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-机械电子工程专业论文

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AbstractHeat pump has been used widely to all kinds of architectures which are used as industry, business and civilian. But one of the main deficiency is that surface of heat exchange fans in air oil pipe outdoors will frost, when wind cooling heat pump unit run in heating operating mode in winter and outdoors temperature is lower, evaporating temperature is lower than 0℃. Nowadays, the heat topic of refrigeration is that COP coefficient of performance of heat pump unit's supplying heat mode is low, and work stabilization performance of system's heating mode is low. To solve the problem, many scholar have lots of theory discussion and experiment research. Solar assisted heat pump multi-function machine put forward in this article can not only be used as refrigeration and heating, but also supply with life heat water. Because of this technology makes use of solar energy and air heat source maximum, COP coefficient rises dramatically and solving the frost of surface of