制冷及空調(diào)裝置自動控制技術

1、 房間空調(diào)器房間空調(diào)器中央空調(diào)中央空調(diào)運輸制冷裝置運輸制冷裝置空調(diào)制冷裝置空調(diào)制冷裝置工程用制冷裝置工程用制冷裝置 其他制冷裝置其他制冷裝置冷藏制冷裝置冷藏制冷裝置冰箱冰箱冰柜冰柜陳列柜陳列柜冷庫冷庫冷藏集裝箱冷藏集裝箱1.1 制冷空調(diào)設備的發(fā)展過程制冷空調(diào)設備的發(fā)展過程 被稱為 “空調(diào)之父”的威利斯開利（willis H carrier)博士，在1902年7月17日發(fā)明了科學空調(diào)原理,并發(fā)明了世界上第一臺空調(diào)機。同時在美國建立了世界上第一所空調(diào)實驗室，1905年又在印刷廠首次建立了帶噴淋室的、全年運行的機械式空調(diào)系統(tǒng)，說明了空調(diào)技術已進入實際應用階段；1922年繼而又發(fā)明了離心式制冷機并用于

2、公共建筑（電影院）。 我國是在1931年首次在上海紡織企業(yè)安裝應用空調(diào)系統(tǒng)，舊中國沒有獨立的制造各種制冷設備的能力，只能依賴于國外進口。 解放以后，1956年上海、北京、天津、沈陽等地相繼開始了家用電冰箱的試制和生產(chǎn)。直到六十年代后才開始大量生產(chǎn)全封閉式電冰箱。 1963年在上海研制成第一臺窗式空調(diào)器，到1970年左右開始批量生產(chǎn)，但產(chǎn)量不大。我國大量生產(chǎn)家用空調(diào)始于1978年，當年的產(chǎn)量只有兩百多臺。 1980年的產(chǎn)量不足年的產(chǎn)量不足2萬臺；萬臺； 1990年的產(chǎn)量為年的產(chǎn)量為22萬臺；萬臺； 2000年的產(chǎn)量為年的產(chǎn)量為1827萬臺；萬臺； 2001年的產(chǎn)量為年的產(chǎn)量為2313萬臺；萬臺；

3、 2002年的產(chǎn)量為年的產(chǎn)量為3100萬臺；萬臺；2003年的產(chǎn)量為年的產(chǎn)量為4800萬臺；萬臺；2003年電冰箱的產(chǎn)量為年電冰箱的產(chǎn)量為2200萬臺；萬臺； 椐不完全統(tǒng)計,我國目前注冊的空調(diào)生產(chǎn)企業(yè)近400家。 2003年產(chǎn)量4800萬臺,出口1200萬臺，銷售約2000萬臺, 庫存超過1000萬臺（企業(yè)庫存和流通庫存）。 目前我國的家用空調(diào)行業(yè)生產(chǎn)能力已達5000萬臺（雙班生產(chǎn)）。制冷行業(yè)總產(chǎn)值已近1900億人民幣；主要產(chǎn)品： 窗式空調(diào)器； 分體式空調(diào)器； 家用中央空調(diào)機； 柜式空調(diào)機； 商用空調(diào)機； 中央空調(diào)機組； 其他各類專用、特殊用途的空調(diào)及制冷裝置。其中用螺桿式壓縮機的中央空調(diào)機組

4、發(fā)展最快； 所謂所謂自動控制自動控制，就是在沒有人直，就是在沒有人直接參與情況下，利用控制裝置，對生接參與情況下，利用控制裝置，對生產(chǎn)過程、工藝參數(shù)、目標要求等進行產(chǎn)過程、工藝參數(shù)、目標要求等進行自動的調(diào)節(jié)與控制，使之按照預定的自動的調(diào)節(jié)與控制，使之按照預定的方案達到要求的指標。自動控制系統(tǒng)方案達到要求的指標。自動控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，將直接影響到產(chǎn)品的產(chǎn)性能的優(yōu)劣，將直接影響到產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量、成本、勞動條件和預期目量、質(zhì)量、成本、勞動條件和預期目標的完成。標的完成。問題1：什么是制冷電氣控制？ 、以水冷立柜式空調(diào)機 為例說明制冷設備的 組成與工作原理；1、能量轉換的需要：、將電能轉換成熱能；

5、、將電能轉換成機械能；2、控制功能的需要；、高精度空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)的 需要；、空調(diào)裝置及設備工作順序，邏輯判斷的需要。壓 縮 機電 磁 閥 電 氣控 制 箱 電 磁換 向 閥風 機電 機操 作面 板電 加 熱 管 3、安全、正常工作的需要； 4、提高工作與運行效率的需要；（1）提高制冷設備運行的穩(wěn)定性 當負荷及環(huán)境溫度變化時，可自動調(diào)整制冷設備 的運行，使其在相應的工況下穩(wěn)定運轉。 最簡單的例子如BCD-183W電冰箱，當冷凍室冷點溫度達241.1時,溫控器檢測出這個溫度便立即作出反應，斷開壓縮機供電回路，停止制冷。當冷凍室溫度回升到 18+1.1時，壓縮機又自動投入制冷運行，周而復始，于是冷凍室

6、的溫度便始終保持在一18一24的范圍內(nèi)穩(wěn)定運行。 制冷系統(tǒng)是一個嚴密封閉的系統(tǒng)，為了保障制冷設備正常運行，并達到所要求的指標，需要把控制溫度、壓力、流量、濕度等許多熱工參數(shù)的一些控制電器和調(diào)節(jié)元件、各種儀表及附屬設備組合起來，形成一個控制系統(tǒng)。 在制冷系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)與控制的最主要參數(shù)是蒸發(fā)壓力與溫度、冷凝壓力與溫度以及壓縮機的能量等，因為它們與制冷能力、電能消耗和制冷系數(shù)有著密切的關系。調(diào)節(jié)制冷系統(tǒng)不僅要保障設備的安全運行，而且當外界溫度發(fā)生變化時，可通過調(diào)節(jié)來獲得廉價的人工制冷。 實現(xiàn)制冷機及其系統(tǒng)的全自動控制是制冷系統(tǒng)發(fā)展的方向。目前，隨著計算機技術逐步介入制冷裝置的自動化，各種大小型制冷機

7、甚至整個制冷系統(tǒng)都在向全自動化方向發(fā)展，對制冷裝置有關參數(shù)的最佳綜合調(diào)節(jié)、實現(xiàn)壓縮機的連續(xù)調(diào)節(jié)和系統(tǒng)的節(jié)能等，就成為各國竟相研究的方向。 制冷系統(tǒng)所以能制冷是由于制冷劑在一個不變?nèi)莘e的蒸發(fā)器中，保持一定的蒸發(fā)壓力p值進行吸收外界熱量而實現(xiàn)降溫的過程。要獲得恒定的壓力，除了壓縮機不斷地吸入壓縮蒸氣外，還要有“膨脹閥”，“節(jié)流閥”等閥體，來限定制冷劑一定的流量。有了恒定的蒸發(fā)壓力，才能獲得穩(wěn)定的蒸發(fā)溫度。 （2）自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)制冷劑的供液量，以維持被冷卻物體所需要的低溫。（3）保證制冷設備的安全運轉 當系統(tǒng)運行時出現(xiàn)壓縮機吸氣壓力過低、排 氣壓力過高、液擊或過熱、油壓低或油壓消 失，以及供液不足、斷

8、水等不正?，F(xiàn)象時， 自動保護裝置可使其維持正常運轉狀態(tài)，出 現(xiàn)緊急情況時，便自動停止運轉。 （4）全自動系統(tǒng)可按程序啟動、自動調(diào)節(jié)、自動記錄、自動顯示，以減輕操作者的勞動。 （5）提高運行的經(jīng)濟性。 1.3.1 制冷與空調(diào)裝置自動控制主要有以下內(nèi)容：制冷與空調(diào)裝置自動控制主要有以下內(nèi)容：（1）對制冷裝置的壓力、溫度、濕度、流量、液位、電流、電壓等參數(shù)進行自動調(diào)節(jié)與控制。（2）制冷裝置的保護：當制冷裝置工作異常、參數(shù)達到警戒值，使裝置故障性停機或執(zhí)行保護性操作，并發(fā)出報警信號以確保人機安全。（3）由于制冷裝置的型號、功能、容量、使用條件等不同，因此、制冷與空調(diào)裝置的自動控制系統(tǒng)種類、控制方式及復

9、雜程度也不同。 （1）傳統(tǒng)的機械控制方式：傳統(tǒng)的機械控制方式： 傳統(tǒng)機械控制方式是機械技術與電工技術結合的產(chǎn)物，它以電動機為動力，以開關、繼電器、接觸器、機械壓力式溫控器等為控制件。它的控制方式以開關控制和比例控制為主，多采用機械作用式的自控元件，以獲得可以接受的、較粗的制冷溫控精度，并保證制冷設備運行正確、安全可靠。這種傳統(tǒng)控制方式已有近百年的歷史，目前、還有部分制冷設備采用這種控制方式。1.3.2 制冷與空調(diào)裝置自動控制方式制冷與空調(diào)裝置自動控制方式M化霜計時器GY(灰)BK(黑)OR(橙)BW(茶色)M茶色RD(紅)BK(黑)BK(黑)風扇電機蘭色YL(黃)化霜溫控器排水加熱除霜加熱76

10、溫保度險 絲溫度控制器運行啟動CRSPTCBK(黑)BK(黑)YL(黃)白色白色紫色紫色蘭色黑色上門開關下門開關照明燈電源插頭蘭色YL(黃)灰色茶色茶色茶色OR(橙)黃220V定時器電機（過載保護器）OLtFR繼電器熱過載HLMF風機電機電子溫控器指示燈代 號名 稱SAFU保險絲管3A3N380V50Hz入N源電輸PEMC壓縮機電機壓縮機內(nèi)部電加熱器80名 稱代號突跳式溫控器接線端子LLL123KT延時繼電器交流繼電器220V高壓壓力開關RPRT溫度調(diào)節(jié)電位器溫度傳感器OH12BTXT2(15A)KM交流接觸器接線端子XT1(100A)按鈕開關EH12電加熱器XT1FR1MFKM1壓縮機SA1

11、3AFUHL1KM1FR13SB1KM12室內(nèi)風機EH34HP12SB船形選擇開關電源風機(R)OH34熔斷器(85 15A)超溫LFD45N、LF45N 電氣原理圖注:代 號名 稱代號名 稱(7)(8)(7)FR2(8)KA3tKA2OH1KA4運行SB2KM 7KM 6KM 4W2W1N自動AC-LCNO手動(A1)電子溫控器BTNC(A1)(A2)RPRT(A2)制冷SA2(A2)制熱(A1)j upWPK(96)(A2)(A1)(95)(A1)KM 5MC1FR2KM2KM3FR3 () ()壓縮機2LL3L1NBKMC2EH1EH21(1)(3)(2)(4)(6)(5)(6)(2)(

12、4)(5)(3)(1)(32)(21)(22)(31)(32)(31)UVWWVU(43)(44)(5)(95)(96)(6)(4)(A2)(A1)OH2tjupWPK跨接線冷卻水泵聯(lián)鎖開關1.如果用戶需與冷卻水泵聯(lián)鎖控制,可除去跨接線j up,加入冷卻水泵聯(lián)鎖控制開關或水流開關。2.設備出廠時,無空氣開關BK,及點畫線部分導線,由用戶現(xiàn)場自行安裝.(2)(4)(6)(1)(3)(5)5111310(22)(21)RVRRVRSRTRVRKT相序保護器3.采用渦旋壓縮機時,增加相序保護器RVR. 4.圖中( )號內(nèi)的代號,為電器器件上標注的符號. KA選擇接線端子XT3(15A)(1)(or)

13、HL2(5)(1)KA1(5)(96)(8)(7)(95)HL3(or)FR3KA4KA1KA2PHP2HP1P1516KA3KA4(7)(8)KA1KA2KA58KA59SA317SA4SA5制冷制熱4192076KA3(4)(6)HL4(R)(3)(5)(3) (1)(1)21(12)(18)34561712(7)(8)(2)(6)(5)(3)KA5(4)(6)(A2)(6)(4)9105.單冷機取消加熱部分,蒸氣加熱取消電加熱部分. WUMF2VFR5(1)(3)(5)(2)(4)(6)KM5(2)(1)U ()室外風機WMF1V(5)(3)(4)(6)KM4FR4 ()室外風機(96)

14、(95)FR4FR5(96)(95)(A2)(A2)KM 2(A1)(A1)KM 3KM 2- 1KM 3- 1HK2tHK1.21097HK18t1.5MPa接通壓力控制器1.2MPa斷開代號名 稱（2）電子式控制方式：電子式控制方式： 電子式控制方式采用的是電子元器件與部分專用集成電路組成的硬件控制電路并結合繼電器、接觸器等控制器件，使制冷設備獲得較精確的溫控精度，并保證制冷設備運行正確、安全可靠。這種控制方式僅使用了二十幾年，目前已很少使用。2 . 8 V1 0 K1 N 4 0 0 12 2 0 VNN 0N CJ 1LF U1 2 VB4 7 0 u f 2 5 VR 81 41 5

15、 VC 1D 1 - D 4 J 11 N 4 0 0 1D 6D 7R 1 0C 36 . 5 VV01 21 3_L M 3 2 44+1R 21 1L M 3 2 4_2+3C 5R 1C 2R 6C 41 0 0 u f8 VD 5R 7tR 9WR 5R 4R 3T N RC 8 0 5 0電 子 溫 度 控 制 器 電 氣 原 理 圖+-+-+-8910111213141234567131412 11 10213459867Q1Q21234PTC過載保護器壓縮機電機220V圖2+J1J2J1J2燈燈開關插頭I LRPHE1熱熔保險絲加熱絲加熱絲變壓器220V12V12VR3R2R1

16、R4R5R6R7R8R10R12R90.1u0.01uC2C6C5C7R17R18Q812手霜動啟除動Q811D1D2LEDR224.7KR194.7KR13R14R15R16R20D4D5D6C8TNR8011.5A停止除霜S102D3+14V+7VR214.7K68033010KC1959C1959D74.7K220uf25v270V1N40011N41481N41481N40011N40011N400110K10K10K1M2K20KRDS2.7K51010K1K1M10K10K30K5.6KR1110u10uC3C4C1TA75339TC40110.1u0.01uS1010.1u+7V

17、 近二十多年來，由于微電腦（單片機）控制技術及通信技術的快速發(fā)展，制冷空調(diào)設備控制系統(tǒng)中也大量的采用微電腦（單片機）控制，并把電子器件的信息處理和控制功能揉和到機械裝置中，應用機械、電子、信息等有關技術，對整個控制系統(tǒng)進行有機的組織、滲透、和綜合，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的最優(yōu)化控制。這種控制方式不再是原有那種單技術、單功能的控制方式，而是一種全新的，具有復合技術、復合功能、自動化程度很高的控制方式。采用這種控制方式的產(chǎn)品一般都具有自動控制、自動補償、自動校驗、自動調(diào)節(jié)、自診斷、自恢復和智能化等多種功能。（3）微電腦控制方式：微電腦控制方式：壓縮機室內(nèi)風機室外風機四通換向閥電磁閥制冷、供暖、除濕運行自動切

18、換溫度控制定時運行、睡眠電路保護電路風量控制壓縮機延時控制交直流供電電路傳感器室內(nèi)溫度室外溫度室內(nèi)濕度過負荷情況結霜情況電加熱三通閥時間顯示溫度運行方式運轉操作時間設定操作部分控制功能顯 示受控對象空調(diào)器的微電腦控制功能方框圖+12432725262868752321222414131291110151617201819R2C22R21R22Q2R1Q1R20R19C20C21C8050C8050R18XTC9C10R3R4JP1盤管溫SW1R9+5VC11R10+5VR23C23R10CNWJP2C13R7C14R6室溫TR2TR1+5VR26R16R25Q38765432191011121

19、3141516R12R15R13R14CEN+5VR17R8+5V+5VLED4LED1LED3(G)OUTGND+5VREV 遙控接收器C17IC2IC1BZR11+12V+12VCNM步進電機+12VABCD壓縮機室外風機Q5Q4輔助加熱HEAT四通換向閥20SCOMFANIC6+12V+27805132781213+12VCOMAC-N3A/250VFUSZZNRTCAC220V12VD1-D41N4001C1C11000uf 35v0.01ufC3C40.01470uftv+220ufC50.01C6+5V+12V D51N4148C74.7ufC80502146SCRCF1R29C25NKC1200.022u1ufSRCOMCNAAC220VR28R241K470室內(nèi)風機COMAC-NC240V ULN2003A(Y)(R)LED2(G)顯示板轉速檢測端口強制開關分體式空調(diào)模擬實驗機電氣原理圖D6D7D81、干擾多外擾和內(nèi)擾2、控制對象的特性決定控制的效果 誤區(qū)控制效果取決于自動控制系統(tǒng)3、溫度與濕度的相關性和空調(diào)系統(tǒng)的整體控制性的一致4、具有工況轉換的控制夏季制冷（控制冷水量，調(diào)節(jié)室內(nèi)