焓差法试验室制冷系统的控制策略

1 引言
目前测试空调器制冷量的方法有两种 :即空 气焓差法和房间型量热计法 ,其中后者又有标定 型和平衡环境型两种形式 。焓差法试验室是由室 内侧室和室外侧室组成 ,通过测定试验室温湿度 、 风量 、压力以及电气性能等参数 ,进行空调器制冷 量 、制热量及其它各种性能的测试 。该装置可对 各种窗式 、分体式 、移动式 、普通静压及高静压风 管机空调器性能进行试验 ,还可以用于其它标准 工况相关试验及扩展试验 ,能满足企业新产品的 开发和生产抽检使用 。
3 PLC控制冷系统策略
焓差法试验室是采用平衡调温调湿方式进行 空气干球 、湿球温度的调节 ,即制冷系统持续运转 降温除湿 ,干球 、湿球温度控制仪表分别控制加热 器和加湿器功率输出 (图 2) ,来调节投入空气中 的热量和水份 ,从而获得所需要的空气温湿度 。
加热系统由电脑 PC、可编程控制器 PLC、电 流开关 、交流接触器 、固态继电器 、温控仪表 、温度 探头及加电热管组成 。当 PC发出指令打开加热
·72· 制冷技术 Refrigeration 第 8期
开关后 , PLC相应的 Y输出端输出 ,驱动接触器 的线圈使接触器吸合 ,接通电到固态继电器 SSR。 温控仪表在系统中起接受温度信号和发出脉冲信 号两方面的作用 。当温控仪表感应到系统中的温 度比设定的温度低时 ,便发出信号驱动固态继电 器 SSR ,使固态继电器到加热管的电源接通 ,让加
表 2 输出继电器 Y分配表 Tab. 2 Y distribution of output relay
DO 号
驱动对象
DO 号
驱动对象
DO 号
驱动对象
Y0
蜂鸣器
Y1
内侧风机
Y2
内侧冷机 1
Y3
内侧冷机 2
Y4
内侧加热
Y5
内侧加湿
Y6
静压风机
Y7
外侧风机Y10外侧冷机 Nhomakorabea1Y11
外侧冷机 2
Y12
外侧风机低速
第 8期 制冷技术 Refrigeration ·73·
输入与输出 :依据控制对象 ,对可编程控制器 外部输入继电器 X,用来采集各个被控对象的报 PLC的 I/O 点数及主要内部继电器进行分配 [1 ] 。 警信号 ,是开关量输入 。分配表见表 1。
收稿日期 : 2008 - 06 - 10 作者简介 :王志远 ,女 (1964 - ) ,副教授 ,研究方向 :制冷与空调系统的优化与节能研究 。
第 8期 制冷技术 Refrigeration ·71·
风量测量装置由受风室 、喷嘴 、排风室 、排风 机 、压力变送器 、变频器 、静压控制仪表 、连接软管 及计算机测量系统等组成 。测量空调器的循环风 量 、通风量 、排风量 、漏风量等 。
低温与超导 第 36卷 第 8期
制冷技术 R efrige ra tion
Cryo. & Supercond. Vol. 36 No. 8
焓差法试验室制冷系统的控制策略
王志远 ,徐志亮
(河南科技大学制冷与空调研究所 , 洛阳 471003)
摘要 :介绍焓差法试验室测试装置 ,论述 PLC可编程在焓差法试验室中的应用 , PLC控制制冷系统的策略 ,采 取制冷系统持续运转降温除湿 ,干球 、湿球温度控制仪表分别控制加热器和加湿器功率输出 ,来调节投入空气中的 热量和水份 ,从而获得所需要的空气温度和湿度 。分析焓差法试验室测量精度的影响因素 ,提出相应的解决措施 。
受风室置于室内侧 ,共分为三段 :前段有静压 测量孔 ,用来测量静压 ,被测空调器的送风口与受 风室连接 ,当被测机开始运转时 ,由于受风室管路 的影响 ,产生风阻 ,受风室内外产生压力差 ,即静 压 P, P送入控制表 ,控制表根据 P和设定值 ( 0) 之间的偏差自动计算输出量 ,控制变频器输出频 率 ,变频器控制静压风机转速 ,平衡风阻 P,使被 测空调器出风口风阻为零 (即静压为零 ) 。中段 为空气混合器 ,使受风室吸入的被测空调器出风 充分混合 ;后段出风温度测量装置 ,测量被测空调
关键词 :焓差法 ;制冷系统 ; PLC;湿度控制引说
The con trol stra tegy of labora tory refr igera tion system for en tha lpy d ifference
W ang Zhiyuan, Xu Zhiliang ( Institute of Refrigeration and A ir Conditioning, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China) Abstract: The test device, p rogrammable PLC app lication and the control strategy of refrigertion systrem for em thalpy differ2 ence were introduced. Keep the refrigeration system run for the temperature drop and dehum idification. The dry ball and wet bulb temperature gauges were used to control the power output of the heater and hum idifier respetively so as to adjust the heat and moisture for air temperature and hum idity. The factors to influence the measurement accuracy were analyzed and the solution was p rovided. Keywords: Enthalpy difference, Refrigeration system , PLC, Hum idity control system
KR8
外侧冷机 1
KR9
外侧冷 2
KR11
外侧加热
KR12
外侧加湿
KR13
试验电源
焓差法试验室系统启动与停止时 ,系统中的 27个被控对象的启动顺序有所不同 。风机连锁 冷机 、加热 、加湿 ,启动时 ,冷机与风机先启动 ,并 且只要有一个冷机启动运行 ,风机就要立即启动 , 以保证室内的空气流通 ,然后再启动加热器和加 湿器 。[ 2 ]开启冷机时 ,按钮按下后 ,电磁阀即时打 开 ,冷机延时一段时间后启动 ,以释放系统冷媒 。
焓差法试验室设备运转由可编程 PLC 控制 集器完成 ,将采集到的压力 、温度 、湿度 、静压等参 器和触摸屏控制 ,试验运行的数据采集由数据采 数送到电脑 PC中 (图 3) 。
图 3 焓差法试验室数据采集原理 Fig. 3 The data acquisition p rincip le in laboratory for enthalpy diffence
图 1 焓差法试验室测试装置 Fig. 1 Laboratory testing equipment for enthalpy difference
测试时 ,被测空调器的蒸发器送风口和室内 侧的空气测量装置相接 ,空气测量装置中的风道 截面尺寸和蒸发器送风口的截面尺寸相同 ,同时 要求空气测量装置具有良好的保温作用 ,保证漏 热量不超过被测空调器制热量的 5%。保温应从 蒸发器送风口开始 ,直至测温点为止 ,其中包括连 接风管在内 。测试时 ,冷风经风道而进入接收室 , 经喷嘴而进入排风室 ,再由排风室中的排风扇送 出。
2 测试装置
空气焓差法试验室 (图 1)主要由实验室外围 保温结构 、空气调节处理系统 、湿度采样系统 、风 量测量装置 、电控系统及计算机测量系统等组成 。
( 1 )实验室外围保温结构 实验室外围保温结构一般由双面钢板 、中间
为保温材料的库板拼装而成 。其作用是隔阻室内 空气与外部环境之间以及室内侧与室外侧之间的 热传递 ,减少冷热量的损失 ,具有明显的保温节能 效果 ,并且在室内外侧测试室形成相对稳定的温 度场 ,有利于实验的准确性 。
热管工作 。当系统的温度接近设定值时 ,通过温 控器 P ID 的调节作用 ,输出信号减少 ,从而使加热 量减小 ;当系统的温度低于设定值时 ,通过温控器 P ID 的调节作用 ,输出信号增加 ,从而使加热量增 加 。如此循环 ,达到控制干球温度的目的 。
图 2 焓差法试验室制冷系统控制原理 Fig. 2 The control p ricip le of laboratory refrgeration system for enthalpy diffence
( 2 )空气调节处理系统 空气调节处理系统主要由空调室内机 、室外 冷凝机组 、风机 、加热器 、加湿器等组成 。其作用 是对测试室内的空气状态进行调节 ,以达到我们 进行实验所需的工况条件 ,使测试在一个稳定环 境下进行 ,以准确测试空调器的性能 。 ( 3 )温湿度采样系统 温湿度采样系统主要包括 :温度采样器 、铂电 阻 、取样风机 、温度变送器 、温度控制仪表及计算 机测量系统等 。其作用是采集室内侧干 、湿球温 度 ,室外侧干 、湿球温度 ,出风干 、湿球温度 ,被测 空调的特殊点温度 ,利用 h - d图查得空气焓值 , 进行制冷量计算 。 ( 4 )风量测量装置
器出口的干湿球温度 。 ( 5 )测控系统 测控系统为用户提供一个方便的测量控制操
作平台 ,它由各种测控仪表 、变送器 、计算机 、开 关 、指示灯等组成 。控制仪表精确的反映当前的 运行状态如 :电压 、电流大小 ,温湿度地高低 ,有无 正常的信号 ,并可对当前的工作状态进行调整如 改变温度 、湿度等 ,传感器包括温度 、湿度 、开关量 信号 、图象等 ,它将采集到的信号传送到控制台处 理 ;计算机可将一段时间内的实时情况进行保存 , 可随时查看某个实验并将其参数调出 ;开关指示 灯可对系统的每个部分进行开关控制并给出开关 信号 。
Y13
外侧吹出加热
Y14
外侧加湿
Y15
试验电源
Y16
低温工况
Y17
冷却塔 、泵
Y20
外侧吸入加热
Y21
内侧冷机 1
Y22
内侧冷机 2
Y23
外侧冷机 1
Y24
外侧冷机 2
Y25
除霜
Y26
备用
主要内部继电器 KR,用来接收上位机触摸屏发送来的命令 ,作为被控对象的启动与制动开关 ,以 此来控制整个测量系统的运行 。其接收的也是开关量 0或者 1。其分配表见表 3。
X1
外侧风机转速
X4
外侧风机运行
X7
内侧冷机 2报警
X13
外侧冷机 2报警
X16
内侧加热器过热
X21
外侧加湿器缺水
X24
冷却塔 、泵
X27 外侧温度 /湿度转换
X2
外侧风机报警
X5
内侧风机过载
X10
静压风机报警
X14
内侧试验室超温
X17 外侧吹出加热器过热
X22
冷却水不足
X25
低温工况
外部输出继电器 Y,用来控制系统设备中的被控对象 ,是开关量输出 。分配表见表 2。
表 1 输入继电器 X分配表 Tab. 1 X distribution of input relay
D I号
采集信息
D I号
采集信息
D I号
采集信息
X0
内侧风机转速
X3
内侧风机运行
X6
内侧冷机 1报警
X12
外侧冷机 1报警
X15
外侧试验室超温
X20
内侧加湿器缺水
X23
外侧吸入加热投入
X26
外侧吸入加热过热
表 3 主要内部继电器 KR分配表 Tab. 3 KR distribution of main internal relay
内部继电器 KR
开关对象
内部继电器 KR
开关对象
内部继电器 KR
开关对象
KR1
内侧风机
KR2
内侧冷机 1
KR3
内侧冷 2
KR4
内侧加热
KR5
内侧加湿
KR6
静压风机
KR7
外侧风机
冷机开机延时时间为每次冷机关机至重新启动的 时间 ,起到保护冷机的作用 。冷机停止运行时 ,冷 机 、加热器和加湿器先停机 ,然后再停止风机的运 行 。冷机冷媒回收时间为关机时冷机电磁阀与压 缩机关闭的时间差 ,目的是回收冷媒 ;冷机冷媒释 放时间为开机时冷机电磁阀与压缩机打开的时间 差 ,目的是使冷媒分布到全部管路 ,避免冷机低