制冷与空调自动控制技术6

1、第6章 制冷、空调系统的自动控制与调节6.1调节器的特性及对调节过程的影响在制冷空调的自动调节系统中，调节器是其最主要的组成部分。在一个自动调节系统中，实现比例调节P，比例积分PI调节，比例积分微分PID调节过程，是由控制系统中的调节器来决定的。在自动调节系统中，调节器将系统的被控量与给定值进行比较，得到偏差，而后按照一定的控制规律来控制调节过程，使被控量等于或接近设定值。调节器输出信号的作用称控制作用或称为调节作用，调节器输出信号随输入信号而变化的规律称为控制规律。根据调节器可以实现的调节规律不同，调节器的调节规律一般有：位式(二位、三位式)调节规律的称位式调节器，它属于继电器特性的调节规律

2、；可以实现比例调节规律的称为比例调节器，这是由于在调节过程中，调节器的输出量的变化与输入量的偏差成比例；具有积分调节规律的调节器称为积分调节器，积分调节器的输出与它的输入对时间上的积分成比例。比例积分调节器是在调节过程中，当输入偏差作一阶跃变化时，输出量为两部分之和，从偏差开始作用的瞬间就开始产生一个比例作用，使调节器立即产生一个输出信号，此后，随时间的延长，在比例作用的基础上，按积分调节规律等速上升；比例微分调节器的输出不仅与偏差的大小有关，还与偏差的速度有关；比例积分微分调节器具有比例、积分、微分三种调节作用。常用调节器有以下主要特性：1调节范围，调节对象中调节参数的最大值与最小值之间的范

3、围称为调节范围，即调节器在这一范围内工作。2呆滞区，呆滞区又称无感区或呆滞带，是指不致引起调节系统产生动作的调节参数对给定值的偏差区间。如果调节参数对给定值的偏差不超出这个区间，调节器将不输出调节信号。调节器的呆滞区宽度以2表示。在呆滞区的范围以内调节参数可以允许有不衰减的波动。呆滞区宽度在一定程度上可以表示调节器的精确度。呆滞区的产生是由于摩擦力、惯性和连接零件之间的间隙妨碍调节器的动作元件的移动而造成的。3调节器的延迟，当调节对象中安装测量元件处的调节参数(如温度传感变送器处的空气温度)开始变化时，一般需要经过一段时间后调节器才开始相应的动作。需要经过的这段时间叫做调节器的延迟。调节器的时

4、间延迟是调节系统中各主要元件的延迟时间之和。在自动调节系统中，调节系统的延迟是调节对象的延迟(它包括传递延迟和容量延迟)与调节器延迟之和。因此，当对象的负荷发生变化时要经过一段时间延迟(称为对象的延迟)之后，在对象的输出侧的容量中的调节参数才开始发生相应的变化。在此之后，还要经过一段延迟(调节器的延迟)，调节器才能产生相应的调节动作。在这两段连续的延迟时间内，调节参数对给定值的偏差必然增大，有些情况下偏差甚至超出容许的限度。6.1.1位式调节器 图6.1为一室温双位调节系统的示意图。在图61的室温双位调节系统中，当室内温度上升时，电接点水银温度计2中的水银柱随着升高。当水银柱升高到使继电器3的

5、线圈通电，通过其常闭接点断开而切断电磁阀4的电源，从而切断热水管路，停止供热，导致室内温度的下降。当室温下降时，电接点水银温度计的水银柱下降到使继电器3的线圈断电，导致电磁阀线圈与电源接通，使热水管路中的电磁阀打开，继续供热，从而使室内温度上升。继电器和电磁阀的断续工作使室内温度不断地上、下波动。由于电接点水银温度计的接点只能处于接通和断开两种状态，因此称其为双位调节器。双位调节器因其结构简单，动作可靠，价格便宜、操作和维修的方便，因而在不少地方得到了广泛的应用。双位调节器一般用于舒适性空调系统中的室温调节系统中。图6.1室温双位调节系统1一热水加热器；2一温度传感器；3一双位温度调节器；4一

6、电磁阀在使用双位调节器的自动调节系统中，当执行器在稳定状态时，只能处于两个极限位置(即全开或全关)中之一，控制电路只能是接通或断开，调节阀也相应地处于全开或全闭状态。在全开或全闭之间电磁阀不会停留在中间的某一位置上。双位调节器的工作过程是一个经常不断地波动过程，因而使调节对象中的参数(如室温调节系统中的室内温度)经常在上、下两个极限位置之间升降，不可能稳定在中间某一位置上。6.1.2比例调节器1.比例调节器的特性比例调节器的特点就是在调节过程中，当调节参数与给定值产生偏差时，调节器按调节参数的给定值的偏差大小和方向，发出与偏差成比例的信号，致使不同的偏差值有不同的调节机构位置。即调节器的输出信

7、号P与偏差信号e有式（1.40）关系：，式中KP称为比例增益。其传递函数为：W(S)=K调节器的输出P实际上是对其起始值P0的增量。因此，当偏差e为零时，调节器的输出P=0，但并不意味着调节器没有输出，它只是说明此时P=P0。P0的大小可通过调整调节器的工作点加以改变。比例调节的特点是：调节速度快，稳定性好，不易产生过调现象。但此种调节方式在调节结束后仍存在着残余偏差，即调节参数不能回到原来的给定值上。在过程控制中，常习惯于用增益的倒数来表示调节器的输入与输出之间的比例关系，即P=1/e。其中：称为比例调节器的比例带。比例带具有重要的物理意义，如果调节器的输出信号直接代表执行器开度的变化量，那

8、末比例带就代表使执行器开度改变100，即从全关到全开时所需的被调量的变化范围。只有当被调量处于此范围内时，执行器的开度(变化)才与偏差成比例。超出这个“比例带”之外，执行机构则将处于全关或全开的状态，此时调节器的输入与输出已不再保持比例关系，调节器将暂时失去调节作用。实际上调节器的比例带习惯上用它相对于被调量测量仪表的量程的百分数表示。例如，如果一温度测量仪表的量程为l00，则=50就表示被调量需要改变50才能使执行机构从全关到全开。在空调系统的运行过程中，经常会发生负荷的变化，处于自动控制下的被控过程在进入稳态后，流人空调房间内的热量与流出空调房间内的热量总是要达到某种平衡状态。比例调节的特

9、点为有差调节。如果采用比例调节，则在负荷的扰动下的调节过程结束后，被调量与设定值之间的差值称为残差。2.比例带比例调节器的灵敏度在实际的使用中，常用比例范围或比例带表示。一般不使用比例放大系数。比例范围就是比例调节器的输出由0变化到l00时，对应的被调参数值的变化范围。在比例范围内，调节器的输出与其输入成比例关系。因此比例范围表示比例调节器的灵敏度。在工业仪表中，常用比例范围的百分比即比例带表示调节器的灵敏度。确切地讲，比例带就是使调节器的输出作l00的变化时，输人信号的改变占仪表全量程(输入全范围)的百分数，用表示。其表达式为：式中e调节器输入的变化量；emax调节器输入的全范围(即全量程)

10、；P对应于e输人时，调节器的输出变化量；Pmax调节器输出全范围。因此：所以：对于一个具体的调节器，Pmax和emax都是固定的，因此，Pmaxemax是一个常量。如果令K=Pmax/emax，同时又由于比例放大系数Kc=Pe，所以， 比例带与放大系数Kc成反比关系。 3.比例带对调节过程的影响对于使用比例调节器的控制系统，在阶跃输入的作用下，比例调节系统的过渡过程如图6.7所示。图中曲线l为衰减振荡过程，它是由比例带(或比例放大系数Kc)调整得比较合适而产生的过渡过程。因而使调节系统的放大系数K合适。由过渡过程的衰减比和衰减系数可知，可使衰减比n(或衰减系数)控制在适当的范围内。如n=410

11、(在0.2160.343之间)，因而可以获得一个正确的调节过程。图中曲线2是等幅振荡过程，这是由于比例带选择过窄，即比例放大系数过大，比例调节器过于灵敏所致。当调节系统的放大系数K过大(近似为无限大时)，则衰减系数近似于零，因而其衰减比n等于l，所以形成了等幅振荡。曲线3为单调过程，这是由于比例带过宽，调节器灵敏度低，因而被调参数变化缓慢，所以存在着较大的静差。如当比例带为无限大时，调节器则失去调节作用，调节过程将按对象的自平衡性形成对象的响应曲线4。 图6.7 比例调节系统的过渡过程1一衰减振荡过程；2一等幅振荡过程；3一单调过程；4一无控对于多容调节对象，又有较大的传递滞后时，调节作用就不

12、能及时地影响被调参数，其结果就有可能出现振荡过程。在一个调节系统中，调节对象的滞后越小，时间常数越大或放大系数愈小，则系统在调节过程中就会愈稳定。调节对象的滞后时间、时间常数和放大系数都是由其自身的特性所决定的，因而改变调节器的特性就可以改善系统的调节质量。当调节器的比例带愈大时，系统则会愈稳定，但是静差却也愈大；比例带愈小，则系统愈难稳定；如果比例带过小，系统就可能出现不稳定现象。由图可以看出，当调节器的比例带大(即放大系数小)时，当干扰产生后，调节器的输出变化较小，因而调节执行机构的移动也小。这样被调参数的变化就比较缓慢。同样当调节器的比例带减小时，调节器的放大倍数增大，调节执行机构的移动

13、就大，被调参数的变化也较灵敏，开始产生有些小量的振荡，静差也不太大。当比例带再减小时，调节执行机构的移动就更大，被调参数的变化就更灵敏了，结果会出现激烈的振荡。当比例带继续减小到某一数值时，系统则会出现等幅振荡，这时的比例带称为临界比例带k。临界比例带值随系统的不同而异。当比例带小于临界比例带k时，系统在干扰产生后将出现不稳定的发散振荡过程。从临界比例带开始，比例带越大，过渡过程的衰减程度也越大，被调参数最终都会稳定在一定的数值上，同时静差也相应地增大。当比例带再增大时，则系统就会出现不振荡的过渡过程。对于任何调节系统，如果调节对象的滞后小，时间常数较大及放大系数较小时调节器的比例带可以选得小

14、一些，以提高整个系统的灵敏度，使反应加快一些，这样就可以得到较理想的过渡过程。反之，若对象的滞后较大，时问常数较小及放大系数较大时，比例带就必须选得大些，否则系统不易稳定一般地，比例调节器适用于系统干扰小，滞后也较小，而时间常数不太小的对象调节系统中。一般情况下，比例带的大致范围为：温度调节为：2060，压力调节为3070，流量调节为4080比较合适。6.1.3比例积分调节器1.积分调节器（1）积分调节特性 积分作用与积分时间T1成反比，即积分时间越长，积分的作用越弱，当积分时间T1时，积分的作用就等于零；反之，当积分时间很短时，积分作用就越显著。（2）积分调节的特点积分调节的特点是无差调节。

15、在积分调节中，只有当被调量的偏差e为零时，积分调节器的输出才会保持不变，同时调节器的输出可停在任何位置上，即被控对象在负荷扰动下的调节过程结束后，被调量没有残差，而使调节执行机构可以停在新的负荷所要求的开度上。积分调节作用的特点很适合于要求被控量控制在给定值的场合，但是应用这种控制器容易造成控制作用的过调，而使过渡过程发生振荡，甚至造成系统不稳定，这是因为积分调节作用是随时间逐渐加强的。与比例调节作用相比，这种控制过于迟缓，恶化了系统的动态品质。因此，在实际应用过程中几乎不采用单纯积分调节的控制器作用，而只是把积分作用作为控制器作用的一个组成部分。积分调节作用的积分时间T1对控制系统过渡过程的

16、影响如图6.8所示。从图中可以看出，如果积分时间T1选得过大，虽然可能使系统被控量不产生振荡，但是动态偏差太大；如果积分时间T1取得过小，则不但被控量变化会产生激烈振荡，而且会发散而使系统不稳定。所以，适当选择T1可以使衰减振荡过程得到改善。图6.8积分时间T1对控制系统过渡过程的影响2.比例积分调节器比例积分调节综合了比例调节和积分调节两者的优点，利用了比例调节来快速抵消干扰的影响，同时又利用积分调节来消除了调节最终的残差。如式（1.41）：在比例调节中，由 和 ，于是有 。也就是说在比例调节系统中，其放大系数与比例带互为倒数。由 可知，在比例积分调节中的积分作用是由 所决定的。在调节过程中

17、，积分作用Pl与积分时间Tl成反比例关系，即积分时间愈长，积分的作用就愈弱，当积分时间T1时，积分作用等于零，反之，当积分时间了T1很短时，积分作用就愈显著。因此，对于 则有：当T10时，P1，积分作用明显，当T1时，P10，积分作用消失。当偏差e为阶跃时， ，当t=T1时， 。对于比例积分调节器，当积分输出增长到与比例输出相等时，所需要的时间就等于积分时间。积分时间T1的大小，决定了积分输出增长(或减少)的速度。比例带和积分时间T1是比例积分的两个重要参数，当比例积分调节控制系统在阶跃干扰的作用下，调节器的阶跃响应是由比例动作和积分动作两部分所组成。在施加阶跃输入的瞬间，调节器立即输出一个幅

18、值为 的 阶跃，然后以固定速度 变化。当t=T1时，调节器的总输出为 。在比例积分的调节中，当比例带一定时，随着积分时间T1的大小不同，其调节过程如图6.9所示。在积分时间T1调整得适当时，可得到一衰减比近似在410之间的衰减振荡过程，这是比较理想的调节过程，如图中曲线1。当积分时间调整得过小，积分作用过强，即积分输出增长(或减少)的速度过快，容易使调节执行机构经常处于全 开(或全关)的位置，因而引起被调过程处于等幅振荡过程，如图曲线2。当积分时间调整得过大时，则调节系统失去积分作用，只保留了比例作用，因此调节结束时，存在的静差较大，如图中曲线3。由以上可知，在比例积分调节系统中，积分作用调整

19、得适当时，可以减小或消除比例调节的静差，从而可以获得更好的调节效果。但如果调整得不适当时，也会导致调节系统的振荡，恶化其调节过程。图6.9当比例带一定时，不同积分时间下的调节过程1-积分时间合适；2-积分时间过小；3-积分时间过大在比例积分调节系统中，残差的消除是由于比例积分调节器动作的结果，正是在积分部分输出信号的作用下，使调节执行机构的正确动作的结果最终得以达到抵消扰动所需的位置。在比例部分输出信号的作用下，使调节执行机构的动作在调节过程的初始阶段起较大的作用，但在调节过程结束后可使调节执行机构回复到扰动发生前的位置。在比例积分调节系统中，由于积分动作带来消除系统残差的同时却降低了原有系统

20、的稳定性，为了保持控制系统原来的衰减率，则在调整比例积分调节器的比例带时必须适当加大。6.1.4比例、积分、微分调节器1.微分调节的特点在比例调节和比例积分调节过程中，调节器都是根据反馈信号与输入信号的偏差的方向和大小进行的。无论那时被控对象中的流人量与流出量之间有多大的不平衡，而此不平衡正决定着此后被调量将如何变化的趋势。由于被调量的变化速度(包括大小和方向)可以反映当时或稍前一段时间流入、流出量的不平衡情况，因此，如果调节器够根据被调量的变化速度来驱动调节执行机构，而不是等到被调量已经出现较大偏差后才开始动作，则调节效果将会更好。也就是说使调节器具有某种程度的预见性，这种调节动作称为微分调

21、节。此时调节器的输出与被调量或其偏差对于时间的导数成正比。即：在调节系统中，如果单纯按上述规律动作的调节器是不能工作的，这是因为实际的调节器都有一定的失灵区的原因。如果被控对象的流入、流出量只相差很少以致被调量只以调节器识别不出的速度缓慢变化时，调节器将不会产生调节动作，但经过一段相当长的时间后，被调量的偏差却可以累积到相当大的数字而得不到校正，因此在控制系统中微分调节只能起辅助的调节作用。2.微分时间对调节过程的影响由于在各种调节系统中，微分调节是不能单独工作的，而只能在各种的调节过程中起辅助作用，因此，微分作用常与比例、积分作用等组成复合调节器，如比例微分调节器，比例积分微分调节器等。比例

22、微分调节器的动作规律为：则比例微分调节器的传递函数为：如果在控制系统处于稳态条件下，dedt=0，因此比例微分调节器的微分部分输出，故比例微分调节为有差调节，与单纯的比例调节相同。在控制系统中，微分调节动作总是力图抑制被调量的振荡，它有提高控制系统稳定的作用。适当的引入微分动作可以允许稍许减小比例带，同时保持衰减率不变。在比例微分调节中，当比例带一定而微分时间不同时，其调节过程也不同。由于在比例微分调节系统中，微分调节只是比例微分调节的一个组成部分。由于微分作用的加入，可以使控制系统更加稳定，因而允许比例带可以调整得窄一些，从而可使偏差减小到允许的范围内。比例微分调节的动态指标较好，这是由于增

23、加了微分的作用，因而增加了系统的稳定性，从而可使比例带减小，调节时问缩短。但由于没有积分作用，因此调节系统在调节动作结束后，仍有静差。但由于比例带的减小，故静差可以减小。3.比例积分微分调节器的特性及对调节过程的影响由于比例积分微分调节器是由比例积分和微分三种调节规律合成的一种调节器，因此，比例积分微分调节器的动作规律如式（1.42）：。所以比例、积分、微分调节器的传递函数为：比例、积分、微分调节器(PID)在调节系统中可以发挥三种不同调节规律的特性，彼此取长补短，因而使其调节质量更为理想。由比例积分微分调节的过渡过程可知，其动态偏差比例微分(PD)稍大，但由于积分的作用，使静差较小。同时由于

24、积分的作用，使振荡周期增长，从而加长了调节的时间。在阶跃作用下各种调节过程的比较如图6.10所示。图6.10在阶跃作用下各种调节过程的比较由图可看出：比例积分(PI)调节的动态指标，如最大偏差和超调量都比较大，但静态偏差(即静差)较小，这是由于积分作用倾向于使系统稳定，但积分作用有减少或消除静差的作用；比例微分(PD)调节动态指标较好，这是由于有了微分作用，增加了系统的稳定性，因而可使比例带减小，调节时间缩短。但由于无积分作用，因此仍有静差存在。但由于比例带的缩小，故静差可以减小，其静差只是纯比例调节时的一半左右；比例积分微分(PID)调节过程的动态最大偏差较比例微分(PD)稍大，由于有积分的

25、作用，静差接近于零。但由于积分作用的引入，却使振荡周期增长了，从而加长了调节的时间。综上所述可得出：比例(P)调节输出响应快，只要选择好比例带会有利于系统的稳定。微分(D)作用可减少超调量和缩短过渡过程时间，可以允许使用较窄的比例带。积分(I)作用能够消除静差，但使超调量和过渡过程的时间增长。因此，只要将比例(P)，积分(I)和微分(D)三种作用相互结合起来，根据对象的特性，正确选用调节规律，恰当地选择调节器参数，就会获得较好的调节效果。从普通的舒适性空调系统中，对温度和压力等参数而言，由于空调房间或被控系统的容 量较大，一般来说对系统的稳定性、静差的要求相对高一些。具有比例积分功能的调节器基

26、本上可以满足控制及使用要求。湿度对人体的影响不如温度明显，对稳定性和静差要求相对较低，采用比例积分功能的调节器能够满足要求。尽管如此，中央空调系统是时变性的、非线性系统，而比例积分微分调节器是线性控制器，广泛地用于中央空调自动控制系统。从前述中，可以看出参数C、TI、TD选择是十分重要的，有各种方法去整定这些参数，对于特定的系统，收到较好的结果。从节能的角度出发，为了最大限度地节能，应使调节器能跟随负荷的变化，始终跟踪负荷变化，这是传统的PID调节器不可能实现的。引进模糊控制理论和技术，才能达到最佳节能的效果，这正是传统PID调节器应用的局限性的具体反映。6.2制冷系统辅助装置的自动控制6.2

27、.1氨泵系统的自动控制氨泵系统的自动控制包括低压循环贮液桶和氨泵的自动控制，它是强制供液系统自动控制的主要组成部分。1.制冷工艺对氨泵系统的要求（1）为保证蒸发器的供液和氨泵的正常工作，要求低压循环贮液桶保持一定的液位。为保证气液分离的效果，要求低压循环贮液桶的上部保持适当的空间。因此低压循环贮液桶的正常液位一般控制在立式桶的30处，卧式桶在其直径的14处。（2）为防止氨液进入压缩机，保证压缩机的正常运行，要求当低压循环贮液桶内的液位达到超高液位时，应立即切断压缩机电源，并同时发出声光报警信号。（3）为防止向蒸发器供液过多，影响蒸发压力，必须在压力超过一定值时(也就是流量超过一定值时)，实现流

28、量自动旁通。（4）为保护氨泵和解决氨原因气蚀现象不上液而采取相应的措施。2.氨泵系统自动控制原理（1）氨泵系统自动控制原理如图6.11所示。图6.11氨泵系统自动控制原理图1-低压循环桶 2-ZZRP-32型旁通阀 3-ZCL-32YB型电磁主阀 4-ZZRN-32型止回阀5-CWK-11型压差控制器 6-ZCL-20型电磁阀 7-UQK-40型液位控制器 8-氨泵（2）自动控制原理1）液位控制。低压循环贮液桶内的液位控制是采用一套UQK-40型电感式液位控制器或一套UYK型电容式液位控制器与ZCL-32YB型电磁主阀配合使用实现的。当循环贮液桶内液位降至设定值的下限时，液位控制器发出指令，使

29、ZCL-32YB型电磁主阀开启，向低压循环贮液桶内供液。当液位升高至设定值的上限时，液位控制器又发出指令，使ZCL-32YB型电磁主阀关闭，停止向低压循环贮液桶供液。为了减少电磁主阀的启闭频率。应保持低压循环贮液桶内的液位控制有一定的幅差。对于立式低压循环贮液桶，幅差应在6cm以内。卧式低压循环贮液桶的幅差可调在4cm以内。调节液位控制器的幅差调节机构，便可调节幅差的大小。一般调节到使ZCL-32YB型电磁主阀的启闭工作周期在30分钟左右为宜。2）液位超高报警。为了避免制冷压缩机出现故障，当低压循环贮液桶液位超高时应发出报警信号，以引起操作人员注意。同时使延时时间继电器开始延时，在规定的时间内

30、，如果液位仍不下降，制冷压缩机会自动停机，以防止事故发生。3）氨泵欠压保护。氨泵不上液或因气蚀而空转时，氨泵的进出口压差很小或为零，这种状态叫欠压或无压差运行。氨泵欠压运行时，制冷剂的流量很小，对于靠氨液来润滑轴承和冷却电动机的氨泵来说，断液时间一长，电动机和轴承就可能烧毁。因此，应采取措施防 止氨泵在欠压或无压差下运行。氨泵的欠压保护是用CWK-11型压差控制器实现的。CWK-11型压差控制器的两个汽箱分别接到氨泵的进、出口端，直接感知其压差。当实际工作压差小于压差控制器的设定值下限时，即发出指令，开始延时和抽气，如果在设定的延时时间内不能建立起正常压差，即停止氨泵运行，同时发出声、光报警信

31、号。延时时间视氨泵的种类而定：屏蔽泵为810秒；离心泵为l015秒；齿轮泵为3050秒。CWK-11型压差控制器的设定值不必调的过高，只要保证有一定的流量即可。此值可根据库房的高度来决定，一般20米以下的库房可调在0.04MPa0.06MPa范围内。4）防止气蚀。如果氨泵较长时间停止运行后，有可能在氨泵内产生制冷剂蒸气，使氨泵出现气蚀现象而不能正常运转。因此，每台氨泵的顶端与低压循环桶的上部之间设置一个ZCL-20型电磁阀。此阀受氨泵启动接触器和CWK-11型压差控制器控制。一旦氨泵进、出口压差小于压差控制器的设定值下限，压差控制器就发出延时指令，同时指令抽气电磁阀开始抽气。在延时时间内，如果

32、压差升高至压差控制器的设定值上限，抽气电磁阀就自动关闭，氨泵正常运行。否则氨泵就停止运行，抽气阀也关闭，并发出声、光报警信号。5）流量旁通。氨泵的流量应根据蒸发器的工况来定。实践证明，对自然对流的空气冷却器，供给二倍蒸发量的液体，蒸发器的传热系数K值已达最大，如果继续增大流量，传热系数并不随之增大。当一台氨泵向多台蒸发器供液时，考虑到配液均匀问题，可采用34倍蒸发量的流量。对强制对流空气冷却器，在开始阶段，K值随供液量对蒸发量比值的增加而显著增大。在比值大于5以后，K值的增大就不明显。因此对强制对流空气冷却器可采用56倍蒸发量的流量。氨泵的流量一般较大，因此一台氨泵往往同时向几个冷间供液，在冷

33、间温度降到设定值的下限时，便逐个关闭供液电磁主阀停止供液降温，到最后必然出现一台氨泵只向一二个冷间供液的情况。此时，由于供液量超过合理倍数和泵压较高，反而不利于降温。故在自控系统中设置旁通阀ZZRP-32，并调定到一定的旁通压力。氨泵的排出压力超过此值时，旁通阀自动开启，将一部分流量旁通回到低压循环贮液桶，这样泵压就能控制在一定的范围内。6）低压循环贮液桶回气压力保护。由于制冷压缩机吸气阀门敞开，而且目前吸气管道上一般也不设自控阀门，因此当冷间冲霜(指直接排入低压循环贮液桶)或其它特殊情况(如氨泵采用加压法启动)时，可能引起回气压力超过制冷压缩机许可负荷的情况。为此在低压循环贮液桶的上部安装一

34、个YWK-11型压力控制器，当回气压力大于设定值时，发出信号，使压缩机卸载到最低能量工作。7）防止氨泵出口液体倒流。为了防止氨泵停止运行时氨泵出液管中的液体倒流，特别是防止多台氨泵并联使用时，制冷剂液体相互串流的现象出现，每台氨泵的出液管上均装设一个ZZRN-50型止回阀。6.2.2油系统的自动控制油系统的自动控制包括放油、油处理和向制冷压缩机加油三个部分。1.放油的自动控制氨系统中有高压、中压和低压容器，低压容器由于温度低、油的粘度大，放油比较困难，故大、中型冷库一般将高、中压系统合在一起放油，低压系统单独放油，各设一个集油器。小型冷库为了简化系统只设一个集油器。每个需要放油的容器和集油器上

35、均装有UQK-41型油位控制器，放油管上装有放油电磁阀。为了除去油中的氨，集油器设有加热装置和抽气电磁阀。加热装置可采用电加热器或热氨盘管。如果油桶的位置高于集油器，则集油器上须装加压电磁阀。两台集油器合用一根放油管时，电磁阀后需装设止回阀。当几个容器合用一个集油器时，除压力最高的容器外，其余容器的放油电磁阀后面都应加装止回阀。集油器同时只允许一个容器放油，其余的则按预先安排的次序逐个放油。在放油的过程中，如果集油器中的油位已达上限，而放油容器中的油位尚未降到下限，也就是油未放完，这时放油容器须暂停放油，待集油器排油完毕后再继续放油。因此每个放油容器上的电磁阀除了受本容器油位控制器的控制外，还

36、应受集油器油位控制器的控制。（1）集油器用电加热器加热的工作流程。图6.12(a)为自控回路原理图。在系统的高、中压容器中，如果中间冷却器(也可能是别的容器)的油位升至油位控制器的上限，控制中冷器及集油器的电路就被接通，此时中冷器的放油电磁阀和集油器的减压电磁阀打开，向集油器放油。当中冷器的油放完而集油器的油位还未达到上限，则另一需放油的容器可通过控制电路接通后继续放油，直至集油器的油位至上限。集油器中设有热氨盘管，它的进口与油氨分离器的排出管相连，盘管的出口连至高压贮液桶。为了让盘管内冷凝的氨液能依靠重力流入高压贮液桶，这种集油器的安装位置应较高压贮液桶高0.5米。其放油过程与电加热器所述相

37、同。只是利用热氨使集油器中油内的氨蒸发。开始加热时，集油器中的氨受热蒸发，盘管中的热氨先是降温而后冷凝成氨液，于是盘管的进、出口处就出现温差。当油中含氨全部蒸发，热氨不再冷凝，盘管进、出口处的温度就趋于一致，这时装在盘管进、出口处的温度控制器动作，关闭减压电磁阀接通放油电磁阀和加压电磁阀，向油桶放油。2.油处理的自动控制从集油器中放出的润滑油，含有氨、水分和杂质。由于氨微溶于润滑油，它的溶解度是随着压力升高而增大，随着温度的升高而减小。因此，我们在油处理的过程中将油加热，一方面可回收一部分氨，另一方面减小油的粘度，使杂质易于沉淀。但润滑油中的含水量则随着温度的升高而增加，这时需用压滤机，首先将

38、滤纸烘干，趁热及时过滤，滤纸可吸收润滑油中的水份，使润滑油的含水量达到标准。3.制冷压缩机的自动加油制冷压缩机加油的自动控制可采用UQK-42型液位控制器实现。自动加油回路如图6.14所示。当曲轴箱内油位降至UQK-42下限时，自动启动齿轮油泵及打开加油电磁阀向曲轴箱加油；当曲轴箱内油位上升至UQK-42上限时，停油泵，关加油电磁阀，停止加油。图6.14氨压缩机自动加油示意图1-UQK-42液位控制器 2-UQK-42液压控制器 3-玻璃管油位计 4-压缩机 5-止回阀6-电磁阀 7-齿轮油泵 8-清油箱当两台制冷压缩机曲轴箱油位先后降至下限，则先到达下限的UQK-42启动油泵开电磁阀，第二台

39、只启动本机器的电磁阀。如第一台机器的油位达到上限，只关闭本身的电磁阀，等第二台油位达到上限时才停泵和关本身电磁阀。也就是几台制冷压缩机可同时加油，而不必等第一台加完油后再加第二台。为防止反压，油泵出口应设有止回阀。两台及两台以上制冷压缩机合用一根加油管时，每台机器的加油管上应设止回阀，以防不同压力的曲轴箱压力串通。6.2.3水系统的自动控制为了保证制冷系统的安全运行，冷凝压力不能超过一定值。冷凝压力过高，压缩机产冷量减少，循环的制冷系数下降，并使单位产冷量的电耗增大。冷凝压力低，能增加压缩机的产冷量，降低单位产冷量的电耗，并能改善压缩机的运转工况。但冷凝压力过低会发生下列问题：在直接供液系统中

40、，由于节流阀前后的压差减少，可引起蒸发器供液不匀或不足；在热氨冲霜时，因热氨的温度较低会影响冲霜效果。因此必须通过冷却水的调节对冷凝压力进行自动控制，使冷凝压力保持在一定的范围。1.壳管式冷凝器冷凝压力的自动控制（1）水量调节阀调节。用水量调节阀调节冷凝压力的动作原理如图6.15所示。水量调节阀安装在进水管上，其上部有毛细管和冷凝器上部空间相连，能直接感受冷凝压力的变化。当冷凝压力过高时，阀内的波纹管被压缩，通过顶杆开大阀门，增加冷却水的流量，使冷凝压力下降。当冷凝压力过低时，阀门关小，水量减少，使冷凝压力回升。从而保证冷凝压力稳定在一定范围。图6.15水量调节阀调节冷凝压力1-卧式冷凝器 2

41、-水量调节阀（2）水泵运转台数调节。用控制水泵运转台数来调节冷凝压力的动作原理如图6.16所示。图6.16控制水泵运转台数调节冷凝压力1-卧式冷凝器 2-压力控制器 3-压力控制器 4、5、6-冷却水泵压力控制器装在冷凝器的进气管或冷凝器的上部空间，能迅速反应冷凝压力的变化。有一台水泵受冷间温度控制器的控制，其余水泵均受压力控制器的控制。只要系统工作，就有一台水泵运转。一台水泵运转后，如果冷凝压力不超过压力控制器的设定值，说明一台水泵的供水量已能满足需要。如果冷凝压力升高，达到压力控制器的设定值，第二台水泵自动投入运行。同理第三台水泵受第二个压力控制器控制。如果冷凝压力降低，下降到压力控制器的

42、下限值时，压力控制器发生指令，相应的水泵就停止运行。控制水泵的压力控制器可用YWK-11型，相应的幅差不要调得过小，以免水泵频繁启停而影响使用寿命。（3）调节水量、水温来调节冷凝压力。在循环用水的冷凝系统中，是通过调节冷却水的流量及温度来控制冷凝压力的。循环用水的冷凝系统主要由水泵、凉水塔和循环水池三部分组成。系统原理如图6.17所示。图中水泵4用于融霜，水泵3受冷间温度控制器控制，水泵2受压力控制器9控制。冷却水量的调节是通过水泵开启台数来实现的，其原理与上述相同。为了防止停泵时水倒流，在每台泵的出口处加设一止回阀。除此之外，在每台泵的止回阀后装有YWK-11型压力控制器，作断水保护和自动启

43、停凉水塔风机用。图6.17循环用水冷凝系统1-循环水池 2.3.4-水泵 5-冷凝器 6.7.8.9-YWK-11型压力控制器 10-凉水塔 ll-引水箱 l2-电磁水阀 13-714型水流继电器 14-止回阀 15、16-溢流管五台凉水塔风机的启停可以调节冷凝水的水温，从而达到调节冷凝压力的目的。风机的启停受水泵出口的压力控制器控制。例如水泵3的出口压力达到压力控制器7的设定值，则压力控制器发出指令，使相应的二台凉水塔风机开启投入运行。若在规定的时间内水泵3的出口压力达不到压力控制器7的设定值，则发出断水信号并报警。在系统正常工作后，如果冷凝压力没有达到冷凝器上的压力控制器9的设定值，说明一

44、台水泵和二台凉水塔风机的运行已能满足要求。若冷凝压力升到压力控制器9的设定值，则指令水泵2和相应的三台凉水塔风机投入运行。如果二台水泵，五台凉水塔风机全部投入运行后，冷凝压力开始降低。当降到压力控制器9的设定值下限时，指令后上的一台水泵和三台凉水塔风机停止运行。正在运行的一台水泵和二台凉水塔风机受整个系统的各冷间温度控制器控制，当所有冷间的温度都达到温度控制器的下限时，才停止运行。为了保证有足够的冷凝用水，循环水池的水位应保持一定的高度。水位的控制由714水流继电器和一只水电磁阀组成。制冷系统中的融霜用水，压缩机的水套用水都要流入循环水池，有时水池中的水位可能超高，应考虑设置溢流管。2.蒸发式

45、冷凝器冷凝压力的自动控制制冷剂蒸气在冷凝时所放出的热量，除一部分被冷却水带走外，更主要的是水在空气中蒸发时所吸收的热量。因此，除了控制冷却水量的方法外，更主要的还是通过控制风速和风量的方法调节冷凝压力。（1）开停循环水泵。在冷凝器气体入口处装一压力控制器，当冷凝压力高于设定值时水泵开启，低于设定值时水泵就停止。此法可引起水泵的频繁启动，故不常采用。（2）开停风机。由装在冷凝器的蒸气入口处的压力控制器，按冷凝压力的变化来控制投入运行的风机台数，通过改变冷凝器内的风速风量来控制冷凝压力。（3）调节淋水量。在进水管上安装水量调节阀，按照冷凝压力的变化来调节淋水量，以达到控制冷凝压力的目的。由于蒸发式

46、冷凝器中的热负荷主要靠水份的蒸发带走，故此法效果不明显。（4）调节空气流量。采用调节器调节通过蒸发式冷凝器的空气流量来达到控制冷凝压力的目的。在热氨进口上装压力控制器，蒸发式冷凝器空气入口处装有由伺服电机控制的挡板，如图6.18中(a)所示。冷凝压力达到压力控制器的上限时，挡板全开，到下限时挡板关小。采用调节气流旁通量来控制冷凝压力的，控制原理如图6.18中(b)所示。图6.18气流调节法调节蒸发式冷凝器的冷凝压力(a)调节空气流量控制冷凝压力1-空气入口 2-空气出口 3-轴流风机 4-挡水板 5-热氨管6-出液管7-补水管 8-浮球 9-伺服电机 10-水泵 11-压力控制器 l2-挡板(

47、b)调节气流旁通量控制冷凝压力1-空气入口 2-随动电机 3-空气旁通道 4-空气出口 5-轴流风机 6-挡水板7-热氨管 8-出液管 9-补水管 l0-浮球 11-水泵 12-压力控制器 l3-档板6.2.4放空气系统的自动控制1.氨系统放空气自动控制图6.19为自动空气分离器原理图。放空气器内装有蒸发盘管，利用装在回气管上的热力膨胀阀感温包控制进液量。当混合气体进入放空气器中，即被盘管冷却，氨气被冷凝成液体，靠重力流回到贮液桶。空气不凝结，仍为气体聚积在容器上部。容器内由于氨气的冷凝，温度不会降低，当容器中空气增多时进入容器的氨气相应减少，氨气的冷凝也随之减少，温度就逐渐降低，当达到温度控

48、制器的调定温度时(-5以下)，电磁阀5打开放空气。空气放出后，容器内的压力降低，混合气体又补充进来，容器温度又逐渐升高，温控器又指令电磁阀5关闭，停止放空气。如此反复工作，就可将系统中的空气自动排出。电磁阀2与压缩机联动，当系统中有任一台压缩机运转时，电磁阀2就开启，放空气器就工作。安装自动放空气器时应注意以下问题：(1)放空气器要包隔热层及防潮层。(2)温度控制器6的温包要安装在冷却盘管的中心距顶部13高度处。(3)放空气器安装的位置至少比贮液桶高600毫米，以确保氨液顺利流回到贮液桶。(4)冷凝液的出液管应接至贮液桶的液体部分。图6.19 .氨系统自动空气分离器原理圈1-供液管 2.5-电

49、磁阀 3-热力膨胀阀 4-高压贮液桶 6-温度控制器 7-水银温度计8-冷却盘管 9-回气管 l0-混合气体进入管2.氟系统放空气的自动控制在大型的氟系统都有放空气设备。如在离心式制冷机中，放空气设备采用抽气回收装置，该装置单独成一系统，与冷凝器和蒸发器相通，根据机组的运行情况，可随时排除机组内部空气、水份和其它不凝性气体等，同时还可以把混合气体中的氟利昂制冷剂回收。其控制原理图如图6.20所示。图6.20氟系统抽气回收装置控制原理图积存于冷凝器上部的不凝性气体和氟利昂蒸汽的混合汽体通过节流器，经阀l进入回收冷凝器的上部。在回收冷凝器内，混合汽体中的氟利昂蒸气被盘管冷凝为液体，积于回收冷凝器的

50、下部。当积聚的液体达到一定高度时，浮球阀打开，液体通过阀6进入干燥过滤器，被回收到蒸发器内。随回收冷凝过程的进行，积存于回收冷凝器上部的空气和不凝性气体逐渐增多，使回收冷凝器内压力升高。当回收冷凝器内压力与机组冷凝器顶部的压力之差达到0.Ol5MPa时，压差开关动作，电磁阀接通开启，同时自动启动活塞式压缩机，将回收冷凝器上部的空气、不凝性气体和残存氟利昂蒸气的混合气体抽出，经阀5送入再冷却器再次冷却液化。液化后的氟利昂再经浮球阀、阀6、干燥器流入蒸发器内。再冷器上部仍积存着空气和不凝性气体，这些气体经减压阀2(调压至等于或稍大于大气压)放入大气中。由于废气的排出，回收冷凝器与冷凝器内压力之差值

51、上升，当差值上升到0.027MPa时，压差开关再次动作，停止活塞式压缩机运行，关闭电磁阀，此时只有回收冷凝器继续工作。如此周而复始地自动运行，不断地将系统内的不凝性气体排出6.3冷藏库的自动控制6.3.1自然对流空气冷却器的自动控制自然对流空气冷却器常在冷库的冻结物冷藏间中使用。对这种冷却器的控制只是在供液和回气管路上装设电磁主阀，由温度控制器控制阀的开闭而保持库温的恒定。1.自动原理方框图和控制回路自然对流空气冷却器控制原理方框图见图6.21。自动控制回路见图6.22。图6.21冻结物冷藏间自动控制原理方框图当冷间温度升至温度控制器的设定值上限时，温度控制器动作，指令电磁阀l、3开启，向蒸发

52、器2供液，冷间开始降温；当冷间温度降至下限时，温度控制器又指令电磁阀1关闭，延时数分钟后，再关闭电磁主阀3。回气电磁主阀延时关闭的目的是：（1）在降温过程中制冷剂液体在管道内流动，当库温降到下限时，若突然同时把两端的阀门关闭，由于惯性的作用会引起“水锤”现象，这是需要避免的。图6.22冻结物冷藏间自动控制1-ZCL-32YB型电磁主阀 2-蒸发器 3-ZCL-50QB型电磁主阀（2）延时关闭回气电磁主阀可使排管内制冷剂液体的存留量减少，这样在排管停止工作期间不会由于库温的升高而使排管中的压力升得过高，以致造成阀门误动作或使排管遭到破坏。回气电磁主阀3全开时开阀的压力损失，对蒸发温度低于-30的

53、系统来说，相当于将蒸发温度降低了2-3，这是很不利的，应采取措施消除此压力损失。2.回气管路上采用双电磁主阀。其控制回路如图6.23所示。图6.23回气管路上采用双电磁主阀自动控制回路1、2ZCL3电磁阀 3ZFS80QB型主阀 4蒸发器 5ZCL50YB型电磁主阀当冷间需要降温时，电磁主阀5开启，电磁阀2开启，电磁阀l关闭。这时主阀3开启而导压管压力来自热氨管路，所以前述的压力损失就不存在了。当冷间不需要降温时，先关闭电磁主阀5，再延时关闭电磁阀2和主阀3，同时打开电磁阀l，并让它延时23分钟后自动关闭，这是为了排走主阀3活塞上部空间余存的氨气，使主阀3关闭严密。3.回气管路上采用气体常开型

54、电磁主阀。其控制回路如图6.24所示。图6.24回气管路上采用气体常开型电磁主阀自动控制回路1-ZCL-50QK型电磁主阀 2-蒸发器 3-ZCL-32YB型电磁主阀当需要降温时，电磁主阀l断电开启，电磁主阀3通电开启，蒸发器开始工作降温。当冷间温度至设定值下限时，温控器指令电磁主阀3关闭，延时数分钟，再指令电磁主阀1的电磁导阀开启，热氨进入主阀活塞上方，使主阀关闭。3回气管路上不装设自动控制阀门。其控制回路如图6.25所示。图6.25回气管路上不装设自动控制阀门自动控制回路1-蒸发器 2-ZCL-32YB型电磁主阀回气管路上的手动阀平时常开，只在冲霜时关闭。4高层库房采用上进下出的供液方式。

55、其控制回路如图6.26所示。这种控制方法只有在蒸发器的位置高于低压循环桶时才可采用。无论采用哪一种方法，在热氨融霜时，都要把供液管路上电磁主阀ZCL-32YB后的手动阀关闭，以防止反压差强制打开电磁主阀使高压热氨流入低压液体管路或容器。如果在供液电磁主阀后安装一止回阀，也可防止工质倒流。图6.26蒸发器的位置高于低压循环桶自动控制回路1-ZCL-32YB型电磁主阀 2-蒸发器5.温度控制器对冷间进行温度控制的电路，冻结物冷藏间的自动控制主要是温度的控制，由温控器控制蒸发器的供液和回气电磁主阀来实现，其控制回路电路原理如图6.27所示。图6.27温度控制器对冷间进行温度控a自动控制电路当冷藏间温

56、度上升到温度控制器ST调定值上限，由温度控制器根据热电阻RT发出的电信号，使中间继电器KA线圈通电，其常开触点l、3闭合，供液电磁阀YV1和回气电磁阀YV2线圈通电，冷藏间温度下降；当冷藏间温度降至温控器下限时，中间继电器KA线圈断电，供液电磁阀YV1线圈断电，停止供液，而回气电磁主阀YV2线圈在回气延时继电器控制下延时断电。当冷间温度升至设定值的上限时，温控器发出启动压缩机、水泵指令，同时开启供液和回气电磁主阀。当冷间温度降至设定值的下限时，发出停机、停泵、关闭供液和回汽电磁主阀指令。从而将冷间温度控制在设定值的上、下限之间。如此周而复始，将冷藏间温度控制在所需范围内。6.3.2强迫对流空气

57、冷却器的自动控制强迫对流空气冷却器常在冷库的冷却间、冻结间和冷却物冷藏间中使用，所以还要考虑自动融霜问题。图6.28冷却物冷藏间自动控制原理方框图1.控制原理与自动控制回路供液和回汽的自动控制元件和工作原理与冻结物冷藏间相同。因冷却物冷藏间的蒸发温度较高，回气电磁主阀开启时的压力损失对制冷效率的影响较小，故对压力损失不予考虑。其控制原理方框图如图6.28所示。自动控制回路如图6.29所示。图6.29强迫对流空气冷却器自动控制回路1-ZCHD-32QB型电磁恒压主阀 2-空气冷却器 3-电磁水阀 4-ZCL-50QB型电磁主阀5-ZZRN-32型止回阀 6-ZCL-32YB型电磁主阀 7-ZCL

58、-32YB电磁主阀因为冷却物冷藏间要求控制精度较高，库温的波动范围不超过士0.5，可以在回气管上采用ZZHA-50QB型恒压主阀代替原来的ZCL-50QB电磁主阀，这样可以保持恒定的蒸发压力，提高冷间控制精度。但是冲霜时由于蒸发器内的压力超过了恒压主阀的设定值，因而使恒压主阀开启，热氨窜入其它低压管路或容器，这是其缺点。为了克服这一缺点，可采用ZCHA-50QB型电磁恒压主阀控制系统的回气。其控制回路如图6.30所示。图6.30 ZCHA-50QB型恒压电磁主阀控制系统回气1-ZCHD-32QR型电磁恒压主阀 2-ZCHA-5OQB电磁恒压主阀 3-空气冷却器 4-电磁水阀5-ZZRN-32Y

59、B型止回阀 6-ZCL-32YB型电磁主阀 7-ZCL-32YB型电磁主阀需要降温时，温控器指令电磁恒压主阀2的电磁导阀开启，这时主阀只受恒压导阀控制。冲霜时，指令电磁导阀关闭，这时蒸发器内的压力即使超过恒压阀的设定值，也不会使主阀开启。在融霜排液管路上，可采用ZZRP型旁通阀(0.39O.59MPa)代替ZCL-32YB型电磁主阀。这样可使自动控制的电气线路简化。如图6.31所示。图6.31 用ZZRP型旁通阀控制融霜排液1-ZZRP-32型旁通阀 2-ZZRN-32型止回阀2.自动融霜控制下进上出供液方式的蒸发器，通常采用热氨和水相结合的方式进行融霜。整个融霜过程由时间程序控制器控制。融霜

60、时各段时间的设定应根据蒸发器的型式、供液方式、冷间特性等因素进行调整。电磁恒压主阀l的调定压力一般为0.59MPa，以保证蒸发器内的压力在热氨融霜的过程中不超过0.59MPa。为防止供液电磁主阀6因热氨融霜引起的反压差超过额定值而被强行开启，高压热氨窜入低压系统的现象发生，应在电磁主阀6后加一止回阀5。 因冷却物冷藏间的温度较高，融霜周期较长，且大多数采用上进下出供液方式，蒸发器内不易积油，因而一般采用水融霜即能满足要求。这样可以省去热氨、排液管路上的自控阀门，还使融霜程序简化。但每个库房应增设一个ZZRP-32型旁通阀，与回气管相通，以便蒸发器内压力升高时泄压。3.自动控制电路冷却物冷藏间除