賓館用冷水機組控制系統(tǒng)設計電氣工程專業(yè)

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1、婁底職業(yè)技術學院2017屆畢業(yè)設計 摘要說明 隨著科技進步，工業(yè)不斷發(fā)展和設備的不斷引進，社會對工業(yè)制冷的要求越來越高，F(xiàn)LZ—10A冷水機為各種過程提供冷媒水的一種設備，設計通過對冷水機組的觀察、調節(jié)及運行參數(shù)的分析，了解機組工作情況，對電氣原理圖的設計，直接地反映了電氣控制過程。冷水機組采用接觸器-繼電器的設計結構，在設計電路的地方，用了信號指示設計、電動機組保護的設計。 關鍵詞：“冷水機組”“控制柜”“接觸器-控制設計

2、 婁底職業(yè)技術學院2018屆畢業(yè)設計 目錄 一、設計選題及意義 1 二、畢業(yè)設計整體方案 2 2.1設計目標 2 2.2主要任務 2 2.3設計思路 2 2.4技術路線 2 2.5設計分工 2 三、設計內容 3 3.1機組設計工作原理 3 3.1.1整機流程圖 3 3.1.2制冷劑 3 3.2機組工作狀況分析： 4 3.2.1年度開機前的檢查和準備工作 4 3.2.2開啟前的檢查 4 3.2.3

3、冷水機組的啟動 4 3.2.4冷水機組的運行與調節(jié) 4 3.2.5制冷量調節(jié) 5 3.2.6機組運行參數(shù)及情況分析 5 3.3控制系統(tǒng)設計思路 6 3.4電力拖動方案 6 3.5電路設計 7 3.5.1電源設計 7 3.5.2主電路設計 7 3.5.3控制電路設計 7 3.5.4信號指示電路設計 8 3.5.5機組設置自動保護系統(tǒng) 8 3.6電器元件的選擇 9 3.6.1熱繼電器的選擇 9 3.6.2接觸器的選擇 9 四、結論 11 五、參考文獻 12 六、收獲與體會 13 七、致謝 14 電路圖附錄 15

4、 婁底職業(yè)技術學院2018屆畢業(yè)設計說明書 1、 設計選題及意義 選擇“賓館用冷水機組控制系統(tǒng)設計”，是以煙臺FLZ-10A自動型冷水機組作為參照，可全面的了解工業(yè)系統(tǒng)控制設計的過程。 煙臺FLZ-10A系列機組它的電機和壓縮機連為一體，效率很高，體積較小，維修十分方便。機組采用的是壓縮組合，挨個啟動，在機組負載運行時，節(jié)能很明顯，機組底部的避震彈簧，使機組防震的性能好。 該冷水機組它有結構完整、配套齊全、流程較簡單等優(yōu)點，不但選型設計和安裝較為簡單，還節(jié)約用地面積，而且操作也方便。 機組系統(tǒng)采

5、用了活塞式壓縮機，體積和重量明顯較小，帶有自動調節(jié)裝置和保護裝置，運行起來安全可靠，安裝方便。 該冷水機組主要用于冷卻塑料模具，快速冷卻，可以縮短作業(yè)的時間，提高效率和質量。特點：1、采用開啟式壓縮機，效率高，冷凍強。2、換熱器用的是阿法拉閥板式換熱器。3、控制精度很高。4、采用了很好的制冷附件，保證主機高質量運行。5、該產(chǎn)品自動化程度高。 二、畢業(yè)設計整體方案 2.1設計目標 本設計的理論知識和實踐技能并重，在設計時聯(lián)系實際，讀圖跟繪圖的能力很重要，學會標準、規(guī)范使用，通過圖紙的形式將設計的意義和意圖表現(xiàn)出來，然后形成設計說明書。 2

6、.2主要任務 以某賓館的中央空調用冷水機組為例，通過對其控制原理的了解，學習設計其液壓和電氣控制系統(tǒng)。 2.1、電力拖動方案設計 2.2、電路設計 2.3、電氣元件的選擇 2.4、故障分析的分析與解決方法 2.5、編制《工業(yè)用冷水機組控制系統(tǒng)設計說明書》 2.3設計思路 以某賓館的中央空調用冷水機組為例，學習設計其液壓和電氣控制系統(tǒng)。具體從以下三個方面完成設計 3.1、形成冷水機組控制系統(tǒng)設計方案 3.2、形成較好的變頻器改造方案，按進度完成相應的設計任務 3.3、設計說明書編制規(guī)范，內容完整合理 2.4技術路線 4.1、電力拖動方案設計 4.2、電路設

7、計 4.3、電氣元件的選擇 4.4、故障分析的分析與解決方法 2.5設計分工 我負責去市場考察和了解機型資料，其他兩位同學提供設計的資料還有畢業(yè)設計的排版與編輯，陽權負責電力拖動和電路設計，陽祎負責電器元件的選擇和故障的分析與解決方法。 21 三、設計內容 3.1.機組設計工作原理 機組在蒸發(fā)器內吸收熱量，然后蒸發(fā)，到出口時轉換成氣體，并有發(fā)熱過程，通過交換器和冷凝器還熱后被吸入壓縮機，經(jīng)壓縮后，進入冷凝器成為液體，放出的熱最后被冷卻水帶走，飽和液體通過熱交換

8、器變成冷卻液體，然后除去雜質，最后蒸發(fā)后在循環(huán)。 3.1.1整機流程圖如下： 圖3.1 整機流程圖 3.1.2制冷劑： 氟利昂是使用范圍最廣的一種制冷劑，是碳氫化合物的總稱，化學穩(wěn)定性較好，跟水不發(fā)生反應，對金屬不產(chǎn)生腐蝕作用。R-22沸點是-40.8攝氏度的制冷劑，水作冷卻介質的時候，冷凝壓力不超過1.53MPa。 R-22電性能良好，有優(yōu)良的絕緣性，但在液相時的介電常數(shù)較高，絕緣電阻比較低；介電常數(shù)如果高，意味著電阻降低的趨勢增大，在使用R-22的過程中，需要特別注意電氣絕緣材料。 制冷量的調節(jié):R22的加入量與流量。 3.2機組工作狀況分析：

9、 3.2.1 年度開機前的檢查和準備工作 （1） 對相電壓進行測定檢查，不穩(wěn)定電壓不超過額定電壓的2％； （2） 檢查油泵是否處在正常狀態(tài)，油壓差是否符合規(guī)定跟要求； （3） 檢查制冷劑是否達到要求，是否有泄露的情況； （4） 檢查潤滑導葉外部的連接裝置； （5） 檢查冷凍水泵和冷卻塔是否完好； （6） 檢查所有閥門是否能夠操作靈活，每個開關是否都符合運作要求； 3.2.2開啟前的檢查 （1）檢查壓縮機油溫和油位 ① 油面保持在1/8~3/8之間； ② 油溫需要在40℃到50℃之間 （2）檢查主電源電壓跟電流 ① 電源電壓要保持在340V~400V之

10、內； ② 三相電源電壓不平衡值，如果在2%以內則不能開機 ③ 三相電流的不平衡值要達到10%。 （3）冷凍水溫度的設定值是否在規(guī)定的范圍以內。 3.2.3冷水機組的啟動 大部分冷水機組采用的是水冷方式，啟動順序為空氣處理裝置、冷卻塔冷卻水泵、冷卻水泵、兩個水系統(tǒng)啟動完成。 3.2.4冷水機組的運行與調節(jié) 在冷水機機組運行過程中應該注意下列情況： （1） 蒸發(fā)器冷凍水進出口的壓力與溫度； （2） 冷凝器冷卻水進出口的壓力與溫度； （3） 主電機的電壓跟電源； （4） 整個機組在運轉的情況下是否平稱； （5） 水管的接頭檢查是否嚴密，有無發(fā)生漏

11、水； 3.2.5制冷量調節(jié) 制冷量通過調節(jié)冷凍水的回水溫來控制壓縮氣缸以實現(xiàn)制冷調節(jié)，活塞式冷水機組調節(jié)制冷量通過調節(jié)制冷裝置來完成。 3.2.6機組運行參數(shù)及情況分析 （1）運行參數(shù)表 項 目 單 位 項 目 單 位 壓縮機型號 2FV-12.5之間 冷凝器的進出水管徑 50 mm 壓縮機型式 開啟式 冷凝器進水的溫度 ≤32℃ 轉速速度 960 r.p.m 冷卻水的量 30 m3/h 制冷劑 R22 冷卻水的阻力 2.8 mH2O 制冷量 tk=40℃ t0=2℃ 98,000 kcal/h 進出水管徑 50 mm 配用電

12、機 型號 Y225M-6 冷媒水進水溫度 -10℃ 電源 3-380V 50HZ 冷媒水出水溫度 -7℃ 功率 30 kw 冷媒水流量 20 m3/h 能量調節(jié)方式 自動或手動 冷媒水阻力 2.3 mH2O 能量調節(jié)范圍 0,50,100％ 制冷劑注量(約) 65 kg 控制柜 型號種類 FLK-10 機組總大小 2100 kg 外形大小 7005001850 mm 表3.2 機組運行參數(shù)表 （2）蒸發(fā)溫度和蒸發(fā)壓力 蒸發(fā)器的制冷劑具有的溫度與壓力，可以通過相應儀器儀表來測出。為了減小溫差和增強傳熱效果要定期除去水管內的污漬，

13、 （3）冷凝溫度和冷凝壓力 冷凝器內溫度和壓力可以通過熱力性質表查找，制冷劑一般情況下處于飽和狀態(tài)。 在運轉的時候，要保證指標都在規(guī)定范圍以內。 （4）冷凍水的溫度和壓力 為了機器的運轉安全，出水的溫度都不可以低于３℃。冷凍水它的系統(tǒng)雖然是關閉的，但是從檢查維修設備的角度來看，應當每三年對冷凍水的管道系統(tǒng)進行清洗。 （5）冷卻水的溫度和壓力 冷水機組一般情況進行運轉，冷凝器的進水溫度大概為３２℃，出水的溫度大概為３７℃，一般情況下，進出水壓力降為0.07mpa。 （6）壓縮機的吸氣溫度 對于活塞式壓縮機來講，吸氣溫度的意思就是指壓縮機制冷劑氣體的溫度與吸氣溫度的高

14、低，不單單影響排氣溫度的高低，還會使壓縮機的窖制冷量有較大的影響。 為了壓縮機的正常工作，吸氣溫度要比蒸發(fā)溫度高才好，使它具有了一定的熱度。 3.3.控制系統(tǒng)設計思路 繼電器它有隔離作用，可以在電路中起到安全保護、自動調節(jié)等多種作用。 機組運轉方式有壓縮機吸氣溫度、壓縮機排氣量、電壓與主電機運行電流。 制冷量調節(jié):R22加量與輸出量 3.4.電力拖動方案 由于主電機功率較大，為了降低起動電流，選用Y—△減壓啟動方式。電動機功率由機械設計提供如下： (1)壓縮機電機M，型號Y225M—6，30kw 980r/min，額定電流 66.5A。 (2)水媒水增壓泵電機M，功率

15、5.5kw,選用二級電機YM2s1-2(5.5kw 11.1A 2990r/min) (3)冷卻水增壓泵電機M,功率5.5kw,選用二級電機YM2s1-2(5.5kw 9.5A 2500r/min) (4)冷卻水塔風機電機M,功率5.5kw，選用四級電機Y132M2-4（5.5kw 11.6A 1460r/min） 3.5電路設計 3.5.1電源設計 為了達到滿足照明和安全可靠及指示燈的要求：主電路采用50HZ，380V三相交流電源，采取兩相作為控制電路電源。 3.5.2主電路設計 （1）電動機M為30kw功率較大，采用星型—三角形減壓啟動方式，按啟動按鈕S

16、B、接觸器KM線圈通電自鎖，接觸器KM作Y型運動，指示燈HL亮，然后時間繼電器KT線圈通電發(fā)生自鎖，主電機M作△接運轉。啟動指示燈HL滅、運行指示燈HL亮，時間繼電器KT線圈發(fā)生斷電復位。 （2）電動機控制電路中KM和KM觸點的另一個重要作用是實現(xiàn)互鎖。以防止KM、KM主觸點同時閉合造成電路短路保證電路可靠工作。 主電路圖見圖3.3 圖3.3 機組主電路 3.5.3控制電路設計 一般主電機要額定供電電壓為４００Ｖ，５０ＨＺ，三相，供電的電壓不穩(wěn)定率要小于２％。 壓縮機產(chǎn)生負荷變化時，運行中必須加強監(jiān)視，需要保持電源電壓值的正常狀態(tài)。如電機M1的控制，在控制柜設

17、置起動按鈕SB2和停止按鈕SB1來控制壓縮機的運轉和整個系統(tǒng)的停止，還設有急停按鈕SB3可以在遇到緊急的情況下迅速停機。 根據(jù)以上分析，設計了控制電路如下： 圖3.4 電路控制圖 3.5.4信號指示電路設計 控制柜通電的情況下電源指示燈HL顯紅色。HL（黃色)為Y 形指示燈，HL (黃色）為過載指示燈,HL（綠燈)為正常指示燈，HL (綠）為水泵正常指示燈,HL（綠燈)為水塔風機正常指示燈，HL（紅色）為排氣壓力指示燈，HL（紅色）為低溫指示燈，HL（紅色）為缺水保護指示燈，HL（紅色）為蒸發(fā)器保護指示燈。 3.5

18、.5機組設置自動保護系統(tǒng) （1）保護電機過載 保護選擇熱繼電器FR，100A整定電流，當過載時，電機停止運行。 （2）排氣壓力超高保護 采用壓力及電器保護，整定值為1.5MPa，如果排氣壓力超過規(guī)定值時，線圈KA就會通電，常閉觸點KA斷開，停機，鈴響后，HL亮（壓力超高指示燈）。 （3）保護油壓差 油壓差保護采用奔差繼電器，,當吸氣壓力與油壓之差小于規(guī)定值時，繼電器KT開始工作，蜂鳴器報警，在40S延時如果油壓恢復正常，蜂鳴器就會停止，機組繼續(xù)運行，不然主機停止，響鈴，油壓降低指示燈HL亮。 （4）保護超低溫 冷媒水低溫保護采用WTQK-11溫控器，2攝氏度為整定值（以防冰冷）

19、，當冷媒水出水溫度達到此溫度時，繼電器KT動作，指示燈HL亮，蜂鳴器報警。 3.6電器元件的選擇 3.6.1熱繼電器的選擇 根據(jù)電動機的額定電流選擇如下： （1）應該選用整定值在80A，F(xiàn)R1為JR36。 （2）應該選用額定電流為16A,熱繼電器為JR-28型，調節(jié)范圍在10-16A，整定值為14A。 （3）FR、FR應選用熱繼電器型號為JR-40型，18A為額定電流，調節(jié)范圍為10-18A，11.2A為整定值。 3.6.2接觸器的選擇 電路中需主觸點兩對，輔助常閉觸點一對，所以接觸器KM-KM應選用CJ-100型接觸器，其主觸點額定電流為100A線圈電壓為38

20、0V。 (1)選擇按鈕 (2)四個啟動按鈕SB SB SB 和SB 可選擇LA-18按鈕，綠色，SB 1，SB3， SB4， SB6和SB8五個停止按鈕選LA型按鈕，顏色為紅色。 (3)選擇指示燈 HD型選擇指示燈HL-HL，顏色，綠色。 (4)冷水機組電器元件如下表 3.2 表 3.5冷水機組電器元件參數(shù)表 序號 符號 名稱 型號 規(guī)格 數(shù)量 1 M 壓縮電機 Y280M-6 380V60KW 1 2 M 冷卻水泵 Y280M-6 380V7.5KW960r/min 1 3 M 冷媒泵 Y280M-6 380V7.5KW960r/mi

21、n 1 4 M 風機 Y132S-2 380V7.5KW2900r/min 1 5 QS 開關 HD 三級 1 6 Fu 熔斷器 RCI200 溶體200A 1 7 Fu 熔斷器 RL60 溶體60A 1 8 Fu 熔斷器 RL60 溶體60A 1 9 KM KM KM 交流接觸器 CJ100 線圈電壓600V 3 10 KM KM KM 交流接觸器 CJ100 線圈電壓600V 3 11 FR 熱繼電器 JR36 整定120A50HZ300V 1 12 FR

22、 熱繼電器 JR28 整定140A50HZ300V 1 13 FR FR 熱繼電器 JR40 2 14 KP 壓力繼電器 整定壓力≤1.57mpa 1 15 WK 溫控器 WTQK11 整定溫度33℃ 1 16 YZ 壓差繼電器 整定壓力≤0.1mpa 1 17 LK 水流繼電器 LK50 ~220 3A 2 18 SB SB SB SB SB SB SB SB SB 控制按鈕 LAY 380V 9 19 HL HL HL HL HL HL HL HL HL 指示燈 HD

23、 380V 10 20 PA 電流表 62T 120A 2 21 YB 電磁閥 ZCL-25 380V50HZ6W 2 表3.5電器元件參數(shù)表 四 、結論 FLZ-10A系列機組半封閉壓縮機電機與壓縮機連為一體，體積小，效率高，維修方便，適用于影劇院、醫(yī)院、賓館、辦公大樓等建筑物的空氣調節(jié)，通過對 FLZ—10A型用冷水機組的調查，使我對 FLZ—10A型用冷水機組有了更加深刻的認識，了解了它的結構組成和控制系統(tǒng)設計的知識。 通過機組工況分析，了解到機組選用單級壓縮蒸汽制冷循環(huán)的制冷方式，板式冷凝器，板式蒸發(fā)器，全封閉活塞式壓縮機，外平衡式熱力膨脹閥以及

24、R22制冷劑。主機系統(tǒng)主要采用活塞式壓縮機，采用Y225M-6型電機配套，相應的蒸發(fā)器、冷凝器都采用了高效外換熱管，很大的提高了傳熱效率，使體積和重量有了明顯的縮小，還搭備了自動安全保護裝置和自動能量調節(jié)裝置。 對于控制系統(tǒng)，采用的是接觸器-繼電器控制系統(tǒng)，設計中有如下考慮，由于主電機功率較大，為了降低起動電流，選用Y—△減壓啟動方式。主電機在運行中，依靠輸給一定的電流和規(guī)定的電壓，來保證壓縮機運行所需要的功率和穩(wěn)定轉矩。主電機電源為三相交流電，５０ＨＺ，額定供電電壓為４００Ｖ，供電的平均相電壓不穩(wěn)定率小于２％?？刂齐娐分须娍紤]主觸點兩對，輔助常閉觸點一對。接觸器KM-KM選用CJ-

25、100型接觸器，其主觸點額定電流為100A，線圈電壓為380V，機組搭配有排氣壓力超高保護，電機過載保護，超低溫保護，電機過載保護，冷凝器蒸發(fā)器缺水保護等。 通過計算合理選擇了相關參數(shù)與規(guī)格，設計了相關的主電路和控制電路，形成了FLZ—10A型用冷水機組控制系統(tǒng)。 這次的設計到這里就已經(jīng)結束了，也許做的不是很好，但對我來說卻是一筆十分寶貴的財富，使我終身受益。 五、參考文獻 [1]．吳業(yè)正，制冷原理及設備，西安交通大學出版社。 [2]．沈志光，制冷工質熱表和圖，機械工業(yè)出版社。 [3]．張祉佑，制冷設備與原理，機械工業(yè)出版社。 [4]．朱明善，熱物性手冊，清華大學熱功能

26、工程系。 [5]．矛以惠，吸收與蒸汽噴射式制冷機，機械工業(yè)出版社。 [6]．丁國良，制冷空調新工質，上海交通大學。 [7]．何仰贊，電力系統(tǒng)分析，華中科技大學出版社。 [8]．郭永基，電力系統(tǒng)可靠性分析，清華大學出版社。 [9]．鄭郁正，單片機原理及應用，四川大學出版社。 [10]．張運波，電氣控制系統(tǒng)技術，北京高等教育出版社。 六、收獲與體會 日子過的很快，轉眼之間，短暫的大學生涯就要結束了，隨著畢業(yè)的臨近，我們的畢業(yè)設計也快接近尾聲。在沒做畢業(yè)設計之前覺得畢業(yè)設計只是對這幾年來所學知識的一個概括總結，但通過做這次畢業(yè)設計

27、我發(fā)現(xiàn)自己的看法有些片面。畢業(yè)設計不僅僅是對前面所學知識的一種考驗，也是對自己動手能力的一種提高。這次設計使我明白了自己的知識還比較缺乏，還需要學習的東西太多了，通過這次畢業(yè)設計，終于明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作和生活中都應該不斷的學習，努力提高自己知識和素質。 在這次畢業(yè)設計中還使我們的同學關系更進一步，同學之間互相幫助，有些不懂的地方大家一起商量，聽聽大家不同的看法對我們有更好的幫助，所以我非常感謝幫助過我的同學。 在此要感謝我的指導老師陳育新老師對我的悉心指導，感謝老師給我的幫助。在設計過程中，我閱讀了大量有關資料，與同學交流經(jīng)驗，使自己學到了很多知識，

28、也嘗到了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個設計中我懂得了很多道理，也培養(yǎng)了我單獨工作的能力，樹立了對自己工作能力的決心，相信這些會讓我今后的學習工作生活有非常重要的影響。而且很大方面提高了動手的能力，使我充分體會到了在努力過程中探索的艱難和成功時的喜悅。雖然這個設計做的一般般，但是在設計過程中所學到的東西是這次畢業(yè)設計的最大收獲和財富，讓我終身受益。  七、致謝 在婁底職院度過了三年的緊張學習時光，系統(tǒng)地學習了電氣自動化的各方面知識，深深的佩服各位專業(yè)老師的學識，從中我不僅僅學習到專業(yè)知識，而且學到很多做人、做事、做學問的道理，在此表示真摯的謝意。在論文即將完

29、成之際，我要感謝我的導師陳育新老師。在論文撰寫的整個過程中，從論文選題、到撰寫開題報告、最后到正文撰寫，陳老師都提出了很多寶貴意見。陳老師指出的每一個問題，指導的每一個思路，都使我有醍醐灌頂之感。給我感受最深的是陳老師嚴謹治學的態(tài)度，無論從格式規(guī)范、論文要點、還是文章結構，陳老師都不厭其煩，給予我及時的幫忙，使我能夠最后順利完成論文寫作工作。 　　在此我要感謝機電工程學院的老師，你們無私奉獻的職業(yè)精神和愛崗敬業(yè)的態(tài)度，使我對專業(yè)理論有了更深層次的了解，將理論知識和自己的工作相互印證，受益匪淺。還使我能夠將所學理論應用于現(xiàn)實問題的分析跟解決，從而提高自己的專業(yè)水平。 　　還要感謝我的各位同學

30、，是你們的無私讓我感受到校園的溫暖，在我的畢業(yè)設計過程當中，好多同學為我提供了信息支持，在此表示感謝。最后再次感謝婁底職院為我?guī)砹藢氋F的學習機會，讓我能夠走上一個新的平臺，閃耀出自己的光芒! 電路圖附錄