中国教育学会工程热物理专业委员会第十二届全国学术

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1、高等学校工程热物理第十五届全国学术会议编号：A-09028四丁基溴化铵(TBAB)潜热输送控制系统设计1,2,31,21,2111徐今强青春耀张建军肖睿黄冲冯自平1)2)中国科学院广州能源研究所广州510640中国科学院研究生院北京1000493)广东海洋大学信息学院湛江524088摘要：介绍了以四丁基溴化铵(TetrabutylAmmoniumBromide,TBAB)包络化合物浆为蓄能介质的潜热输送系统的结构及控制要求，设计了基于施耐德可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC)的控制系统，详细阐述了控制系统软硬件设计方案。实际运行结果表明，所设计

2、的控制系统响应快速，控制精度较高，能有效地提高系统的制冷量及制冷效率，TBAB潜热输送系统运行稳定可靠，具有广阔的应用前景。关键词：四丁基溴化铵，潜热输送，蓄能，可编程逻辑控制器1引言蓄冷空调是利用夜间的低谷电力蓄冷，白天用电高峰期间释放夜间储存的冷量为用户供[1]冷，在2005年《广东省峰谷分时电价实施办法》中，高峰电价达到低谷电价的3.16倍，因此，蓄冷空调的应用不仅符合国家电力的移峰填谷政策，对企业也能带来可观的经济效益。在蓄冷空调的蓄能介质中，以冷水或不冻液为代表的常规载冷剂属于单相流体，即完全依靠显热传递冷量,其低载冷密度导致了高循环流量和高循环泵功耗。四丁基溴化铵(Tetrab

3、utylAmmoniumBromide,TBAB)包络化合物浆由固态水合晶体颗粒和TBAB水溶液组成，具有良好的流动特性和较高的载冷密度，TBAB包络化合物浆在5-12℃之间发生相变，该温度范围与空调冷水温度范围十分吻合，这些优点使得TBAB包络化合物浆作为蓄能介质在蓄冷空调或区域[2]供冷中具有巨大的节能应用前景；可编程逻辑控制器(ProgrammableLogicController,PLC)以计算机技术为基础，具有功能齐全、使用方便灵活、可靠性高、抗干扰能力强及易于维护等优点，是一种特别适用于工业环境的数字控制器。本文根据TBAB潜热输送系统的结构及控制要求，设计了基于施耐德PLC的

4、控制系统，分析了TBAB潜热输送系统在该控制系统作用下保温水箱温度响应特性。实际运行结果表明，潜热输送系统在所设计的控制系统作用下运行稳定可靠，响应速度快，稳态误差小，有效地实现了系统快速性和稳定性的统一。2TBAB潜热输送系统简介基金委-广东省联合基金项目（批准号：U0634005），国家“863计划”资助项目(批准号：2006AA05Z254)，中国科学院知识创新工程重要方向项目（批准号：KGCX2-YW-345）2.1系统结构图1所示为TBAB潜热输送系统结构示意图，图中T为温度传感器，T1（Pt100热电阻）检测给水温度、温度T2（Pt100热电阻）检测回水温度、T3（K型热电偶）

5、检测保温水箱温度、T4（4-20mA）检测室内温度、T5（Pt100热电阻）和T6（Pt100热电阻）分别检测主机板换溶液侧入口及出口温度、T7（K型热电偶）检测超声波出口温度；流量检测由涡轮流量计完成，[3]输入电压10V，输出电流4-20mA；固量含量仪检测包络化合物浆固相含量，输入电压10V，输出电压0-1V；水泵变频器控制电压0-10V。系统工作于制浆和潜热输送两种模式。制浆运行时，电磁阀1打开，电磁阀2、3关闭，保温水箱内一定浓度的TBAB包络化合物溶液在变频泵作用下，与制冷剂在制冷主机板换内热交换，当水箱内溶液温度下降到一定值时变成固液两相混合均匀的牛奶状TBAB包络化合物浆，

6、冷量便以TBAB包络化合物浆的形式蓄积在保温水箱内，制浆状态下末端风机盘管不参与运行；潜热输送时，电磁阀2、3打开，电磁阀1关闭，具有一定固相含量的TBAB包络化合物浆从保温水箱下部经变频泵抽出，经过固相含量仪后被送往室内侧风机盘管给房间供冷，在风机盘管中释放冷量后变为一定温度的纯溶液（固相成分融化释放冷量），经回水管回到制冷主机板换中换热冷却，冷却后的溶液进入超声波促晶器接受超声波辐射，解除过冷度生成较低固相含量的TBAB包络化合物浆，最后回到保温水箱中。T2(Pt100)电磁阀2T5(Pt100)流量计T7(K型)板换T6(Pt100)6#5#促晶器室内温度4#主机T4(4-20mA)

7、3#保温水箱2#电磁阀31#电磁阀1风机盘管T3(K型)T1(Pt100)变频泵固相含量仪图1TBAB潜热输送系统结构示意图2.2控制任务（1）堵塞判断及制热解堵。在制浆和潜热输送两种模式下都可能发生堵塞。制浆运行时，TBAB包络化合物浆状流体进入较低温度的板换时，浆状流体容易附着在板换壁面堵塞流动，表现为流量衰减，如果衰减太大，判定为堵塞，此时应停止水泵，并切换制冷主机至制热模式以融化堵塞在板换中的冰块，堵塞解除后启动