【正文】 各種循環(huán)，如：焦－湯節(jié)流制冷循環(huán)（ J－ T 循環(huán)）、斯特林制冷循環(huán)、維勒米爾循環(huán)（ VM 循環(huán)）、吉福特－麥克馬洪循環(huán)（ G－ M 循環(huán)）、索爾文循環(huán)（ SV 循環(huán)）、逆向布雷頓循環(huán)、脈管式循環(huán)、吸收式制冷循環(huán)、熱電制冷循環(huán)；利用聲制冷、光制冷、化學方法制 冷的各種循環(huán)；以及各種新型的混合型循環(huán)，如：熱聲斯特林發(fā)動機驅(qū)動小型脈管制冷機的循環(huán)均廣泛應用計算機仿真技術于循環(huán)研究。在制冷產(chǎn)品的設計制造上：計算機現(xiàn)已廣泛用于產(chǎn)品的輔助設計和制造（ CAD， CAM）。計算機和微處理器對制冷技術的最大影響在于高級自動控制系統(tǒng)的開發(fā)。當前制冷系統(tǒng)采用電腦控制已極為普遍，控制模式正在發(fā)生變化，由簡單的機械式控制發(fā)展到綜合控制，為提高產(chǎn)品性能作出貢獻。將陶瓷用燒結法滲入溶膠體制成零件或用作零件的表面涂釉，可改善零件的性能。這些新材料的應用，帶來產(chǎn)品性能、壽命的提高和成本的降低。 壓縮機以高效、可靠、低振動、低噪聲、結構簡單、成本低為追求目標，由往復式向回轉式發(fā)展。 在壓縮機的驅(qū)動裝置上，將變頻器用于空調(diào)、熱泵及集中式制冷系統(tǒng)的變速驅(qū)動，帶來了節(jié)能效果。現(xiàn)在，氦液化器多數(shù)為膨脹型，中型的為雙膨脹機組成的柯林斯機器，大型的采用透平膨脹機。利用 3He4He混合稀釋制冷原理的低溫制冷機已經(jīng)商品化，可作為磁制冷機的預冷設備。 （ 4）工質(zhì) 繼氟里昂和共沸混合工質(zhì)之后，由于 1970 年石油危機，節(jié)能意識提到重要地位，在開發(fā)新工質(zhì)上引人注目地研究出一系列非共沸工質(zhì)，收到了節(jié)能的效果和滿足一些 特定需要。近年來在替代工質(zhì)開發(fā)及其熱物理性質(zhì)研究方面取得的成就即是證明。 制冷和低溫技術是充滿勃勃生機的學科和工業(yè)領域。 重慶郵電大學本科 畢業(yè)設計（論文） 5 第三節(jié) 制冷技術的應用 這種技術最早用來保存食品和降低房間溫度。 （ 1）商業(yè)及人民生活 食品冷凍冷藏和舒適性空氣調(diào)節(jié)是制冷技術應用最為量大面廣的領域?，F(xiàn)代的食品工業(yè)，從生產(chǎn)、貯運到銷售，有一條完整的“冷鏈”。 舒適性空氣調(diào)節(jié)為人們創(chuàng)造適宜的生活和工作環(huán)境。 體育、游樂場所除采用制冷提供空氣調(diào)節(jié)外，還用于建造人工冰場?，F(xiàn)在南方城市 也相繼建造了新型人工冰場，如廣州溜冰俱樂部，冰場面積 1000m2，年上冰人次已達 20 萬；上海杰美體育中心的室內(nèi)冰場，面積達 1200m2。 機械制造中，對鋼進行低溫處理，可以改變其金相組織，使奧氏體變成馬氏體，提高鋼的硬度和強度?；瘜W工業(yè)中，借助于制冷，使氣體液化、混合氣分離，帶走化學反應中的反應熱。在鋼鐵工業(yè)中，高爐鼓風需要用制冷的方法先除濕，再送入高爐，以降低焦鐵比，提高鐵水質(zhì)量。在交通運輸業(yè)中，已有采用壓縮天然氣的汽車。 （ 3）建筑工程 在挖掘礦井、隧道、建造江河堤壩時，或者在泥沼、沙水中掘進時，采用凍土法保 持工作面，避免坍塌和保證施工安全。 英吉利海底隧道全長 52km，是迄今世界上最長的隧道。為此采用了 8 套冷水機組，分裝在隧道兩側，供隧道降溫，每套機組的能力達到（ 6000~7000） kW。例如：為了研究高寒條件下使用的發(fā)動機、汽車、坦克、大炮的性能，需要先在相應的環(huán)境條件下作模擬試驗；航天儀表、火箭、導彈中的控制儀，也需要在地面作模擬高空環(huán)境下的性能試驗，低溫低壓環(huán)境實驗裝置為這類試驗提供了條件。云霧室用于人工氣候?qū)嶒?，研究雨滴、冰雹的增長過程、各種催化方法及擾動對云霧的宏觀、微觀影響，模擬云的物理現(xiàn)象，等等。 用局部冷凍配合手術有很好的治療效果，如：腫瘤、扁桃腺切除、心臟、皮膚 、眼球移值，心臟大血管瓣膜凍存和移植，手術時采用的低溫麻醉。可以說，現(xiàn)代醫(yī)學已離不開制冷技術。配合人造衛(wèi)星發(fā)射和使用的紅外技術也離不開低溫環(huán)境。這就促進了輻射制冷器、固體制冷器、 GM 制冷機和維納米爾制冷機的發(fā)展。而以微型制冷 機與真空系統(tǒng)組成的低溫泵，廣泛應用于高真空技術，不但在空間技術中應用，而且在低溫物理研究中起重要作用。低溫聲學、低溫光學、低溫電子學等一系列學科得到發(fā)展。此外， 3He 液化與 4He 超流動性中一些物理特性的研究，均在很低的溫度下進行。制冷機、循環(huán)水泵、集水器、分水器、補水箱等設備以及水處理裝置等輔助設備通常安裝在專用的設備間 制冷站。而冷源系統(tǒng)的冷卻塔安裝在室外，膨脹水箱一般安裝在建筑物最高的屋頂。 制冷系統(tǒng)的控制原理圖如圖 所示。 第一節(jié) 制冷系統(tǒng)監(jiān)控原理 空調(diào)制冷站一般有數(shù)臺冷水機組。冷凍水系統(tǒng)由冷水機組、冷凍水循環(huán)泵、分水器 /集水器、差壓旁路調(diào)節(jié)和空調(diào)末端等構成。 一 制冷系統(tǒng)運行參數(shù)控制 樓宇自動化系統(tǒng)對制冷系統(tǒng)運行參數(shù)監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容包括以下各項： ① 冷水機組進水口與出水口冷凍水溫度檢測，以了解冷凍機組的制冷溫度是否在合理的范圍之內(nèi)。 重慶郵電大學本科 畢業(yè)設計（論文） 9 圖 制冷系統(tǒng)的控制原理圖 ③ 冷凍水供 /回水流量監(jiān)測，測量流量和供回水溫度結合，可計算出空調(diào)系統(tǒng)的冷負荷，以此作為能量消耗計量和系統(tǒng)效率評價的依據(jù)。根據(jù)供回水壓差調(diào)節(jié)壓差旁通閥的開度。 ⑥ 冷凍水循環(huán)泵運行狀態(tài)、故障狀態(tài)檢測，用安裝在水泵電機配電柜接觸器、熱繼電器的觸電和安裝在 水泵出水管上的水流指示器共同監(jiān)測。 重慶郵電大學本科 畢業(yè)設計（論文） 10 二 制冷站水系統(tǒng)的運行控制 （ 1）冷水機組的連鎖控制 為了保證冷水機組的安全，冷水機組的啟、停必須與輔助系統(tǒng)的啟、停實行連鎖控制。另外，冷水機組本身具有自鎖保護功能，比較常見的是冷水機組通過自身配備的水流開關監(jiān)測冷卻水回路和冷凍水回路的水流狀態(tài)，只有當冷卻水流量和 冷凍水流量狀態(tài)滿足要求時，才會解除自鎖，允許冷水機組啟動。 為了保證系統(tǒng)的正常運行和設備安全，在編制控制程序時，要嚴格按照啟停順序的工藝要求設計起?？刂瞥绦?。如果正在運行的設備發(fā)生故障需要停機，或由于其它原因退出正常的工作狀態(tài)時，其它同類設備應能替代發(fā)生故障的設備投入運行，是整個系統(tǒng)的正常工作不受影響。 為了延長各設備的使用壽命，并使設備和系統(tǒng)處在高效率的工作狀態(tài)，通常要求設備累計運行時間盡可能相同，即同類設備均衡運行。因此，控制系統(tǒng)應具有自動統(tǒng)計設備運行時間和均衡運行調(diào)度功能。而對于冷水機組來說，是不宜進行變水量運行的。通過在冷凍水供、回水總管之間設置旁路，并根據(jù)末端流量的變化來調(diào)節(jié)旁通流量以抵消末端流量的改變對冷水機組的一側冷凍水流量的影響。通過測量冷凍水供水、回水之間壓力重慶郵電大學本科 畢業(yè)設計（論文） 11 差來控制冷凍水供水、回水之間旁通電動二通閥的開度，使冷凍水供水、回水之間壓力差維持穩(wěn)定，也就達到了是冷水機組一側工作在恒水流狀態(tài)的目的。 壓差傳感器的兩端接管應盡可能靠近旁通閥，并安裝在水系統(tǒng)中壓力較穩(wěn)定的地方，以提高控制的精度。如果建筑沒有配備樓宇自動化系統(tǒng)時，空調(diào)水系統(tǒng)差壓旁路調(diào)節(jié)可通過傳統(tǒng)的單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)實現(xiàn)，原理圖見圖 是通用調(diào)節(jié)器，也可選用專用的差壓控制器，差壓控制器的輸出控制信號有連續(xù)輸出和位式信號，在系統(tǒng)設計時應注意各個裝置之間信號的匹配。但當空調(diào)系統(tǒng)負 荷很大、空調(diào)末端設備數(shù)量特別多、設備分布分散、冷凍水管路長、管路阻力大的情況下，冷凍水回路必須采用二級泵才能滿足空調(diào)末端對冷凍水的壓力要求。在這種情況下，一般采用圖 所示的管路系統(tǒng)和相應的控制原理來解決冷水機組測量到水流量恒定與空調(diào)末端一側冷凍水流量變化之間的協(xié)調(diào)。一級冷凍水循環(huán)泵負責克服冷水機組至冷凍水旁通 管道一側的水路阻力；二級冷凍水循環(huán)泵負責克服空調(diào)末端至冷凍水旁通管道一側的水路阻力。二級冷凍水泵則依據(jù)旁通管道兩側的溫度、流量關系調(diào)整二級泵的開啟臺數(shù)，以達到冷水機組一側恒流量、末端設備一側變流量的目的。 圖 兩級冷凍水泵協(xié)調(diào)控制管路系統(tǒng) （ 5）膨脹水箱與補水箱監(jiān)控 膨脹水箱與補水箱屬于輔助設備。當管路中的水隨溫度改變，體積發(fā)生熱脹冷縮的變化時，增加體積可排入膨脹水箱，減少體積可由膨脹水箱中的存水予以補充。通過水箱的高低液位開關對水箱水位進行監(jiān)控，水位低于下限時補充，高于上限時停止以免溢流。一般都是按照滿足最大負荷需求設計冷水機組總冷量和冷水機組臺數(shù)。冷水機組常用的節(jié)能群控有兩種基本方式。 由于冷水機組輸出冷水的凍水溫度是一定的，一般為 7C。在冷凍水回水溫度控制法中，監(jiān)控系統(tǒng)可以用回水溫度來調(diào)節(jié)冷水機組和冷凍水泵運行臺數(shù)，達到節(jié)能的目的。同時按照工藝規(guī)定啟動配套的輔助設備與系統(tǒng)。冷凍水泵的運行臺數(shù)，從而達到節(jié)能的目的。 （ 7）冷卻塔的節(jié)能運行控制 冷水機組對冷卻水進水溫度也有一定的要求，并不是越低越好。 從冷卻塔來的低溫度冷卻水，經(jīng)冷卻泵加壓后送入冷水機組，帶走冷凝器的熱量。由于冷卻塔風扇的轉動，使冷卻水在噴淋下落過程中，不斷與室外空氣發(fā)生熱交換而冷卻，又重新送入冷水機組完成冷卻水循環(huán)。 利用冷卻水溫度來控制冷卻塔風機的運行，不受冷水機組運行運行情況的限制，可以進行獨立的控制。 第二節(jié) 制冷系統(tǒng)設備監(jiān)控 一 設備、系統(tǒng)運行狀態(tài)與參數(shù)監(jiān)控點 /位及常用傳感器 冷水機組運行狀態(tài)：取自冷水機組控制器對應運行狀態(tài)輸出觸點（或主重慶郵電大學本科 畢業(yè)設計（論文） 14 接觸器輔助觸點）。 冷凍水泵啟停狀態(tài)：取自冷凍水循環(huán)泵配電箱接觸器輔助觸點。 冷卻水泵啟停狀態(tài)：取自冷凍水循環(huán)泵配電箱接觸器輔助觸點。 冷卻水塔風機啟停狀態(tài)：取自冷卻塔風機配電箱接觸器輔助觸點。 膨脹水箱高低水位監(jiān)測：取自膨脹水箱高低水位監(jiān)測（傳感器）輸出點，一般選用液位開關、水位高限、底限、溢流位各一 。 冷卻塔高低水位監(jiān)測：取自冷卻塔高低水位監(jiān)測（傳感器）輸出點，一般選用液位開關、水位高限、底限、溢流位各一。 冷凍水供 /回水溫度檢測 :取自安裝在冷凍水管路上的供 /回水溫度傳感器輸出，采用管水式溫度傳感器，供 /回水各一；兩個監(jiān)測點的冷凍水流量應相同。 冷凍水供 /回水壓力檢測：取自安裝在冷凍水管路上供 /回水壓力傳感器輸出，采用水管式液壓傳感器，安裝在集水器入口、分水器出口冷凍水旁通管附近。 冷水機組起?？刂疲簭?DDC 數(shù)字輸出口（ DO）輸出到冷水機組控制器啟停遙控（ BAS）輸出點。 冷卻水泵起?？刂疲簭?DDC 數(shù)字輸出口（ DO）輸出到冷凍水泵配電箱接觸器控制回路。 冷水機組冷凍水進水電動蝶閥：從 DDC 數(shù)字輸出口（ DO）輸出到冷水機組冷凍水入口電動蝶閥開關控制輸入點。 冷卻塔 進水電動蝶閥：從 DDC 數(shù)字輸出口（ DO）輸出到冷卻塔冷卻水入口電動蝶閥開關控制輸入點。 表 制冷系統(tǒng)監(jiān)測、控制點配置表 監(jiān)測、控制性質(zhì)描述 AI AO DI DO 接口位置 備注 冷水機組開 /關控制 1 PLC 數(shù)字量輸出接口到冷水機組動力柜或機組控制柜啟停控制輸入點 冷水機組運行狀態(tài) 1 冷水機組動力箱主電路接觸器的輔助接點 冷水機組故障狀態(tài) 1 冷水機組動力箱主電路熱 繼電器的輔助接點 冷水機組手動 /自動狀態(tài) 1 冷水機組動力箱控制回路，可選 冷凍水泵開 /關控制 1 PLC 數(shù)字量輸出接口到水泵主接觸器控制回路 冷凍水泵運行狀態(tài) 1 冷凍水泵出水口的水流開關 冷凍水泵故障狀態(tài) 1 冷凍水泵動力箱主電路熱繼電器的輔助接點 冷凍水泵手動 /自動狀態(tài) 1 冷凍水泵動力箱控制回路，可選 冷凍水壓差旁通閥 1 PLC 模擬量輸出接口到閥門驅(qū)動器控制輸入口 DC0~5V 重慶郵電大學本科 畢業(yè)設計（論文） 16 冷凍水供水溫度 1 分水器進水口水管溫度傳感器 冷凍水供水 /回水壓差 1 分水器進水口與集水器之間壓差傳感器 DC0~5V 冷凍水回水溫度 1 集水器出水口水管溫度傳感器 冷凍水總回水流量 1 集水器出水口電磁流量計 DC4~20mA 冷卻水泵開關控制 1 PLC 數(shù)字量輸出接口到水泵主接觸器控制回路 冷卻水泵運行狀態(tài) 1 冷卻水泵出水口的水流開關 冷卻水泵故障狀態(tài) 1 冷卻水泵動力箱主電路熱繼電器的輔助接點 冷卻水泵手動 /自動狀態(tài) 1 冷卻水泵動力箱控制回路，可選 冷卻水泵出口壓力 1 冷卻水泵出水口壓力傳感器 DC0~5V 冷卻塔風機開關控制 1 PLC 數(shù)字量輸出接口到風機主接觸器控制回路 冷卻塔風機運行狀態(tài) 1 動力箱主電路接觸器的輔助接點 冷卻塔風機故障狀態(tài) 1 冷卻塔風機動力箱熱繼電器輔助接點 冷卻塔風機手動 /自動狀態(tài) 1 冷卻塔風機動力箱控制回路，可選 冷卻塔進水溫度 1 冷卻塔進水管溫度傳感器 冷卻塔回水溫度 1 冷卻塔回水管溫度傳感器 電動蝶閥開關控制 1 PLC 數(shù)字量輸出接口到閥門驅(qū)動器開關控制口