使得制冷剂与空气的换热温差减小，也使换热效果降低。两个方面的因素共同使蒸发器的换热量随着蒸发温度的升高而降低。如图4所示。

图4　换热量随蒸发温度变化曲线

3.5　室温对蒸发器换热量的影响

室内温度对蒸发器换热量的影响如图5所示。室内温度就是蒸发器空气侧的入口温度，当蒸发温度一定时，室内温度主要影响管内外的换热温差，由于经过蒸发器冷却，空气温度最多只能降低到蒸发温度，所以当风量一定时也决定了蒸发器的最大换热量。当室内温度很低时，蒸发器内的制冷剂不能完全蒸发，蒸发器出口有回液现象，随着室内温度的上升，换热器的换热量也逐渐上升，蒸发器出口的制冷剂干度也逐渐上升；当室内温度上升至一定值时，制冷剂能够完全蒸发，蒸发器出口有一定的过热度，由于制冷剂温度最高只能升到室内温度，制冷剂的在蒸发器出口的焓值变化很小，换热量随室温的增加略有上升。

图5　换热量随室温变化曲线

3.6 调节参数的联合影响

影响蒸发器换热量的参数中蒸发温度和冷凝温度是表征系统运行的参数，不能直接作为调节参数，室内温度是被控对象；如果系统正常运行，还需要蒸发器出口制冷剂保持一定的过热度以防止回液。因此，要控制的参数是室内温度和过热度，能作为调节参数的只有室内机风量和电子膨胀阀开度。室内机风量和电子膨胀阀开度对室内蒸发器的联合影响结果如图6所示。

图6　制冷量、过热度随膨胀阀开度和室内机风量的变化曲线

电子膨胀阀和蒸发器联合工作输入、输出状态方程可以用下式来表示：

结合前面的分析可以发现：

(1) 当蒸发器出口制冷剂已经过热时，因制冷剂出口焓值变化不大，电子膨胀阀所决定的制冷剂出流量是决定换热量的主要因素；风量对换热量不大，而对过热度影响较大。各调节手段民对应的控制对象之间可近似认为是相互独立的，此时B（t）是对角占优的。

(2) 当蒸发器出口为两相流时，蒸发器空气侧进出口温差基本为定值，换热量主要由风量决定，电子膨胀阀开度对换热量影响不大，但进、出口焓差与流量近似成反比，对出口干度的影响较大。室内机风量对过热度同样有较大的影响。此时B（t）是上三角矩阵。调节手段对控制对象的影响是有一定的耦合度的。

(3) 只要保证蒸发器出口为过热状态，就能实现调节手段与控制对象之间的独立调控。而在制冷空调系统中，保证蒸发器出口过热又是保证系统正常运行所必需的条件之一。所以在过热度优先控制的模式下，独立调节是可以实现的。

(4) 在蒸发器出口未过热的情况下，调节风量和调节膨胀阀开度对过热度有同等程度的影响。仍可以采用风量控过热度优先的方法，同时用膨胀阀开度来改善风量对过热度的调节，独立控制与适当的耦合也能取得同样效果。

根据上述分析，提出了风量Gα控制过热度Tsu，电子膨胀阀开度Qυ控制室内温度Tin的控制策略。

5.结论

在两个优先原则下，可以实现室内机风量与电子膨胀阀开度对室内温度与过热度的解耦控制，独立控制策略是可以实现的；独立控制策略可用于复杂的系统，可对整个系统采用分布式控制模式；独立控制策略便于实现模块化，不会因系统形式的改变而对控制方法产生较大的影响；独立控制策略有较强的可扩展性，不会由于系统的复杂而增加控制部分的成本。

参考文献

1 彦启森.　空调技术的发展与展望.　中国暖通空调制冷，1998年学术年会学术文集，1998：1-5

2 荒野喆也.　空调环境技术の展望.　三菱电机技报，1992，66（4）：2-3

3 石文星.　变制冷剂流量空调系统特性及其控制策略研究.　清华大学博士学位论文，　2000

4 Fumio Matsuok. Electric Control Methods in matrix form in Air Conditioners， Refrigeration， 984; 59: (679)

5 松冈文雄.　空调机におけるマトリりクス电子制御方式. 冷冻， 1985; 60：（693）

6 松冈文雄.　空调机のホロニクス制御.　三菱电机技报，　1987；61（5）

7 Fumio Matsuok. Fuzzy Technology in the Refrigeration & Airconditioning systems， Trans. of the JAR， 1991; 8(1)

8 中尾正喜他，年间冷房空调机の高效率制御（第1报）.　空气调和.卫生工学会论文集，1995；59

9 中尾正喜他，年间冷房空调机の高效率制御（第2报）.　空气调和（卫生工学会论文集，1996；60

11 Nakashima Y et al. Reversible Flow Type Linear Expansion Valve for Heat Pumpt. Hi-85-31;93)1555-1568

篇（9）

关键词：蒸发嚣　电子膨胀闪工调节特性　控制方法　独立控制 符号

CD??开度系数

Z??轴向长度，m

Te. Tc??蒸发、冷凝温度，℃

Tin??室内温度，℃

Tα??换热器进口风温，℃

Fi??压缩机频率，Hz

Gr??制冷剂流量，kg/s

Gα??风量，m3/h

Tsu??过热度，℃

Tsb??过冷度，℃

Q??换热量，kW

ρ??介质密度，kg/m3

P-压力，Pa

h??介质焓，J/kg

A??管内截面积，m2

S??管内截面周长，m

A（z）??开度对应的截面积

d??管径

τ??管内表面切应力，N/m2

q??热流密度，W/m2

α??两相流空泡系数

g??重力加速度，9.8m/s2

u??流速，m/s

Ov??电子膨胀阀开度

下标

l??液相制冷剂

v??汽相制冷剂

a??空气

1.引言

随着制冷空调技术的迅速发展，空调器正在从传统的单室内机、单室外机的结构逐渐向单室外机多室内机及多室内机和多室外机系统发展，系统结构逐渐趋于复杂，具有代表性的变流量制冷系统（Variable Refrigerant Volume Air - conditioning System, 简称VRV）也从单元变流量制冷系统（SVRV）向多元变流量制冷系统发展（MVRV）[1-3]。对于多室内机的热回收系统来说，室内机可能同时做冷凝器或蒸发器使用，而且随着人民生活水平的提高，对室内热舒适性也提出了更高的要求，传统的一些控制方法已不能再适应新空调系统的需要。由于系统的复杂程度的增加，传统的一些基于制冷空调系统整体的控制算法都由于其兼容性和可扩展性等因素而受到了很大的局限，因此各室内机和室外机独立控制的思想已经被引入到制冷空调系统的控制之中，一些控制理论和算法如矩阵电子控制算法、人工神经元算法和模糊控制算法都已经被引用到实际的制冷空调系统中[4-8]。为使制冷空调系统能安全稳定的运行，除了在控制技术上提高之外，更要注重研究制冷空调系统本身的运行调节特性。本文在通过分析系统在制冷模式下电子膨胀阀开度、室内温度、室内机风量、蒸发温度、冷凝温度等对室内机换热的影响的基础上，得出了室内机的调节特性，找出了对室内机制冷模式下更合理的控制策略。

2.数学模型

2.1 电子膨胀阀

电子膨胀阀是通过步进电机等手段使阀芯产生连续位移，从而改变制冷剂流通面积的节流装置。研究表明，电子膨胀阀的流量特性可借鉴热力膨胀阀的研究成果[9-12]，其模型描述为：

能量方程：

hin=hout

(1)

动量方程：

2.2 蒸发管路及蒸发器模型

2.2.1管内制冷剂侧稳态模型

在VRV空调系统中，由于膨胀阀可能设置在离蒸发器较远的位置，节流后的两相制冷剂沿膨胀阀后的管路进入蒸发器，所以在该段管路及蒸发器内部的大部分区域制　剂处于两相流动状态；当液体过冷度较小时，由于管道阻力及上升立管中重力的影响，液态制冷剂将会出现闪蒸，闪蒸之后管路内的流动也为气、液两相流动；当室内换热器制热采用其出口电子膨胀阀控制制冷剂过冷度时，膨胀阀之后的高压液体管内仍然可能呈气、液两相状态。在制冷空调领域内，蒸发管路内制冷剂两相流呈环状流[13,14]，故本文以环状流建模。因制冷剂蒸发现象可能发生上述管段的任何位置，建模时必须在动量议程中考虑重力项。

能量守恒议程：

整理上述议程，分别得到气、液两相流的质量守恒方程和动量守恒方程。

质量守恒方程：

动量守恒方程：

式中　Ρtp=αρv+(1-α) ρl是微元管段中两相流体单位容积的质量，称为两相流体的密度。

在式（3）～（5）中存在P、α、uv和u1四个未知数，方程无法封闭求解。传统的方法采用空隙率经验公式作为补充方程，使方程封闭。但目前还不存在公认准确的空隙率模型计算公式；本文采用文献［4］所提出的两相界面关系方程使方程封闭。

气、液两相界面关系方程：

在式（3）～（6）四个方程中，共有P、α、uv和u1四个未知数，方程组封闭可解。

2.2.2 空气侧换热模型

因横流蒸发器外侧的空气流速较低，一般Re＜2000，且蒸发器沿气流方向的管排数较少，故忽略空气侧压降，只考虑质量守恒和能量守恒方程。

质量守恒方程：

能量守恒方程：

3.调节特性

数值求解蒸发管路和电子膨胀阀的数学模型，可以得出系统的仿真特性。对于选定的系统来说，换热器的几何参数为定值，是一个不可调的参数。因此，影响电子膨胀阀－蒸发器部分换热效果的因素主要有电子膨胀阀开度、换热风量、冷凝温度、蒸发温度、室内环境温度、换热器几何参数。

3.1 膨胀阀开度对蒸发器换热量的影响

如图1所示，当系统风量为600m3/h其他参数不变时，蒸发器换热量随膨胀阀相对开度的变化曲线。

图1　换热量随膨胀阀相对开度变化曲线

当电子膨胀阀开度很小时，通过蒸发器的制冷剂流量也很小，制冷剂很容易在蒸发器内变成热气体，在蒸发器出口处有一定的过热度，蒸发器两端的制冷剂焓差基本为一定值。因为制冷剂流量随电子膨胀阀开大而增加，在换热条件仍能保证蒸发器出口制冷剂过热时，出口制冷剂焓值变化不大，所以蒸发器的换热量也随流量的增加而逐渐增加。当膨胀阀继续开大，制冷剂流量增大到一定程度以后，换热条件已经不能使制冷剂出口有过热度，出口已经处于两相区，管外空气侧的流量和换热系数基本为定值，制冷剂流量的增大造成出口干度的降低，但管内制冷剂的换热系数会有所上升，因此，蒸发器换热量只随电子膨胀阀相对开度的增加略有上升。这说明，在蒸发器出口有过热度的情况下，通过调节电子膨胀阀的开度来调节蒸发器的换热量的效果是很明显的，而当蒸发器出口已出现回液的情况下，通过调节电子膨胀阀的开度来调节蒸发器的换热量收效甚微。

3.2 室内机风量对蒸发器换热量的影响

换热量随室内机风量的变化曲线如图2所示，当风量很小时，不能使管内的制冷剂完全蒸发，蒸发器出口有一定的回液，随着风量的增加，管外的换热系数也逐渐增加，空气带走的热量增多，因此蒸发器出口处的制冷剂干度也逐渐增加，制冷剂在蒸发器进出口的焓差逐渐增大，在制冷剂流量不变的情况下，换热量逐渐增大，当风量增大到一定程度以后，蒸发器内的制冷剂能够完全蒸发，风量增加使制冷剂只能进行显热交换，出口焓值变化已经不大，所以换热量随风量增大而略有增加。

图2　换热量随风量变化曲线

3.3 冷凝温度对蒸发器换热量的影响

在其他因素不变的情况下，冷凝温度、冷凝压力的变化主要通过影响制冷剂流量来影响蒸发器的换热量，如图3所示。随着冷凝压力的升高，电子膨胀阀的进出口压差也随着增大，在蒸发器能够保证制冷剂完全蒸发的情况下，制冷剂流量的增加也就意味着蒸发器换热量的增加。

图　3　换热量随冷凝温度变化曲线

3.4 蒸发温度对蒸发器换热量的影响

在其他因素不变的情况下，蒸发温度、蒸发压力的变化从两个方面来影响蒸发器的换热量，一方面随着蒸发温度（蒸发压力）的升高，电子膨胀阀的进出口压差减小，使得通过电子膨胀阀的制冷剂流量减小；另一方面，蒸发温度的升高，使得制冷剂与空气的换热温差减小，也使换热效果降低。两个方面的因素共同使蒸发器的换热量随着蒸发温度的升高而降低。如图4所示。

图4　换热量随蒸发温度变化曲线

3.5　室温对蒸发器换热量的影响

室内温度对蒸发器换热量的影响如图5所示。室内温度就是蒸发器空气侧的入口温度，当蒸发温度一定时，室内温度主要影响管内外的换热温差，由于经过蒸发器冷却，空气温度最多只能降低到蒸发温度，所以当风量一定时也决定了蒸发器的最大换热量。当室内温度很低时，蒸发器内的制冷剂不能完全蒸发，蒸发器出口有回液现象，随着室内温度的上升，换热器的换热量也逐渐上升，蒸发器出口的制冷剂干度也逐渐上升；当室内温度上升至一定值时，制冷剂能够完全蒸发，蒸发器出口有一定的过热度，由于制冷剂温度最高只能升到室内温度，制冷剂的在蒸发器出口的焓值变化很小，换热量随室温的增加略有上升。

图5　换热量随室温变化曲线

3.6 调节参数的联合影响

影响蒸发器换热量的参数中蒸发温度和冷凝温度是表征系统运行的参数，不能直接作为调节参数，室内温度是被控对象；如果系统正常运行，还需要蒸发器出口制冷剂保持一定的过热度以防止回液。因此，要控制的参数是室内温度和过热度，能作为调节参数的只有室内机风量和电子膨胀阀开度。室内机风量和电子膨胀阀开度对室内蒸发器的联合影响结果如图6所示。

图6　制冷量、过热度随膨胀阀开度和室内机风量的变化曲线

电子膨胀阀和蒸发器联合工作输入、输出状态方程可以用下式来表示：

结合前面的分析可以发现：

(1) 当蒸发器出口制冷剂已经过热时，因制冷剂出口焓值变化不大，电子膨胀阀所决定的制冷剂出流量是决定换热量的主要因素；风量对换热量不大，而对过热度影响较大。各调节手段民对应的控制对象之间可近似认为是相互独立的，此时B（t）是对角占优的。

(2) 当蒸发器出口为两相流时，蒸发器空气侧进出口温差基本为定值，换热量主要由风量决定，电子膨胀阀开度对换热量影响不大，但进、出口焓差与流量近似成反比，对出口干度的影响较大。室内机风量对过热度同样有较大的影响。此时B（t）是上三角矩阵。调节手段对控制对象的影响是有一定的耦合度的。

(3) 只要保证蒸发器出口为过热状态，就能实现调节手段与控制对象之间的独立调控。而在制冷空调系统中，保证蒸发器出口过热又是保证系统正常运行所必需的条件之一。所以在过热度优先控制的模式下，独立调节是可以实现的。

(4) 在蒸发器出口未过热的情况下，调节风量和调节膨胀阀开度对过热度有同等程度的影响。仍可以采用风量控过热度优先的方法，同时用膨胀阀开度来改善风量对过热度的调节，独立控制与适当的耦合也能取得同样效果。

根据上述分析，提出了风量Gα控制过热度Tsu，电子膨胀阀开度Qυ控制室内温度Tin的控制策略。

5.结论

在两个优先原则下，可以实现室内机风量与电子膨胀阀开度对室内温度与过热度的解耦控制，独立控制策略是可以实现的；独立控制策略可用于复杂的系统，可对整个系统采用分布式控制模式；独立控制策略便于实现模块化，不会因系统形式的改变而对控制方法产生较大的影响；独立控制策略有较强的可扩展性，不会由于系统的复杂而增加控制部分的成本。

参考文献

1 彦启森.　空调技术的发展与展望.　中国暖通空调制冷，1998年学术年会学术文集，1998：1-5

2 荒野?匆?　空调环境技术の展望.　三菱电机技报，1992，66（4）：2-3

3 石文星.　变制冷剂流量空调系统特性及其控制策略研究.　清华大学博士学位论文，　2000

4 Fumio Matsuok. Electric Control Methods in matrix form in Air Conditioners, Refrigeration, 984; 59: (679)

5 松冈文雄.　空调机におけるマトリりクス电子制御方式. 冷冻, 1985; 60：（693）

6 松冈文雄.　空调机のホロニクス制御.　三菱电机技报，　1987；61（5）

7 Fumio Matsuok. Fuzzy Technology in the Refrigeration & Airconditioning systems, Trans. of the JAR, 1991; 8(1)

8 中尾正喜他，年间冷房空调机の高效率制御（第1报）.　空气调和.卫生工学会论文集，1995；59

9 中尾正喜他，年间冷房空调机の高效率制御（第2报）.　空气调和（卫生工学会论文集，1996；60

11 Nakashima Y et al. Reversible Flow Type Linear Expansion Valve for Heat Pumpt. Hi-85-31;93)1555-1568

篇（10）

 

概述

一、系统介绍

SCADA(SupervisoryControl And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。通过对上位机组态，根据中央空调系统制冷机房设备运行工艺流程对下位机进行程序编制，使制冷机房设备按照设计的工艺流程及精度要求自动运行，用户通过INTERNET可以从IE浏览器上远程访问Sunwayland的工程画面，实现24小时无人值守且保证中央空调科学节能运行，为客户提供舒适可靠高品质的冷负荷需求。论文参考网。

二、系统构成

1、上位机选用研祥工控机，安装国内知名组态软件Sunwayland WWW网络版6.1。

2、下位机控制核心选用多功能模块化的可编程控制器Siemens s7-300,选用CPU314、CP340通讯处理器（R485接口）、通过通讯的方式控制Siemens变频器MM430。

3、现场测量控制元件（如温度传感器、压力传感器、流量传感器、液位传感器、电动阀门等等）选用国际知名品牌如Siemens、Honeywell、Danfoss，通过开关量和模拟量输入模块采集现场设备运行状态及数据，通过开关量和模拟量输出模块控制现场执行设备。论文参考网。论文参考网。

4、SCADA系统结构共分四个层次如图所示：

三、系统软件、硬件部分清单

 

序号 监控中心设备名称 品牌型号 数量 单位 备注 1 STEP V5.4 SIEMENS 1 套 含驱动协议硬件狗 2 Sunwayland6.1 Sunwayland 1 套 WWW网络版 3 东进语音卡 DN081A 1 套  

  4 CPU314C-2DP SIEMENS 1 块

  5 PS307(10A) SIEMENS 1 块

  6 CP341(RS485) SIEMENS 2 块

  7 Rail SIEMENS 0.83 米

  8 128k存储器 SIEMENS 1 块

  9 SM331 SIEMENS 2 块 8路 10 SM332 SIEMENS 1 块 8路 11 SM321 SIEMENS 1 块 32DI*24VDC 12 SM322 SIEMENS 1 块 32DO*24VDC/0.5A 13 工控机910B EVOC 1 台

  14 MPI编程电缆 SIEMENS 2 件 USB口 15 打印机 HP 1 台 激光 16 控制柜柜体 RITTAL 1 套 玻璃门2.2*0.8*0.6 序号 现场设备名称 品牌型号 数量 单位 备注 1 冷水机组 YORK 2 台 MODBUS RTU,RS485 2 冷冻水泵 凯泉 3 台 变频MM430 3 冷却水泵 凯泉 3 台

  4 冷却塔 联丰 2 台

  5 冷冻定压补水装置 Flamac 1 台

  6 电动开关阀 Danfoss 6 个

篇（11）

中图分类号：V443文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（b）-0000-00

在现代，CCD相机在多领域被广泛应用，成为人类获取信息的主要工具之一。做为一种半导体集成器件，CCD相机对环境温度变化非常敏感，环境温度过高，引起光学和机械误差将导致相机的视轴漂移和光学系统的波前畸变，造成影像模糊，严重破坏成像质量，而环境温度过低直接会导致CCD相机不能工作。这就限制了其在一些温度环境相对恶劣条件下的使用 。如产品环境模拟试验，环境温度低温达到-40℃，高温要60℃，这就要求CCD相机应具有较宽的工作温度适应能力，通常有两种方法，一是采用制造工艺，生产宽温器件，二是采用保温措施保证CCD器件的工作环境温度，因后者的成本较前者低，被广泛采用。据此文中设计了多通道CCD保温仪，采用DS18b20为温度传感器和TEC半导体为制冷制热器件，STC89c52为中心控制器件，可实现-50℃～+70℃较恶劣环境温度下CCD相机正常过工作条件。

1系统总体结构

本次设计的测温系统不仅要求能够实现多通道同时测温，而且测温精度较高，图1是保温仪的系统硬件设计的总体框架。

1.1单片机控制系统

整个系统由STC89C52进行集中控制和管理。STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有 8K 在系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案 。

1.2单总线测温系统

DS18b20是由美国DALLAS公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可以直接将温度转化成串行数字信号供处理器处理 。

DS18b20独特的单线接口方式，它与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18b20的双向通信，并且支持多点组网功能，多个DS18b20可以并联在唯一的三线上，实现组网多点测温，在使用中不需要任何元件，全部传感器及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内，测量温度范围为-55℃―+125℃，可编程分辨率为9―12位，对应的可分辨温度分别为0.5℃，0.25℃，0.125℃，在-10℃―+85℃时精度为±0.5℃ 。

1.3 驱动系统

驱动系统主要是控制保温仪的加热、制冷，以及散热。通常制冷有风冷、水冷、压缩机制冷、TEC制冷等几种方式 。本系统采用TEC加热/制冷，TEC是利用半导体的热―电效应制取冷量的器件，又称热―电制冷片 。利用半导体材料的帕尔贴效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时，在电偶两端即可分别吸收热量和放出热量，实现制冷的目的 。本系统采用TEC1-12706。系统采用了6片制冷片，同时控制六个保温仪，输入电压选用12V，总的制冷功率达到 330W。为了保证TEC加热制冷功率，会在TEC的一面加上散热组件（风扇和散热片）。

驱动系统电路如图4（a）所示，由单刀双掷继电器、PNP8550、IN4007以及 两端接的TEC组成，通过三极管 、 的导通和截止来控制继电器的吸合与断开，从而使TEC两端导通，对系统进行加热或是制冷。继电器两端反接的二极管IN4007为消耗二极管，用来消耗反向电动势。

1.4 LCD显示系统

显示系统采用128×64 的 LCD 显示器。5V电压驱动，带背光，液晶显示模块是 128×64 点阵的汉字图形型液晶显示模块，可显示汉字及图形，内置国标 GB2312码简体中文字库（16×16 点阵）、128 个字符（8×16 点阵）及 64×256 点阵显示 RAM（GDRAM）。与 CPU 直接接口，提供两种接口来连接微处理机：8位并行及串行两种连接方式 。 本系统采用并行链接方式。图5是其和单片机的接口。

2 系统软件设计

软件设计是保温仪的重要组成部分，软件流程图如图6所示。

上电以后，单片机首先对其进行初始化设置，设置与继电器连接的个引脚输出低电平，继电器断开，制冷组件停止工作，然后初始化12864，初始化DS18b20温度传感器，开始测温，需要注意的是由于系统是多通道DS18b20同时测温，所以需要先将DS18b20温度传感器的序列号读取出来，然后在测温时通过匹配序列号判断所读取的是哪个保温仪的温度，最后将各保温仪的温度与设定值相比较，如果不在设定温度范围内则调用温控子程序。根据实验需要，在最开始将系统的温度值设定为高温25℃，低温20℃，也可以根据实验环境需要，设定温度警报值，当某个保温仪内温度超出警报温度范围，则调用报警程序，并尽快将系统关闭，以免将其他器件烧毁。

3 应用试验

应用在高低温环境下对瞄准镜进行可靠性试验，，需要CCD相机进行图像采集，试验温度要求在-50℃～60℃。图9（a）为高低温箱内部结构图，将CCD相机及保温仪系统放到放在高低温箱内部，高低温箱负责给实验提供温度条件。（b）保温仪实物图。

℃

高低温箱温度 1号保温箱内温度 2号保温箱内温度 3号保温箱内温度 4号保温箱内温度

-50℃ 19.8℃ 19.6℃ 19.4℃ 19.6℃

-40℃ 19.9℃ 19.7℃ 19.6℃ 19.4℃

0℃ 21.3℃ 22.1℃ 21.4℃ 21.7℃

40℃ 23.2℃ 24.1℃ 23.8℃ 24.0℃

50℃ 24.9℃ 25.1℃ 24.8℃ 25.0℃

保温仪是为确保在一些极端温度下实验可以正常进行，所以系统采用的测温精度为0.1，由测量结果可以看出在高温和低温情况下保温仪内温度合理的控制在了CCD相机的工作温度范围呢，且四通道恒保温仪温度一致性比较好，温度波动性小与±1℃，满足了设计要求。

5结论

采用DS18b20为温度传感器的多通道TEC保温仪，电路简单，不易干扰，不仅为高低温下进行的CCD图像采集实验提供了温度保障，并且也可以应用与其他极端温度下的实验，为工作温度范围较窄的电子器件提供温度保障，保证了个电子器件在高温或是低温下正常工作，不影响实验结构，并且生产简单，操作简单，适合与多种实验与生产中。

参考文献

[1]黄谊.基于工业CCD相机图像处理和数据管理系统的设计[D]硕士学位论文.山西：中北大学.2013

[2]郭天祥.51单片机C语言教程―入门、提高、开发、拓展全攻略[M].北京：电子工业出版社.2009：2-16.342-349.147-167