船舶太阳能空气能联合热水控制系统设计

发布时间：2017-09-25 18:02

  本文关键词：船舶太阳能空气能联合热水控制系统设计

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【摘要】：随着船舶船员生活舒适度要求的提高,船舶热水的需求将越来越多。传统使用燃油锅炉的热水制备方式,不仅消耗大量的化石燃料,也带来了严重的环境污染。因此,为了提高船舶生活热水供应质量以及实现节能减排,开发一种高效洁净的新型船舶热水制备方法显得非常迫切且重要。太阳能空气能联合热水系统是在热泵技术和太阳能光热技术的基础上发展起来的,它能够充分利用可再生无污染的太阳能资源和空气中的热能,是目前制备热水最节能的方式之一。船舶甲板或驾驶室顶的空地面积较大,为安装太阳能集热设备提供了空间,机舱中的高温环境也为空气源热泵的使用提供了有利条件。使用太阳能空气能联合热水系统不仅基本上可以满足船员的热水需求,并且实现了船舶节能减排和一定程度上的余热回收。因此,本文将对太阳能空气联合热水控制系统进行设计分析,主要的内容如下:首先本文对现有船舶热水系统的组成及需求分析,并对太阳能热水系统、空气源热泵系统组成及分类进行介绍和对比,以及对变频恒压供水原理进行分析研究,确定了热水系统结构和控制功能。其次根据系统结构对控制设备进行选型,设计系统的硬件电路;根据系统控制功能,设计软件程序。监控系统采用触摸屏作为上位机对整个热水系统进行监控和参数的设置。然后对供水系统模型的模糊自整定PID控制进行了研究,介绍了模糊控制原理并完成对系统模糊控制器的设计,利用MATLAB仿真软件建立恒压供水系统仿真模型并进行仿真,比较模糊自整定PID控制相对于传统PID控制。最后利用搭建的热水系统实验平台对设计的控制系统进行试验,测试太阳能空气能联合热水系统的使用效果,结果表明控制系统能够稳定安全运行,可以满足设计要求。
【关键词】：太阳能 空气源热泵 恒压供水 热水系统
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U664.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-14
• 1.1 课题研究的背景10
• 1.2 研究的目的和意义10-12
• 1.3 国内外研究现状12-13
• 1.4 本文的主要研究内容13-14
• 第2章 热水系统的原理及组成14-25
• 2.1 船舶热水系统及供应需求分析14-16
• 2.1.1 船舶热水系统14-15
• 2.1.2 热水供应系统需求分析15-16
• 2.2 太阳能热水系统分类与组成16-20
• 2.2.1 太阳能热水系统的运行方式16-19
• 2.2.2 太阳能集中热水系统的结构组成19-20
• 2.3 空气源热泵热水原理20-21
• 2.4 太阳能与空气源热泵联合热水系统结构21-23
• 2.5 恒压供水系统的理论分析23-24
• 2.5.1 供水系统的基本特性23
• 2.5.2 变频调速及恒压供水原理23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第3章 船舶太阳能空气能联合热水系统的硬件设计25-38
• 3.1 船舶热水系统控制方案25-28
• 3.1.1 产热水系统控制分析25-26
• 3.1.2 热水系统的控制功能26-27
• 3.1.3 热水供应系统控制分析27
• 3.1.4 热水供应系统控制功能27-28
• 3.2 控制系统主要设备的选型28-32
• 3.2.1 PLC的选型28
• 3.2.2 水泵的选型28-29
• 3.2.3 变频器的选型29-30
• 3.2.4 电磁阀执行器的选型30
• 3.2.5 传感器及变送器的选型30-31
• 3.2.6 液位开关的选型31-32
• 3.3 系统主电路分析及设计32-33
• 3.4 系统控制电路分析及设计33-35
• 3.4.1 PLC的I/O端口分配33
• 3.4.2 PLC的外围接线33-35
• 3.5 变频器接线及功能的设定35-37
• 3.5.1 变频器的接线35-36
• 3.5.2 变频器的参数设置36-37
• 3.6 本章小结37-38
• 第4章 热水控制系统软件程序及监控系统设计38-45
• 4.1 系统软件设计38-41
• 4.1.1 供水系统中水泵切换条件分析38-39
• 4.1.2 PLC控制程序设计39-41
• 4.2 触摸屏监控系统设计41-44
• 4.2.1 触摸屏组态界面的设计41-43
• 4.2.2 触摸屏与PLC的通信43-44
• 4.3 本章小结44-45
• 第5章 恒压供水系统模糊控制及控制系统的测试分析45-55
• 5.1 模糊控制原理及组成45-46
• 5.2 模糊自整定PID控制器的设计及仿真46-51
• 5.2.1 模糊控制器的设计47-49
• 5.2.2 恒压供水系统模糊PID控制仿真分析49-51
• 5.3 控制系统的测试分析51-54
• 5.3.1 系统的安装与调试51-53
• 5.3.2 系统运行测试结果分析53-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第6章 总结与展望55-57
• 6.1 本文完成的内容55
• 6.2 本文的不足与展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-60

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1 杨修;;宾馆太阳热水系统设计[J];中国建设动态.阳光能源;2004年03期

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4 于彦欣;;太阳热水系统与建筑结合的心得与经验[J];中国建设动态.阳光能源;2005年03期

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9 魏斯胜;;太阳热水系统的组成及分类[J];中国住宅设施;2008年02期

10 ;万和推出能源集成热水系统[J];电器;2009年05期

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1 郑瑞澄;;太阳热水系统的设计计算要点[A];全国住宅工程太阳能热水应用研讨会论文集[C];2004年

2 张昕宇;郑瑞澄;何涛;李忠;冯爱荣;;太阳热水系统热性能试验系统的设计[A];全国暖通空调制冷2004年学术年会资料摘要集（2）[C];2004年

3 杨晓华;张大显;刘艳峰;;太阳能集中热水系统在西安应用的经济效益分析[A];全国暖通空调制冷2010年学术年会资料集[C];2010年

4 张国斌;岳瑞菊;石红恩;桂裕宗;;分离式太阳热水系统[A];全国住宅工程太阳能热水应用研讨会论文集[C];2004年

5 李春梅;徐全勇;李本华;吴锦发;;与建筑相结合的分离式太阳热水系统测试[A];全国住宅工程太阳能热水应用研讨会论文集[C];2004年

6 张锦霞;;双循环分体承压式集中分户太阳热水系统[A];全国住宅工程太阳能热水应用研讨会论文集[C];2004年

7 刘勇;黄逊青;;住宅混合动力热水系统原理与应用[A];中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会、中国土木工程学会燃气分会燃气供热专业委员会2012年会论文集[C];2012年

8 杨关生;仇明贵;;浅析物联网技术在燃气具热水系统中应用[A];中国土木工程学会燃气分会应用专业委员会、中国土木工程学会燃气分会燃气供热专业委员会2012年会论文集[C];2012年

9 代燕娜;张娜;;住宅热水系统的选择[A];土木建筑学术文库(第14卷)[C];2010年

10 包虹;;闭式膨胀水箱在热水系统中的应用[A];第四届全国给水排水青年学术年会论文集[C];2000年

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1 仰静;“24小时热水”深陷恶性循环[N];北京商报;2007年

2 华建文;苏州一业主赢了“热水权”官司[N];检察日报;2007年

3 孙雷;光芒中央热水系统亮相南京[N];中华建筑报;2006年

4 本报记者 王岚;小区集中供应热水面临停运尴尬[N];宁波日报;2009年

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6 许玲　李辉 记者 郭明;家用太阳热水系统质量有提升[N];中国质量报;2010年

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1 王冠龙;家用太阳热水系统的热性能自动化测试系统研发[D];云南师范大学;2015年

2 封海辉;空气源热泵热水系统的应用与能效评价研究[D];西华大学;2015年

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本文编号：918763