一種壓縮空氣制冷測控系統設計及防喘振研究

　　壓縮空氣制冷試驗是在一定進(jìn)口壓力下，利用增壓透平膨脹機，獲得低溫、各種流量氣流的試驗系統，主要用于模擬高空航空發(fā)動(dòng)機（Engine）的低溫環(huán)境試驗系統主要由產(chǎn)生恒壓低露點(diǎn)氣源段、壓縮空氣制冷試驗段和發(fā)動(dòng)機真空試驗段三部分組成。氣源試驗段主要完成制冷試驗所需的氣源。壓縮空氣制冷試驗段主要完成試驗所需的狀態(tài)，其中試驗氣體流量在1 15kg/sT，制冷出口氣體溫度達到一74°C，出口壓力穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))在（絕壓）。
　　增壓機的喘振特性將影響到整個(gè)增壓系統和制冷效率。嚴重時(shí)將導致(cause)整個(gè)系統的癱瘓，甚至發(fā)生爆炸(blow up)等危險情況，防止喘振現象的發(fā)生對系統穩定安全運行具有非常重要的現實(shí)意義。
　　1測控系統設計(design)整個(gè)系統實(shí)現多渦輪制冷自動(dòng)控制，包括(bāo kuò)自動(dòng)開(kāi)車(chē)、自動(dòng)停車(chē)、防喘振控制和緊急情況的自動(dòng)處理，在誤差允許的范圍內將系統穩定（解釋:穩固安定；沒(méi)有變動(dòng))的控制在某個(gè)狀態(tài)，是該自動(dòng)控制整個(gè)系統設計的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　本測控系統結構如所示。昆山空壓機維修軸承跑外圈一般是因為配合的精度不夠以及外圈定位方式設計不合理造成的。并非所有機頭都按這個(gè)時(shí)間進(jìn)行，如果保養好的可以延后，保養差的則需要提前。 昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出?？刂葡到y總體可分為：現場(chǎng)級，下位控制級和上位管理控制級。
　　現場(chǎng)級由傳感器、變送器和執行機構組成。將溫度傳感），男，陜西人，工學(xué)碩士，主要從事環(huán)境模擬試驗和計算機控制技術(shù)方向的研究（research)。
　　控制技術(shù)計算機測量與控制。2014.22（4）一種壓縮空氣制冷測控系統設計及防喘振研究李鋒，楊軍鋒（中國華陰兵器試驗(test)中心，陜西華陰714200）全面自動(dòng)控制：自動(dòng)開(kāi)車(chē)、自動(dòng)停車(chē)和緊急情況的自動(dòng)處理；另外，針對增壓透平膨脹機制冷技術(shù)可能會(huì )發(fā)生的喘振現象，設計了多重防喘振方法，實(shí)現了試驗系統多渦輪（Turbo）制冷的自動(dòng)控制和防喘振控制，并在實(shí)際試驗中得到了很好的應用，對類(lèi)似的問(wèn)題有一定借鑒意義。
　　關(guān)鍵訶：環(huán)境模擬(定義:對真實(shí)事物或者過(guò)程的虛擬)；分布式測控系統；自動(dòng)控制；喘振一s褒李——I轉速ar小儀基二-M位控制-.~~卜位控%場(chǎng)忪計算機測量與控制自動(dòng)控制。昆山空壓機保養冷卻水通過(guò)管道進(jìn)入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過(guò)主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。
　　2自動(dòng)控制設計1自動(dòng)控制過(guò)程描述（description）產(chǎn)生低溫氣體的核心設音是增壓透平膨脹機。系統共有3臺機組，每臺機組可產(chǎn)生量要求，選擇單臺或多臺運行。影響(influence)壓縮制冷的環(huán)境參數有試驗(test)氣體流量(單位:立方米每秒)、試驗出口溫度、渦輪（Turbo）壓比、渦輪轉速等。
　　首先，壓縮制冷試驗前，根據本次試驗要求，初始化智能儀表參數及執行機構的狀態(tài)(status)。然后，控制（control)氣源壓力調節閥，使氣源露點(diǎn)和入口壓力穩定控制在渦輪（Turbo）正常工作所需的控制值。
　　最后，啟動(dòng)緊急切斷（割開(kāi)；截斷)閥，氣體進(jìn)入增壓機及膨脹機逐漸打開(kāi)嘖嘴，嘖嘴開(kāi)大后，逐漸關(guān)小增壓機回流閥（設置回流閥的作用見(jiàn)本文33），使轉速升至工作狀態(tài)(status)時(shí)的轉速。啟動(dòng)期間實(shí)時(shí)巡查軸承溫度、進(jìn)油壓力(pressure)、密封氣壓力及整機運行情況是否正常，并預警自動(dòng)處理(chǔ lǐ)。當進(jìn)行發(fā)動(dòng)機真空試驗時(shí)，反壓會(huì )下降，調節渦輪出口調節閥，控制反壓穩定在40KPa（試驗所需的真空度），保證試驗安全穩定進(jìn)行。
　　當試驗結束，根據試驗機組運行狀態(tài)，有步驟（procedure)地自動(dòng)停車(chē)。昆山空壓機保養冷卻水通過(guò)管道進(jìn)入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫，再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻，另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過(guò)主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組，還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。首先全開(kāi)運行機組的增壓機回流閥。然后逐漸關(guān)閉嘖嘴，同時(shí)檢測(檢查并測試)進(jìn)氣壓力，減少供氣站供氣量，以免對設音造成損壞。最后關(guān)閉密封氣及其氣源，關(guān)閉緊急切斷閥。
　　22自動(dòng)控制設計(design)及實(shí)現6.0作為開(kāi)發(fā)工具，根據試驗系統(system)控制過(guò)程的描述，設計模擬人手動(dòng)操作過(guò)程，實(shí)現智能控制。在設計中遵循以下規則：（1）計算機軟件控制與智能儀表控制相結合，以計算機控制為主。計算機軟件實(shí)時(shí)監控現場(chǎng)運行狀態(tài)，通過(guò)(tōng guò)向智能儀表發(fā)送控制參數來(lái)控制現場(chǎng)各種執行機構（organization)。
　　3防晡搌方法設計3.1喘振與喘振特性曲線(xiàn)（Curve）增壓機在一定進(jìn)口(import)壓力和轉速下，當增壓機進(jìn)口流量小于一定數值時(shí)，會(huì )引起壓縮機軸溫、軸振動(dòng)及軸位移等參數(parameter)劇烈變動(dòng)，機器會(huì )發(fā)生喘振，此時(shí)壓力會(huì )大幅波動(dòng)，并發(fā)出強烈的合理的防喘振方案能有效保護機組遠離喘振，為機組的安全平穩運行提供保障。
　　增壓機的特性曲線(xiàn)（Curve）是指：出口絕壓朽與入口絕壓朽之比（或稱(chēng)壓縮比）和增壓機入口體積流量(單位:立方米每秒)的關(guān)系曲線(xiàn)，如所示。
　　連接增壓機不同轉速(Rotating speed)下的特性曲線(xiàn)的最高點(diǎn)，所得的曲線(xiàn)為喘振極限線(xiàn)，其左側部分稱(chēng)為喘振區，如的陰影部分。
　　喘振情況與管網(wǎng)特性有關(guān)。管網(wǎng)容量越大，喘振的振幅越大，而頻率越低；管網(wǎng)容量越小，則相反。
　　3.2喘振極限方程的經(jīng)驗公式對于喘振極限線(xiàn)，可以通過(guò)理論推導獲得數學(xué)表達式。這條喘振極限線(xiàn)可用一個(gè)拋物線(xiàn)(Parabola)方程近似，其經(jīng)驗公式為其中：Q為增壓機入口的體積流量，T為增壓機入口的絕對溫度，朽，朽分別為增壓機入口、出口壓力(pressure)，K，a均為常量，由增壓機制造廠(chǎng)家提供。
　　3.3固定極限流量(單位:立方米每秒)法防喘振目前普遍采用的喘振控制方法(method)主要有固定極限流量法、可變極限流量法和通用性能曲線(xiàn)控制法。結合實(shí)際工況以及相關(guān)，我們采取了固定極限流量法進(jìn)行喘振控制。始終將增壓機流量保持大于某一定值流量，從而避免進(jìn)入喘振區運行，這種方法叫做固定極限流量防喘振控制。中Qb即為固定極限流量值。由公及本試驗(test)的相關(guān)參數可計算出QB=3.1.增壓機無(wú)論運行在多大轉速下，只要滿(mǎn)足Q>Qb的條件，增壓機就不會(huì )發(fā)生喘振。
　　本系統在增壓機設置(Settings)回流閥，如所示當壓氣機入口流量小于Qb時(shí)將該閥打開(kāi)，增壓機出口氣體經(jīng)旁路返回至增壓機入口，入口流量又增大到大于Qb.防止了喘振的發(fā)生。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機，在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合，使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小，從而將氣體壓縮并排出。
　　增壓機回流閥3.4多重防喘振方法設計及實(shí)現喘振是系統工作中必須極力避免出現的情況。因此，在增壓機上必須有防止壓氣機喘振的措施。為了系統安全，將設計多重防喘振措施。分別為軟件自動(dòng)保護、硬件自動(dòng)保護和手動(dòng)切斷（割開(kāi)；截斷)緊急切斷閥。（下轉第1126頁(yè)）計算機測量(cè liáng)與控制應PID控制器(Controller)參數(parameter)的初始值，量化因子=125，艮= 40，比例因子K=1/320仿真響應曲線(xiàn)如曲線(xiàn)1所示。
　　加入智能采樣環(huán)節后，仿真曲線(xiàn)如曲線(xiàn)2所示。由以上仿真結果可以看出，智能采樣環(huán)節的加入很好地提高(了控制品(Products)質(zhì)，減小滯后環(huán)節帶來(lái)的不利影響，更適合地溫中央空調風(fēng)循環(huán)系統的實(shí)際應用。
　　5結束語(yǔ)針對地溫中央空調樓宇內風(fēng)循環(huán)系統的特點(diǎn)，設計了基于嵌入式統，包含軟硬件設計以及針對被控對象的數學(xué)模型的算法仿真，結果顯示該智能控制方案大時(shí)滯系統控效果(xiàoguǒ)較好，較常規的Pro控制動(dòng)態(tài)性能改善明顯。通過(guò)仿真試驗，各項數據的偏差在規定的范圍內，很好地滿(mǎn)足系統的精度要求，實(shí)現地溫中央空調風(fēng)循環(huán)系統的智能控制，有廣闊的應用前景。