CN110689785A - 一种高低压继电器参数控制实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于舰船冷藏和空气调节装置教学设备技术领域，尤其涉及一种高低压继电器参数控制实验系统。包括压力源、KP15压力继电器、信号处理组件、状态显示组件；所述压力源包括教学用氮气瓶、减压阀；信号处理组件包括220V/50Hz交流电源、用做主机的CPU222、用于检测压力源压力的压力传感器、用于模拟量和开关量输入输出控制的S7‑200；状态显示组件包括用于实现压力传感器模拟量的转换，调整过程中KP15压力继电器参数的变化在液晶显示屏实时显示的EM231；本发明能够将KP压力继电器工作原理和结构以实物教学与理论知识统一。该装置还能够实现压力继电器参数的自行标定，为压力继电器的性能检验及性能测试提供科学、可靠和自动化的测试手段。

Description

一种高低压继电器参数控制实验系统

技术领域

本发明属于舰船冷藏和空气调节装置教学设备技术领域，尤其涉及一种高低压继电器参数控制实验系统。

背景技术

实际制冷系统稳定状态工作时，冷凝压力(即高压)主要取决于冷凝器单位时间冷凝量和压缩机单位时间排气量的动态平衡，而蒸发压力(即低压)主要取决于蒸发器单位时间蒸发量和压缩机的单位时间吸气量的动态平衡，即制冷系统要保证冷凝器与压缩机，压缩机与蒸发器的匹配，制冷系统的安全可靠运行与冷凝压力和蒸发压力这两个参数息息相关。高低压压力继电器是船用制冷装置中常用的集低压侧压力控制和高压侧过压保护于一体的压力保护电器，是一种控制工作压力范围保证设备正常工作及安全的计量仪器，也是相关专业和行业，特别是与冷藏和空气调节装置相关领域的技术人员重要的基础知识之一。高低压压力继电器(例如最常见的KP型高低压继电器)在实际工作场合一般是安装在制冷系统中间，由于整个系统复杂庞大，整个控制流程也相对复杂漫长，在实际教学过程中，往往不便于学员迅速和直观的了解高低压继电器的功能和原理。

发明内容

本发明创造的目的在于，提供一种有利于强化基础，突出重点，便于实验室教学施训，具有可操作性、安全性和优秀便携性的高低压继电器参数控制实验系统。

为实现上述目的，本发明创造采用如下技术方案。

本发明的一种高低压继电器参数控制实验系统，包括压力源、KP15高低压继电器1、信号处理组件、状态显示组件；

所述压力源包括教学用氮气瓶、减压阀6；压力源通过第一截止阀2与KP15高低压继电器1的低压端连接，在第一截止阀2与KP15高低压继电器1的低压端之间还设置有第一泄压阀3；压力源通过第二截止阀4与KP15高低压继电器1的高压端连接，在第二截止阀4与KP15高低压继电器1的高压端之间还设置有第二泄压阀5；

信号处理组件包括220V/50Hz交流电源、用做主机的CPU222、用于检测压力源压力的压力传感器、用于模拟量和开关量输入输出控制的S7-200；

状态显示组件包括用于实现压力传感器模拟量的转换，调整过程中KP15高低压继电器1参数的变化在液晶显示屏实时显示的EM231；

本发明的一种高低压继电器参数控制实验系统，至少用于完成以下步骤之一：

①用于确定和调整高压报警参数的步骤，具体包括，

关闭第二截止阀4、第二泄压阀2以及第一泄压阀3，调大减压阀6阀门，直至KP15高低压继电器1高压端触点断开；从状态显示组件读取压力传感器所侧压力值，该值即为KP15高低压继电器1预设高压报警值；

在上述过程的基础上，根据状态显示组件实时显示的数据调整压力源压力值为预设值预设高压报警值，高压端的复位按钮复位，松动KP15高低压继电器1顶端的高压端锁紧螺钉，取消锁定，旋转调节螺钉，观察KP15高低压继电器1的高压报警压力的指针位置，直到听见继电器触点脱开的声音，此时高压报警指示灯亮，高压继电器的高压报警值设置到位；

②用于确定低压报警参数的步骤，具体包括，

将压力源压力调至复位压力之上，缓慢减小压力源压力，直到KP15高低压继电器1低压复位动作，从状态显示组件读取并记录此时的压力值，该值即为KP15高低压继电器1预设的低压复位值；继续减小压力源压力，直至KP15高低压继电器1低压端触点断开，液晶屏读取的压力值即为该KP15高低压继电器1预设的低压报警值；

③用于调整低压报警参数的步骤，具体包括，

将压力源压力设置为低压压力预设值，松动KP15高低压继电器1顶端的低压端锁紧螺钉，取下锁定钢板，用专用工具慢慢顺时针旋转调节主螺钉，顺带观察KP15高低压继电器1复位压力的指针位置，直到听见继电器触点脱开的声音，此时低压报警指示灯亮，则低压报警参数已按要求调整到位；然后通过压力源压力预设为低压复位值，压力源压力上升后，低压报警指示灯灭，观察KP15高低压继电器1已设的幅差值，与需调整的参数进行比对，以调整的参数值大于预设值为例阐述其调整方法，用专用工具慢慢顺时针旋转调节幅差螺钉，顺带观察KP15高低压继电器1幅差压力的指针位置，直到听见继电器触点闭合的声音，此时复位指示灯亮，幅差值调整到位。

其有益效果在于：

本发明的一种高低压继电器参数控制实验系统出能够模拟完成上述参数调整的功能之外，能够将KP15高低压继电器1工作原理和结构以实物教学与理论知识统一。该装置还能够实现压力继电器参数的自行标定，为压力继电器的性能检验及性能测试提供科学、可靠和自动化的测试手段。

附图说明

图1是高低压继电器参数控制实验系统的气路设计原理图；

图2是高低压继电器参数控制实验系统的前视图；

图3是高低压继电器参数控制实验系统的后视图.

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。

本发明中高低压继电器参数控制实验系统的气路设计原理图如图1～图3所示。实验系统的主体为箱型，在具体实施过程中，还需要使用外部压力源，例如教学用氮气瓶，以作为测试提供所需的压力。在实际使用的时候KP15高低压继电器1的高压端通常连接到制冷压缩机等设备的出口，而低压端则连在压缩机的进口，而不管是压缩机或其他设备，用于支持压缩机运行以及控制的系统相对于高低压继电器来说都相对复杂，而且控制系统的结构以及控制原理本身并不会对压力控制器本身造成影响，因为继电器高低压接头端感知的物质状态都是气态制冷剂，因此本发明利用高压洁净的氮气来作为试验系统的压力源，其物理稳定性好，而且安全无污染。一般教学用氮气瓶的压力为0～15MPa，为了保证实验以及测试过程的有效，本发明中通过减压阀6调整供气压力，使其可以为0.1～1.6MPa(精度±0.1MPa)或0.4～4.0MPa(精度±0.2MPa)，而KP15高低压继电器11的低压复位压力-0.02～0.75MPa，回差压力0.07～0.4MPa，高压动作压力0.8～3.2MPa。因而可以覆盖KP15高低压继电器1动作压力范围，实现有效模拟制冷系统模拟压力源，并在此基础上帮助学员来迅速理解高低压继电器的工作原理以及实际操作中的基本内容。

本实验台的核心是借助系统来模拟高低压控制器在船舶等设备中的使用以及过程及其原理，并可以根据试验设定情景，让学员通过调节压力继电器顶端的旋钮螺钉确定和设置相应参数：包括高压动作压力(制冷系统的高压保护压力)；低压动作压力(制冷系统的低压保护压力)，这个值是低压复位压力值与回差值的差；低压复位压力。KP15高低压继电器11的高压动作后需要手动复位，而低压端动作后的复位是自动的，这个动作值就是对应的低压复位压力。在进行气路设计时，通过图2中的第一截止阀2和第二截止阀4将气路分隔成高压端和低压端，并分开进行参数调整实验，考虑到操作的安全，进行高压或低压参数调整确认后，通过第一泄压阀3或第二泄压阀2将管路系统中的压力排空。

实用系统电源来自于220V，50Hz的交流电，压力传感器、低压、高压报警等模拟量和开关量输入输出控制选用西门子S7-200系列，其中主机选用CPU222，继电器动作信号(开关量)输入PLC主机，输出高压和低压报警值，为便于教学演示，同时使学员能够更好的理解面板数据状态变化与实际控制系统的关系，本实施例中还通过指示灯(高压报警、低压报警和低压复位)来表达参数调整到位时间节点；同时采用EM231作为扩展模块，实现压力传感器模拟量的转换，在调整过程中将压力继电器参数的变化在液晶显示屏实时显示。

进一步地，在本实施例中，结合液晶屏显示直观、操作简便的特点，将压力继电器的相关知识编译并植入存储器。存储器内存储有包括压力继电器基础知识；高低压继电器参数控制实验系统结构及其工作原理；设备操作使用方法和数据记录及参数反馈通路等数据，以便于在教学实验过程中，将实际操作与系统运行原理、状态等同步进行展示。

高低压继电器参数控制实验系统使用前的准备步骤，根据实验要求，实验场所需配套220V/50Hz交流电源，氮气瓶及减压阀6等气源以及气源与实验台的管路联接和调整高低压继电器螺钉的专用工具。接通电源，电源指示灯亮，待液晶显示屏显示正常后，对实验台的气路进行试压，确定实验台阀门、管路以及接头处无泄漏后，关闭气源阀门，打开图1中的第一泄压阀3和第二泄压阀2，放空管路中的余压，开始进行KP15高低压继电器11参数调整。

为了快速、准确、稳定地将气源压力转换成目标压力值，控制方案设计时分粗调和微调两级控制，粗调到目标压力值附近，再微调到目标压力值，对压力源的控制按照上述两种方法。

对于KP15高低压继电器1高压的调节范围0.8～3.2MPa。确认装置中的余压放空后，关闭的第二截止阀4、第二泄压阀2和第一泄压阀3，打开第一截止阀2，通过液晶屏上的选择开关将参数调整设置为高压，打开氮气瓶总阀门，缓慢调大减压阀6阀门，注意观察减压阀6、实验台高压表和液晶屏上压力读数，通过三个压力值的相互校核，衡量实验台压力调整值的测量精度。

实验台对高压报警参数值具有确认和调整两项功能。实验台功能之一是确认压力继电器预设的高压报警值，即通过缓慢增加气源压力，直到高低压继电器参数控制实验系统压力继电器高压端触点断开，此时面板上的高压报警指示灯亮，从液晶屏读取此时的压力值，该值即为压力继电器预设的高压报警值。功能之二是根据参数要求调整预设值，在上述过程的基础上首先将气源压力设置为预设值(该值在液晶屏上实时显示)，高压端的复位按钮复位。然后，松动压力继电器顶端的高压端锁紧螺钉，取下锁定钢板，用专用工具慢慢旋转调节螺钉，注意螺钉逆时针旋转设置的压力值减小，顺时针是压力值增大，顺带观察压力继电器的高压报警压力的指针位置，直到听见继电器触点脱开的声音，此时高压报警指示灯亮，高压继电器的高压报警值设置到位。调整完毕后，盖上锁定钢板，拧紧锁定螺钉。

对于KP15高低压继电器1低压的调节范围-0.02～0.75MPa。低压报警参数在KP15高低压继电器1上包括低压复位值和幅差值两个参数，低压报警值为低压复位和幅差两个值之差。具体调整方法如下：确认装置中的余压放空后，关闭第一截止阀2、第二泄压阀2和第一泄压阀3，通过液晶屏上的选择开关将参数调整设置为低压，打开氮气瓶总阀门，缓慢调大减压阀6阀门，同样可以通过观察减压阀6、实验台高压表和液晶屏上压力读数来衡量实验台压力调整值的测量精度。

实验台同样也能对低压报警参数值具有确认和调整功能，具体而言是确认或调整低压复位值和幅差值两个参数。确认功能方面：首先观察KP15低压端的复位和幅差两个参数的指针位置，初步判断低压报警值，将气源压力调至复位压力之上，此时低压复位指示灯亮，缓慢减小气源压力，直到面板上的低压复位指示灯灭，从液晶屏读取并记录此时的压力值，该值即为KP15高低压继电器1预设的低压复位值，继续减小气源压力，高低压继电器参数控制实验系统压力继电器低压端触点断开，此时低压报警灯亮，液晶屏读取的压力值即为该压力继电器预设的低压报警值。将参数调整为预设值方面：分两个参数，即复位压力和幅差值的调整。首先将气源压力设置为低压压力预设值(该值在液晶屏上实时显示)，以该值大于原先KP15设置的低压报警值例阐述其调整方法，松动压力继电器顶端的低压端锁紧螺钉，取下锁定钢板，用专用工具慢慢顺时针旋转调节主螺钉，顺带观察压力继电器复位压力的指针位置，直到听见继电器触点脱开的声音，此时低压报警指示灯亮，则低压报警参数已按要求调整到位；然后通过气源压力预设为低压复位值(此值大于低压报警值，其差即为需调整的幅差值)，气源压力上升后，低压报警指示灯灭，观察KP15高低压继电器1已设的幅差值，与需调整的参数进行比对，以调整的参数值大于预设值为例阐述其调整方法，用专用工具慢慢顺时针旋转调节幅差螺钉，顺带观察压力继电器幅差压力的指针位置，直到听见继电器触点闭合的声音，此时复位指示灯亮，幅差值调整到位。调整完毕后，盖上锁定钢板，拧紧锁定螺钉。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (2)

1.一种高低压继电器参数控制实验系统，其特征在于，包括压力源、KP15高低压继电器、信号处理组件、状态显示组件；

所述压力源包括教学用氮气瓶、减压阀；

压力源通过第一截止阀与KP15高低压继电器的低压端连接，在第一截止阀与KP15高低压继电器的低压端之间还设置有第一泄压阀；压力源通过第二截止阀与KP15高低压继电器的高压端连接，在第二截止阀与KP15高低压继电器的高压端之间还设置有第二泄压阀；

信号处理组件包括用做主机的CPU222、用于检测压力源压力的压力传感器、用于模拟量和开关量输入输出控制的S7-200；

状态显示组件包括用于实现压力传感器模拟量的转换，调整过程中KP15高低压继电器参数的变化在液晶显示屏实时显示的EM231。

2.根据权利要求1所述一种高低压继电器参数控制实验系统，其特征在于，至少用于完成以下步骤之一：

①用于确定和调整高压报警参数的步骤，具体包括，

关闭第二截止阀、第二泄压阀以及第一泄压阀，调大减压阀阀门，直至KP15高低压继电器高压端触点断开；从状态显示组件读取压力传感器所侧压力值，该值即为KP15高低压继电器预设高压报警值；

在上述过程的基础上，根据状态显示组件实时显示的数据调整压力源压力值为预设值预设高压报警值，高压端的复位按钮复位，松动KP15高低压继电器顶端的高压端锁紧螺钉，取消锁定，旋转调节螺钉，观察KP15高低压继电器的高压报警压力的指针位置，直到听见继电器触点脱开的声音，此时高压报警指示灯亮，高压继电器的高压报警值设置到位；

②用于确定低压报警参数的步骤，具体包括，

将压力源压力调至复位压力之上，缓慢减小压力源压力，直到KP15高低压继电器低压复位动作，从状态显示组件读取并记录此时的压力值，该值即为KP15高低压继电器预设的低压复位值；继续减小压力源压力，直至KP15高低压继电器低压端触点断开，液晶屏读取的压力值即为该KP15高低压继电器预设的低压报警值；

③用于调整低压报警参数的步骤，具体包括，

将压力源压力设置为低压压力预设值，松动KP15高低压继电器顶端的低压端锁紧螺钉，取下锁定钢板，用专用工具慢慢顺时针旋转调节主螺钉，顺带观察KP15高低压继电器复位压力的指针位置，直到听见继电器触点脱开的声音，此时低压报警指示灯亮，则低压报警参数已按要求调整到位；然后通过压力源压力预设为低压复位值，压力源压力上升后，低压报警指示灯灭，观察KP15高低压继电器已设的幅差值，与需调整的参数进行比对，以调整的参数值大于预设值为例阐述其调整方法，用专用工具慢慢顺时针旋转调节幅差螺钉，顺带观察KP15高低压继电器幅差压力的指针位置，直到听见继电器触点闭合的声音，此时复位指示灯亮，幅差值调整到位。

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