对于大型离心式压缩机而言,其润滑油的温度对压缩机的能耗及安全运行影响极大。润滑油温度过高,使得其粘度过度下降,造成压缩机运动部件的磨损加剧,直接影响机器的安全和使用寿命。为了控制压缩机润滑油的温度,常在润滑油冷却系统中安置一混合型温控阀来控制其温度。为了避免压缩机由于润滑油温度的失调而导致的非正常运行,以及更好地设计温控阀,开发实用的温控阀系统模型,对润滑油温度控制系统中流体和相关部件的温度的模拟,就显得十分重要。 冷、热流体流入混合型温控阀,通过对混合流体温度的机械反馈控制,使得流出温控阀的混合流体温度保持在一设定值。温控阀中的感温元件为内填一种具有相变特性的石蜡材料的铜质感温包,感温元件同时又是该温控阀的驱动元件。混合流体流经感温元件,使得感温元件具有相应的温度,而温控阀中调节筒的位移是其温度的函数。感温元件作用于调节筒,调节冷、热流体的入阀流量,从而补偿混合流体温度的差异。当混合流体在流出温控阀之前还要经过(感温包与阀门出口之间)一段腔室,这有助于抑制在动态响应中可能出现的温度超调现象。 这项研究的内容包括对混合型温控阀的控制原理的理解及阐述、静态/动态模型的建立,所涉及的学科有流体力学、传热学、热力学及自动控制原理。作为一个独立的反馈控制系统,重点研究了温控阀的静态特性和动态特性。通过详细论述混合型温控阀各组成部件之间的相互关系,并分析了温控阀工作内在的热力学及传热学机理,经过合理简化,采用集总参数法建立了温控阀的物理模型和简捷的动态数学模型,得到能够有效指导工程实践的数学方程,模拟结果与工程实际相吻合。 为了计算温控阀中不同位置的流体的温度和流量(把它们均视为时间的函数),开发了该控制系统的基于Simulink的计算机模型。流体和感温元件的温度取决于各自与其周围环境的热交换,以及流体内部的能量传递。 通过计算机仿真,对温控阀的动态特性进行了分析,为温控阀的优化设计提供了一种简单可行的理论方法。