CN205920691U - 全景双控式中央空调实训考核装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全景双控式中央空调实训考核装置，包括全景双控式中央空调实训考核机构，全景双控式中央空调实训考核机构通过总断路器与负载的三相交流电网连接，通过接入电网的电流互感器来采样负载电流并在电气控制柜的仪表中实时显示数据；全景双控式中央空调实训考核机构采用开放式3D全景真实的器件，直观展示了中央空调的系统结构、工作原理，机构由制冷循环系统模块、水循环系统模块、末端系统和电气控制柜共同搭接融合组成，所述制冷循环系统模块和水循环系统模块经RS485线缆与电气控制柜连接；每个模块及末端系统和电气控制柜底部均安装有万向轮。学生在3D全景观下，可根据不同的技术要求进行冬夏冷热双控设计和装调训练。

Description

全景双控式中央空调实训考核装置

技术领域

本实用新型涉及一种教学实训装置，尤其是一种全景双控式中央空调实训考核装置。

背景技术

目前，高职教育的主要目标就是为社会培养出以高等技术应用型人才。随着工业4.0的广阔飞速发展，空调制冷设备的智能化生产正日益取代传统的人力生产，生产规模和设备及仓储的超大型化、能量储备的高度集中、有毒有害物质的多样性、生产工艺的复杂化，使得安全生产的紧迫性进一步增强。作为一种科学的培训手段，实训考核方式日益受到各高职院校的重视。中央空调实训考核装置主要是以提高操作工人与技术人员的技术素质、实际操作经验、能正确处理各种随时可能出现的问题为目的而建立的。

为了更好地实现高职院校与企业的顺利接轨，一定要大力开展中央空调实训考核装置的教学活动，用于培养掌握空调与制冷技术专业理论知识和专业实践技能，从事空调、制冷设备及系统的技术升级、改造设计、安装、调试、维护、维修、技术管理等方面的技能应用型人才，为学生走向工作岗位打好基础。

现有的中央空调实训考核装置主要采用部分模块化实训方式，为协调占地面积和实训内容的矛盾，将中央空调模型解体为制冷系统、电气控制系统、故障模拟系统等，分步分区实训。

上述中央空调实训装置结构简单、效率高、投资少、运行维护方便，但它的整体性能欠缺，学生难以呈现全景化系统化的空调实训概念和认知，分析、判断、解决故障和事件不能从整体统筹兼顾考虑，只能实现个体元器件故障现象的独立排查，难以形成系统工艺设计和整体解决方案。

现有的中央空调实训考核装置运行时，控制器仅模拟电气控制系统线路的通断和空载状态，带载实训需另行装配容量配套的负荷，且无法将夏季制冷循环和冬季制热循环与控制系统统一并行，学生对多种工作状态无法同时清楚观察和记录各部分电气仪表的显示情况，不能展示学生未来走向社会进入企业中实际接触的中央空调完整体系运行。

中国专利200720112636.0公开了一种中央空调教学实验实训装置，包括尚未监控计算机、控制平台和控制对象，上位监控计算机装有串行通讯适配器，上位监控计算机和控制平台之间通过串行通信适配器构成PC/PPI通讯链路，控制平台上装有控制器、控制开关、显示仪表、信号接口、故障设置箱及系统流程图；控制对象由制冷部分、冷却水部分、冷冻水部分、冷却塔、模拟锅炉和模拟房间构成。该专利的技术缺点及不足为：1、该专利未提及实现多个实训组（多个整体系统模块）同时进行实训，即：将空调实训系统整体模块化，集中控制并采集处理对比数据。2、该专利控制系统未解决学生实训实操产生的大数据存储问题，后期教师无法实时完整的调用数据调整实训方案、因材施教。

中国专利200810120370.3公开了一种中央空调系统实训装置，它包括冷却塔、控制平台、部件安装架、高位水箱、模拟空调区域、模拟锅炉和系统框架。其中，所述冷却塔部件安装架、高位水箱、模拟空调区域、模拟锅炉安装在系统框架上。该专利的技术缺点及不足为：1、该专利未提及实现多个实训组（多个整体系统模块）同时进行实训，即：将空调实训系统整体模块化，集中控制并采集处理对比数据。2、该专利控制系统未解决学生实训实操产生的大数据存储问题，后期教师无法实时完整的调用数据调整实训方案、因材施教。

中国专利201020690533.4公开了一种户式中央空调实训考核装备，包括有实训台架及安装在所述实训台架上的电器故障设置系统、电脑考核系统、空调室外机组、嵌入式室内机组、风管式室内机组和挂壁式室内机组，嵌入式室内机组、风管式室内机组、挂壁式室内机组通过易拆装管道与空调室外机组相连接构成户式中央空调系统，所述电路故障设置系统、电脑考核系统与户式中央空调实训考核装备的电路控制部分相配合使用。该专利的技术缺点及不足为：1、该专利未提及实现多个实训组（多个整体系统模块）同时进行实训，即：将空调实训系统整体模块化，集中控制并采集处理对比数据。2、该专利控制系统未解决学生实训实操产生的大数据存储问题，后期教师无法实时完整的调用数据调整实训方案、因材施教。

中国专利201120006759.2提供了一种中央空调实验实训考核设备，包括管理平台、实验台、实验装置，所述管理平台与所述实验台相连、且二者能够进行通讯；所述实验台与所述实验装置相连、且控制所述实验装置。该专利的技术缺点及不足为：1、该专利的控制箱结构功能较为简单，且控制箱的防护等级不及专用的PLC控制柜。2、该专利未提及实现多个实训组（多个整体系统模块）同时进行实训，即：将空调实训系统整体模块化，集中控制并采集处理对比数据。3、该专利控制系统未解决学生实训实操产生的大数据存储问题，后期教师无法实时完整的调用数据调整实训方案、因材施教。

中国专利201120213855.4公开了一种中央空调与小型冷库智能化故障考核系统，包括计算机、交换机、可编程序控制器PLC，计算机之间通过以太网和交换机通信，可编程序控制器PLC 与计算机进行数据交换，其特征是：还包括实训模块、系统转换模块、信号反馈模块、故障生成模块。可编程序控制器PLC 采集信号反馈模块的反馈信号、输出控制系统转换模块的转换设置中继器和故障生成模块的故障设置中继器，通过多个转换设置中继器触点通、断不同的控制回路，让已接通的多条控制回路构成所选择的电气控制系统，通过故障设置中继器的触点开关在中央空调和小型冷库组合的电气控制系统中通、断故障点，实现对故障点控制。该专利的技术缺点及不足为：1、该专利重在制冷系统的考核，不兼具课同时制热的双控功能。2、该专利未提及实现多个实训组（多个整体系统模块）同时进行实训，即：将空调实训系统整体模块化，集中控制并采集处理对比数据。3、该专利控制系统未解决学生实训实操产生的大数据存储问题，后期教师无法实时完整的调用数据调整实训方案、因材施教。

中国专利201520313500.0公开了一种中央空调实操考核设备，包括：控制柜、与控制柜连接的实训系统，通过模拟风管与实训系统连接的模拟房间；所述实训系统包括通过循环水系统连接起来的制冷系统和制热系统；所述制冷系统包括通过管路依次连接的压缩机、冷凝器、储液器、热力膨胀阀、蒸发器，储液器两端并联有视液镜，所述压缩机、冷凝器、储液器、热力膨胀阀、蒸发器，储液器、视液镜均分别与控制手阀串联；循环水系统分为冷却水系统和冷媒水系统，冷却水系统包括通过管路依次连接的冷凝器、冷却塔、冷却水泵，冷媒水系统包括通过管路依次连接的冷冻水泵、分水器、集水器、蒸发器、风机盘管、表冷器，所述风机盘管、表冷器分别与电动阀串联；所述制热系统包括与分水器连接的模拟锅炉，及与集水器连接的热水泵；所述风机盘管固定在模拟房间中；所述模拟风管中依次固定有轴流风机、表冷器、过滤器，并设置新风口。该专利的技术缺点及不足为：1.该专利未提及实现多个实训组（多个整体系统模块）同时进行实训，即：将空调实训系统整体模块化，集中控制并采集处理对比数据。2.该专利控制系统未解决学生实训实操产生的大数据存储问题，后期教师无法实时完整的调用数据调整实训方案、因材施教。

发明内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种全景双控式中央空调实训考核装置，该装置所有制冷设备及电气控制器件均采用全景开放式结构，直观展示了中央空调的系统结构、工作原理，可清楚的看到设备各部件的实物，学生在3D全景观下，可根据不同的技术要求进行冬夏冷热双控设计和装调训练。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种全景双控式中央空调实训考核装置，包括全景双控式中央空调实训考核机构，所述全景双控式中央空调实训考核机构通过总断路器与负载的三相交流电网连接，通过接入电网的电流互感器来采样负载电流并在电气控制柜的仪表中实时显示数据；

所述全景双控式中央空调实训考核机构采用3D全景真实的器件，由制冷循环系统模块、水循环系统模块、末端系统和电气控制柜共同搭接融合组成，所述制冷循环系统模块和水循环系统模块经RS485线缆与电气控制柜连接；每个模块及末端系统和电气控制柜底部均安装有万向轮，能独立移动。

所述制冷循环系统模块包括以下微型化的全封闭压缩机、四通换向阀、风冷冷凝器、储液器、干燥过滤器、供液电磁阀和内平衡式膨胀阀，所述全封闭压缩机通过管路及四通换向阀与风冷冷凝器连通，风冷冷凝器经管路与储液器连通，储液器经依次串联的干燥过滤器、供液电磁阀和内平衡式膨胀阀与水循环系统模块连通。

所述水循环系统模块包括套管式蒸发器、靶式流量控制器、膨胀水箱、过滤器、水泵和气液分离器，套管式蒸发器进液端与内平衡式膨胀阀连通，出液端经膨胀水箱、过滤器和水泵，再通过四通换向阀与气液分离器连通。

所述电气控制柜包括PLC控制系统和实训台。

所述末端系统的终端由两个模拟房间组成，两个模拟房间内分别采用卧式暗装风机盘管和风管送风两种方式，温控器安装于模拟房间内，风机盘管安装于框架结构上。

所述电气控制柜采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，其前门采用透明结构，能观察到电气控制柜内的中央控制器、接触器和热保护器控制元件；电气控制柜的面板上面有控制开关旋钮、工作状态指示灯、系统流程图、PLC控制系统控制按键及液晶显示控制屏，液晶屏内参数不仅涵盖远程控制单台制冷系统、水循环系统和末端系统的控制点，而且可根据课程安排，同时采集分析处理多台系统内三个系统的控制点，便于多个实训组同时进行实训。液晶屏内大数据存储课累计1个月，1个月后，新数据自动替换最早数据，逐次更新，便于教师在后台进行大数据下载用于后期横向对比学生实训效果，以调整实训方案、因材施教。

PLC控制系统由依次通讯的数据采集模块、可编程控制器和PC机组成。

所述实训台所有系统部件采用铜丝外接头，安装在由铝型材组成的台面上，实训台上设计有自动故障排除盒。

所述实训台上设计有独立的故障设置系统。

所述实训台上设置有电源电压指示单元：提供1只交流电压表和3只交流电流表，用于测量系统电网电压与测量压缩机、冷却水泵、冷冻水泵的工作电流。

所述实训台上设置有制冷系统压力检测单元：提供2只真空压力表和1只双组压力控制器，测量范围分别为-0.1～1.5MPa、-0.1～3.5MPa,能显示系统工作时低压侧和高压侧的压力值变化；对压缩机起到保护作用。

在全封闭压缩机、套管式蒸发器和风冷冷凝器部件均配置有温度测量点。

制冷循环系统模块的管路中设有观察制冷剂状态的视液镜；制冷循环系统模块中红色管路部分为高压管路，蓝色管路部分为低压管路。

本实用新型在保证整体中央空调系统完整性和合理性的同时，开启夏季制冷、冬季制热工况的自动双控模式。

本实用新型的所有制冷设备及电气控制器件均采用全景开放式结构，直观展示了中央空调的系统结构、工作原理，可清楚的看到设备各部件的实物，学生在3D全景观下，可根据不同的技术要求进行冬夏冷热双控设计和装调训练。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型集制冷系统、电气控制系统、水循环系统、故障模拟系统于一体，能训练学生对设备的安装、工艺、调试、操作、检修及维修等综合技能。

2、本实用新型具有故障智能考核功能，使设备能产生多种在实际运行中的常见故障，供学生动手排除，让学生全面地掌握中央空调技能知识，提高他们的动手能力。同时将这些原始数据及分析处理的数据储存1个月供教师后期系统全面掌控学生特点和教学节奏。

3、本实用新型有交流电压表、电流表、温度表、真空压力表、信号指示灯等，使整个系统的实时工作状态一目了然，便于教学演示讲解及学生对课本知识的理解掌握。

4、本实用新型在压缩机、蒸发器、冷凝器等部件配置了温度测量点，便于学生测量、了解各点参数的变化情况和系统的工作状况。

5、本实用新型管路中设有视液镜可观察制冷剂状态；制冷系统中红色管路部分为高压管路，蓝色管路部分为低压管路。

附图说明

图1是本实用新型整体结构示意图；

图2是本实用新型全景双控式中央空调实训考核机构结构示意图；

其中，1负载、2电流互感器、3全景双控式中央空调实训考核机构、301全封闭压缩机、302四通换向阀、303风冷冷凝器、304储液器、305干燥过滤器、306内平衡式膨胀阀、307套管式蒸发器、308气液分离器、309靶式流量控制器、310膨胀水箱、311过滤器、312常用水泵、313备用水泵、314供液电磁阀、4总断路器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，实训对象由1套3匹制冷机组、1套冷却水系统、1套冷冻水系统、1套循环处理系统、1套供暖处理系统组成。本实用新型的全景双控式中央空调实训考核机构3，其通过总断路器4与负载1的三相交流电网连接，通过接入电网的电流互感器2来采样负载电流并在控制柜仪表中实时显示数据。全景双控式中央空调实训考核机构3可同时多套联网，供多处实验室同时实训操作。

如图2所示，本实用新型的全景双控式中央空调实训考核机构3，包括3匹全封闭压缩机301、四通换向阀302、风冷冷凝器303、储液器304、干燥过滤器305、内平衡式膨胀阀306、套管式蒸发器307、气液分离器308、靶式流量控制器309、膨胀水箱310、过滤器311、常用水泵312、备用水泵313、供液电磁阀314、RS485线缆315、PLC控制系统316、实训台317。空调部件之间采用不锈钢波纹管进行连接，集水器和分水器不用。空调制冷循环系统和水循环系统联合工作流程为：通电后，制冷系统内制冷剂的低压蒸汽被压缩机301吸入并压缩为高压蒸汽后经过四通换向阀302排至风冷冷凝器303，同时轴流风扇吸入的室外空气流经冷凝器303，带走制冷剂放出的热量，使高压制冷剂蒸汽凝结为高压液体进入储液器304。高压液体经过干燥过滤器305、供液电磁阀314、内平衡式膨胀阀306进入水循环系统。首先进入套管式蒸发器307，由此经靶式流量控制器309进入膨胀水箱310、过滤器311、水泵（常用水泵312、备用水泵313），通过四通换向阀302进入气液分离器308，完成制冷过程。而冬季制热控制流程与此相反。

本实用新型PLC控制系统316采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，结构坚固。前门采用透明设计，可观察到中央控制器、接触器、热保护器等控制元件。面板上面有控制开关旋钮、工作状态指示灯、系统流程图及PLC主机单元。PLC控制系统316由数据采集模块、可编程控制器、PC机组成。

采用西门子S7-200可编程控制器，拥有成熟的专业技术和广阔的市场背影，产品紧贴实际应用和先进技术，实用性强；上位机实时显示系统运行状态及数据。

控制系统工作流程为：采用PLC作为中央控制处理器，由计算机通过专用通信线PC-PPI与PLC之间建立稳定的通讯，从而控制整套中央空调系统的运行与停止，也可通过网络实现远程控制。中央空调系统中的运行参数由传感器进行采集，并通过A/D模块转换后送入PLC中，再由PLC送到计算机中进行实时显示监控（可进行电气接线、调试），采用三相五线AC 380V±10％ 50Hz电源供电，并设有漏电保护器控制控制屏总电源。

实训台317所有系统部件采用铜丝外接头，安装在由铝型材组成的台面上，便于组装和拆卸，可进行制冷系统的设计、组装、调试。实训台317设计有自动故障排除盒，学生通过对应电气控制原理图检测并找到故障后，只需通过操作故障排除按钮即可将对应故障排除，且实训柜可对应学员的所有操作情况进行记录，教师可通过查看学员排故记录对学生的误操作进行扣分。实训台拥有液晶显示控制屏，液晶屏内参数不仅涵盖远程控制单台制冷系统、水循环系统和末端系统的控制点，而且可根据课程安排，同时采集分析处理多台系统内三个系统的控制点，便于多个实训组同时进行实训。液晶屏内大数据存储课累计1个月，1个月后，新数据自动替换最早数据，逐次更新，便于教师在后台进行大数据下载用于后期横向对比学生实训效果，以调整实训方案、因材施教。

实训台317设计有独立的故障设置系统，且各种故障现象均模拟实际故障情况，实现了电路实际故障的全模拟，更利于学员对实际电气控制电路的了解及实际故障情况的熟悉。

实训台317上设置有电源电压指示单元：提供1只交流电压表和3只交流电流表，用于测量系统电网电压与测量压缩机、冷却水泵、冷冻水泵工作电流。

实训台317上设置有制冷系统压力检测单元：提供2只真空压力表和1只双组压力控制器，测量范围分别为-0.1～1.5MPa、-0.1～3.5MPa,可显示系统工作时低压侧和高压侧的压力值变化；对压缩机起到保护作用。

技术参数

1、工作电源：三相五线 AC 380V±10% 50Hz

2、工作环境：温度 -10℃～40℃、相对湿度 ≤85%

3、额定功率：≤3000W

4、安全保护：设备漏电过载保护、压力保护

5、制 冷 剂：R404a

6、模拟房间尺寸：(L*W*H) 1200mm*1200mm *1600mm

制冷系统模块尺寸：(L*W*H)：1000mm*800mm*570mm

水循环系统模块尺寸：(L*W*H)：1000*700*2200mm

电气控制柜尺寸：(L*W*H)：800*700*1700mm

实训功能

1、制冷系统维修专用工具的基本操作；

2、了解风冷热泵中央空调的系统结构、工作原理；

3、了解实训装置各控制电路工作原理；

4、对中央空调系统进行设计、组装、调试、排故实训操作；

5、了解PLC程序控制电路原理；

6、PLC软件编程操作实训；

7、制冷控制系统多个故障实训。

本实用新型的末端系统终端由两个模拟房间组成，分别由卧式暗装风机盘管和风管送风两种方式。温控器安装于模拟房间内，具有设定温度、模式设定、风量调节等功能。其他方案是采用铝型材搭建一个框架，便于安装各种形式的风机盘管，因为采用模拟房间的形式，风机盘管不便于安装，框架结构对教学、实训及比赛更为适宜。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种全景双控式中央空调实训考核装置，其特征是，包括全景双控式中央空调实训考核机构，所述全景双控式中央空调实训考核机构通过总断路器与负载的三相交流电网连接，通过接入电网的电流互感器来采样负载电流并在电气控制柜的仪表中实时显示数据；

所述全景双控式中央空调实训考核机构采用3D全景真实的器件，由制冷循环系统模块、水循环系统模块、末端系统和电气控制柜共同搭接融合组成，所述制冷循环系统模块和水循环系统模块经RS485线缆与电气控制柜连接；每个模块及末端系统和电气控制柜底部均安装有万向轮，能独立移动。

2.如权利要求1所述的全景双控式中央空调实训考核装置，其特征是，所述制冷循环系统模块包括以下微型化的全封闭压缩机、四通换向阀、风冷冷凝器、储液器、干燥过滤器、供液电磁阀和内平衡式膨胀阀，所述全封闭压缩机通过管路及四通换向阀与风冷冷凝器连通，风冷冷凝器经管路与储液器连通，储液器经依次串联的干燥过滤器、供液电磁阀和内平衡式膨胀阀与水循环系统模块连通。

3.如权利要求2所述的全景双控式中央空调实训考核装置，其特征是，所述水循环系统模块包括套管式蒸发器、靶式流量控制器、膨胀水箱、过滤器、水泵和气液分离器，套管式蒸发器进液端与内平衡式膨胀阀连通，出液端经膨胀水箱、过滤器和水泵，再通过四通换向阀与气液分离器连通。

4.如权利要求1所述的全景双控式中央空调实训考核装置，其特征是，所述电气控制柜包括PLC控制系统和实训台。

5.如权利要求1所述的全景双控式中央空调实训考核装置，其特征是，所述末端系统的终端由两个模拟房间组成，两个模拟房间内分别采用卧式暗装风机盘管和风管送风两种方式，温控器安装于模拟房间内，风机盘管安装于框架结构上。

6.如权利要求1所述的全景双控式中央空调实训考核装置，其特征是，所述电气控制柜采用铁质双层亚光密纹喷塑结构，其前门采用透明结构，能观察到电气控制柜内的中央控制器、接触器和热保护器控制元件；电气控制柜的面板上面有控制开关旋钮、工作状态指示灯、PLC控制系统控制按键；PLC控制系统由依次通讯的数据采集模块、可编程控制器和PC机组成。

7.如权利要求1所述的全景双控式中央空调实训考核装置，其特征是，所述实训台所有系统部件采用铜丝外接头，安装在由铝型材组成的台面上，实训台上设计有自动故障排除盒及液晶显示控制屏。

8.如权利要求1所述的全景双控式中央空调实训考核装置，其特征是，所述实训台上设计有独立的故障设置系统；

所述实训台上还设置有电源电压指示单元：提供1只交流电压表和3只交流电流表，用于测量系统电网电压与测量压缩机、冷却水泵、冷冻水泵的工作电流；

所述实训台上还设置有制冷系统压力检测单元：提供2只真空压力表和1只双组压力控制器，测量范围分别为-0.1～1.5MPa、-0.1～3.5MPa,能显示系统工作时低压侧和高压侧的压力值变化；对压缩机起到保护作用。

9.如权利要求1所述的全景双控式中央空调实训考核装置，其特征是，在全封闭压缩机、套管式蒸发器和风冷冷凝器部件均配置有温度测量点。

10.如权利要求1所述的全景双控式中央空调实训考核装置，其特征是，所述制冷循环系统模块的管路中设有观察制冷剂状态的视液镜；制冷循环系统模块中红色管路部分为高压管路，蓝色管路部分为低压管路。