空气能发电故障考核实训系统的制作方法

1.本发明涉及教学实训领域，特别涉及一种空气能发电故障考核实训系统。


背景技术：

2.随着社会的发展，对能源的需求与日俱增。由于化石能源对环境的破坏，很多企业以及研究工作者已经将绿色能源的开发、利用作为未来的主要发展研究方向，而学校作为人才的输送摇篮，让学生对绿色能源的了解学习也变得尤为重要。
3.而工业地不断发展，电能的消耗也与日俱增，因此，如何利用新能源如空气能、太阳能、风能等发电成为很多学校教学的方向，目前，职业教育实训装备相对落后，无法让学生能真正了解空气能发电中各部件的作用，对于故障的发生也不能很好地排查，这无疑对日后人才的输送产生了阻碍。


技术实现要素：

4.本发明的目的：为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种空气能发电故障考核实训系统，其可以通过设置多种故障模拟让学生能真正理解空气能发电的原理，为日后人才的输送奠定的结实的基础。
5.本发明的技术方案：一种空气能发电故障考核实训系统，其特征在于：包括有plc主控模块、触摸显示屏、蒸发器、压缩机、冷凝器、储液罐、节流装置、止回阀、储能罐、调节阀、气动元件、发电机、电磁阀以及给系统供电的电源，蒸发器输出端与压缩机输入端连接，压缩机的输出端经止回阀连接储能罐，储能罐经调节阀与气动元件的进气口连接，气动元件的出气口经冷凝器与储液罐连接，储液罐再经电磁阀、节流装置与蒸发器的输入端连接，气动元件的动力输出端与发电机连接驱动发电机发电，压缩机上还并联有旁通阀；其中，压缩机的交流接触器、调节阀、发电机、冷凝器的风机、电磁阀、蒸发器的风机、旁通阀均为用电器；还包括有接线端子排以及与各用电器对应的用于故障设置的继电器，各用电器的电控线圈两端与接线端子排连接后接至plc主控模块，接线端子排上对应各用电器电控线圈连接位置分别设有测试端口，对应旁通阀的继电器的的常开触点串联在电控线圈的其中一端与接线端子排之间，其余继电器的常闭触点串联在对应用电器的电控线圈的其中一端与接线端子排之间，各继电器与plc主控模块连接；触摸显示屏与主控模块交互，其用于设置各继电器线圈的通、断电来模拟故障出题，并可供学生答题。
6.采用上述技术方案，在非故障模拟正常工作时，由plc主控模块控制各用电器正常工作，通过蒸发器吸收空气中的热能，再用压缩机压缩产生高温高压气体，由止回阀进入储能罐，止回阀可以避免储能罐压力过高后，气体倒流，储能罐储存了大量的高温高压气体，高温高压气体进入气动元件做功，由气动元件带动发电机发电，气动元件的出气口进入冷凝器进一步冷却，冷却后的工质变为液体进入储液罐，液体的工质再通过节流装置节流在
蒸发器里蒸发吸收空气里的热量完成一个循环；当需要故障模拟开考核时，由老师通过触摸显示屏出题，设置各继电器线圈的通、断电，学生可以利用接线端子排上的测试端口测试各端口的阻值，来了解各用电器的工况，最后通过触摸显示屏答题，由于用电器的电控线圈部分如果真实断开将不可逆，而通过继电器的常开触点、常闭触点模拟各用电器的断路，该过程可逆，运用到故障实训更加合理。
7.本发明的进一步设置：蒸发器与压缩机之间、压缩机与止回阀之间、调节阀与气动元件之间、气动元件与冷凝器之间分别设有压力变送器、温度传感器，储能罐上也连接有压力变送器，各压力变送器、温度传感器均与plc主控模块连接并通过触摸显示屏显示测得的压力和温度。
8.采用上述进一步设置，设置的压力变送器和温度传感器可以实时检测压力、温度并将测得的数值通过触摸显示屏显示，更加直观；能让学生清楚地理解各用电器在发电系统中的功能以及故障后产生的影响。
9.本发明的再进一步设置：压缩机的输出端与旁通阀之间还连接有毛细管。
10.采用上述再进一步设置，毛细管可以避免压缩机输出端压力过大时，由旁通阀开启造成过大冲击。
11.本发明的再更进一步设置：发电机的输出端连接有电阻盘。
12.采用上述再更进一步设置，电阻盘用于模拟发电机的负载，可以方便学生调节电阻值的大小改变负载模拟白天黑夜用电量的变化，更加贴合实际应用。
13.本发明的再更进一步设置：储能罐上也连接有压力变送器，且与plc主控模块连接并通过触摸显示屏显示测得的压力，plc主控模块根据测得的储能罐的压力，实时控制压缩机的工作状态。
14.采用上述再更进一步设置，初始设定储能罐的上限和下限压力，当检测到储能罐的压力达到上限压力，plc主控模块控制压缩机停止工作，当压力下降到了下限时，压缩机开启，同时打开旁通阀，使得压缩机空载启动，否则压缩机无法正常启动。
15.本发明的再更进一步设置：电磁阀与节流装置之间还设有视液镜。
16.采用上述再更进一步设置，视液镜可以方便学生观察介质的状态。
17.本发明的再更进一步设置：调节阀与气动元件之间还连接有过滤器。
18.采用上述再更进一步设置，过滤器可以避免杂质等进入气动元件，避免造成堵塞。
19.本发明的再更进一步设置：气动元件采用膨胀机或气缸。
20.采用上述再更进一步设置，结构简单、实用性强。
21.本发明的再更进一步设置：冷凝器和储液罐之间以及节流装置和蒸发器之间还均设有温度传感器，温度传感器也分别与plc主控模块连接并通过触摸显示屏显示测得的温度。
22.采用上述再更进一步设置，使得对系统的监测更加完善，让学生更加了解各故障发生时，对各个节点之间的温度会有什么影响。
附图说明
23.图1为本发明具体实施例的各用电器连接形成的空气能发电原理图；图2为本发明具体实施例中各继电器、用电器、plc主控模块的连接结构图。
具体实施方式
24.如图1、2所示，一种空气能发电故障考核实训系统，包括有plc主控模块、触摸显示屏、蒸发器、压缩机、冷凝器、储液罐、节流装置、止回阀、储能罐、调节阀、气动元件、发电机、电磁阀以及给系统供电的电源，节流装置可以采用毛细管、热力膨胀阀等，气动元件可以采用膨胀机或气缸或其它活塞式、涡旋式、转子式等把空气能换为机械能的设备，蒸发器输出端与压缩机输入端连接，压缩机的输出端经止回阀连接储能罐，储能罐经调节阀与气动元件的进气口连接，气动元件的出气口经冷凝器与储液罐连接，储液罐再经电磁阀、节流装置与蒸发器的输入端连接，气动元件的动力输出端与发电机连接驱动发电机发电，压缩机上还并联有旁通阀；发电机的输出端连接有电阻盘，电阻盘用于模拟发电机的负载，可以方便学生调节电阻值的大小改变负载模拟白天黑夜用电量的变化，更加贴合实际应用；其中，压缩机的交流接触器、调节阀、发电机、冷凝器的风机、电磁阀、蒸发器的风机、旁通阀均为用电器；还包括有接线端子排以及与各用电器对应的用于故障设置的继电器，各用电器的电控线圈两端与接线端子排连接后接至plc主控模块，接线端子排上对应各用电器电控线圈连接位置分别设有测试端口，对应旁通阀的继电器的的常开触点串联在电控线圈的其中一端与接线端子排之间，其余继电器的常闭触点串联在对应用电器的电控线圈的其中一端与接线端子排之间，各继电器与plc主控模块连接；触摸显示屏与主控模块交互，其用于设置各继电器线圈的通、断电来模拟故障出题，并可供学生答题。
25.为了能让学生清楚地理解各用电器在发电系统中的功能以及故障后产生的影响，在蒸发器与压缩机之间、压缩机与止回阀之间、调节阀与气动元件之间、气动元件与冷凝器之间分别设有压力变送器、温度传感器，储能罐上也连接有压力变送器，储能罐上也连接有压力变送器，各压力变送器、温度传感器均与plc主控模块连接并通过触摸显示屏显示测得的压力和温度，plc主控模块根据测得的储能罐的压力，实时控制压缩机的工作状态，初始设定储能罐的上限和下限压力，当检测到储能罐的压力达到上限压力，plc主控模块控制压缩机停止工作，当压力下降到了下限时，压缩机开启，同时打开旁通阀，压缩机空载启动。为了使得系统更加完善，在冷凝器和储液罐之间以及节流装置和蒸发器之间还均设有温度传感器，温度传感器也分别与plc主控模块连接并通过触摸显示屏显示测得的温度。
26.为了避免由旁通阀开启造成过大冲击，压缩机的输出端与旁通阀之间还连接有毛细管。电磁阀与节流装置之间还设有视液镜，视液镜可以方便学生观察介质的状态；调节阀与气动元件之间还连接有过滤器，过滤器可以避免杂质等进入气动元件，避免造成堵塞。
27.在非故障模拟正常工作时，由plc主控模块控制各用电器正常工作，通过蒸发器吸收空气中的热能，再用压缩机压缩产生高温高压气体，由止回阀进入储能罐，止回阀可以避免储能罐压力过高后，气体倒流，储能罐储存了大量的高温高压气体，高温高压气体进入气动元件做功，由气动元件带动发电机发电，气动元件的出气口进入冷凝器进一步冷却，冷却后的工质变为液体进入储液罐，液体的工质再通过节流装置节流在蒸发器里蒸发吸收空气里的热量完成一个循环；当需要故障模拟开考核时，由老师通过触摸显示屏出题，设置各继电器线圈的通、断电，学生可以利用接线端子排上的测试端口测试各端口的阻值，来了解各用电器的工况，
最后通过触摸显示屏答题，由于用电器的电控线圈部分如果真实断开将不可逆，而通过继电器的常开触点、常闭触点模拟各用电器的断路，该过程可逆，运用到故障实训更加合理。
28.具体模拟故障种类可分为8种，1、模拟压缩机交流接触器故障，通过plc主控模块控制对应的继电器kt1，将常闭触点kt1-1断开即可；2、模拟调节阀故障，通过plc主控模块控制对应的继电器kt2，将常闭触点kt2-1断开即可；3、模拟发电机故障，通过plc主控模块控制对应的继电器kt3，将常闭触点kt3-1断开即可；4、模拟冷凝器风机故障，通过plc主控模块控制对应的继电器kt4，将常闭触点kt4-1断开即可；5、模拟电磁阀故障，通过plc主控模块控制对应的继电器kt5，将常闭触点kt5-1断开即可；6、模拟蒸发器风机故障，通过plc主控模块控制对应的继电器kt6，将常闭触点kt6-1断开即可；7、由于压缩机在初始开启时，需要同时将旁通阀打开，否则压缩机因输出端压力过大无法正常启动，因此，模拟旁通阀电控故障时，通过plc主控模块控制对应的继电器kt7，将常闭触点kt7-1在压缩机初始启动时始终保持断开状态即可，此时压缩机因输出端压力过大无法正常启动；8、模拟压缩机机械故障，通过plc主控模块控制对应的继电器kt7，将常开触点kt7-2在压缩机正常启动后闭合实现压缩机的短路即可；通过同一继电器kt7的通、断电可以分别模拟旁通阀的电控故障和压缩机的机械故障，从而起到双重故障模拟的作用。