项目九 船舶空调系统的电力拖动控制

项目九知识树1船舶空调系统的电力拖动控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目标2教学目标知识目标能力目标情感目标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。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。项目九船舶空调系统的电力拖动控制任务一3任务一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。船舶空调作用任务一4一、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。任务一船舶空调系统认识任务一5二、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：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：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：把空气集中在中央空调室中处理到某一程度，然后按各舱室要求，对空气进行二次调节再送入各舱室。任务一船舶空调系统认识任务二空气调节器及工作过程分析任务二s室外空气123456至各舱室房间78101112蒸汽凝水泻水F12冷剂至压缩机吸入管至电动机开关13151614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

DC12空气调节器主要工作状态：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任务二室外空气滤尘器1通风机2冷却器3空气冷却到16℃左右高压冷剂（F12）过冷器13回至压缩机过冷器13电磁阀14热力膨胀阀15室外低温空气滤尘器1通风机2空气加热到40℃左右加湿器5加热器6一、冷风形成过程二、热风的形成过程7任务二空气调节器及工作过程分析任务二三、空气调节器的自动调节控制自动控制方法1.空气温度的自动调节（1）夏季空气温度自动调节①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②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。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量，从而调整风管的静压。8任务二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/hperpersonasperminimum（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）；加湿处理方式：蒸汽4bar；提供电源：3×440V60Hz9任务三102.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，CLASSG43）加热部分：铜质加热盘管4）加湿部分：蒸汽喷嘴，蒸汽消耗量54Kg/h5）冷却部分：铜质冷却盘管6）排风部分：风机及风机电机7）AHU控制单元任务三船舶空调系统的电力拖动控制任务三11二、空调系统图及电路图由三部分组成：1.空气处理单元12.制冷单元23.水冷却单元3任务三船舶空调系统的电力拖动控制任务三12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/整流器任务三船舶空调系统的电力拖动控制任务三13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14图9-5PLC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15图9-6PLC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16图9-7PLC输出扩展模块电路图PLC输出扩展模块电路，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17三、PLC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，KP22PZAL001X10结霜输入信号结霜开关200S5KP6104TSHL001103D5CH1油压输入信号油压力检测器112P201PC0014—20mA103D5CH2压缩机吸入压力输入信号压力检测器112P401PC0034—20mA103D5CH3压缩机排出压力输入信号压力检测器112P601PC0024—20mA103D5CH4空气处理单元湿度检测输入信号湿度检测器204P904MT0014—20mA100D8CH1新空气温度输入信号温度检测器204R304TT004100D8CH2处理后空气温度输入信号温度检测器204R504TT003100D5CH1蒸发器输出温度输入信号温度检测器205R304TT001PLC输入端分配与输入信号表9-31.PLC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18Y00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110K5Y01压缩机节能电磁阀1输出信号100Y601SOV001Y02压缩机节能电磁阀2输出信号100Y701SOV002Y02压缩机节能电磁阀2输出信号100Y701SOV002Y05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201K5Y06加湿输出信号与湿度检测器HUH04MS001触点控制加湿电磁阀03SOV001Y07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202T203MVA001Y21减少蒸汽量增大输出信号加热控制器202T203MVA001Y27AHU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205Y703SOV0032.PLC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19电源开关配置表表9-5

3.系统电源开关配置1压缩机电源开关60Q52压缩机电源断路器60Q23风机及控制电路电源开关50Q24风机电源断路器50Q55控制电路电源开关（440V）50F4.16控制电路电源开关（230V）50F4.27PLC电源开关（230V）102F32A8PLC输出端电源开关（230V）102F22A9扩展模块105D2输出电源开关（230V）105F22A10扩展模块105D4输出电源开关（230V）105F42A11压缩机曲轴及电机加热电源开关（230V）400F26A任务三任务三船舶空调系统电力拖动控制20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MACE1041操作面板简介任务三任务三船舶空调系统电力拖动控制21主菜单键返回主菜单

总视图键（PLANTOVERVIEW）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MACE1041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221压缩机电源开关60Q5图9-32压缩机电源断路器60Q2图9-33风机及控制电路电源开关50Q2图9-34风机电源断路器50Q5图9-35控制电路电源开关（440V）50F4.1图9-36控制电路电源开关（230V）50F4.2图9-37PLC电源开关（230V）102F32A图9-58PLC输出端电源开关（230V）102F22A图9-59扩展模块105D2输出电源开关（230V）105F22A图9-710扩展模块105D4输出电源开关（230V）105F42A图9-7400F2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9-8（1）工作准备合上表9-8中的开关。五、工作过程分析通过MACE1041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23（3）夏季降温工作由MACE1041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】进行制冷设定制冷时间设定制冷时间到PLC扩展模块输出端Y30输出低电位【图9-7】停止手动制冷任务三24手动制冷工作时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PLCFX3u—32MR【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输出4-20mA电信号103D5PLC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】任务三船舶空调系统电力拖动控制任务三25②选择自动工作方式时，系统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】105D4PLC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105D4PLC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PLCFX3u—32MR【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100D5PLC扩展模块输入端1CH1【图9-6】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船舶空调系统电力拖动控制任务三26任务三船舶空调系统电力拖动控制PLC

FX3u—32MR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

FX3u—32MR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）压缩机制冷系统工作情况与手动制冷工作方式基本相同任务三27任务三船舶空调系统电力拖动控制（4）冬季加热升温工作和空气加湿工作由MACE1041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①选择手动加热工作方式时，系统执行手加热工作程序设定加热时间到105D2PLC扩展模块输出端Y21触点闭合【图9-7】停止手动加热由MACE1041定时器设定加热时间105D2PLC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，关闭阀门任务三28任务三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手动加热工作时，加湿器工作情况由供风空气分配室图9-6中湿度检测器04MS001检测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PLCFX3u—32MR【图9-5】当检测湿度高于设定值当检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】103D5PLC扩展模块输入端CH4【图9-6】蒸汽加热阀门打开,进行喷湿蒸汽加湿阀阀202Y7断电【图9-5】蒸汽加热阀门关闭,停止加湿任务三29任务三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105D2PLC扩展模块输出端Y21触点闭合【图9-7】停止加热105D2PLC扩展模块输出端Y20触点闭合【图9-7】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】100D8PLC输入端1CH1【图9-6】

100D8PLC输入端1CH2【图9-6】

转换为数字信号PLCFX3u—32MR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,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②选择自动加热、加湿工作方式时，系统执行自动工作程序任务三30任务三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，这两个季节温度一般在15～25℃之间，不用进行加热或降温，但可换气，PLC控制系统只执行通风程序，保证风机正常工作即可。控制系统全自动工作方式时，PLC控制系统根据温度检测