CN2826320Y - 溴化锂吸收式冷温水机组冷剂液位控制装置 - Google Patents

Abstract

一种溴化锂吸收式冷温水机组冷剂液位控制装置，冷剂液位传感器采集液控箱液位信号经液位控制器转换成开关信号传递给可编程逻辑控制器PLC的开关量输入模块，高发温度传感器采集高发温度转换成模拟信号，经远程温度模块转换成数字信号后传送到PLC的主站模块，PLC对这些信息数据进行比较、判断和计算，输出开关控制信号、模拟量信号或数字量通讯信号，连接控制冷剂泵、燃烧机、热源阀。本实用新型技术先进，冷剂液位控制精确，机组运行稳定，节约能源，整机技术性能大大提高。

Description

溴化锂吸收式冷温水机组冷剂液位控制装置

技术领域：

本实用新型涉及一种溴化锂吸收式冷温水机组的信息化控制系统，具体涉及一种溴化锂吸收式冷温水机组冷剂液位控制装置。

背景技术：

原有溴化锂吸收式冷温水机组的冷剂液位控制，采用较少的传感器，简单的液位控制器、溶液调节阀和开关电路控制，控制冷剂泵的启停。这种控制方式，使机组部分负荷COP比额定负荷COP更低，原因在于：在接近冷凝水盘顶部，没有设置高液位传感器或者没有软件控制，液位超过此高度，燃烧机仍然在燃烧，产生的冷剂水将连续溢出到溶液中，造成能源的巨大浪费。因为任何一台机组多数时间是在部分负荷运行的，不设高液位传感器及软件控制这种浪费将必然发生，影响到溴化锂吸收式冷温水机组的整机性能不能进一步提高。

发明内容：

本实用新型所要解决的技术问题是：解决原有溴化锂吸收式冷温水机组的冷剂液位控制落后，使机组部分负荷COP比额定负荷COP更低，造成能源巨大浪费，影响整机技术性能的问题；而提供一种能保证冷剂液位不会溢出、机组部分负荷的COP得到保证、机组运行更加稳定、节约能源、有利提高整机品质和技术性能的溴化锂吸收式冷温水机组冷剂液位控制装置。

本实用新型采用的技术方案是：这种溴化锂吸收式冷温水机组冷剂液位控制装置包括有冷剂液位传感器，液位控制器、发生器温度传感器、远程温度模块、机组操作触摸屏、可编程逻辑控制器PLC、通讯转换器ADAM4520、冷剂泵变频器，变频器启停继电器、冷剂泵、燃烧机、燃烧机控制继电器、热源阀；3根高度不同，依次排列的冷剂液位传感器，设在溴化锂吸收式冷温水机组的液控箱中，将整个液控箱分为A、B、C、D四个区，传感器将液位信号传送到液位控制器的输入端，液位控制器将液位信号转换成开关信号传递给可编程逻辑控制器PLC，PLC的开关量输入模块采集该输入信号，并根据液位传感器的信号判断目前液控箱的液位所在的区域；溴化锂吸收式冷温水机组的发生器中设有温度传感器，温度传感器采集温度转换成模拟信号，发生器温度传感器输出该模拟信号连接至远程温度模块，远程温度模块将该模块模拟信号转换成数字信号，远程温度模块与可编程逻辑控制器PLC的主站模块连接形成通讯网络，远程温度模块将数字信号传送到主站模块；可编程逻辑控制器PLC还连接有机组操作触摸屏，通过触摸屏设置冷剂液位到不同区域所对应的启停冷剂泵、启停燃烧机、启停热源阀的延时时间，可编程逻辑控制器PLC通过输入模块判断当前液位所在的区域及当前高发温度，通过PLC的程序，控制冷剂泵、燃烧机、热源阀的启停和调节；控制冷剂泵的方式有两种：一种是通过PLC开关量输出模块输出开关控制信号连接到变频器启停继电器线圈，变频器启停继电器触点连接至控制冷剂泵变频器的启停端，控制冷剂泵的启停；通过可编程逻辑控制器PLC的模拟量输出模块，将设置的冷剂泵的频率采用4～20mA模拟量输出，连接至冷剂泵变频器的模拟量输入端，控制变频器的输出频率；另一种是通过PLC通讯板的通讯接口，采用通讯转换器ADAM4520，将RS232转换成RS485通讯，连接到变频器的通讯口连接，实现数字量通讯控制；在机组正常运行时，通讯控制优先；当通讯失败时，自动转入到模拟量控制；当冷剂泵变频器发生故障时，变频器通过故障输出端子，输出到PLC开关量输入模块，或以通讯的方式采集变频器故障代码，PLC判断变频器或冷剂泵故障时，PLC输出故障复位信号，变频器重新运行；燃烧机的控制为：通过可编程逻辑控制器PLC开关量输出模块输出开关控制信号连接到燃烧机控制继电器线圈，继电器触点连接燃烧机的控制端子，控制燃烧机的上电，运行，复位；通过可编程逻辑控制器PLC的模拟量输出模块输出4～20mA模拟量，对燃烧机的火力进行比例调节，燃烧机的状态信号和故障反馈通过开关量信号输入到PLC输入端；热源阀的控制为：一种是三位控制电动阀，通过可编程逻辑控制器PLC开关量输出模块输出开关控制信号，控制热源阀的正反转；另一种是模拟量控制电动阀，通过可编程逻辑控制器PLC的模拟量输出模块将所需的量采用4～20mA模拟量输出，控制热源阀的正反转，热源阀状态信号通过开关量信号输入到PLC输入端。

本实用新型采用可编程逻辑控制器PLC通过输入模块判断当前液位所在的区域及当前高发温度，由PLC的程序，控制冷剂泵、燃烧机、热源阀的启停和调节。这种控制方式，保证冷剂液位不溢出，机组部分负荷的COP得到保证，机组运行更加的稳定。本实用新型控制精确、智能化自动化程度高，具有良好的人机界面，彻底改变了原有技术机组部分负荷的COP比额定负荷COP更低，能源浪费严重的问题，使整机品质和技术性能大大提高。

附图说明：

图1为本实用新型原理框图。

图2为本实用新型实施电路图。

图3为冷剂液控箱液位传感器及液位分布图。

具体实施方式：

参见图1，图2，图3，3根长短不同、依次排列的液位传感器，安装在溴化锂吸收式冷温水机组的冷剂液控箱中，将整个液控箱分为A、B、C、D四个区。传感器将液位信号传送到液位控制器61F-G4N的输入端，液位控制器61F-G4N将液位信号转换成开关信号传递给可编程逻辑控制器PLC，PLC开关量输入模块ID231采集该输入信号，并根据液位传感器的信号判断目前液控箱的液位所在的区域。高发温度传感器T5安装在溴化锂吸收式冷温水机组的高温发生器中，冷剂温度传感器T5采集冷剂温度转换成模拟信号，冷剂温度传感器输出该模拟信号连接至远程温度模块DRT1-TSOP4-4，远程温度模块DRT1-TSOP4-4将该模块模拟信号转换成数字信号，远程温度模块DRT1-TSOP4-4与可编程逻辑控制器PLC的主站模块DRM21-V1连接形成通讯网络，远程温度模块将数字信号传送到主站模块。

可编程逻辑控制器PLC还连接有机组操作触摸屏NS12，通过触摸屏设置冷剂液位到不同区域所对应启停冷剂泵、启停燃烧机、启停热源阀的延时时间。可编程逻辑控制器PLC通过开关量输入模块ID231判断当前液位所在的区域及当前高发温度，通过PLC的程序，控制冷剂泵、燃烧机、热源阀的启停和调节。PLC采用多种可选的输出方式控制冷剂泵、燃烧机、热源阀。

控制冷剂泵的方式有两种：一种是通过PLC开关量输出模块OC211输出开关控制信号连接到变频器启停继电器线圈，变频器启停继电器触点连接至控制冷剂泵变频器的启停端，冷剂泵变频器的启停端，控制冷剂泵变频器的启停；通过可编程逻辑控制器PLC的模拟量输出模块DA08C，将设置的冷剂泵的频率采用4～20mA模拟量输出，连接至冷剂泵变频器的模拟量输入端，控制变频器的输出频率。另一种是通过PLC通讯板SCB41-V1的通讯接口，采用通讯转换器ADAM4520，将RS232转换成RS485通讯，连接到变频器的通讯口连接，实现数字量通讯控制。在机组正常运行时，通讯控制优先；当通讯失败时，自动转入到模拟量控制。变频器根据PLC输入信号大小调节冷剂泵的运行频率，改变冷剂泵的转速，达到控制流入冷剂的溶液量，使冷剂液位控制在C区内。当冷剂泵变频器发生故障时，变频器通过故障输出端子，输出到PLC开关量输入模块OC231，或以通讯的方式采集变频器故障代码，PLC判断变频器或冷剂泵故障时，PLC输出故障复位信号，变频器重新运行。

燃烧机的控制方式为：通过可编程逻辑控制器PLC开关量输出模块OC211输出开关控制信号连接到燃烧机控制继电器线圈，继电器触点连接燃烧机的控制端子，控制燃烧机的上电，运行，复位。通过可编程逻辑控制器PLC的模拟量输出模块DA08C输出4～20mA模拟量，对燃烧机的火力进行比例调节。燃烧机的状态信号和故障反馈通过开关量信号输入到PLC输入模块ID231。

热源阀的控制方式为：一种是三位控制电动阀，通过可编程逻辑控制器PLC开关量输出模块OC211输出开关控制信号，控制热源阀的正反转；另一种是模拟量控制电动阀，通过可编程逻辑控制器PLC的模拟量输出模块DA08C将所需的量采用4～20mA模拟量输出，控制热源阀的正反转，热源阀状态信号通过开关量信号输入到PLC输入模块OC231。

将3根液位传感器YK2.1、YK2.2、YK2.3长短不同，依次排列安装在冷剂液控箱中，将整个液控箱分为A、B、C、D四个区。当冷剂水与传感器接触时，传感器分别通过Y11、Y12、Y13线将液位信号传送到液位控制器的输入端子E7、E4、E2。端子E8接地。液位控制器采用欧姆龙精巧组合型普通感度液位控制器，型号61F-G4N，由20L线，00N线提供220V隔离电源。该控制器由3组继电器模组组成，继电器电极间的动作阻抗为0～1.8KΩ，即当输入端子E7、E4、E5与E8之间的阻抗小于1.8KΩ时继电器触点闭合，脚TC与脚LL1，U1单元2，3脚对调，脚B与脚BH1，，脚B与脚BL2，分别闭合，24VDC开关电源信号由V1+线，通过TC、B脚输入，由LL1、BH1、BL2输出给PLC。

PLC及其模块由10L线，00N线提供220V隔离电源。PLC的电源提供DC24V0.8A的直流开关电源，通过V1+，V1-用于PLC的输入。PLC的32路开关量输入模块ID231分为A、B两组，各16路；连接线206、207、208从液控器脚LL1、BH1、BL2连接到PLC输入模块ID231的A组6、7、8脚，将液位信号传递到PLC，连接线V1-连接到PLC输入模块ID231的A组9脚，9脚为ID231的A组1-8脚的公共端。A组17脚定义为冷剂泵变频器故障输入，将冷剂泵变频器故障输出脚RIA、RIC经217线，V1+线连接到PLC，18脚为ID231的A组11-18脚的公共端。

高发温度传感器T5，安装于高温发生器上，采用丹佛斯PT100铂热电阻温度传感器，控制精度A级(±0.15℃)，B级±(0.30℃)可选。T5实时检测高发溶液的温度，采用三线制连接，降低导线延长时的导线阻抗，T5分别通过40A线，40B线，40B线连接到远程温度模块DRT1-TS04P-4的0A，0B，0B端子上；V2+线，V2-线连接到DRT1-TS04P-4的+，-端子上，向DRT1-TS04P-4提供24V直流电源，满足模块运行功率消耗。

远程温度模块DRT1-TS04P-4通过连接线路V2+，CANL，SHIE，CANH，V2-，采用Device net协议与Device net主站模块DRM21-V1相连。其中V2+，V2-为通讯电源线，V2+连接到Device net主站和从站的RED红色端，V2-连接到BLACK黑色端。CANL，CANH为通讯数据线，SHIE为屏蔽线。主站模块DRM21-V1与远程温度模块DRT1-TS04P-4形成Device net通讯网络，远程温度模块DRT1-TS04P-4将PT100温度传感器采集的高发温度由模拟信号转换成数字信号，并将这些数据映射到可编程逻辑控制器PLC内存地址中，数据保持与当前采集的温度实时刷新，供PLC使用。

触摸屏NS12的由V2+，V2-提供DC24V直流电源。触摸屏PORT B口采用RS232通讯方式，RS232的通讯距离为30M左右，距离较短，为了使通讯距离更长，通过NS-AL002转换器将RS232转换成RS422与PLC通讯，距离可达几百米。NS-AL002转换器的RS422输出端分别为RDA(-)、RDB(+)、SDA(-)、SDB(+)，分别通过RD1、RD2、SD6、SD8连接到可编程逻辑控制器PLC的通讯板单元SCB41-V1的RS422口的1、2、6、8脚，实现触摸屏与PLC的连接，设置机组参数。

PLC开关量输出模块OC211-2的5脚经465线连接继电器KA29线圈13脚，14脚连接00N，开关量输出模块OC211-2输出的220V电压来自COM0脚上的导线20L；KA29的常开触点8脚，12脚通过476线，478线，作为冷剂泵变频器的复位信号。PLC开关量输出模块OC211-2的7脚经467线连接继电器KA38线圈13脚，14脚连接00N，开关量输出模块OC211-2输出的220V电压来自COM0脚上的导线20L；KA38的常开触点8脚，12脚通过476线，477线，作为冷剂泵变频器的运行信号。

PLC开关量输出模块OC211-1的0脚，定义为燃烧机控制器上电，经550线连接继电器KA1线圈13脚，14脚连接00N，PLC开关量输出模块OC211-1的2脚，定义为燃烧机控制器复位，经552线连接继电器KA6线圈13脚，14脚连接00N，PLC开关量输出模块OC211-1的4脚，定义为燃烧机控制器运行，经554线连接继电器KA24线圈13脚，14脚连接00N。燃烧机控制继电器的触点连接到燃烧机的控制端。

PLC模拟量输出模块DA08C的5号通道为冷剂泵变频器4～20mA模拟量通道，端子I5+脚，I5-脚通过屏蔽线I5+线，I5-线，连接到冷剂泵变频器的4～20mA模拟量输入端上。4号通道为燃烧机或热源阀4～20mA模拟量通道，端子I4+脚，I4-脚通过屏蔽线I4+线，I4-线，连接到燃烧机或热源阀的4～20mA模拟量输入端上。通过触摸屏设置的最小值对应模拟量最小值4mA，冷剂泵频率最大值对应模拟量最大值20mA，频率与模拟量的为线性关系。

除了模拟量和开关量来控制外，PLC还可以通过数字量通讯形式控制冷剂泵变频器(默认为通讯控制方式)。PLC通讯板SCB-41有两个通讯端口，PORT1为RS232口；PORT2为RS485口。采用PORT1口(RS232)用于与冷剂泵变频器通讯。通过屏蔽通讯电缆将PORT1口与ADAM4520的RS232相连。ADAM4520为研华产品，带隔离的RS232到RS422、RS485转换器，通讯速率可以设置，需DC24V工作电源。V2+线，V2-线连接到ADAM4520的+VS，GND端子上，提供工作电源。ADAM4520的DATA+，DATA-脚为转换后的RS485输出端，通过D1+，D1-屏蔽线连接到冷剂泵变频器的通讯端口RJ45，ADAM4520的SG接屏蔽电缆屏蔽层。通过将RS232转换成RS485，PLC与变频器的通讯距离将大大加长，并且可以同时与多个变频器通讯。

004、005、006为3相380V动力电源输入线，QM3为三相电路保护断路器，具有过载、短路和缺相保护功能，可以保护线路和INV1不受损坏。INV3冷剂泵变频器采用施耐德(Schneider)Aitivar 31变频器。RPR、RPS、RPT为QM3的出线，连接到INV3的电源输入端L1、L2、L3。INV1的电源输出端U、V、W经RPU、RPV、RPW线连接到冷剂泵RP的电机。冷剂泵RP用于冷剂水的二次喷淋，受冷剂泵变频器INV3控制。

通过触摸屏设置冷剂液位到不同区域所对应启停泵、启停燃烧机、启停热源阀的延时时间。可编程逻辑控制器PLC通过开关量输入判断当前液位所在的区域及当前高发温度，通过PLC的程序，控制冷剂泵、燃烧机、热源阀的启停和调节。

具体控制方法如下：

1.机组调试控制时：

在触摸屏上按[冷剂泵开]键，PLC输出模块OC211-2脚7上电，KA38线包上电，常开触点闭合，冷剂泵变频器运行，冷剂泵运行。按触摸屏上按[冷剂泵停]键，KA38线包失电，常开触点断开，冷剂泵变频器停止运行冷剂泵停。有需停冷剂泵的故障时，按[冷剂泵开]键，不能启动冷剂泵；若冷剂泵已运行，则自动停冷剂泵。

2.机组运行液位检测与控制

a.冷剂泵的启动：制冷开机后，当冷剂液位达到B区时间长于3分钟，可设2～5分钟，或者达到C区30秒时，可设10～60秒，则启动冷剂泵。

b.冷剂泵停止：冷剂泵运行时，当冷剂液位回到A区10秒时，可设5～30秒，则停冷剂泵。当冷剂泵停止运行时，延时30s，冷剂泵停止运行。自动熔晶时冷剂泵停止运行。自动融冰时，根据液位条件启停。

c.故障时冷剂泵启停：当发生“冷剂泵运行故障”，复位3次，机组仍继续制冷，只是此时停火或关阀高发温度降低20℃，关阀发生器温度降低12℃，同时“故障报警”，1小时后又复位3次，以后每小时复位1次。

d.燃烧机启停：D区有水，延时3分钟转小火，可设1～10分钟；小火运行7分钟D区仍有水，可设3～30分钟，则停火；当液位由D区降为C区，延时5分钟重新点火，可设2～20分钟；如降为B区，则立即重新点火。

e.热源阀开关：D区有水，延时3分钟阀开低级，可设1～10分钟；运行7分钟D区仍有水，可设3～30分钟，则关阀；当液位由D区降为C区，延时5分钟重新开阀，可设2～20分钟；如降为B区，则立即重新开阀。

3.“假无水”判定

每次机组启动后，当高发温度达到“高发目标温度”，B区及以上一直检测无水，视为“假无水”。

4.假无水动作

a.允许冷剂泵连续运转至比“停火关阀高发温度”低20℃，可设15～35℃，或比“关阀发生器温度”低12℃，可设6～18℃时停泵。

b.等高发温度回升到高于停泵温度15℃时，可设10～30℃，又允许启泵。

c.在当次开机运行过程中只要测到一次冷剂液位，则此次开机过程不再检测“假无水”。

所有可设的参数，都可以在触摸屏上设置。

Claims (1)

1、一种溴化锂吸收式冷温水机组冷剂液位控制装置，其特征在于：包括有冷剂液位传感器，液位控制器、发生器温度传感器、远程温度模块、机组操作触摸屏、可编程逻辑控制器PLC、通讯转换器ADAM4520、冷剂泵变频器、变频器启停继电器、冷剂泵、燃烧机、燃料机控制继电器、热源阀；3根高度不同、依次排列的冷剂液位传感器，设在溴化锂吸收式冷温水机组的液控箱中，液位传感器输出连接液位控制器的输入端，液位控制器输出连接可编程逻辑控制器PLC，由PLC的开关量输入模块采集，溴化锂吸收式冷温水机组的发生器中设有温度传感器，发生器温度传感器输出连接至远程温度模块，远程温度模块与可编程逻辑控制器PLC的主站模块连接形成通讯网络，可编程逻辑控制器PLC还连接有机组操作触摸屏，通过触摸屏设置目标参数，可编程逻辑控制器PLC通过PLC的程序，控制冷剂泵、燃烧机、热源阀的启停和调节；控制冷剂泵有两种线路：一种是通过PLC开关量输出模块输出连接到变频器启停继电器线圈，变频器启停继电器触点连接至控制冷剂泵变频器的启停端，通过可编程逻辑控制器PLC的模拟量输出模块，连接至冷剂泵变频器的模拟量输入端，另一种是通过PLC通讯板的通讯接口，连接到变频器的通讯口；燃烧机的控制为：通过可编程逻辑控制器PLC开关量输出模块输出连接到燃烧机控制继电路线圈，继电器触点连接燃烧机的控制端子，通过可编程逻辑控制器PLC的模拟量输出模块输出，对燃烧机进行调节，燃烧机信号反馈通过开关量信号输入到PLC输入端；热源阀的控制为：通过可编程逻辑控制器PLC开关量输出模块输出连接控制热源阀；另通过可编程逻辑控制器PLC开关量输出模块输出控制热源阀，热源阀信号反馈也通过开关量信号输入到PLC输入端。

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