提升水冷系统温度控制精度的实验研究
【摘要】光刻机环境温度控制要求水冷系统的温控精度高（±0.01℃）、响应速度快。本文对影响温控精度的各种因素进行研究分析，并基于目前±0.1℃的水冷系统，提出增加制冷旁通、水冷旁通、增大冷却水供应流量、降低加热功率等改进措施，并进行实验研究。研究结果表明：改进后系统的温控精度达到±0.01℃、对外流量与系统响应速度不发生变化。
【关键词】水冷系统；温度控制；旁通回路；压缩机制冷
【Abstract】The environment temperature control of lithography requires high-precision（±0.01℃），rapid respond of cooling water circuit system. After studying on influence factors of temperature control，on the basis of ±0.1℃cooling water circuit system，bring forward optimizing measures：adding refrigeration bypass，adding water circuit bypass，increasing cooling water flux，decreasing the heat power，and the experiment result shows that the precision of the system is ±0.01℃and the export flux and the respond speed keep unchanging.
【Key words】Cooling water circuit system；Temperature control；Refrigeration compressor；The bypass circuit
0 引言
为保证光刻线宽和套刻精度满足指标要求，光刻机投影镜头的温度需要十分稳定，要求能够长时间稳定在±0.01℃，在短期内（<1小时）温度稳定性可达±0.005℃。投影物镜的温度控制是通过超精密水冷系统提供的冷却水和投影物镜的直接热交换实现，为保证投影物镜的温度要求，水冷系统的温控精度要求达到±0.01℃。
光刻机内部工件台、掩模台运动过程中电机会发热，单工件台型光刻机的电机发热功率合计在2.5kW左右。如果热量不能及时带出将影响光刻机内部环境的温度，从而影响投影物镜的温度并且影响工作台与掩模台的运行精度。因此，水冷系统还需向电机提供冷却水进行热交换带出热量。工件台、掩模台是断续运动，运行时电机会突然产生大量热量，这需要水冷系统快速响应，通过快速降低冷却水温度将热量带出。
目前基于压缩机制冷系统开发的水冷系统温控精度在±0.1℃，需要进行优化改进提高精度，并保持温控的快速响应性。
1 改进前水冷系统
1.1 水冷系统介绍
XMT-6000 智能型数字显示温度控制器使用说明书 此产品使用前，请仔细阅读说明书，以便正确使用，并妥善保存，以便随时参考。 ！警告 接线警告 —如果仪表失效或发生错误，可能引起系统故障，安装外部保护电路以防止此类事故。 —为防止仪表损坏或失效，选用适当的保险丝保护电源线及输入／输出线以防电流冲击。 仪表供电 —为防止触电或仪表失效，所有接线工作完成后方能接通电源。 禁止在易燃气体附近使用 —为防火、防爆或仪表损坏，禁止在易燃、易爆气体，排放蒸汽的场所使用。 严禁触及仪表内部 —为防止触电或燃烧，严禁触及仪表内部。发生质量问题请与上海亚泰仪表厂营销部联系，只有 “亚泰”服务工程师可以检查内部线路或更换部件，仪表内部有高电压，高温部件，非常危险！ 严禁改动仪表 —为防止事故或仪表失效，严禁改动仪表。 保养 —为防止触电，仪表报废或失效，只有“亚泰”服务工程师可以更换部件。 —为保证仪表长期安全使用，应定期保养。仪表内部某些部件可能随使用时间的延长而损坏。 操作注意 断电后方可清洗仪表。 清除显示器上污渍请用软布或棉纸。 显示器易被划伤，禁止用硬物擦拭或触及。 禁止用螺丝刀或书写笔等硬物体操作面板按键，否则会损坏或划伤按键。 1．产品确认 本产品适用于注塑、挤出、吹瓶、食品、包装、印刷等机械设备；恒温干澡、金属热处理等设备的温度控制。 本产品的PID参数可以自动整定，是一种智能化的仪表，使用十分方便，是指针式电子调节器、模拟式数显温控仪的最佳更新换代产品。 本产品符合Q/SQG01-1999智能型数字显示调节仪标准的要求。 请参照下列代码表确认送达产品是否和您选定的型号完全一致。 ＸＭＴ□-□□□□□□□—□ ①②③④⑤⑥⑦⑧⑨ ①面板尺寸mm⑤输入类型 D:96×96 1:热电偶信号 E:72×72 2:热电阻信号 F:96×48(竖式)；F(H):48×96(横式) ⑥输出类型 G:48×48 空:继电器(最大1A) ②显示方式V:逻辑电平输出用于SSR 6:双排显示（经济型）B: 继电器(最大10A) ③控制类型G: 可控硅输出（直接带300W以下负载） 0:位式动作⑦分度号 3:时间比例动作⑧量程下限 4:两位PID动作及自动整定⑨量程上限 7:单相过零脉冲PID及自动整定<附件> ④限位报警安装支架2套，说明书一份 0:无报警 1:上限报警(XMTD、XMTF过零脉冲输出、逻辑
精馏过程提馏段温度的前馈和免疫PID-P 串级控制一般的精馏装置由精馏塔、再沸器、冷凝器、回流罐及回流泵等设备组成。精馏是在一定的物料平衡和能量平衡的基础上进行的。影响物料平衡的因素包括进料流量和进料成分的变化，以及顶部馏出物及底部出料的变化。影响能量平衡的因素主要是进料温度的变化、再沸器加热量和冷凝器冷却量的变化，此外还有塔的环境温度变化等。 针对精馏过程内部机理复杂、参数动态变化的特点，降低受蒸汽压力波动使产品返回操作或不合格品的处理，减少蒸汽能耗及物料损耗，同时也为避免因产品质量不好而降负荷操作，使产品的质量和精馏塔操作的稳定性大大提高。提出一种采用温度作为间接产品质量指标的前馈补偿和免疫PID-P串级控制方法。下面是给控制系统的原理图，从图中可以看出此系统包括以提馏段温度作为外环，再沸器的加热量控制作为内环的串集控制系统，同时有进料量的一个前馈补偿。 此系统的主回路采用串级控制系统，其主、副调节器所起作用各有侧重。主调节器起定值控制作用，且主控参数（提馏段温度）允许波动范围很小，一般要求无余差，因此采用需要高精度的免疫PID 控制器；由于再沸器加热量的变化能够较快地反映在提馏段温度变化上，且能够通过阀门进行控制，因此选择再沸器的加热量控制作为串级控制的副控参主回路采用串级控制系统，其主、副调节器所起作用各有侧重。主调节器起定值控制作用，且主控参数（提馏段温度）允许波动范围很小，一般要求无余差，因此采用需要高精度的免疫PID 控制器；由于再沸器加热量的变化能够较快地反映在提馏段温度变化上，且能够通过阀门进行控制，因此选择再沸器的加热量控制作为串级控制的副控参
为了实现温度的高精度控制，主回路选用免疫PID控制器作为主控制器；串级控制系统能够迅速克服进入副环的扰动对系统的影响。此处副回路中再沸器的加热量控制是为了保证提馏段温度的控制质量，允许有余差，因此选用P 控制器，快速消除再沸器蒸汽压力不稳定波动，通过调节蒸汽管路阀门改变再沸器的加热量，保证温度的精确控制。当进料量、进料温度发生变化引起提馏段温度发生变化时，此时采用前馈补偿控制器对该干扰实现完全补偿。 在反馈控制过程中，若遇到控制通道滞后较大等情况，会使控制质量满足不了工艺要求，此时引入前馈控制可以明显改善系统的控制品质。通过采用前馈补偿控制，克服外界主要干扰给提馏段温度带来的影响，进一步保证了提馏段温度的稳定性。 特点：由于采用了串级控制系统，改善了被控过程的动态特性； 提高了系统的工作频率；具有较强的抗干扰能力；具有一定得自适应能力；用于克服被控过程较大的容量滞后；用于抑制变化剧烈而且幅度大的扰动； 前馈：动作及时
摘要 随着信息时代的到来，传感器技术得到了快速发展，其应用领域越来越广泛，对其要求越来越高，需求越来越迫切。传感器技术已成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志之一。随着人们生活水平的提高，智能化的液体加热制冷类家电越来越多地出现在人们的日常生活中，这些产品大多采用发热管或PTC热敏电阻进行加热，仅仅具有加热功能；而使用半导体制冷片可以具备加热和制冷双重功能，但缺陷是传统的半导体制冷片的方向控制大多使用继电器来完成，继电器属于机械式开关，当频繁导通或关断时不仅会发出噪音，而且还会降低其使用寿命。因此，有必要探索一种高效、静噪、安全的半导体制冷片控制方法。本设计将H桥驱动电路引入半导体制冷片进行控制，通过控制H桥的通断方向来控制半导体制冷片的加热和制冷，从而实现控温。 关键词：传感器；TEC；H桥
1、系统方案设计 本系统分为MCU ，温度显示，温度控制，温度采集，本系统采用STC12C5A16S2作为核心芯片，使用TEC1-12706半导体制冷片作为核心加热制冷与案件，采用DS18B20温度传感器采集温度，通过上位机和单片机通讯，上位机可以显示实时温度值，并且可以进行温度设置，半导体制冷片控制部分采用H 桥驱动控制电路进行电压翻转，H 桥的导通和截止采用三极管开关电路进行控制，从而达到加热和制冷的自动控制目的。 PC 机显示温度、 温度控制 设置温度 RS232 PWM ······· 加热制冷 温度采集 图1 系统结构 STC12C5A16S2 DS18B20 TEC H 桥
1.1微型控制单元 MCU采用宏晶STC12系列单片机，其工作电压为5.5-3.5V，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍，本单片机晶振频率为22.184MHz，本系统PWM的时钟源是Fosc，不用Timer，PWM的频率为Fosc/2，此单片机完全能够满足本系统的设计要求。 1.2 TEC12706半导体制冷片 TEC(Themoelectric cooling modules)即半导体制冷器,它的工作原理是基于珀尔贴效应(J.C.A.Peltier在1834年发现),即当电流以不同方向通过双金属片所构成的结时能对与其接触的物体制冷或加热。两个电偶臂分别用P型和N型半导体材料制成,然后上下分别用金属桥连接,由于电子在金属中的能量要低于在N 型半导体中的能量,故在P型电偶臂和N型电偶臂两端加上电压后,电子从金属流到N型半导体需吸收能量,而从N型半导体流到金属中需放出能量,这样a端是电子从金属流向N型半导体,故为吸热端,而b端是电子从N型半导体流向金属故为放热端;反之,当在电偶臂两端加上反向电压时,此时a端则为放热端,而b端则为吸热端。由此可知,若将a端与某物体接触,通过改变回路中电压极性和电流的大小即可以实现对物体的制冷与加热。 图2 TEC结构
一种高精度的温控电路 阅览次数：423 作者：陈天平单位： 【摘要】本文重点讲述一种利用电阻电桥实现的高精度温度控制电路，采用不间断电 流方式，可以将温度控制在±0.1℃范围之内，从而实现动态的温度平衡。 【关键字】电阻电桥运算放大器功率放大铂电阻开关电源 现在的军事、工业、商业中，温度控制是一种最常见、最普通的应用。但是在控温精度要求不高的地方大多末级采用继电器来控制，靠继电器的吸合来实现的，其控制精度大约在±10℃范围之内。即使随着单片机的发展出现的PID调节，也只是对前一部分放大部分作一些处理，而末级仍旧采用继电器实现的，但控温精度有所提高，一般在±0.1℃~±5℃范围之内，这在某些对温度要求较高的方面是很难实现的。当然，也有利用可控硅和电磁阀等来控制的，其精度稍高。 随着军事、工业的发展，对许多高端产品的调试环境都有进一步的要求，其环境温度变化很小，有±1℃、±0.5℃、±0.3℃、±0.2℃、±0.1℃等，有的甚至要求更高。例如，石英挠性加速度计调试环境要求55±0.1℃，捷联惯组的调试温度要求70±0.1℃。显然，靠继电器来实现温度控制是远不能满足要求的。于是经过多方面的搜集资料，并通过多方面的试验，我设计出一种利用大进大出原理（即可以实现频繁的热交换）实现的一种不间断电流的温度控制系统。此种设计思想可以保证被加热体的内外保持良好的热交换，从而起到更好的控温效果。 整体系统框图如下： 由图可知，由加热器和控温铂电阻构成的热-电微型电路构成了闭环控制回路。控制过程
可以通过调整控温电阻的大小来设定控制的温度点。测温铂电阻用来测量被加热环境的温度。其中的微调是用来做微小的调整用的，在加温过程中可能由于外界环境温度的变化会引起控制温度点的偏差，此时可以通过调整微调来实现控温的准确性，此时若不做微调能会使温度控制在非设定的温度点，但控温精度不会改变，只是控温点有所变化。 在电路图中Vcc0是一个要求有高的稳定性的电源，它在某一时期的稳定性应要求比较高。Vcc1是T1、T2工作所需用的工作电压。电路由R2、R3、Rc、Rt构成电阻电桥，其中Rc为控制控温点的电阻，Rt为控温铂电阻，T3是大功率调整管。其中R2、R3、R6、R7、R8应选用精度较高的金膜电阻，其精度要求0.1~0.01%，在调试中定。T1、T2应选则放大倍数匹配的晶体管以便构成功率符合管。控制部分电路图 控温原理：其中 当调试环境温度与设置的温度点相差较大时（一般时由低温到高温的升温），Uab输出的就较大，此时通过运放放大后输出的Ue较大，然后在通过由T1和T2组成的复合功率
目录 1.技术要求3 1.1 概述3 1.2 设计标准规范4 1.3 定义5 1.4 工作条件6 1.5 基本要求7 1.6 部件、材料要求10 1.7 冷水机组控制方式12 1.8 与相关系统技术接口17 1.9 安全装置17 1.10 选型要求19
1.技术要求 1.1概述 北京地铁亦庄线线路起点位于宋庄路与石榴庄路交叉口南侧，以地下线形式沿宋庄路向南，至顶秀家园后转向东,在凉水河北侧与凉水河并行,下穿南四环后沿四环南侧向东；线路在龙爪树路转向南，沿规划龙爪树路穿过小红门中心区，下穿通久路及高压走廊，在三台山村西侧出地面，以高架线形式上跨成寿寺路及凉水河，进入旧宫地区；在旧宫镇东边缘上跨旧宫北路，之后线路转向东，跨越凉水河及南五环后进入开发区；开发区内线路沿亦庄文化园西路、宏达路、康定街等预留轨道位置到达通惠排干渠；过通惠排干渠后转入地下，以地下线方式沿规划站前街到达亦庄新城东部的亦庄火车站。起点设置宋家庄停车场、终点设置车辆段各一处。 本线路途经丰台、朝阳、大兴、通州四个辖区和亦庄开发区，正线全长23.23km，地下线长约8.95km，高架线路13.95km，U型槽及路基段0.69km。宋家庄出入段线长1.38km，亦庄火车站出入段线0.77km。 全线共设车站14 座，其中地下车站6 座，高架车站8 座。全线换乘车站共5座，宋家庄站与M5、M10换乘，旧宫东站及荣京街站与L5换乘，经海路站与M12换乘，亦庄火车站与京津城际及S6线换乘。 为满足地铁乘客和运营人员的舒适性环境要求和满足运营车站各系统系统设备正常运转的工艺环境需要，提高服务水平，亦庄线设置通风空调系统。通风空调系统要保证地铁和列车内部空气环境的空气质量、温度、湿度、气流组织、气流速度和噪声等均能满足人员的生理及心里条件要求和设备正常运转的需要。 北京地铁亦庄线项目通风空调系统制式采用闭式系统，开、闭式运行。空调通风系统由以下四部分组成：隧道通风系统、车站公共区通风空调系统<简称车站大系统）、车站设备管理用房通风空调系统<简称车站小系统）和空调水系统。 地铁地下车站一般为地下二层结构，地下一层为站厅层，地下二层为站台层。车站冷冻机房一般布置室内地下一层或地下二层。冷冻机房内设有水冷螺杆式冷水机组、冷冻水泵、冷却水泵、分水器、集水器等设备，为车站公共区及设备管理用房提供空调冷源。 车站冷冻机房制冷设备群控系统使冷冻机房的相关设备自成一个网络控制系
冷冻能力（Kcal/h) 7216 冷冻水流量m3/h 1.44 冷却风量m3/h 3000 制冷剂品名 R22 水箱容量m3/h 0.038 温控范围（℃） 5-常温 压缩机输入功率（KW) 2.25 水泵输入功率0.37KW；扬程：20米，台湾源立牌进出水管径 1" 电源 3N-380V/50HZ 外形尺寸（长×宽×高）mm 945×565×1365 重量（KG） 130 编辑本段选型参数 冷水机 型号 项目 0, 0, 1, 0, 0, 46, 2, 4 EI C- 1/2 A EIC- 01A EIC -02 A EIC- 03A EIC- 04A EIC- 05A EIC- 06A EIC- 08A EIC- 10A EIC- 12A EIC- 15A EIC- 20A EIC- 25A E - A 制冷量KW 1.5 3 2.94 5.6 7 8.39 10.9 13.9 5 16.9 21.8 28.0 1 33.7 9 44.1 5 59.0 8 71.7 2 8 2 Kcal /h 13 16 252 8 487 2 721 6 937 4 119 90 145 30 187 48 240 89 290 59 379 65 5080 5 616 83 7 9 电源AC 3P 380V 50HZ 额定功率KW 0.6 8 1.31 2.6 3.6 4.5 5.5 6.6 8.6 11 13.3 17 22.8 27.7 3 7 最大运行电 流A 4.1 8 15. 8 8.8 10.9 13.4 16 20.9 26.7 32.3 41.3 55.4 63.1 7 8
摘要：本文分析与比较了几种可能的群控模式, 如回水温度控制法,流量控制法,热量控制法,流量/热量控制法,压差控制法,压差/流量控制法,与冷冻机数据接口相结合的群控法及几种特殊的控制方法 关键词：BAS 冷水机组控制策略 1、冷水机组群控的意义 1．1 节能 –根据系统负荷的大小，开启相应的机组，从而节能，并节省运行费用。 –停开相应水泵，或降低水泵电机转速，从而达到节能的目的。 1．2 长寿命运转 –积极群控，有助于延长机组寿命，提高设备利用效率。 1．3 设备保护 –合理群控，使系统更舒适，避免过冷，更容易达到设计要求 2、几种可能的群控模式分析 2．1 回水温度控制法 2．1．1 回水温度控制法原理 通过测量空调系统中冷冻水系统回水的温度，根据其值的大小，从而决定开启冷水机组的台数，达到控制冷水机组台数的目的。 2．1．2 回水温度控制法控制流程图1 2．1．3 回水温度控制法的分析 1：回水温度适应性较差，尤其温差小时，误差大，对节能不利。 2：可用于冷冻机的低温保护和报警。 3：但装置简单，价格便宜。 4：判据不明确。 2．2 流量控制法 2．2．1 流量控制法控制原理 通过测量冷冻水流量获得流量信号，然后再把此流量值与冷水机组的额定流量进行比较，从而实现对冷水机组的台数控制。 2．2．2 有关流量控制法的分析 流量控制的原理是基于这样三个假定 1：负荷与流量成正比 2：冷冻水供回水温差恒定 3：在设计工况之下运行 但实际上，这三个假定一个也不能成立，更不可能同时成立。 流量控制法虽能保证系统流量，避免冷水机组蒸发器结冰，但并不能很好的适应系统负荷的变化。因为盘管的传热量和流量并不是线性关系。实验和研究表明，冷冻水流量和建筑物热负荷之间呈对数关系。这种关系伴随着冷冻水入口温度、盘管尺寸结构和盘管表面积和盘管表面接触的空气温度以及气流速度的不同而变化，所以它不仅是非线性的，还是一个随着多种因素变动的曲线。不能反映负荷的变化，因而不能有效节能。 2．３热量控制法 2．3．1 热量控制法控制原理 通过测量冷冻水供回水温度和供（回）水流量获得温差和流量信号，然后将两个信号依据热力学公式计算实际的需冷量，再把此冷量值与冷水机组的产冷量进行比较，从而实现对冷水机组的台数控制。
` ELECTRONIC SF305000A冷水机 控制器 厂家使用说明书 安装使用控制器之前请详细阅读本说明书！ 2016/03/16 软件功能码：X1.AC003A.F30.001-1 V100A2 所有翻印必究！
目录 一、前言 (1) 1.1安全要求 (1) 1.2 规格说明 (1) 二、安装尺寸图 (2) 三、电气连接示意图 (4) 四、面板示意图 (5) 五、操作说明 (5) 5.1 密码输入 (5) 5.2 参数初始化 (5) 5.3 厂家参数设置 (6) 5.4 开关机 (6) 5.5 控制温度锁定设置 (6) 5.6 控制温度设置 (7) 5.7 查看电流 (7) 5.8 故障界面 (8) 六、参数设置 (8) 七、能量调节 (10) 八、故障代码 (11) 附录 (13)
一、前言 本控制器具有高抗干扰性、功能全面、性价比高等优点，是同类产品中不可多得的优秀控制器。 1.1安全要求 1、请务必详尽阅读“安全要求”，并严加遵守各项安全要求。 2、妥善保管好该使用说明书，以便相关人员随时取阅。 3、指定电源为控制器供电，切勿与其它电器或负载共享同一电源，以免导致负荷过大或电源干扰的危险。 4、务必保证控制器可靠接地并经常检查接地是否牢固。 5、安装、布线时请遵守强弱电分离的原则。 6、稳固安装控制器，以防控制器跌落伤人或损坏。 1.2 规格说明
二、安装尺寸图 图2.1 主板尺寸图 图2.2 KEY板尺寸图
` Word文档 图2.3 铁面板尺寸图
三、电气连接示意图 注：图中双压机和单压机是指由厂家参数F-20设定的压机个数。
螺杆式冷水机组控制思路 （RefComp、汉钟、复盛压缩机） 一、运行要求 1、机组即能在夏季能正常制冷，满足空调制冷的需求，同时也能在春秋季及冬季进行制冷(冷凝 压力的控制)运行，满足工艺制冷需求； 2、开机、关机控制(两种启停方式)。 1).远程开关在断开位置时，触摸运行键，进入自动运行状态，触摸停止键，退出自动运行 状态。(触键法) 2).机组在停止状态（不操作文本显示器）时，闭合远程开关，机组进入自动运行状态，断 开远程开关，退出运行状态。(启闭开关法) 3、冷却塔风机、冷却水泵、冷冻水泵及压缩机均自动运行。 二、机组开机 水泵、冷却塔风机的自动运行。按运行键或开启远程开关，立即启动冷却水泵后10秒启动冷冻水泵，同时冷却水流量开关和冷冻水流量开关进入检测状态，连续5分钟内检测确认流量开关是否处于接通状态，连续30秒无异常断开现象（注：5分钟内无连续30秒内流量开关处于接通状态，机组压缩机不开，重新处于停机状态，所有水泵停止运行，显示水流量故障和报警信号接通）后30秒，可以启动冷却塔风机（前提是冷却水出水温度大于22℃，若低于22℃时一直风机不开）； 三、压缩机启动 1.压缩机的接线方式。压缩机采用星三角起动方式，从星形连接到三角形连接的转换时间应 为2.5秒。断开星形连接到接通三角形连接之间的间隔为10毫秒。 2.压缩机的正常启动。流量开关完成检测且冷冻水回水温度高于设定值，1分钟后开启运行 时间最短的第一台压缩机及高压液管上的电磁阀（该电磁阀在压缩机的起动状态下均保持 开启状态），对应于该压缩机本体上的三只电磁阀中控制25%能量的电磁阀在启动时就必 须处于接通状态，50%和75%能量电磁阀均处于断开状态，确保压缩机无负载起动；30 秒后断开25%和75%能量的电磁阀，接通50%能量的电磁阀，确保压缩机在50%负载下 运行；再延续20秒后断开25%和50%能量的电磁阀，接通75%能量的电磁阀，确保压缩 机在75%负载下运行；再经20秒后断开所有能量电磁阀，机组处于全负荷（100%负载） 运行状态，完成第一台压缩机的开机过程。
高精度PID温度控制器 时间:2007-04-19 来源: 作者:江孝国王婉丽祁双喜点击：4468 字体大小:【大中小】 摘要：介绍一种高精度的、采用PID 控制原理的温度控制器, 给出了实验结果。这种控制器适用于小功率半导体器件的工作温度控制, 其控制精度可达±0.05℃。 1 引言 温度控制已成为工业生产、科研活动中很重要的一个环节, 能否成功地将温度控制在所需的范围内关系到整个活动的成败。由于控制对象的多样性和复杂性, 导致采用的温控手段的多样性。例如: 某种半导体激光器对工作温度的稳定性有较高的要求, 一般要将温度控制在±0.1℃左右, 才能保证器件输出的激光波长不发生超出要求的漂移, 否则,激光波长的超范围漂移将使研究工作难以开展。为达到这种温控要求, 笔者根据工作中的情况, 采用PID 控制原理研制成适合用于小功率半导体器件的温度控制器。该控制器能够达到很好的控制效果, 若精心选择PID 的各种参数, 温度控制的精度可以达到±0.05℃, 完全可以保证器件的正常工作。 2 温度控制原理 在上述温控实例中, 器件工作时产生的热量将使器件本身工作温度升高, 最后达到很高的基本稳定的温度。较高的温度将严重影响器件的各种性能参数, 也很可能导致器件不能正常工作, 甚至损坏。温度控制的目的就是将器件的工作温度以一定的精度稳定在一个较低的水平上, 这样一来就要求根据器件工作时的实际情况(如产热量大小等) 采取一定的措施,随时将产生的热量即时散掉, 并且要求器件在单位时间里产生的热量等于控制器在单位时间里吸收的热量, 若两者达到动态平衡, 则可以保持器件工作温度的稳定[1]。 在一定的控制系统中, 首先将需要控制的被测参数(如温度) 由传感器转换成一定的信号后再与预先设定的值进行比较, 把比较得到的差值信号经过一定规律的计算后得到相应的控制值, 将控制量送给控制系统进行相应的控制, 不停地进行上述工作, 从而达到自动调节的目的。当控制对象的精确数学模型难以建立时, 比较成熟且广泛使用的控制方法是采用按差值信号的比例、积分和微分进行计算控制量的方法, 即PID 法, 其控制规律的数学模型为: 其中: K P 为比例系数; e 为差值信号, e= T - Tset (T : 温度测量值, Tset: 温度设定值) ; Ti 为积分常数; Td 为微分常数; V0、V0-1为当时及前一时刻的控制量。 实现PID 控制原理的具体方法因系统的不同而不同[2]。在我们的系统中, 采用了增量式计算方法, 而控制量的输出则采用了位置式的输出形式。在数值控制系统中, 其控制规律
冷水机组控制柜说明书 冷水机组电控系统分为3组：AT1柜、AT2柜、AT3柜 AT1柜：AT1柜包含1#冷水机组、7#冷却水泵、1#冷冻水泵、冷却塔风机、滑撬清洗间潜污泵共5台设备。 1、接通进线双电源切换开关。 一般将切换开关置于“手动”状态，接通常用电源侧供电。当常用电源停电，备用发电机启动完毕后，按“备用”按钮后，切换至备用电源侧。 若切换开关置于“自动”状态，开关自动置于有电一侧，不需人工干预。 将开关置于“手动”状态，按“双分/再扣”键，“常用电源”与“备用电源”均不接通，切换开关下口不带电。 具体参看双电源切换开关说明书。 2、设备开启前确认闭合冷水机组控制箱配电断路器，冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机断路器。 3、将冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机选择开关分别置于“联动”位置，1#冷水机组可远程依次启动冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机。将选择开关置于“手动”位置，须人工启动冷却水泵、冷冻水泵后，1#冷水机组方能启动。 4、将选择开关分别置于“停止”位置，则不能启动水泵。 AT2柜：AT2柜包含2#冷水机组、9#冷却水泵、3#冷冻水泵、冷却塔风机共4台设备。 1、接通进线双电源切换开关。 一般将切换开关置于“手动”状态，接通常用电源侧供电。当常用电源停电，备用发电机启动完毕后，按“备用”按钮后，切换至备用电源侧。 若切换开关置于“自动”状态，开关自动置于有电一侧，不需人工干预。 将开关置于“手动”状态，按“双分/再扣”键，“常用电源”与“备用电源”均不接通，切换开关下口不带电。 具体参看双电源切换开关说明书。 2、设备开启前确认闭合冷水机组控制箱配电断路器，冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机断路器。 3、将冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机选择开关分别置于“联动”位置，1#冷水机组可远程依次启动冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机。将选择开关置于“手动”位置，须人工启动冷却水泵、冷冻水泵后，2#冷水机组方能启动。
电子科技 高精度半导体激光器自稳温控系统 中国工程物理研究院流体物理研究所(绵阳621900 江孝国祁双喜王伟 摘要文章介绍了一套精密的温度控制系统, 该控制系统采用PID 控制器的原理, 对发热功率为10～30W 的半导体激光器的控制效果良好, 控温的稳定度可小于±0. 1°C 。关键词PID 控制器热电偶冷却器参数整定半导体激光器在民用及国防上的重要作用已得到广泛的应用, 但半导体激光器在工作时产生的大量热量, 不仅会使器件温度升高, 造成器件的性能下降, 严重者甚至烧毁半导体激光器, 因此, 激光器的散热是重要的, 为了保证器件性能的稳定及寿命, 将器件工作温度在一定的范围内以较高的稳定度稳定在比较低的水平上也同样重要[1]。 本文针对这种高精度的要求, 研制了一套精密的半导体激光器的温度控制系统。该温度控制系统采用了传统的PID 调节原理, 针对系统的热传导特性, 在参数整定方面作了相应的改进, 达到了很好的控制效果, 不仅超调量小, 并且进入稳定区的时间短, 抗干扰能力也比较强。该温度控制系统应用于10～30W 的发热负载的温度控制时, 可以在18～25 图1PID 控制原理 V (t , 实现对受控系统进行自动控制的目的, 它是 一种线性调节器。这种控制原理的优点是不要求知 道受控系统的精确数学模型, 因此, 在自动控制领域
中得到了广泛的应用。 由上可知, 要构成一个PID 控制器, 需要确定 K p 、T i 、T d 三个参数; 确定这三个参数的过程称为 PID 参数整定; 并且, 三个参数直接影响系统的控制 性能。 °C 的温度范围内达到小于±0. 1°C 的稳定度, 起到了良好的控制作用。本文主要介绍半导体温度控制器的PID 参数整定及改进等方面的工作。 2PID 参数的整定 毫无疑问,PID 控制器的参数的整定应该根据实际系统的特性来进行, 一般有凑试法[2]及Ziegler 2Nichols 经验公式法[3]等。凑试法主要是根据实际系统在现场以
冷水机组节能方法
冷水机组的控制 监控内容控制方法 1. 冷机启 动当室外温度低于设定要求的时候，冷水机组停止运行；当室外温度>设定点＋波动范围的时候制冷机组将重新启动来满足空调的要求。按照目前节能要求设定点为26℃，波动范围3-5℃。 2. 机组群控冷水机组群控需根据建筑所需冷负荷,机组瞬时功率, 机组运行能效比瞬态值（COP）、机组运行能效比累计值及差压旁通阀开度，自动调整冷水机组运行台数，达到最佳节能目的。 冷水机组群控策略的目的是尽量让冷水机组处于最高的效率下运行。 冷机COP瞬态值可通过如下方法测得： 编号物理量符号单位 测点位 置 测量仪器1 冷机进出口冷冻 水水温 ℃ 冷机冷 冻水干 管进出 口 热电偶或温度 自记仪 2 冷机冷冻水流量m3/h 冷机冷 冻水干 管 超声波流量计 3 冷机耗电量kW 冷机配 电柜 电功率计 通常，选取以下两种工况测量瞬态COP： 一、冷负荷最大的工况。如：出现室外气温达到最高值，人员负荷达到最高值等情况。 二、典型工况。如：室外气温接近当地制冷季气温平均值，人员设备负荷处于正 in t out t G W W Q COP= 3600 ) ( out in P t t G c Q - = ρ ? cos 3UI W=
常状态。 冷机群控策略是否节能，最终还需考察冷水机组的COP值。冷机群控要尽量使冷机的COP值最大，从而使冷机在能源使用率最高的状态运行。 运行策略示例： 每增加新一组设备时，判断冷量条件为计算冷量超出机组总标准冷量的15%，例如现在已经开启一组，而冷量要求超出冷水机组制冷量的15%，再延时20~30 分钟后判断负荷继续增大时，即开启新一组设备。 关闭一组设备的判断冷量条件为计算冷量低于机组总标准冷量的90%，例如现在已经开启多组机组，且冷量在逐渐下降，在冷量要求低于正在运行多组冷水机组的90% 以下，且延时20~30 分钟后判断冷量条件无变化，即关闭其中一组运行时间较长的冷水机组及附属设备。 3. 最少运行台数法由于冷水机组COP值最高的区域在70%-100%负荷，如下图： 因此机组群控应该尽量让冷水机组在COP值最高的区域在70%-100%负荷内运行，尽量减少冷水机组运行台数。 4. 机组联锁控制启动：冷却塔蝶阀开启，开冷却塔风机，冷却水蝶阀开启，开冷却水泵，冷冻水蝶阀开启，开冷冻水泵，开冷水机组。停止：停冷水机组，关冷冻泵，关冷冻水蝶阀，关冷却水泵，关冷却水蝶阀，关冷却塔风机、蝶阀。 5. 提高冷冻水出水温度的设定冷冻水供水温度的优化控制用来优化冷水机组和冷冻水分配系统的运行，在满足建筑冷负荷需要的同时，实现制冷水机组和冷冻水泵能耗的最小。 当冷冻水的供水温度升高时，空调末端系统的传热效果将会恶化，因此需要更多的冷冻水量，冷冻水泵能耗将增加。当冷冻水供水温度降低时，末端的传热效果将会改善，因此需要较少的冷冻水量，但是随着冷冻水量的减少，制冷水机组蒸发温度及蒸发压力也会降低，因此会增加制冷压缩机的能耗，合理的优化方法应该使冷水机组和冷冻泵的总能耗最小。 在设计负荷时冷冻水温度因该在设计温度7℃，但冷机运行多数情况是在部分负荷。因此在部分负荷时冷冻水供水温度不一定要在设计温度，可以通过系统再设定适当提高冷冻水供水温度到7-9℃，通常情况可以节电5%-10%。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910287026.1 (22)申请日 2019.04.10 (71)申请人 博微太赫兹信息科技有限公司 地址 230088 安徽省合肥市高新区香樟大 道199号 (72)发明人 王瑞 于世杰 张志同 王明红 韦巍 田晓光 (74)专利代理机构 合肥昊晟德专利代理事务所 (普通合伙) 34153 代理人 王林 (51)Int.Cl. F25B 13/00(2006.01) F25B 49/02(2006.01) (54)发明名称 一种高精度温度控制系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种高精度温度控制系统及 方法，包括液冷源设备与温控末端设备，所述液 冷源设备用于为温控末端设备提供冷量或热量； 所述温控末端设备包括风机盘管与工作板，所述 风机盘管用于将所述液冷源设备提供的冷量或 热量传递给太赫兹设备，所述工作板用于构建一 个封闭且温度可控的空间；所述工作板包括保温 固定层和水箱，所述水箱位于保温固定层的内 部。本发明能实现快速精准控温，均匀性好，极大 程度减小了周围环境中不利因素的影响，大大节 省了控温过程的时间，提升了太赫兹设备的使用 性能；并且液冷介质比热容大，温度波动小，同时 对被控对象进行保温处理，既节能，又有利于产 品的集成化与小型化。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 110131915 A 2019.08.16 C N 110131915 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110131915 A 1.一种高精度温度控制系统，其特征在于，包括：液冷源设备与温控末端设备； 所述液冷源设备用于为温控末端设备提供冷量或热量； 所述温控末端设备包括风机盘管与工作板，所述风机盘管用于将所述液冷源设备提供的冷量或热量传递给目标设备，所述工作板用于构建一个封闭且温度可控的空间； 所述工作板包括保温固定层和水箱，所述水箱位于保温固定层的内部，所述保温固定层用于保温防凝露和固定水箱，所述水箱用于存放载冷剂，所述水箱的内部设置有增强换热效果的增强构件。 2.根据权利要求1所述的一种高精度温度控制系统，其特征在于：所述工作板还包括支柱与防护层，所述防护层设置在保温固定层的外部，所述支柱位于相邻两组所述水箱之间，用于支撑水箱。 3.根据权利要求1所述的一种高精度温度控制系统，其特征在于：多个所述工作板连接在一起构成封闭空间，目标设备位于所述封闭空间内，多个所述工作板的温度均匀性的数值小于0.5℃。 4.根据权利要求1所述的一种高精度温度控制系统，其特征在于：所述液冷源设备包括压缩机、风机、第一换热器、热力膨胀阀与第二换热器，所述风机安装在换热器的内部，所述压缩机、第一换热器、热力膨胀阀与第二换热器依次首尾相连通。 5.根据权利要求4所述的一种高精度温度控制系统，其特征在于：所述增强构件为冷却管道或管翅换热器，所述第二换热器为板式换热器。 6.根据权利要求4所述的一种高精度温度控制系统，其特征在于：所述风机盘管与第二换热器之间设置有用于连通电动风机盘管与第二换热器的电动三通阀。 7.根据权利要求4所述的一种高精度温度控制系统，其特征在于：所述工作板与第二换热器之间设置有用于完成载冷剂循环工作的液泵，载冷剂为水、乙二醇溶液与防冻液其中的一种。 8.一种高精度温度控制方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：改变制冷剂的温度 通过蒸汽压缩式制冷/热原理将制冷剂温度降低或提高； S2：；改变载冷剂的温度 将S1中的制冷剂通入第二换热器中，为载冷剂提供冷/热量，从而改变载冷剂的温度； S3：将冷/热量送入温控末端设备 通过液泵将S2中的载冷剂送入风机盘管与工作板中，完成对目标设备的温度调控工作。 2
简述冷水机冷水机组的工 作原理 This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020
简述冷水机、冷水机组的工作原理 文章来源：凯德利冷机 制冷行业中分为风冷式冷水机组和水冷式冷水机组两种，根据压缩机又分为螺杆式冷水机组和涡旋式冷水机组，在温度控制上分为低温工业冷水机和常温冷水机，常温机组温度一般控制在0度-35度范围内。低温机组温度控制一般在0度至-100度左右。 冷水机组又称为：冷冻机、制冷机组、冰水机组、冷却设备等，因各行各业的使用比较广泛，所以对冷水机组的要求也不一样。其工作原理是一个多功能的机器，除去了液体蒸气通过压缩或热吸收式制冷循环。 冷水机组包括四个主要组成部分：压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，从而实现了机组制冷制热效果。 冷水机俗称冷冻机、制冷机、冰水机、冻水机、冷却机等，因各行各业的使用比较广泛，所以名字也就多得不计其数。随着冷水机组行业的不断发展越来越多的人类开始关注冷水机组行业任何选择对人类来说越来越重要，在产品结构上“高能效比水冷螺杆机组”、“水源热泵机组”、“螺杆式热回收机组”、“高效热泵机组”、“螺杆式低温冷冻机组”等为主的极具竞争力的产品结构其性质原理是一个多功能的机器，除去了液体蒸气通过压缩或热吸收式制冷循环。蒸汽压缩冷水机组包括四个主要组成部分的蒸汽压缩式制冷循环压缩机，蒸发器，冷凝器，部分计量装置的形式从而实现了不同的制冷剂。吸收式冷水机利用水作为制冷剂，并依靠之间的水和溴化锂溶液，以达到制冷效果很强的亲和力。冷水机一般使用在空调机组和工业冷却。在空调系统，冷冻水通常是分配给换热器或线圈在空气处理机组或其他类型的终端设备的冷却在其各自的空间，然后冷却水重新分发回冷凝器被冷却了。在工业应用，冷冻水或其它液体的冷却泵是通过流程或实验室设备。工
第四节冷水机组的自动控制 冷水机组的压缩机的容量随制冷量而定。集中空调系统都使用容量较大的冷水机组，因此，电动机的功率一般都在40千瓦以上。大功率异步电动机，直接启动时的启动电流为其额定电流的5～7倍，这将对电力系统的供电母线造成较大的电压波动，影响接在该母线上的其他动力机械及照明负荷的正常运行。同时对压缩机电动机组本身也是一个冲击，影响机械使用寿命。为了限制启动电流和保护冷水机组的安全，采取如下措施：1、对于较大容量电机（如40千瓦以上），使用降压启动的方法。常用的降压启动方法有Y—△转换启动法和自耦降压启动法。2、对压缩机组启动和带负荷过程编定程序：先无载或轻载启动，经一定的延时，待压缩机运转平衡后，再逐步加负荷。3、采用时间程序，对启动过程进行定时控制，限定10～30分钟内不允许第二次启动。 压缩机组的常规启动控制方法： 1.直接启动法 直接启动法就是电动机经过开关和交流接触器直接全电压接入电源启动方法，小容量压缩机以及与机组配套的油泵、水泵和冷却塔风机均可直接启动。如图7—13为一台小容量压缩机组直接启动的控制原理图。它的电气线路一般分两部分：左面为主电路，包括控制保护电动机的开关DK和熔断器RD1，交流接触器主触头C0以及热继电器的双金属片加热元件RJ，三相电源通过这些装置用导线或电缆直接与电动机连接，图中用粗线表示。右面为控制电路，是控制主电路接触器触头开、闭的控制按钮，交流接触器线圈，热继电器的接点和对压缩机组进行保护的温度、压力继电器接点，这些接点按一定规则构成逻辑控制电路。
图7—13 压缩机组直接启动控制原理图 通常控制方式有两种：手动控制用按钮进行，自动控制由温包感测回水温度或房间温度进行，两种方式用一个开关CK进行切换，下面分述其操作过程。 1)手动控制：合上电源开关DK，切换开关CK置于手动位置，按启动按钮QA，QA接点闭合时，交流接触器线圈C带电使衔铁吸合，主触头C0接通，电动机D在加上三相全电压后启动。同时交流接触器辅助常开触头C1闭合，使吸持线圈C自保持，虽QA在操作后弹开回原位，电动机仍能连续运转。红色信号灯HD点亮，表示电机工作正常。 2)自动控制：合上DK、CK置自动位置，水流开关FK（水泵启动后）闭合后，在温度继电器BWJ的接点控制下，电动机运行或停止，当温度高于设定值时，通过温包感测，压力膜盒使BWJ接点闭合，压缩机组投入运行；当温度低于设定值时，则BWJ内部压力降低，接点断开，切断控制回路，机组停转。 控制回路中还串接了三个保护元件：吸排气压力控制器YLJ，油压差控制器YCJ和电动机过载热继电器RJ。其中任一元件动作，都作用于停机。 2.自耦降压启动法 自耦降压启动的原理：自耦降压启动，就是用自耦变压器降低电压启动，适用于额定电
模块化风冷热泵冷水机组技术说明书
4、工作原理及系统构成 4．1工作原理 LSRFMI I I／LSFMI I I模块化风冷热泵冷水机组利用空气中低品位热量，借助压缩机系统，通过消耗部分电能，冬季将空气中的低品位热量‘‘取”出来，向室内供热；夏季把室内热量释放到空气中去，实现空调的目的； 制冷原理：压缩机排出的高温高压的制冷剂气体进入风冷换热器中，通过与冷却介质空气的热交换，成为高压制冷剂液体经过过滤器通过膨胀阀的节流成为低温低压的制冷剂汽液混合物进入水冷桶式换热器，通过与冷冻水的热交换，吸收冷冻水的热量成为低温低压的制冷剂气体吸入压缩机，冷冻水由于放热温度降低向外界提供冷量。 制热原理：压缩机排出的高温高压的制冷剂气体进入水冷换热器中，通过与冷冻水的热 交换，成为高压制冷剂液体经过过滤器通过膨胀阀的节流成为低温低压的制冷剂汽液混合物进入风冷换热器，吸收空气的热量成为低温低压的制冷剂气体吸入压缩机，冷冻水由于吸热温度升高向外界提供热量。 4．2系统构成 模块化风冷热泵冷水机组系统原理图如下图所示，机组由全封闭涡旋压缩机、四通阀、 风冷簇热器、单向阀、干燥过滤器、贮液器、膨胀阀、桶式换热器及保护装置等组成。 夏季运行时，制冷剂循环路线为： 压缩机—四通阀—风冷换热器—贮液器—干燥过滤器—膨胀阀一桶式换热器—四通阀一压缩机； 冬季运行时，经四通阀切换，制冷剂路线为： 压缩机—四通阀—桶式换热器一贮液器—膨胀阀—风冷换热器—四通阀——压缩机4．2．1制冷系统 4．2．1．1压缩机 压缩机是制冷系统的心脏，通过压缩机的压缩作用，才能实现低品位能量向高品位能量的转换。压缩机的效率直接决定了制冷系统能效比的高低。 LSRFMIII／LSFMIII系列模块化风冷热泵冷水机组每个模块单元配置二台至四台法国美优乐全封闭涡旋式压缩机。电机为两极，50HZ，电压380V。压缩机内设置有消声减震装置，压缩机底脚有橡胶减振器。美优乐全封闭涡旋压缩机本身就具有很好的保护装置，而模块机组及其监控系统又对压缩机设有多种保护如；电机过热和过电流保护，高低压超限保护以及压缩机过载和缺相保护，为其提供了双重的保护。 4．2．1．2风冷冷凝器 风冷冷凝器是制冷系统中重要的换热设备，制冷时将室内的热量排向空气，制热时吸收空气中低品位热量，实现能量的转移。 LSRFMI I I／LSFMI I I系列模块化风冷热泵冷水机组采用桶型铜管铝翅片式风冷换热器，采用美国进口OAK设备制造，结构紧凑，换热效率高。 4．2．1．3水冷蒸发器 水冷蒸发器是制冷系统中重要的换热设备，制冷时冷冻水吸收室内空气的热量，实现制冷
冷水机制冷装置控制方式的设计 冷水机制冷装置控制方式的设计 在冷水机的实际运行中，由于外界条件的变化，热负荷和设备运行参 数都会不断地波动变化，这就必须对整个冷水机制冷装置进行及时准 确的调节，以保证冷水机制冷装置在安全、稳定和经济合理的条件下 运行。 随着科技的发展，现在冷水机制冷系统中已经应用各种自动化装置。 按照自动化程度的不同，大致分为： 1、手动控制配合安全保护装置。 2、局部自动控制：在实现安全保护的基础上，增加液泵回路和蒸发器 回路的自动控制，它可以提高调节精度，稳定被冷却对象温度，节省 能耗。目前，国内对冷库的局部控制应用越来越多，已经总结了成熟 的设计管理阶段。 3、半自动控制：除了局部控制内容外，主要体现在压缩机的自动启停 和能量调节上。 4、全自动控制：除了半自动控制的内容外，还实现辅助设备操作及湿 度等自动控制，如制冷装置自动加油、自动放油、自动放空气、自动 调节冷凝器冷却水量等。 5、最佳工况调节控制：所控制的参数不是一个确定的数值，而是引入 微型计算机随着实际运行条件的变化，按输入的程序对各种条年作出 判断，从预定的同种工况中选出相对节能效率高的一种工况进行控制，使系统保持在最佳工况运行。这种控制方式要求对制冷装置运行有更 深的认识，建立合理的数学模型，开发出更好的控制模式，这样才能 使制冷装置的控制和节能提高到更高的水平。 随着自动控制程度的提高，控制精度越来越高，冷水机制冷产品质量 也随之提高，装置能耗随之降低，同时还有效地降低了操作人员的劳
动强度，防止事故发生，保障操作人员人身安全。但设备一次性投资将增加，装置的维护检修也将更加复杂。因此，在选择控制方式时，不要盲目追求自动控制的程度，而要从节能、经济、操作和维护等实际因素来综合考虑。