船舶制冷控制系统的动态分析与优化设计 【毕业设计+开题报告+文献综述】

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1、本科毕业设计文献综述电气工程及其自动化集装箱自动化堆场物流系统仿真与分析一前言随着海上交通运输和远洋捕捞事业的发展,制冷技术已成为船上不可缺少的一个重要领域。制冷装置应用越来越广泛,容量日益增大,对电气控制要求也更高。譬如对控制系统数学模型的认识,控制指标的确定,系统优化以及采用现代控制理论等等,有待研究开拓。限于各方面条件,本文仅对以下几个方面进行探索与实践。1　优化指标的确定　　目前应用的船舶制冷系统,从运行原理与特点分析,制冷系统是一个大系统,里面包含二个子系统,它们分别是冷库温度控制和压

2、缩机起停控制系统。研究系统优化是从整个大系统出发,既要考虑二个系统的存在,又要涉及内部的互联关系。一个优秀的冷藏系统操作管理人员,必须使冷库温度保持在规定的范围内,而同时又要注意系统的能量节约,根据负荷量大小,及时起停压缩机。细心观察这些日常操作和管理工作,制冷系统优化指标应包括以下几个方面内容:第一,运行的系统必须满足冷库需要的工作温度及其波动范围,所以温度的精确度应作为第一要求。第二,为了达到冷库温度,如何控制能量损耗?譬如为提供冷库实际需要的制冷量,何时起动,卸载,停止压缩机运行。第三,如

3、何加强设备运行的可靠性。关于这一点,应通过合理的设计,选用可靠元件与工艺去解决。所以上述三个问题中探讨重点将在前二个方面,即温度与能量,至于能量方面,常用的办法是根据冷库温度高低及时增减压缩机工作的气缸数。近年来,由于交流电机变频调速技术的成熟,故本系统采用压缩机电动机的速度控制,以转速来间接调整功率。所以制冷系统的优化性能指标中,第二个内容应引入压缩机的转速控制量,以获得最小耗能,如系统达到了上述要求,则系统就认为是优化系统,运行于优化状态。I2动态分析（一）目标函数的确定。在设计船舶制冷控制

4、系统时，涉及到了制冷系统状态点的温度、压力、压缩机的入口压力P1、出口压力P2、冷循环系统管路的发门开度U及原动机电动机的转速n等，对船舶制冷系统的动态分析，从上述几个方面展开。（二）控制系统主要部件的压力与温度参数模型分析、仿真。1.压缩机。从状态1到状态2是往复式压缩机在热力循环。在等熵压缩过程中，压缩的输出功率为Ne=G(h2一hl)/3600η1(KW)，G为质量流量，η1为效率系数，所以功率消耗与排量(质量流量)成正比。对螺杆式压缩机亦基本符合上述规律，其实际排量Q=60Ftn1ηvm

5、3/h，其F为有效面积，t为螺杆纹节距，输出功率Ne=QPx10，P为排出口与吸入口压力差，ηv容积效率。往复式压缩机的流量表达式中G=60ηvZFSn1，其中n1为压缩机转速，Z为作用汽缸数，S为活塞行程，F为活塞面积，所以流量G与压缩机转速n1，在容积效率不变条件下是成正比的，其比例系数与压缩机的类型、构造、尺寸等有关，由于在上述讨论中得出，Ne与G成正比，G又与n1成正比，而电动机与压缩机传动比一定，所以功率Ne与电动机转速n成正比。另外，如往复式压缩机转速过低时，由于容积效率等因素的影响

6、，比例系数也会相应的发生变化，但是基本趋势和规律是一定的，即电动机转速升高时，消耗功率相应增大，转速降低时，功率则相应减少。2.电动机。由于电动机功率为P=Mω其中M为转矩ω为角速度，所以功率是转矩与转速相乘，压缩机从电动机中获取功率。在传递过程中，电动机功率虽然经过皮带的传动，带动压缩机转动，并经效率的折耗，但最终功率与压缩机功率Ne是平衡的，即Pη0=Ne，又因为压缩机功率Ne是与转速n成正比的，例即Ne=Kn，K是比例系数，而电动机功率P是转矩与转速相乘即=Pω，所以当两者功率平衡时，综合

7、起来就可推断出：因为Pη0=Ne=Kn则Mωη0=Kn，ω=2πn/60M=K60/2πη0，系数K60/2πη0I大小即与转矩相当，因为系数不变，可见压缩机作为电动机负载，它的转矩是不变的，属恒转矩性质。从概念上可以理解，在压缩机出入口压差基本稳定情况下，运转压缩机所需转矩是不变的，而转速高所需功率大，转速低时，功率小，所以在上述分析前提下，电动机所带负载性质为恒定负载，在负载机械二发展现状随着科技的发展，制冷技术已广泛的应用到工业，农业，交通运输业等方面，已成为我国生产，生活，经济上不可分割

8、的一个科技范畴。造船和船舶运输时国民经济的重要部门，制冷及时得到了普遍应用。如，船舶运输货物，食品冷藏。由于船舶航距离长，周期长，易腐货物必须冷藏才能保质地运输抵达目的港，同时船上船员在续航期间生活上必须得到保障，需要有制冷技术，一保证一定新鲜食品和饮料的供应。又如船上的空气调节，在夏天气候炎热，需要通过制冷技术产生冷源以保证生活所必需的人工气候条件。在特种船舶上也有广泛的应用。如在渔船上，渔船出海捕鱼，在先阶段，捕鱼业已向远洋发展，渔场广阔，海上作业周期长，为保证鱼的新鲜完好，则必须在船上设置