[发明专利]海上平台冷库高效制冷系统及控制方法

权利要求书

1.一种海上平台冷库高效制冷系统，设有数个制冷机组，制冷机组包括控制箱，其特征在于：该控制箱内的PLC可编程序控制器输出端分别与膨胀阀相连，该膨胀阀分别依次与设置在数个不同温度冷库房间内的蒸发器、压缩机、冷凝器及膨胀阀相连，且控制箱内的PLC可编程序控制器同时还直接与压缩机相连，构成数个冷库制冷回路系统。

2.根据权利要求1所述的海上平台冷库高效制冷系统，其特征在于：所述膨胀阀为电子膨胀阀；压缩机为变频压缩机。

3.根据权利要求1所述的海上平台冷库高效制冷系统，其特征在于：所述蒸发器与压缩机之间连接有压力平衡阀。

4.根据权利要求1所述的海上平台冷库高效制冷系统，其特征在于：所述PLC控制器分别与压缩机的变频器和膨胀阀的阀门控制器相连。

5.一种海上平台冷库高效制冷系统的控制方法，其特征在于：将数个冷库房间内的温度作为控制目标，数个冷库制冷机组中压缩机的制冷量作为被控对象，由控制箱内PLC可编程序控制器同时控制数个制冷机组中压缩机转速和电子膨胀阀开度；具体控制步骤如下：

第一步：由温度测量装置测量数个冷库房间的温度，并将所测量的实际温度值和设定温度的温差值反馈到PLC可编程序控制器中；

第二步：根据反馈的实际温度值和设定温度的温差值，计算下一时刻制冷压缩机的变频调节量u₁，且形成一个闭环控制；

第三步：根据实时调节的压缩机频率值，计算电子膨胀阀开度调节值u₂、u₃...u_n；

第四步：根据计算的调节量u₁的值调整压缩机转速；根据计算的电子膨胀阀开度调节值u₂、u₃...u_n调整电子膨胀阀的开度，然后，重复第一步骤。

6.根据权利要求5所述的海上平台冷库高效制冷系统的控制方法，其特征在于：所述温度测量装置为数字型温度变送器，该数字型温度变送器在测量数个冷库房间温度的同时，还需测量冷库房间外环境温度及冷凝器温度。

7.根据权利要求5所述的海上平台冷库高效制冷系统的控制方法，其特征在于：所述压缩机变频调节量u₁的具体计算是由PLC可编程序控制器中的PID线性控制器进行，PID线性控制器根据给定值rin(t)与实际输出值yout(t)构成控制偏差：error(t)＝rin(t)-yout(t)

其中，分别使用冷库房间的实际温度和设定温度之差作为PID线性控制器的输入，得出对应房间所需的制冷量，所有房间制冷量之和根据压缩机工作性能得出频率，作为PID线性控制器的输出u₁。

8.根据权利要求5所述的海上平台冷库高效制冷系统的控制方法，其特征在于：所述电子膨胀阀开度调节值u₂、u₃...u_n的具体计算公式如下：

k5·x4-k5·[(Co+ρairCpVRαeAei+αwAwαeAei+1)x7-αwAwαeAeiTout-QinαeAei]]]>

+k6·M·(A-B·(TCON-TOUT))·u1+k7·(x5-x1)·un---(1-1)]]>

-[k1·(x2-Tcon)+k2·(x3+A-x1)·u1]+k19k20·un·k12·(x3-x1)=0]]>

k10·x6-k10·[(Co+ρairCpVRαeAei+αwAwαeAei+1)x8-αwAwαeAeiTout-Qin′αeAei]]]>

+k11·M·(A-B·(TCON-TOUT))·u1+k12·(x3-x1)·u3---(1-2)]]>

-[k1·(x2-Tcon)+k2·(x3+A-x1)·u1]+k19k20·u3·k7·(x5-x1)=0]]>

k21·x9-k21·[(Co+ρairCpVRαeAei+αwAwαeAei+1)x11-αwAwαeAeiTout-QinnαeAei]]]>

+k22·M·(A-B·(TCON-TOUT))·u1+k23·(x10-x1)·u2---(1-3)]]>

-[k1·(x2-Tcon)+k2·(x10+A-x1)·u1]+k19k20·u2·k23·(x10-x1)=0]]>

式中，k1=αciAcimcon;]]>k2=fλVcom(1-s)pvcmcon;]]>k5=αeiAeimeva;]]>k6=[fλVcom(1-s)]pvcmeva;]]>k7=fmvmeva;]]>k10=αeiAeimeva′;]]>k11=[fλVcom(1-s)]pvcmeva′;]]>k12=fmvmeva′;]]>k19=λVcom(1-s)vcp;]]>k20=fNth(pc,pe)·fλ·(1-s)p·Vcom;]]>k21=αeiAeimevan;]]>k22=[fλvcom(1-s)]pvcmevan;]]>k23=fmvmevan]]>

x₁＝h_b冷凝器出口焓值；x₂＝T_cw冷凝器壁温；x₃＝h_d蒸发器1出口焓值；x₄＝T_ew蒸发器1壁温；x₅＝h′_d蒸发器2出口焓值；x₆＝T′_ew蒸发器2壁温；x₇＝T_in冷库1温度；x₈＝T′_in冷库2温度；蒸发器n壁温；蒸发器n出口焓值；冷库n温度。