太阳能热泵多功能复合机（SAHPM）计算机监控系统实现方法研究

【摘要】：热泵已经被广泛地应用到工业、商业、民用等各类建筑物中。风冷热泵机组在冬季供热工况运行时，存在的缺陷之一是当室外温度较低，机组的蒸发温度低于0℃时，室外侧空气盘管换热器翅片表面会结霜，热泵机组供热COP性能系数低及其系统供热模式工作稳定性能差是目前制冷届的热点话题。针对这一问题，不少学者进行了许多卓有成效的理论探导与实验研究。本文提出了太阳能辅助热泵空调及热水(SAHP)系统，可以用于夏季制冷、冬季供热，并同时提供全年生活热水。该技术由于最大限度地利用太阳能光热及空气源低品位热源，系统COP系数大幅度提高，解决了室外侧空气盘管换热器翅片冬季低温条件下表面结霜问题。此项技术可以将技术趋于成熟、商品化程度很高的热泵节能技术与太阳能热利用技术有机地结合起来，弥补了两者单独工作时的不足，具有结构紧凑、形式多样、运行可靠、节能明显、寿命长等优点。 山东科技大学杨前明教授针对上述问题提出一种新型太阳能热泵多功能复合机(SAHPM)。本文针对SAHPM系统特点，开发了一套监控系统，用以实现SAHPM三种工况的转换，实验数据的采集、显示、存储等。 本文在给出了SAHPM工作原理的基础上，根据系统检测与控制要求，给出了监控方案。控制系统由PLC主控模块、模拟量输入模块、温度输入模块组成。在详细介绍了SAHPM系统热物理参数温度、湿度、压力、流量检测原理与选型方案，给出了SAHPM控制方案、压缩机能量调节方案、人机界面的选型方案。SAHPM-CAT系统用以实现SAHPM工况选择、设定值的输入以及温度、压力、流量等的实时数字显示、实时曲线显示、历史记录等。本文采用丰富的硬件抗干扰技术，并结合软件抗干扰，使SAHPM系统运行更加准确可靠。SAHPM-CAT系统运行与实验测试结果表明：SAHPM热泵COP系数较普通热泵有大幅度提高，CAT测试系统设计合理，为本课题后续进一步研究奠定了研究平台。 在实验的基础上，发现毛细管节流难以满足工质流量调节的要求。本文从理论上分析了电子膨胀阀的PID的控制，并通过MATLAB进行寻优仿真。为后续电子膨胀阀的PID控制进行了必要的理论探讨。 实际的使用、运行结果表明，本控制系统和监测系统实现了预期的功能。本项目对于热泵在我国的推广与应用具有一定的实用价值和意义。 【关键词】：太阳能热泵 监控 PLC 人机界面
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-21
• 1.1 热泵概述12-16
• 1.2 太阳能热泵概述16-20
• 1.3 本课题研究对象、内容与方法20-21
• 2 新型太阳能热泵多功能复合机实验系统组成与原理21-27
• 2.1 SAHPM组成及工作原理21-23
• 2.2 系统工作原理23-26
• 2.3 小结26-27
• 3 SAHPM实验系统监控原理与实现方法27-50
• 3.1 监控系统技术功能背景27-29
• 3.2 SAHPM实验机监控系统的基本结构与工作原理29-30
• 3.3 SAHPM实验机监控方案比较与实现30-43
• 3.4 监控系统原理43-47
• 3.5 故障报警及检测系统47-48
• 3.6 SAHPM实验机监控系统稳定性的实现48-49
• 3.7 本章小结49-50
• 4 电子膨胀阀PID控制实现与计算机仿真50-66
• 4.1 电子膨胀阀控制特点及控制方法概述50-53
• 4.2 数字PID控制53-56
• 4.3 改进数字PID控制算法56-58
• 4.4 电子膨胀阀的PID控制58-65
• 4.5 小结65-66
• 5 SAHPM监控系统软件设计66-76
• 5.1 软件总体结构66-68
• 5.2 模拟量输入的处理68-71
• 5.3 人机界面的处理71-75
• 5.4 小结75-76
• 6 SAHPM监控系统调试与运行76-87
• 6.1 控制系统的安装76-77
• 6.2 控制系统调试77-79
• 6.3 实验数据及分析79-86
• 6.4 小结86-87
• 7 结论与展望87-89
• 参考文献89-93
• 致谢93-94
• 研究生期间发表论文94
• 研究生期间所做课题94-95
• 中文详细摘要95-113

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