项目九船舶空调系统的电力拖动控制

1、项目九知识树 1 船舶空船舶空 调系统调系统 的电力的电力 拖动控拖动控 制制 任务一 船 舶空调系统 的认识 任务二 空气 调节器及工作 过程分析 任务三 船舶 空调系统电力 拖动控制 任务四 船舶空 调系统试验 2 教学目标知识知识目标目标 能力能力目标目标 情感情感目标目标 1.能安装与调试船舶空调系统的控制线路； 2.对照船舶空调系统电气原理图排除电路常见故障； 3.能撰写船舶空调电气控制系统检修维护报告书。 1.了解船舶空调系统的作用、结构、分类； 2.学会识读船舶空调的电气系统图、原理图、接线图 及规范； 3.会分析船舶空调系统的控制线路； 4.会分析船舶空调系统的调试及故障排查。

2、 1.具备良好的职业道德； 2.具备严谨的工作态度； 3.具备实事求是的道德品质； 4.具备高度责任感。 项目九项目九 船舶空调系统的电力拖动控制船舶空调系统的电力拖动控制 3 任务一任务一 船舶空调系统认识船舶空调系统认识 船舶空调系统是对船员旅客的 住舱、公共舱室以及上层建筑的工 作室进行空气调节，使房间的空气 在温度、湿度、气流和清新程度等 方面符合生活和工作的要求。 因此船舶空调又称为舒适型空 调。 船舶空调作用船舶空调作用 4 一、船舶空调系统组成及各部分作用一、船舶空调系统组成及各部分作用 船舶空调系统组成作用 1.被调对象 在空调系统中主要是指房间内的空气 2.空气调节器，船舶空

3、调系统的核心设备（新风 和回风口及混合室、空气滤尘器、空气制冷器、空 气除湿器、空气加热器、空气加湿器、温度检测元 件、湿度检测元件、风机等） 把空气进行混合、除尘过滤、加热、加湿、冷却 、除湿、消音等处理 3.冷源装置就是产生的低温装置（主要是压缩机 制冷系统） 对空气进行冷却 4.热源装置（锅炉蒸汽、用蒸汽加的热淡、电加 热） 利用蒸汽、热水或电热对空气进行加热 5.空气输送装置 （包括新风和回风进口接管、风机、空气分配室、 主、支风管等） 将新鲜空气或部分回风引入空调器中，把处理后 的空气送到各舱室。 6.空气分配器（布风器） 处理的空气按一定的速度、方向送入船舶舱室内 的装置，使送入空

4、气与室内空气良好的混合，使温 度和气流速度分配均匀。 7.自动控制装置 控制空气的温度、湿度、供给风量、冷源供给、 热源供给等，获得高质量的空气。 任务一任务一 船舶空调系统认识船舶空调系统认识 5 二、船舶空调系统种类二、船舶空调系统种类 （1）按照流过空气冷却器的工质分为： 直接制冷式 间接制冷式 （2）按照空气在风管中的流速分为：高速系统、低速系统 （3）按照空气处理方式和舱室的布置分为： 集中式：集中式：将空气集中在中央空调器中处理，再沿供风管道送到各舱室 独立式：独立式：将空调器直接装在需要单独进行空气调节的某些特殊舱室中 混合式：混合式：把空气集中在中央空调室中处理到某一程度，然后

5、按各舱室 要求，对空气进行二次调节再送入各舱室。 任务一任务一 船舶空调系统认识船舶空调系统认识 任务二任务二 空气调节器及工作过程分析空气调节器及工作过程分析 s 室外空气 12 3 456 至各舱室 房 间 7 8 10 11 12 蒸汽 凝水 泻水 F12冷剂 至压缩机吸入管 至电动机开关 131516 14 图9-1 空调系统示意图 1-滤尘器；2-通风机；3-冷却器；4-除水器；5-喷湿器；6-加热器； 7-温度计；8-诱导器；9-温度调节器；10-阻汽器；11-凝水滤器； 12-视流器；13-过冷器；14-电磁阀；15-热力膨胀阀；16-手动膨胀阀 DC 12 空气调 节器主要工

6、作状态：夏 季对空气制 冷、冬季对 空气加热、 春秋通风。 图9-1所示系 统为直接制 冷式空调系 统。 6 室外空气室外空气滤尘器1 通风机2 冷却器3空气冷却到空气冷却到16左右左右 高压冷剂（高压冷剂（F12） 过冷器13回至压缩机回至压缩机 过冷器13电磁阀14热力膨胀阀15 室外低温空气室外低温空气滤尘器1通风机2 空气加热到空气加热到 40左右左右 加湿器5 加热器6 一、冷风形成过程一、冷风形成过程 二、热风的形成过程二、热风的形成过程 7 任务二任务二 空气调节器及工作过程分析空气调节器及工作过程分析 三、空气调节器的自动调节控制三、空气调节器的自动调节控制 自动控制自动控制方

7、法方法 1.空气 温度的 自动调 节 （1）夏季 空气温度 自动调节 直接制冷式空 调系统 a.利用制冷剂通过蒸发器后过热度的变化改变制冷剂膨胀阀的开度，控 制制冷剂流量来调节供风温度 b.利用回风口的温度控制冷剂电磁阀的开启，对供风温度进行双位控制 间接式制冷空 调系统（还要另 外自动调节冷却 水温度） a.通过感温器检测回风口处温度，控制冷却水电磁阀的开启实现空气温 度的双位控制 b.通过感温器检测回风口处温度，控制调节阀的开度调节冷却水量 （2）冬季 空气温度 自动调节 利用一只温度传感器检测处理后的出口空气温度，通过单脉冲温度调器控制气动阀（电动 阀），改变加热工质的流量来调节空气温度

8、。 利用两只温度传感器分别检测进口空气温度和处理后的出口空气温度，通过双脉冲温度调 节器控制气动阀，改变加热工质的流量来调节空气温度 2.湿度的自动调节 通过湿度传感器检测处理后的出口供风的湿度，通过湿度调节器控制气动阀来改变喷湿量 调节空气湿度 3.风量 的自动 调节 （1）集中 式空调器 静压调节 依靠安装在空气分配室的压力感受器检测空气分配室的静压变化，经静压调节器放大处理 发出控制信号，通过电动或气动执行机构调节供风量或出风量来保持空调分配室中静压的 稳定。 （2）风管 静压调节 依靠安装在风管中的静压感受器感受风管的静压变化，通过风压调节器控制执行元件，驱 动风门机构改变风管中空气流

9、量，从而调整风管的静压。 8 任务二任务二 空气调节器及工作过程分析空气调节器及工作过程分析 任务三任务三 船舶空调系统的电力拖动控制船舶空调系统的电力拖动控制 一、系统概述一、系统概述 该系统由PLC控制，主要由空气处理单元、压缩制冷单元、水冷却单 元等组成。采用蒸汽加热方式和蒸汽喷湿方式。 1.空调设计条件：空调设计条件如表9-1所示。 空气流比例：50%新空气，50%返回空气； 提供新空气量：30m3/h per person as per minimum（每人每小时至少30立方新空气） 制冷凝剂：氟利昂R404A； 加热处理方式：蒸汽 4bar（400Kpa，即400千帕）； 加湿处理

10、方式：蒸汽 4bar； 提供电源：3440V 60Hz 9 1 0 2.空气处理单元AHU：如表9-2所示（具体见教材216页） 空气处理单元AHU主要组成部分： 1）空气吸入及混合部分：两个风档，即两个空气流量调节器，及 其连接部分。 2）空气过滤器：合成纤维过滤器，CLASS G4 3）加热部分：铜质加热盘管 4）加湿部分：蒸汽喷嘴，蒸汽消耗量54 Kg/h 5）冷却部分：铜质冷却盘管 6）排风部分：风机及风机电机 7）AHU控制单元 任务三任务三 船舶空调系统的电力拖动控制船舶空调系统的电力拖动控制 1 1 二、空调系统图及电路图二、空调系统图及电路图 由三部分组成： 1.空气处理单元1

11、 2.制冷单元2 3.水冷却单元3 任务三任务三 船舶空调系统的电力拖动控制船舶空调系统的电力拖动控制 1 2 压缩机 供电电源 3 60 风机 控制电压 230 60 控制电压24 图9-3 压缩机主电路、风机主电路、控制电源电路图 电源隔离开关60Q5、 自动空气断路器60Q2、 控制压缩机接触器110K5 电源隔离开关50Q2、 自动空气断路器70Q2、 控制风机接触器201K5 开关50F4.1、50F4.2、 变压器50T4、 电源指示灯50H5、 24V降压/整流器 任务三任务三 船舶空调系统的电力拖动控制船舶空调系统的电力拖动控制 1 3 连接 触摸控制屏 信号转换器 压缩机及曲

12、轴加热器 图9-4 触摸屏电源电路、压缩机及曲轴加热电路 手动控制开关400F2 触摸屏信号通过 RS232/RS422信号 转换器（ADMA） 处理后，再通过数 据线RS422/485传 输给PLC主机 任务三任务三 船舶空调系统的电力拖动控制船舶空调系统的电力拖动控制 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 1 4 单元报警灯 压缩机 单元报警 冰冻开 关信号 低水压 输入信号 压缩机 运行信号 风机运行 输入信号 压缩机电源 开关合闸信 号 压缩机 电源开 关触点 风机接 触器触 点 风压 开关 压缩机 接触器 触点 压缩机控 制接触器 压缩机 负载量 控制阀1

13、压缩机 负载量 控制阀2 压缩机 负载量 控制阀3 风机控制 接触器 蒸汽加 湿阀 图9-5 PLC输入、输出电路图 输入电路： 压缩机合闸信号、 风机运行输入信号、 压缩机运行输入信号、 低水压输入信号、 冰冻开关信号组成 输出电路： 控制压缩机信号、 压缩机负载控制阀信号、 控制风机信号、 控制加湿电磁阀信号、 压缩机报警信号、 AHU单元报警灯信号 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 1 5 处理后空 气温度检测 新空气 温度检测 压缩机润滑油 压力检测器 压缩机吸入 压力检测器 压缩机排出 压力检测器 空气调节 器湿度检测器 制冷器1 输出温度检测器 图9-

14、6 PLC输入扩展模块电路图 PLC输入扩展模 块电路将现场模拟量 转换成数字量经数据 线传输给PLC主机主 要有： 1.压缩机润滑油压力 检测器； 2.压缩机吸入压力检 测器； 3.压缩机排出压力检 测器； 4.空气处理单元AHU 湿度检测器； 5.空气处理单元AHU 新空气温度检测器； 6.处理后的空气检测 器； 7.AHU制冷器输入温 度(蒸发器过热度)检 测器 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 1 6 电磁膨胀阀2 电磁膨胀阀1 加热蒸汽阀控制器 增加开度 减少开度 空气处理器 单元报警输出 图9-7 PLC输出扩展模块电路图 PLC 输出扩展模块电 路，

15、 主要有 ： 1.空气加热蒸汽控制 器输出信号、 2.AHU空气处理器报 警输出信号、 3.制冷电磁阀输出信 号 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 1 7 三、三、PLC控制输入、输出端配置控制输入、输出端配置 X00压缩机电源开关合闸信号输入压缩机电源开关60Q2常开触点 X02风机运行输入信号 控制风机接触器201K5常开触点；风机压力信号 X04压缩机运行输入信号压缩机控制接触器110K5常开触点 X06低水压输入信号水压开关111S5，KP2 2PZAL001 X10结霜输入信号结霜开关200S5 KP61 04TSHL001 103D5 CH1油压输入信

16、号油压力检测器112P2 01PC001 420mA 103D5 CH2压缩机吸入压力输入信号压力检测器112P4 01PC003 420 mA 103D5 CH3压缩机排出压力输入信号压力检测器 112P6 01PC002 420 mA 103D5 CH4空气处理单元湿度检测输入信号湿度检测器204P9 04MT001 420 mA 100D8 CH1新空气温度输入信号温度检测器204R3 04TT004 100D8 CH2处理后空气温度输入信号温度检测器204R5 04TT003 100D5 CH1蒸发器输出温度输入信号温度检测器205R304TT001 PLC输入端分配与输入信号 表9-

17、3 1.PLC1.PLC输入端分配与输入信号输入端分配与输入信号 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 1 8 Y00压缩机运行控制输出信号与电源开关常开触点60Q2（内部连锁触点）控制接触器 110K5 Y01压缩机节能电磁阀1输出信号100Y6 01SOV001 Y02 压缩机节能电磁阀2输出信号100Y7 01SOV002 Y02压缩机节能电磁阀2输出信号100Y7 01SOV002 Y05风机运行控制输出信号与风机电源开关合闸信号 常开触点70Q2控制接触器 201K5 Y06加湿输出信号与湿度检测器HUH 04MS001触点控制加湿电磁阀03SOV001 Y

18、07报警输出信号经控制接触器410K2，制冷单元输出延伸报警信号 Y17报警信号输出410H5公共灯光报警 Y20加热蒸汽量增大输出信号加热控制器202T203MVA001 Y21减少蒸汽量增大输出信号加热控制器202T203MVA001 Y27AHU空气处理单元输出报警信号经接触器410K7，空气处理单元输出报警信号 Y30AHU膨胀电磁阀控制输出信号经光电转换器205U7、205R7控制电磁阀205Y7 03SOV003 2 2.PLC.PLC输出端分配与输出信号输出端分配与输出信号 PLC输出端分配与输出信号 表9-4 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 1

19、9 电源开关配置表 表9-5 3.3.系统电源开关配置系统电源开关配置 1压缩机电源开关60Q5 2压缩机电源断路器60Q2 3风机及控制电路电源开关50Q2 4风机电源断路器50Q5 5控制电路电源开关（440V）50F4.1 6控制电路电源开关（230V）50F4.2 7PLC电源开关（230V）102F3 2A 8PLC输出端电源开关（230V）102F2 2A 9扩展模块105D2输出电源开关（230V）105F2 2A 10扩展模块105D4输出电源开关（230V）105F4 2A 11压缩机曲轴及电机加热电源开关（230V）400F2 6A 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船

20、舶空调系统电力拖动控制 2 0 触摸屏上设置的项目 表9-6 通过这个操作面板，操作者可以启动或停止风机、压缩机，可以显示所 有测量阀的数值、阀设置的工作点、设置的极限数值。触摸屏上设置的项目 见表9-6。 移动键（PLANT）按下这个键进入PLANT主菜单 符号键按下符号键进入下拉菜单 状态文本键（MANUAL）显示对象的工作状态压缩机工作状态 输入区域选择相应区域：数字、字母等设置温度值 监测显示显示相应阀值如实际温度 按钮启动/停止如启动/停止压缩机 PS键温度开关闭合/打开键 PT键湿度开关闭合/打开键 四、触摸屏四、触摸屏MAC E1041MAC E1041操作面板简介操作面板简介

21、任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 2 1 主菜单键返回主菜单 总视图键（PLANT OVERVIEW）跳到总视图 报警清单键显示报警清单 压缩机键显示压缩机状态 AHU键显示AHU单元状态 同一（部件）菜单键显示相同的下一个部件如从显示阀1到显示阀2 同级键进入同级另一个项目如从控制到监控制状态 主菜单键 表9-7 触摸屏MAC E1041操作面板简介如下： 有四个输入区域：数字输入区域、字母输入区域、选择框输入区域、 确认框输入区域。有的输入区域有通过密码，密码为“YORK”，快捷键： 主菜单键见表9-7。 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力

22、拖动控制 2 2 1压缩机电源开关60Q5图9-3 2压缩机电源断路器60Q2图9-3 3风机及控制电路电源开关50Q2图9-3 4风机电源断路器50Q5图9-3 5控制电路电源开关（440V）50F4.1图9-3 6控制电路电源开关（230V）50F4.2图9-3 7PLC电源开关（230V）102F3 2A图9-5 8PLC输出端电源开关（230V）102F2 2A图9-5 9扩展模块105D2输出电源开关（230V）105F2 2A图9-7 10扩展模块105D4输出电源开关（230V）105F4 2A图9-7 400F2油加热器开关不能合，只有在系统停止状态下， 才能允许油加热。 表9

23、-8 （1）工作准备合上表9-8中的开关。 五、工作过程分析五、工作过程分析 通过MAC E1041触摸屏设 置温度、湿度、 压力工作点值和 工作极限值，一 般产品出厂时， 系统工作值、极 限值已设定好， 不用另行调整。 工作时间、日期 等可根据需要调 整。 （2）参数设定 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 2 3 （3）夏季降温工作 由MAC E1041选择工作模式，可自动工作方式，可手动工作方式 选择手动制冷降温工作方式时，系统执行手动降温工作程序执行手动降温工作程序 冷却降温系统工作情况不受温度检测器设定的工作点值限制，由定时器设定的时间来限制工作时冷却降温

24、系统工作情况不受温度检测器设定的工作点值限制，由定时器设定的时间来限制工作时 间间 PLC输出端Y05输出触点闭合【图9-5 】 接触器201K5线圈通电【图9-5 】 风机启动运行工作【图9-3 】 PLC 扩展模块输出端Y30输出高电位【图9-7 】 制冷器膨胀阀205Y7关闭【图9-7 】 进行制冷进行制冷 设定制冷时间设定制冷时间 设定制冷时间到设定制冷时间到 PLC 扩展模块输出端Y30输出低电位 【图9-7 】 停止手动制冷停止手动制冷 2 4 手动制冷工作时手动制冷工作时压缩机压缩机制冷系统则根据吸入压力大小自动启动和停止压缩机制冷系统则根据吸入压力大小自动启动和停止压缩机制工作

25、时间制工作时间 压力转换器01PC003【图9-6 】 接触器110K5线圈 断电【图9-5 】 PLC输出端Y00触点闭合 【图9-5 】 压缩机启动运行【图9-3 】 图9-5中PLC FX3u32MR【图9-5 】 当压缩机吸入端 压力高于起动值 当压缩机吸入端 压力低于起动值 压缩机吸入端压力压缩机吸入端压力 输出4-20mA电信号 103D5 PLC 扩展模块输入端CH2【图9-6】 转换为数字信号 PLC输出端Y00触点断开 【图9-5 】 接触器110K5线圈通电 【图9-5 】 压缩机停止 【图9-3 】 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 2 5

26、选择自动工作方式时，系统执行自动降温工作程序执行自动降温工作程序 制冷器膨胀阀205Y7单位时间内 增加打开时间【图9-7 】 制冷器膨胀阀205Y7单位时间内 增加打开时间,【图9-7 】 105D4 PLC 扩展模块输出端 Y30输出脉冲宽度增大【图9-7 】检测器04TT001 制冷剂过热度 105D4 PLC 扩展模块输出端 Y30输出脉冲宽度增大【图9-7 】 制冷剂流量增大, 制冷能力增加, 供风温度下降 图9-5中PLC FX3u32MR【图9-5 】 当制冷剂过热度 高于设定值 当制冷剂过热度 低于设定值 输出4-20mA电信号 100D5 PLC 扩展模块输入端1CH1【图9

27、-6】 转换为数字信号 制冷剂流量降低, 制冷能力下降 供风温度增加 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 2 6 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 PLC FX3u32MR根据负荷量的大小 当制冷系统负荷量变化时 以适应负荷变化时，制冷量也相应变化 压缩机输出制冷量增加（减少） PLC FX3u32MR输出端Y01、 Y02、Y03相应闭合（断开） 压缩机工作缸数相应增加（减少） 压缩机制冷系统工压缩机制冷系统工 作情况与手动制冷作情况与手动制冷 工作方式基本相同工作方式基本相同 2 7 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系

28、统电力拖动控制 （4）冬季加热升温工作和空气加湿工作 由MAC E1041选择工作模式，可自动加热、加湿工作方式,可手动升温工作方式 选择手动加热工作方式时，系统执行手加热工作程序执行手加热工作程序 设定加热时间到设定加热时间到 105D2 PLC 扩展模块输出端 Y21触点闭合【图9-7 】 停止手动加热停止手动加热 由由MAC E1041MAC E1041定时器定时器 设定加热时间设定加热时间 105D2 PLC 扩展模块输出端Y20触点闭合【图9-7 】 PLC输出端Y05输出触点闭合【图9-5 】 接触器201K5线圈通电【图9-5 】 风机启动运行工作【图9-3 】 进行空气加热进行

29、空气加热 加热蒸汽阀控制器03MOH001， 打开阀门 加热蒸汽阀控制器03MOH001， 关闭阀门 2 8 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 选择手动加热工作方式时，系 统执行手加热工作程序执行手加热工作程序 手动加热工作时，加湿器工作情况手动加热工作时，加湿器工作情况 由供风空气分配室图由供风空气分配室图9-6中湿度检测中湿度检测 器器04MS001检测检测 供风空气分配室空气供风空气分配室空气 湿度检测器04MT001检测【图9-6 】 PLC输出端Y06触点断开 【图9-5 】 图9-5中PLC FX3u32MR【图9-5 】 当检测湿度 高于设定值 当检

30、测湿度 低于设定值 输出4-20mA电信号 转换为数字信号 PLC输出端Y06触点闭合【图9-5 】 蒸汽加湿阀202Y7通电【图9-5 】 没有结霜,结霜开关 200S5不动作【图9-5 】 103D5 PLC 扩展模块输入端CH4【图9-6】 蒸汽加热阀门打开蒸汽加热阀门打开, ,进行喷湿进行喷湿 蒸汽加湿阀阀202Y7断电【图9-5 】 蒸汽加热阀门关闭蒸汽加热阀门关闭, ,停止加湿停止加湿 2 9 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 当检测温度 高于设定值 当检测温度 低于设定值 加热蒸汽阀控制器03MOH001，关闭阀门 105D2 PLC 扩展模块输出端

31、 Y21触点闭合【图9-7】 停止加热停止加热 105D2 PLC 扩展模块输出 端Y20触点闭合【图9-7】 进行空气加热进行空气加热 加热蒸汽阀控制器03MOH001，打开阀门 新空气温度检测器204R3 【图9-6】 供风温度检测器204R5 【图9-6】 100D8 PLC输入端1CH1 【图9-6】 100D8 PLC输入端1CH2 【图9-6】 转换为数字信号 PLC FX3u32MR经执行程序分析判断 PLC输出端Y05输出触点闭合【图9-5】 接触器201K5线圈通电【图9-5】 风机启动运行工作【图9-3】 在自动加热工作的同时在自动加热工作的同时,加湿工作也自动进行加湿工作也自动进行.自动加湿工作与手动加热方式下的加湿工作控制规律相同自动加湿工作与手动加热方式下的加湿工作控制规律相同 选择自动加热、加湿工作方式时，系统执行自动工作程序执行自动工作程序 3 0 任务三任务三 船舶空调系统电力拖动控制船舶空调系统电力拖动控制 （5）自然通风工作 （6）全自动工作方式 自然通风工作一般是在春季、秋季，