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时间:2019-03-06
《中国教育学会工程热物理专业委员会第十二届全国学术》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库。
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
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