制冷与空调装置自动控制技术绪论

制冷与空调装置自动控制技术制冷与空调器使用场合（部分）制冷空调技术分为制冷和空调两大领域制冷和空调的关系相互联系又独立为什么要使用空调房间空调器中央空调运输制冷装置空调制冷装置工程用制冷装置其他制冷装置冷藏制冷装置冰箱冰柜陈列柜冷库冷藏集装箱绪论1.1制冷空调设备的发展过程被称为“空调之父”的威利斯·开利（willisH·carrier)博士，在1902年7月17日发明了科学空调原理,并发明了世界上第一台空调机。同时在美国建立了世界上第一所空调实验室，1905年又在印刷厂首次建立了带喷淋室的、全年运行的机械式空调系统，说明了空调技术已进入实际应用阶段；1922年继而又发明了离心式制冷机并用于公共建筑（电影院）。我国是在1931年首次在上海纺织企业安装应用空调系统，旧中国没有独立的制造各种制冷设备的能力，只能依赖于国外进口。解放以后，1956年上海、北京、天津、沈阳等地相继开始了家用电冰箱的试制和生产。直到六十年代后才开始大量生产全封闭式电冰箱。1963年在上海研制成第一台窗式空调器，到1970年左右开始批量生产，但产量不大。我国大量生产家用空调始于1978年，当年的产量只有两百多台。★1980年的产量不足2万台；★1990年的产量为22万台；★2000年的产量为1827万台；★2001年的产量为2313万台；★2002年的产量为3100万台；★2003年的产量为4800万台；★2003年电冰箱的产量为2200万台；椐不完全统计,我国目前注册的空调生产企业近400家。2003年产量4800万台,出口1200万台，销售约2000万台,库存超过1000万台（企业库存和流通库存）。目前我国的家用空调行业生产能力已达5000万台（双班生产）。★制冷行业总产值已近1900亿人民币；主要产品：①窗式空调器；②分体式空调器；③家用中央空调机；④柜式空调机；⑤商用空调机；⑥中央空调机组；⑦其他各类专用、特殊用途的空调及制冷装置。★其中用螺杆式压缩机的中央空调机组发展最快；所谓自动控制，就是在没有人直接参与情况下，利用控制装置，对生产过程、工艺参数、目标要求等进行自动的调节与控制，使之按照预定的方案达到要求的指标。自动控制系统性能的优劣，将直接影响到产品的产量、质量、成本、劳动条件和预期目标的完成。1.2制冷与空调装置自动控制的目的问题1：什么是制冷电气控制？★、以水冷立柜式空调机为例说明制冷设备的组成与工作原理；1、能量转换的需要：⑴、将电能转换成热能；⑵、将电能转换成机械能；2、控制功能的需要；⑴、高精度空气调节系统的需要；⑵、空调装置及设备工作顺序，逻辑判断的需要。压缩机电磁阀电气控制箱电磁换向阀风机电机操作面板电加热管3、安全、正常工作的需要；4、提高工作与运行效率的需要；（1）提高制冷设备运行的稳定性当负荷及环境温度变化时，可自动调整制冷设备的运行，使其在相应的工况下稳定运转。最简单的例子如BCD-183W电冰箱，当冷冻室冷点温度达——24±1.1℃时,温控器检测出这个温度便立即作出反应，断开压缩机供电回路，停止制冷。当冷冻室温度回升到——18+1.1℃时，压缩机又自动投入制冷运行，周而复始，于是冷冻室的温度便始终保持在一18～一24℃的范围内稳定运行。制冷系统是一个严密封闭的系统，为了保障制冷设备正常运行，并达到所要求的指标，需要把控制温度、压力、流量、湿度等许多热工参数的一些控制电器和调节元件、各种仪表及附属设备组合起来，形成一个控制系统。在制冷系统中，调节与控制的最主要参数是蒸发压力与温度、冷凝压力与温度以及压缩机的能量等，因为它们与制冷能力、电能消耗和制冷系数有着密切的关系。调节制冷系统不仅要保障设备的安全运行，而且当外界温度发生变化时，可通过调节来获得廉价的人工制冷。实现制冷机及其系统的全自动控制是制冷系统发展的方向。目前，随着计算机技术逐步介入制冷装置的自动化，各种大小型制冷机甚至整个制冷系统都在向全自动化方向发展，对制冷装置有关参数的最佳综合调节、实现压缩机的连续调节和系统的节能等，就成为各国竟相研究的方向。制冷系统所以能制冷是由于制冷剂在一个不变容积的蒸发器中，保持一定的蒸发压力p值进行吸收外界热量而实现降温的过程。要获得恒定的压力，除了压缩机不断地吸入压缩蒸气外，还要有“膨胀阀”，“节流阀”等阀体，来限定制冷剂一定的流量。有了恒定的蒸发压力，才能获得稳定的蒸发温度。（2）自动调节系统制冷剂的供液量，以维持被冷却物体所需要的低温。（3）保证制冷设备的安全运转当系统运行时出现压缩机吸气压力过低、排气压力过高、液击或过热、油压低或油压消失，以及供液不足、断水等不正常现象时，自动保护装置可使其维持正常运转状态，出现紧急情况时，便自动停止运转。（4）全自动系统可按程序启动、自动调节、自动记录、自动显示，以减轻操作者的劳动。（5）提高运行的经济性。1.3制冷与空调装置自动控制内容及方式1.3.1制冷与空调装置自动控制主要有以下内容：（1）对制冷装置的压力、温度、湿度、流量、液位、电流、电压等参数进行自动调节与控制。（2）制冷装置的保护：当制冷装置工作异常、参数达到警戒值，使装置故障性停机或执行保护性操作，并发出报警信号以确保人机安全。（3）由于制冷装置的型号、功能、容量、使用条件等不同，因此、制冷与空调装置的自动控制系统种类、控制方式及复杂程度也不同。（1）传统的机械控制方式：传统机械控制方式是机械技术与电工技术结合的产物，它以电动机为动力，以开关、继电器、接触器、机械压力式温控器等为控制件。它的控制方式以开关控制和比例控制为主，多采用机械作用式的自控元件，以获得可以接受的、较粗的制冷温控精度，并保证制冷设备运行正确、安全可靠。这种传统控制方式已有近百年的历史，目前、还有部分制冷设备采用这种控制方式。1.3.2制冷与空调装置自动控制方式例1双门间冷式电冰箱电气原理图M化霜计时器GY(灰)BK(黑)OR(橙)BW(茶色)M茶色RD(红)BK(黑)BK(黑)风扇电机兰色YL(黄)化霜温控器排水加热除霜加热76℃温保度险丝温度控制器运行启动CRSPTCBK(黑)BK(黑)YL(黄)白色白色紫色紫色兰色黑色上门开关下门开关照明灯电源插头兰色YL(黄)灰色茶色茶色茶色OR(橙)黄220V定时器电机（过载保护器）OLt例2柜式空调机传统控制方式电气原理图FR继电器热过载HLMF风机电机电子温控器指示灯代号名称SAFU保险丝管3A3N~380V50Hz入N源电输PEMC压缩机电机压缩机内部电加热器80℃名称代号突跳式温控器接线端子LLL123KT延时继电器交流继电器220V高压压力开关RPRT温度调节电位器温度传感器OH1～2BTXT2(15A)KM交流接触器接线端子XT1(100A)按钮开关EH1～2电加热器XT1FR1MFKM1压缩机SA13AFUHL1KM1FR13SB1KM12室内风机EH3～4HP1～2SB船形选择开关电源风机(R)OH3～4熔断器(85℃15A)超温LFD45N、LF45N电气原理图注:代号名称代号名称～(7)(8)(7)FR2(8)KA3tKA2OH1KA4运行SB2KM7KM6KM4W2W1N自动AC-LCNO手动(A1)电子温控器BTNC(A1)(A2)RPRT(A2)制冷SA2(A2)制热(A1)jupWPK(96)(A2)(A1)(95)(A1)KM5～MC1FR2KM2～KM3FR3(Ⅱ)(Ⅰ)压缩机2LL3L1NBKMC2EH1EH21(1)(3)(2)(4)(6)(5)(6)(2)(4)(5)(3)(1)(32)(21)(22)(31)(32)(31)UVWWVU(43)(44)(5)(95)(96)(6)(4)(A2)(A1)OH2tjupWPK跨接线冷却水泵联锁开关1.如果用户需与冷却水泵联锁控制,可除去跨接线jup,加入冷却水泵联锁控制开关或水流开关。2.设备出厂时,无空气开关BK,及点画线部分导线,由用户现场自行安装.(2)(4)(6)(1)(3)(5)5111310(22)(21)RVRRVRSRTRVRKT相序保护器3.采用涡旋压缩机时,增加相序保护器RVR.4.图中()号内的代号,为电器器件上标注的符号.KA选择接线端子XT3(15A)(1)(or)HL2(5)(1)KA1(5)(96)(8)(7)(95)HL3(or)FR3KA4KA1KA2PHP2HP1P1516KA3KA4(7)(8)KA1KA2KA58KA59SA317SA4SA5制冷制热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.单冷机取消加热部分,蒸气加热取消电加热部分.WUMF2～VFR5(1)(3)(5)(2)(4)(6)KM5(2)(1)U(Ⅰ)室外风机WMF1～V(5)(3)(4)(6)KM4FR4(Ⅱ)室外风机(96)(95)FR4FR5(96)(95)(A2)(A2)KM2(A1)(A1)KM3KM2-1KM3-1HK2tHK1.21097HK18t1.5MPa接通压力控制器1.2MPa断开代号名称（2）电子式控制方式：电子式控制方式采用的是电子元器件与部分专用集成电路组成的硬件控制电路并结合继电器、接触器等控制器件，使制冷设备获得较精确的温控精度，并保证制冷设备运行正确、安全可靠。这种控制方式仅使用了二十几年，目前已很少使用。2.8V10K1N4001220VNN0NCJ1LFU12VB470uf25VR81415VC1D1-D4J11N4001D6D7R10C36.5VV01213_LM3244+1R211LM324_2+3C5R1C2R6C4100uf8VD5R7tR9WR5R4R3TNRC8050电子温度控制器电气原理图例3电子控制电冰箱电气原理图+++--+-++-89101112131412345671314121110213459867Q1Q21234PTC过载保护器压缩机电机～220V图2+J1J2J1J2灯灯开关插头ILRPHE1热熔保险丝加热丝加热丝变压器220V12V12VR3R2R1R4R5R6R7R8R10R12R90.1u0.01uC2C6C5C7R17R18Q812手霜动启除动Q811D1D2LEDR224.7KR194.7KR13R14R15R16R20D4D5D6C8TNR8011.5A停止除霜S102D3+14V+7VR214.7K68033010KC1959C1959D74.7K220uf25v270V1N40011N41481N41481N40011N40011N400110K10K10K1MΩ2K20KRDS2.7K51010K1K1M10K10K30K5.6KR1110u10uC3C4C1TA75339TC40110.1u0.01uS1010.1u+7V近二十多年来，由于微电脑（单片机）控制技术及通信技术的快速发展，制冷空调设备控制系统中也大量的采用微电脑（单片机）控制，并把电子器件的信息处理和控制功能揉和到机械装置中，应用机械、电子、信息等有关技术，对整个控制系统进行有机的组织、渗透、和综合，实现整个系统的最优化控制。这种控制方式不再是原有那种单技术、单功能的控制方式，而是一种全新的，具有复合技术、复合功能、自动化程度很高的控制方式。采用这种控制方式的产品一般都具有自动控制、自动补偿、自动校验、自动调节、自诊断、自恢复和智能化等多种功能。（3）微电脑控制方式：例4空调器的微电脑控制功能方框图压缩机室内风机室外风机四通换向阀电磁阀制冷、供暖、除湿运行自动切换温度控制定时运行、睡眠电路保护电路风量控制压缩机延时控制交直流供电电路传感器室内温度室外温度室内湿度过负荷情况结霜情况电加热三通阀时间显示温度运行方式运转操作时间设定操作部分控制功能显示受控对象空调器的微电脑控制功能方框图例5空调器微电脑控制电气原理图+12432725262868752321222414131291110151617201819R2C