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風(fēng)機盤管加新風(fēng)中央空調(diào)系統(tǒng)綜合實訓(xùn)考核裝置

       我們公司研究的風(fēng)機盤管加新風(fēng)中央空調(diào)系統(tǒng)綜合實訓(xùn)考核裝置自動控制實驗室設(shè)計與建設(shè)方案,希望對這一基于工學(xué)結(jié)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(diào)設(shè)備自動控制實驗室的建設(shè)與改造提供一些經(jīng)驗與教訓(xùn)。

在研究基于風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動控制實驗室設(shè)計與建設(shè)方案前,首先確立了幾個基本原則:
(1)成本要低,因此*好是在已有的空調(diào)實驗室的基礎(chǔ)上設(shè)計與改造,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)該實驗室主要是服務(wù)于教學(xué)實踐,因此該實驗室的建設(shè)不能以技術(shù)先進為導(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控制設(shè)備為主,這樣對學(xué)生適應(yīng)畢業(yè)后的工作崗位很有意義。
(3)為拓展該實驗室所能服務(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,實驗室內(nèi)所設(shè)計的自控系統(tǒng)應(yīng)具有綜合性、模塊化的特點,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完成一些不同教學(xué)實踐環(huán)節(jié)的實驗實訓(xùn)任務(wù)。
1空調(diào)系統(tǒng)自動控制實驗室設(shè)計方案
我們公司的中央空調(diào)實驗室是一個典型的風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng),冷熱源使用一臺開利活塞式風(fēng)冷熱泵冷熱水系統(tǒng),新風(fēng)機使用的是天加的臥式機組,具有過濾、冷熱盤管、單風(fēng)機、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)機盤管和新風(fēng)機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)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)示意圖
1.1 典型風(fēng)機盤管的控制方案設(shè)計
因空調(diào)實驗室的風(fēng)機盤管類型較多,一般采用單獨靈活控制,為了便于學(xué)生接觸到更多類型的風(fēng)機盤管控制器,本方案設(shè)計了幾種不同類型的風(fēng)機盤管控制器,如電子控制器加電動閥、電子控制器加電磁閥、簡單的風(fēng)機調(diào)速器等。
圖2為兩管制冷熱盤管電子控制器加電動閥控制系統(tǒng)圖,圖中ST-1為風(fēng)機盤管控制器,它包括了模式選擇開關(guān)、溫控器、風(fēng)機轉(zhuǎn)速選擇開關(guān)三個部分。模式選擇開關(guān)可選擇冷(C)、熱(H)和關(guān)(O)三種狀態(tài)。制冷時若室溫高于設(shè)定值,溫控器觸點1和2接通,電動閥被打開,系統(tǒng)對室內(nèi)提供冷氣。制熱時若室溫低于設(shè)定值,溫控器觸點1和3接通,電動閥被打開,系統(tǒng)對室內(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)機轉(zhuǎn)速選擇開關(guān)可手動選擇風(fēng)機的高、中、低三檔轉(zhuǎn)速。SV-1為安裝在盤管回水管上的電動兩通閥,由溫控器控制,主要由它來控制盤管的冷熱量輸出。
 
圖2 典型風(fēng)機盤管控制系統(tǒng)原理圖
1.2 新風(fēng)機組的控制方案設(shè)計
 
圖3新風(fēng)機組DDC控制系統(tǒng)原理圖
新風(fēng)機組采用集中控制,本方案采用DDC直接數(shù)字控制。新風(fēng)機組DDC控制系統(tǒng)原理如圖3所示,為新風(fēng)機組的直接數(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、加濕電動兩通調(diào)節(jié)閥TVS、加濕器組成。過濾器報警及風(fēng)機運行狀態(tài)和故障狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)由過濾器壓差開關(guān)PdS、防凍開關(guān)TS、風(fēng)機過流繼電器常開觸頭(事故報警)、風(fēng)機前后的壓差開關(guān)的常開觸點(狀態(tài)監(jiān)視)及DDC輸出繼電器模塊組成。
DDC控制器通過其內(nèi)置的通訊模塊,可使DDC控制系統(tǒng)進入同層網(wǎng)絡(luò),與其他DDC控制器進行通信,共享數(shù)據(jù)信息,也可以進入集散式系統(tǒng),構(gòu)成分站,完成分站監(jiān)控任務(wù),同時與中央站通信。
1.3 監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計方案
現(xiàn)在中央空調(diào)計算機監(jiān)控系統(tǒng)類型較多,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(yīng)用軟件和樓宇自動化功能的EXCEL5000系統(tǒng)內(nèi)的DDC控制器?？刂破骺蓱?yīng)用于獨立運行,撥號和網(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模塊軟件進行編程。本系統(tǒng)監(jiān)控計算機使用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)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動控制實驗室建設(shè)方案
本空調(diào)系統(tǒng)自控實驗室的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,手持式紅外溫度測量儀、手持式風(fēng)速測量儀等現(xiàn)場測量儀器由學(xué)校采購,如果預(yù)算不足,可分期分批完成。
對于自控系統(tǒng)在已有的空調(diào)設(shè)備如風(fēng)機盤管、新風(fēng)機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)教師及實驗員主導(dǎo)完成,這樣便于專業(yè)教師及實驗員盡快熟悉控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、原理及維護。在安裝調(diào)試過程中,應(yīng)要求廠家提供詳盡的產(chǎn)品技術(shù)資料,這一方面是收集實驗實訓(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)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動控制實驗室設(shè)計方案的新特點
(1)本設(shè)計方案是基于目前我國*廣泛使用的中央空調(diào)系統(tǒng)類型-風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)。
風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)仍是目前我國大部分地區(qū)中央空調(diào)的主導(dǎo)型式,因此基于該系統(tǒng)的自動控制實驗室設(shè)計方案可以提供更多、更貼近工作實際的實驗實訓(xùn)環(huán)節(jié),不僅包括風(fēng)機盤管的水系統(tǒng)控制環(huán)節(jié),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(tǒng)自控環(huán)節(jié)。
(2)本設(shè)計方案是基于已有的風(fēng)機盤管加新風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)實驗實訓(xùn)室的自控系統(tǒng)改造方案。
本方案的實現(xiàn)具有成本低、建設(shè)工期短的特點。這種方案對于現(xiàn)有空調(diào)實驗室的改造比較適用,可以較大程度上挖掘現(xiàn)有實驗室的潛力。
(3)本設(shè)計方案采用了分散式控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)機電式控制相結(jié)合的方式。
本設(shè)計方案新風(fēng)系統(tǒng)采用可編程小型HVAC控制器,而風(fēng)機盤管系統(tǒng)則采用了傳統(tǒng)的機電式控制方式,而且風(fēng)機盤管的機電式控制可以采用不同類型、功能的控制器和執(zhí)行器,這樣就可以在一個實驗室中展現(xiàn)不同原理、不同功能特點的控制裝置,*大程度上擴大空調(diào)系統(tǒng)自動控制實驗室的使用范圍,提高實驗室提供不同類型自控系統(tǒng)實驗試訓(xùn)的能力。
(4)本設(shè)計方案不僅可以提供空調(diào)自控系統(tǒng)的硬件安裝、維護能力、熱工測量實訓(xùn),同時還能提供一定的自控軟件編程能力實訓(xùn)。
隨著空調(diào)系統(tǒng)自動控制技術(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(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的基本訓(xùn)練,滿足職業(yè)技能的更高要求。
4基于風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動控制實驗室能實現(xiàn)的教學(xué)功能
通過組建一個完整的新風(fēng)集散式控制系統(tǒng)和獨立的風(fēng)盤控制系統(tǒng),在教學(xué)實踐中可以實現(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。
即計算機控制系統(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。所以在實驗室建設(shè)中應(yīng)適當(dāng)采購一些控制系統(tǒng)中的主要零部件,如傳感器、風(fēng)閥、電動電磁閥等,一是用于日常設(shè)備的維護,同時也可用來進行教學(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)生提供傳感器的測試安裝、控制器的安裝及電氣連接,電磁閥和電動閥的安裝調(diào)試等實驗實訓(xùn)內(nèi)容。同時通過對完整控制系統(tǒng)各部件的安裝調(diào)試,提高學(xué)生對各種典型機械式、電氣式、電子式控制系統(tǒng)各部件原理、結(jié)構(gòu)、工作過程的認(rèn)識與理解,增強學(xué)生的實際動手技能,這對于他們畢業(yè)后盡快進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*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,同時更需要長期的實踐經(jīng)驗及技能。為此不僅需要完整的空調(diào)設(shè)備控制系統(tǒng),同時在還需在實驗實訓(xùn)環(huán)節(jié)中安排實際故障診斷與排除環(huán)節(jié),通過“實戰(zhàn)練兵”的形式提高學(xué)生的實踐經(jīng)驗與實際技能。
(4)空調(diào)控制系統(tǒng)的運行管理。
對于許多在*終用戶的制冷與空調(diào)設(shè)備運行管理崗位上的高職制冷專業(yè)畢業(yè)來說,通過空調(diào)控,制系統(tǒng)對制冷與空調(diào)設(shè)備進行運行管理是日常工作之一,科學(xué)合理的運行管理時制冷與空調(diào)設(shè)備高效、節(jié)能運行的重要前提,通過對電子控制系統(tǒng)的實驗實訓(xùn),可幫助學(xué)生提高對電子控制系統(tǒng)的認(rèn)識與理解,熟悉空調(diào)設(shè)備電子控制系統(tǒng)的日常運行操作,運行數(shù)據(jù)采集、儲存、管理與分析,系統(tǒng)故障巡檢,控制程序維護等。
(5)空調(diào)系統(tǒng)各參數(shù)的測控。
在空調(diào)系統(tǒng)的安裝、調(diào)試與維護工作中,對溫度、濕度等熱工參數(shù)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(diào)系統(tǒng)自身的自動控制系統(tǒng)可以通過相應(yīng)傳感器自動對這些參數(shù)進行測量和存儲,同時學(xué)生也應(yīng)能利用儀器對這些熱工參數(shù)進行人工測量,為此學(xué)生應(yīng)熟悉手持式紅外溫度測量儀、手持式風(fēng)速測量儀、皮托管以及紅外溫度測量儀等常用熱工測量儀器的測量原理、調(diào)較以及測量方法,以便于空調(diào)系統(tǒng)現(xiàn)場進行快速有效的熱工參數(shù)測量及數(shù)據(jù)分析。
(6)空調(diào)計算機控制系統(tǒng)的程序編制及調(diào)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(tǒng)上自由編程,也可以用標(biāo)準(zhǔn)的MoDAL模塊軟件進行編程,通過軟件編程的練習(xí)和上機調(diào)試,可以讓學(xué)生熟悉空調(diào)自控系統(tǒng)常見編程語言,并且通過控制程序的編寫,幫助學(xué)生提高對控制系統(tǒng)各部分硬件的認(rèn)識與理解。

綜上所述,本基于風(fēng)機盤管加新風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)系統(tǒng)自動控制實驗室設(shè)計與建設(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)的機械式、電氣式控制裝置相結(jié)合;以自控系統(tǒng)自動控制和利用測量儀器現(xiàn)場測控相結(jié)合的方案。該方案是在現(xiàn)有風(fēng)機盤管加新風(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)試與維護能力為目的實施的設(shè)計與建設(shè)方案,可以很好的滿足工學(xué)結(jié)合,實踐為主的實驗實訓(xùn)教學(xué)要求。
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