宾馆用冷水机组控制系统设计电气工程专业

娄底职业技术学院2017届毕业设计摘要说明随着科技进步，工业不断发展和设备的不断引进，社会对工业制冷的要求越来越高，FLZ10A冷水机为各种过程提供冷媒水的一种设备，设计通过对冷水机组的观察、调节及运行参数的分析，了解机组工作情况，对电气原理图的设计，直接地反映了电气控制过程。冷水机组采用接触器-继电器的设计结构，在设计电路的地方，用了信号指示设计、电动机组保护的设计。关键词：“冷水机组”“控制柜”“接触器-控制设计 娄底职业技术学院2018届毕业设计 目录一、设计选题及意义1二、毕业设计整体方案22.1设计目标22.2主要任务22.3设计思路22.4技术路线22.5设计分工2三、设计内容33.1机组设计工作原理33.1.1整机流程图33.1.2制冷剂33.2机组工作状况分析：43.2.1年度开机前的检查和准备工作43.2.2开启前的检查43.2.3冷水机组的启动43.2.4冷水机组的运行与调节43.2.5制冷量调节53.2.6机组运行参数及情况分析53.3控制系统设计思路63.4电力拖动方案63.5电路设计73.5.1电源设计73.5.2主电路设计73.5.3控制电路设计73.5.4信号指示电路设计83.5.5机组设置自动保护系统83.6电器元件的选择93.6.1热继电器的选择93.6.2接触器的选择9四、结论11五、参考文献12六、收获与体会13七、致谢14电路图附录15 娄底职业技术学院2018届毕业设计说明书1、 设计选题及意义选择“宾馆用冷水机组控制系统设计”，是以烟台FLZ-10A自动型冷水机组作为参照，可全面的了解工业系统控制设计的过程。烟台FLZ-10A系列机组它的电机和压缩机连为一体，效率很高，体积较小，维修十分方便。机组采用的是压缩组合，挨个启动，在机组负载运行时，节能很明显，机组底部的避震弹簧，使机组防震的性能好。 该冷水机组它有结构完整、配套齐全、流程较简单等优点，不但选型设计和安装较为简单，还节约用地面积，而且操作也方便。 机组系统采用了活塞式压缩机，体积和重量明显较小，带有自动调节装置和保护装置，运行起来安全可靠，安装方便。 该冷水机组主要用于冷却塑料模具，快速冷却，可以缩短作业的时间，提高效率和质量。特点：1、采用开启式压缩机，效率高，冷冻强。2、换热器用的是阿法拉阀板式换热器。3、控制精度很高。4、采用了很好的制冷附件，保证主机高质量运行。5、该产品自动化程度高。 二、毕业设计整体方案2.1设计目标本设计的理论知识和实践技能并重，在设计时联系实际，读图跟绘图的能力很重要，学会标准、规范使用，通过图纸的形式将设计的意义和意图表现出来，然后形成设计说明书。2.2主要任务以某宾馆的中央空调用冷水机组为例，通过对其控制原理的了解，学习设计其液压和电气控制系统。2.1、电力拖动方案设计2.2、电路设计2.3、电气元件的选择2.4、故障分析的分析与解决方法2.5、编制工业用冷水机组控制系统设计说明书2.3设计思路以某宾馆的中央空调用冷水机组为例，学习设计其液压和电气控制系统。具体从以下三个方面完成设计3.1、形成冷水机组控制系统设计方案3.2、形成较好的变频器改造方案，按进度完成相应的设计任务3.3、设计说明书编制规范，内容完整合理2.4技术路线4.1、电力拖动方案设计 4.2、电路设计4.3、电气元件的选择 4.4、故障分析的分析与解决方法2.5设计分工我负责去市场考察和了解机型资料，其他两位同学提供设计的资料还有毕业设计的排版与编辑，阳权负责电力拖动和电路设计，阳祎负责电器元件的选择和故障的分析与解决方法。21 三、设计内容3.1.机组设计工作原理机组在蒸发器内吸收热量，然后蒸发，到出口时转换成气体，并有发热过程，通过交换器和冷凝器还热后被吸入压缩机，经压缩后，进入冷凝器成为液体，放出的热最后被冷却水带走，饱和液体通过热交换器变成冷却液体，然后除去杂质，最后蒸发后在循环。3.1.1整机流程图如下：图3.1 整机流程图3.1.2制冷剂：氟利昂是使用范围最广的一种制冷剂，是碳氢化合物的总称，化学稳定性较好，跟水不发生反应，对金属不产生腐蚀作用。R-22沸点是-40.8摄氏度的制冷剂，水作冷却介质的时候，冷凝压力不超过1.53MPa。R-22电性能良好，有优良的绝缘性，但在液相时的介电常数较高，绝缘电阻比较低；介电常数如果高，意味着电阻降低的趋势增大，在使用R-22的过程中，需要特别注意电气绝缘材料。制冷量的调节:R22的加入量与流量。 3.2机组工作状况分析：3.2.1 年度开机前的检查和准备工作（1） 对相电压进行测定检查，不稳定电压不超过额定电压的2；（2） 检查油泵是否处在正常状态，油压差是否符合规定跟要求；（3） 检查制冷剂是否达到要求，是否有泄露的情况；（4） 检查润滑导叶外部的连接装置；（5） 检查冷冻水泵和冷却塔是否完好；（6） 检查所有阀门是否能够操作灵活，每个开关是否都符合运作要求；3.2.2开启前的检查（1）检查压缩机油温和油位 油面保持在1/83/8之间； 油温需要在40到50之间 （2）检查主电源电压跟电流 电源电压要保持在340V400V之内； 三相电源电压不平衡值，如果在2%以内则不能开机 三相电流的不平衡值要达到10%。（3）冷冻水温度的设定值是否在规定的范围以内。3.2.3冷水机组的启动 大部分冷水机组采用的是水冷方式，启动顺序为空气处理装置、冷却塔冷却水泵、冷却水泵、两个水系统启动完成。3.2.4冷水机组的运行与调节 在冷水机机组运行过程中应该注意下列情况： （1） 蒸发器冷冻水进出口的压力与温度； （2） 冷凝器冷却水进出口的压力与温度； （3） 主电机的电压跟电源； （4） 整个机组在运转的情况下是否平称； （5） 水管的接头检查是否严密，有无发生漏水；3.2.5制冷量调节制冷量通过调节冷冻水的回水温来控制压缩气缸以实现制冷调节，活塞式冷水机组调节制冷量通过调节制冷装置来完成。3.2.6机组运行参数及情况分析（1）运行参数表项 目单 位项 目单 位压缩机型号2FV-12.5之间冷凝器的进出水管径50 mm压缩机型式开启式冷凝器进水的温度32转速速度960 r.p.m冷却水的量30 m3/h制冷剂R22冷却水的阻力2.8 mH2O制冷量tk=40t0=2 98,000 kcal/h进出水管径50 mm配用电机型号Y225M-6冷媒水进水温度-10电源3-380V 50HZ冷媒水出水温度-7功率30 kw冷媒水流量20 m3/h能量调节方式自动或手动冷媒水阻力2.3 mH2O能量调节范围0,50,100制冷剂注量(约)65 kg控制柜型号种类FLK-10机组总大小2100 kg外形大小7005001850 mm表3.2 机组运行参数表（2）蒸发温度和蒸发压力蒸发器的制冷剂具有的温度与压力，可以通过相应仪器仪表来测出。为了减小温差和增强传热效果要定期除去水管内的污渍， （3）冷凝温度和冷凝压力冷凝器内温度和压力可以通过热力性质表查找，制冷剂一般情况下处于饱和状态。在运转的时候，要保证指标都在规定范围以内。 （4）冷冻水的温度和压力为了机器的运转安全，出水的温度都不可以低于。冷冻水它的系统虽然是关闭的，但是从检查维修设备的角度来看，应当每三年对冷冻水的管道系统进行清洗。 （5）冷却水的温度和压力冷水机组一般情况进行运转，冷凝器的进水温度大概为，出水的温度大概为，一般情况下，进出水压力降为0.07mpa。（6）压缩机的吸气温度对于活塞式压缩机来讲，吸气温度的意思就是指压缩机制冷剂气体的温度与吸气温度的高低，不单单影响排气温度的高低，还会使压缩机的窖制冷量有较大的影响。为了压缩机的正常工作，吸气温度要比蒸发温度高才好，使它具有了一定的热度。3.3.控制系统设计思路继电器它有隔离作用，可以在电路中起到安全保护、自动调节等多种作用。机组运转方式有压缩机吸气温度、压缩机排气量、电压与主电机运行电流。制冷量调节:R22加量与输出量3.4.电力拖动方案由于主电机功率较大，为了降低起动电流，选用Y减压启动方式。电动机功率由机械设计提供如下：(1)压缩机电机M，型号Y225M6，30kw 980r/min，额定电流 66.5A。(2)水媒水增压泵电机M，功率5.5kw,选用二级电机YM2s1-2(5.5kw 11.1A 2990r/min) (3)冷却水增压泵电机M,功率5.5kw,选用二级电机YM2s1-2(5.5kw 9.5A 2500r/min) (4)冷却水塔风机电机M,功率5.5kw，选用四级电机Y132M2-4（5.5kw 11.6A 1460r/min） 3.5电路设计3.5.1电源设计为了达到满足照明和安全可靠及指示灯的要求：主电路采用50HZ，380V三相交流电源，采取两相作为控制电路电源。3.5.2主电路设计（1）电动机M为30kw功率较大，采用星型三角形减压启动方式，按启动按钮SB、接触器KM线圈通电自锁，接触器KM作Y型运动，指示灯HL亮，然后时间继电器KT线圈通电发生自锁，主电机M作接运转。启动指示灯HL灭、运行指示灯HL亮，时间继电器KT线圈发生断电复位。（2）电动机控制电路中KM和KM触点的另一个重要作用是实现互锁。以防止KM、KM主触点同时闭合造成电路短路保证电路可靠工作。 主电路图见图3.3图3.3 机组主电路3.5.3控制电路设计一般主电机要额定供电电压为，三相，供电的电压不稳定率要小于。压缩机产生负荷变化时，运行中必须加强监视，需要保持电源电压值的正常状态。如电机M1的控制，在控制柜设置起动按钮SB2和停止按钮SB1来控制压缩机的运转和整个系统的停止，还设有急停按钮SB3可以在遇到紧急的情况下迅速停机。 根据以上分析，设计了控制电路如下：图3.4 电路控制图3.5.4信号指示电路设计控制柜通电的情况下电源指示灯HL显红色。HL（黄色)为Y 形指示灯，HL (黄色）为过载指示灯,HL（绿灯)为正常指示灯，HL (绿）为水泵正常指示灯,HL（绿灯)为水塔风机正常指示灯，HL（红色）为排气压力指示灯，HL（红色）为低温指示灯，HL（红色）为缺水保护指示灯，HL（红色）为蒸发器保护指示灯。3.5.5机组设置自动保护系统（1）保护电机过载保护选择热继电器FR，100A整定电流，当过载时，电机停止运行。（2）排气压力超高保护采用压力及电器保护，整定值为1.5MPa，如果排气压力超过规定值时，线圈KA就会通电，常闭触点KA断开，停机，铃响后，HL亮（压力超高指示灯）。（3）保护油压差油压差保护采用奔差继电器，,当吸气压力与油压之差小于规定值时，继电器KT开始工作，蜂鸣器报警，在40S延时如果油压恢复正常，蜂鸣器就会停止，机组继续运行，不然主机停止，响铃，油压降低指示灯HL亮。（4）保护超低温冷媒水低温保护采用WTQK-11温控器，2摄氏度为整定值（以防冰冷），当冷媒水出水温度达到此温度时，继电器KT动作，指示灯HL亮，蜂鸣器报警。3.6电器元件的选择3.6.1热继电器的选择根据电动机的额定电流选择如下：（1）应该选用整定值在80A，FR1为JR36。（2）应该选用额定电流为16A,热继电器为JR-28型，调节范围在10-16A，整定值为14A。（3）FR、FR应选用热继电器型号为JR-40型，18A为额定电流，调节范围为10-18A，11.2A为整定值。3.6.2接触器的选择电路中需主触点两对，辅助常闭触点一对，所以接触器KM-KM应选用CJ-100型接触器，其主触点额定电流为100A线圈电压为380V。(1)选择按钮(2)四个启动按钮SB SB SB 和SB 可选择LA-18按钮，绿色，SB 1，SB3， SB4， SB6和SB8五个停止按钮选LA型按钮，颜色为红色。(3)选择指示灯HD型选择指示灯HL-HL，颜色，绿色。(4)冷水机组电器元件如下表 3.2表 3.5冷水机组电器元件参数表序号符号名称型号规格数量1M压缩电机Y280M-6380V60KW12M冷却水泵Y280M-6380V7.5KW960r/min13M冷媒泵Y280M-6380V7.5KW960r/min14M风机Y132S-2380V7.5KW2900r/min15QS开关HD三级16Fu熔断器RCI200 溶体200A17Fu熔断器RL60 溶体60A18Fu熔断器RL60 溶体60A19KM KM KM交流接触器CJ100 线圈电压600V310KM KM KM交流接触器CJ100 线圈电压600V311FR热继电器JR36整定120A50HZ300V112FR热继电器JR28整定140A50HZ300V113FR FR热继电器JR40214KP压力继电器整定压力1.57mpa115WK温控器WTQK11整定温度33116YZ压差继电器整定压力0.1mpa117LK水流继电器LK50220 3A218SB SB SBSB SB SBSB SB SB控制按钮LAY380V919HL HL HLHL HL HLHL HL HL指示灯HD380V1020PA电流表62T120A221YB电磁阀ZCL-25380V50HZ6W2表3.5电器元件参数表四 、结论FLZ-10A系列机组半封闭压缩机电机与压缩机连为一体，体积小，效率高，维修方便，适用于影剧院、医院、宾馆、办公大楼等建筑物的空气调节，通过对 FLZ10A型用冷水机组的调查，使我对 FLZ10A型用冷水机组有了更加深刻的认识，了解了它的结构组成和控制系统设计的知识。通过机组工况分析，了解到机组选用单级压缩蒸汽制冷循环的制冷方式，板式冷凝器，板式蒸发器，全封闭活塞式压缩机，外平衡式热力膨胀阀以及R22制冷剂。主机系统主要采用活塞式压缩机，采用Y225M-6型电机配套，相应的蒸发器、冷凝器都采用了高效外换热管，很大的提高了传热效率，使体积和重量有了明显的缩小，还搭备了自动安全保护装置和自动能量调节装置。 对于控制系统，采用的是接触器-继电器控制系统，设计中有如下考虑，由于主电机功率较大，为了降低起动电流，选用Y减压启动方式。主电机在运行中，依靠输给一定的电流和规定的电压，来保证压缩机运行所需要的功率和稳定转矩。主电机电源为三相交流电，额定供电电压为，供电的平均相电压不稳定率小于。控制电路中电考虑主触点两对，辅助常闭触点一对。接触器KM-KM选用CJ-100型接触器，其主触点额定电流为100A，线圈电压为380V，机组搭配有排气压力超高保护，电机过载保护，超低温保护，电机过载保护，冷凝器蒸发器缺水保护等。通过计算合理选择了相关参数与规格，设计了相关的主电路和控制电路，形成了FLZ10A型用冷水机组控制系统。这次的设计到这里就已经结束了，也许做的不是很好，但对我来说却是一笔十分宝贵的财富，使我终身受益。五、参考文献1吴业正，制冷原理及设备，西安交通大学出版社。2沈志光，制冷工质热表和图，机械工业出版社。3张祉佑，制冷设备与原理，机械工业出版社。 4朱明善，热物性手册，清华大学热功能工程系。5矛以惠，吸收与蒸汽喷射式制冷机，机械工业出版社。6丁国良，制冷空调新工质，上海交通大学。7何仰赞，电力系统分析，华中科技大学出版社。 8郭永基，电力系统可靠性分析，清华大学出版社。9郑郁正，单片机原理及应用，四川大学出版社。10张运波，电气控制系统技术，北京高等教育出版社。六、收获与体会 日子过的很快，转眼之间，短暂的大学生涯就要结束了，随着毕业的临近，我们的毕业设计也快接近尾声。在没做毕业设计之前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的一个概括总结，但通过做这次毕业设计我发现自己的看法有些片面。毕业设计不仅仅是对前面所学知识的一种考验，也是对自己动手能力的一种提高。这次设计使我明白了自己的知识还比较缺乏，还需要学习的东西太多了，通过这次毕业设计，终于明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作和生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和素质。 在这次毕业设计中还使我们的同学关系更进一步，同学之间互相帮助，有些不懂的地方大家一起商量，听听大家不同的看法对我们有更好的帮助，所以我非常感谢帮助过我的同学。 在此要感谢我的指导老师陈育新老师对我的悉心指导，感谢老师给我的帮助。在设计过程中，我阅读了大量有关资料，与同学交流经验，使自己学到了很多知识，也尝到了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了很多道理，也培养了我单独工作的能力，树立了对自己工作能力的决心，相信这些会让我今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且很大方面提高了动手的能力，使我充分体会到了在努力过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的一般般，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，让我终身受益。七、致谢 在娄底职院度过了三年的紧张学习时光，系统地学习了电气自动化的各方面知识，深深的佩服各位专业老师的学识，从中我不仅仅学习到专业知识，而且学到很多做人、做事、做学问的道理，在此表示真挚的谢意。在论文即将完成之际，我要感谢我的导师陈育新老师。在论文撰写的整个过程中，从论文选题、到撰写开题报告、最后到正文撰写，陈老师都提出了很多宝贵意见。陈老师指出的每一个问题，指导的每一个思路，都使我有醍醐灌顶之感。给我感受最深的是陈老师严谨治学的态度，无论从格式规范、论文要点、还是文章结构，陈老师都不厌其烦，给予我及时的帮忙，使我能够最后顺利完成论文写作工作。在此我要感谢机电工程学院的老师，你们无私奉献的职业精神和爱岗敬业的态度，使我对专业理论有了更深层次的了解，将理论知识和自己的工作相互印证，受益匪浅。还使我能够将所学理论应用于现实问题的分析跟解决，从而提高自己的专业水平。还要感谢我的各位同学，是你们的无私让我感受到校园的温暖，在我的毕业设计过程当中，好多同学为我提供了信息支持，在此表示感谢。最后再次感谢娄底职院为我带来了宝贵的学习机会，让我能够走上一个新的平台，闪耀出自己的光芒!电路图附录