Comparison of the system performancefor liquid refrigeration, controlled cooling the different ways of control.

Abstract

O trabalho consiste na montagem e instrumentação de um protótipo de refrigeração para resfriamento de líquido (Chiller) que permita a implementação de sistemas de controle convencionais (PID e PI) e controle fuzzy. O uso do controle fuzzy nos processos industriais vem crescendo rapidamente nas últimas décadas, principalmente em processos de difícil modelagem matemática, devido à sua capacidade de atuar no sistema baseando-se apenas no conhecimento especialista e na capacidade de inter-relacionar todas as variáveis do processo. Em um ciclo de refrigeração a eficiência do sistema esta diretamente ligada à capacidade de manter as temperaturas e pressões correspondentes às exigidas pelo processo. As temperaturas de evaporação e condensação possuem uma grande influência quanto ao consumo de energia e desempenho geral do sistema frigorífico, sendo altamente influenciada por perturbações externas; o controle da temperatura do fluido secundário do chiller (propileno glicol) está diretamente ligada à qualidade do produto a ser resfriado, por essas razões essas temperaturas foram definidas como variáveis a serem controladas, sendo utilizadas como variáveis manipuladas as freqüências de rotação, do compressor e da bomba alternativa, e o fechamento da válvula de controle. Foram realizados, inicialmente, ensaios de conhecimento do comportamento dinâmico do sistema, frente a perturbações, utilizando a metodologia de planejamento experimental onde foram conhecidas as magnitudes dos efeitos individuais e de interação das variáveis do sistema. A realização de ensaios de controle, utilizando estratégias SISO (Single Input - Single Output) e SIMO (Single Input - Multi Output), permitiu a definição das melhores malhas de controle através da análise dos parâmetros de erro e da demanda de energia elétrica do sistema.A prototype of refrigeration system in a chiller plant was assembled and instrumented for development of a conventional and fuzzy controllers. Fuzzy controls are increasingly being applied to industrial process especially in process with complex mathematical modeling. The capacity of action in a system controlled by a fuzzy logic is based only on a expert knowledge and its capacity to interact with all variables of process. The efficiency in a cycle of refrigeration is directly related to system capacity to maintain the temperatures and pressures values corresponding to process demand. Evaporating and condensing temperatures have a great influence on electrical demand and general performance of the cooling system. Being highly influenced by external disturbs. In a secondary fluid of the chiller (propylene glycol), the temperature control is associated with the product quality to be cooled. Then, evaporating and condensing temperatures were assumed as controlled variables The manipulated variables were: compressor and reciprocating pump rotation frequencies and position of pneumatic control valve. Experiments of dynamic behavior knowledge of the system were done applying the experimental design methodology to evaluate the individuals and interactions effects of the systems variables under disturbances. Control experiments were developed using SISO (Single Input - Single Output) and SIMO (Single Input - Multi Output) strategies. The time-integral performance criteria and electrical energy consume allowed to define the best control loops