風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)中央空調系統綜合實(shí)訓考核裝置_制冷與空調電氣實(shí)訓考核設備

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風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)中央空調系統綜合實(shí)訓考核裝置

我們公司研究的風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)中央空調系統綜合實(shí)訓考核裝置自動(dòng)控制實(shí)驗室設計與建設方案,希望對這一基于工學(xué)結合的課程體系重塑工作有所助益,對高職院校的制冷與空調設備自動(dòng)控制實(shí)驗室的建設與改造提供一些經(jīng)驗與教訓。

在研究基于風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統的空調系統自動(dòng)控制實(shí)驗室設計與建設方案前,首先確立了幾個(gè)基本原則:
(1)成本要低,因此*好是在已有的空調實(shí)驗室的基礎上設計與改造,這樣就可以節省大部分制冷與空調設備本身的投資,預算比較容易獲得校方相關(guān)管理部門(mén)的許可與支持。
(2)該實(shí)驗室主要是服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐,因此該實(shí)驗室的建設不能以技術(shù)先進(jìn)為導向,而應以成熟、可靠,尤其是各種類(lèi)型制冷與空調設備上被普遍使用的常見(jiàn)控制設備為主,這樣對學(xué)生適應畢業(yè)后的工作崗位很有意義。
(3)為拓展該實(shí)驗室所能服務(wù)的制冷與空調設備各專(zhuān)業(yè)的教學(xué)范圍及教學(xué)內容,實(shí)驗室內所設計的自控系統應具有綜合性、模塊化的特點(diǎn),即根據制冷與空調設備專(zhuān)業(yè)控制教學(xué)大綱,這些控制設備可以組成完整的系統,各設備的控制裝置又可以單獨完成一些不同教學(xué)實(shí)踐環(huán)節的實(shí)驗實(shí)訓任務(wù)。
1空調系統自動(dòng)控制實(shí)驗室設計方案
我們公司的中央空調實(shí)驗室是一個(gè)典型的風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統,冷熱源使用一臺開(kāi)利活塞式風(fēng)冷熱泵冷熱水系統,新風(fēng)機使用的是天加的臥式機組,具有過(guò)濾、冷熱盤(pán)管、單風(fēng)機、加濕、均流等功能模塊,末端設備包括臥式側出風(fēng)明裝、暗裝、立式明裝、柜式等類(lèi)型的風(fēng)機盤(pán)管和新風(fēng)機所配的各種類(lèi)型的散流器及回風(fēng)口,系統示意圖如下圖所示。

圖1風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統示意圖
1.1 典型風(fēng)機盤(pán)管的控制方案設計
因空調實(shí)驗室的風(fēng)機盤(pán)管類(lèi)型較多,一般采用單獨靈活控制,為了便于學(xué)生接觸到更多類(lèi)型的風(fēng)機盤(pán)管控制器,本方案設計了幾種不同類(lèi)型的風(fēng)機盤(pán)管控制器,如電子控制器加電動(dòng)閥、電子控制器加電磁閥、簡(jiǎn)單的風(fēng)機調速器等。
圖2為兩管制冷熱盤(pán)管電子控制器加電動(dòng)閥控制系統圖,圖中ST-1為風(fēng)機盤(pán)管控制器,它包括了模式選擇開(kāi)關(guān)、溫控器、風(fēng)機轉速選擇開(kāi)關(guān)三個(gè)部分。模式選擇開(kāi)關(guān)可選擇冷(C)、熱(H)和關(guān)(O)三種狀態(tài)。制冷時(shí)若室溫高于設定值,溫控器觸點(diǎn)1和2接通,電動(dòng)閥被打開(kāi),系統對室內提供冷氣。制熱時(shí)若室溫低于設定值,溫控器觸點(diǎn)1和3接通,電動(dòng)閥被打開(kāi),系統對室內提供暖氣。溫控器的設定溫度在5℃~30℃范圍內可調。風(fēng)機轉速選擇開(kāi)關(guān)可手動(dòng)選擇風(fēng)機的高、中、低三檔轉速。SV-1為安裝在盤(pán)管回水管上的電動(dòng)兩通閥,由溫控器控制,主要由它來(lái)控制盤(pán)管的冷熱量輸出。

圖2 典型風(fēng)機盤(pán)管控制系統原理圖
1.2 新風(fēng)機組的控制方案設計

圖3新風(fēng)機組DDC控制系統原理圖
新風(fēng)機組采用集中控制,本方案采用DDC直接數字控制。新風(fēng)機組DDC控制系統原理如圖3所示,為新風(fēng)機組的直接數字控制(DDC)系統流程圖。其溫度控制系統由溫度傳感器TE、執行器電動(dòng)兩通調節閥TV-1及換熱器和新風(fēng)閥TV-2組成。濕度控制系統由濕度傳感器ME1、加濕電動(dòng)兩通調節閥TVS、加濕器組成。過(guò)濾器報警及風(fēng)機運行狀態(tài)和故障狀態(tài)監視系統由過(guò)濾器壓差開(kāi)關(guān)PdS、防凍開(kāi)關(guān)TS、風(fēng)機過(guò)流繼電器常開(kāi)觸頭(事故報警)、風(fēng)機前后的壓差開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)(狀態(tài)監視)及DDC輸出繼電器模塊組成。
DDC控制器通過(guò)其內置的通訊模塊,可使DDC控制系統進(jìn)入同層網(wǎng)絡(luò ),與其他DDC控制器進(jìn)行通信,共享數據信息,也可以進(jìn)入集散式系統,構成分站,完成分站監控任務(wù),同時(shí)與中央站通信。
1.3 監控系統的設計方案
現在中央空調計算機監控系統類(lèi)型較多,本方案采用較成熟的美國尼韋爾公司EXCEL100可編程小型HVAC控制器;該控制器適用于所有HVAC控制應用軟件和樓宇自動(dòng)化功能的EXCEL5000系統內的DDC控制器?？刂破骺蓱糜讵毩⑦\行,撥號和網(wǎng)絡(luò )系統。適用于小型和中型的建筑物?？刂栖浖墒褂肅ARE軟件可自由編程,也可用標準的ModAL模塊軟件進(jìn)行編程。本系統監控計算機使用Windows操作系統,操作界面學(xué)生較熟悉,該系統原理如圖4所示。
2基于風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統的空調系統自動(dòng)控制實(shí)驗室建設方案
本空調系統自控實(shí)驗室的EXCEL100可編程小型HVAC控制器系統及其配套傳感器、自控閥門(mén)等部件以及相應的編程軟件由外包廠(chǎng)商統一提供,手持式紅外溫度測量?jì)x、手持式風(fēng)速測量?jì)x等現場(chǎng)測量?jì)x器由學(xué)校采購,如果預算不足,可分期分批完成。
對于自控系統在已有的空調設備如風(fēng)機盤(pán)管、新風(fēng)機組和供回水管道上的安裝調試,應該以在廠(chǎng)家技術(shù)支持的條件下由專(zhuān)業(yè)教師及實(shí)驗員主導完成,這樣便于專(zhuān)業(yè)教師及實(shí)驗員盡快熟悉控制系統的結構、原理及維護。在安裝調試過(guò)程中,應要求廠(chǎng)家提供詳盡的產(chǎn)品技術(shù)資料,這一方面是收集實(shí)驗實(shí)訓的資料,另一方面,也是為了在熟悉、了解現有控制系統的基礎上,為逐步改造、升級控制系統預留空間,以適應制冷專(zhuān)業(yè)高職教育的快速發(fā)展。
3基于風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統的空調系統自動(dòng)控制實(shí)驗室設計方案的新特點(diǎn)
(1)本設計方案是基于目前我國*廣泛使用的中央空調系統類(lèi)型-風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統。
風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統仍是目前我國大部分地區中央空調的主導型式,因此基于該系統的自動(dòng)控制實(shí)驗室設計方案可以提供更多、更貼近工作實(shí)際的實(shí)驗實(shí)訓環(huán)節,不僅包括風(fēng)機盤(pán)管的水系統控制環(huán)節,也包括新風(fēng)機組的空氣處理、空氣輸送、空氣分配等空氣循環(huán)系統自控環(huán)節。
(2)本設計方案是基于已有的風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)空調系統實(shí)驗實(shí)訓室的自控系統改造方案。
本方案的實(shí)現具有成本低、建設工期短的特點(diǎn)。這種方案對于現有空調實(shí)驗室的改造比較適用,可以較大程度上挖掘現有實(shí)驗室的潛力。
(3)本設計方案采用了分散式控制系統與傳統機電式控制相結合的方式。
本設計方案新風(fēng)系統采用可編程小型HVAC控制器,而風(fēng)機盤(pán)管系統則采用了傳統的機電式控制方式,而且風(fēng)機盤(pán)管的機電式控制可以采用不同類(lèi)型、功能的控制器和執行器,這樣就可以在一個(gè)實(shí)驗室中展現不同原理、不同功能特點(diǎn)的控制裝置,*大程度上擴大空調系統自動(dòng)控制實(shí)驗室的使用范圍,提高實(shí)驗室提供不同類(lèi)型自控系統實(shí)驗試訓的能力。
(4)本設計方案不僅可以提供空調自控系統的硬件安裝、維護能力、熱工測量實(shí)訓,同時(shí)還能提供一定的自控軟件編程能力實(shí)訓。
隨著(zhù)空調系統自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展,僅僅掌握空調自控系統的硬件安裝、維護等技能已不能完全滿(mǎn)足工作崗位要求,還必須具備一定的自動(dòng)控制軟件編程與軟件維護方面的技能。利用EXCEL100可編程小型HVAC控制器系統所配置的CARE軟件或ModAL模塊軟件可以為學(xué)生提供自控制軟件編程與維護的基本訓練,滿(mǎn)足職業(yè)技能的更高要求。
4基于風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統的空調系統自動(dòng)控制實(shí)驗室能實(shí)現的教學(xué)功能
通過(guò)組建一個(gè)完整的新風(fēng)集散式控制系統和獨立的風(fēng)盤(pán)控制系統,在教學(xué)實(shí)踐中可以實(shí)現如下教學(xué)功能:
(1)空調控制系統的教學(xué)靜態(tài)展示。
即計算機控制系統、電子控制系統、電氣控制系統等各類(lèi)型控制裝置及其各控制零部件的展示。所以在實(shí)驗室建設中應適當采購一些控制系統中的主要零部件,如傳感器、風(fēng)閥、電動(dòng)電磁閥等,一是用于日常設備的維護,同時(shí)也可用來(lái)進(jìn)行教學(xué)展示。
(2)空調控制系統的安裝調試。
高職制冷專(zhuān)業(yè)畢業(yè)生的一個(gè)重要就業(yè)崗位是·在制冷與空調設備的生產(chǎn)及安裝調試一線(xiàn),制冷與空調設備的控制系統安裝調試是一項非常重要的工作內容,且需要較高的專(zhuān)業(yè)技能。本系統可為學(xué)生提供傳感器的測試安裝、控制器的安裝及電氣連接,電磁閥和電動(dòng)閥的安裝調試等實(shí)驗實(shí)訓內容。同時(shí)通過(guò)對完整控制系統各部件的安裝調試,提高學(xué)生對各種典型機械式、電氣式、電子式控制系統各部件原理、結構、工作過(guò)程的認識與理解,增強學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手技能,這對于他們畢業(yè)后盡快進(jìn)入工作角色有非常重要的意義。
(3)空調控制系統的故障判斷及排除。
對于畢業(yè)后從事制冷與空調設備的售后服務(wù)工作的高職制冷專(zhuān)業(yè)學(xué)生而言,空調控制系統的故障判斷及排除是他們以后職業(yè)生涯中一項*重要的工作內容之一,空調控制系統的故障判斷及排除不僅需要專(zhuān)業(yè)知識,同時(shí)更需要長(cháng)期的實(shí)踐經(jīng)驗及技能。為此不僅需要完整的空調設備控制系統,同時(shí)在還需在實(shí)驗實(shí)訓環(huán)節中安排實(shí)際故障診斷與排除環(huán)節,通過(guò)“實(shí)戰練兵”的形式提高學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗與實(shí)際技能。
(4)空調控制系統的運行管理。
對于許多在*終用戶(hù)的制冷與空調設備運行管理崗位上的高職制冷專(zhuān)業(yè)畢業(yè)來(lái)說(shuō),通過(guò)空調控,制系統對制冷與空調設備進(jìn)行運行管理是日常工作之一,科學(xué)合理的運行管理時(shí)制冷與空調設備高效、節能運行的重要前提,通過(guò)對電子控制系統的實(shí)驗實(shí)訓,可幫助學(xué)生提高對電子控制系統的認識與理解,熟悉空調設備電子控制系統的日常運行操作,運行數據采集、儲存、管理與分析,系統故障巡檢,控制程序維護等。
(5)空調系統各參數的測控。
在空調系統的安裝、調試與維護工作中,對溫度、濕度等熱工參數的測量是一項很重要的工作。對于學(xué)生而言,不僅制冷與空調系統自身的自動(dòng)控制系統可以通過(guò)相應傳感器自動(dòng)對這些參數進(jìn)行測量和存儲,同時(shí)學(xué)生也應能利用儀器對這些熱工參數進(jìn)行人工測量,為此學(xué)生應熟悉手持式紅外溫度測量?jì)x、手持式風(fēng)速測量?jì)x、皮托管以及紅外溫度測量?jì)x等常用熱工測量?jì)x器的測量原理、調較以及測量方法,以便于空調系統現場(chǎng)進(jìn)行快速有效的熱工參數測量及數據分析。
(6)空調計算機控制系統的程序編制及調試。
對于一些學(xué)有余力的學(xué)生,可以利用CARE軟件在EXCEL100控制系統上自由編程,也可以用標準的MoDAL模塊軟件進(jìn)行編程,通過(guò)軟件編程的練習和上機調試,可以讓學(xué)生熟悉空調自控系統常見(jiàn)編程語(yǔ)言,并且通過(guò)控制程序的編寫(xiě),幫助學(xué)生提高對控制系統各部分硬件的認識與理解。

綜上所述,本基于風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)系統的空調系統自動(dòng)控制實(shí)驗室設計與建設方案是以霍尼韋爾EXCEL100可編程小型HVAC控制器系統和傳統的機械式、電氣式控制裝置相結合;以自控系統自動(dòng)控制和利用測量?jì)x器現場(chǎng)測控相結合的方案。該方案是在現有風(fēng)機盤(pán)管加新風(fēng)空調系統基礎上,以提高高職制冷專(zhuān)業(yè)學(xué)生空調控制系統安裝、調試與維護能力為目的實(shí)施的設計與建設方案,可以很好的滿(mǎn)足工學(xué)結合,實(shí)踐為主的實(shí)驗實(shí)訓教學(xué)要求。

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