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1、文献综述电气工程及其自动化船舶冷藏集装箱变频节能技术研究与设计1、 前言 目前,被称为“运输革命之婴”的集装箱运输,是运输方式的革命,是技术上的巨大进步。尤其是冷藏集装箱,由于它能将备种货物始终保持在备自最佳的低温,向世界任何地区进行大撼、快速和廉价的运输,所以已迅速发展成为国际贸易中的一项重要运输手段。由于冷藏集装箱自带制冷机组这一独特的结构，已对冷藏船、冷藏列车、冷藏汽车等传统冷藏运输方式产生了冲击，现已成为国际冷藏食品贸易的最重要运输工具。它既适合外贸冷藏运输，又适合内贸冷藏运输。冷藏食品消费量的增加，促进冷藏运输业的发展，目前国家已注意到冷藏集装箱的多式联运是今后冷藏运输的发展方向，并
2、在不断完善冷藏运输链各个环节，相信内贸运输使用冷藏集装箱的数量会越来越多。全球冷藏运输货物的增加，预示着对冷藏集装箱新箱需求量增加，加上旧箱需要淘汰，可见世界对冷藏集装箱的需求量可观。由于经济发展所带来的环境污染和能耗剧增的矛盾日益加深，提高经济效益，发展节能技术成为船舶冷藏集装箱发展所必须解决的问题。变频技术：运用于船舶冷藏集装箱等多方面的一种比较可靠的节能技术。在变频技术中PAM技术与PWM技术主要是通过调节频率来调节压缩机转速，来改变冷媒的流量。2、 发展现状 在“冷藏链”技术中，常规的冷藏运输工具是冷藏列车、冷藏汽车、冷藏船或船舶冷藏货舱。近年铁路冷藏列车、公路冷藏汽车均有较大的发展，
3、而水上冷藏船和冷藏舱虽有一定的扩大，但发展更迅速的则是冷藏集装箱。冷藏集装箱的特殊结构和应用条件，已对冷藏列车、冷藏汽车、冷藏舱等产生了巨大的冲击，并有迫使传统的三大运输工具向冷藏集装箱运输方式集中的趋势。 冷藏集装箱具有特殊的隔热结构，可靠的制冷保温功能，完善的自动控制， 良好的适用性和灵敏性，其它类型的运输工具难以替代。冷藏集装箱可以灵活的吊装到火车、汽车、船舶上使用。它既能适合国内陆上、海上冷藏运输，又能适用于欧亚大陆架和国际海上冷藏运输。目前,被称为“运输革命之婴”的集装箱运输,是运输方式的革命,是技术上的巨大进步。尤其是冷藏集装箱,由于它能将备种货物始终保持在备自最佳的低温,向世界任
4、何地区进行大撼、快速和廉价的运输,所以已迅速发展成为国际贸易中的一项重要运输手段。随着现代化集装箱码头在世界各地的新建和集装箱码头基础设施和设备的不断革新完善，门到门的冷藏集装箱运输为食品冷链运营提供广阔的发展空间。因为满载食品、水果或者果汁的冷藏集装箱可以直接从农场、果园或者加工厂开到超级市场仓库或者配送中心，而拥有自足或者辅助电力供应系统的冷藏集装箱本身也是冷藏食品的临时仓库，在远洋货轮、火车、驳船或者卡车上远途运输，尤其是现代化集装箱船可以把大批水果冷藏箱从拉丁美洲，长途跋涉地运到远东，中东、北美和欧洲等地区。 目前全球每年大约有95000TEU的冷藏集装箱投入运营，我国约有2230余艘
5、远洋船舶承担着国际贸易92以上的货运量。随着国际冷藏运输业在航运界的迅速发展,冷藏箱能耗问题也日益突出。海运冷藏集装箱流动性大,随着外界气温、海水温度、太阳辐射强度和运送货物的变化,冷藏集装箱制冷系统的显热和潜热负荷随之不断变化。因此,降低能耗、提高货物运输质量、 实现船舶冷藏集装箱系统节能、提高远洋运输安全、保证货物运输品质已成为世界范围内广泛重视的课题 ，建造节能型冷藏集装箱也是很多冷藏集装箱制造商所追求的目标。目前世界上的集装箱压缩机都是定频压缩机,冷凝风机和蒸发风机也是定频的,转速很难做到根据外界热负荷及内部热负荷的大小而自动的调整,而热负荷大小的变化,直接体现在集装箱内的温度变化。而
6、且,他们耗能非常大,特别是在能量日益紧缺的今天,对他们实行节能研究就显得特别重要了。采用目前较为成熟的压缩机变频技术，实现压缩机、冷凝风机和蒸发风机对箱内负荷变化的联控，同时采用高绝热保温材料对冷藏集装箱箱体改造，在安全的前提下尽量减少集装箱的漏热，根据送风方式，找出温度分配规律，合理的布置箱内货物，可以有效地实现冷藏集装箱节能。把它们应用于船舶冷藏集装箱上,从技术革新和节能方面来讲,都具有十分重要的意义。 3、 变频技术变频技术是应交流电机无级调速的需要而诞生的。20世纪60年代以后，电力电子器件经历了SCR（晶闸管)、GTO(门极可关断晶闸管)、BJT(双极性功率晶体管)、MOSFET(金
7、属氧化物场效应管)、SIT(静电感应晶体管)、SITH(静电感应晶闸管)、MGT(MOS 晶体管)、MCT(MOS控制晶闸管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、HVIGBT(耐高压绝缘栅双极型晶闸管)的发展过程，器件的更新促进了电力电子变换技术的不断发展。 20世纪70年代开始，脉宽调制变压变频(PWMVVVF)调速研究引起了人们的高度重视。20世纪80年代，作为变频技术核心的PWM模式优化问题吸引着人们的浓厚兴趣，并得出诸多优化模式，其中以鞍形波PWM模式效果最佳。20世纪80年代后半期开始，美、日、德、英等发达国家的VVVF变频器已投入市场并获得了广泛应用。变频技术不但在提高图像清晰度时要
8、用到，在保护视力、提高场频时也要用到。另外，在改变不同清晰度等级的图像格式时也要用到变频技术，因为高清晰度电视不但是能收到各种图像格式的电视节目，如19201028/50Hz、1280720P、720480P等，同时还是一个多媒体的显示终端，可以显示计算机的各种图像格式，例如：1024768P、800600P、640480P等等十几种显示格式。这许多种图像格式中，每一种扫描频率都不相同。在图像格式变化时，要求高清电视同时要改变扫描频率，这就是“变频技术”的含意。变频彩电对用户来说，既享受到更高质量的图像，又保护了视力。值得一提的是，实现“变频技术”需要使用数字技术。各种图像格式转换时，必须使用
9、计算机数字技术实现自动识别、自动转换。厦华高清电视HT-3281、HT-3681和变频系列电视，采用先进的变频技术。其中HT-3281、HT-3681，工作时把扫描频率从28KHz连续变化到48KHz，并且是全自动识别，这就能兼容世界各国数字电视不同等级清晰度图像扫描格式，又能兼容目前各国模拟电视广播。该机型具有强大的硬件和软件接口，可以联接各种信号源，如：VCD、DVD、PDVD、DVB-C机顶盒、数字像机等的各种信号输出端子，如：A/V、S端子、YCrCb分量输出等。对于高清电视机顶盒输出的各种信号，如：RGB(VGA D15)，YPrPb分量信号以及计算机输出的VGA信号等都可以兼容。并
10、且能够适应未来各种视频信号的显示格式需要。4、 节能原理变频器电路基本工作原理为：三相交流电源经二级管整流桥输出恒定的直流电压，由六组大功率晶体管组成逆变器，利用其开关功能，由高频脉宽调制（PWM）驱动器按一定规律输出脉冲信号，控制晶体管的基极，使晶体管输出一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形，其幅值为逆变器直流侧电压 Vd而宽度则按正弦规律变化，这一组脉冲可以用正弦波来等效，此脉冲电压用来驱动电机运转，通过控制 PWM驱动器输出波形的幅值和频率，即可改变晶体管输出波形的频率和电压，达到变频调速的目的。在生产中，许多设备的能耗都与机组的转速有关，这些设备一般都是根据生产中可能出现的最大负荷条件，如最
11、大流量和扬程进行选择的，但实际生产中所需的流量往往比设计的最大流量小的多，如果所用的电动机是不能调速的，通常只能通过调节阀门的开度来控制流量其结果在阀门上会造成很大的能量损耗，如果不用阀门调节，而是让电机调速运行，那么，当需要的流量减少时，电动机的转数降低，消耗的能量将会明显减少。例如，可知，当转速下降1/2时，流量下降1/2，压力下降 1/4，功率下降为1/8，即功率与转速成3次方的关系下降。如果不是用关小阀门的方法，而是把电机转速降下来，那么随着泵的输出压头的降低，在输出同样流量的情况下，原来消耗在阀门上的功率就可以完全避免，这就是调速节电的原理所在。简单地说，就是在不装变频调速装置时，泵
12、的出口排量靠出口阀调节，电机易过负荷，流量小时，靠关小阀门调节，增加了管道阻力， 使部分能量白白消耗在泵出口阀门上，安装变频调速器后， 可以降低泵的转速，泵的扬程也相应降低， 电机的电耗也相应降低，使原来消耗在泵出口阀上的能量， 用变频调速方法得到了解决。由于采用恒转矩特性， 变频降速后的电机转矩不变，拖动力矩恒定，可以保证排量，从而实现了节约电能的作用。 为了保证各种设备的可靠性，在设计动力驱动时，都留有一定的裕量。电机不能在满负荷下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费。变频器可降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。5、 小结本文着重利用变频器输
13、出相应的频率电源到压缩机，其实质类似于分档变速调节，但其能在一定范围内连续进行能量调节，使制冷量与负荷达到最佳匹配。根据内外热负荷的变化而改变转速,达到节能的目的。变频能量调节技术,具有节能、快速冷却、温控精度高和易于实现自动控制的优点,正受到越来越多的重视。把它们应用于船舶冷藏集装箱上,从技术革新和节能方面来讲,都具有十分重要的意义。 6、 参考文献01李博洋.船舶冷藏集装箱新技术应用研究J.中国水运,2008(01).02阚安康,韩厚德.提高真空绝热板效果的探索J.能量利用与研究,2005.12（06）.03孙永明.船舶冷藏集装箱风机变频节能研究J.集装箱化，2000(11）04饶中浩,张
14、国庆.冷藏集装箱及其节能关键技术研究进展.第六届全国食品冷藏链大会论文集食品安全与节能.05阚安康,韩厚德,陈威.数码涡旋技术在冷藏集装箱上的应用J.压缩机技,2005(06).06J . A. McGovern and S. Harte. An energy method for com2pressor performance analysis. International Journal of Ref rigera2tion,1995,18 (06).07石景丽,刘荣军,朱平.变频调速技术在压缩机节能改造上的应用J.压缩机技术,1998,149 (3).08段春玲.变额调速在火炬气回收压缩
15、机上的应用J.压缩机技术,2001,165 (1).09涂淑平,周根民.活塞式制冷压缩机变变能量调节实验研究J.压缩机技术,2001,165 (1).10朱瑞琪,孙毅刚,刘军华.制冷空调设备的变频能量调节J.制冷技术,1995,3.11H. F. TH. Meffect ,C. Ainfante - Ferreira. Energy effi2ciency of t ransport ref rigeration units. 20th InternationalCongress of Ref rigeration , IIR/ IIF ,Sydney , 1999.12 G. Scalabr
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