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風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)中央空調(diào)系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)考核裝置
我們公司研究的風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)中央空調(diào)系統(tǒng)綜合實(shí)訓(xùn)考核裝置自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與建設(shè)方案,希望對(duì)這一基于工學(xué)結(jié)合的課程體系重塑工作有所助益,對(duì)高職院校的制冷與空調(diào)設(shè)備自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)與改造提供一些經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)。
在研究基于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與建設(shè)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(diào)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)與改造,這樣就可以節(jié)省大部分制冷與空調(diào)設(shè)備本身的投資,預(yù)算比較容易獲得校方相關(guān)管理部門的許可與支持。
(2)該實(shí)驗(yàn)室主要是服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐,因此該實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)不能以技術(shù)先進(jìn)為導(dǎo)向,而應(yīng)以成熟、可靠,尤其是各種類型制冷與空調(diào)設(shè)備上被普遍使用的常見(jiàn)控制設(shè)備為主,這樣對(duì)學(xué)生適應(yīng)畢業(yè)后的工作崗位很有意義。
(3)為拓展該實(shí)驗(yàn)室所能服務(wù)的制冷與空調(diào)設(shè)備各專業(yè)的教學(xué)范圍及教學(xué)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所設(shè)計(jì)的自控系統(tǒng)應(yīng)具有綜合性、模塊化的特點(diǎn),即根據(jù)制冷與空調(diào)設(shè)備專業(yè)控制教學(xué)大綱,這些控制設(shè)備可以組成完整的系統(tǒng),各設(shè)備的控制裝置又可以單獨(dú)完成一些不同教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)任務(wù)。
1空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案
我們公司的中央空調(diào)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)典型的風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng),冷熱源使用一臺(tái)開(kāi)利活塞式風(fēng)冷熱泵冷熱水系統(tǒng),新風(fēng)機(jī)使用的是天加的臥式機(jī)組,具有過(guò)濾、冷熱盤管、單風(fēng)機(jī)、加濕、均流等功能模塊,末端設(shè)備包括臥式側(cè)出風(fēng)明裝、暗裝、立式明裝、柜式等類型的風(fēng)機(jī)盤管和新風(fēng)機(jī)所配的各種類型的散流器及回風(fēng)口,系統(tǒng)示意圖如下圖所示。
圖1風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)示意圖
1.1 典型風(fēng)機(jī)盤管的控制方案設(shè)計(jì)
因空調(diào)實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)機(jī)盤管類型較多,一般采用單獨(dú)靈活控制,為了便于學(xué)生接觸到更多類型的風(fēng)機(jī)盤管控制器,本方案設(shè)計(jì)了幾種不同類型的風(fēng)機(jī)盤管控制器,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(jī)調(diào)速器等。
圖2為兩管制冷熱盤管電子控制器加電動(dòng)閥控制系統(tǒng)圖,圖中ST-1為風(fēng)機(jī)盤管控制器,它包括了模式選擇開(kāi)關(guān)、溫控器、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)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(shè)定值,溫控器觸點(diǎn)1和2接通,電動(dòng)閥被打開(kāi),系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)提供冷氣。制熱時(shí)若室溫低于設(shè)定值,溫控器觸點(diǎn)1和3接通,電動(dòng)閥被打開(kāi),系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)提供暖氣。溫控器的設(shè)定溫度在5℃~30℃范圍內(nèi)可調(diào)。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇開(kāi)關(guān)可手動(dòng)選擇風(fēng)機(jī)的高、中、低三檔轉(zhuǎn)速。SV-1為安裝在盤管回水管上的電動(dòng)兩通閥,由溫控器控制,主要由它來(lái)控制盤管的冷熱量輸出。
圖2 典型風(fēng)機(jī)盤管控制系統(tǒng)原理圖
1.2 新風(fēng)機(jī)組的控制方案設(shè)計(jì)
圖3新風(fēng)機(jī)組DDC控制系統(tǒng)原理圖
新風(fēng)機(jī)組采用集中控制,本方案采用DDC直接數(shù)字控制。新風(fēng)機(jī)組DDC控制系統(tǒng)原理如圖3所示,為新風(fēng)機(jī)組的直接數(shù)字控制(DDC)系統(tǒng)流程圖。其溫度控制系統(tǒng)由溫度傳感器TE、執(zhí)行器電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥TV-1及換熱器和新風(fēng)閥TV-2組成。濕度控制系統(tǒng)由濕度傳感器ME1、加濕電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥TVS、加濕器組成。過(guò)濾器報(bào)警及風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)由過(guò)濾器壓差開(kāi)關(guān)PdS、防凍開(kāi)關(guān)TS、風(fēng)機(jī)過(guò)流繼電器常開(kāi)觸頭(事故報(bào)警)、風(fēng)機(jī)前后的壓差開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)(狀態(tài)監(jiān)視)及DDC輸出繼電器模塊組成。
DDC控制器通過(guò)其內(nèi)置的通訊模塊,可使DDC控制系統(tǒng)進(jìn)入同層網(wǎng)絡(luò),與其他DDC控制器進(jìn)行通信,共享數(shù)據(jù)信息,也可以進(jìn)入集散式系統(tǒng),構(gòu)成分站,完成分站監(jiān)控任務(wù),同時(shí)與中央站通信。
1.3 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
現(xiàn)在中央空調(diào)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)類型較多,本方案采用較成熟的美國(guó)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(yīng)用軟件和樓宇自動(dòng)化功能的EXCEL5000系統(tǒng)內(nèi)的DDC控制器。控制器可應(yīng)用于獨(dú)立運(yùn)行,撥號(hào)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。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(biāo)準(zhǔn)的ModAL模塊軟件進(jìn)行編程。本系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)使用Windows操作系統(tǒng),操作界面學(xué)生較熟悉,該系統(tǒng)原理如圖4所示。
2基于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案
本空調(diào)系統(tǒng)自控實(shí)驗(yàn)室的EXCEL100可編程小型HVAC控制器系統(tǒng)及其配套傳感器、自控閥門等部件以及相應(yīng)的編程軟件由外包廠商統(tǒng)一提供,手持式紅外溫度測(cè)量?jī)x、手持式風(fēng)速測(cè)量?jī)x等現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x器由學(xué)校采購(gòu),如果預(yù)算不足,可分期分批完成。
對(duì)于自控系統(tǒng)在已有的空調(diào)設(shè)備如風(fēng)機(jī)盤管、新風(fēng)機(jī)組和供回水管道上的安裝調(diào)試,應(yīng)該以在廠家技術(shù)支持的條件下由專業(yè)教師及實(shí)驗(yàn)員主導(dǎo)完成,這樣便于專業(yè)教師及實(shí)驗(yàn)員盡快熟悉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理及維護(hù)。在安裝調(diào)試過(guò)程中,應(yīng)要求廠家提供詳盡的產(chǎn)品技術(shù)資料,這一方面是收集實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的資料,另一方面,也是為了在熟悉、了解現(xiàn)有控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,為逐步改造、升級(jí)控制系統(tǒng)預(yù)留空間,以適應(yīng)制冷專業(yè)高職教育的快速發(fā)展。
3基于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案的新特點(diǎn)
(1)本設(shè)計(jì)方案是基于目前我國(guó)*廣泛使用的中央空調(diào)系統(tǒng)類型-風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。
風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)仍是目前我國(guó)大部分地區(qū)中央空調(diào)的主導(dǎo)型式,因此基于該系統(tǒng)的自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案可以提供更多、更貼近工作實(shí)際的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié),不僅包括風(fēng)機(jī)盤管的水系統(tǒng)控制環(huán)節(jié),也包括新風(fēng)機(jī)組的空氣處理、空氣輸送、空氣分配等空氣循環(huán)系統(tǒng)自控環(huán)節(jié)。
(2)本設(shè)計(jì)方案是基于已有的風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室的自控系統(tǒng)改造方案。
本方案的實(shí)現(xiàn)具有成本低、建設(shè)工期短的特點(diǎn)。這種方案對(duì)于現(xiàn)有空調(diào)實(shí)驗(yàn)室的改造比較適用,可以較大程度上挖掘現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的潛力。
(3)本設(shè)計(jì)方案采用了分散式控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)機(jī)電式控制相結(jié)合的方式。
本設(shè)計(jì)方案新風(fēng)系統(tǒng)采用可編程小型HVAC控制器,而風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)則采用了傳統(tǒng)的機(jī)電式控制方式,而且風(fēng)機(jī)盤管的機(jī)電式控制可以采用不同類型、功能的控制器和執(zhí)行器,這樣就可以在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中展現(xiàn)不同原理、不同功能特點(diǎn)的控制裝置,*大程度上擴(kuò)大空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室的使用范圍,提高實(shí)驗(yàn)室提供不同類型自控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)試訓(xùn)的能力。
(4)本設(shè)計(jì)方案不僅可以提供空調(diào)自控系統(tǒng)的硬件安裝、維護(hù)能力、熱工測(cè)量實(shí)訓(xùn),同時(shí)還能提供一定的自控軟件編程能力實(shí)訓(xùn)。
隨著空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展,僅僅掌握空調(diào)自控系統(tǒng)的硬件安裝、維護(hù)等技能已不能完全滿足工作崗位要求,還必須具備一定的自動(dòng)控制軟件編程與軟件維護(hù)方面的技能。利用EXCEL100可編程小型HVAC控制器系統(tǒng)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(hù)的基本訓(xùn)練,滿足職業(yè)技能的更高要求。
4基于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室能實(shí)現(xiàn)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(tǒng)和獨(dú)立的風(fēng)盤控制系統(tǒng),在教學(xué)實(shí)踐中可以實(shí)現(xiàn)如下教學(xué)功能:
(1)空調(diào)控制系統(tǒng)的教學(xué)靜態(tài)展示。
即計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等各類型控制裝置及其各控制零部件的展示。所以在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中應(yīng)適當(dāng)采購(gòu)一些控制系統(tǒng)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(shè)備的維護(hù),同時(shí)也可用來(lái)進(jìn)行教學(xué)展示。
(2)空調(diào)控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試。
高職制冷專業(yè)畢業(yè)生的一個(gè)重要就業(yè)崗位是·在制冷與空調(diào)設(shè)備的生產(chǎn)及安裝調(diào)試一線,制冷與空調(diào)設(shè)備的控制系統(tǒng)安裝調(diào)試是一項(xiàng)非常重要的工作內(nèi)容,且需要較高的專業(yè)技能。本系統(tǒng)可為學(xué)生提供傳感器的測(cè)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(diào)試等實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。同時(shí)通過(guò)對(duì)完整控制系統(tǒng)各部件的安裝調(diào)試,提高學(xué)生對(duì)各種典型機(jī)械式、電氣式、電子式控制系統(tǒng)各部件原理、結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程的認(rèn)識(shí)與理解,增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手技能,這對(duì)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(diào)控制系統(tǒng)的故障判斷及排除。
對(duì)于畢業(yè)后從事制冷與空調(diào)設(shè)備的售后服務(wù)工作的高職制冷專業(yè)學(xué)生而言,空調(diào)控制系統(tǒng)的故障判斷及排除是他們以后職業(yè)生涯中一項(xiàng)*重要的工作內(nèi)容之一,空調(diào)控制系統(tǒng)的故障判斷及排除不僅需要專業(yè)知識(shí),同時(shí)更需要長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及技能。為此不僅需要完整的空調(diào)設(shè)備控制系統(tǒng),同時(shí)在還需在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中安排實(shí)際故障診斷與排除環(huán)節(jié),通過(guò)“實(shí)戰(zhàn)練兵”的形式提高學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際技能。
(4)空調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行管理。
對(duì)于許多在*終用戶的制冷與空調(diào)設(shè)備運(yùn)行管理崗位上的高職制冷專業(yè)畢業(yè)來(lái)說(shuō),通過(guò)空調(diào)控,制系統(tǒng)對(duì)制冷與空調(diào)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行管理是日常工作之一,科學(xué)合理的運(yùn)行管理時(shí)制冷與空調(diào)設(shè)備高效、節(jié)能運(yùn)行的重要前提,通過(guò)對(duì)電子控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn),可幫助學(xué)生提高對(duì)電子控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與理解,熟悉空調(diào)設(shè)備電子控制系統(tǒng)的日常運(yùn)行操作,運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、管理與分析,系統(tǒng)故障巡檢,控制程序維護(hù)等。
(5)空調(diào)系統(tǒng)各參數(shù)的測(cè)控。
在空調(diào)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與維護(hù)工作中,對(duì)溫度、濕度等熱工參數(shù)的測(cè)量是一項(xiàng)很重要的工作。對(duì)于學(xué)生而言,不僅制冷與空調(diào)系統(tǒng)自身的自動(dòng)控制系統(tǒng)可以通過(guò)相應(yīng)傳感器自動(dòng)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和存儲(chǔ),同時(shí)學(xué)生也應(yīng)能利用儀器對(duì)這些熱工參數(shù)進(jìn)行人工測(cè)量,為此學(xué)生應(yīng)熟悉手持式紅外溫度測(cè)量?jī)x、手持式風(fēng)速測(cè)量?jī)x、皮托管以及紅外溫度測(cè)量?jī)x等常用熱工測(cè)量?jī)x器的測(cè)量原理、調(diào)較以及測(cè)量方法,以便于空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速有效的熱工參數(shù)測(cè)量及數(shù)據(jù)分析。
(6)空調(diào)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的程序編制及調(diào)試。
對(duì)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(tǒng)上自由編程,也可以用標(biāo)準(zhǔn)的MoDAL模塊軟件進(jìn)行編程,通過(guò)軟件編程的練習(xí)和上機(jī)調(diào)試,可以讓學(xué)生熟悉空調(diào)自控系統(tǒng)常見(jiàn)編程語(yǔ)言,并且通過(guò)控制程序的編寫,幫助學(xué)生提高對(duì)控制系統(tǒng)各部分硬件的認(rèn)識(shí)與理解。
綜上所述,本基于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與建設(shè)方案是以霍尼韋爾EXCEL100可編程小型HVAC控制器系統(tǒng)和傳統(tǒng)的機(jī)械式、電氣式控制裝置相結(jié)合;以自控系統(tǒng)自動(dòng)控制和利用測(cè)量?jī)x器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控相結(jié)合的方案。該方案是在現(xiàn)有風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,以提高高職制冷專業(yè)學(xué)生空調(diào)控制系統(tǒng)安裝、調(diào)試與維護(hù)能力為目的實(shí)施的設(shè)計(jì)與建設(shè)方案,可以很好的滿足工學(xué)結(jié)合,實(shí)踐為主的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求。
關(guān)鍵詞： 數(shù)控車床 實(shí)訓(xùn)設(shè)備 實(shí)訓(xùn)裝置 教學(xué)儀器 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 教學(xué)設(shè)備 實(shí)訓(xùn)臺(tái) 考核裝置 實(shí)訓(xùn)系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)裝置 數(shù)控技術(shù) 實(shí)訓(xùn)考核 技能實(shí)訓(xùn) 數(shù)控系統(tǒng) 電氣控制 實(shí)訓(xùn)鑒定 數(shù)控軟件 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng) 數(shù)控實(shí)訓(xùn) 電氣技術(shù) 數(shù)控銑床 高教設(shè)備 職教設(shè)備 實(shí)訓(xùn)車床 PLC控制 PLC技術(shù) PLC實(shí)驗(yàn) 變頻調(diào)速 PLC實(shí)訓(xùn) 單片機(jī)
在研究基于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與建設(shè)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(diào)實(shí)驗(yàn)室的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)與改造,這樣就可以節(jié)省大部分制冷與空調(diào)設(shè)備本身的投資,預(yù)算比較容易獲得校方相關(guān)管理部門的許可與支持。
(2)該實(shí)驗(yàn)室主要是服務(wù)于教學(xué)實(shí)踐,因此該實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)不能以技術(shù)先進(jìn)為導(dǎo)向,而應(yīng)以成熟、可靠,尤其是各種類型制冷與空調(diào)設(shè)備上被普遍使用的常見(jiàn)控制設(shè)備為主,這樣對(duì)學(xué)生適應(yīng)畢業(yè)后的工作崗位很有意義。
(3)為拓展該實(shí)驗(yàn)室所能服務(wù)的制冷與空調(diào)設(shè)備各專業(yè)的教學(xué)范圍及教學(xué)內(nèi)容,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)所設(shè)計(jì)的自控系統(tǒng)應(yīng)具有綜合性、模塊化的特點(diǎn),即根據(jù)制冷與空調(diào)設(shè)備專業(yè)控制教學(xué)大綱,這些控制設(shè)備可以組成完整的系統(tǒng),各設(shè)備的控制裝置又可以單獨(dú)完成一些不同教學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)任務(wù)。
1空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案
我們公司的中央空調(diào)實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)典型的風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng),冷熱源使用一臺(tái)開(kāi)利活塞式風(fēng)冷熱泵冷熱水系統(tǒng),新風(fēng)機(jī)使用的是天加的臥式機(jī)組,具有過(guò)濾、冷熱盤管、單風(fēng)機(jī)、加濕、均流等功能模塊,末端設(shè)備包括臥式側(cè)出風(fēng)明裝、暗裝、立式明裝、柜式等類型的風(fēng)機(jī)盤管和新風(fēng)機(jī)所配的各種類型的散流器及回風(fēng)口,系統(tǒng)示意圖如下圖所示。
圖1風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)示意圖
1.1 典型風(fēng)機(jī)盤管的控制方案設(shè)計(jì)
因空調(diào)實(shí)驗(yàn)室的風(fēng)機(jī)盤管類型較多,一般采用單獨(dú)靈活控制,為了便于學(xué)生接觸到更多類型的風(fēng)機(jī)盤管控制器,本方案設(shè)計(jì)了幾種不同類型的風(fēng)機(jī)盤管控制器,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(jī)調(diào)速器等。
圖2為兩管制冷熱盤管電子控制器加電動(dòng)閥控制系統(tǒng)圖,圖中ST-1為風(fēng)機(jī)盤管控制器,它包括了模式選擇開(kāi)關(guān)、溫控器、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)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(shè)定值,溫控器觸點(diǎn)1和2接通,電動(dòng)閥被打開(kāi),系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)提供冷氣。制熱時(shí)若室溫低于設(shè)定值,溫控器觸點(diǎn)1和3接通,電動(dòng)閥被打開(kāi),系統(tǒng)對(duì)室內(nèi)提供暖氣。溫控器的設(shè)定溫度在5℃~30℃范圍內(nèi)可調(diào)。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇開(kāi)關(guān)可手動(dòng)選擇風(fēng)機(jī)的高、中、低三檔轉(zhuǎn)速。SV-1為安裝在盤管回水管上的電動(dòng)兩通閥,由溫控器控制,主要由它來(lái)控制盤管的冷熱量輸出。
圖2 典型風(fēng)機(jī)盤管控制系統(tǒng)原理圖
1.2 新風(fēng)機(jī)組的控制方案設(shè)計(jì)
圖3新風(fēng)機(jī)組DDC控制系統(tǒng)原理圖
新風(fēng)機(jī)組采用集中控制,本方案采用DDC直接數(shù)字控制。新風(fēng)機(jī)組DDC控制系統(tǒng)原理如圖3所示,為新風(fēng)機(jī)組的直接數(shù)字控制(DDC)系統(tǒng)流程圖。其溫度控制系統(tǒng)由溫度傳感器TE、執(zhí)行器電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥TV-1及換熱器和新風(fēng)閥TV-2組成。濕度控制系統(tǒng)由濕度傳感器ME1、加濕電動(dòng)兩通調(diào)節(jié)閥TVS、加濕器組成。過(guò)濾器報(bào)警及風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)和故障狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)由過(guò)濾器壓差開(kāi)關(guān)PdS、防凍開(kāi)關(guān)TS、風(fēng)機(jī)過(guò)流繼電器常開(kāi)觸頭(事故報(bào)警)、風(fēng)機(jī)前后的壓差開(kāi)關(guān)的常開(kāi)觸點(diǎn)(狀態(tài)監(jiān)視)及DDC輸出繼電器模塊組成。
DDC控制器通過(guò)其內(nèi)置的通訊模塊,可使DDC控制系統(tǒng)進(jìn)入同層網(wǎng)絡(luò),與其他DDC控制器進(jìn)行通信,共享數(shù)據(jù)信息,也可以進(jìn)入集散式系統(tǒng),構(gòu)成分站,完成分站監(jiān)控任務(wù),同時(shí)與中央站通信。
1.3 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案
現(xiàn)在中央空調(diào)計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)類型較多,本方案采用較成熟的美國(guó)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(yīng)用軟件和樓宇自動(dòng)化功能的EXCEL5000系統(tǒng)內(nèi)的DDC控制器。控制器可應(yīng)用于獨(dú)立運(yùn)行,撥號(hào)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。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(biāo)準(zhǔn)的ModAL模塊軟件進(jìn)行編程。本系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)使用Windows操作系統(tǒng),操作界面學(xué)生較熟悉,該系統(tǒng)原理如圖4所示。
2基于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室建設(shè)方案
本空調(diào)系統(tǒng)自控實(shí)驗(yàn)室的EXCEL100可編程小型HVAC控制器系統(tǒng)及其配套傳感器、自控閥門等部件以及相應(yīng)的編程軟件由外包廠商統(tǒng)一提供,手持式紅外溫度測(cè)量?jī)x、手持式風(fēng)速測(cè)量?jī)x等現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量?jī)x器由學(xué)校采購(gòu),如果預(yù)算不足,可分期分批完成。
對(duì)于自控系統(tǒng)在已有的空調(diào)設(shè)備如風(fēng)機(jī)盤管、新風(fēng)機(jī)組和供回水管道上的安裝調(diào)試,應(yīng)該以在廠家技術(shù)支持的條件下由專業(yè)教師及實(shí)驗(yàn)員主導(dǎo)完成,這樣便于專業(yè)教師及實(shí)驗(yàn)員盡快熟悉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理及維護(hù)。在安裝調(diào)試過(guò)程中,應(yīng)要求廠家提供詳盡的產(chǎn)品技術(shù)資料,這一方面是收集實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的資料,另一方面,也是為了在熟悉、了解現(xiàn)有控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,為逐步改造、升級(jí)控制系統(tǒng)預(yù)留空間,以適應(yīng)制冷專業(yè)高職教育的快速發(fā)展。
3基于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案的新特點(diǎn)
(1)本設(shè)計(jì)方案是基于目前我國(guó)*廣泛使用的中央空調(diào)系統(tǒng)類型-風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。
風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)仍是目前我國(guó)大部分地區(qū)中央空調(diào)的主導(dǎo)型式,因此基于該系統(tǒng)的自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)方案可以提供更多、更貼近工作實(shí)際的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié),不僅包括風(fēng)機(jī)盤管的水系統(tǒng)控制環(huán)節(jié),也包括新風(fēng)機(jī)組的空氣處理、空氣輸送、空氣分配等空氣循環(huán)系統(tǒng)自控環(huán)節(jié)。
(2)本設(shè)計(jì)方案是基于已有的風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室的自控系統(tǒng)改造方案。
本方案的實(shí)現(xiàn)具有成本低、建設(shè)工期短的特點(diǎn)。這種方案對(duì)于現(xiàn)有空調(diào)實(shí)驗(yàn)室的改造比較適用,可以較大程度上挖掘現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)室的潛力。
(3)本設(shè)計(jì)方案采用了分散式控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)機(jī)電式控制相結(jié)合的方式。
本設(shè)計(jì)方案新風(fēng)系統(tǒng)采用可編程小型HVAC控制器,而風(fēng)機(jī)盤管系統(tǒng)則采用了傳統(tǒng)的機(jī)電式控制方式,而且風(fēng)機(jī)盤管的機(jī)電式控制可以采用不同類型、功能的控制器和執(zhí)行器,這樣就可以在一個(gè)實(shí)驗(yàn)室中展現(xiàn)不同原理、不同功能特點(diǎn)的控制裝置,*大程度上擴(kuò)大空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室的使用范圍,提高實(shí)驗(yàn)室提供不同類型自控系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)試訓(xùn)的能力。
(4)本設(shè)計(jì)方案不僅可以提供空調(diào)自控系統(tǒng)的硬件安裝、維護(hù)能力、熱工測(cè)量實(shí)訓(xùn),同時(shí)還能提供一定的自控軟件編程能力實(shí)訓(xùn)。
隨著空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制技術(shù)的快速發(fā)展,僅僅掌握空調(diào)自控系統(tǒng)的硬件安裝、維護(hù)等技能已不能完全滿足工作崗位要求,還必須具備一定的自動(dòng)控制軟件編程與軟件維護(hù)方面的技能。利用EXCEL100可編程小型HVAC控制器系統(tǒng)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(hù)的基本訓(xùn)練,滿足職業(yè)技能的更高要求。
4基于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室能實(shí)現(xiàn)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(tǒng)和獨(dú)立的風(fēng)盤控制系統(tǒng),在教學(xué)實(shí)踐中可以實(shí)現(xiàn)如下教學(xué)功能:
(1)空調(diào)控制系統(tǒng)的教學(xué)靜態(tài)展示。
即計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等各類型控制裝置及其各控制零部件的展示。所以在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中應(yīng)適當(dāng)采購(gòu)一些控制系統(tǒng)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(shè)備的維護(hù),同時(shí)也可用來(lái)進(jìn)行教學(xué)展示。
(2)空調(diào)控制系統(tǒng)的安裝調(diào)試。
高職制冷專業(yè)畢業(yè)生的一個(gè)重要就業(yè)崗位是·在制冷與空調(diào)設(shè)備的生產(chǎn)及安裝調(diào)試一線,制冷與空調(diào)設(shè)備的控制系統(tǒng)安裝調(diào)試是一項(xiàng)非常重要的工作內(nèi)容,且需要較高的專業(yè)技能。本系統(tǒng)可為學(xué)生提供傳感器的測(cè)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(diào)試等實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)內(nèi)容。同時(shí)通過(guò)對(duì)完整控制系統(tǒng)各部件的安裝調(diào)試,提高學(xué)生對(duì)各種典型機(jī)械式、電氣式、電子式控制系統(tǒng)各部件原理、結(jié)構(gòu)、工作過(guò)程的認(rèn)識(shí)與理解,增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手技能,這對(duì)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(diào)控制系統(tǒng)的故障判斷及排除。
對(duì)于畢業(yè)后從事制冷與空調(diào)設(shè)備的售后服務(wù)工作的高職制冷專業(yè)學(xué)生而言,空調(diào)控制系統(tǒng)的故障判斷及排除是他們以后職業(yè)生涯中一項(xiàng)*重要的工作內(nèi)容之一,空調(diào)控制系統(tǒng)的故障判斷及排除不僅需要專業(yè)知識(shí),同時(shí)更需要長(zhǎng)期的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)及技能。為此不僅需要完整的空調(diào)設(shè)備控制系統(tǒng),同時(shí)在還需在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中安排實(shí)際故障診斷與排除環(huán)節(jié),通過(guò)“實(shí)戰(zhàn)練兵”的形式提高學(xué)生的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與實(shí)際技能。
(4)空調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行管理。
對(duì)于許多在*終用戶的制冷與空調(diào)設(shè)備運(yùn)行管理崗位上的高職制冷專業(yè)畢業(yè)來(lái)說(shuō),通過(guò)空調(diào)控,制系統(tǒng)對(duì)制冷與空調(diào)設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行管理是日常工作之一,科學(xué)合理的運(yùn)行管理時(shí)制冷與空調(diào)設(shè)備高效、節(jié)能運(yùn)行的重要前提,通過(guò)對(duì)電子控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn),可幫助學(xué)生提高對(duì)電子控制系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與理解,熟悉空調(diào)設(shè)備電子控制系統(tǒng)的日常運(yùn)行操作,運(yùn)行數(shù)據(jù)采集、儲(chǔ)存、管理與分析,系統(tǒng)故障巡檢,控制程序維護(hù)等。
(5)空調(diào)系統(tǒng)各參數(shù)的測(cè)控。
在空調(diào)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與維護(hù)工作中,對(duì)溫度、濕度等熱工參數(shù)的測(cè)量是一項(xiàng)很重要的工作。對(duì)于學(xué)生而言,不僅制冷與空調(diào)系統(tǒng)自身的自動(dòng)控制系統(tǒng)可以通過(guò)相應(yīng)傳感器自動(dòng)對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和存儲(chǔ),同時(shí)學(xué)生也應(yīng)能利用儀器對(duì)這些熱工參數(shù)進(jìn)行人工測(cè)量,為此學(xué)生應(yīng)熟悉手持式紅外溫度測(cè)量?jī)x、手持式風(fēng)速測(cè)量?jī)x、皮托管以及紅外溫度測(cè)量?jī)x等常用熱工測(cè)量?jī)x器的測(cè)量原理、調(diào)較以及測(cè)量方法,以便于空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行快速有效的熱工參數(shù)測(cè)量及數(shù)據(jù)分析。
(6)空調(diào)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的程序編制及調(diào)試。
對(duì)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(tǒng)上自由編程,也可以用標(biāo)準(zhǔn)的MoDAL模塊軟件進(jìn)行編程,通過(guò)軟件編程的練習(xí)和上機(jī)調(diào)試,可以讓學(xué)生熟悉空調(diào)自控系統(tǒng)常見(jiàn)編程語(yǔ)言,并且通過(guò)控制程序的編寫,幫助學(xué)生提高對(duì)控制系統(tǒng)各部分硬件的認(rèn)識(shí)與理解。
綜上所述,本基于風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動(dòng)控制實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與建設(shè)方案是以霍尼韋爾EXCEL100可編程小型HVAC控制器系統(tǒng)和傳統(tǒng)的機(jī)械式、電氣式控制裝置相結(jié)合;以自控系統(tǒng)自動(dòng)控制和利用測(cè)量?jī)x器現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控相結(jié)合的方案。該方案是在現(xiàn)有風(fēng)機(jī)盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上,以提高高職制冷專業(yè)學(xué)生空調(diào)控制系統(tǒng)安裝、調(diào)試與維護(hù)能力為目的實(shí)施的設(shè)計(jì)與建設(shè)方案,可以很好的滿足工學(xué)結(jié)合,實(shí)踐為主的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)要求。