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固態(tài)繼電器在全新風(fēng)機(jī)組中的應(yīng)用

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21     來源:[標(biāo)簽:出處]     作者:[標(biāo)簽:作者]     瀏覽次數(shù):120
核心提示:

  摘 要:本文介紹了應(yīng)用固態(tài)繼電器及可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)的控制全新風(fēng)空調(diào)機(jī)組送風(fēng)溫度的方法。使用這種方法設(shè)計(jì)的空調(diào)機(jī)控制系統(tǒng)在有效控制機(jī)組的這風(fēng)溫度的同時(shí)大大節(jié)約了生產(chǎn)成本。  

  關(guān)鍵詞:固態(tài)繼電器;全新風(fēng)系統(tǒng);可編程邏輯控制器;脈寬調(diào)制;占空比;導(dǎo)通角  

  1 控制空調(diào)機(jī)組送風(fēng)溫度的原因  

  在傳統(tǒng)的采用單元式空調(diào)機(jī)的空調(diào)系統(tǒng)中,其風(fēng)系統(tǒng)通常都是一個(gè)循環(huán)的系統(tǒng)。空氣經(jīng)空調(diào)機(jī)組處理后由送風(fēng)管送到受控環(huán)境,與受控環(huán)境的空氣混合后再由回風(fēng)管回到空調(diào)機(jī)組。如果其中對(duì)空氣品質(zhì)有一定的要求,則在空調(diào)機(jī)組的進(jìn)風(fēng)口再引入定量的新風(fēng),再在受控環(huán)境的出風(fēng)口將定量的空氣經(jīng)排風(fēng)管排走即可。這種情況下對(duì)受控環(huán)境的溫度控制通常是控制空調(diào)機(jī)的回風(fēng)溫度,其控制方法已非常成熟。  

  然而,在某些特定的使用環(huán)境如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)室、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)艙等地方,由于空氣流過受控環(huán)境后會(huì)變得有毒或有異味,不能再循環(huán)利用,必須全部排走。這時(shí)的風(fēng)系統(tǒng)里面就沒有了回風(fēng)的部份,稱為全新風(fēng)系統(tǒng)。全新風(fēng)系統(tǒng)中如果受控環(huán)境特別小,而風(fēng)量又很大,即換氣次數(shù)特別多,在這種情況下對(duì)它的溫度控制就只能是控制空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)溫度。  

  2 控制空調(diào)機(jī)組送風(fēng)溫度的難點(diǎn)  

  采用壓縮機(jī)制冷的空調(diào)機(jī)組要控制它的送風(fēng)溫度,主要存在如下難點(diǎn):  

  首先,實(shí)驗(yàn)環(huán)境對(duì)空調(diào)機(jī)組的控制精度要求較高,一般要求溫度精度波動(dòng)范圍為±1℃ ,甚至是±0.5℃ 。這樣的要求即使在全回風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)中,也要費(fèi)很多的功夫才能做到。  

  其次,單元式空調(diào)機(jī)的壓縮機(jī)是一個(gè)典型的開關(guān)部件,而出于成本及制造工藝方面的考慮,單元式空調(diào)機(jī)組通常只配一至兩個(gè)的壓縮機(jī),這使得壓縮機(jī)運(yùn)行與停機(jī)時(shí)的送風(fēng)溫度相差達(dá)10℃ 以上。并且,由于制冷系統(tǒng)壓力平衡和回油的需要,壓縮機(jī)的運(yùn)行和停機(jī)都有嚴(yán)格的時(shí)間限制。所以,單元式空調(diào)機(jī)組單純靠壓縮機(jī)制冷來控制送風(fēng)溫度幾乎無法做到。這也是從前的空調(diào)系統(tǒng)在需要控制送風(fēng)溫度時(shí)極少選用單元式柜機(jī)而多用制冷量連續(xù)可調(diào)的冷水機(jī)組加末端的主要原因。  

  要解決上述難點(diǎn),其關(guān)鍵是要盡量使單元式空調(diào)機(jī)組的壓縮機(jī)長(zhǎng)時(shí)間地保持穩(wěn)定的狀態(tài),同時(shí)用其他連續(xù)可調(diào)的控制方法對(duì)制冷量(或加熱量)進(jìn)行微調(diào),才能有效地對(duì)空調(diào)機(jī)組的出風(fēng)溫度進(jìn)行控制。  

  3 用固態(tài)繼電器及PLC 實(shí)現(xiàn)的送風(fēng)溫度控制  

  3.1 控制系統(tǒng)的工作原理  

  對(duì)于單元式空調(diào)機(jī)組而言,由于前面提到的壓縮機(jī)控制上的缺陷,要對(duì)壓縮機(jī)的制冷量進(jìn)行微調(diào)不太現(xiàn)實(shí)。因此,只能從機(jī)組的另一可進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)的部件—— 加熱器處入手。如果可以通過加熱器進(jìn)行熱補(bǔ)償,抵消壓縮機(jī)多余的冷量,那么就可以達(dá)到對(duì)制冷量進(jìn)行微調(diào)的目的;谶@個(gè)理論,人們開始應(yīng)用可控硅功率調(diào)節(jié)器通過導(dǎo)通角的變換來控制電加熱器的輸入功率,進(jìn)入加熱量的調(diào)節(jié)。但是可控硅功率調(diào)節(jié)器自身的發(fā)熱量大,需要大型的散熱片和專用的散熱風(fēng)扇,因而體積較大而且成本通常比較高,達(dá)到500元/kW 左右。  

  通過對(duì)加熱器的深入研究我們發(fā)現(xiàn),單元式空調(diào)機(jī)組通常使用的是電阻式加熱器。電阻式加熱器的加熱功率與輸入功率的關(guān)系為   Q=kP 公式(1)  

  上式中的k為常數(shù)值,表示加熱器的效率。  

  而電加熱器的輸入功率與輸入電壓之間的關(guān)系式  
  公式(2)  

  上式中的R

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