配套K12空调自动化教案.docx
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配套K12空调自动化教案
空调自动化教案
§1—1自动调节系统概述
一、自动调节系统的组成
四部分组成:
敏感元件(传感器)、调节器、执行机构、调节对象常用术语:
1、调节对象:
在生产工艺中需要进行调节的某空间或机器设备。
2、被调参数:
在生产过程中需要进行调节的、表征生产过程特征的参数。
3、给定植:
按生产工艺要求而规定的被调参数值。
4、干扰:
亦称扰动,引起被调参数发生变化而偏离给定植的一切外界因素。
二、自动调节系统的方框图如图1-3所示。
三、自动调节系统的分类1、定植调节系统2、程序调节系统
3、随动调节系统四、干扰分析
阶跃干扰:
具有一定幅度的干扰在时刻作用于系统以后,干扰量就不再随时间变化,也不再消失。
§1—2自动调节系统的品质指标
一、自动调节系统的过渡过程
自动调节系统的被调参数不随时间而变化的平衡状态称为自动调节系统的静态。
从旧的平衡状态破坏到新的平衡状态的建立,在这整个过程中,自动调节系统各环节和被调参数都处于变动之中,这时系统所处的状态称为自动调节系统的动态。
二、自动调节系统的品质指标1、衰减率
稳定性——指自动调节系统在外界干扰作用下,过渡过程能否达到新的稳定状态的性能。
用衰减率Ψ来衡量。
Ψ=比较理想。
2、静态偏差
也称残余偏差,表示自动调节系统受到干扰作用后,从原来的平衡状态过渡到新的平衡状态时,被调参数新稳定值相对于给定植的偏差。
3、动态偏差
表示在调节过程中被调参数相对于给定值的最大偏差。
4、调节时间
又称为过渡过程时间,表示系统受到干扰后,被调参数从发生变化开始,到系统通过自动调节又处于新的稳定状态为止,这一过程所需要的时间。
§1—3调节对象的特性
调节对象的特性:
是指在无调节器情况下,对象受到阶跃干扰的作用时,被调参数随时间的变化规律。
动态特性:
被调参数在变化过程中所表现出来的特性。
静态特性:
被调参数在稳定情况下所表现出来的特性。
一、调节对象的容量及容量系数
调节对象的容量:
对象储存能量或物料的能力。
容量系数:
指被调参数改变一个测量单位值时,调节对象容量的改变量。
二、调节对象的自平衡和传递系数
1、当调节系统受到干扰,平衡遭破坏时,调节对象不借助调节装置的作用而只依靠本身的变化,使系统重新达到平衡,同时被调参数趋向一个新的稳定值。
调节对象的这种性能叫调节对象的自平衡。
2、自平衡系数:
被调参数每变化1个单位量所能
克服的干扰量。
3、传递系数:
自平衡系数的倒数。
三、调节对象的时间常数四、调节对象的时间延迟1、传递延迟2、容量延迟
§1—4调节器的分类和调节规律
一、调节器的分类
按调节规律可分:
非连续作用式调节器、
连续作用式调节器
二、调节器的调节规律1、双位调节器2、比例调节器
§2—1自动化仪表的基本知识
一、自动化仪表的分类
1、按其功能不同分:
检测仪表、显示仪表、调节仪表、执行器
2、按其结构不同分:
基地式仪表、单元组合式仪表
二、自动化仪表的品质指标1、精确度
绝对误差=仪表指示值-被测实际值相对误差=绝对误差/被测量指示值×100﹪仪表基本误差=±仪表量程范围内的最大绝对误差/×100﹪
最大可能误差=基本误差×/仪表指示值2、变差
变差=δmax/×100﹪3、灵敏度和灵敏限
灵敏度=仪表指针的位移/引起位移的被测参数变化量
灵敏限:
是指当仪表的输入量相当缓慢地从零开始逐渐增加到仪表的指示值发生可察觉的极微小的变化时,所需输入量的最小变化值。
三、自动化仪表的初选知识
§2—2温度的检测与调节仪表
一、温度检测、调节仪表简述二、膨胀式温度检测、调节仪表1、电接点水银温度计
属于液体膨胀式温度计,有固定接点式和可调接点式。
如图2-2。
2、双金属温度计如图2-3。
三、压力式温度检测、调节仪表1、压力式温度计如图2-5。
2、压力式温度控制器
WTZK——50型温度控制器。
如图2-7。
WTQK型压力控制器。
如图2-9。
WTZK-12型温度控制器。
四、电阻式温度检测、调节仪表
1、感温元件
常用的有:
铂热电阻、铜热电阻、热敏电阻2、测量桥路
3、常用温度检测、调节仪表
XCZ-102型动圈式温度指示仪。
TDW-12型温度控制器。
XDD系列小型自动平衡电桥记录调节仪。
§2—3压力的检测与调节仪表
一、常用的压力敏感元件1、薄膜
平薄膜、波纹薄膜 如图2-19(a)、(b)。
2、波纹管 如图2-19(c)。
53、弹簧管如图2-19(e)。
二、压力检测仪表1、弹簧管压力表
如图2-20。
应用在当所测压力较大时。
2、倾斜式微压计
如图2-21。
应用在被测的动压值小时。
3、皮托管如图2-22、23。
三、压力的调节与控制仪表1、压力控制器
又称压力继电器,是一种用压力信号控制的电路开关,主要用于制冷系统的压力调节和危险
压力保护。
YWK-22型压力控制器。
如图2-24。
高压部分:
气箱、波纹管、高压调节弹簧、调节螺母、调节螺杆、调节盘、复位按钮。
低压部分:
低压气箱、低压跳脚、差值调节盘、差值弹簧、低压调节盘、抽空拨杆、微动开关。
YWK-12型压力控制器。
根据控制压力的不同分:
高压、低压、负压
2、压差控制器
CWK-22型压差控制器。
如图2-25、2-26。
CWK-11型压差控制器。
如图2-27、2-28。
CPK-1型微压差控制器。
如图2-29。
四、压力变送和远传1、压力变送器
作用:
将压力测量元件的输出信号转变成调节器所要求的输入信号。
YSG-01型电感式压力变送器。
如图2-30、2-31。
2、霍耳片式弹簧管远传压力表如图2-33。
§2—4湿度的检测与调节仪表
一、湿度检测仪表1、干湿球温度计
利用潮湿物体表面水分蒸发冷却的效应来测定空气相对湿度。
如图2-34。
特点:
结构简单,价格便宜,测量范围一般限于0℃以上,需经常保持湿球纱布套的湿润和清洁,维护工作较麻烦。
2、毛发式湿度计
经脱脂处理的毛发长度会随着空气的湿度变化而变化,将毛发作为湿敏元件制成毛发湿度计。
如图2-35。
二、湿度检测、调节仪表1、干湿球湿度调节器
TH型干湿球信号发送器干湿球各一支微型套管式镍电阻温度计、半透明塑料盛水杯和浸水脱脂纱布套管等组成。
如图2-36。
2、电阻式湿度调节器
利用氯化锂等某些金属盐吸湿后其阻抗发生变化来测定空气的湿度。
氯化锂湿敏元件。
NSZ-11型电阻式湿度指示调节仪。
如图2-37。
§2—5液位的检测与调节仪表
一、差压式远距离液位计
也称差压式低温液位指示器,多用于制冷装置中低压循环贮液桶和中间冷却器的液位检测。
如图2-38。
二、电感式浮球液位控制器1、UQK-40型电感式浮球液位控制器如图2-39、2-40。
2、UQK-41/42型电感式浮球液位控制器如图2-41、2-42、2-43、2-44、2-45。
三、晶体管水位控制器如图2-46。
§2—6流量的检测与调节仪表
速度式流量仪表——以测量流体在管道内的速度作为测量依据来计算流量的仪表。
容积式流量仪表——以单位时间内所排出流体的固定容积的数目作为测量依据来计算流量的仪表。
质量式流量仪表——以测量流过的质量为依据的流量计。
一、差压式流量计
是基于流体流动的节流原理,利用流体流经节流装置时产生的压力差而实现流量测量的。
组成:
节流装置、引压管、差压计1、节流装置
设置在管道中能使流体产生局部收缩的节流元件和取压装置的总称。
2、节流原理
二、电远传转子流量计
转子流量计是利用压降不变,而节流面积的变化来测量流量的,即采用恒压降变节流面积的流
量测量方法。
1、转子流量计的工作原理如图2-49。
2、电远传转子流量计电远传转子流量计的组成流量变送器、流量指示仪
电远传转子流量计的工作原理
§2—7风速检测仪表
一、叶轮风速仪
是利用流动的空气推动仪器上的一个用轻金属制成的转轮,转轮转速的快慢与风速成正比。
根据单位时间内转轮的转速,通过机械计数装置,在表盘上显示风速值。
如图2-51、2-52。
特点:
叶轮风速仪的灵敏度为/s以下,可测~10m/s范围内的较小风速;主要用于测量风口和空调设备的风速。
二、杯式风速仪如图2-53。
特点:
能测量较大的风速,一般为1~20m/s,也有1~40m/s的。
三、热电风速仪
根据测头的结构不同分:
热球式、热线式球式热电风速仪热球式测头和测量仪表组成;
特点:
使用方便,反应快,灵敏度高;但测头结
构娇嫩、易损,测温时测头放置有方向性,测头互换性差。
§2-8程序控制器
一、TDS型时间程序控制器
主要用于制冷系统冷风机自动融霜控制的仪表;具有多个时间继电器的控制功能,能按照预定的程序定时发出一系列控制信号。
TDS-04型为定时融霜程序控制;TDS-05型为指令融霜程序控制。
二、TDF型分级步进能量调节器
专门为制冷系统设计的能量调节仪表,能根据调节参数的变化,对制冷机群进行定点延时分级调节,对制冷压缩机能量的增减实现步进控制。
TDF-01型:
要求直接输入0~10mA的直流信号,当调节参数的信号不同时,应通过变送器加以变送。
TDF-02型:
表内装有将热电阻信号转变成0~10mA直流信号的线路,故与Pt100型铂热电阻配合使用,铂热电阻直接与仪表连接即可。
TDF型分级步进能量调节器最多有八级继电器输出,八级能量输出的调节方式为分级步进式。
步进方式有加速上载、延时上载、延时卸载和加速卸载4种。
TDF型分级步进能量调节器的调节定点有4个设定值,即过高限、高限、低限和过低限。
“步进”调节——指根据制冷量与热负荷的不平衡程度,逐级增加或减少制冷压缩机能量的调节方式。
增能和减能采取延时的目的:
防止热负荷出现虚假现象,避免能量增减频繁。
§3—1导阀
一、恒压导阀
ZZH系列恒压阀是一种常用的压力导阀,通径为Φ3㎜,是比例式调节阀门,与主阀配合使用,可以对管道中的工质实行比例调节。
1、正恒阀
是一种常闭型阀门,有ZZHA-3型和ZZHB-3型两种。
如图3-1、3-2。
正恒阀的工作原理:
作用在膜片上方的是弹簧调节系统的弹簧力。
作用在膜片下方的是阀进口处气体的压力。
当膜片下方气体压力升高,超过弹簧力时,膜片2中心被顶起,带动阀芯3上移,阀口开启,随着压力逐渐升高,阀口也成比例地逐渐升大;当膜片下面压力降低时,膜片中心在膜片作用下下移,阀口关小,随着压力逐渐降低,阀口成比例地关小。
在阀口刚开启和全开启着一范围内,阀口的开启度与膜片下方的压力成正比。
阀的工作过程用一句话来形容就
是“升开降闭”。
2、反恒阀
是一种常开型阀门,有ZZHC-3型型和ZZHD-3型两种。
如图3-4、3-5。
反恒阀的工作原理:
当膜片下面压力升高到大于弹簧力时,弹簧被压缩,膜片中心被顶起,阀芯上移,阀口关小,随着膜片下面压力升高,阀口成比例关小,直至最后关闭;当膜片下面压力降低到小于弹簧时,膜片中心下移,阀口成比例开大,直至全开。
在阀刚关和全关这一范围内,阀口的开启度与膜片下面压力成反比。
阀的工作过程用一句话来形容就是“升闭降开”。
二、电磁导阀如图3-7。
ZCL-3型电磁导阀是用电磁力直接启闭阀口的直动式阀门。
工作原理:
线圈通电,线圈即产生磁场,将动铁心吸起,并带动阀心上移,阀口开启;线圈断电。
磁场消失,动铁心靠自重和弹簧力的作用带动阀心落下,阀口关闭。
§3-2主阀
主阀是直接控制管道中工质流通的,但它不能独立工作,必须与导阀配合使用,是受导阀控制的执行阀,是导阀的跟随及放大。
常用的主阀为:
ZFS系列一、主阀的结构根据用途分:
液用、气用气用分:
常开型、常闭型液用只有常闭型
主阀结构:
阀体、阀盖、阀芯、活塞、活塞杆、活塞套、弹簧和动顶杆。
如图3-8。
二、主阀的工作原理
1、液用常闭型主阀的工作原理这是一种常闭型阀门,它的导压管必须接至主阀的出口端或比主阀进口压力低18kPa的地方,主阀才能正常工作。
当ZCL-3型电磁导阀开启、导压管接通时,活塞上腔降压,活塞在压差作用下浮起,带动阀芯上升,主阀开启;当ZCL-3型电磁导阀关
闭、导压管不通时,活塞上下腔平衡孔均压,活塞靠弹簧力和自重下落,主伐关闭.简言之,其工作原理为,“降压开启”。
2、气用常闭型主伐(ZFS-OOQB)的工作原理
这是一种常闭型主阀,它的导压管必须接在主阀入口管道上或接在比主阀出口压力高14kPa的地方。
当ZCL-3型电磁导阀开启、导压管接通时,活塞上腔加压,将活塞压下,主阀开启;当ZCL-3型电磁导阀关闭、导压管不通时,活塞上下腔平衡孔均压,弹簧力将活塞顶起,主阀关闭。
简言之,其工作原理为“加压开启”。
3、气用常开型主阀(ZFS-OOQK)的工作原理
这是一种常开型主阀,它的导压管必须接在进口压力高的地方.当ZCL-3型电磁导阀开启、导压管接通时活塞上腔加压,将活塞压下,主阀关闭,当ZCL-3型电磁阀关闭、导压管不通时,活塞上下腔均压,弹簧力推动活塞上行,主阀开启。
简言之,其工作原理为“加压关闭”。
三、主阀技术性能
1、最大工作压力 正常工作压力2、最高工作温度 最低工作温度3、开阀压力损失4、最大反压差
§3—3主阀与导阀的组合
用于制冷系统管路中的大中型阀门,一般采用导阀式结构。
常用的导阀有ZCL-3型电磁导阀和ZZH系列恒压导阀,常用的主阀有ZFS系列主阀。
一、单个导阀与主阀组合
1、ZZHA-3型恒压阀与气用常闭型主阀组成气用常闭型恒压主阀
控制主阀进口压力恒定在一定范围,使蒸发压力恒定在一定范围内。
2、ZZHB-3型恒压阀与气用开型主阀组成气用常开型恒压主阀
控制主阀的出口压力恒定在一定范围内。
应用于压缩机的吸气管控制时,可防止机器吸气过载。
3、ZZHC-3型恒压阀与液用常闭型主阀组成液用常闭型恒压主阀
控制主阀出口压力恒定在一定范围内,可用于加压供液系统的恒压供液。
4、ZZHD-3型恒压阀与气用常闭型主阀组成气用常闭型恒压主阀
控制主阀出口压力在一定范围内恒定,可用于热氨融霜恒压控制和防止压缩机吸气过载控制等。
二、导阀联合与主阀组合
根据连接方式可分为导阀与主阀用导压管连接方式和导阀与主阀用丝扣连接方式两种。
1、导阀与主阀用导压管连接的组合方式。
见表3-3。
2、导阀与主阀用丝扣连接的组合方式
组合式主阀按所用导阀不同,可分为电磁主阀、恒压主阀和电磁恒压主阀等。
见表3-4。
§3—4电磁阀和电动阀
一、电磁阀
是一种电磁力操纵的自动阀门,其动作可压力控制器、温度控制器或液位控制器发出的电气控制信号控制。
适用于各种气体、液体制冷剂、润滑油以及水等。
1、间接启闭式电磁阀
间接启闭式电磁阀在结构上又分为继动式和导阀式。
ZCL-6-25型电磁阀。
是一种继动式间接启闭式电磁阀,结构如图3-12所示。
适用于大、中口径的阀门。
(2)ZCS系列电磁阀。
用于对水系统的自动控制。
采用有固定导阀座的继动式结构,分为电磁导阀和水阀阀体两大部分,其结构如图3-13所示。
2、三通电磁阀
是直接启闭式电磁阀,用于制冷系统作为制
冷压缩机气缸卸载装置的油路控制。
工作原理与ZCL-3型两通电磁阀相同,结构如图3-14所示。
二、电动阀
即电动阀调节阀,分为电动两通阀和电动三通阀两种。
电动三通阀组成:
单相可逆电动机、减速机构和调节机构三部分
应用:
在空调系统中调节冷媒或热媒的温度。
三、电动杠杆如图3-16所示。
主要用于空调系统调节风门位置,以改变空气流通面积,从而调节风量或风量比例。
§3—5膨胀阀
一、热力膨胀阀
又称温度调节阀或自动膨胀阀;安装位置:
在蒸发器进液口的供液管道上。
作用:
具有节流降压作用,同时自动调节制冷剂流量。
1、内平衡式热力膨胀阀:
适用于蒸发器管道阻力损失较小的系统;如图3-17。
组成:
阀体、阀杆、阀芯、调节杆、膜片、毛细管、感温包
2、外平衡式热力膨胀阀:
适用于蒸发器管道阻力损失较大的系统;如图3-19。
二、热电膨胀阀
靠电加热产生的热力驱动阀杆动作。
1、双金属片型热电膨胀阀如图3-21。
组成:
传感元件
调节阀——电热式阀头:
电加热器、双金属片
针阀阀座
0℃过热控制原理:
热电膨胀阀对制冷剂流量的调节,能够使得在任何负荷下制冷剂在蒸发器出口都处于饱和蒸气状态,而在吸气管中过热。
2、电子控制的热电膨胀阀
流量调节装置:
热电式膨胀阀——执行器;
电子调节器——将测量的温差
信号与温差参考设定值相比较,向热电阀的执行器输出电脉冲;
传感器——两只铂电阻,分别
感应蒸发器入口处和出口处的制冷剂温度;三、电子膨胀阀1、电子膨胀阀的种类按驱动形式有:
A电磁式
通过改变控制电压来调节膨胀阀的流量,优点是结构简单、动作响应快;但一直为它提供控制电压。
B电动式:
直动型——电动机直接
带动针阀;减速型——脉动电动机通过齿轮组减速带动针阀。
2、电子膨胀阀的过热度调节
§1—1自动调节系统概述
一、自动调节系统的组成
四部分组成:
敏感元件(传感器)、调节器、执行机构、调节对象常用术语:
1、调节对象:
在生产工艺中需要进行调节的某空间或机器设备。
2、被调参数:
在生产过程中需要进行调节的、表征生产过程特征的参数。
3、给定植:
按生产工艺要求而规定的被调参数值。
4、干扰:
亦称扰动,引起被调参数发生变化而偏离给定植的一切外界因素。
二、自动调节系统的方框图如图1-3所示。
三、自动调节系统的分类1、定植调节系统2、程序调节系统
3、随动调节系统四、干扰分析
阶跃干扰:
具有一定幅度的干扰在时刻作用于系统以后,干扰量就不再随时间变化,也不再消失。
§1—2自动调节系统的品质指标
一、自动调节系统的过渡过程
自动调节系统的被调参数不随时间而变化的平衡状态称为自动调节系统的静态。
从旧的平衡状态破坏到新的平衡状态的建立,在这整个过程中,自动调节系统各环节和被调参数都处于变动之中,这时系统所处的状态称为自动调节系统的动态。
二、自动调节系统的品质指标1、衰减率
稳定性——指自动调节系统在外界干扰作用下,过渡过程能否达到新的稳定状态的性能。
用衰减率Ψ来衡量。
Ψ=比较理想。
2、静态偏差
也称残余偏差,表示自动调节系统受到干扰作用后,从原来的平衡状态过渡到新的平衡状态时,被调参数新稳定值相对于给定植的偏差。
3、动态偏差
表示在调节过程中被调参数相对于给定值的最大偏差。
4、调节时间
又称为过渡过程时间,表示系统受到干扰后,被调参数从发生变化开始,到系统通过自动调节又处于新的稳定状态为止,这一过程所需要的时间。
§1—3调节对象的特性
调节对象的特性:
是指在无调节器情况下,对象受到阶跃干扰的作用时,被调参数随时间的变化规律。
动态特性:
被调参数在变化过程中所表现出来的特性。
静态特性:
被调参数在稳定情况下所表现出来的特性。
一、调节对象的容量及容量系数
调节对象的容量:
对象储存能量或物料的能力。
容量系数:
指被调参数改变一个测量单位值时,调节对象容量的改变量。
二、调节对象的自平衡和传递系数
1、当调节系统受到干扰,平衡遭破坏时,调节对象不借助调节装置的作用而只依靠本身的变化,使系统重新达到平衡,同时被调参数趋向一个新的稳定值。
调节对象的这种性能叫调节对象的自平衡。
2、自平衡系数:
被调参数每变化1个单位量所能
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