中央空调微机控制实验室设备
中央空调实验设备"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。
本装置是将中央空调微型化,同时保证整个中央空调系统的完整性和合理性,整套 可演示夏季制冷工况、冬季制热工况,在蒸发器、冷凝器、冷却塔、模拟锅炉配置了温度测量点,便于学生测量、了解各点参数的变化情况和系统的工作状况。并人为增加一些辅助配置,使设备能产生多种在实际运行中的常见故障,供学生动手排除,让学生全面地掌握中央空调技能知识。提高他们的动手能力!实现半实物化实训教学方针；中央控制处理器采用可编程控制器,拥有成熟的专业技术和广阔的市场背影,产品紧贴实际应用和先进技术,实用性强；上位机软件实时显示系统运行状态及数据。实训装置直观展示了中央空调的系统结构、工作原理,可清楚的看到制冷循环系统结构及主要部件的实物,系统配置有交流电压表、温度表、真空压力表、信号指示灯的整个系统的实时工作状态一目了然；便于教学演示讲解及学生对课本知识的理解掌握。此外,管路中设有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。整套实训装置集制冷系统、电气控制系统、故障模拟系统于一体,满足对实训的要求。
该实训装置由一套1匹制冷机组、1套冷却水系统、1套冷冻水系统及1套PLC中央控制处理器等组成,终端为2套模拟房间组成。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循环,起到制热的功能。
系统制冷机组由压缩机、冷凝器、储液器、热力膨胀阀、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,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,进行制冷或制热。
二、技术参数：
1.电源：AC380V±5％（三相五线）50Hz
2.外形尺寸：400×100×210 cm3
3.制冷剂类型：R22
4.最大制冷量：3.5 KW
5.最大输入总功率：2.5 KW
6.制冷额定功率：1.5KW
7.制热额定功率：2.0 KW
8.循环风量：480 m3/h
9.安全保护：具有漏电压、漏电流保护装置,安全符合国家标准
1.1实训装置控制台部分：
1.1-1系统控制台
控制台采用亚光密纹喷塑结构,结构坚固。系统中央控制处理器、PLC控制部分、控制按钮等控制元件、故障设置开关等。
2.2-2控制面板说明：
主控制面板主要分4个区域：总电源操作控制区、控制旋钮区、PLC控制系统操作区、系统流程图区。
2.2-3总电源操作控制区介绍：电源操作区包含电源总开关、电源保险、线电压电流指示电流表、
2.2-4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：手动.自动、停止旋钮开关,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。
1.只有在手动下工作,冷却水泵开关,置于"启动"主泵工作。
2.冷冻（媒水）水泵置于"开启"主泵工作。
3.制冷制热转换开关：置于"制冷"机组在制冷状态下工作,置于"制热"机组在制热状态下工作。
4.机组开关：置于"停止"压缩机机组不工作,置于"启动"压缩机机组工作。
5.冷却塔风扇开关置于"停止"冷却塔风扇不工作,置于"启动"冷却塔风扇工作；
6.模拟锅炉开关：置于"停止"模拟锅炉不工作；置于"启动"模拟锅炉工作；
7.制热水泵开关：置于"停止"制热水泵不工作；置于"启动"制热水泵工作；
2.2-5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。
3.1-1制冷机组单元：包括压缩机、冷凝器、蒸发器、热力膨胀阀、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,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、1台冷却水泵,一个冷凝器等组成。
3.3-3冷冻水系统单元：系统包括1台冷冻水泵、膨胀水箱等组成。
3.3-4循环处理系统单元：系统包括过滤器、表冷器、轴流风机、模拟房间等组成。
3.3-5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。
3.3-6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。
3.3-7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
3.3-8电源电压表：在电源操作区提供1只交流电流表,用于测量系统电网电压电流。
3.3-9制冷系统压力检测单元：提供2只真空压力表和1只压力控制器,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；压力控制器对压缩机起到保护作用。
一、中央空调实验室设备显著特点
1、采用全透明材料,直观性强,有助于教学。
2、整体设计合理,外型美观、仿真、体积小。
3、制冷系统和制热系统均设有多级保护措施,确保设备运行安全可靠。
4、制冷系统采用全铜材料,效率好,使用寿命长。
5、功能全面,即可制冷又可制热,且具有模拟演示系统,及所有的故障设置。
6、采用PLC可编程控制器为主控系统,相比老式单片机机控制系统更为可靠,结合工业触摸屏可以实时控制中央空调、12路实时温度显示、12路温度曲线图、密码登陆、密码修改、故障点设置、设备调试窗口、远程控制实验设备的工作状态及采集项相关数据。
二、各主要部件特点及工作原理
1、压缩机；系统采用全封闭活塞式1P压缩机,正常工作温度仅为90OC,安全可靠,结构紧凑,噪音低,密封性好,制冷剂为R22。
2、蒸发器：制冷系统采用管壳式蒸发器,易于观察,一目了然,蒸发器组浸入水中,制剂在管内蒸发,水在水泵的作用上在管壳内流动,以增强制冷效果。
3、冷凝器：制冷系统采用螺旋管式冷凝器,这是一种较新型的热交换设备,用两条平行的铜卷制而成,是具有两个螺旋通道的螺旋体,中间的螺旋体是冷却水通道,外部的螺旋体是高压制冷剂的通道。
4、喷淋式冷却塔：该设备的冷凝方式采用逆流式冷却塔,模具一次成形,全透明结构,吸风机装在塔的顶部,结构完全仿真、直观；冷却塔采用吸风式强迫通风,塔内填有填充物,以提高冷却效果;从冷凝器出来的温水由冷却水泵送入塔顶后,又布水器的喷嘴旋转向下喷淋.
5、锅炉：锅炉是中央空调制热系统的核心元件,采用顶格莱电热管使水与电完全隔离,具有超温保护,防干烧保护、超压保护,确保人机安全；采用进口聚氨发泡保温技术,保温性能好。
6、模拟房间：外形美观、小巧,占地面积少,结构紧凑；具有全透明结构,一目了然；房间装有盘管,盘管风机、温度控制调节仪。
7、温度控制：本设备实验台的面板上,7寸工业触摸屏显示仪,可控制温度的范围,直接显示各温度检测点关键部位的温度。
8、高、低压保护装置：为安全起见,制冷系统装有高、低压保护继电器可保护压缩机及系统的正常运行。
9、水箱：为节约用水循环使用系统的水资源,通过加水箱来完成媒介水的加入、自动调节、过滤等任务；并装有自动加水系统,如果系统水资源缺乏,加水系统会自动启动补给。
11、触摸屏部分：采用7寸真色彩MCGS触摸屏,包含主控窗口、12路温度显示窗口、12路温度实时曲线图、系统设置窗口、故障设置窗口、调试窗口、帮助窗口、密码修改窗口,登陆键面。
13、PLC可编程控制器：采用CPU224主机模块、2套模拟量模块EM231及相关继电器,控制开关,指示灯,标准通信接口及配件。
14、组态软件：利用组态软件在上位机远程监控中央空调实时运行状态。
三、控制功能如下：
（1） 各关键点温度动态显示, 其中包括
A、制热当前值
B、制冷当前值
C、锅炉进口
D、锅炉出口
E、冷却塔进口
F、冷却塔出口
G、冷凝器进口
H、冷凝器出口
I、蒸发器进口
J、蒸发器出口
K、模拟房间Ⅰ
L、模拟风管Ⅱ
（2） 温度设定及显示温度的设定可在15到50摄氏度之间进行任意设定。
（3） 压缩机的延时设定压缩机的开机延时可在2-10分钟之间任意设定
（4） 开关控制及指示中央空调各部分的工作与停止均可通过触摸屏进行控制,并且有开关显示,便于远程操作,设置开关如下：
A、冷却水泵
B、冷却风机
C、制冷水泵
D、压缩机
E、风管风机
F、温度传感器
G、制热水泵
H、制冷
I、制热
J、停机
（5） 故障设置如下：
1、冷却水泵故障
2、冷却风机故障
3、制冷水泵故障
4、压缩机故障
5、制冷温度传感器故障
6.制热温度传感器故障
7、制热水泵故障
8、风管风机故障
9、压力保护故障
10、模拟锅炉故障
四、实训项目
1.认识中央空调的结构及设备的实训；
2.中央空调启动和停止的实训；
3.中央空调的运行、调节操作实训；
4.对中央空调的运行工况及各运行参数进行检测实训；
5配套温度传感器和相应的A/D转换功能模块,可对整个中央空调的运行参数进行采集、实时监控等实训；
6.模拟故障排除
设备操作说明：接通总控台电流,合上空气开关,按下启动开关,首先,查看微机控制台触摸屏信息是否正常,观察有无绿灯闪亮,若没有要检查输入接口或电源。然后,将（手动/自动）选择开关置于手动状态,（制冷/制热）转换开关,选定"制冷"处,进行预加水。冷凝器侧预加水：手动工作状态下,将水灌入冷却塔的接水盘中,,将冷却水泵开关处于工作状态（绿灯亮）,至冷却塔系统进出水正常即可,保证冷却塔接水盘中加满水。
蒸发器侧预加水：手动工作状态下,将制冷水泵开关处于工作状态（绿灯亮）,把自来水加入由膨胀水箱中,经过制冷水泵加至蒸发器,加到膨胀水箱回水正常为止,加好之后,关闭制冷水泵。锅炉测预加水：选择手动工作状态下,将制冷/制热转换开关,置于制热状态。制热循环水泵开关,处于工作状态（绿灯亮）,往锅炉加水,直到膨胀水箱有较大的水流,流出即可,关闭制热水泵,停止加水。
膨胀水箱里也要留有一定的水,确保实验过程中水的消耗问题,一般不超过水箱的1/2处即可。
5.1手动方式操作说明：
5.1-1首先将控制屏主面板电源操作控制区的所有的控制开关都打到"停止"与"停"位置上；检查模拟故障设置箱,再将触摸屏右方及PLC主机电源开关也打到"关"的位置上；
5.1-2其次将系统电源插头线接入工业用电三相四线制电源AC 380V ±10%（或三相五线）,黄色线必须接为零线；通过万用表进行检测,检查电网电压是否缺相,正常情况下,UUV、UVW、UWU三档电压指示均为380V左右；如果电源有缺相将不正常,请检查电源、插座与保险丝前端之间电压及保险丝是否有熔断等情况。
5.1-3将电源操作区的总电源开关置于"上方",系统得电。便可见此时所有实验设备停止指示灯的会亮。
5.1-4将冷却塔风机的转动方向调整为排风向上,具体的做法为：在以上操作的前提下,把手动自动转换开关,打到手动位置,将冷却风机按钮旋转到"开"的位置上,将手放在冷却塔的顶端排气口处,感觉冷却塔风机排风的风向；若不是向上,对电网电源中任意两跟火线进行调换,冷却塔风机的排风就正常了。
注意：中央空调实验设备,必须保证蒸发器,冷凝器,模拟锅炉全部加满水,严禁在无水状态下运行。
5.1-5然后按照需求,对电源操作区中的控制开关进行调整。即可进行制冷和制热的运行工况调节。
六．自动方式操作说明：触摸屏设置
6.2-1制冷启动：把手动自动转换开关,打到自动位置,,打开控制台触摸屏电源开关,和PLC控制器开关,在触摸屏中央空调主控制界面, 按下"制冷"按钮开关,制冷按钮指示灯亮,,使主机处于制冷状态。冷却水泵、冷却风机、制冷水泵、压缩机、（压缩机在经过延时5分钟时间后启动）电磁阀1、电磁阀2、处于工作状态,（状态指示灯绿灯亮）,制热水泵处于关闭状态,（红灯亮）。制冷温控传感器是放入机组蒸发器出水口的,所显示的是蒸发器的出水温度。根据要求选择温度调节设定按钮,确定温度,（注：设定温度必须低于当时蒸发器出水口的温度,否则,压缩机不能工作）,此时,制冷指示灯亮。待制冷至设定的温度时,即会自动停机。通过触摸屏上的仪表,可显示系统制冷时各设备的运行状态、及各测试点的温度变化情况。
6.2-2调节模拟房间室内温度调节器,以根据系统中冷冻水的温度调节风机盘管的运行时间,以达到自动调整模拟房温度的目的。
6.2-3制冷停止
a)制冷停止时,按下"停止"按钮,压缩机停转,制冷剂系统停止,冷冻水泵停转,冷却水泵停转,水塔风机停转,制冷结束。
b)若不再继续运行,按下停止按钮,关闭电源总开关至"off"位置,电源指示灯灭。
6.2-4制热启动：
把手动自动转换开关,打到自动位置,,打开控制台触摸屏电源开关,和PLC控制器开关,在触摸屏中央空调主控制界面,按下"制热"按钮开关,制热按钮指示灯亮,,使主机处于制热状态。制热按钮指示灯亮,此时控制台；冷却水泵、冷却风机、制冷水泵、压缩机、处于关闭状态,（红灯亮）,制热水泵,模拟锅炉处于工作状态,（绿灯亮）。电磁阀3、电磁阀4、处于工作状态,如果制热水泵没有工作,是温度设定没有设定造成,按下"温度"设定按钮,调节温度（如现在室内温度是20度,要把温度往上调节）制热水泵指示灯亮,使主机处于制热状态。通过触摸屏的指示仪表,可显示系统制热时各设备的运行状态及各测试点的温度变化情况。在做制热工况时,一定要保证模拟锅炉中装满水
6.2-5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；
6.2-6制热工况下,严禁打开模拟锅炉进水口安全阀,以免烫伤；
6.2-7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；
6.2-8实验完毕后,将所有的旋钮返回关的状态（即原始状态）；
c)调节模拟房间温度调节器,以根据系统中热水的温度调节制热系统的运行时间,从而调节热水的温度,以达到自动调整模拟房温度的目的。
⑷ 制热停止
a)制热停止时,按下"停止"按钮,KM7断电释放,热水泵停转,热水停止循环→模拟锅炉停止工作→终端风机停转,制热结束。
七、实验操作注意事项：
6.1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；
6.2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；
6.3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。
6.4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；
6.5在做制热工况时,一定要保证模拟锅炉中装满水
6.6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；
6.7制热工况下,严禁打开模拟锅炉进水口安全阀,以免烫伤；
6.8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；
6.9实验完毕后,将所有的旋钮返回关的状态（即原始状态）；
6.10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,影响制冷效果；
6.11严禁带电插拔系统航空电缆线；
6.12在没有系统接线图时,请勿操作系统控制屏内的电源线；
6.13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；
6.14系统运行时,严禁用手摸压缩机表面及高温管温部分；
6.15手动或者自动运行时,可通过触摸屏界面查看通讯状态及各部分的温度。
该套设备集中了中央空调设备中常用的集中式空调系统和半集中式空调系统,主要由冷源系统、热源系统、空气处理与配送系统及控制与显示系统等部分组成。
冷源系统的组成与功能：
冷源是指制冷装置,分为制冷剂系统和冷水系统。制冷剂系统主要由压缩机、蒸发器、冷凝器、过滤器、电磁阀、热力膨胀阀、储液器、视液镜及压力表等部分组成。其基本原理为：低压制冷剂R22氟利昂）气体在压缩机内被压缩为高温高压气体后进入冷凝器,R22在冷凝器中产生大量的热量在与冷却水进行热交换,形成一个放热过程,放热后变为高压液体,通过热力膨胀阀液态R22压力急剧下降,变为低压气体进入蒸发器。在蒸发器中R22产生一个气化现像要吸收大量的热量从而蒸发器与冷冻水形成一个冷交替,吸收冷冻水的热量使得水温在一次下降,再由回气管重新吸入压缩机,这样的一个工作过程称为一次制冷循环（见图一）。
冷水系统包括冷冻水循环系统和冷却水循环系统两部分。冷却水循环系统主要由冷却水泵、喷淋式冷却塔及循环管路等部分组成；用于冷却制冷剂系统工作时冷凝器中的冷却水在热交换的过程中吸收氟利昂中的热量。冷冻水循环系统主要由冷冻水泵及循环管路组成；用于将冷源（即冷冻水）输送到各用户端（模拟房）。
热源系统的组成与功能：
热源是提供热量加热空气的,常用的有蒸气、热水或电加热器等。本系统中热源装置主要由模拟锅炉（电热水器）及热水循环系统组成；模拟锅炉用于产生热量,热水循环系统用于将热源（即热水）输送到各用户端（模拟房）。
八、功能：
中央空调控制实验室设备,最大的特点是,通过传感器将空调状况实时反馈至主机控制系统,能同时显示蒸发器、冷凝器、模拟锅炉、冷却塔的进出口温度,房间或风管温度、随时显示设定温度等。有利于教学记录、
中央空调微机控制实验室设备是将中央空调微型化,同时保持整个中央空调系统的完整性和合理性。本实验采用PLC控制能单独演示中央空调的夏天制冷、冬天制热循环,控制系统由电脑控制与手动控制二种方法演示,为了解各物理参数的变化情况和系统的工作状况。
九、注意事项
1、本实验台使用电源为单相380v50HZ,允许电压波动范围为350 - 390V,本实验台要求有独立的供电线路,电源引线截面不小于4mm 2。
2、实验台中的制冷系统主机部分在搬运时绝对禁止倾斜。
3、本实验台所有制冷剂为R22,禁止其它制冷剂代替。
4、本实验台所有循环水应干净、无污染,每次作实验前应保证系统中有足够循环水,实验完成后,应将水排放干净。
5、在给制冷系统加氟时,应控制压缩机运转电流在其额定运转电流的± 10%偏差范围内。
6、给实验台制造故障时,应尽快将他恢复正常,否则,长时间故障运行容易引起机器损坏。
7、回气管温度若超过15度,应适当加入制冷剂。
十、中央空调实验设备主要配置：
1、制冷系统配置：
（1）1P空调压缩机器1台
（2）1P水蒸发器1个
（3）1P水冷凝器1个
（4）压力差控制器1个
（5）3/8制冷剂流动观察镜1个
（6）3/8手阀1个
（7）RF22NP1A热力膨胀阀1个
（8）3.5MPA抗震冷媒表高压压力表1个
（9）1.5MPA抗震冷媒表低压压力表1个
（10）加液阀1只
（11）控制台1个
（12）900 × 1100MM主机机组机架1个
（13）冷却塔1吨1个
（14） 制冷水泵带热保护1个
（15） 冷却水泵1个带热保护
（16）电磁阀交流4只,控制制冷制热转换用
（17）400宽× 400宽× 650高MM模拟房间2个
（20）房间盘管2个
（23）盘管风机控制器2个
（24）0.5KW冷却塔风机1个
2、制热系统配置：
（1）HP06、1500W模拟锅炉1个
（2） 制热水泵1个
（3）模拟房间.水箱同制冷系统
设备操作安全注意事项
在使用实验设备前,请详细读实验设备使用说明书。
1.本实验设备、电源使用交流380V、50HZ市电。
2.严禁不懂制冷制热设备工作原理者在没有熟悉人员指导下擅自开机,以免造成人为损失。
3.严禁频繁开机。每次开机间隔时间最小须3分钟。
4.严禁开机后用手去摸供电线路及压缩机。
5.学生不能穿拖鞋进入实验室做实验。
6.实验完毕必须切断总电源,否则后果自负。
