摘要：隨著國民經濟的發展，生產工藝要求及生活質量的不斷提高，人們對空調的特性要求也越來越細化，各種舒適型空調及機房專用空調也應運而生。文章介紹了低環境溫度條件下舒適型空調作為機房空調使用時不正常運轉的原因及解決方法。

　　關鍵詞：電力論文發表,舒適型空調,冷卻風量控制,低環境溫度,控制電路解決方案,不正常運轉

　　隨著國民經濟的發展，生產工藝要求及生活質量的不斷提高，人們對空調的特性要求也越來越細化，各種舒適型空調及機房專用空調也應運而生。機房專用空調目前主要是艾默生、力博特和海洛斯等歐美專業品牌，但由于初期投資高昂，設備成本高，所以對一些小公司或大公司的小型機房則采用格力等國內品牌的單元機型作為機房空調。但舒適型空調在設計理念上與機房空調是不同的，它只是在夏季發揮降溫功能，即更適合在空調工況下工作，當室外溫度低于15℃以下時基本不能正常工作，強制運行時空調機組就故障頻頻，并且出現壓縮機出現液擊現象而造成損壞。本文就是介紹對此類空調設備(機房空調用舒適空調代替)進行改造的具體方法，使其在非空調工況下也能制冷，并且不至于造成設備的損壞。

　　1 提出問題

　　某直升機場指揮塔臺機房和某國際機場航管站空調出現的問題：直升機場指揮塔臺機房和某國際機場航管站共使用了五臺某空調廠家KF-120LW/D的柜式空調，在2005年12月至2006年2月期間連續更換了五個壓縮機，達到100%。由于故障集中，且時間間隔短，我們協同大金壓縮機廠家對更換下的壓縮機逐一解剖分析，原因是液擊造成液態冷媒進入壓縮機腔進行壓縮時，由于液體的不可壓縮使渦卷受到極大的橫向剪切力，導致動靜盤渦卷破碎，壓縮機卡死，另外，破碎的碎片落到電機上又引起電機繞組短路燒毀。

　　2 分析問題

　　造成液擊的原因有：(1)室內機風機不運轉或空氣循環短路;(2)系統內冷媒填充過量。經查室內機正常，不存在室內空氣循環短路，原因可能是冷媒過量引起。雖然環境溫度已較低，在20℃以下(晚上可能更低)，但由于這幾臺空調都安裝在機房內，各種機器工作過程中散發大量熱導致室內溫度較高，仍需降溫以維持機房所需的溫度范圍(22±1)℃室外機風扇仍正常運轉，所以造成冷凝壓力及蒸發壓力極低。回氣壓力在最低溫度時只有0.2MP，造成回氣管結霜，這樣就容易給人造成缺少制冷劑的假象，維修人員看到壓力低且結霜便加冷媒，結果越加情況越糟，造成更多的液體回到壓縮機引起液擊損壞壓縮機。

　　舒適型空調的設計為小風量、大焓差，出風溫度設計為6℃～8℃。機房專用空調的設計為大風量、小焓差，出風溫度設計為13℃～15℃。舒適型空調出風溫度為6℃～8℃，而在溫度為24℃，相對溫度大于等于50%時，露點溫度為13.2℃，當低于此溫度時空氣中的水蒸氣會凝結成水滴，表現在空調上就是出風帶霧滴，這對靠近空調出風處的設備極其不利，會導致微電路短路等故障。舒適型空調在不考慮濕度對設備影響的前提下，對近端設備可以有效降溫，但由于風量不足，導致換氣次數不夠，即對距離出風口較遠的設備無法有效降溫。機房專用空調出風溫度較高(13℃～15℃)。設計上避免了“露點問題”，并通過大風量、高風壓(換氣次數最小設計為30次，即每2分鐘將機房空氣有效過濾一次)的設計的解決了機房整體降溫問題。

　　舒適型空調在設計理念上只是在夏季發揮降溫功能，當室外溫度在15℃以下基本無法工作，而機房特點是發熱量大，機房內的空調即使在北方冬季也要具備降溫功能。機房專用空調的設計能夠適應室外溫度變化的要求，在-45℃～45℃都能保證空調24小時正常工作。所以舒適型空調在機房正常使用必須首先要解決低環境溫度所帶來的一系列問題。

　　3 解決問題

　　一部分有經驗的維修人員采取的措施是放掉部分制冷劑，但由于掌握不好度，放得過多，結果又造成壓縮機回氣過熱，引起壓縮機熱保護，仍解決不了問題，我們經過討論認為，維持冷凝壓力在一定范圍是這類空調設備正常工作的一個重要條件。我們決定通過調整室外機換熱量來調整冷凝壓力，達到機器正常工作的條件。調整冷凝器換熱量一般通過調整冷卻風量來實現，即調整冷卻風扇轉速實現對風量的調節。經過廣泛查找資料，結合實用、方便和造價低等各種因素分析，我們選用摩托羅拉公司研制的TDA1085C芯片，在該芯片基礎上進行擴展制成一款通過檢測冷凝器表面溫度來控制室外風機運轉的控制器，在對管路系統不進行任何改動的前提下，實現對室外機換熱量的控制，保證空調機組在深圳溫度最低的時候，也可以正常運行，并且最大限度地避免了由于環境溫度低而造成的回氣溫度低所帶來的一系列問題。

　　4 風速控制器控制線性關系及原理

　　第一，當風速控制器檢測到管溫在42℃以上時，電壓達到最高(210V)，風機正常運行，隨著室外溫度的不斷降低，冷凝器的冷凝溫度也在不斷的降低，相應壓縮機的排氣壓力逐漸降低，至此風機的電壓隨著管溫溫度的改變而降低。按圖2線性關系變化(溫度降低轉速降低)，當溫度降至39℃，此時風機按最低電壓(60V)運行，若此時溫度仍持續降低到27℃，室外風機則停止工作。

　　第二，當風機停止后，室外壓縮機的排氣壓力又逐漸升高，相應冷凝器的溫度也提高，若此時管溫傳感器檢測到溫度升到35℃，室外風機啟動按最低轉速運行，若此時風速不能制約冷凝器溫度(壓力)的回升，當溫度上升到39℃時將按照下圖的線形關系變化(溫度升高轉速提高)直到42℃時風機正常運行。

　　5 TDA1085C概述

　　TDA1085C芯片通過控制雙向可控硅的導通角來改變電機電壓，從而調整電機速度。反饋測速裝置檢測出的電機速度數字信號可用作閉環控制系統信號。由TDA1085C構成的調整系統具有速度穩定性高、結構簡單、外接元件參數調整簡便、成本低廉等優點。其主要特點為：交流電源直接供電;內含頻率電壓變換器，可將電機速度的數字信號轉換成模擬電壓信號;片內速度上升率發生器在電機整個轉速范圍內可設定兩種速度上升率，具有軟啟動功能，在電源斷電、波動、電機過流時，監測電路可提供各種保護。 　　6 TDA1085C性能及原理

　　6.1 TDA1085C的組成

　　TDA1085C由電壓調節器、速度檢測器、上升率發生器、控制放大器、電流限制器、監測電路和觸發脈沖發生器等組成，共有16個引腳。具體構造及管腳功能如圖3，各管腳說明如表1所示。其中5腳的速度給定電壓經上升率發生器與速度檢測器輸出信號比較，再經控制放大器最終控制觸發脈沖發生器，使其發出相位可調觸發脈沖信號，從而構成一個速度反饋閉環控制，利用這一功能進行風機速度的設定。輸入高電平時，輸出風機電壓為高，輸入電平降低，控制風機轉速降低，輸入最高電平時輸出電壓為210V。

　　6.2 TDA1085C工作原理

　　6.2.1 電壓調節器。TDA1085C內含的電壓調節器是并聯型的，它能吸收大電流，提供良好的穩壓特性，在該電路中交流220V電壓經過半波整流以及限流濾波后在9腳產生Vcc，同時Vcc又是被檢測的電源電壓，當Vcc達到預定值后，多余電流被吸收進入10腳，10腳電壓為3V，吸收極限電流為35mA，當Vcc低于14.6V時TDA1085C復位并禁止輸出。

　　6.2.2 速度給定。TDA1085C的5腳為速度給定端。為確保零轉速的可靠性，讓5腳在給定0～80mV內，均認為是零轉速。

　　6.2.3 速度檢測。TDA1085C的4腳為電機實際速度輸入腳，該腳電壓實際上代表了實際的速度反饋所對應的電壓值。調整4腳外接電阻就調整了整個反饋的增益，也就改變了電機轉速與其給定電壓的對應關系，12腳有檢測功能，當12腳電壓超過15V時禁止輸出觸發脈沖，芯片復位實現監測保護功能。

　　6.2.4 速度上升率設定。速度上升率由TDA1085C的6腳進行控制，5腳設定速度后，速度上升率發生器對7腳外接電容充電，直到Vpin4(反映實際電機轉速)等于Vpin5，即實際速度與設定相等，當Vpin4�Vpin5時為高速度上升率，當Vpin6≤Vpin4≤2Vpin6時為低速度上升率，當Vpin6=0時，即6腳接低電平時，在速度上升過程中只有高速度上升率。

　　6.2.5 控制放大器。控制放大器將實際速度信號Vpin4與設定速度信號Vpin5差值放大，Vpin5通過速度上升率發生器加到控制放大器輸入端，16腳為放大器輸出端，直接控制觸發脈沖發生器。為確保在任何工作條件下的穩定性和最快的瞬間響應，16腳需要外接阻容網絡，具體參數值可通過調試進行確定。

　　6.2.6 觸發脈沖發生器。在交流電的每半周期，觸發脈沖發生器將控制放大器輸出的直流電平轉換成相應比例的觸發信號，13腳為觸發脈沖輸出，最大輸出能力為200mA。若由于干擾使雙向可控硅未能觸發，可再次提供觸發脈沖。觸發脈沖寬度和重復周期與鋸齒波斜率反比。

　　6.2.7 負載電流限制電路。為保證電機和雙向可控硅的安全，必須限制雙向可控硅通過的電流，電機電流在分壓電阻上產生交變電壓，負半波傳送到3腳，3腳電壓為正極性，當電機電流增加時，3腳的負半波也增大，只要3腳相對8腳電壓稍一變負，就有電流流入3腳，該電流被放大后，使7腳電容放電，導致觸發脈沖導通角減少，使負載電流下降，直至最終平衡。

　　7 風速控制器的調試

　　第一，表2為低溫制冷用傳感器對應溫度阻值表，其中R25℃=5KΩ+1%、B(25/50)=3450K+1%。

　　第二，參數設定：(1)調整RW2，使CN1(Vref)與CN2(弱電地電平)間電壓為8V;(2)將電阻箱設定到對應39℃時的阻值即2.98K，調整RW1使CN2與S1端的電壓為1.58V。RW1用于補償溫度傳感器參數;(3)將電阻箱設定到對應27℃時阻值，即4.63K調整RW3使輸出電壓為60V;(4)調整RW1，使其管腳兩端阻值變大，使相同的芯片信號輸入下傳感器的阻值更低，能夠提高控制的溫度范圍;(5)調整RW2，使Vref電壓升高，可以提高風機恢復啟動溫度點;(6)調整RW3，使分壓升高，可以提高控制風機的最低電壓(風速范圍，最低電壓受風機啟動轉矩限制，不能過低)。

　　8 效果分析

　　經過加裝風速控制器后運行證明，效果明顯，機組運行安全可靠，五臺機組至今未曾有壓縮機損壞，從某空調廠家內部統計數據顯示2005年全國范圍KF-120LW/D型號更換壓縮機造成的損失是1000多萬元，其中1/3以上是由于液擊造成的損壞，按照我們的設計不足一百元便有效解決了2000多元的壓縮機液擊造成的損壞，如果此項技術得以推廣，每年應該能為某空調廠家節省300多萬。應該說，這是一項有廣泛應用前景的實用型的

　　技術。

　　參考文獻

　　[1] 鄭安平，陳新.通用電機速度控制器TDA1085C原理及應用[J].國外電子元器件，1999，(7).

　　作者簡介：賈俊林(1971-)，男，安徽蒙城人，供職于深圳市機場(集團)有限公司動力分公司，研究方向：空調及制冷系統自動控制系統建設。