中央空调系统实验报告

建筑设备实验报告——中央空调系统一、概述：“THPZKS-1型中央空调实训装置”是根据职业教育的教学实训要求研发的产品。适合高职院校、职业学校的《制冷技术》、《制冷设备维修工（高级工）》、《中央空调系统操作员》等课程的教学实训装置。培养掌握空调与制冷技术专业理论知识和专业实践技能，从事空调、制冷设备及系统的技术升级、改造设计、安装、调试、维护、维修、技术管理等方面的技能应用型人才。实训装置也适合普通院校、技工学校、职业培训学校、职教中心、鉴定站/所、制冷类专业等培训的理想设备。该实训装置由一套3匹制冷机组、2套冷却水（1套为常用、1套为备用）系统、2套冷冻水（1套为常用、1套为备用）系统及1套PLC中央控制处理器等组成，终端为1套模拟房间和风机盘管等组成。由集水器、分水器进行能量分配和调节。同时具有供热功能，这里采用热水器来模拟市政热网（热源），再通过热交换器对媒水进行加热，起到制热的功能。控制系统由数据采集器、西门子PLC主机、PC机、力控组态等组成，采用PLC作为中央控制处理器，由计算机通过专用通信线PC-PPI与PLC之间建立稳定的通讯，从而控制整套中央空调系统的运行与停止，也可通过网络实现远程控制。中央空调系统中的运行参数由传感器进行采集，并通过A/D模块转换后送入PLC中，再由PLC送到计算机中进行实时显示监控。系统制冷机组由压缩机、壳管式冷凝器、储液器、热力膨胀阀、壳管式蒸发器、冷却塔、水泵、膨胀水箱、电动阀等组成。压缩机启动之后，壳管式冷凝器中产生的热量被冷却水泵送入的水进行冷却后，压至喷淋式冷却塔散热。壳管式蒸发器产生的冷量，经冷冻水泵压至模拟房间的风机盘管和风道表冷器中，由电动阀来控制各自需不需要制冷或制热。二、技术参数：1.电源：AC380V±5％（三相五线）50Hz2.外形尺寸：300×100×210cm33.制冷剂类型：R224.最大制冷量：7.5KW5.最大输入总功率：4.5kVA6.制冷额定功率：3.8kVA7.制热额定功率：3.0kVA8.循环风量：480m3/h9.安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置，安全符合国家标准三、实训系统组成及详细说明：实训装置由控制屏、实训对象、模拟房间、连接电缆等组成,整体效果图如下3-1所示:冷却塔7561512模拟房间8910432模拟锅炉模拟风管膨胀水箱1131411FR5FR6FR7KM9FR4FR3FR2KM6KM5KM7KM8KM4KM3KM2KM1FR11．THPZKS-1控制柜2．冷却塔3．模拟风管4．膨胀水箱5．模拟锅炉6．新风口7．轴流风机8．电加热器9．表冷器10．过滤器11．不锈钢架12．3匹压缩机13．冷凝器14．蒸发器13．模拟房间图3－1整体效果示意图3.1实训装置控制柜部分：3.1-1系统控制柜控制柜采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，结构坚固。前门采用透明玻璃，可清楚地观察到系统中央控制处理器、交流接触控制部分、控制按钮等控制元件、系统流程图等。如图3-2所示:3.1-2控制面板说明：主控制面板主要分5个区域：总电源操作控制区、控制旋钮区、终端设备测试区、交流接触控制区、中央控制处理器单元、流程图及工作状态指示区。3.1-2-1总电源操作控制区介绍：电源操作区包含插座（右边双联插座）电源开关、电源总开关、线电压指示电压表、压缩机工作电流指示电流表、冷却水泵工作电流指示电流表、媒水水泵工作电流指示电流表。图3.2控制柜示意图3.1-2-2控制旋钮区（手动控制形式下才用到这些旋钮）：第一行自左向右分别为：压缩机启动、停止按钮，置于“启动”压缩机工作，置于“停止”压缩机停止工作；冷却水泵“泵1”“泵2”开关，置于“泵1”主泵工作，置于“泵2”备用泵工作，置于“中位”冷却水泵主、备用泵都不工作；冷冻（媒水）水泵“泵1”“泵2”开关，置于“泵1”主泵工作，置于“泵2”备用泵工作，置于“中位”冷冻（媒水）水泵主、备用泵都不工作；冷却塔风扇开关，置于“开”冷却塔风扇工作，置于“关”冷却塔风扇不工作；手动自动转换旋钮开关，置于“手动”执行手动控制方式运行控制现场设备，置于“停止”现场设备全部不工作（除PLC中控制器外），置于“自动”执行PLC自动控制方式运行控制现场设备。第二行自左向右分别为：电磁阀1开关，置于“开”电磁阀1打开，置于“关”电磁阀1关闭；电磁阀2开关，置于“开”电磁阀2打开，置于“关”电磁阀2关闭；新风阀门开关，置于“小”电动调节阀得电，新风口风门逐渐关小；置于“中位”电动调节阀失电，调节阀停止工作；置于“大”电动调节阀得电，新风口风门逐渐开大；风管风机开关，置于“开”风管风机工作，置于“关”风管风机停止工作；模拟锅炉开关，置于“开”模拟锅炉工作；置于“关”模拟锅炉停止工作；加热器开关，置于“低”加热器1工作（以300W功率加热），置于“停”加热器1、2停止加热工作，置于“高”加热器1、2同时工作（以600W功率加热）。3.1-2-2终端设备测试区：当系统在控制过程中，出现问题之后可通过这个区域的测试端子来测量是否有交流信号。3.1-2-3交流接触控制区：主要有交流继电器、热保护器组成，交流继电器主要起到中间切换的作用，热保护器的作用是当系统中出现故障时，电流超过其设定值时，双金属片断开起到保护作用。3.1-2-4中央控制处理器单元：中央控制处理器单元区介绍：在自动控制方式下，中央控制处理单元进行控制，来完成系统自动控制过程。如下图所示：3.1-2-5流程图及工作状态指示区：流程图区含流程图及部件工作状态指示：（工作状态指示包括：压缩机、冷却水泵、冷冻水泵、换热水泵、冷却塔风扇、模拟锅炉、电磁阀1、电磁阀2、风管风机、电加热丝。灯亮时表示工作；灯灭时表示停止工作。）图3-7流程图及工作状态指示区示意图3.2系统实训对象实训对象由制冷机组、冷却水系统、冷冻水系统、供暖处理系统等组成，基本配置如下：序号设备名称数量1电气控制屏1套2模拟房间1套3控制对象不锈钢台架1套4回风风道1套5水冷制冷机组1套6冷却水系统1套7冷冻水系统1套8供暖系统1套9循环处理系统1套3.2-1制冷机组单元：包括压缩机、壳管式冷凝器、壳管式蒸发器、热力膨胀阀、储液罐、视液镜、干燥过滤器等组成，管路中还设有控制阀等实训所必需的部件；此外，管路中设有的视液镜可观察制冷剂状态；制冷系统中红色管路部分为高压管路，蓝色管路部分为低压管路装有保温材料的为低压管路部分。3.2-2冷却水系统单元：系统包括1套3吨冷却塔机组、2台冷却水泵(一个常用、一个备用)壳管式冷凝器等组成。3.2-3冷冻水系统单元：系统包括2台冷冻水泵(一个常用、一个备用)、集水器、分水器、膨胀水箱等组成。3.2-4循环处理系统单元：系统包括过滤器、表冷器、电加热器、轴流风机、风道等组成。3.2-5供暖处理系统：系统包括1台模拟锅炉、1台换热水泵、1套换热器等组成；3.3模拟房间模拟房间系统包括房间温控器、风机盘管机组及风量调节系统等组成。3.3-1温控器：温控器安装于模拟房间内，具有设定温度、模式设定、风量调节等功能。3.3-2风机盘管：其机构由贯流风机、翅片盘管式换热器两部分组成，风机在房间温控器的控制下，对翅片盘管式换热器进行冷却。3.4测量仪表3.4-1电源电压表：在电源操作区提供1只交流电压表，用于测量系统电网电压。3.4-2制冷系统压力检测单元：提供2只真空压力表和1只双组压力控制器，压力表测量范围分别：低压表为-0.1～1.5MPa、高压表为-0.1～3.5MPa,可显示系统工作时低压侧和高压侧的压力变化；双组压力控制器对压缩机起到保护作用。四、系统控制说明：4.1中央控制器:采用西门子S7-200可编程控制器作为中央控制处理器,另配有一个数字量扩展模块、一个模拟量采集模块，结合开发软件进行自控的一种方式。4.2中央空调启动过程及保护：系统具有手动与自动两种控制方式，可通过上位机软件监测系统的运行工况，即系统中制冷状态、制热状态、温度大小、设备运行状态等参数。控制系统中采用连锁控制、保护措施等一系列措施对系统进行保护控制。通过对PLC程序编辑，可改变系统的控制过程。由PC主机可直接与以太网相连，实现网络远程控制。组态软件借助于Windows2000/XP多任务环境，是本系统的管理与调度的中心，实现对整个系统的集中管理、以及对整个楼宇的被控设备进行监测与调度，实现设备的联动。五、实验操作注意事项：5.1制冷机组中，压缩机不得频繁启动、停止；否则压缩机启动电流会是运行电流的５～10倍，大大地影响压缩机的使用寿命；5.2水系统中水源要保证一定的清洁度，否则会影响水泵的出水率，进而会造成水泵堵塞故障或烧毁；5.3制冷运行过程中，要观察冷却塔水槽水位，保证不缺水冷却水泵不空转。5.4准备运行水泵时一定要保证加膨胀水箱中有20㎝以上水位，否则水泵长时间处于空转情况下，会造成水泵出现故障或烧毁，此属违规操作；5.5在做制热工况时，一定要保证模拟锅炉中装满水5.6制热工况下，必须先将模拟锅炉自身电源开关打开，调节温度旋钮，可使水温达到适宜温度；5.7制热工况下，严禁打开模拟锅炉进水口安全阀，以免烫伤；5.8准备做制热工况时，要节省实验时间，将“控制方式”开关置于“手动”位置，将“模拟锅炉”开关置于“开”的位置，再打开模拟锅炉自身的电源开关，温度通过模拟锅炉上的旋钮调节，从而加快实训的进度；5.9实验完毕后，将所有的旋钮返回关的状态（即原始状态）；5.10调整装置电源时，必须检查电源的相序，必须保证冷却塔风机风向向上，否则冷却塔风机将异常工作，可能导致装置设备损坏；5.11严禁带电插拔系统3根航空电缆线；5.12在没有系统接线图时，请勿操作系统控制屏内的电源线；5.13在运行中，严禁将手或异物放在冷却塔风机出风口，以免造成人员伤亡；5.14系统运行时，严禁用手摸压缩机表面及高温管温部分；5.15上位机软件在运行时，可通过如下界面查看通讯状态。也可通过如下界面查看实时数据库状态5.16上位机软件中显示当前工作状态为“制冷―――全空气系统”等，而系统设备未工作，出现此种现象有以下几种可能原因：(1)系统被紧急停止了，在自动工作状态时，点击“紧急停止”按钮后，必须关闭PLC电源后再打开，系统才能正常工作。(2)上位机软件与PLC通讯失败；(3)PLC未正确下装程序或处于停止状态；(4)操作步骤不正确，必须严格按照实训指导书中的操作步骤。5.17在做制冷工况或制热工况时，要注意将个别闸阀进行调整。详细操作如下：在做制冷工况时，将闸阀1、3打开，闸阀2、4关闭；在做制热时相反，将闸阀2、4打开，闸阀1、3关闭。实验总结：虽然我们日常生活中有很多房间都是空调房间，我们享受它给我们带来的舒适感，但却从来不知道它的工作原理是怎样的。通过在课堂上老师的讲解，我们对它的认识也只还是停留在理论认识方面，但是在本次的实验课上，老师参照实物的讲解以及我们自己的亲身体验，让我们对中央空调系统有了更加进一步的认识，明白了它的工作过程与原理，收获颇丰。1314121