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SG-ZLBGK01 典型制冷装置变工况智能控制实训装置
一、概述
SG-ZLBGK01 典型制冷装置变工况智能控制实训装置为基于蒸汽压缩式制冷循环的变工况智能控制综合实训平台，以经典单级蒸汽压缩制冷系统为核心，结合PLC自动控制系统、触摸屏组态监控、多参数传感器采集、人工可变工况模拟模块、故障设置模块，完整模拟工业冷水机组、家用空调、冷库制冷机组的变负荷、变水温、变环境温度、变节流状态下的运行特性。
设备主要面向新能源科学与工程、建筑环境与能源应用工程、制冷与低温工程、机电一体化、智能暖通等专业，用于完成制冷原理认知、制冷系统变工况特性分析、智能PID恒温控制、节流特性实验、能效特性测试、常见故障诊断与排除、PLC编程与组态监控等实训教学任务。
区别于传统定工况实验台，本设备重点突出“变工况”教学，可人为改变冷凝工况、蒸发工况、负荷工况、节流开度，真实还原工程实际中制冷机组春夏秋冬变环境温度、用户侧变负荷运行规律，配套智能自控系统，实现全自动恒温、恒压、恒流量智能调节。
二、设计依据
1. 《制冷原理与设备》《暖通空调自动控制》课程教学大纲
2. 工业蒸汽压缩式冷水机组设计与调试规范
3. GB/T 10079 封闭式制冷压缩机标准
4. 实验室电气安全规范 GB 4706
5. 自动化PLC组态控制实训设备通用技术标准
三、系统工作原理
本装置采用标准单级蒸汽压缩式制冷循环，由压缩机、风冷冷凝器、热力膨胀阀（电子膨胀阀可选）、板式蒸发器、储液干燥器、管路视液镜构成完整循环。
系统通过可调节加热负荷、可调风冷冷凝风量、可调水循环流量实现多维度变工况模拟：
1. 变蒸发工况：改变水箱加热负荷，模拟用户侧冷热负荷变化；
2. 变冷凝工况：调节冷凝风机风速，模拟环境温度高低变化；
3. 变流量工况：调节水循环流量，模拟系统水系统变流量运行；
4. 变节流工况：手动/自动调节膨胀阀开度，观察节流匹配特性。
搭载西门子PLC+触摸屏智能控制系统，采集蒸发温度、冷凝温度、进出水温度、系统高低压、流量、功率等参数，实现自动恒温控制、工况自适应调节、数据曲线记录、故障报警、参数锁定等智能控制功能。
四、设备整体组成模块
整套实训装置由制冷循环系统、水循环系统、变工况模拟系统、传感检测系统、PLC智能控制系统、故障模拟系统、机柜实训台七大模块组成。
1. 核心制冷循环系统（工业真实机组）
• 全封闭高效制冷压缩机：运行稳定、噪音低、适合长期教学实训
• 板式高效蒸发器：换热效率高、响应快，适合变工况动态实验
• 风冷翅片式冷凝器：带可调风速，实现冷凝工况连续变化
• 热力膨胀阀：可手动微调开度，实训节流匹配原理
• 干燥过滤器、视液镜、高低压保护开关、制冷管路
• 环保制冷剂：R134a，安全无毒、适合教学使用
2. 水循环换热系统
• 恒温实验水箱（带保温）
• 循环水泵、流量调节阀、涡轮流量传感器
• 进水温度、出水温度检测探头
• 水系统排气、稳压结构
水循环系统作为制冷侧负荷端，通过水温变化直观反映制冷机组变工况制冷量变化。
3. 多维度变工况模拟系统（设备核心特色）
可人工主动改变运行工况，实现所有工程变工况实训：
3.1. 热负荷可变模块：水箱内置可调电加热，模拟房间热负荷增大/减小
3.2. 冷凝工况可变模块：冷凝器风机变频调速，模拟夏季高温、冬季低温环境
3.3. 水流量可变模块：手动调节阀+流量实时显示，模拟水系统变流量调节
3.4. 节流可变工况：膨胀阀开度可调，学习节流匹配、过热度控制原理
4. 高精度参数检测采集系统
全测点数字化采集，支持变工况数据动态分析：
• 蒸发温度、冷凝温度、回气温度、排气温度
• 冷水进水温度、冷水出水温度
• 系统高压、系统低压压力传感检测
• 水流量实时采集
• 机组实时功率、运行电流、电压采集
5. PLC智能自控系统（核心智能控制单元）
• 主控：西门子Smart系列PLC
• 人机界面：10英寸工业触摸屏
• 控制方式：手动模式 / 自动PID恒温模式 / 变工况测试模式
• 功能：
1. 冷水温度智能恒温控制，自动匹配机组运行负荷
2. 变工况下机组自适应调节演示
3. 实时数据显示、历史曲线、参数查询
4. 温度、压力超限自动保护与报警
5. 支持学生自主编程、参数修改、逻辑调试
6. 制冷系统故障模拟实训模块
可通过面板开关人为设置典型制冷工程故障，供学生排查检修：
• 高低压故障、风机故障、水泵故障
• 传感器断线/漂移故障
• 节流异常故障、轻微堵塞故障
• 过载、缺水保护故障等
可实现制冷设备运维、故障诊断、检修实训一体化教学。
7. 实训台式机柜
• 铝型材框架+钣金柜体，移动式实训台
• 正面流程图面板，彩色印刷制冷系统原理图
• 强弱电分离布局，安全绝缘
• 带急停、电源指示、设备启停按钮
五、核心技术参数
1. 工作电源：AC380V 50Hz，5 KW；
2. 制冷形式：单级蒸汽压缩式制冷（R134a）
3. 控温范围：5～30℃连续可调
4. 控温精度：±0.3℃
5. 变工况调节范围
◦ 热负荷：0～3000W可调
◦ 冷凝风量：0～100%变频可调
◦ 水流量：0～最大流量连续可调
6. 采集精度
◦ 温度：±0.1℃
◦ 压力：±0.01MPa
◦ 流量：±2%FS
7. 控制系统：西门子PLC + 10寸触摸屏
8. 保护功能：高低压保护、过载保护、缺水保护、过热保护、相序保护
9. 设备尺寸：约3450×750×1600mm
10. ▲、配套数据处理软件，中英文双系统操作模式，包含项目栏、零件（整体）栏、流体区域栏、表面区域、体区域、数值区域、截面区域及参考点：(提供证明材料及相关截图)
▲①、在软件中处理本套装置3D模型，建立分析模型，进行非结构化网格化处理（提供动态视频演示以上功能）；
▲②、能分析在不同工况下（工况条件可以依据需要设置）管路内物质的压力分布云图，速度分布云图（提供相关云图截图与动态视频演示以上功能）；
▲③、能模拟物质在管路模型中的运行流动动态情况（提供相关截图与动态视频演示以上功能）；
▲④、能提供.L FILE文件格式的数据输出分析文件以及对应数据的输出图像(提供证明材料及相关截图)
六、可开设实训项目
项目1 制冷系统结构与工作原理认知实训
认识压缩机、冷凝器、蒸发器、节流元件、辅助部件结构与功能，掌握压缩、冷凝、节流、蒸发四大循环过程。
项目2 制冷系统压力、温度正常工况参数测定
测定标准工况下高低压、各节点温度，建立对制冷机组额定工况的认知。
项目3 变冷凝工况特性实验（重点）
调节冷凝风机风量，模拟环境温度升高/降低，观察：
• 冷凝压力、排气温度变化规律
• 制冷量、能效比变化
• 机组高低压运行区间变化
掌握：夏季高压高温、冬季低压低温的工程实际规律。
项目4 变蒸发负荷工况实验（重点）
调节水箱加热负荷，模拟用户冷热负荷增减，观察：
• 蒸发温度、回水温度变化
• 机组启停、负荷匹配特性
• 智能控制系统自动恒温调节过程
项目5 水系统变流量制冷特性实训
改变水循环流量，研究流量对换热温差、制冷效率、系统稳定性的影响。
项目6 节流开度匹配变工况实训
调节膨胀阀开度，观察过热度、蒸发压力、制冷效果变化，掌握节流匹配调试技术。
项目7 制冷机组PID智能恒温控制实训
学生通过触摸屏修改PID参数，观察控温响应速度、超调、稳态精度变化，掌握暖通制冷自动控制原理。
项目8 制冷系统常见故障诊断与维修实训
通过故障设置模块，完成故障现象判断、原理分析、排查流程、修复操作实训。
项目9 制冷系统能效特性变工况对比分析
多工况下采集功率、温差、流量，计算制冷量、COP能效，对比不同工况机组能效差异。
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