[发明专利]海上平台冷库高效制冷系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及冷库制冷系统，尤其涉及一种能够满足变工况条件下的海上平台冷库高效制冷系统及控制方法。

背景技术

冷库是保存食品最为普遍和有效的方法，在人们日常生活中具有非常重要的作用。低温冷藏能较好地保持食品的品质，解决食品的季节性生产与全年供给之间的矛盾。尤其对海洋石油平台及船舶来说，保证正常的饮食供给对全平台或全船人来讲，至关重要。根据海洋石油行业的特点，工作区域为海上油田，远离陆地，船舶是主要的运输工具，但航程有近有远，在运输过程，保证食物的新鲜特别重要。同样，在平台保存时，往往要14天左右才能供给一次物资，如何保证正常保鲜，又同时减少能耗，是摆在眼前的一个大问题。因此，节能和提高制冷品质是当前达到节能减排要求所要解决的问题。

如图1所示，现有冷库系统包括：两个制冷机组，制冷机组包括控制箱、低温库库房1及高温库库房2两个设定不同温度的冷库房间，两个制冷机组分别由电磁阀11、21，热力膨胀阀12、22，蒸发器13、23，定速压缩机14、24及冷凝器32和控制箱构成；控制箱内的PLC可编程序控制器分别控制两个电磁阀11、21，电磁阀11、21分别依次与热力膨胀阀12、22、设置在两个不同温度冷库房间内的蒸发器13、23，定速压缩机14、24、冷凝器32及电磁阀11、21相连，构成两个冷库制冷回路系统。两个冷库制冷回路系统之间设有手动截流阀31、33。低温库和高温库房间的温度设定不同，根据实时冷库房间内的温度与设定点温度比较，是否在设定点温度的正负值范围，控制压缩机14、24的启停和电磁阀11、21的开关，两个房间独立控制。控制箱6为动力电和仪表信号的综合控制箱，外部接进提供的电源(380或220V电源)，可以提供给压缩机、冷库内冷风机、室外机组冷凝器散热风机的电源，同时，供电给控制箱6内的PLC控制器。

由于现有冷库的制冷系统的运行方式为间断式启停控制，造成机器启停频繁，磨损严重，能耗高，系统振动严重，冷库房间温度波动较大。且由于制冷压缩机的制冷功率的调节，为开关调节的启停控制，通常是分为几个档位进行调节，不能进行连续调节，制冷剂流量控制所用的是热力膨胀阀，机械化控制流量分配。因此，现有的冷库制冷系统存在运行不稳定、压缩机磨损大、温度控制精度差能耗大及对于操作人员的实际使用水平依赖程度高等问题。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而提供一种海上平台冷库高效制冷系统及控制方法，其使用电子膨胀阀及变频压缩机将制冷系统中可以调节的变量作为控制量，通过分析冷库制冷系统的机理模型，自动调节冷库制冷机组压缩机的制冷量，在保证系统安全运行的基础上提供最大的制冷效率。

本发明的目的是由以下技术方案实现的：

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。

所述膨胀阀为电子膨胀阀；压缩机为变频压缩机。

所述蒸发器与压缩机之间连接有压力平衡阀。

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。

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。

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。