第四节 冷水机组的自动控制

第四节 冷水机组的自动控制 冷水机组的压缩机的容量随制冷量而定。集中空调系统都使用容量较大的冷水机组，因此，电动机的功率一般都在40千瓦以上。大功率异步电动机，直接启动时的启动电流为其额定电流的5～7倍，这将对电力系统的供电母线造成较大的电压波动，影响接在该母线上的其他动力机械及照明负荷的正常运行。同时对压缩机电动机组本身也是一个冲击，影响机械使用寿命。为了限制启动电流和保护冷水机组的安全，采取如下措施：1、对于较大容量电机（如40千瓦以上），使用降压启动的方法。常用的降压启动方法有Y—△转换启动法和自耦降压启动法。2、对压缩机组启动和带负荷过程编定程序：先无载或轻载启动，经一定的延时，待压缩机运转平衡后，再逐步加负荷。3、采用时间程序，对启动过程进行定时控制，限定10～30分钟内不允许第二次启动。 压缩机组的常规启动控制方法： 1.直接启动法 直接启动法就是电动机经过开关和交流接触器直接全电压接入电源启动方法，小容量压缩机以及与机组配套的油泵、水泵和冷却塔风机均可直接启动。如图7—13为一台小容量压缩机组直接启动的控制原理图。它的电气线路一般分两部分：左面为主电路，包括控制保护电动机的开关DK和熔断器RD1，交流接触器主触头C0以及热继电器的双金属片加热元件RJ，三相电源通过这些装置用导线或电缆直接与电动机连接，图中用粗线表示。右面为控制电路，是控制主电路接触器触头开、闭的控制按钮，交流接触器线圈，热继电器的接点和对压缩机组进行保护的温度、压力继电器接点，这些接点按一定规则构成逻辑控制电路。 图7—13 压缩机组直接启动控制原理图 通常控制方式有两种：手动控制用按钮进行，自动控制由温包感测回水温度或房间温度进行，两种方式用一个开关CK进行切换，下面分述其操作过程。 1)手动控制：合上电源开关DK，切换开关CK置于手动位置，按启动按钮QA，QA接点闭合时，交流接触器线圈C带电使衔铁吸合，主触头C0接通，电动机D在加上三相全电压后启动。同时交流接触器辅助常开触头C1闭合，使吸持线圈C自保持，虽QA在操作后弹开回原位，电动机仍能连续运转。红色信号灯HD点亮，表示电机工作正常。 2)自动控制：合上DK、CK置自动位置，水流开关FK（水泵启动后）闭合后，在温度继电器BWJ的接点控制下，电动机运行或停止，当温度高于设定值时，通过温包感测，压力膜盒使BWJ接点闭合，压缩机组投入运行；当温度低于设定值时，则BWJ内部压力降低，接点断开，切断控制回路，机组停转。 控制回路中还串接了三个保护元件：吸排气压力控制器YLJ，油压差控制器YCJ和电动机过载热继电器RJ。其中任一元件动作，都作用于停机。 2.自耦降压启动法 自耦降压启动的原理：自耦降压启动，就是用自耦变压器降低电压启动，适用于额定电 压为220/380伏（Y/△）的电动机。图7—14为自耦降压启动的原理图。在主电路触头SC上并联一台自耦变压器ZOB，其输入和输出端线上都与接触器QC的触头相接。当电机启动时，使QC触头先闭合，三相电源经自耦压器降压后送入电机，进行启动。当转速接近电机的额定转速时，再将QC触头分离并立即使SC触头闭合，电机便在正常电压下运转。下面分述自耦变压器启动的两种操作方法

图7—14自耦降压启动的电气原理 1）按钮操作启动：将图10—29（a）的A1B1接入AB，按启动按钮QA，吸引线图QC通电，QC的所有动合触点都闭合，动断触点断开，电机通过ZOB降压启动，待接近额定转速时，再按SA，线圈QC断电，QC触点复位，线圈SC通电并自保持，SC触头闭合，电动机转入正常运行。 2）时间继电器操作启动：将图10—29（b）的A2B2接到AB上，按下QA，线圈QC和SJ通电，QC动合触头闭合，SJ瞬间触头闭合，电动机启动，等转速升到额定转速时，SJ的动断触点断开，动合触点闭合，于是QC线圈断电，其触头复位，SC线圈通电，其动合触头闭合，动断触头打开，电动机投入正常运转。SJ停止工作并复位，为下次启动作好准备。 二、中央空调制冷系统集中控制要求 中央空调制冷系统由冷水机组及其附属设备冷水泵、冷却水泵和冷却塔等组成，要使整 个系统能稳定、安全地运行，除各个设备的电动机须有各自的控制电路外，还须正确安排各个设备的开、停机顺序，并且对它们实行联锁安全保护，中央机房设总控制室和控制台，以便对整个制冷系统进行监测、手动控制和自动控制。 1、制冷系统各设备的开、停机顺序 要使冷水机组启动后能正常运行，必须保证： （1）冷凝器散热良好，否则会因冷凝温度及对应的冷凝压力过高，使冷水机组高压保护器件动作而停车，甚至导致故障。 （2）蒸发器中冷水应先循环流动，否则会因冷水温度偏低，导致冷水温度保护器件动作而停车；或因蒸发温度及对应的蒸发压力过低，使冷水机组的低压保护器件动作而停车；甚至导致蒸发器中冷水结冰而损坏设备。 因此，制冷系统各设备的开机顺序应为： 冷却塔风机开 冷却水泵开 冷水泵开 延时1分钟 冷水机组开 反之，制冷系统各设备的停机顺序应为： 冷水机组停 延时1分钟 冷水泵停 冷却塔风机停 冷却水泵停 2、制冷系统各设备的联锁安全保护 制冷系统各设备的联锁安全保护，在电路设计上应保证： （1）只要冷却塔风机、冷却水泵和冷水泵未先启动，冷水机组就不能启动。 （2）冷水泵启动后，应延时1分钟（不同类型冷水机组的延时长短不尽相同，参见产品样本要求）冷水机组才启动。 （3）冷水泵、冷却水泵、冷却塔风机三者中任一设备因故障而停机时，冷水机组应能自动停车。 3、多套制冷系统的切换运行 中央空调制冷系统一般都设置两台或两台以上的冷水机组，相应配备有两台或两台以上的冷水泵、冷却水泵和冷却塔，而且冷却水泵和冷却水泵往往还设有备用泵，因此，控制电路设计，通常应做到使各制冷系统设备既能组成两套或两套以上独立运行的制冷系统，又可根据需要通过手动切换组合成新的系统（需与制冷系统冷水和冷却水系统的管路设计相一 致。） 4、制冷系统的运行监测 总控制台除设置制冷系统各个设备的手动控制按钮外，还需设置显示各个设备正常运行和故障停机的红绿指示灯、警铃等。监测电路电压、电流的仪表可设置在控制台上，也可设置在配电屏上。中央空调制冷系统的控制电路，通常应由电气专业设计人员根据要求进行设计。 二、冷水泵、冷却水泵和冷却塔的控制电路（如图7-15） 1、冷却水泵控制回路及与冷水机组本机联锁 本例的冷却水泵电动机功率较大（超过5kW），采用抽头式自耦变压器ZOB1利用其55%档降压启动。 图7-15冷却水泵、冷水泵、冷却塔风机系统电器控制原理图 1QZK——冷却水泵电机电源开关；1DZK——冷水泵电机电源开关；1TZK——冷却塔风机电机电源开关；D1——冷却水泵电机； D2——冷水泵电机；D11——冷却塔风机电机；ZOB1——冷却水泵启动自耦变压器；ZOB6——冷水泵启动自耦变压器；QC1、QC2、QC11、QC12、QC21——启动用三相交流接触器；XLC1，6——运行接入三相交流接触器；JYB1，6，11——指示灯变压器；SJ1，6——时间继电器；ZJ1，6——中间继电器；RD1~6——熔断器；RJ1，6——热继电器；QA1，6，11——启动按钮A 6，11——电流表ZJE1——冷却水泵联锁控制压缩机的中间继电器；ZJC1——冷水泵联锁控制压缩机的中间继电器；ZJT1——冷却塔风机联锁控制压缩机的中间继电器；LH6，11——电流互感器；TA1，6，11停止按钮；LD1~3、HD1~3、VD1~3——指示灯 1）、启动 闭合自动空气开关1QZK，电源指示灯HD1亮；按下冷水泵启动按钮QA1，交流接触器QC1线圈获电，其与QA1并接的常开辅助触点闭合使交流接触器QC2线圈及时间继电器SJ1线圈获电；主电路中接触器QC1和QC2的主触头闭合，冷却水泵电动机经ZOB1降压启动，此时，QC2常闭触点断开，HD1灭；而QC2辅助常开触点闭合，冷却水泵启动批示灯VD1亮。 2）、正常运转 从按下启动按钮QA1起延时8~10秒后，时间继电器SJ1常开触点闭合，中间继电器ZJ1线圈获电，其常开触点闭合，常闭触点断开，其中一个闭合令ZJ1线圈自锁；一个断开令QC1线圈失电，QC1常开触点断开、常闭触点闭合；而ZJ1另一个触点闭合，使转入运行接触器XLC1线圈获电。QC1常开触点断开使QC2线圈和SJ1线圈失电，QC2和SJ1常开触点都断开，至此，主电路中启动接触器QC1、QC2触点断开，运行接触器常开触点闭合，使冷却水泵电动机获得全压而正常运转。同时，因ZJ1另一个常闭触点断开，HD1和VD1灭，而XLC1辅助常开触点闭合，冷却水泵正常运行指示灯LD1亮。 3）、与冷水机组压缩机的电动机联锁控制 接触器XLC1获电冷却水泵转入运行的同时，与冷水机组压缩机的电动机作联锁控制的继电器ZJE1线圈获电，则与控制冷水机组启动的中间继电器ZJ3线圈串接的ZJE1常开触点闭合，冷水机组压缩机的电动机才有可能启动。可见，只有冷却水泵的电动机先启动运行，压缩机才能启动运行；反之，接触器XLC1失电，ZJE1同时失电，因而冷却水泵停机，压缩机也立即停机。这就实现了冷却水泵和压缩机间的联锁安全保护。 4）、停机 按下冷却水泵停止按钮TA1，冷却水泵控制回路便断电，接触器XLC1、QC1、QC2线圈全部失电，它们的常开触头全部断开，冷却水泵电动机断电停机。同时ZJE1同时失电，ZJE1在冷水机组控制回路中的常开触点断开，压缩机电动机也断电停车。 5）、过载保护 图7-15中RJ1为冷却水泵过载保护热继电器，冷却水泵过载时，RJ1常闭触点断开，冷却水泵控制回路断电，冷却水泵停机，压缩机同时停车。