第第7章 制冷与空调系统的控制章 制冷与空调系统的控制 7.1 小型制冷装置的控制 小型制冷装置的控制 7.2 典型活塞式制冷机组的控制 典型活塞式制冷机组的控制 7.3 溴化锂吸收式机组的控制 溴化锂吸收式机组的控制 7.4 螺杆式制冷机组的控制 螺杆式制冷机组的控制 7.5 离心式制冷机组的控制 离心式制冷机组的控制 7.6 空气调节系统的自动控制 空气调节系统的自动控制 7.1 小型制冷装置的控制 小型制冷装置的控制7.1.1 家用房间空调器的控制 家用房间空调器的控制 1.电气控制系统的基本组成电气控制系统的基本组成 1)基本组成 空调器的电气控制系统主要由电源、信号输入、微电脑、输出控制(即室温给定、运转控制)和LED显示等部分组成,如图7－1所示 图7－1 空调器的电气控制系统基本组成框图 2)各部分功能 电源部分为整个控制系统提供电能220V交流电压经变压器降压输出15V交流电压,再由桥式整流电路转变成直流电压,然后通过三段稳压7805和7812芯片输出稳定的5V及12V直流电压供给各集成电路及继电器 信号输入部分的作用是采集各个时间的温度,接收用户设定的温度、风速、定时等控制内容。
微电脑是电气控制系统中的运算和控制部分,它处理各种输入信号,发出指令控制各个元器件的工作 输出控制部分是电气控制系统的执行部分,它根据微电脑发出的控制指令,通过继电器或光耦来控制压缩机、风扇电动机、电磁换向阀、步进电动机等部件的工作 LED显示部分的作用是显示空调器的工作状态 2.电气元器件介绍电气元器件介绍 1)风扇电动机 风扇电动机有单相和三相两种,主要由定子、转子和输出轴等组成,其外形如图7－2所示对风扇电动机的要求是噪音低、振动小、运转平稳、重量轻、体积小、转速能调节窗式空调器的风扇电动机带有离心风扇和轴流风扇两个风扇分体式空调器室内机组和室外机组各有一只风扇电动机,分别带动离心风扇和轴流风扇其中,室内机组多采用单相多速电动机,而室外机组一般采用单相单速电动机为了保护电动机,一般在其内部或外部设置热保护器大部分分体式空调器室内机组的电动机都采用外置式热保护器,热保护器串联在主电源回路中,一旦电动机温升过高,热保护器就动作切断整个电路而分体式空调器室外机组的电动机一般采用内置式热保护器,当热保护器动作时只有电动机停止工作,不会影响到其他元器件 图7－2 风扇电动机的外形 图7－3 风扇电动机的接线(a)单相单速电动机;(b)单相双速电动机;(c)单相三速电动机 测量各绕组的阻值,如果阻值为无穷大或者零,说明绕组断路或者短路。
检修采用内置式热保护器的电动机时,要先确定保护器是可复性的还是一次性的图7－4(a)所示为可复性保护器,图7－4(b)所示为一次性保护器对于带有可复性保护器的电动机,应在保护器回复后测量绕组阻值;对于带有一次性保护器的电动机,其维修过程与采用外置式热保护器的电动机相同 图7－4 外置式热保护器(a)可复性保护器;(b)一次性保护器 2)电容器 在风扇电动机和压缩机电动机电路中都有电容器,它为电动机提供启动力矩并减小运行电流和提高电动机的功率因数这些电容器一般为薄膜电容,常见故障为无容量、击穿或漏电检测时可用万用表的R×100或R×1K挡,如图7－5所示 图7－5 电容器的检测 测量前,先将电容器断开电源并用导线或其他导电物体将电容器两端短路放电,然后将表棒分别接到电容器两端电容器良好时,指针会偏转一个角度,然后慢慢回到原处,偏转角度的大小取决于电容器的容量如指针不动,说明电容器无容量,内部断路;如阻值接近零,说明电容器已击穿,内部短路;如指针有偏转但不能回到原位,说明电容器漏电 3)选择开关 选择开关用于空调器的功能选择常见的旋转式选择开关的外形如图7－6所示。
选择开关一般有3种控制功能:制冷、制热和送风选择开关的功能切换要快,特别是弱冷、强冷之间的转换,否则会因转换时间过长而引起瞬间断电,使压缩机电动机处于堵转状态而引起故障 选择开关的常见故障有该通不通、该断不断和接触不良等检查时可用万用表的R×1挡,对照原理图检测触点的通断来确定其是否正常,通时阻值应为零,断时阻值应为无穷大选择开关的电气原理图如图7－7所示 图7－6 旋转式选择开关 图7－7 选择开关的电气原理图 4)温控器 空调器上使用的温控器有机械式和电子式两种 电子式温控器具有温控精度高、反应灵敏、使用方便等优点,因而广泛用于微电脑控制的空调器电路中目前空调器中使用的电子式温控器一般采用全密闭封装的热敏电阻当温度升高时,热敏电阻的阻值降低;当温度降低时,阻值升高电子式温控器的常见故障是断路,如温度探头断落、压碎等这时微电脑检测到的温度为无穷低,从而影响空调器的正常工作 机械式温控器的温控精度比电子式温控器差,一般温度调节范围为18～32℃机械式温控器的外形、动作原理及图形符号如图7－8所示,温控器上有3个触点C、L、H,C是公共端,制冷时与L接通,制热时与H接通。
维修时可用万用表R×1挡来检测,通时阻值应为零,断时阻值应为无穷大机械式温控器的常见故障是感温包内感温剂泄漏,导致温控器不能正常工作 图7－8 机械式温控器(a)外形;(b)动作原理图;(c)图形符号 5)步进电动机 步进电动机一般用于分体壁挂式空调器的风向调节在脉冲信号控制下,其各相绕组加上驱动电压后电动机可正反向转动步进电动机的标准驱动电路如图7－9所示 步进电动机的电源电压为12V,励磁方式为1～2相励磁当脉冲信号按图7－10所示的步序输入时,步进电动机的4个绕组依次得到驱动电压,从而带动步进齿轮转动步进电动机不同,其减数比和步进角度也不同步进电动机的常见故障是绕组损坏或传动机构工作不正常检修时可用万用表的R×10挡测量电动机各个绕组的阻值,正常时4个绕组的阻值都是相同的 图7－9 步进电动机的标准驱动电路 图7－10 步进电动机的接线及步序 6)交流接触器和继电器 交流接触器是一种常用的低压控制继电器,它由主触点、动铁芯、静铁芯和吸引线圈等部分组成,如图7－11所示当吸引线圈通电时,动铁芯带动主触点闭合,电路接通;吸引线圈断电时,主触点分断,电路切断交流接触器主要用于频繁启动及三相交流电动机的控制电路中,以实现远距离控制的目的。
图7－11 交流接触器的外形与结构 继电器由吸引线圈、触点、复位弹簧等组成,它常用在电气控制电路中,实现既定的控制程序,或提供一定的保护除了结构及适用范围不同,继电器与交流接触器的工作原理是类似的在释放状态时,吸引线圈断电,在复位弹簧的作用下所有常开触点断开,常闭触点闭合;在工作状态时,吸引线圈通电,所有常开触点闭合,常闭触点断开应注意的是,加到吸引线圈上的电压应符合要求,否则会吸合不好甚至烧毁线圈测量线圈阻值时可用万用表的R×100挡,阻值偏小说明线圈局部短路,阻值无穷大说明线圈断路另外,用万用表的R×1挡还可测量触点的接触电阻,触点闭合时阻值应为零,断开时阻值应为无穷大 交流接触器和继电器的常见故障是线圈烧毁、内部卡死以及触点烧蚀、粘连等 7)热继电器和过载保护器 热继电器由发热元件和常闭触点组成,其外形如图7－12所示发热元件由双金属片和电阻丝组成当电流超过额定值时,双金属片因过热而弯曲,推动滑杆使触点动作,切断控制电路使压缩机停止工作,起到保护压缩机的作用在压缩机停机后,双金属片经一段时间冷却又可恢复到原来的位置热继电器复位有手动和自动两种方法整定热继电器工作电流时,应使其稍大于压缩机的额定工作电流(约1.5倍)。
若电流调得太大,压缩机过热时热继电器不动作,就容易损坏压缩机;若调得太小,会使压缩机频繁启停而不能正常工作 图7－12 热继电器的外形 过载保护器也是用来保护压缩机的,它由双金属圆盘、触点、发热丝等组成,常见的圆顶框架式过载保护器如图7－13所示双金属圆盘的两个触点串联在压缩机电路中,当压缩机过流或过热时,双金属圆盘发热变形使触点断开,切断电路,从而保护压缩机检查时可用万用表的R×1挡,因两个接线柱正常情况下是导通的,所以阻值应接近于零,若阻值为无穷大,则应检查压缩机的通风是否良好,制冷剂是否过多或泄漏,工作电流是否偏大等如果空调器长期工作在通风不良的环境中,过载保护器会经常动作而使触点烧蚀、粘连,起不到保护压缩机的作用 图7－13 圆顶框架式过载保护器(a)外形;(b)结构 8)主控电路板 主控电路板是空调器的核心部分,它接收各种信号,经微电脑处理后发出各种指令,控制空调器工作空调器微电脑的控制流程如图7－14所示 图7－14 微电脑控制流程 3.微电脑控制空调器微电脑控制空调器 1)空调器微电脑控制电路的构成 空调器微电脑控制电路由单片机和外围电路构成。
单片机是一种超大规模集成电路,内部结构相当复杂,但非常可靠,很少出现故障单从应用的角度来看,可以简单地把它看成一个器件,只需要了解其基本控制和运行功能即可其控制功能分外部和内部两大部分外部功能主要包括显示和按键、红外接收与编程、机型设置、蜂鸣、风向板控制、室内风机控制、电加热、换新风、通信、模拟实时数据采集功能等;内部功能主要指不同运行模式的控制,包括制动、制冷、制热、除湿、送风、定时、睡眠、自检、除霜、各种保护、延时等功能 外围电路的组成如下: (1)传感与信号转换电路:采集非电量信号或电量信号,并将其转换为模拟电压量,如温度传感器采集温度信号并转换成电压信号,过流保护装置采集电流信号并转换为电压信号等 (2)指令接收电路:接收按键指令或遥控指令,并对这些指令进行处理,转换为电压信号后,送到单片机 (3)放大驱动电路:单片机将接收到的外界各种信号进行运算处理后,再发出各种控制信号,直接驱动小功率执行元件(如发光二极管),或通过放大驱动电路(如压缩机驱动电路),去驱动继电器(如风机继电器)或执行元件(如蜂鸣器) (4)单片机工作辅助电路:这些电路主要是为了单片机正常工作而设置的,包括电源电路、晶振电路、复位电路等。
图7－15所示是根据科龙KFR－35GW/EQF分体热泵强力除湿空调微电脑控制电路绘制的控制系统结构框图 图7－15 微电脑控制电路的控制系统结构框图 2)空调器微电脑控制分立电路的种类与功能 空调器微电脑控制分立电路主要指外围电路所有家用空调无论是单冷、冷暖,或是定频、变频,还是分体、窗机和柜机,其微电脑控制电路都由许多个分立电路所组成,而80％左右的分立电路是相同或相似的这里以某典型热泵辅助电加热强力除湿分体空调器的微电脑控制电路为例进行介绍 (1)直流电源电路：为单片机和各分立电路提供5V和12V两种直流电源 (2)过零检测电路:为室内风机提供与电源同步的过零触发信号 (3)遥控接收电路:接收遥控器所发射的各种控制指令 (4)显示电路:显示空调器的运行状态 (5)室外风机继电器驱动电路:控制室外风机的启停,制冷、制热时与压缩机同步 (6)四通阀继电器驱动电路:控制四通阀的转换,即制冷与制热转换 (7)电加热继电器驱动电路: 当冬季制热能力下降时,控制电加热通断,进行辅助制热 (8)晶振电路:产生高速振荡频率,为单片机提供标准时钟和运算速度 (9)复位电路:也叫清零电路,用于提高空调器控制部分的稳定性和可靠性。
(10)室内环境温度检测电路:通过采集室内环境温度的变化,控制压缩机的运转和自动状态下的室内风机转速 (11)蒸发器管温度检测电路:通过检测蒸发器管温,决定在制热时是否进行防过热或防冷风保护,同时在制冷或除霜状态下进行防冻结保护 (12)冷凝器管温度检测电路:通过检测冷凝器管温,决定制热状态下的除霜 (13)存储器电路:辅助单片机进行数据储存,可以对空调器运转进行计时,并可以决定空调器的开机运行模式,实现关机或掉电功能记忆等 (14)反向驱动器驱动压缩机继电器电路:通过控制继电器开合,实现弱电对强电的控制,控制压缩机的启停 (15)反向驱动器驱动步进电机电路:当需要风向摆动时,控制步进电机顺、逆转动,室内风摆在0°～70°范围内摇摆 (16)开关电路:应急开关作用,遥控器丢失或损坏情况的强制启动 (17)室内风机驱动电路:控制室内风机的启停,并实现速度的自动调节 (18)蜂鸣器电路:发射遥控指令或出现故障时,发出蜂鸣声 (19)霍尔元件检测电路:检测室内风机的运转速度,从而对风机进行有效控制 (20)3min延时电路:保证两次开机之间时间间隔在3min以上,使空调器轻负荷启动。
(21)压缩机过流检测电路:检测压缩机的运行电流,进行过载保护 3)家用空调器的主要控制功能 家用空调器的主要控制功能概括为以下几个方面: (1)制冷、制热恒温自动控制功能该功能通过温度传感器和微电脑单片机的相互配合,实现室内温度的自动控制,同时还可实现制冷或制热 (2)电源过压、欠压以及过电流保护功能空调器压缩机正常工作电压在198～242V之间若电压超出此范围,单片机可采取保护措施,使压缩机和风扇电机停止压缩机过电流保护由电流互感器检测,并通过单片机内部控制使压缩机自动停机 (3)压缩机3min延时启动保护功能当压缩机停机以后,单片机会使压缩机再次启动时自动延时3min,以防止突然停电后再次突然来电而导致压缩机损坏由于压缩机停机后,系统内压力不会很快平衡,如停机后马上又开机很容易损坏压缩机) (4)制冷系统压力过高或过低保护功能在室外主机管路上有系统高压和低压检测开关,当系统管道压力高于或低于其设定压力时,压力控制开关触点会断开或接通,并通过单片机控制系统使其能很快断开电源从而保护压缩机 (5)曲轴箱预热功能在压缩机曲轴箱外部固定有一个由微电脑自动控制(当室外温度在0℃以下时,压缩机中的冷冻油黏度增大,使压缩机启动困难)的电加热器,它在冬天时能对压缩机曲轴箱提前加热。
当室外机初次接通电源时,该加热器自动通电加热,压缩机正常工作后加热器断电停止工作压缩机停机后,该加热器并不立即通电,只有在停机超过30min后,才启动加热停机不足30min该加热器不工作在软件设计上,该功能不是通过检测压缩机温度来实现的,而是通过检测压缩机停机时间以及室外环境温度来实现的 (6)风扇调速自动控制功能在制热或制冷时,该功能是由室内管温传感器检测温度,并通过单片机控制室内或室外风机转速来实现的自动调节室内外风扇电机转速,以提供最合适的运动状态 (7)辅助电加热功能在采用热泵制热模式时,当室外温度低于-5℃时,热泵型空调器制热量将明显下降,因此需在室内机上安装辅助电加热器当室内温度为15℃时,单片机会自动接通辅助电加热器当室内与设定温度相差8℃以上时,单片机会使电加热器自动接通电源,这样就使室内温度能尽快上升当室内温度与设定温度相差4℃,空调器出风口达到50℃时,单片机会自动切断电加热器的电源 (8)干燥除湿功能当室内处于高温、高湿(即室温高于设定温度5℃以上)时可进行除湿,运行时空调器压缩机开开停停,室内风扇电机以低速运行,使房间的湿度下降 (9)制热停机时热量排除功能。
当制热时,由于有辅助电加热器,因此空调器停机后室内机热量会排不出去,这样很容易使空调器的塑料部件受热变形所以要求空调器停机时,室内风机能自动延时2min以上,使热量排出该功能由单片机内部自动控制 (10)自动调试功能该功能用于在空调器安装或维修时使用,即通过调试开关使微电脑由自动控制变成手动控制,而且空调器工作在制冷状态此功能由微电脑内部决定 (11)过温升防止功能在制热运转时,当室内管道温度在60℃以上时,室内管温电阻将此信号送入微电脑中,然后使空调器压缩机停止运转 (12)制热时室内防冷风功能在冬季制热运行时,初次开机或在除霜时,室内风机会吹出冷风使人感到不适,所以利用微电脑软件设计的特点就能很容易达到防冷风功能,即初次开机或除霜时,室内风机不转,当室内机管道温度升至一定值时,室内风机才开始运行 (13)自动除霜功能在制热运行时,可通过微电脑控制实现自动除霜功能除霜时四通换向阀线圈断电,室内、外风扇电机停止运转,但压缩机仍继续运转当除去室外机散热器上的霜以后,四通换向阀线圈通电,空调器继续制热运行在软件设计上,当室外机管温低于-4℃,压缩机连续运行50min以上时除霜开始;当室外管温上升到12℃或除霜10min以上时,空调器除霜结束。
(14)自动运行与睡眠功能 自动运行是指单片机按照室内温度自动决定空调器运行状态的功能,如夏季自动制冷,冬季自动制热,控制温度在15℃～30℃之间由于人体新陈代谢在白天和夜晚不同,因此感到舒适的温度也不相同,空调器在人入睡以后可自动调节设定温度制冷运转时使室温比设定温度提高3℃,冬季制热可使温度比设定温度降低5℃,这样可防止入睡以后有过冷或过热的感觉 (15)定时运转功能根据人们生活和工作的需要,单片机可定时控制空调器开停机,控制时间为1～16小时,控制功能为定时开机或定时关机 (16)室内风速自动控制功能根据室内温度与设定温度之差,室内风机速度可自动变化当室温与设定温度相差大时,风机速度变快;当温差小时,风扇速度变低也可通过遥控器控制室内风扇速度 (17)液晶显示功能该功能通过发光二极管或液晶显示器,可显示空调器风速、运转模式、时间、温度、风向、故障代码等 (18)故障检测功能通过软件设计,单片机可对空调器常见故障进行判断,然后以故障代码形式显示在操作显示器上,或通过电脑板上发光二极管显示空调器故障 (19)多机控制功能该功能利用一块电脑板可同时控制几台空调器的运行。
(20)机型选择功能微电脑芯片可以通过电路板上的插针(跳线)短接或开关通断达到一机多能的作用,即一块电路板可用于单冷型、热泵型、窗式、分体式、柜式等一大类之中,或作改变风速用 (21)换新风功能窗式空调由于是一体机,因此本身有换新风装置分体式空调要实现换新风功能,则需要另外加设风扇和风管有些空调的换新风具有智能功能,可以自动检测房间内CO2的浓度,并自动开停换新风系统 (22)除尘杀菌功能臭氧可以杀菌,负离子可以除尘,根据电压的高低可以分别产生臭氧或负离子一些空调器加装负离子发生器,具备除尘杀菌作用有些厂家的空调器还利用光波发生装置杀菌 (23)加湿功能冬季制热时,房间的湿度非常小,需要加湿补充水分,具有加湿功能的空调器可以自动检测房间空气的湿度,实现加湿功能 以上功能,由于各厂家设计参数不同,功能多少也不完全相同随着科学技术的不断发展,单片机在空调器上的应用将更加完善、更加先进、更加可靠 4.家用空调器控制电路家用空调器控制电路 1)直流电源电路 直流电源电路原理如图7－16所示,由保险管TH1、抗干扰电容C103、防过电压压敏电阻TH2、超温保护热敏电阻TH3等组成前端电源保护及抗干扰电路;由变压器T1将220V电压降至15V,经过VD101～VD104四个二极管整流,电容C109、C110滤波,由三端稳压集成块7812稳压输出12V直流电源;电容C111、C112滤波,由三端稳压集成块7805稳压输出5V直流电源。
12V、5V两种直流电分别供应给电路板相应的分立电路和芯片使用 图7－16 直流电流电路原理图 2)过零检测电路 过零检测电路控制原理如图7－17所示,T1为变压器,将220V市电的电压降到15V;VD105、VD106为整流二极管,将交流整流为脉动的直流电;R107为下拉电阻,起分压作用,保证进入三极管基极的电压小于0.7V;电阻R108起限流作用,使进入三极管的电流IB控制在较小范围;电阻R103起分压限流作用,在二极管导通时,保证11点的电位基本在0.3V;三极管V107起到开关作用 图7－17 过零检测电路控制原理图 该电路与直流电源电路共用变压器T1,通过变压器降压,再由两个二极管整流,然后通过电阻的分压和限流,得到100Hz的脉动信号,经过三极管开关元件的作用,在11点得到100Hz的脉冲矩形波此信号经过单片机内部控制后,再去控制室内风机驱动电路,使室内风机以不同的速度运转 3)遥控接收电路 遥控接收电路控制原理如图7－18所示,N301为遥控接收集成电路,俗称接收头,有三只引脚,分别是VDD接电源、OUT接收信号输出(到单片机)、GND接公共端(俗称弱电的接地);电阻R301起逐流作用,将微弱的接收信号逐一送到单片机;电阻R302起到分压限流作用;电容C301接在电源与公共端之间,用于消除杂波干扰。
从遥控器接收来的信号经过调制解调,通过逐流电阻R301,将信号送入单片机的8脚(即P70脚),以达到不同的控制功能 图7－18 遥控接收电路控制原理图 4)显示电路 显示电路控制原理如图7－19所示,电阻R303的作用为限流和分压,保证发光二极管的电压和电流在一定的范围内;E301、E302和E303为发光二极管,分别代表运行、定时和加热 根据运行的状态,由单片机的12、10和11脚输出低电平(0V电压),形成回路,从而使对应的灯发光 图7－19 显示电路控制原理图 5)室外风机继电器驱动电路 室外风机驱动电路控制原理如图7－20所示,电阻R125起限流分压作用;三极管V121起开关作用；继电器K102控制风机电路的通断,其内部由线圈和开关触点组成;续流二极管VD118,断电时可以避免因继电器线圈产生的感应电动势而冲击损坏三极管;电机M带动风扇运转 图7－20 室外风机继电器驱动电路控制原理图 当空调器接收到运行指令后,从单片机3脚(P75)发出控制信号,触发三极管导通,12V直流电源经过继电器K102和三极管V121回到公共端,形成回路,继电器线圈因此得电产生吸力,使其中的触点闭合,220V交流电通过风机,使风机运转。
一般的驱动电路基本上都是通过继电器,将单片机的弱电信号转化为强电信号,去驱动执行元件,如风机、四通阀等,以实现弱电控制强电的目的 6)四通阀继电器驱动电路 四通阀继电器驱动电路结构,与室外风机继电器驱动电路结构基本相同,如图7－21所示 图图7－－21 四通阀继电器驱动电路控制原理图 四通阀继电器驱动电路控制原理图 7)电加热继电器驱动电路 图7－22 电加热继电器驱动电路控制原理图 8)晶振电路晶振电路 图7－23所示是晶振电路控制原理图晶振电路较为简单,主要是石英晶振B102,其晶体结构为六角形柱体,按一定尺寸切割的石英晶体夹在一对金属片中间,在晶片两极通上电压,就具备了压电效应,即施加电压产生变形,变形受力又产生电压,从而不断振荡 石英晶振有三只脚,一只脚接单片机输入脚19,一只脚接单片机输出脚20,另一只脚接公共端石英晶振通过与单片机内部的电路作用,产生4.1MHz的振荡频率,为单片机提供工作标准时钟 图7－23 晶振电路控制原理图 9)复位电路 如图7－24所示,二极管VD122起到隔离作用,作为断电时电解(极性)电容C123放电之用当空调器上电时,单片机通过18脚送出5V直流电源,上电初期,电容相当于短路,于是公共端的0V电位被送入单片机。
单片机收到0电位信号后,即刻开机运行与此同时,电容很快充满5V电压并保持 复位电路的主要作用是提高空调器电控部分的稳定性和可靠性,防止单片机初次上电或受到强干扰信号出现死机 图7－24 复位电路控制原理图 10)室外换热器温控电路 室外换热器温控电路控制原理如图7－25所示,电阻R131起分压作用;热敏电阻TH3也称感温探头,感受温度的变化,转化为电阻的变化,进而转化为电压的变化;电阻R128起限流作用,使进入单片机的电流不会过大;电容C126起抗干扰作用,保证单片机不受偶然电压变化的影响而造成误判断 感温探头是一个负温度系数的热敏电阻,即温度越高,电阻越小;温度越低,电阻越大热敏电阻将感知的温度变化转化为电阻的大小变化,再进一步转化为电压的变化,送入单片机单片机将接收到的电压值通过内部程序进行运算比较,以决定是否进行除霜 图7－25 室外换热器温控电路控制原理图 11)室内环境温度控制电路 该电路将采集的室内环境温度与遥控器设定的温度进行比较,决定室外机是否停止或继续运转,但室内机仍然运转自动风速控制情况下,根据室内温度与设定温度的差值,自动调整风机的速度,温度越接近,风速越慢;温差越大,风速越快。
室内环境温度控制电路控制原理如图7－26所示 图7－26 室内环境温度控制电路控制原理图 12)室内管温控制电路 室内蒸发器管温度控制电路控制原理如图7－27所示 该电路将采集的管温与单片机内设定的防冷风和防热风温度进行比较,制热时,当蒸发器的管温低于25℃时,风机不运转,因为这个温度吹到人身上还是觉得冷;当管温超过53℃时,室外机停止运转,以防止高温危险,此时室内机继续吹风降低蒸发器温度 图7－27 室内蒸发器管温度控制电路控制原理图 13)存储电路 存储电路控制原理如图7－28所示由于单片机的内部存储量不够,因此该控制电路外加EEPROM存储器93C46,可以对空调器的运转进行计时,并可以决定空调器的开机运行模式、关机和记忆等由单片机对93C46进行读写操作,不读写时70为高电平,67、68、69为低电平 图7－28 存储电路控制原理图 14)反向驱动器驱动电路 反相驱动器驱动电路控制原理如图7－29所示电路板所用的反相驱动器为N103,由7个反相驱动器封装而成,分别为1～7脚对应16～10脚,其作用是将由单片机发出的微弱信号反相并放大,以带动较大电流(功率)的继电器、蜂鸣器以及步进电机等。
B101为蜂鸣器,遥控接收信号时会发出响声M为步进电机,带动室内风摆摆动K101为压缩机继电器,控制压缩机的开停 图7－29 反向驱动器驱动电路控制原理图 当遥控器发出开机指令时,单片机P73(5脚)发出高电平信号,经过N103反相后,在16脚反相为低电平,因此与12V直流电源构成回路,继电器线圈导通,触点闭合,压缩机交流220V电源接通运转同理,当发出风摆遥控指令后,单片机P12～P15(33～36脚)周期性地依次发出高电平,通过反相驱动器的14～11脚,驱动步进电机上下摆动当接收遥控信号时,单片机P72(6脚)发出一组脉冲信号,触发蜂鸣器鸣叫空调机故障现象:本分立电路的反相驱动器损坏,压缩机不能运转,遥控风摆不能摆动,蜂鸣器不能鸣叫 15)开关电路 开关电路控制原理如图7－30所示,按键开关起应急作用;电阻R110为负载电阻 图7－30 开关电路控制原理图 在无遥控器情况下,按动S101可以直接启动空调器,此时空调器按自动状态工作,根据室内环境温度,或制冷或制热平时S101悬空,单片机40脚为低电平,电控系统处于遥控状态 16)室内风机驱动电路 室内风机驱动电路控制原理如图7－31所示。
图7－31 室内风机驱动电路控制原理图 该电路由三部分组成: (1)整流滤波稳压电路:电阻R101起限流分压作用;二极管VD108起整流作用:极性电容C106起滤波作用;稳压二极管VD109起稳压作用 (2)触发电路:电阻R105、R104、R109起限流分压作用;光电藕合器E101起信号传递作用;电容C107起抗干扰作用 (3)主电路:双向晶闸管VD110起控制开关作用;电机M带动室内风扇运转;电阻R102与电容C105构成阻容保护电路,保护双向晶闸管(又称双向可控硅)VD110不受损坏;电容C104起风机分相作用;电感L101起抗干扰作用 220V交流工频电压经过半波整流、滤波及稳压之后,得到12V直流电源,供触发电路用单片机将过零信号发送至光电耦合器中,通过光耦合,在18点产生过零触发信号供给双向晶闸管,使之受控导通一旦双向晶闸管导通,则220V交流工频电源通过电机,电机运转带动风扇吹风单片机根据遥控指令发出占空比不同的脉冲信号,就可以控制双向晶闸管导通与关闭的时间比例不同,因而通过电机的电压有效值也不同,从而得到高、中、弱、微四种风速 图7－32 风速检测电路控制原理图 17)风速检测电路 风速检测电路只有一个霍尔元件,并且被置入室内风机的内部,电路板是看不到的。
霍尔元件是一个半导体薄片,随着风机的运转会产生脉冲信号输出,风机转速越快,脉冲频率越高霍尔元件有三个管脚:接公共端、接5V电源以及输出端(去单片机7脚P71)脉冲信号送入单片机后,单片机内部程序判断室内风机的当前运转速度,并根据遥控指令进行速度控制调整风速检测电路控制原理如图7－32所示 18)3min延时电路 3min延时电路控制原理如图7－33所示,充电电阻R115和放电电阻R116起限流作用;二极管VD111起隔离作用;极性电容C118起充放电作用 上电时,+5V直流电源经过充电电阻R115和正向二极管给电容充电,很快充至5V电压;当空调器断电停机之后,不到3min又开机时,由于在断电期间电容通过放电电阻R116的放电比较慢(因为放电电阻值比较大,为2.2MΩ),3min之内的放电不能将电容的电压降低到1V以下,故空调器拒绝开机,此时采用单片机计时3min以上,或单片机通过27脚采集到电容的电压降到1V以下时,才能进行下一次开机 图7－33 3min延时电路控制原理图 19)压缩机过流检测电路 图7－34是过流检测电路控制原理图,T101为电流互感器,感应压缩机的运行电流;负载电阻R117起分流作用;二极管VD112起整流作用;电容C119起滤波作用;电阻R118、R119起限流分压作用。
图7－34 过流检测电路控制原理图 5.典型电路分析典型电路分析 1)窗式空调器的电路 目前市场上出售的窗式空调器按其控制方式可以分为强电控制和弱电控制两种强电控制是指控制线路的电源为220V或380V交流电压,其特点是控制线路比较简单,查找故障方便 图7－35所示是KC系列单冷型窗式空调器的控制线路图中X1为电源插头,S为选择开关,M1为风扇电动机,T为温控器,M2为压缩机,Q为过载保护器,C1、C2分别为风机和压缩机的电容器 图7－35 单冷型窗式空调器的控制线路 当插上电源并将选择开关打至强风挡时,1-2通,M1的高速挡被接通,风扇电动机高速运转由于M2未接通,因此压缩机不工作当选择开关打至强冷挡时,1-2、1-4通,M1的高速挡被接通,M2也被接通,空调器作强冷运行当选择开关打至弱冷挡时,1-3、1-4通,M1的低速挡及M2被接通,空调器作弱冷运行当选择开关打至弱风挡时,1-3通,M1的低速挡被接通,风扇电动机低速运转在制冷运行时,温控器应打在常冷挡,即C-Low通 KCD系列电热型窗式空调器的控制线路如图7－36所示图中X1为电源插头,M1为风扇电动机,M2为压缩机,S1为选择开关,T为温控器,F为温度熔断器,E为电加热器,Q为过载保护器,S2为可复性保护器,C1、C2分别为风机和压缩机的电容器。
图7－36 电热型窗式空调器的控制线路 当选择开关打在送风挡时,1-2通而其余断开,M1被接通,空调器作送风运行当选择开关打在强冷或弱冷挡时,1-3与1-5通或者1-2与1-5通,而且温控器打在常冷挡,C与Low通,此时风机与压缩机都被接通,空调器作制冷运行当选择开关打在强热或弱热挡时,1-3与1-4通或者1-2与1-4通,而且温控器打在常热挡,C与Hi通,此时风机与电加热器同时工作,但压缩机不工作,空调器作制热运行强电控制的窗式空调器的控制线路比较简单,故障也容易发现一般检查顺序为电源插头、机械式温控器、选择开关和保护器如果上述元器件都正常,再检查风扇电动机、压缩机、电加热器等 弱电控制的窗式空调器控制线路主要由微电脑,驱动电路、显示器、继电器、电源及各种传感器组成,如图7－37所示弱电控制的窗式空调器遥控器电路如图7－38所示S1～S8为功能键,当用户按键时,遥控器主芯片会得到脉冲电压,经处理后发出红外线发射代码给主控电路板上的接收电路,再由微电脑来控制空调器工作 图7－37 弱电控制的窗式空调器控制线路 图7－38 弱电控制的窗式空调器遥控器电路 2)分体壁挂式空调器的电路 分体壁挂式空调器的控制线路由室内外机组控制电路和遥控器电路组成。
遥控器发射控制命令,微电脑处理各种信息并发出指令控制室内机组与室外机组工作 图7－39所示是液晶显示遥控器的电路其中,遥控器主芯片的1～25脚、62～64脚用来驱动LCD(液晶显示);28～43脚为I/O接口,用于按键扫描,控制信息由这里输入;45脚用于控制红外线发射,该脚输出的是调制波液晶显示屏有两个电极,由于加固定电平易损坏液晶,因此两极间加的是脉冲信号 图7－39 液晶显示遥控器电路 遥控器有三种工作状态:一是正常工作状态,这时电路的主、副时钟同时工作,电流为毫安级;二是休眠状态,这时电路仅主时钟工作,电流不到1mA;三是停止状态,这时电路仅副时钟工作,电流小于8μA(带液晶显示) 遥控器信号采用红外线发射,其波形为长短码,如图7－40所示不同厂家的发射代码的位数略有不同 图7－40 红外线发射代码(长短码)示意图 图7－41 单冷型分体壁挂式空调器控制线路 图7－42 热泵型分体壁挂式空调器控制线路 其具体工作过程如下: (1)制冷运行制冷运行的温度设定范围为20～30℃,当室内温度高于设定温度时,微电脑发出指令,压缩机继电器吸合,通过室内外机组的信号连线送出信号,于是压缩机、室外风机运转。
制冷运行时室内风机始终运转,可选择高、中、低任意一挡风速当室内温度低于设定温度时,压缩机、室外风机停止运转 (2)抽湿运行选择抽湿工作方式后,空调器先制冷使室内温度达到遥控器指定的温度,然后转入抽湿工作方式抽湿时,室内风机、室外风机和压缩机先同时运转,当室内温度降至设定温度后,室外风机和压缩机停止运转,室内风机继续运转30s后停止,5.5min后再同时开启室内外机组,如此循环进行在抽湿运行时,室内风机自动设定为低速挡,而且睡眠、温度设定等功能键均有效如果遥控器发出变换风速的信号,空调器可接收信号,但并不执行 (3)送风运行送风运行时,可选择室内风机自动、高、中、低任意一挡风速,但室外机组不工作 (4)制热运行空调器进入制热运行后,可在14～30℃的范围内以1℃为单位设定室内温度当室内温度低于设定温度时,压缩机继电器、四通阀继电器、室外风机继电器吸合,空调器开始制热运行在制热运行中,当盘管温度小于等于20℃时,室内风机停转,当盘管温度大于等于28℃时,室内风机运转此外,为了提高制热效率,微电脑会根据室外侧铜管的温度及压缩机的运转情况来判断空调器是否需要除霜在除霜时,压缩机运转,室外风机、室内风机停止工作,待除霜结束后再恢复工作。
(5)自动运行进入自动运行工作方式后,室内风机按自动风速运转,微电脑根据接收到的外界信息自动选择制冷、制热或送风运行 3)分体立柜式空调器的电路 分体立柜式空调器的控制线路如图7－43所示图中,M1、M2为室内风机,M3为摆叶电动机,M4、M5为室外风机,C1、C2、C4、C5为风机电容器,AP1为显示面板AP2为主控电路板,J1、J2为继电器,K1为交流接触器,FR为热继电器,P为高压控制器,SW为除霜温控器,V为四通阀M6为压缩机此外,L1、L2、L3代表三相交流电源(380V、50Hz),N代表零线,G代表接地线,C是压缩机的控制线,V是四通阀的控制线,S是信号线 当空调器正常制冷时,L1、L2、L3、N为电源输入,C线即压缩机控制线为220V,V线为0V这时,交流接触器K1的线圈得电,K1的常闭触点断开,切断压缩机的预加热,而常开触点闭合,压缩机工作,室外风机运转,此时S线为220V当空调器正常制热时,C线为220V,V线也为220V,四通阀吸合,压缩机、室外风机运转,此时S线也为220V因此,在正常的制冷、制热运行时,S线总为220V,这也是判断空调器工作是否正常的依据。
当经过热继电器FR的电流超过规定值时,FR的常闭触点跳开,常开触点吸合;而当系统压力过高时,高压控制器P的触点跳开只要出现上述任意一种情况,就可使继电器J1的线圈通电,J2动作使S线电压为零,这时空调器不能正常工作,显示面板上就会出现故障提示 图7－43 分体立柜式空调器控制线路 分体立柜式空调器在制热运行时也需要不定时地除霜来提高制热效果要使空调器除霜运行,必须具备如下两个条件: (1)室外热交换器管路温度低于-10℃这时除霜控制器动作,继电器J1的线圈接在V(220V)和L(220V)之间,使J1线圈不通电 (2)制热运行50分钟以上 当这两个条件同时满足时,主控电路板发出指令使室内风机停转,四通阀断电,则V线电压变为零,因而J1的线圈通电,J1的常闭触点断开,使室外风机也停止运转此时,只有压缩机工作,空调器进入除霜运行当室外热交换器管路温度回升使除霜控制器复位或者除霜运行时间在10分钟以上时,主控电路板发出指令,室内风机运转,四通阀通电,室外风机也运转,空调器开始制热运行 7.1.2 家用电冰箱和冷柜的控制 家用电冰箱和冷柜的控制 一台合格的、功能齐全的电冰箱应具有的四大功能是:制冷、保温、温控和化霜。
电气控制系统的任务就是要保证压缩机的正常启动和保护,实现对箱内温度的控制,实现化霜和照明 1.压缩机电机的启动与保护 1)压缩机电机 (1)电压与功率目前家用电冰箱的压缩机电机均采用单相鼠笼式异步电动机,供电电压为220V+10%-15%,即运行在187～242V之间,匹和瓦对应的功率见表7－1 表表7－－1 匹和瓦对应关系表 匹和瓦对应关系表 (2)结构特点在结构上,压缩机电机与压缩机构成一个整体,全密封在一个壳体中单相压缩机电机有两个绕组(在空间互成90°的空间角,均匀地嵌放在定子铁芯槽中),如图7－44所示其中一个绕组命名为运行绕组(或工作绕组)用CM表示; 另一个命名为启动绕组(或辅助绕组)用CS表示C为公共端,M为运行端,S为启动端在室温下不同容量电机绕组的阻值范围大约为RCM=8～22Ω,RCS=24～45Ω,可见启动绕组的阻值RCS要大于运行绕组的阻值RCM在接线操作时,首先必须判别压缩机电机的三个接线端,对普通压缩机电机,其判别的依据就是RCS＞RCM,且RSM=RCS+RCM,实际操作时,只要用万用表的欧姆R×1挡,在两两之间测量电阻,共测三次,就可判别出C、S、M三个端子。
图7－44 压缩机绕组 (3)绝缘性能测试 电冰箱的四大安全性能是指绝缘电阻、泄漏电流、电气强度和接地电阻,前三项主要由压缩机电机的定子绕组所决定因此必须对压缩机电机的定子进行绝缘性能指标的测试,具体测试方法如下: ①绝缘电阻的测量:用500型或1000型兆欧表,在施加500V的基准电压1分钟后,绕组的引出端(即导电部分)与壳体(即绝缘部分)之间的绝缘电阻必须大于2MΩ,该值越大，绝缘性能越好如有电热元件,应先将它断开 ②泄漏电流的测量:用泄漏电流仪,测量电源的任一极与易触及到的金属部件之间的泄漏电流,应小于1.5mA ③电气强度:在高压击穿装置上进行,在带电体与壳体之间施加频率为50Hz的基本正弦波电压,开始时电压为750V,然后迅速升至1500V,历时1分钟,不应出现击穿和闪烁现象 ④接地电阻:用接地电阻仪测量电冰箱压缩机接线柱与易触及人体的较远的上或中部之间的电阻,应不大于0.1Ω接地螺钉必须是铜制的 2)压缩机电机的启动方式 (1)电阻分相启动式(RSIR方式)目前家用冰箱大都采用此方式启动,启动时要求能自动接通启动开关K,当电机转速达到80%时,开关K应能自动断开,以断开启动绕组。
该电机启动绕组线径细,匝数少,即电阻大,电感小;而运行绕组线径粗,匝数多,即电阻小,电感大由此可得出如图7－45所示的相量图即在单相交流电压的作用下,电感量较大的运行绕组中的电流ICM便滞后于电压U一个较大的相位差角,而流过启动绕组的电流ICS滞后于电压U一个较小的相位差角这两路电流分别流入两个在空间互成90°的绕组,也能形成一个椭圆形的旋转磁场,从而形成电磁转矩,使电机得以启动电机的启动电流IQ较大,约为额定值的6～8倍;而启动转矩MQ较小,一般为额定转矩MN的1.4～2.0倍由于这种启动方式有简单、成本低、工作可靠等优点,因而在200升以下的家用电冰箱中获得了广泛的采用,一般只用于输出功率在130W以下的全封闭式制冷压缩机上 图7－45 电阻分相启动式电路接线及相量图 (2)电容分相启动式(CSIR方式)电容分相启动式电路接线及相量图如图7－46所示在启动绕组支路中串接一个大容量的启动电容器CS,只要选用合适的电容量,使启动支路呈现为容性支路,且使流过两绕组的电流在相位上相差90°,就会在定、转子空气隙中形成一个圆形的旋转磁场,作用在转子上会产生一个较大的启动转矩使电机启动。
当电机启动完毕后,CS连同启动绕组一起从电路中断开加CS的目的显然是为了增大压缩机电机的启动转矩和减小启动电流根据不同的要求,所配置的电容器容量为30～100μF,耐压为DC450V以上的无极性油浸式电容器,如CBB61采用CSIR方式启动时,IQ=(5～6)IN,MQ=(2～3.5)MN,故此启动方式常用于对启动转矩要求较大的冰箱、冷水箱、商用冷藏冷冻箱压缩机电机的启动,输出功率约为100～300W 图7－46 电容分相启动式电路接线及相量图 (3)电容启动电容运行式(CSR方式)电容启动电容运行式电路接线及相量图如图7－47所示这种方式除了在启动绕组中串接一只受启动开关K控制的启动电容器CS外,还固定接有一只小容量的运行电容器CR(CR=2～3μF,450V)加CR的目的是为了改善电路的功率因数,减小线路电流,降低电能的损耗,并使电机的运行能力,过载能力均有所改善这种启动方式常用于180～1500W大型商用冰箱、冷水器、制冷机压缩机电机的启动 图7－47 电容启动电容运行式电路接线及相量图 (4)电容运行式(PSC方式)电容运行式电路接线如图7－48所示这种启动方式常用于家用房间空调器压缩机电机和风扇电机的启动,在启动支路中串有一个固定的电容器CR,无需启动开关,在启动时,启动与运行两个绕组均工作,使电机有较好的运行性能。
(5)人工启动式人工启动式电路接线如图7－49所示先断开电源开关K,从压缩机电机接线柱的S端引出一根护套电线,在操作电源开关K闭合瞬间,手拿此导线的另一端碰一下压缩机电机接线柱的M端,就可使电机启动 图7－48 电容运行式电路接线 图7－49 人工启动式电路接线 3)启动器 前述的RSIR、CSIR和CSR三种启动方式中,都必须在启动绕组支路中接入一个启动开关K,当电机启动时将其闭合,启动完毕后应及时将其断开,以切除电机的启动绕组或启动电容器显然这一开关无法用人工来操作,而必须用一种名为启动器的自动开关来实现最初的电冰箱采用簧片拍合式启动器,而今已淘汰目前常用的启动器有两种:一是重锤式电流启动继电器,二是PTC启动器 (1)重锤式电流启动继电器重锤式电流启动继电器的结构、符号、接线及启动过程曲线如图7－50所示 图7－50 重锤式电流启动继电器的结构、符号、接线及启动过程曲线 该启动器由一个电流励磁线圈1和一副动合(常开)触点2构成,电流线圈应与压缩机的运行绕组CM串接,动合触点应与压缩机电机的启动绕组CS串接表征该启动器工作特性的两个指标是最小吸合电流IA和最大释放电流IB,且IA>IB。
对于RSIR方式启动,启动过程分析如下:一旦接通220V交流电源,则有很大的启动电流IQ(IQ=6～8IN)流过压缩机电机的运行绕组和启动器的电流线圈,当电流上升到电流启动继电器的最小吸合电流IA时,触点吸合,接通启动绕组,在电机定、转子之间形成旋转磁场,并产生启动转矩使电机启动随电机转速的上升,运行绕组中的电流很快下降,当转速达到额定值的80%左右,流过运行绕组的电流下降到继电器最大释放电流IB时,继电器的吸力不足以克服重锤本身的重量,使重锤自由跌落,断开触点,从而切断了启动绕组,使压缩机电机运行在正常的额定工作电流IN状态,启动完毕整个启动过程时间为1～3秒这种启动器实际上是一个电磁开关,其最大的缺点是有触点:触点吸合时发生噪声;触点断开时在触点的断开处要产生火花,时间一长会使触点烧毛而造成接触不良或触点脱落,在触点断开瞬间还会对无线电通信设备产生干扰 (2)PTC启动器PTC是英文PositiveTemperatureCoefficient(正温度系数)的缩写PTC启动器是以酞酸钡为主要原料,掺以微量的稀土元素,采用陶瓷工艺,经高温烧结而成的具有正温度系数电阻特性的半导体器件(热敏电阻器),其外形、符号、接线及特性曲线如图7－51所示。
图7－51 PTC启动器外形、符号、线路及特性曲线 ①PTC的特性PTC具有正温度系数电阻特性,随温度升高,阻值增大,当温度上升到其居里点温度110℃以上时,它的阻值会有成千倍的增大,即在常温(110℃以下)下呈现低阻导通(通常为几十欧姆)状态,在高温(居里点温度以上)时呈现高阻(通常为几十千欧姆)“断开”状态可见PTC元件具有“温度开关”特性,此特性正好符合压缩机分相启动的要求 ②接线方法及其启动过程分析如图7－51所示,路中,PTC元件与压缩机电机的启动绕组CS相串接采用PTC元件启动的先决条件是在常温下PTC必须呈低阻态在通电启动瞬间,电机的启动与运行绕组同时流过很大的启动电流,在定、转子的气隙间产生旋转磁场,使电机启动,由于大电流流过PTC元件,在零点几秒的时间内可使PTC元件的温度迅速升高达150℃左右,使PTC呈高阻态这就使流过启动绕组的电流大大减小,致使启动绕组相当于断路状态,此时流过PTC元件的电流为10～15mA,并以此维持PTC元件一直处于高温高阻状态,启动完毕 ③使用特点使用PTC启动的电冰箱要防止频繁启动这是因为在压缩机进行制冷运转时,PTC元件一直处于高温高阻状态,如果在断电后马上又接通电源,PTC元件在断电后由于热惯性的存在而未能下降到居里点温度(110℃)以下,而仍保持在高阻态,压缩机的启动支路不能流过足够的启动电流,无法形成旋转磁场使电机启动,而很大的启动电流却一直流过运行绕组,这就有可能烧坏运行绕组。
因此使用PTC启动的电冰箱在断电后,至少要相隔三分钟,待PTC元件冷却到居里点温度以下,使之恢复为低阻态时,方可进行第二次启动 使用PTC元件启动的最大优点是它是一种无触点的开关,利用了PTC的温度开关特性,在启动运行时无噪声、无磨损、无火花、高可靠、长寿命,且与压缩机有较宽的匹配范围,一般应选与压缩机的功率相匹配,故常以与其相匹配的压缩机功率(如1/8Hp)作为它的规格,标记在外壳上 目前国产PTC元件的主要技术指标如下: 在25℃室温下的阻值一般为15～47Ω±30%,冰箱常用的是22Ω和33Ω,瓷片耐压大于等于300V,最大承受电流为7A,最大工作电流小于20mA,启动时间为0.1～1.5s 4)压缩机的保护 (1)冰箱压缩机电机需要的保护由于压缩机在连续运行时,电机定子绕组、铁芯的温度可达100～110℃,压缩机活塞对制冷压缩机所产生的压缩热也可达100℃,这些热量将通过压缩机的外壳向周围空气中散发在夏天其外壳的温度可达100℃以上这将加速绕组绝缘的老化,缩短压缩机的使用寿命但冰箱压缩机是断续工作的,它受温控器的控制,因此在正常制冷运行过程中,温升不会超过也不允许超过绝缘材料所允许的最高温升,其外壳温度约在55℃。
但若温控器失灵、安装不当或其他使用不当等原因,都有可能导致压缩机长时间连续运转,致使其温升超过所规定的允许范围,因此需要有过温升保护装置,这是其一其二,当由于某种原因,如启动支路发生开路或压缩机发生了卡缸、抱轴等机械故障时,致使通电后压缩机无法启动运转,这时有很大的启动电流流过压缩机的运行绕组,使绕组很快发热,直到冒烟烧坏运行绕组,如遇此情况,就需要有一个过电流保护装置 (2)碟形过电流过温升保护继电器碟形过电流过温升保护继电器如图7－52所示它是将一碟形双金属片、一对动断(常闭)触点和一段0.6～1.2Ω的镍络电阻丝一起组装在一个耐高温的酚醛塑料制成的小圆壳内引出两个接线头,串接在压缩机电路中安装时,将它的开口端紧压在压缩机的外壳表面,以便感受压缩机的温升 图7－52 碟形过电流过温升保护继电器 图7－53 碟形过电流过温升保护继电器在冰箱电气线路中的接线 接通电源后,如压缩机电机流过很大的启动电流,在1～3s内就能启动完毕,电流很快下降到额定电流电流虽大,但时间过短,不足以使双金属片受热变形上翘弯曲,但若接通电源后,压缩机不能正常启动,过大的电流较长时间地流过电阻丝,在几秒内就可使0.6～1.2Ω的电阻丝加热到火红色的高温,并直接对碟形双金属片强烈加热,加热到一定温度后,双金属片即变形,迅速向上弯曲翻转,使动触点与静触点分离(如图7－53虚线所示),切断电路。
通常要求在6～15s内必须动作,这就是过电流的保护功能如果由于各种原因使压缩机长走不停或过载,使压缩机机壳温度达到100℃以上,即使工作电流正常,双金属片的温度也会随机壳温度升高而升高,最终亦导致动、静触点的分离,切断电路,这就是过温升的保护功能 所以说这种保护器具有过电流和过温升双重保护功能保护器的触点分离后一般需要三分钟左右才能复位,其延时断开与复位时间制造厂在产品出厂前都已调好,无需用户进行调整这种碟形过电流过温升保护继电器常与重锤式电流启动继电器或PTC启动继电器配合使用,在结构上将启动器和保护器组装在一起套在一个塑壳里,直接插在压缩机电机的三根引出线上这种组装式启动保护继电器因具有结构简单、安装方便、性能可靠、体积小等优点而得到广泛使用重锤式电流启动继电器和碟形过电流过温升保护继电器技术参数见表7－2电冰箱用过电流过温升保护继电器规格见表7－3 表7－2 重锤式电流启动继电器和碟形过电流过温升保护继电器技术参数 表7－3 电冰箱用过电流过温升保护继电器规格 (3)内埋式热过载保护继电器 如图7－54所示,它只是一个双金属片,装在压缩机电机的运行绕组旁,直接感受运行绕组温度的变化。
当绕组由于某种原因温度升高,超过允许值或产生过电流温升时,双金属片发生变形,触点断开,切断压缩机电机电路,从而保护了压缩机电机这种保护器的优点是:直接感受压缩机电机绕组的温度变化,灵敏可靠,缺点是直接装在绕组旁,在压缩机封焊后,如保护器发生故障不便于更换 图7－54 内埋式热过载保护继电器 2.温度控制与温控器温度控制与温控器 1)概述 (1)温控的目的温控的目的是使冰箱内蒸发器表面的温度始终保持在某一预定的范围内 (2)温控方式温控一般有三种方式:一是调节制冷系统制冷量的大小;二是控制压缩机的开停间隙时间,开的时间长,制冷时间延长,箱温可降得低些;三是调节压缩机电机的转速,调高转速可加大制冷能力,使箱温降得低些由于冰箱是采用毛细管降压的,其制冷量是不可调节的,故无法采用第一种方式,当然也可以采用类似于大型冷冻箱、小型冷库中的膨胀阀那样来调节制冷量,但成本高,可靠性低第二种方式是目前冰箱中广泛采用的,用温控器实现对压缩机开停的控制,以达到控温的目的第三种方式是最理想的方式,它不是控制压缩机的开停,而是通过控制压缩机电源的频率来控制压缩机的转速,既可节电又能延长压缩机电机的使用寿命,这就是正在发展中的调频冰箱,这将是冰箱温控的发展方向。
下面重点介绍第二种温控方式 (3)温控过程温控过程如图7－55所示 将感温元件紧贴在冰箱蒸发器的表面,使其时刻感受冰箱内蒸发器表面温度的变化,当箱内温度变化偏离预定范围时,感温元件接受温度的信息,进而将其转化为开关触点的动作,从而控制压缩机的开停,使制冷循环或断或续地进行,达到控制箱内温度的目的 图中的感温元件和快跳开关触点构成一个温控器件,称之为温度控制器,简称温控器温控器分机械式和电子式两大类,机械式又称为蒸气压力式可见温控器的功能和作用就是直接控制压缩机正常运行过程中的开与停,间接地控制箱内的温度 图7－55 温控过程方框图 (4)感温元件 常用的感温元件有感温囊和NTC元件(是一个具有负温度系数电阻特性的热敏电阻器),分别适用于机械类蒸气压力式温控器和电子式温控器中 2)蒸气压力式(又称感温囊式)温控器的结构与工作原理 (1)感温元件——感温囊其结构如图7－56所示,有波纹管式和膜盒式两种,它们都是由感温管、感温腔和充以感温剂所组成的一个全封闭的腔体只要感温管不发生断裂或泄漏就可以长期使用所充的感温剂通常是氯甲烷CH3CL或氟里昂R12在室温下感温腔内的压力可达0.5MPa以上。
图7－56 感温囊的结构 (a)波纹管式;(b)膜盒式 (2)温控器的结构温控器的结构如图7－57所示 图中触点1、2处于断开位置时,压缩机停止运转这时蒸发器的温度随时间而逐渐升高,感温腔内感温剂的饱和压力也随之增高,致使感温腔传动膜片克服主弹簧拉力而向左移动,到达一定位置时(相当于一定的蒸发器表面温度),通过传动杠杆,推动快跳活动触点2,使之与静触点1闭合,接通压缩机电机回路,压缩机电机开始启动运行,制冷系统恢复工作之后,蒸发器表面温度逐渐下降,感温腔内感温剂的饱和压力随之下降,在主弹簧拉力的作用下,传动膜片向右移动,达到一定位置时,快跳活动触点与静触点分离,压缩机再次停止运行上述过程交替进行,使压缩机断续运行,便可使冰箱内的温度在一定的范围内变化 图7－57 蒸气压力式温控器的结构原理图 (3)温度调节原理温度调节原理如下： ①温度高低的调节:旋动温控器的温度调节旋钮(即改变凸轮的位置),改变主弹簧的拉力,即可改变作用在传动膜上的压力如将凸轮逆时针旋至一定位置,主弹簧拉力增大,这时只有当蒸发器表面温度升到较高的温度,才能克服增大了的弹簧拉力,以推动触点闭合,即冰箱内的温度调高了,反之亦然。
②最低温度的调节:如将凸轮旋钮旋至图示的极限位置,然后调节最低温度调节螺钉,以改变主弹簧的初拉力,使最低温度满足规定的要求在温控器制造时最低温度已调定,并用漆封死螺钉5,用户不可随意调节 ③开停温差的调节:温差调节螺钉3用以调节动、静触点之间的距离,从而改变温控器的开停温度之差同样,该温差在温控器出厂时已调定,一般为5～15℃(对应于箱内开停温差约为2～3℃),并采用漆封死螺钉3显然温差太小,压缩机开、停的次数会增加,甚至频繁启动,而且影响冷藏冷冻食品的存放期 3)温控器的类型及其温控特性 (1)温控器型号的命名温控器型号的命名规则如下： (2)温控器的类型温控器的类型如下： ①WPF系列普通型温控器——用于间冷式冷冻室温度的控制 这类温控器的外形、电路符号、接线及温控特性曲线如图7－58所示 图7－58 WPF系列普通型温控器 技术指标:设计温度范围为-35～15℃;温度调节范围最大25℃;开停温差5～11℃开、停机的温度都在零度以下如WPF22501,表示冷点的停机温度为-22℃,开机温度控制在-17℃(设温差为5℃) 外形结构特点:有可调温的旋柄,电气上有两个引出线端子,路中温控触点LC与压缩机电机My串接。
②WSF系列按钮式半自动化霜型温控器——用于直冷式单门冰箱 WSF系列是在WPF系列的结构基础上增加了一个化霜结构,在外形上多了一个化霜按键其外形、电路符号、接线及温控特性曲线如图7－59所示 图7－59 WSF系列按钮式半自动化霜型温控器 在需要化霜时,按下化霜键,可断开压缩机,停止制冷,进入化霜工作状态当化霜完毕,按键自动跳起,自动复位到原设定的温控制冷状态,具有半自动化霜的功能,故常用于直冷式单门冰箱的控温它的化霜(DEF)线是一条与横轴平行的直线,即不管温度设定在何处,开、停点温度都在零度以下,但化霜终了恢复制冷工作的温度一律在3～10℃范围内,通常规定在5℃ 这类温控器从外观看也只引出两根引线,但有一个红色按键位于旋柄的顶部,在电冰箱线路中的接法与WPF系列相同,与压缩机电机串接 ③WDF系列定温复位型温控器这类温控器的外形、电路符号、接线及温控特性曲线如图7－60所示它有H、L、C三个引出端,HL为手动强制开关,LC为温控开关,与前两类温控器一样,在常温下闭合,只有当温度降低到调温凸轮所设定的温度值时才断开由温控曲线可知,不管设在何挡温度,停点的温度都在零度以下,但开点的温度在零度以上并恒定不变(3～6℃),这与前两类温控特性有很大区别,故称之为定(或恒)温复位型。
这类温控器只适用于直冷式双门冰箱,且温控器装在冷藏室,其感温管的尾部应紧贴在冷藏室蒸发器的表面 图7－60 WDF系列定温复位型温控器 当压缩机开启制冷时,箱内温度开始下降,蒸发器表面温度很快下降到零度以下,直至凸轮所设定的位置时,触点LC断开,压缩机停转,箱内温度回升到5℃左右(冷藏室的温度一般控制在1～5℃之间),能自动闭合温控开关LC,开机恢复制冷状态如WDF20型温控器,其冷点的停机温度为-20℃,开机温度为5℃,开、停点的温差较大 ④WMF系列温感风门型温控器 这类温控器用于间冷式双门双温冰箱,对冷藏室内的温度进行控制它不像前三类那样直接用于控制压缩机的开停,而是用于控制通向冷藏室风门的开度它没有电气部分,即没有触点,因此在电路中无法反应出来 4)电子式温控器 电子式温控器采用热敏电阻作为感温元件热敏电阻的阻值随温度的变化而变化,可以分为NTC和PTC两类所谓NTC,即负温度系数,是指热敏电阻的阻值随着温度的升高而降低;而PTC,即正温度系数,是指热敏电阻的阻值随着温度的升高而升高 热敏电阻的阻值变化可以利用平衡电桥(惠斯通电桥)测量,如图7－61所示。
由于温度的变化,热敏电阻的阻值发生改变,电桥中的电阻变得不平衡,致使电桥的输出电压发生改变根据输出电压可以反算出热敏电阻的实际阻值,从而知道实际的温度 图7－61 利用惠斯通电桥测量热敏电阻阻值原理图 电子式温度开关广泛应用在房间温度控制、压缩机启停控制、风机启停控制、除霜控制等过程中此外,电子式温度开关通常还会整合其他一些诸如计时、显示、报警等功能 图7－62所示为利用电子式温控器控制蒸发器的应用热敏电阻放置在蒸发器的回风中,如果回风温度低于设定值,则温度开关发出控制信号使热力膨胀阀前的常闭电磁阀掉电关闭,从而相应的蒸发器支路不再有制冷剂流过,蒸发器不再提供冷量,导致室温会逐渐上升,当其上升至设定值以上时,温度开关重新把电磁阀打开,蒸发器又开始工作 图7－62 利用电子式温控器控制蒸发器 3.化霜与化霜控制化霜与化霜控制 1)概述 霜的来源:冰箱存放的食品中含有水分,制冰时冰盒中盛有水,水在任何温度下都会蒸发,所以冰箱内总含有水蒸气;此外,冰箱开门时,箱外的湿热空气会涌入箱内,在冰箱运行制冷一段时间后,箱内温度下降,当箱内空气温度降到了空气的露点温度以下时,空气中所含的水蒸气达到饱和,并会凝结在温度低于0℃的蒸发器表面,逐渐形成霜。
蒸发器表面凝结霜层的多少和厚薄与冰箱内空气的湿度、温度以及开门的次数有关冰箱内空气温度越低,相对湿度越大,开门次数越频繁且持续时间越长,则蒸发器表面凝结的霜层也越厚 霜的传热性能很差,它是热的不良导体,其导热系数只有0.5kcal/(cm·℃·h),而紫铜是320kcal/(cm·℃·h),铝为175kcal/(cm·℃·h)铜与铝是热的良导体,故蒸发器的壳体、管路用铝或铜制成如果蒸发器表面结了厚霜,热阻大增,阻碍了蒸发器冷量的传递,使其吸热性能大大降低,导致制冷量下降,制冷系统的制冷效果下降,压缩机运行时间延长,甚至长走不停,耗电量增加,且箱内的温度也不能得到正常地下降当蒸发器表面凝霜厚达10mm时,传热效率要下降30%以上,在间冷式冰箱中结霜还会增加循环风的阻力,减小风量,降低制冷能力总之,霜层过厚是不利的当霜层厚度达5mm左右时,就应及时进行除霜 2)化霜方法 化霜是指清除蒸发器表面的霜层,故又称除霜针对不同类型的电冰箱,宜采用不同的除霜方法,大体上可分为自然化霜和强制除霜两大类 (1)自然化霜这种方法仅适用于直冷式电冰箱,化霜过程不外加任何热源,全靠温度自然回升到0℃以上进行化霜,其特点是化霜过程太长。
①人工化霜(手动开始,手动结束)又称为手动化霜当发现蒸发器表面凝霜厚达5mm左右时,用手旋动温控器调节旋钮,使其转至停(OFF)的位置上,或拔下电源线插头,使压缩机停转此后箱内温度逐渐回升至零度以上,使凝霜自然融化凝霜化完后,要及时地将温控开关复位到原设定的温度或重新插上电源线插头,使压缩机重新进入制冷、凝霜过程 此法虽简单、省电,但很不方便,一旦忘了人为恢复,将使箱温回升过高而影响物品的贮存和保鲜度 人工化霜常用于直冷式双门冰箱对冷冻式蒸发器的化霜,它是借助于WDF系列温控器的手动强制开关H－L,将温控器的旋柄逆时针旋转到底,强制断开H－L触点,使压缩机停转化霜完毕,必须人工复位H－L开关,并重新将温控器旋回到原温度设定的位置 ②半自动化霜(手动开始,自动结束)采用WSF系列温控器实现半自动化霜,是国内、外直冷式单门电冰箱应用最为广泛的化霜方式由于开始化霜时需要人工操作化霜按键,而化霜完后能自动恢复制冷,因此称它为半自动化霜 因这类温控器既可实现自动温控,又可实现半自动化霜,故又称为化霜复合型温控器 ③自动化霜(自动开始,自动结束)采用WDF系列定温复位型温控器,实现对直冷式双门冰箱冷藏室蒸发器表面的化霜。
将温控器的感温管尾部紧贴在冷藏室蒸发器的表面,当压缩机运行制冷时,箱内温度下降,上下两个蒸发器表面开始逐渐凝霜当箱温降到温控器所设定的温度时,压缩机停转,箱内温度开始回升当冷藏室温度回升到5℃左右时,冷藏室蒸发器表面的霜已全部融化,温控器触点LC自动闭合,恢复制冷状态由此可见,每当压缩机在温控器的控制下停转一次,冷藏室蒸发器表面的霜就会全部融化一次,故又称WDF系列温控器为自动化霜温控器 (2)强制除霜这种化霜方式不是靠箱内温度自然回升到0℃以上进行化霜,而是使用外加热源强制使蒸发器表面的温度快速升高,达到融霜目的显然强制除霜可大大缩短整个融霜时间,对食品等的存贮不会带来很大的影响强制除霜通常有高热制冷剂除霜和电热除霜两大类,其控制方法也有手动、半自动和全自动目前间冷式冰箱(又称无霜冰箱)广泛采用全自动电热除霜方式,整个融霜过程无需人工参与,就能按一定的时间间隔通断布在蒸发器周围的电热丝或电热管,自动、快速地完成除霜过程 ①线路基本组成如图7－63所示在温控器2与压缩机电机组3之间加入除霜电路,除霜电路由定时化霜时间继电器1、化霜电热丝4(约为150W)、化霜温控器5和温度保险丝6等所组成。
定时化霜时间继电器如图7－64所示它有一个凸轮机构,由微型同步电动机Md经多级盘片齿轮减速后驱动凸轮的结构确定了制冷与化霜的时间间隔,一般要求制冷时间达8小时后化霜一次,故控制凸轮每转一周为8小时,即当同步电机Md累积运转达8小时,凸轮控制开关触点CB断开,切断压缩机电机的电源,而接通触点CD,即接通了化霜电热丝的支路,进入化霜期 定时化霜时间继电器的功能是用于控制进入化霜的时刻和制冷与化霜的循环周期 当需要提前化霜或不按自动化霜周期化霜时,可将其转轴顺时针旋转一个角度,使触点提前到达或者跳过化霜位置即可 图7－63 全自动化霜线路图 图7－64 定时化霜时间继电器 化霜温控器如图7－65所示它是一个形似碟形的双金属片,用于控制化霜的时间其双金属片变形跳开的温度为13.5℃,复位闭合温度为-5℃,正是此技术指标,才使其成为全自动化霜的关键器件 蒸发器除霜加热电热丝(管)是一种封装在镀镍钢管中的电热丝(功率一般为120W左右),沿着蒸发器的管路布置;另一种是用电热管,面对翅片盘管式蒸发器直接加热 图7－65 化霜温控器 图7－66 化霜温度保险丝 ②线路分析。
设图7－63中的触点位置为一次化霜终了,触点CB刚刚接通压缩机My电路,Md和My同步运转从图中可见,Md与化霜电热丝4是串接在一条支路上,由于Md的阻抗为7055Ω,是加热电热丝阻抗(约320Ω)的21倍,因此加到加热器上的电压仅为电源电压的1/22,产生的热量甚微,而Md基本上承受着正常的运行电压当Md与My同步运转到调定的化霜时间间隔时,定时化霜时间继电器的动触点CB断开压缩机电机,并接通双金属化霜温控器5和化霜电热丝4的支路,由于5的电阻可忽略不计,故此时Md被化霜温控器所短接,Md停止运转并中止计时此时电源电压全加到了化霜电热丝上,实现了强制电热除霜 当蒸发器表面凝霜全部融化后,蒸发器表面的温度将继续上升,当达到双金属化霜温控器5的跳开温度(一般为+13.5℃)时,其触点跳开,停止加热,同时使Md恢复运转约经数分钟,凸轮再沿逆时针方向转过一个很小的角度后便断开触点CD,接通触点CB,再次接通My,开始下一个制冷—化霜循环的运转周期此后蒸发器表面温度很快下降,直到5的复位温度为-5℃时,化霜温控器的触点再次闭合,为下一个化霜时刻的到来做好准备如此周而复始,实现了全自动除霜的目的,化霜所需的时间将随蒸发器表面凝霜的厚薄而自动调节。
冰箱运行于化霜阶段,当某种原因致使化霜温控器的触点发生黏连时,即在化霜完了,蒸发器表面的温度超过了+13.5℃后触点无法跳开,这将使蒸发器继续被加热当温度达到某一定温度时(一般在65～76℃之间),温度保险丝6熔断,防止了因温度继续升高至使蒸发器管路发生爆裂的严重损坏 4.风扇、照明电路风扇、照明电路 间冷式双门双温电冰箱,冷冻室装有一只风扇电机Mf,用作箱内空气的强制对流,使降温后的冷空气沿规定的路径分配给冷冻室和冷藏室风扇电机要受四道开关(S1、S2、WPF、CB)的控制风扇只有在大、小两个门都关上,且压缩机运行(温控开关LC闭合,化霜定时继电器触点CB闭合)时才运转任何一个开关打开,风扇必须停转,以减少箱内冷气的外流,或使热量带入冷冻和冷藏室 照明灯是为冷藏室存取物品时作照明用的,只受冷藏室大门的控制,通过大门门触开关控制门开灯亮,关门熄灯 在实际应用中,大小门门触开关是一个组装一体的复合门触开关;冷冻室门门触开关是一个常开触点,只控制风门的开停;冷藏室门门触开关是一个复合门触开关,即常闭触点与照明灯串接,常开触点与风扇支路串接复合门触开关的两种状态分别控制照明灯与风扇电机的运行状态,线路图如图7－67所示。
图7－67 复合门触开关和风扇、照明控制电路 5.直冷式电冰箱典型电路分析直冷式电冰箱典型电路分析 1)直冷式单门电冰箱典型线路 直冷式单门电冰箱典型线路如图7－68所示 (1)启动方式:RSIR方式 (2)启动器:采用PTC启动器或重锤式电流启动继电器 (3)保护器:采用过电流过温升保护继电器 (4)温控器:采用WSF型温控器,控制冷冻室内蒸发器表面的温度 (5)化霜方式:按下WSF温控器的化霜按键,实现半自动自然化霜 (6)照明:采用10W、220V的冰箱照明灯,由门触开关(常闭)控制 图7－68 直冷式单门电冰箱典型线路 2)直冷式双门电冰箱典型线路图7－69 直冷式双门电冰箱典型线路 直冷式双门电冰箱压缩机的启动和保护与直冷式单门冰箱的一样,其不同之处有以下几点: (1)温控直冷式双门电冰箱温控的对象不同,它是控制冷藏室蒸发器表面的温度,故用WDF定温复位型温控器装在冷藏室,其感温管紧贴在下蒸发器的表面根据WDF的温控曲线可知,它必须在环境温度高于5℃时,才能使温控开关LC闭合若在冬天,周围环境低于5℃时,则无法开启压缩机,为此必须设置一个电热丝DR1(装在冷藏室靠近温控器感温管尾部附近,约20W)对温控器感温管加热,以补偿由于周围环境温度过低不能使温控开关闭合的缺陷,故又称其为补偿电热丝。
但过了冬天则无此必要,故又加了一个补偿开关SB(又称冬用开关) (2)化霜上蒸发器采用人工自然化霜,需要化霜时只要断开温控器WDF的强制手动开关HL即可待冷冻室化霜完毕,应及时将温控器复位至所设定的温度位置 下蒸发器利用WDF温控开关LC的温控特性,实现自动自然化霜 (3)防露对一些性能较好的直冷式双门冰箱,门框的防露不是采用防露管而是在门框的四周布一圈电热丝DR2,以防天气潮热时在门框周围出现结露现象但到了冬天,天气干燥,为了节电而加了一个节电开关Sj(又称夏用开关) 3)间冷式双门双温无霜电冰箱典型线路 间冷式双门双温无霜电冰箱典型线路如图7－70所示,其各部分元器件的作用和工作原理与直冷式相同 图7－70 间冷式双门双温无霜电冰箱典型线路 6.电冰箱的主要电气故障分析电冰箱的主要电气故障分析 (1)压缩机不运转、无异常声音、无电流电源发生故障:保险丝烧断;电源插头接触不良;连接线松断可用万用表交流电压250V挡进行电压测量,找出故障点 ①温控器接触点接触不良、感温管断裂造成感温囊内感温剂泄漏用万用表电阻挡测量触点是否开路,可用热棉纱给感温管微微加热,检测触点能否闭合。
②压缩机运行绕组开路切断电源,拆下启动继电器,用万用表R×1挡测量运行绕组MC的阻值,一般在8～22Ω,若测得无穷大,说明该绕组已开路 ③保护继电器故障检查触点接触是否良好(接触电阻应为0),热元件电阻约为0.6～1.2Ω,若为无穷大,则视为触点脱落或接触不良 ④启动继电器电流线圈开路重锤电流线圈的电阻在1～2Ω时为正常,若测得无穷大,则判为开路 ⑤其他连接导线开路 (2)压缩机不运转,有嗡嗡的异常声音,随后是过流保护动作可通过测电流法进行判断:在冰箱的电源电路中串入满量程为0～10A的交流电流表,启动瞬间电流表指示值应大于工作电流,出现冲击偏转,随着压缩机的启动,电流即刻下降到额定工作电流若测得电流为0,则属于前述的第一类故障若测得电流始终大于工作电流的数倍,随后过流保护器动作,并听到压缩机发出嗡嗡声,则判定为第二类电气故障,其故障的主要原因如下: ①电压过低当电源电压低于180V时,因启动电流小于继电器的最小吸合电流,导致触点无法吸合 ②启动绕组开路或部分短路若测得电阻值为无穷大,则判为开路;若小于正常值,则判为绕组间短路 ③启动支路其他故障重锤触点接触不良或脱落;启动电容开路、短路或容量不足;PTC启动器损坏。
压缩机发生“转子抱轴”或运动部件发生“卡死”等机械故障,此类故障可采用人工启动法进行判别 (3)漏电漏电主要是由于压缩机绕组绝缘性能下降所造成的,分轻微漏电和严重漏电轻微漏电是由于空气湿度大,接线柱或者其周围有油迹或导电灰尘的污染致使绝缘性能下降(低于2MΩ),通过清除、干燥即可恢复绝缘性能严重故障通常是由压缩机内部绕组绝缘老化、碰壳等造成的,必须更换压缩机 7.冷柜的控制系统冷柜的控制系统 冷柜控制系统的主要作用是根据使用要求,自动控制压缩机电机的开、停,调节制冷剂流量,并对压缩机实施自动保护,以防止压缩机烧坏此外,还可对冷柜的制冷系统实现最佳控制,降低能耗,提高其性能指标冷柜的控制系统有温度控制器、过载过热保护器、启动继电器、融霜定时器、照明控制装置和风扇控制装置 冷柜分为冷藏柜和冷冻柜通常在冷藏柜内,温度控制器感温包安装在蒸发盘管上,而对于冷冻柜则放在柜内空气中冷藏柜一般采用停机融霜的方法,而冷冻柜则采用电热融霜下面以美国Manitowac公司生产的冷柜电路图为例分别介绍它们的电气控制原理 1)冷藏柜的电气控制原理 当主开关位于“开”的位置时,高压继电器通电,继电器常开触点闭合,温度控制器处于导通状态,压缩机和冷凝器风机开始运转。
只要有门打开,蒸发器风机则停止转动,而内部灯亮详细过程可参见电路图旁边的电气部件开停顺序 图7－71 冷藏柜控制电路图 2)冷冻柜的电气控制原理 图7－72为冷冻柜制冷循环时的控制电路原理图当合上主开关时,除霜定时器处于工作状态,与此同时,高压继电器导通由于此时柜内温度较高,除霜定时器上的触点4闭合,温度控制器接通,制冷循环开始这时除霜定时器触点N闭合,柜内灯开关处于断开位置,蒸发器风机开关闭合当除霜周期开始时,除霜定时器上的触点4和N断开,触点1闭合,蒸发器风机和制冷循环结束,除霜加热器开始工作当蒸发器盘管温度达到-1.1～1.7℃时,除霜过程结束,蒸发器风机热继电器闭合,风机开始运转详细过程可参见电路图旁边的电气部件开停顺序 图7－72 冷冻柜制冷循环时的控制电路电路图 7.2 典型活塞式制冷机组的控制 典型活塞式制冷机组的控制 7.2.1 空调用制冷装置的控制 空调用制冷装置的控制 空调用制冷装置控制系统如图7－73所示该制冷系统所用的压缩机没有卸载装置,风机也不变速,常被用于中小型公共场所的空调系统中该控制系统主要包括能量调节系统和安全保护系统 图7－73 空调用制冷装置控制系统 1.能量调节系统能量调节系统 由于外界新风温度可作为空调系统的主要负荷干扰,因此为提高控制精度,使系统的制冷量能够更好地与外界所需要的热负荷相匹配,系统除了进行常规的能量调节外,还增加了一些特殊的调节方法,包括采用专用的温度式蒸发压力调节器,通过对新风温度的发信,控制流过蒸发器的制冷剂等。
表7－4 各种能量调节方法 图7－74 旁通能量调节中压缩机与蒸发器热负荷的匹配 图7－75 温度式蒸发压力调节器CPT 图7－76 新风温度调节中压缩机特性线与蒸发器特性线的匹配 2.安全保护系统安全保护系统 表表7－－5 主要保护措施 主要保护措施 7.2.2 氨制冷装置的控制 氨制冷装置的控制 图7－77所示是氨制冷装置控制系统图该控制系统也包括能量调节系统、安全保护系统等 图7－77 氨制冷装置控制系统 1.能量调节系统能量调节系统 为使外界所需要的热负荷与机组的制冷量相匹配,就要进行压缩机的能量调节、冷库的温度调节及相应的冷凝压力调节和氨泵的控制等,表7－6列出了氨制冷装置的调节系统所用的能量调节方法 表7－6中，第Ⅱ、第Ⅲ号机带有能量卸载装置,单机的能量调节也是通过压力控制来控制的,按照吸气压力的变化,分别控制卸载液压缸的油路,实现单机的能量调节 表表7－－6 氨制冷装置的能量调节方法 氨制冷装置的能量调节方法 图7－78 压缩机能量调节中四台压缩机的启停顺序 图7－79 冷凝压力控制中水泵的启停顺序 2.安全保护系统安全保护系统氨制冷装置所采用的安全保护系统见表7－7。
表表7－－7 氨制冷装置的安全保护系统 氨制冷装置的安全保护系统 7.3 溴化锂吸收式机组的控制 溴化锂吸收式机组的控制 随着现代控制方式与控制方法的应用,溴化锂吸收式机组均淘汰了使用常规仪表的落后控制方式,代之以采用可编程控制器与单片机等先进的微机控制方式,既可实现机组的能量调节、安全保护,又可实现机组的状态检测与故障预报等功能,同时还可实现机组的远程监控功能溴化锂吸收式机组的微机控制系统如图7－80所示 按溴化锂吸收式机组的微机控制系统所实现的功能可划分为微机检测功能、微机预报功能、微机记忆功能、微机执行功能及远程通信功能 图7－80 溴化锂吸收式机组的微机控制系统 7.3.1 微机控制系统检测、预报和记忆功能的实现 微机控制系统检测、预报和记忆功能的实现 1.微机控制系统检测功能的实现微机控制系统检测功能的实现 为实现机组状态监视、参数控制、故障诊断及安全保护等功能,微机控制系统必须对机组各部件中的主要参数进行连续检测与显示,同时也可对机组所处的运行状态进行监视可连续检测的参数包括温度、压力、流量、质量分数等,见表7－8 表表7－－8 微机控制系统的主要检测参数 微机控制系统的主要检测参数 表表7－－8 微机控制系统的主要检测参数 微机控制系统的主要检测参数 表表7－－9 微机控制系统对机组运行状态的监视 微机控制系统对机组运行状态的监视 在微机控制系统的数据显示中,除机组各运行参数、运行状态的直接显示外,还加入了许多直观的图形监视功能。
如参数动态流程图,它可将机组运行状态及各参数的实际值显示于系统流程图上图7－81所示是机组运行过程中的浓溶液动态显示图图7－81(a)显示了溶液结晶温度与安全温度,浓溶液当前所处的状态,即浓溶液的当前温度与浓度;图7－81(b)显示出了浓溶液温度随时间变化的结晶线与安全线,从图中可明显看出机组所处的状态点与安全结晶线的距离,当浓溶液的状态点处在图中所示的虚线以上时,表示浓溶液处于安全范围内 图7－81 浓溶液运行状态动态显示图(a)参数动态流程图;(b)浓溶液动态流程图 2.微机控制系统预报功能的实现微机控制系统预报功能的实现 为使机组能更安全可靠地运行,微机控制系统充分利用了自身的优势,加入了对机组运行故障的预报功能,称之为故障管理系统故障管理系统能够通过微机操作界面,在机组出现故障时,提示故障部位、故障原因和故障处理方法,使操作人员对故障的处理更快捷,提高了机组的使用效率和运行可靠性微机的故障诊断方式为如下两种: (1)直接诊断,是通过对机组主要运行参数的采集,将采样值与设定值或规定值进行比较,得出相应的结论这类故障内容见表7－10 表表7－－10 溴化锂吸收式机组的故障检测系统 溴化锂吸收式机组的故障检测系统 (2)间接诊断,是通过对机组主要运行参数进行采集,根据这些运行数据及历史运行数据,进行综合计算、分析,判断机组异常工作,或将要发生异常的设备或部件,实现故障预报的功能。
第二种方法能够综合分析系统,对各部件进行综合评价,保证机组的各部件时刻处于最佳的状态运行,防止事故的发生,真正体现了微机控制的智能化,因此它是目前的一个研究热点,也是机组走向智能化的必然发展趋势 图7－82所示的吸收器故障检测系统,是溴化锂吸收式机组的异常检测系统的分支之一,它的控制程序如下: (1)测量冷水、冷却水和吸收器溶液的一组温度日流量数据,包括冷却水中间温度、冷却水的进出口温度、冷却水流量、吸收器溶液进出口温度、冷水进出口温度及冷水流量等 (2)将测得的数据进行计算计算主要包括如下三个回路: ①根据简单的四则运算计算实际平均温度差; ②计算吸收器中的换热量; ③计算出的制冷负荷,与②所算得的换热量比较,推算出理想的平均温度差 (3)将③和①的数据进行对比,从而计算出吸收器处于异常状态的程度,通过故障判定回路作出判定,在显示装置中显示出来 图7－82 吸收器故障检测系统 3.微机控制系统记忆功能的实观微机控制系统记忆功能的实观 为便于机组的管理、运行经验的总结及机组运行趋势的分析、判断,微机控制系统设置了数据寄存单元,可寄存一些重要的数据这种记忆功能包括机组资料的存储及以往运行数据的记录等。
微机所存储的机组资料包括机组的工作原理、基本操作方法、维护保养方法等,用户可随时查阅这些资料;以往运行数据的记录包括机组累计运行时间、以往运行参数、机组故障发生次数、故障内容及故障发生时的具体参数记录等此外,以往数据的记录还可以指示机组运行的趋势,如在浓溶液动态运行状态的分析中,可以通过对以往数据的记录,显示浓溶液运行趋势,预测机组未来的结晶状态,见图7－81(b) 7.3.2 微机控制系统执行功能的实现 微机控制系统执行功能的实现 1.实现机组的能量调节功能实现机组的能量调节功能 能量调节系统的目的是使机组的制冷量时刻与外界所需要的热负荷相配由于外界所需要的热负荷不可能一直恒定,因此就要求机组的制冷量也要作出相应的改变溴化锂机组的制冷量是否与外界热负荷相匹配,首先体现在机组冷水出水温度的变化上因此,能量调节系统就是以稳定机组冷水出水温度为目的,通过对驱动热源、溶液循环量的检测和调节,保证机组运行的经济性和稳定性由于机组热源的供热量会使发生器中冷剂的发生量发生变化,则制冷量也会发生相应的变化因此,机组制冷量调节系统就是通过对热源供热量的调节来保证冷水温度维持在设定点上 1)直燃机组的制冷量调节(以燃气为例) 对于直燃机组来说,在全负荷条件下,燃烧器将处于最大燃烧量燃烧。
当外界热负荷减少,冷水出水温度下降时,燃烧器将减少燃烧量,以适应外界变化了的热负荷当所需燃烧器的热量低于最小燃烧量时,燃烧器将断续工作图7－83显示了直燃式机组制冷量调节的自动控制原理,其控制元件主要有温度传感器、微机控制系统、执行机构和调节阀,见表7－11 图7－83 直燃式机组制冷量调节的自动控制原理 表表7－－11 直燃式微机控制系统的控制元件 直燃式微机控制系统的控制元件 2)蒸气型、热水型机组的制冷量调节 与直燃式制冷量调节系统相类似,蒸气型、热水型机组的制冷量调节,也是通过调节热源的供热量来实现的蒸气型机组制冷量调节的控制原理如图7－84所示 图7－84 蒸气型机组制冷量自动控制原理 调节阀通过调节蒸气或热水的流量,保证冷水的出水温度稳定在设定值上在满负荷条件下,调节阀全开;当负荷减小,冷水温度开始下降,低于设定温度时,调节阀将调节蒸气或热水流量以适应负荷的变化;当负荷减少到零,蒸气或热水调节阀可处于全闭位置随着发生器获取热量多少的变化,发生器中溶液的液位也会随之变化,特别是双效机组更为明显因此,发生器中要有液位保护和液位控制功能,以保持稳定的液位这种调节方法调节迅速,但它通常要和溶液循环量的调节配合,共同完成制冷量的调节,以保证稀溶液循环量随着发生器获取热量多少的变化而变化,保证机组在低负荷运行时,仍然具有较高的热力系数。
3)溶液循环量调节 此调节与机组的能量调节密切相关,当外界所需要的热负荷增大时,溶液的循环量也应增加;反之,溶液的循环量也会下降溶液循环量调节主要有如下两种方法: (1)通过安装在高压发生器中的电极式液位计发信溶液液位的变化,对溶液循环量进行控制可通过溶液调节阀或变频器控制溶液泵转速来实现,使低液位时溶液循环量增大,高液位时溶液的循环量减少或溶液泵停止在中间液位(正常液位)时,由安装于高压发生器中的压力传感器,发信高压发生器中的压力变化信号,或温度传感器发信高压发生器中浓溶液出口的温度变化信号,通过比例调节,改变进入高压发生器的溶液量 (2)通过安装在蒸发器冷水管道上的温度传感器,发信蒸发器冷水温度,调节进入蒸发器的溶液循环量,使机组的输出负荷发生改变,保持冷水温度在设定的范围内,如图7－85所示送往发生器的稀溶液循环量共有四种控制方法,见表7－12溶液循环量调节具有很好的经济性,但因调节阀安装在溶液管道上,因此对机组的真空度有一定的影响 图7－85 送往发生器的稀溶液循环量控制示意图 表表7－－12 送往发生器的稀溶液循环量的控制 送往发生器的稀溶液循环量的控制 2.实现机组的安全保护功能及措施实现机组的安全保护功能及措施 微机控制系统执行安全保护功能,在系统出现异常工作状态时,能够及时预报、警告,并能视情形恶化的程度,采取相应的保护措施,防止事故发生,此外,还可进行安全性监视等。
安全保护按故障发生的程度,可分为重故障保护和轻故障保护两种重故障保护是针对机组设备发生异常情况而采取的保护措施这种情况下,系统故障发生,导致安全保护装置动作后,必须检测设备,查出机组异常工作的原因,待排除故障后,再通过人工启动,才能使机组恢复到正常运行重故障保护及采取的相应保护措施见表7－13轻故障保护是针对机组偏离正常工况而采取的一种保护措施,机组自动控制系统能够根据异常情况采取相应的措施,使参数从异常恢复到正常,并使机组自动重新启动运行轻故障保护及采取的相应保护措施见表7－14 表表7－－13 重故障保护内容 重故障保护内容 表表7－－14 轻故障保护内容 轻故障保护内容 3.实现机组的正常与非正常启动、停机及再循环功能实现机组的正常与非正常启动、停机及再循环功能 溴化锂机组要实现正常的启动与停机,必须具有一系列的程序运行系统,主要包括程序启动系统、程序停机系统程序停机系统又包括程序正常停机系统和程序故障停机系统这些系统保证了溴化锂机组能够安全、可靠、稳定、经济地运行 图7－86所示为直燃型程序启动框图;图7－87所示为直燃型程序正常停机框图;图7－88所示为直燃型程序故降停机框图;图7－89所示为蒸气型程序启动框图;图7－90所示为蒸气型程序正常停机框图;图7－91所示为蒸气型程序故障停机框图。
图7－86 直燃型程序启动框图 图7－87 直燃型程序正常停机框图 图7－88 直燃型程序故障停机框图 图7－89 蒸气型程序启动框图 图7－90 蒸气型程序正常停机框图 图图7－－91 蒸气型程序故障停机框图 蒸气型程序故障停机框图 4.实现机组的联控与远程监控功能实现机组的联控与远程监控功能 1)联控功能 微机控制系统能够根据外界所需要的热负荷,合理地调配多台机组,并能联动控制外部水泵与风机,使机组更经济、可靠地运行 例如:某用户3台机组制冷量为1163kW,总制冷量为3489kW机组运行过程中,通过安装在冷水进出口的温度传感器以及冷水的流量计,计算出机组应产生的总制冷量(外界所需要的热负荷)当外界所需要的热负荷降至2326kW时,就停止一台机组,同时停止与该机组对应的水泵和风机;当外界所需要的热负荷升至2674kW时,重新启动该机组与该方式相同,当外界所需要的热负荷降至1163kW时,就停止两台机组,同时停止与这两台机组对应的水泵和风机;当外界所需要的热负荷升至1512kW时,重新启动一台机组依次类推通过以上方式,实现各台机组之间既协调又经济的运行。
同时,在机组运行过程中,各台机组也会根据外界热负荷的变化,自动调节机组本身的制冷量 图7－92 微机集中控制系统 2)远程监控功能 为了使生产厂家能够对各地用户的机组进行监视和维护,了解各地用户的使用情况,帮助用户管理好机组,延长机组的使用寿命,同时,为便于对已经具有楼宇智能化控制及其他控制网络的用户进行机组的监控,集中控制系统还具有远程监控功能,通过多种方式实现对机组的监控各种远程通信方式见表7－15一些远程通信功能见表7－16 表表7－－15 各种远程通信方式 各种远程通信方式 图7－93 网络计算机与机组计算机的通信方式 图7－94 机组计算机与其他计算机的通信方式 图7－95 生产厂家计算机与机组计算机的通信方式 表7－16 一些远程通信功能 7.4 螺杆式制冷机组的控制 螺杆式制冷机组的控制 7.4.1 能量调节与安全保护系统 能量调节与安全保护系统 1.能量调节系统能量调节系统 螺杆式制冷机组的能量调节主要从两方面入手:①对压缩机的有效压缩量进行调节;②对冷水温度进行调节压缩机能量调节主要采用压缩机卸载的能量调节方法(热气旁通调节方式则作为辅助的调节手段),可从满负荷的10％无级调节到100％。
压缩机卸载装置由滑阀组成,如图7－96所示滑阀被安装在压缩机缸体的底部,通过拉杆与油缸活塞相连由于油缸两端的油压变化,使得活塞在油缸中移动时,可以带动滑阀移动移动的滑阀改变了转子在起始压缩时的位置,从而减小了压缩腔的有效长度,也就减小了压缩腔的有效体积,达到了控制制冷剂流量,进而控制有效制冷量的目的 由于滑阀可停留在压缩机的任何位置,因此该调节可实现平滑的无级能量调节,同时吸气压力也不发生变化滑阀两端的油压由两个电磁阀控制,见图7－96中的加载电磁阀和卸载电磁阀电磁阀受微机发出的加载和卸载信号控制压缩机卸载时,卸载电磁阀开启,加载电磁阀关闭,高压油进入油缸,推动油缸活塞,使滑阀向排气方向移动,滑阀的开口使压缩气体回到吸气端,减小了压缩机的输气量压缩机加载时,卸载电磁阀关闭,加载电磁阀开启,油从油缸排向机体内吸气区域,高低压压差产生的力将滑阀向吸气端推动,从而使压缩机的输气量增大 图7－96 螺杆压缩机能量调节的卸载装置(a)滑阀卸载位置;(b)滑阀全负荷位置 压缩机的滑阀所处的位置,根据冷水或盐水出口温度的大小进行控制温度传感器、微处理器、加载电磁阀、卸载电磁阀、滑阀共同组成了对冷水温度(或盐水温度)进行控制的闭环系统,见图7－97。
另外机组还可根据冷水进水温度来调节滑阀采用冷水的进口温度和冷水的出口温度发信,均可以控制冷水的温度这两种控制方式的区别主要在于冷水的进口温度调节受外界负荷影响较大,机组控制反应迅速,但控制波动较大;采用冷水的出口温度控制,机组控制反应较慢,但控制波动较小通常,该控制规律采用比例调节规律,比例带可根据实际情况选定和修改 图7－97 螺杆压缩机能量调节原理 当外界热负荷处于某一范围波动时,通过对压缩机的能量调节,能够将冷水的出水(或进水)温度保持在设定值上但是当外界热负荷非常小时,滑阀处于最小能量调节状态,这时如果外界热负荷仍小于压缩机所产生的冷量,则冷水出口或进口温度将持续下降,当下降到一定温度时,控制系统将暂时关闭压缩机,待冷水温度回复后,再重新开机运行 2.安全保护系统安全保护系统 机组设有一套完整的安全保护装置,执行这一安全保护任务的是微电脑微电脑监控所有的安全控制输入,一旦发现异常,会立即作出反应,必要时会关机或减小滑阀的开启度,保护机组不致发生事故而受到损坏当机组发生故障并关机后,会在微电脑的显示屏上显示故障内容,同时在控制中心面板上进行声光报警这次报警会记录在微电脑的存储器中,用户可在报警历史表中查找到该次故障信息。
螺杆式机组通常所发生的故障见表7－17 表表7－－17 螺杆式机组通常所发生的故障 螺杆式机组通常所发生的故障 表表7－－17 螺杆式机组通常所发生的故障 螺杆式机组通常所发生的故障 3.其他控制系统其他控制系统 表表7－－18 机组控制系统所实现的一些特殊功能 机组控制系统所实现的一些特殊功能 7.4.2 程序与微机控制系统 程序与微机控制系统 1.程序控制系统程序控制系统 为使机组安全、可靠、正常地运行,螺杆式制冷机组的微机控制系统根据自身的特点,建立了机组的开机、停机与再循环程序 机组开机后,微机要执行一系列的开机检查,检查机组各安全保护系统及报警系统,确定机组各参数是否都在规定的范围内如检验通过,则依次完成冷水泵开启、冷却水泵开启、冷水流量与冷却水流量检验等一系列程序,直至压缩机启动,机组进入正常的运行状态 机组接到手动关机命令后,按顺序,首先关闭压缩机,随后根据压缩机电动机电流的衰减情况,关闭冷却水泵,再延时关闭冷水或盐水泵如果关机过程中出现某些异常,则关机程序将被改变如关机时冷凝水进水温度大于某一温度,则微机控制算法将会另外决定主机停机后,何时关闭冷却水泵。
机组停机程序能够保证机组的正常停机压缩机在低负荷工况运行时,可能会使机组循环关机这是由于压缩机的最低制冷量可能会大于外界所需要的热负荷,当压缩机运行时,冷水温度持续下降,最终导致关机等冷水温度回升后,再重新开机这种循环称为再循环,完成这个功能的程序称为再循环程序当机组处于再循环程序运行时,冷水泵将继续开启 除手动关机外,系统还设有安全关机,即故障关机它的关机程序与手动关机程序基本相同,所不同的是微机屏幕将显示关机的原因,同时报警指示灯连续闪亮安全关机必须按复位按钮才能解除报警信号 表表7－－19 机组正常开机、正常与故障关机顺序 机组正常开机、正常与故障关机顺序 表表7－－20 机组再循环开机与关机顺序 机组再循环开机与关机顺序 2.微机控制系统微机控制系统 螺杆式微机控制系统的组成与溴化锂机组的相同,主要由CPU、存储器、显示屏、模/数及数/模转换、温度传感器、压力传感器、继电器等部件组成通过这些部件的协调工作,微机控制系统可以完成机组的温度、压力等参数的数据检测,进行机组的故障检测与诊断,执行机组的能量调节功能与机组的安全保护功能,运行机组的正常开机、正常与非正常关机程序。
另外微机控制系统还具有存储功能,可供用户及维修人员查询机组运行的历史数据以及机组以住的运行情况,同时机组还具有远程通信及监视功能微机控制系统可检测的参数见表7－21 表表7－－21 微机控制系统可检测的参数 微机控制系统可检测的参数 7.4.3 机组的群控与远程通信 机组的群控与远程通信 冷水机组的群控结构图如图7－98所示冷水机组的微电脑控制屏通过RS－485接口,把信息传送到冷水机的通信接口,多个通信接口的RS－485串联连接,把信息送到中心控制器中心控制器可以集中监控冷源系统中的所有设备,包括:监测冷水机运行状态和故障;远程设定冷水机的冷冻水出水温度和满负荷电流,遥控冷水机的开停;监控冷水泵、冷却水泵、冷却塔的状态、故障和开停;监测冷源系统冷水供水回水的温度、流量和压差,并可调整这个压差;监测冷却水总供回水的温度,监控各分支冷水、冷却水路的电动蝶阀等 图图7－－98 冷水机组的群控结构图 冷水机组的群控结构图 7.5 离心式制冷机组的控制 离心式制冷机组的控制 7.5.1 能量调节系统 能量调节系统 离心式机组是通过调节压缩机可调导叶的开闭大小,来进行压缩机能量调节的通常可调导叶被安装在压缩机叶轮的进口处,通过调节导叶的开启度,就可调节进入压缩机的蒸气量,从而调节制冷量。
图7－99所示为离心式压缩机及可调导叶所处的位置示意图 图7－99 离心式机组的导叶调节 与上面所述的螺杆式机组相同,压缩机可调导叶的开闭位置受冷水的出口温度控制机组投入运行后,将根据冷水的出水温度(即外界热负荷),自动调节导叶开度当外界热负荷减小到压缩机能量调节的最小范围时,机组将自动关机 测量冷水出水温度的温度传感器、可编程控制器、电动执行机构及导叶,共同组成了机组的反馈能量调节系统(如图7－100所示)可编程控制器所采用的控制规律为PID控制规律、温度传感器采用铂电阻,既保证了温度测量的准确性,又保证了反馈控制的精确性 图7－100 离心式机组的反馈能量调节系统 除上述全自动控制外,机组还具有手动调节功能,可随时手动调节导叶的开闭 除常规的恒速驱动的离心式压缩机外,目前还有新开发的变速驱动的离心式机组该机组除使用导流叶片进行能量调节外,还通过调节离心压缩机的旋转速度来调节压缩机的有效排气量,从而大大地提高了压缩机的效率当外界热负荷下降时,压缩机的电动机转速就减慢,同时优化调节导叶的开度由于变频驱动装置的使用,使得压缩机的能耗与恒速型压缩机相比大大减小,尤其是在低负荷的情况下。
图7－101所示是恒速驱动离心式压缩机与变速驱动离心式压缩机在各负荷下能耗比较曲线变速驱动的离心机年运行费用可节省30％另外,变速驱动的离心机还可实现机组的轻载启动 图7－101 恒速驱动离心式机组与变速驱动离心机能耗比较曲线 7.5.2 机组安全保护、保护型控制与故障处理 机组安全保护、保护型控制与故障处理 微机控制系统的应用,使得机组具有更强的故障保护、自行处理、停机报警、显示及寄存等能力当微机控制系统接到启动指令后,就开始检测机组各参数的值及各部件所处的状态,同时判断这些参数及部件的状态是否正常这些检测与判断伴随着机组的运行不断地进行,一旦有异常及故障发生,即作出反应,自行处理或停机报警,并能将故障内容以代码的方式在屏幕上闪耀显示,故障发生后到停机前的有关参数,将被寄存在微机系统内,供用户及检修人员查询用户可根据显示的代码,了解机组发生故障的类型,以便做出准确的判断,及时修理离心式机组的保护内容见表7－22 表表7－－22 离心式机组的保护内容 离心式机组的保护内容 图7－102 机组主机电流控制框图 7.5.3 程序控制系统 程序控制系统 机组的程序控制包括机组的开机程序、正常关机程序与故障关机程序。
这些程序是保证机组安全可靠运行的前提条件,也是延长机组寿命,减小机组事故发生率的必要保证开机程序包括在全自动状态下的正常启动及循环启动正常启动即机组的起始开机,循环启动即机组在冷水低温停机后的再启动正常启动需要操作人员按下机组“运行”按钮,当机组接到这个指令后,即按顺序依次开冷水泵、冷却水泵及油泵,并检测冷水泵、冷却水泵的流量是否正常,油压是否正常,随后延时开主机,主机根据冷水出水温度自动调节导叶,进入正常的反馈控制阶段机组正常启动的程序框图如图7－103所示机组循环启动前,主机处于待命状态,等待冷水出水温度回复当冷水出水温度回升至某一温度后,同时机组的停机已超过了一定的时间,油温也大于一定的值时,则主机进入自动循环启动状态,启动程序框图如图7－104所示 图7－103 机组正常启动的程序框图 图7－104 机组循环启动程序框图 停机程序包括正常停机和故障停机正常停机又包括手动停机与自动停机手动停机是由于用户按了“停止”按钮而导致的自动停机则是因为冷水出水温度过低而导致的它们的停机顺序基本相同,唯一不同的是自动停机将使冷水泵持续运行,直到再开机手动与自动停机框图如图7－105所示。
另外,故障停机的顺序与上述手动停机顺序相同,只是控制系统还在显示器上闪烁显示故障代码并报警 图7－105 机组手动与自动停机框图 7.5.4 机组的群控 机组的群控 与螺杆式机组相同,离心式机组也具有群控功能,各机组通过微机的RS－485接口串联连接,再把信息传送到中心控制器中心控制器可以集中监控冷源系统中的所有设备,包括:监测冷水机运行状态和故障;远程设定冷水机的冷冻水出水温度和满负荷电流;遥控冷水机的开停;监控冷水泵、冷却水泵、冷却塔的状态、故障和开停;监测冷源系统冷水供水回水温度、流量和压差,并可调整这个压差;监测冷却水总供回水的温度;监控各分支冷水、冷却水路的电动蝶阀等 7.6 空气调节系统的自动控制 空气调节系统的自动控制 7.6.1 空调系统温度控制的方法 空调系统温度控制的方法 为了控制空调系统的温度,需要调节空调机系统的回风量、新风量和风机盘管的冷热水流量根据空气调节过程中空调机类型的不同,空调系统的温度控制主要围绕着几种类型的空调机,如新风量空调机、定风量空调机、变风量空调机、柜式空调机等,进行一次回风的混风调节、送风温度调节、送风温度补偿调节、末端温度调节、室内或回风温度调节等。
1.一次回风的混风调节一次回风的混风调节 空气调节既需要考虑空气的温度,还要考虑空气系统的品质等因素,需要具有一定的新风量,以保持空气中CO2等含量适中虽然新风量越多越有利于空气调节品质,但是过多的新风量会增加系统能量消耗在一般情况下,冬季和夏季工况是新风量达到最小限量(CO2含量适当,符合一定的要求),而回风量达到最大在过渡季节,当室外环境温度在一定范围内,要求根据检测的室内温度对新风量和回风量进行调节风门自动调节对新风门动作往往具有逻辑要求当空调系统开始运行时再打开新风门;当空调系统停止运行时,新风门处于关闭状态,防止冬天加热器中的剩水冻坏设备一次回风混风调节的原则是:既要考虑室内空气的品质,控制CO2等的含量,又要提高系统经济性,尽量节约能耗 2.室内或者回风温度调节室内或者回风温度调节 由温度检测器检测室内的温度,采用比例或者比例积分规律控制冷水阀和温水阀,同时进行上述一次回风的混风调节采用新风对空气系统进行冷却时,要求新风温度或者新风焓值小于室内焓值,并且需要确保新风量适当的CO2含量,使得CO2含量较低,符合要求,且新风量风门处于最小开度 3.末端温度调节末端温度调节 采用风机盘管单元,可实现送风温度的控制及室内送风量的控制。
风机盘管系统所使用的温度控制器包括电器式温度控制器、简易电子式温度调节器以及PI规律控制的电子式温度调节器采用温度控制器控制盘管内的冷热水流量,从而控制空气系统与冷热媒介的换热量,达到调控温度的目的而对于风机,也可以控制风机的风量一般情况下风机的风量可以分为几挡,其风量控制可以采用手动控制与自动控制末端温度调节主要考虑各个房间对冷热负荷的不同要求,保证每个房间温度调节的机动灵活性与调节精度 4.送风温度调节送风温度调节 送风温度调节是指空调器出口的空气温度调节,根据要求的送风温度和检测到的实际送风温度,通过温度调节器控制冷热媒介的流量,使得送风温度达到要求,且保持稳定送风温度调节原理如图7－106所示 图7－106 送风温度调节原理 5.送风温度补偿调节送风温度补偿调节 使用一些感温元件测出由于室外温度、新风量、冷水温度、冷水水量、热水温度、热水水量等变化而引起送风温度的变化用该送风温度的变化,校正调节阀的动作,可以使得这些干扰对室内温度的影响大大减小调节的原理主要是按照前馈调节,设计按各种干扰作用实施控制的前馈调节系统,以补偿或者减少这些干扰作用对室内温度的影响,防止控制系统产生振荡。
室外送风温度补偿调节原理如图7－107所示,调节器根据新风温度提前采取相应的动作,保持温度t6尽量在设定的范围内,使其减少波动 图7－107 送风温度补偿调节原理(a)系统图;(b)焓湿图 室内空气系统的控制除了需要调节风机风量、新风量之外,还需要控制风机盘管的冷热水流量风机盘管的冷热水流量控制包括定流量控制和变流量控制对于定流量系统,如果要调控控制系统温度,只能通过控制风机转速来实现,而对于变流量控制系统，可以通过改变冷热媒系统的流量来控制室内空气温度,也可以同时改变风机的转速来共同实现室内温度的控制 风机盘管的控制方案中,可采用二通阀,也可采用三通阀来控制;可采用简易的温控器进行控制,也可采用智能型温控器进行控制图7－108～图7－110给出了三种风机盘管机组的调节方案,这都是典型的末端调节方案 图7－108所示是以室内型温度控制器控制小型电动球阀实现双位控制冬夏季转换时,可在调节器内部切换,只要把调节器从正作用切换成反作用,就可使一个调节器同时适应冬、夏季需要;风机与电动球阀进行连锁控制 图7－108 电气式风机盘管控制 图7－109所示是以风机进口温度发信,采用小型电动三通阀调节,用改变旁通水量的方法调节进盘管的冷(热)水量,达到控制房间内温度的目的。
室内温度控制器附带设定器,可对房间的控制温度进行设定,同时还可手动调节风机的速度(高、中、低速) 图7－109 简易电子式风机盘管控制 图7－110所示是温控器加三速开关的四管制变流量风机盘管系统,该系统中冷、热水管道分开,并分别使用冷水电动调节阀和热水电动调节阀进行控制室内温度控制器可实现PI控制,并可根据室内温度自动进行风机风量的控制,同时风机风量还受来自于室内的手动信号控制温度控制器具有液晶显示室温的功能,温度设定以数字表示 图7－110 智能电子式风机盘管控制 7.6.2 空调系统湿度控制的方法 空调系统湿度控制的方法 空气系统的相对湿度太大会让人感觉很闷,空气的相对湿度太小又会让人感觉非常干燥,因此湿度控制是空调系统需要控制的重要部分湿度控制需要检测湿度信号湿度控制与温度、压力等参数调节差异较大,因测量方法不同,调节的特点也不太一样湿度调节系统的建立,很大程度上取决于湿度的测量与信号转换方法各种湿度调节器的差异,也是由于湿度测量方法的不同而形成的 1.湿度测量的基本方法湿度测量的基本方法 常用的湿度测量的基本方法有以下几种:动态法(双压法、双温法、分流法)、静态法(饱和盐法、硫酸法)、露点法、干湿球法、电子式湿度传感器法、毛发尼龙丝式湿度传感器法和氯化锂湿度传感器法。
1)动态法 双压法、双温法是基于热力学P、V、T平衡原理,平衡时间较长;分流法是基于绝对湿气和绝对干空气的精确混合由于采用了现代测控手段,这些设备可以做得相当精密,却因设备复杂、昂贵,运作费时费工,主要作为标准计量之用,其测量精度可达±2%RH以上 2)静态法 静态法中的饱和盐法,是湿度测量中最常见的方法,简单易行但饱和盐法对液、气两相的平衡要求很严,对环境温度的稳定要求较高,用起来要等很长时间去平衡,低湿点要求更长特别在室内湿度和瓶内湿度差值较大时,每次开启都需要平衡6～8小时 3)露点法 露点法是测量湿空气达到饱和时的温度,是热力学的直接结果,准确度高,测量范围宽计量用的精密露点仪准确度可达±0.2℃甚至更高现代光电原理的冷镜式露点仪价格昂贵,常和标准湿度发生器配套使用 4)干湿球法 这是18世纪就发明的测湿方法,历史悠久,使用最普遍干湿球法是一种间接方法,它用干湿球方程换算出湿度值,而此方程是有条件的:即在湿球附近的风速必需达到2.5m/s以上普通的干湿球温度计将此条件简化了,所以其准确度只有5%～7%RH干湿球法不属于静态法,不要简单地认为只要提高两支温度计的测量精度就等于提高了湿度计的测量精度。
早在18世纪人类就发明了干湿球湿度计,干湿球湿度计的准确度还取决于干球、湿球两支温度计本身的精度;温度计必须处于通风状态;只有纱布水套、水质、风速都满足一定要求时,才能达到规定的准确度 干湿球法通过测量干球、湿球的温度经过计算得到湿度值,因此对使用温度没有严格限制,在高温环境下测湿不会对传感器造成损坏 干湿球法的维护相当简单,在实际使用中,只需定期给湿球加水及更换湿球纱布即可与电子式湿度传感器相比,干湿球测湿法不会产生老化、精度下降等问题,所以干湿球法更适合于在高温及恶劣环境的场合使用 5)电子式湿度传感器法 电子式湿度传感器产品及湿度测量属于20世纪90年代兴起的行业近年来,国内外在湿度传感器研发领域取得了长足进步,湿敏传感器正从简单的湿敏元件向集成化、智能化、多参数检测的方向迅速发展,为开发新一代湿度测控系统创造了有利条件,也将湿度测量技术提高到了新的水平电子式湿度传感器是近几十年,特别是近20年才迅速发展起来的湿度传感器生产厂在产品出厂前都要采用标准湿度发生器来逐支标定电子式湿度传感器的准确度可以达到2％～3％RH 6)毛发尼龙丝式湿度传感器法 毛发与尼龙丝在不同湿度空气环境中的伸缩率不同,其长度也会随湿度而变化。
当相对湿度增加时,毛发、尼龙丝会伸长,反之会收缩利用这些物质对空气湿度的机械敏感性,制成湿度调节器一些尼龙膜片发信的相对湿度调节器,其测量范围为30％～80％RH;毛发式湿度调节器的测量范围为20％～96％RH;比例带可调范围一般为20％～30％RH这类湿度调节器的优点是构造简单、工作可靠、价廉、不需要经常维护,因此在陆用、船用舒适空调中使用很广虽然其调节精度不高(5％),但对舒适空调的要求是可以满足了其缺点是毛发与尼龙膜片使用时间长以后,容易产生塑性变形和老化,造成相对湿度变化与输出位移之间变化不成线性关系,同时这种发信器的零值与终值亦常需调整虽然毛发式(或尼龙膜片)湿度调节器上附有湿度调整螺钉及温度补偿调节装置,但这仍是影响湿度测量精度的因素 7)氯化锂湿度传感器法 氯化锂在空气中具有强烈的吸湿性,吸收空气中水分到一定程度后,氯化锂中的水分与空气中的水蒸气达到平衡,在一定的相对湿度下,氯化锂所吸收的水分也是一定的,二者有定量的关系空气中湿度越高,则被氯化锂吸收的水分也越多,氯化锂的电阻值越小根据这一原理,制成氯化锂电阻式湿度检测器 根据测量方法不同,可以采用不同的湿度控制传感器。
对于空气系统的湿度控制,主要包括空气系统的加湿控制和除湿控制分别对应着对不同加湿设备的不同控制方法,如蒸气加湿器控制,电极式加湿器控制和超声波加湿器的控制等而除湿控制一般通过冷却盘管降温,使得空气中的水分凝结,从而达到除湿的目的 2.加湿控制的方式加湿控制的方式 1)蒸气加湿器的控制 蒸气加湿器也称为干式蒸气加湿器,其结构原理如图7－111所示来自锅炉的蒸气(压力约为0.11MPa),经减压阀,沿输送管进入喷管外套,并在喷管外表面绕一圈,用来加热喷管内的蒸气,防止管内蒸气冷凝而产生水滴从喷管外套出来的蒸气,先经导流板至加湿器外筒体、导流箱与导流管,然后进入加湿器内筒体在这个过程中,可将表面冷凝水排除,内筒体加热的蒸气被外筒体的蒸气加热减压并再汽化,保证喷管中是干燥的蒸气均匀稳定喷出的蒸气呈烟雾状,不会形成水滴喷蒸气对空气进行等温加湿,效果比较理想,调节反应速度也快,无水滴减少了水对空调管道系统的金属材料腐蚀,提高了送风质量 图7－111 干式蒸气加湿器构造原理 2)喷水加湿器的控制 一般采用调节喷水温度的办法使空气降温,减焓,增加空气的湿度喷水室对空气进行喷淋,使空气作多变过程控制,同时还对空气有净化作用。
让空气通过淋水系统,直接将空气加湿,这种加湿方式在实际过程中应用比较少水的温度控制非常重要,因为空气通过喷水系统,会发生换热,使得温度发生变化,其控制不如蒸气加湿器灵活方便喷水温度的调节采用电动三通混合调节阀,以改变回水与冷水的混合比例来实现调节方式不允许采用双位控制,因为双位控制喷水会有间断,对空气净化不利 3)电极式加湿器的控制 电极式加湿器控制原理如图7－112所示它是利用水导电,使插入水中的电极之间流过电流,该电流使水加热而产生蒸气,利用所产生的蒸气加湿空气,通常采用双位控制方式 由于水加热时存在着热惯性,对调节不利,而且电极易腐蚀,会增加管理难度,但这种加湿方法不需外加蒸气源,设备简单,使用方便,一般成套设备上使用较多 图7－112 电极式加湿器控制原理 4)超声波加湿器的控制 超声波加湿器属喷雾式加湿方法,可作为室内直接加湿器使用其特点是水雾化效果好,粒子细,在空中悬浮时间长,且噪声小,控制方便,但造价较高 从水中向水面发射具有一定强度的超声波时,水面就能形成喷雾状的水柱,其表面就产生细微的水雾利用电子线路产生超声波的高频电能,并且通过交换器将高频电能变换成机械振荡的机械能,其所使用的变换器是压电振动子,又称换能器。
压电振动子是一种压电物质,当它通电的时候,内部分子就移动,而使压电振子产生形变用在超声波加湿器上的压电振子,是利用厚度振动的,即一通上电压,厚薄就发生变化,而形成表面的振动这个机械振动使水雾化后进入到空气中,达到加湿空气的目的 图7－113所示是超声波加湿器框图把220V的电压通过变压器降到45V,然后送入科尔波兹振荡电路,输出1.6MHz的高频信号,再经过电压放大,功率放大,从而使振荡器具有一定的功率功率放大器的负载是压电振动子,压电振动子将电能转换为机械能作用在水槽底部,向水面发送超声波并使水雾化,然后借助风机连续不断将水雾吹至房间为了得到最大雾化量,要保持水槽有一定的水位和水温,当然,保持一定的水温还可防止在水槽外面结露 图7－113 超声波加湿器框图 5)电热式加湿器的控制 电热式加湿法利用电热器将水加热沸腾,沸腾后的水分进入到空气当中,使得空气当中的水分含量增加,达到加湿的目的,同时这种加湿方式使得空气的潜热增加 对于减湿过程,可以采用的方法有冷冻除湿、冷却除湿、电热加热除湿和采用物理化学过程除湿等 冷冻和冷却除湿均是通过降低冷却盘管或冷排的温度,当温度降低到空气露点温度或者露点温度以下时,空气中多余的水分会在冷却盘管或冷排表面凝结,从而可以除湿。
通过湿度控制器控制冷却盘管的冷水量就可以实现除湿控制 电加热式除湿是当空气被送到电热管时,利用电热管加热除湿此种方式会使室内空气温度越来越高,不实用一般都采用配合冷却盘管,作补偿性的再热或者预热另外还有化学药剂除湿,利用化学药剂的吸水、与水反应的特性除去空气中水分化学除湿也称为断热干燥,因为这种过程类似于纯除湿的情况化学药剂除湿设备和运行费用非常昂贵,一般情况下不会采用 3.湿度调控系统的实行方案湿度调控系统的实行方案 1)露点温度调节 为保证室内的温度、湿度在一个给定的范围内,对于室内散湿量比较小或稳定的情况,主要是采用控制露点温度的方法来控制室内的相对湿度露点温度的变化与室内相对湿度变化密切相关如:当室温为20℃时,露点温度变化±1℃,室内相对湿度变化4％左右因此对露点温度的调节,实际上是间接控制了室内的相对湿度针对不同的空调系统,露点温度的控制实现方式不同对于采用直接蒸发表面式冷却器的空调系统,可采用控制蒸发压力来实现;对于间接蒸发式空气冷却式空调系统,露点温度可通过控制进入空调器的冷水量或冷水与回水的混合比来达到对于淋水式空调系统,露点温度控制可通过改变喷淋水温度来实现。
2)湿度直接调节 湿度调节器的发信器装在空调器出口,调节喷蒸气量,控制送风空气的相对湿度,调节器可以是双位动作(控制蒸气电磁阀),亦可以是比例积分调节动作对于中央集中式空调系统,这种方案只需一套湿度调节器,湿度调节时反应迅速缺点是仅感受、控制了送风湿度,若室内散湿量变化较大时,室内的相对湿度的变化不能被感受,故此方案仅能控制空调器出口空气的相对湿度,在给定的区域内,可能引起室内实际湿度未受控制而产生大的偏差 湿度发信器直接装在有代表性的房间中(或装在回风管中)此时室内湿度调节精度将取决于湿度调节器的动作规律、灵敏度及加湿对象特性一般恒温恒湿系统及内散湿量较大场合均宜用此方案 7.6.3 空调系统静压控制的方法 空调系统静压控制的方法 1.静压调节的基本方法静压调节的基本方法 对于中央集中式空调系统,风机的压头与风量是按照空调系统中全部房间一起使用时选取的各支管系统均负责供一区房间,由于各房间的负荷情况不同,若房间采用风量调节,则各支管系统中的送风量也是经常变化的 风管中风量或空气速度的变化,会引起风管中静压的改变,故在几个房间公用一个送风支管的情况下,调节一个房间的送风量,会引起同支管邻近房间风量的波动,因而其他房间的温度也随之波动,调节系统不稳定。
静压调节器的基本方法是通过节流调节风量或泄放过量空气来保持风管内静压稳定可在各支管内安装静压调节器,以解决中央集中式空调系统中各房间风量调节的相互干扰问题 2.静压调节器静压调节器 1)直接作用式静压调节器 这种调节器的最大特点是不需要辅助能源,设备简单,适宜于调节精度要求不高的场合 图7－114所示为直接作用式静压调节器的一种结构形式其工作原理是风管中静压由压力传递管8引入,作用在橡胶波纹管(伸缩鼓)5上,11为静压定值调节弹簧,当风管静压升高超过给定值时,橡胶波纹管推动连接杆4和9,使调节挡板3和12关小,进行节流,使风门后静压降低到给定值范围反之,风门开大、使得静压回升 图7－114 直接作用式静压调节器 2)间接作用式静压调节器 气动静压调节器及其系统如图7－115所示 在空调器静压箱出口的每一支管上,装有气动伺服活塞,它带动一个节流风阀4与一个泄放阀3当该支管静压升高时,通过简易气动静压调节器1,控制气动伺服活塞,把节流风阀4关小,阀4通过软轴与阀3连接,把阀3打开,泄放部分空气至走廊,维持该支管中静压稳定 另外还有电动静压调节器,可控制送风机和回风机入口风阀叶片角度。
图7－115 气动静压调节器及其系统 7.6.4 典型空调系统的自动控制 典型空调系统的自动控制 对于空调系统,从控制分量的角度,典型的自动控制系统包括定风量控制系统和变风量控制系统 1.定风量空调机定风量空调机 1)双盘管式新风处理空调机 该空调机采用双盘管式系统,即将冷水与热水盘管分开来进行控制,而温度控制器使用同一个盘管,系统采用全新风另外,系统还加入了空气过滤器,定时检测过滤器两端的微压差,以判断是否要更换过滤器 双盘管式系统的温度与湿度控制方式有送风温度控制和送风露点温度控制两种控制送风露点温度实际上是间接控制送风的湿度 对于送风温度控制,一般采用电子式温度调节器,采用比例积分调节规律,将送风温度控制在给定的范围内由于风量固定,因此执行器调节的是进入盘管的冷水或者热水阀门的开度 送风露点温度控制采用电子式湿度调节器,一般采用比例积分调节规律,控制送风露点温度在给定的范围内通常由于是定风量形式,风量不能调节,执行器调节喷淋水的阀门开度对于干蒸气式加湿器,执行器调节的同样是蒸气阀门的开度 2)电子式定风量空调机 该空调机也采用双盘管,并采用部分新风、回风装置。
系统具有预冷和预热控制,即根据房间中空调机的使用时间,在房间正式开始使用前对房间进行预冷和预热从机组开始启动的时间到房间开始使用的时间,称为预冷或预热时间这个预冷或预热时间的长短,通常根据监视机的演算来决定,在预冷或预热时间内,系统新风门关闭,采用全回风系统同样具有过滤器两端的微压差检测功能系统的控制方式见表7－23,系统原理图见图7－116 表表7－－23 电子式定风量空调系统控制方式 电子式定风量空调系统控制方式 图7－116 电子式定风量空调系统 3)DDC方式定风量空调机 DDC方式是指把自动控制系统和中央监视的遥控站合为一体,用微处理机处理数据的控制DDC方式定风量空调机在控制上具有下列特点: (1)由于设定、显示、计算都是数字式的,因此没有传送和运算误差,可进行高精度的控制、检测; (2)输入、输出信号可传送至中央监视装置,可进行极为细致的管理; (3)除了空调机之外,还可对风机盘管单元、可变风量控制单元、动力站房机器等各台单机进行分散控制、管理; (4)传送机能被集中于一体,所以用一个传感器即可检测和控制; (5)能够采用通用性部件,并具有自我诊断功能,当故障发生时能迅速作出反应并进行处理; (6)用软件装入控制逻辑,可以进行分隔变更,这样就可很容易地在现场追加与变更程序; (7)把控制机能与中央监视的遥控站机能并在一个控制器中,用很小的盘内空间即可完成。
DDC方式定风量空调系统如图7－117所示,它具有上面所述的所有DDC方式的特点系统除具有室内的温湿度控制外,还加入了送风湿度辅助控制、CO2含量控制及预冷预热控制等,并能够与中央监视系统进行通信 图7－117 DDC方式的定风量空调系统 进行CO2的含量控制,是要保证空调房间的空气质量,同时又要考虑系统的节能因素,因此CO2含量检测器放置在空调系统的回风管内,以检测空气的质量通过对这个参数的检测及与给定指标的比较,控制新风风门与回风风门的开度,保证系统的最小新风量送风温度辅助控制是在大空间里,为了防止由于室内温度和送风温度传热延迟而引起的温度变动, 根据送风温度来预测室内温度的变化,以此预测值来辅助控制阀门的开度系统的控制方式见表7－24 表表7－－24 DDC定风量控制方式定风量控制方式 2.DDC方式的变风量空调机方式的变风量空调机 该空调机采用双盘管系统,附带双盘管式全热交换器,室内温度控制采用VAV(变风量)控制空调系统采用送风温度控制、回风湿度控制及静压控制系统还具有预冷预热功能、新风冷却控制、VAV风量决定送风量控制、送风温度负荷复位控制,并能与中央监视系统进行通信。
系统中采用全热交换器,主要是将部分新风与部分排风进行热交换,对新风进行冷却或加热控制，这样可回收部分排风冷量或热量送风温度负荷复位控制是根据VAV的风量和室内温度,来计算最佳的送风温度的设定值,主要是在变风量空调机中防止发生换气量不足及热输出不足的情况VAV风量决定送风量控制是根据VAV开度进行送风量控制,即合计所有VAV风量,结合空调机风机的转速特性输出转速另外为确保最小新风量及最小换气量,系统要设定好最小转数系统所采用的控制方式如表7－25所示 表表7－－25 系统所采用的控制方式 系统所采用的控制方式 。