本發(fā)明涉及一種基于PLC控制的制冷系統(tǒng)性能試驗平臺。
背景技術(shù)：
目前，作為制冷實驗室的實訓(xùn)平臺，均是對制冷系統(tǒng)的原理和工作情況進行試驗，并且均為單一制冷系統(tǒng)；作為對制冷系統(tǒng)進一步的深入研究，還需對不同制冷系統(tǒng)的性能進行測定，以檢定制冷系統(tǒng)的制冷能力、效率和最佳工況等。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于，搭建一套基于PLC控制的制冷系統(tǒng)性能試驗平臺，借助功率、流量、濕度、風(fēng)速、溫度等測定手段，以測試制冷系統(tǒng)的制冷能力、效率、最佳工況等。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的方案是：
一種基于PLC控制的制冷系統(tǒng)性能試驗平臺，其特征在于：包括制冷系統(tǒng)36以及電氣控制系統(tǒng)35；
所述制冷系統(tǒng)36包括變頻壓縮機1、四通閥、風(fēng)冷冷凝器3、流量計6、第一電磁閥9、電子膨脹閥11、第二電磁閥10、熱力膨脹閥13、單向閥12、風(fēng)冷蒸發(fā)器19、第三電磁閥16、第四電磁閥14以及鋁排管21；
所述變頻壓縮機1的排氣管與四通閥的C口聯(lián)通，所述四通閥的D口依次通過風(fēng)冷冷凝器3、流量計6、第一電磁閥9、電子膨脹閥11、第三電磁閥16、風(fēng)冷蒸發(fā)器19與四通閥的B口聯(lián)通，四通閥的A口與變頻壓縮機1的回氣管聯(lián)通，第四電磁閥14與鋁排管21串聯(lián)后并接在風(fēng)冷蒸發(fā)器19和第三電磁閥16的兩端，第二電磁閥10與熱力膨脹閥13串聯(lián)后接在風(fēng)冷冷凝器3與風(fēng)冷蒸發(fā)器19之間，所述單向閥12與熱力膨脹閥13并聯(lián)，單向閥12的正端與風(fēng)冷蒸發(fā)器19連接；
所述電氣控制系統(tǒng)35包括PLC下位機、上位機、供電系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、3個功率變送器組成的功率測定系統(tǒng)、3個變頻器組成的變速系統(tǒng)、電子膨脹閥控制器26、若干個室內(nèi)環(huán)境溫度傳感器、冷凝器進口溫度傳感器、冷凝器出口溫度傳感器、若干個室內(nèi)濕度傳感器、蒸發(fā)器送風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器、蒸發(fā)器回風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器、系統(tǒng)高壓壓力傳感器、系統(tǒng)低壓壓力傳感器以及機組故障傳感器；
所述PLC下位機與上位機連接，所述PLC下位機通過執(zhí)行系統(tǒng)與各個電磁閥、流量變送器29、冷凝器進口溫度傳感器、冷凝器出口溫度傳感器、室內(nèi)環(huán)境溫度傳感器、室內(nèi)濕度傳感器、蒸發(fā)器送風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器、蒸發(fā)器回風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器、系統(tǒng)高壓壓力傳感器、系統(tǒng)低壓壓力傳感器以及機組故障傳感器分別連接；
所述PLC下位機通過執(zhí)行系統(tǒng)依次與蒸發(fā)器風(fēng)機變頻器27、蒸發(fā)器風(fēng)機功率變送器23、風(fēng)冷蒸發(fā)器的風(fēng)機電機20連接，所述PLC下位機通過執(zhí)行系統(tǒng)依次與冷凝器風(fēng)機變頻器30、冷凝器風(fēng)機功率變送器25、風(fēng)冷冷凝器的風(fēng)機電機4連接，所述PLC下位機通過執(zhí)行系統(tǒng)依次與壓縮機變頻器、壓縮機功率變送器24、變頻壓縮機1連接，PLC下位機還通過執(zhí)行系統(tǒng)直接與蒸發(fā)器風(fēng)機功率變送器23、冷凝器風(fēng)機功率變送器25、壓縮機功率變送器24分別連接；
所述電子膨脹閥控制器26與電子膨脹閥11連接；所述流量變送器29與流量計6連接；冷凝器進口溫度傳感器和冷凝器出口溫度傳感器分別設(shè)置在風(fēng)冷冷凝器3的制冷劑入口端和制冷劑出口端；蒸發(fā)器送風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器和蒸發(fā)器回風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器分別設(shè)置在風(fēng)冷蒸發(fā)器19送風(fēng)面和風(fēng)冷蒸發(fā)器19回風(fēng)面；系統(tǒng)高壓壓力傳感器和系統(tǒng)低壓壓力傳感器分別設(shè)置在變頻壓縮機1排氣管處和變頻壓縮機1回氣管處。
優(yōu)選的，上述制冷系統(tǒng)36包括還串聯(lián)在風(fēng)冷冷凝器3和第一電磁閥9之間的儲液罐5和/或雙向過濾器7和/或視液鏡8。
上述風(fēng)冷蒸發(fā)器19可以替換為水冷蒸發(fā)器；風(fēng)冷冷凝器3可以替換為水冷冷凝器。
上述風(fēng)冷冷凝器3的兩端通過手動閥接在制冷系統(tǒng)36中，所述風(fēng)冷蒸發(fā)器19的兩端也通過手動閥接在制冷系統(tǒng)36中，所述風(fēng)冷蒸發(fā)器19的兩端還可以并聯(lián)有其他蒸發(fā)器，所述風(fēng)冷冷凝器3的兩端還可以并聯(lián)有其他冷凝器。
上述四通閥為電子四通閥，所述PLC下位機通過執(zhí)行系統(tǒng)與電子四通閥連接。
上述鋁排管21上纏繞有化霜電熱絲22。
上述風(fēng)冷蒸發(fā)器的兩端還并聯(lián)設(shè)置有備用電磁閥和備用手動閥；風(fēng)冷冷凝器的兩端還并聯(lián)設(shè)置有備用電磁閥和備用手動閥。
本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明可組合成熱力膨脹閥制冷系統(tǒng)、電子膨脹閥制冷系統(tǒng)、風(fēng)冷蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)、鋁排管制冷系統(tǒng)等多種制冷功能的試驗系統(tǒng)，通過PLC控制，實現(xiàn)壓縮機變頻、冷凝器和蒸發(fā)器風(fēng)機變頻，電子膨脹閥和熱力膨脹閥轉(zhuǎn)換，風(fēng)冷蒸發(fā)器和鋁排管轉(zhuǎn)換，并能夠測定系統(tǒng)用電功率、制冷劑流量、室內(nèi)平均溫度、濕度、風(fēng)速等具體工況，分別實現(xiàn)風(fēng)機蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)、鋁排管制冷系統(tǒng)、熱力膨脹閥制冷系統(tǒng)、電子膨脹閥制冷系統(tǒng)的工況和運行控制以及性能參數(shù)測定。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的工作原理圖；
其中：1-變頻壓縮機；2-電子四通閥；3-風(fēng)冷冷凝器；4-風(fēng)冷冷凝器的風(fēng)機電機；5-儲液罐；6-流量計；7-雙向過濾器；8-視液鏡；9-第一電磁閥；10-第二電磁閥；11-電子膨脹閥；12-單向閥；13-熱力膨脹閥；14-第四電磁閥；16-第三電磁閥；19-風(fēng)冷蒸發(fā)器；20-風(fēng)冷蒸發(fā)器的風(fēng)機電機；21-鋁排管；22-化霜電熱絲；23-蒸發(fā)器風(fēng)機功率變送器；24-壓縮機功率變送器；25-冷凝器風(fēng)機功率變送器；26-電子膨脹閥控制器；27-蒸發(fā)器風(fēng)機變頻器；28-壓縮機變頻器；29-流量變送器；30-冷凝器風(fēng)機變頻器；31-PLC下位機及執(zhí)行系統(tǒng)；32-機組故障傳感器及保護電路；33-觸摸控制屏；34-各種傳感器(溫度/濕度/風(fēng)速/壓力傳感器)；35-電氣控制系統(tǒng)；36-制冷系統(tǒng)。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖1和實施例對本發(fā)明進一步說明。
實施例1
一種基于PLC控制的制冷系統(tǒng)性能試驗平臺，制冷系統(tǒng)36以及電氣控制系統(tǒng)35。
所述制冷系統(tǒng)36包括變頻壓縮機1、四通閥、風(fēng)冷冷凝器3、流量計6、儲液罐5、雙向過濾器7、視液鏡8、第一電磁閥9、電子膨脹閥11、第二電磁閥10、熱力膨脹閥13、單向閥12、風(fēng)冷蒸發(fā)器19、第三電磁閥16、第四電磁閥14以及鋁排管21；
所述變頻壓縮機1的排氣管與四通閥的C口聯(lián)通，所述四通閥的D口依次通過風(fēng)冷冷凝器3、儲液罐5、流量計6、雙向過濾器7、視液鏡8、第一電磁閥9、電子膨脹閥11、第三電磁閥16、風(fēng)冷蒸發(fā)器19與四通閥的B口聯(lián)通，四通閥的A口與變頻壓縮機1的回氣管聯(lián)通，第四電磁閥14鋁排管21串聯(lián)后并接在風(fēng)冷蒸發(fā)器19和第三電磁閥16的兩端，第二電磁閥10與熱力膨脹閥13串聯(lián)后接在風(fēng)冷冷凝器3與風(fēng)冷蒸發(fā)器19之間，所述單向閥12與熱力膨脹閥13并聯(lián)，單向閥12的正端與風(fēng)冷蒸發(fā)器19連接；
四通閥優(yōu)選電子四通閥2，電子四通閥2也可以由電氣控制系統(tǒng)進行控制。
儲液罐用于正逆循環(huán)時因冷凝裝置容量不同導(dǎo)致的制冷劑不平衡，避免制冷系統(tǒng)高壓。當(dāng)制冷時，風(fēng)冷冷凝器容量遠大于蒸發(fā)器容量，化霜時因蒸發(fā)器容量小會使制冷劑過多，導(dǎo)致排氣壓力過高，有了儲液罐就可以將多余的制冷劑儲存。
流量計用于測試制冷時管路的制冷劑流量，提供結(jié)果統(tǒng)計計算。
雙向過濾器用于過濾制冷系統(tǒng)中的雜質(zhì)，避免雜質(zhì)對系統(tǒng)的堵塞。
視液鏡用于觀察制冷系統(tǒng)中制冷劑的灌注量和制冷劑狀態(tài)。
所述電氣控制系統(tǒng)包括PLC下位機、上位機、供電系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、3個功率變送器組成的功率測定系統(tǒng)、3個變頻器組成的變速系統(tǒng)、電子膨脹閥控制器、4個室內(nèi)環(huán)境溫度傳感器、冷凝器進口溫度傳感器、冷凝器出口溫度傳感器、2室內(nèi)濕度傳感器、蒸發(fā)器送風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器、蒸發(fā)器回風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器、系統(tǒng)高壓壓力傳感器、系統(tǒng)低壓壓力傳感器、機組故障傳感器及保護電路32；
所述PLC下位機與上位機觸摸控制屏33連接，所述PLC下位機通過執(zhí)行系統(tǒng)與各個電磁閥、流量變送器29、冷凝器進口溫度傳感器、冷凝器出口溫度傳感器、室內(nèi)環(huán)境溫度傳感器、室內(nèi)濕度傳感器、蒸發(fā)器送風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器、蒸發(fā)器回風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器、系統(tǒng)高壓壓力傳感器、系統(tǒng)低壓壓力傳感器以及機組故障傳感器分別連接；
所述PLC下位機通過執(zhí)行系統(tǒng)依次與蒸發(fā)器風(fēng)機變頻器(27)、蒸發(fā)器風(fēng)機功率變送器(23)、風(fēng)冷蒸發(fā)器的風(fēng)機電機(20)連接，所述PLC下位機通過執(zhí)行系統(tǒng)依次與冷凝器風(fēng)機變頻器(30)、冷凝器風(fēng)機功率變送器(25)、風(fēng)冷冷凝器的風(fēng)機電機(4)連接，所述PLC下位機通過執(zhí)行系統(tǒng)依次與壓縮機變頻器28、壓縮機功率變送器(24)、變頻壓縮機(1)連接，PLC下位機還通過執(zhí)行系統(tǒng)直接與蒸發(fā)器風(fēng)機功率變送器(23)、冷凝器風(fēng)機功率變送器(25)、壓縮機功率變送器(24)分別連接；
所述電子膨脹閥控制器26與電子膨脹閥11連接；所述流量變送器29與流量計6連接；冷凝器進口溫度傳感器和冷凝器出口溫度傳感器分別設(shè)置在風(fēng)冷冷凝器3的制冷劑入口端和制冷劑出口端；蒸發(fā)器送風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器和蒸發(fā)器回風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器分別設(shè)置在風(fēng)冷蒸發(fā)器19送風(fēng)面和風(fēng)冷蒸發(fā)器19回風(fēng)面；系統(tǒng)高壓壓力傳感器和系統(tǒng)低壓壓力傳感器分別設(shè)置在變頻壓縮機1排氣管處和變頻壓縮機1回氣管處。濕度傳感器在制冷室兩端中間分布；環(huán)境溫度傳感器在制冷室中均勻布置。
在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，較優(yōu)的，所述風(fēng)冷冷凝器3的兩端通過手動閥接在制冷系統(tǒng)36中，所述風(fēng)冷蒸發(fā)器19的兩端也通過手動閥接在制冷系統(tǒng)36中，所述電子膨脹閥11通過第三電磁閥16與風(fēng)冷蒸發(fā)器19連接，所述電子膨脹閥11通過第四電磁閥14與鋁排管21連接；所述風(fēng)冷蒸發(fā)器19的兩端還可以并聯(lián)有其他蒸發(fā)器，所述風(fēng)冷冷凝器3的兩端還可以并聯(lián)有其他冷凝器。
較優(yōu)的，所述鋁排管上纏繞有化霜電熱絲。這樣系統(tǒng)可以增加一種實驗?zāi)Ｊ?，即化霜模式?/p>
優(yōu)選的，機組故障傳感器及保護電路32具體為壓力、溫度、相序、過流等保護裝置，保護變頻壓縮機、蒸發(fā)器的風(fēng)機、冷凝器的風(fēng)機等機組部件不受破壞。
較優(yōu)的，風(fēng)冷蒸發(fā)器的兩端還并聯(lián)設(shè)置有備用電磁閥和備用手動閥；風(fēng)冷冷凝器的兩端還并聯(lián)設(shè)置有備用電磁閥和備用手動閥，可根據(jù)需要外接其他種類冷凝器和蒸發(fā)器進行測試試驗。這樣，系統(tǒng)組成后，無需頻繁拆卸更換蒸發(fā)器和冷凝器，只需要控制電磁閥和備用手動閥的開閉即可實現(xiàn)快速選擇切換。
本實施例可根據(jù)需要，由電氣控制系統(tǒng)控制實現(xiàn)多種模式組合，包括但不限于熱力膨脹閥制冷系統(tǒng)、電子膨脹閥制冷系統(tǒng)、風(fēng)冷蒸發(fā)器制冷系統(tǒng)、鋁排管制冷系統(tǒng)、化霜模式以及多種組合模式。
第一種工作模式(熱力膨脹閥&風(fēng)冷蒸發(fā)器組合制冷模式)流程：在PLC程序控制下，打開第二電磁閥10、第三電磁閥16，并關(guān)閉第一電磁閥9、第四電磁閥14。變頻壓縮機1高溫高壓氣體從排氣管進入電子四通閥2的C口，從D口排出，進入風(fēng)冷冷凝器3，依次經(jīng)過儲液罐5、流量計6、雙向過濾器7、視液鏡8、第二電磁閥10、熱力膨脹閥13、第三電磁閥16、風(fēng)冷蒸發(fā)器19、電子四通閥B&A口，經(jīng)壓縮機回氣管回到變頻壓縮機內(nèi)，完成一個制冷循環(huán)。
電氣控制系統(tǒng)的控制過程為：通過上位機進行模式選擇和制冷溫度設(shè)置，此模式的程序便被選定，PLC會采集4個環(huán)境溫度傳感器數(shù)據(jù)，計算出平均室溫；同時采集并記錄冷凝器進&出口溫度、蒸發(fā)器進&出口風(fēng)速、2組濕度數(shù)據(jù)并計算平均濕度、高&低壓力、制冷劑流量、變頻壓縮機&冷凝器的風(fēng)機&蒸發(fā)器的風(fēng)機耗用電能，程序?qū)⒏鶕?jù)這些數(shù)據(jù)，對變頻壓縮機、冷凝器的風(fēng)機、蒸發(fā)器的風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，實現(xiàn)最佳制冷效果。此時，可根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)進行分析，測定各種制冷參數(shù)和效果。
第二種工作模式(電子膨脹閥&風(fēng)冷蒸發(fā)器組合制冷模式)流程：在PLC程序控制下，打開第一電磁閥9、第三電磁閥16，并關(guān)閉第三電磁閥10、第四電磁閥14。變頻壓縮機1高溫高壓氣體從排氣管進入電子四通閥2的C口，從D口排出，進入風(fēng)冷冷凝器3，依次經(jīng)過儲液罐5、流量計6、雙向過濾器7、
視液鏡8、第一電磁閥9、電子膨脹閥9、第三電磁閥16、風(fēng)冷蒸發(fā)器19、四通閥B&A口，經(jīng)壓縮機回氣管回到變頻壓縮機內(nèi)，完成一個制冷循環(huán)。
控制過程同第一種工作模式，此時電子膨脹閥控制器26參與工作，根據(jù)回氣溫度和蒸發(fā)壓力控制電子膨脹閥工作于最佳狀態(tài)。
第三種工作模式(熱力膨脹閥&鋁排管組合制冷模式)流程：在PLC程序控制下，打開第二電磁閥10、第四電磁閥14，并關(guān)閉第一電磁閥9、第三電磁閥16。變頻壓縮機1高溫高壓氣體從排氣管進入電子四通閥2的C口，從D口排出，進入風(fēng)冷冷凝器3，依次經(jīng)過儲液罐5、流量計6、雙向過濾器7、視液鏡8、第二電磁閥10、熱力膨脹閥13、第四電磁閥14、鋁排管21、電子四通閥B&A口，經(jīng)壓縮機回氣管回到變頻壓縮機內(nèi)，完成一個制冷循環(huán)。
控制過程為：通過上位機進行模式選擇和制冷溫度設(shè)置，此模式的程序便被選定，PLC會采集4個環(huán)境溫度傳感器數(shù)據(jù)，計算出平均室溫；同時采集并記錄冷凝器進&出口溫度、蒸發(fā)器進&出口風(fēng)速、2組濕度數(shù)據(jù)并計算平均濕度、高&低壓力、制冷劑流量、變頻壓縮機&冷凝器的風(fēng)機耗用電能，程序?qū)⒏鶕?jù)這些數(shù)據(jù)，對變頻壓縮機、冷凝器的風(fēng)機轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，停止蒸發(fā)器的風(fēng)機，實現(xiàn)最佳制冷效果。此時，可根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)進行分析，測定各種制冷參數(shù)和效果。
第四種工作模式(電子膨脹閥&鋁排管組合制冷模式)流程：在PLC程序控制下，打開第三電磁閥10、第四電磁閥14，并關(guān)閉第一電磁閥9、第三電磁閥16。變頻壓縮機1高溫高壓氣體從排氣管進入電子四通閥2的C口，從D口排出，進入風(fēng)冷冷凝器3，依次經(jīng)過儲液罐5、流量計6、雙向過濾器7、視液鏡8、第三電磁閥10、熱力膨脹閥13、第四電磁閥14、鋁排管21、四通閥B&A口，經(jīng)壓縮機回氣管回到變頻壓縮機內(nèi)，完成一個制冷循環(huán)。
控制過程同第三種工作模式，此時電子膨脹閥控制器26參與工作，根據(jù)回氣溫度和蒸發(fā)壓力控制電子膨脹閥工作于最佳狀態(tài)。
第五種工作模式(化霜模式)流程：在PLC程序控制下，電子四通閥2通電轉(zhuǎn)換，根據(jù)前四種工作模式，相應(yīng)開關(guān)電磁閥第一電磁閥9、第三電磁閥10、第四電磁閥14、第三電磁閥16。變頻壓縮機1高溫高壓氣體從排氣管進入四通閥2的C口，從B口排出，進入風(fēng)冷蒸發(fā)器19/鋁排管21，依次經(jīng)過電磁閥16/14、熱力膨脹閥13/電子膨脹閥11/單向閥12、視液鏡8、雙向過濾器7、流量計6、儲液罐5、風(fēng)冷冷凝器3、四通閥D&A口，經(jīng)壓縮機回氣管回到變頻壓縮機內(nèi)，完成一個化霜循環(huán)。電子膨脹閥模式時，電子膨脹閥的開度最大。鋁排管模式時，亦可采用電熱化霜，此時制冷系統(tǒng)停止工作。同時，系統(tǒng)設(shè)置了手動化霜開關(guān)，可根據(jù)需要隨時啟動化霜模式。
整個系統(tǒng)可對制冷、化霜整個工作過程進行數(shù)據(jù)記錄，并對其進行分析，實現(xiàn)對整個制冷過程的參數(shù)測定和性能檢定。
實施例二
實施例二與實施例一的區(qū)別是：所述風(fēng)冷蒸發(fā)器可以替換為水冷蒸發(fā)器；風(fēng)冷冷凝器可以替換為水冷冷凝器。相應(yīng)的，蒸發(fā)器送風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器和蒸發(fā)器回風(fēng)側(cè)風(fēng)速傳感器替換為蒸發(fā)器入口水流流速傳感器和蒸發(fā)器出口水流流速傳感器。