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文檔簡介
第一節(jié)常用控制電器第二節(jié)異步電動機典型控制原理圖第三節(jié)生活給水泵的控制第四節(jié)排水泵及排污泵的控制第五節(jié)空調設備的控制
第六節(jié)空氣源泵和地源熱泵原理及應用技術簡介
第七節(jié)樓宇電梯第五章樓宇常用設備及其電氣控制
【知識目標】
1、理解常用控制電器(接觸器、繼電器、主令電器)的結構、工作原理、及選用;
2、掌握異步電動機典型控制線路(點動、長動、正反轉、限位、時間);
3、掌握生活給水泵的控制方法(水箱水位控制、變頻控制);
4、掌握排水泵和排污泵的啟??刂?;
5、掌握空調設備(制冷機組、空調系統(tǒng)、風機盤管)的控制;
6、理解電梯安全相關要求和操作;
7、理解空氣源和地源熱泵技術。
【能力目標】
1、具有分析樓宇常用電氣設備工作原理的能力;
2、具有分析樓宇常用電氣控制線路控制原理、過程的能力;
3、學會發(fā)現(xiàn)問題、探究問題和解決問題的方法,會應用電氣設備與控制相關知識解決生產、生活中的實際問題。
【技能目標】
1、具備樓宇常用控制電器的維修、維護和保養(yǎng)技能;2、具備樓宇常用電氣設備故障的應急處理及維護和保養(yǎng)技能。第一節(jié)常用控制電器
控制電器的作用是在電路中起通斷、保護、控制作用,利用電能來保護、控制非電過程和非電裝置。一、接觸器 接觸器是常用控制電器中使用量大,涉及面廣的一種低壓控制電器,用來頻繁地接通和分斷交直流主回路和大容量控制電路。主要控制對象是電動機,能實現(xiàn)遠距離控制,并具有欠(零)電壓保護。通常分為交流接觸器和直流接觸器兩類。圖5-1(一)結構和工作原理1、結構 接觸器主要由電磁系統(tǒng)、觸頭系統(tǒng)和滅弧裝置組成,結構簡圖如圖5-1所示。 (1)電磁系統(tǒng)電磁系統(tǒng)包括動鐵心(銜鐵)、靜鐵心和電磁線圈三部分,其作用是將電磁能轉換成機械能,產生電磁吸力帶動觸頭動作。 (2)觸頭系統(tǒng)觸頭又稱為觸點,是接觸器的執(zhí)行元件,用來接通或斷開被控制電路。 觸頭的結構形式很多,按其所控制的電路可分為主觸頭和輔助觸頭。主觸頭用于接通或斷開主電路,允許通過較大的電流;輔助觸頭用于接通或斷開控制電路,只能通過較小的電流。
觸頭按其原始狀態(tài)可分為常開觸頭(動合觸點)和常閉觸頭(動斷觸點)。原始狀態(tài)時(即線圈未通電)斷開,線圈通電后閉合的觸頭叫常開觸頭;原始狀態(tài)時閉合,線圈通電后斷開的觸頭叫常閉觸頭。線圈斷電后所有觸頭復位,即回復到原始狀態(tài)。 (3)滅弧裝置觸頭在分斷電流瞬間會產生電弧,電弧的高溫能將觸頭燒損,并可能造成其他事故,因此,應采取適當措施迅速熄滅電弧。常采用滅弧罩、滅弧柵和磁吹滅弧裝置。
2、工作原理 接觸器是根據(jù)電磁原理工作的,當電磁線圈通電后產生磁場,使靜鐵心產生電磁吸力吸引銜鐵,并帶動觸頭動作,使常閉觸頭斷開,常開觸頭閉合,兩者是聯(lián)動的。當線圈斷電時,電磁力消失,銜鐵在釋放彈簧的作用下釋放,使觸頭復原,即常開觸頭斷開,常閉觸頭閉合。 接觸器的圖形符號、文字符號如圖5-2所示。圖5-2(二)選擇1、系列的確定 常用的交流接觸器有CJ0、CJ20、CJ12等系列,常用的直流接觸器有CZ0、CZ1、CZ2、CZ3、CZ5-11等系列產品。根據(jù)所控制的電動機及負載電流的類型選擇接觸器的系列,即交流負載應選用交流接觸器,直流負載應選用直流接觸器;如果控制系統(tǒng)中主要是交流電動機,而直流電動機或直流負載的容量比較小時,也可全用交流接觸器進行控制,但是觸頭的額定電流應適當選擇大一些,再根據(jù)接觸器的工作任務,確定合適的系列。2、額定電壓、額定電流的確定
通常情況下,選擇接觸器主觸頭的額定電壓大于或等于負載回路的額定電壓。主觸頭的額定電流不低于規(guī)定負載電路的額定電流或根據(jù)經驗公式計算:
(A) 式中:K--為經驗常數(shù),一般取1.4;
Pe--被控電動機額定功率(kW);
Ue--電動機額定線電壓(V);
IKM--接觸器主觸頭電流(A)。 上式適用于CJ0、CJ10、CJ20系列。 如果接觸器使用在頻繁起動、制動和頻繁正反轉的場合時,容量應增大一倍以上。
3、吸引線圈額定電壓的確定 吸引線圈的電壓選擇要考慮到安全和工作的可靠性,也就是使其額定電壓與所用電源電壓相符合。在控制線路比較簡單、所用接觸器的數(shù)量較少的情況下,可直接選用380V或220V。在線路復雜、電器元件較多時,為了保證安全,可選用較低的電壓值,如110V、127V或220V,并由控制變壓器供電。4、接觸器的觸頭數(shù)量的確定接觸器的觸頭數(shù)量、種類應滿足控制線路的要求。如不能滿足時,可用增加中間繼電器等方法解決。 二、繼電器
繼電器是一種根據(jù)外界輸入信號(電的或非電的)來控制電路中電流“通”與“斷”的自動切換電器。它主要用來反映各種控制信號,其觸點通常接在控制電路中。 繼電器的種類很多,分類方法也較多。按用途分,可分為控制繼電器和保護繼電器;按反映的信號不同來分,可分為電壓繼電器、電流繼電器、時間繼電器、熱與溫度繼電器、速度繼電器和壓力繼電器等;按動作原理分,可分為電磁式、感應式、電動式、電子式和熱繼電器等。
(一)電流繼電器、電壓繼電器和中間繼電器 電磁式繼電器(也叫有觸點繼電器)的結構和動作原理與接觸器大致相同,但前者在結構上體積較小,動作靈敏,沒有龐大的滅弧裝置,觸點的種類和數(shù)量較多。1、電流繼電器 反映線路中電流變化狀態(tài)的繼電器稱為電流繼電器,使用時線圈串在線路中。隨著使用場合和用途的不同,電流繼電器分欠(零)電流繼電器和過電流繼電器。欠(零)電流繼電器是在正常工作時動作,一旦電流低于某一整定電流時,欠電流繼電器將釋放,觸頭復位。
而過電流繼電器則是當線圈通以額定電流時,它所產生的電磁吸力不足以克服反作用彈簧的反彈力,觸頭不動作,只有當通過線圈的電流超過整定值后,電磁吸力大于反作用彈簧拉力,鐵芯吸引銜鐵使觸頭動作,適用于作過電流保護。調節(jié)反作用彈簧力的大小,可以整定繼電器的動作電流值。一般交流過電流繼電器調整在110%~350%額定電流時動作,而直流過電流繼電器調整在70%~300%額定電流時動作。 在選擇用過電流繼電器保護時,對于小容量直流電動機和繞線式異步電動機的線圈的額定電流一般可按電動機長期工作的額定電流來選擇;對于頻繁起動的電動機,考慮到起動電流在繼電器中的發(fā)熱效應,繼電器的額定電流應選大一級。
過電流繼電器的整定值,考慮到這類繼電器的動作誤差在±10%范圍內,應再加上一定的余量,可以按電動機最大工作電流(一般為1.7~2倍額定電流)的12%來調整。 欠(零)電流繼電器屬于長期工作的電器,故應考慮其振動和噪音,應在鐵芯中裝有短路環(huán),而過電流繼電器屬于短時工作的電器不需裝短路環(huán)。
2、電壓繼電器 用以反映線路中電壓變化的繼電器稱為電壓繼電器。在應用時,電壓線圈并聯(lián)在線路中。電壓繼電器有欠(失)壓及過電壓繼電器之分。其區(qū)別在于:欠(失)壓繼電器在正常電壓時動作,而當電壓過低或消失時,觸頭復位;過電壓繼電器則是在正常電壓下不動作,只有當其線圈兩端電壓超過其整定值后觸頭才動作,以實現(xiàn)過電壓保護。與電流繼電器原理相同,欠(失)壓繼電器裝有短路環(huán),而過電壓繼電器則不需短路環(huán)。
欠電壓繼電器是在電壓為40%~70%額定電壓時才動作,對電路實現(xiàn)欠壓保護;零電壓繼電器是當電壓降至0%~25%額定電壓時動作,進行零壓保護;過電壓繼電器是在電壓為110%~150%額定電壓以上時動作,具體動作電壓的調整根據(jù)需要決定。3、中間繼電器 中間繼電器是將一個輸入信號變成一個或多個輸出信號的繼電器。它的輸入信號為線圈的通電或斷電。它的輸出是觸頭的動作,將信號同時傳給幾個控制元件或回路。
中間繼電器的特點是觸頭數(shù)目多(6對以上),可實現(xiàn)對多回路的控制;觸頭電流較大(5A以上);動作靈敏(動作時間不大于0.05s)。與接觸器不同的是觸頭無主、輔之分,所以當電動機的額定電流不超過5A時,也可用它代替接觸器使用,可以認為中間繼電器是小容量的接觸器。 中間繼電器的選擇,主要是根據(jù)被控制電路的電壓等級,同時還應考慮觸點的數(shù)量種類及容量,以滿足控制線路的要求。
4、時間繼電器 時間繼電器在電路中起著控制動作時間的作用。當它的感測系統(tǒng)接受輸入信號以后,需經過一定的時間,執(zhí)行系統(tǒng)才會動作并輸出信號,進而操縱控制電路。 時間繼電器的延時方式有兩種,即通電延時和斷電延時。 通電延時:接受輸入信號延時一定的時間,輸出信號才發(fā)生變化;當輸入信號消失后,輸出信號復原。 斷電延時:接受輸入信號時,瞬時產生相應的輸出信號;當輸入信號消失后,延遲一定的時間輸出才復原。
時間繼電器的圖形符號如圖5-3所示,文字符號為KT。圖5-3
時間繼電器種類繁多,主要有直流電磁式、空氣阻尼式(又稱氣囊式)、電動式及晶體管式等幾種。其中電動式時間繼電器的延時精確度高,且延時時間可以調整得很長(由幾分鐘到幾小時),但價格較高;晶體管式應用越來越廣泛,精確度高,延時時間長且價格低廉;電磁式時間繼電器結構簡單,價格便宜,但延時時間較短(約0.3~1.6s),而且只適用于直流電路,體積和重量又較大。 目前在交流電路中得到較廣泛應用的是空氣阻尼式時間繼電器,它結構簡單,延時范圍較大(0.4~180s),更換一只線圈便可用于直流電路。
5、熱繼電器 熱繼電器是當電流通過發(fā)熱元件時使雙金屬片彎曲而推動執(zhí)行機構動作的電器。主要用來保護電動機或其它負載免于過載以及作為三相電動機的斷相保護。
(1)熱繼電器的結構及工作原理 圖5-4為熱繼電器的結構原理圖。它主要由雙金屬片、加熱元件、動作機構、觸點系統(tǒng)、整定調整裝置和溫度補償元件等組成。它是利用電流熱效應原理來工作的。
圖5-4中,主雙金屬片2與加熱元件3串接在接觸器負載端(電動機電源端)的主回路中,當電動機過載時,主雙金屬片受熱彎曲推動導板4,并通過補償雙金屬片5與推桿1將觸點9和6(即串接在接觸器線圈回路的熱繼電器常閉觸點)分開,以切斷電路保護電動機。圖5-4
調節(jié)旋鈕11是一個偏心輪,它與支撐件12構成一個杠桿,轉動偏心輪,改變它的半徑即可改變補償雙金屬片5與導板4的接觸距離,因而達到調節(jié)整定動作電流值的目的。此外,靠調節(jié)復位螺釘8來改變常開靜觸點7的位置使熱繼電器能工作在自動復位或手動復位兩種工作狀態(tài)。手動復位時,在故障排除后要按下按鈕10才能使動觸點恢復與靜觸點6相接觸的位置。 熱繼電器通常有一常開一常閉觸點。常閉觸點串入控制回路,常開觸點可接入信號回路。 (2)熱繼電器的選擇
1)原則上按被保護電動機的額定電流選擇熱繼電器。一般應使熱繼電器的額定電流接近或略大于電動機的額定電流,即熱繼電器的額定電流為電動機額定電流的0.95~1.05倍。但對于過載能力較差的電動機,應選熱繼電器的額定電流為電動機額定電流的60%~80%。
2)在非頻繁起動的場合,必須保證熱繼電器在電動機啟動過程中不致誤動作。通常,在電動機起動電流為其額定電流6倍、起動時間不超過6s的情況下,只要很少連續(xù)起動,就可按電動機的額定電流來選擇熱繼電器。
3)斷相保護用熱繼電器在選用時,星形接法的電動機一般采用兩相結構的熱繼電器,而三角形接法的電動機,若熱繼電器的熱元件接于電動機的每相繞組中,則選用三相結構的熱繼電器,若發(fā)熱元件接于三角形接線電動機的電源進線中,則應選擇帶斷相保護裝置的三相結構熱繼電器。4)對比較重要的、容量大的電動機,可考慮選用半導體溫度繼電器進行保護。6、液位繼電器液位繼電器的浮筒置于被控鍋爐或水柜內,浮筒的一端有一根磁鋼,鍋爐外壁裝有一對觸點,動觸點的一端也有一根磁鋼,它與浮筒一端的磁鋼相對應。當鍋爐或水柜內的水位降低到極限時,浮筒內觸點動作,常開觸點閉合、常閉觸點斷開。反之,水位升高到上限位置時,對應的觸點復位,常開觸點打開、常閉觸點閉合。顯然,液位繼電器的安裝位置決定了被控的液位,它主要用于不精確的液位控制場合。三、主令電器 主令電器包括按鈕、刀開關、轉換開關、行程開關和接近開關等,屬于非自動切換的開關電器。它們在控制電路中用于發(fā)布命令,使控制系統(tǒng)的狀態(tài)改變。(一)刀開關 刀開關是一種手動電器,主要用來手動接通與斷開交、直流電路,通常只作隔離開關使用,也可用于不頻繁地接通與分斷額定電流以下的負載,如小型電動機、電阻爐等。 刀開關按極數(shù)劃分有單極、雙極與三極幾種。其結構都由刀片、觸點座、手柄和底板組成。
1、膠蓋閘刀開關 膠蓋閘刀開關主要用于頻率為50HZ,電壓小于380V,電流小于60A的電力線路中,作為一般照明、電熱等回路的控制開關;也可用作分支線路的配電開關。三極膠蓋閘刀開關適當降低容量時可以直接用于不頻繁啟動和停止的小型電動機控制,并借助于熔絲起過載保護作用。2、熔斷器式刀開關(鐵殼開關、負荷開關) 熔斷器式刀開關適用于配電線路,用作電源開關、隔離開關和應急開關并可作電路保護之用,但一般不用于直接通、斷電動機。
(二)組合開關 組合開關也是一種刀開關,不過它的刀片(動觸片)是轉動式的,比刀開關輕巧而且組合性強,能組成各種不同線路。 組合開關由若干分別裝在數(shù)層絕緣件內的雙斷點橋式動觸片、靜觸片(它與盒外的接線相聯(lián))組成。動觸片裝在附加有手柄的絕緣方軸上,方軸隨手柄而旋轉,于是動觸片也隨方軸轉動并變更其與靜觸片分、合位置。所以,組合開關實際上是一個多觸點、多位置式可以控制多個回路的主令電器,亦稱轉換開關。圖5-5為其結構原理圖。
組合開關根據(jù)接線方法不同可組成以下幾種類型:同時通斷(各極同時接通或同時分斷)、交替通斷(一個操作位置上,只有總極數(shù)中的一部分接通,而另一部分斷開)、兩位轉換(類似雙投開關)、三位轉換、四位轉換等。圖5-5
組合開關在電氣原理圖中的畫法,如圖5-6中虛線表示操作位置,而不同操作位置的各對觸點通斷狀態(tài)示于觸點下方或右側,規(guī)定用與虛線相交位置上的涂黑圓點表示接通,沒有涂黑圓點表示斷開。另一種是用觸點通斷狀態(tài)表來表示,表中以“+”(或“×”)表示觸點閉合,“-”(或無記號)表示分斷。圖5-6(三)轉換開關 萬能轉換開關是具有更多操作位置和觸點、能夠換接多個電路的一種手動控制電器。 典型的萬能轉換開關如圖5-7。它由觸點座、凸輪、轉軸、定位機構、螺桿和手柄等組成,并由1~20層觸點底座疊裝起來。其中每層底座均可裝三對觸點,并由觸點底座中的凸輪(套在轉軸上)來控制這三對觸點的接通和斷開。由于各層凸輪可制成不同形狀,因此用手柄將開關轉到不同位置時,通過凸輪的作用,可使各對觸點按所需的變化規(guī)律接通或斷開,以適應不同線路的需要。
圖5-7
萬能轉換開關主要用作電氣控制電路的轉換。在操作不太頻繁的情況下,也可用于小容量電動機的起動、停止或反向的控制。(四)控制按鈕圖5-8為控制按鈕結構圖。
結構型式有多種,適合于以下各種場合:緊急式-裝有突出的蘑菇形鈕帽,以便緊急操作;旋鈕式-用手旋轉進行操作;指示燈式-在透明的按鈕內裝入信號燈,以作信號顯示;鑰匙式-為使用安全起見,須用鑰匙插入方可旋轉操作,等等??刂瓢粹o主要用于操縱接觸器、繼電器或電氣聯(lián)鎖電路,以實現(xiàn)對各種運動的控制。
圖5-8
(五)行程開關和接近開關 行程開關又稱限位開關,能將機械位移轉變?yōu)殡娦盘枺钥刂茩C械運動。它的種類很多,按運動形式可分為直動式和轉動式;按結構可分為直動式、滾動式和微動式;按觸點性質可分為有觸點式和無觸點式。
1、滾輪旋轉式行程開關 能瞬時動作的滾輪旋轉式行程開關結構如圖5-9所示。
圖5-9
2、接近開關 為了克服有觸點行程開關可靠性較差、使用壽命短和操作頻率低的缺點,可采用無觸點式行程開關,也叫接近開關。 接近開關大多由一個高頻振蕩器和一個整形放大器組成,工作原理如圖5-10所示。
圖5-10一、點動控制點動控制指的是用手按下按鈕后電動機得電運行,當手松開后,電動機失電,停止運行。圖5-11為電動機點動長動控制電路。第二節(jié)異步電動機典型控制原理圖
圖5-11 二、長動控制線路長動控制又叫連續(xù)控制,指的是用手按下按鈕后電動機得電運行,當手松開后,由于接觸器利用常開輔助觸頭自鎖,電動機照樣得電運行,只有按下停止按鈕后電動機才會失電停止運行,如圖5-11所示。 三、正反轉控制
有的生產機械往往要求實現(xiàn)正反兩個方向的運動,例如主軸的正反轉和起重機的升降等,這就要求電動機可以正反轉。由電機原理可知,若將接至交流電動機的三相電源進線中任意兩相接線對調,即可進行反轉。 接觸器聯(lián)鎖正反轉控制線路如圖5-12所示。
圖5-12
線路要求接觸器KMl和KM2不能同時通電,否則,它們的主觸點便同時閉合,將造成L1、L3兩相電源短路。為此,在接觸器KMl與KM2線圈各自的支路中相互串聯(lián)了對方的一副常閉輔助觸點,以保證接觸器KMl和KM2不會同時通電。KMl與KM2的這兩副常閉輔助觸點在線路中所起的作用稱為聯(lián)鎖(或互鎖),這兩副觸點叫做聯(lián)鎖觸點。
接觸器聯(lián)鎖正反轉控制線路動作原理如下;準備:合上QS→控制電路有電→為電動機起動做準備。正轉起動:按下SBl→KMl線圈得電、觸點動作
→KMl主觸點閉合→電動機M正向運轉→KMl常開輔助觸點閉合→實現(xiàn)自鎖→KMl常閉輔助觸點閉合→實現(xiàn)聯(lián)鎖。
正轉停止:按下SB3→KMl線圈斷電、觸點復位→KMl主觸點斷開→電動機M停止→KMl常開輔助觸點斷開→解除自鎖
→KMl常閉輔助觸點斷開→解除聯(lián)鎖。反轉起動:按下SB2→KM2線圈得電、觸點動作→KM2主觸點閉合→電動機M反向運轉→KM2常開輔助觸點閉合→實現(xiàn)自鎖→KM2常閉輔助觸點閉合→實現(xiàn)聯(lián)鎖。反轉停止:按下SB3→KM2線圈斷電、觸點復位→KM2主觸點斷開→電動機M停止
→KM2常開輔助觸點斷開→解除自鎖→KM2常閉輔助觸點斷開→解除聯(lián)鎖。保護:熔斷器FU可以實現(xiàn)短路保護;接觸器KM實現(xiàn)欠壓保護和失壓(零壓)保護;熱繼電器FR實現(xiàn)過載保護。四、限位控制在生產實踐中,有些生產機械的工作臺運動到某個位置時需要停下來,等待下一回合的工作,圖5-13為最基本的限位控制線路,它是利用行程開關實現(xiàn)的,這通常稱為限位控制,又叫行程控制。圖5-13五、星-三角起動的時間控制時間控制就是利用時間繼電器與其他繼電器、接觸器等完成電動機的各種控制任務。圖5-14為利用時間繼電器KT的延時功能實現(xiàn)Y-△降壓起動控制的控制線路圖。圖5-14 六、電動機控制線路維護與故障分析(一)電動機控制線路維護和保養(yǎng)1、經常保持電器元件的清潔完好。2、保持電氣設備連線的線管、軟管清潔,防止線管、軟管被冷卻液、油污等腐蝕損壞絕緣避免造成短路事故。3、在運行中注意接觸器等電器元件的聲音,若出現(xiàn)可疑的聲響和較大的噪聲,應及時找出原因,進行電器元件的修理或更換,避免故障擴大。4、對電器元件定期維護保養(yǎng),以保障電氣設備在較長的時間內安全穩(wěn)定運行。(二)電動機控制線路故障檢修方法
常用的電氣控制線路故障的檢查和分析方法有:調查研究法、試驗法、邏輯分析法和測量法等幾種。在一般情況下,調查研究法能幫助我們找出故障現(xiàn)象;實驗法不僅能找出故障現(xiàn)象,而且還能找到故障部位或故障回路;邏輯分析法是縮小故障范圍的有效方法;測量法是找出故障點的基本、可靠和有效的方法。
1、調查研究法調查研究法主要是通過詢問設備操作工人;了解故障未發(fā)生前的一些現(xiàn)象及引起的原因,操作是否恰當???、聽、摸
2、試驗法
是在不損壞電氣和機械設備的條件下,可通電進行試驗法。3、邏輯分析法
邏輯分析法是根據(jù)電氣控制線路工作原理、控制環(huán)節(jié)的動作程序以及它們之間的聯(lián)系,結合故障現(xiàn)象作具體的分析,迅速地縮小檢查范圍,然后判斷故障所在。4、測量法
測量法是利用校驗燈、試電筆、萬用表、蜂鳴器、示波器等對線路進行帶電或斷電測量,是找出故障點的有效方法。(1)電壓分段測量法(2)電阻分段測量法(3)短接法
5、修復及注意事項(1)在找出故障點和修復故障時,應注意不能把找出的故障點作為尋找故障點的終點,還必須進一步分析查明產生故障的根本原因。(2)故障后,一定要針對不同故障情況和部位相應采取正確的修復方法,不要輕易采用更換電器元件和補線等方法,更不允許輕易改動線路或更換規(guī)格不同的電器元件,防止產生人為故障。(3)故障點的修理工作中,一般情況下應盡量做到復原。 (4)電氣故障修復完畢,需要通電試行時,應和操作者配合,避免出現(xiàn)新的故障。(5)每次排除故障后,應及時總結經驗,并做好維修記錄。(三)電動機控制線路的常見故障及排除1、長動運行下面結合圖5-11(b)(按下SA后即為長動控制)進行長動運行線路的可能故障分析,見表5-1。圖5-11
表5-1長動運行線路的常見故障及處理方法
2、正反轉運行 正反轉運行控制電路的一般性故障,其產生原因及排除方法與長動運行控制電路有相似之處,可參考表5-1中的有關內容。此外,正反轉運行還有一些特有內容,現(xiàn)以圖5-12為例,解說于表5-2中。圖5-12 表5-2正反轉運行線路部分故障與排除方法
3、Y-△降壓起動現(xiàn)結合圖5-14進行Y-△降壓起動線路的故障進行分析,如表5-3所示圖5-14
表5-3Y-△降壓起動線路常見故障及排除方法
給水泵又稱生活水泵,其對供電電源的要求將會根據(jù)建筑等級不同而有所不同。給水泵的控制有多種,可以采用水塔及高位水箱,按水位高低開停泵;也可采用變頻調速系統(tǒng),根據(jù)流量、水壓進行泵的變速調節(jié),直接從自來水管網(wǎng)提升水供給用戶。不同的供水方式,對電源、控制的要求也各不相同。 第三節(jié)生活給水泵的控制一、生活水泵對電源的要求 生活水泵的電源,一般都是作為動力用電,因此應接入具有動力低壓計費的回路中;營業(yè)性建筑(商場、餐飲、賓館、游樂場所等)的生活水泵,與照明收費相同,可由動力變壓器供電,也可由照明與動力合一的變壓器供電。 對低層、多層建筑的生活水泵可用一般供電電源供電,當建筑物為一類建筑,它屬于二類負荷,其余情況下均屬三類負荷。對高層或超高層建筑,停水時將會對生活帶來一定困難,因此常取用二路電源,一路引自動力回路,作正常工作電流,另一路來自另一臺變壓器的低壓母線,或柴油發(fā)電機的供電母線。
水泵房有人值班時,這兩路電源可在水泵房供電箱中人工切換;若水泵房無人值班時,則二路電源應在水泵房供電箱中采用變頻調整的生活泵,由于水泵直接源源不斷地向建筑物管網(wǎng)供水,沒有高位水箱、水池等蓄水設備,一旦停電,管網(wǎng)就無水,因此它對電源的要求更高,除了有兩個可行的市電電源外,一般都應設置柴油發(fā)電機,并在水泵房末級配電箱處設置備用電源自動投切裝置。二、水泵按水箱的水位進行控制(一)概況生活供水常用的辦法是在地面或建筑物地下室建儲水池,城市管網(wǎng)中的水靠供水自然壓力自動流人池中儲存,儲滿水后,由浮球閥自動關閉供水閥,再用水泵將儲水池中的水抽上多層或高層建筑的高位水箱或地面水塔,以供多層、高層、超高層建筑及小區(qū)分散的各建筑物用水。水泵采用自動控制。當高位水箱或水塔的水位達低水位時,水泵自動起動,水壓上升,使高位水箱或水塔進水;達高水位時,則水泵自動停止。(二)常見控制線路 生活給水泵的控制方式有單臺、兩臺(一用一備)、兩臺自動輪換工作、三臺(兩用一備)交替使用以及多臺恒壓供水等。當用水量較大時,室外管網(wǎng)的水壓又經常處于不能滿足要求時,多采用如圖5-15的設置水箱及水泵的給水系統(tǒng)。若在高層建筑中,也可設置分區(qū)分壓給水系統(tǒng)。在引入管處增設水泵裝置,加壓水泵是靠裝設在樓頂水箱中的干簧管水位控制器控制而開啟或關閉的,水泵可不必處于經常運轉狀態(tài)。當水位低于自動控制的低位繼電器觸點時,水泵電動機接通電源開始運轉,水補至高水位繼電器觸點時,切斷電源水泵停止。但水泵開啟不宜過于頻繁,一般不超過每小時6次。圖5-15圖5-16為兩臺互為備用水泵手動投入控制的電路圖。圖中的SAl和SA2是萬能轉換開關,如果是單臺泵控制,只用一個萬能轉換開關。圖5-16可以劃分為水位控制開關接線圖、水位信號電路圖、兩臺水泵的主電路、兩臺水泵的控制電路。
圖5-16三、水泵采用變頻調速控制
在這種控制方式下,城市自來水以常壓進入建筑物儲水池,從儲水池直接用水泵(受變頻控制)將水壓向建筑物的各用戶。水泵應按各用戶用水量的大小自動調節(jié),相應地,電動機應自動減載或加載,通常采用變頻調速實現(xiàn)此控制。 整個變頻調速系統(tǒng)的組成如圖5-17所示,該系統(tǒng)的工作原理如圖5-18所示。
圖5-17圖5-18
在圖5-18中,水泵電機為輸出執(zhí)行裝置,其轉速由變頻器控制,實現(xiàn)變流量恒壓供水。變頻器接受控制器發(fā)出的信號,實現(xiàn)對水泵的速度控制;控制器綜合給定信號與反饋信號后,經過PID調節(jié),向變頻器輸出運轉頻率指令。壓力傳感器檢測出管網(wǎng)的實時出水壓力,并將其轉變?yōu)榭刂破骺山邮艿哪M信號(即反饋信號),這樣就構成了一個實時閉環(huán)控制系統(tǒng)??刂破骺梢圆捎脝纹瑱C、PLC(可編程控制器)等,也有的變頻器本身具有PID控制功能。PLC與變頻器的接線如圖5-19所示。圖5-19
在變頻調速中,核心的部件是變頻器。變頻器的基本構成如圖5-20所示。其各部件的作用如下:
(1)整流器。電網(wǎng)側的變流器I為整流器,它的作用是將工頻電源經過電力電子器件變換成直流電源。
(2)逆變器。負載側的變流器量為逆變器,與整流器的作用相反,它是經過開關管將直流電變換為所要求頻率的交流電,供電動機使用。逆變器最常見的結構形式是利用6個半導體開關管組成的三相橋式逆變電路,通過有規(guī)律地控制逆變器中開關管的導通和關斷,可以得到任意頻率的三相交流輸出波形。
圖5-20
(3)平波回路(中間直流環(huán)節(jié))。由于逆變器的負載為異步電動機,屬于感性負載,所以無論電動機處于電動狀態(tài)還是發(fā)電狀態(tài),在中間直流環(huán)節(jié)和電動機之間總會有無功功率的交換,這種無功能量就要靠中間直流環(huán)節(jié)的儲能元件(電容器或電感器)來緩沖,所以中間直流環(huán)節(jié)實際上相當于中間直流儲能環(huán)節(jié)。
(4)控制電路??刂齐娐烦S蛇\算電路、檢測電路、控制信號的輸入輸出電路、驅動電路和制動電路等構成。其主要任務是完成對逆變器的開關控制,對整流器的電壓控制,以及完成各種保護功能等??刂品椒ㄓ心M控制或數(shù)字控制。
如變頻器和PLC配合使用,其基本控制接線原理通常如圖5-21所示。變頻器的頻率變化通過變頻器其他的控制端子或者外部輸入信號來控制,通常通過電壓或電流模擬量輸入來控制,或者通過某幾個端子的通斷來進行選擇預先設置的多段頻率控制,或者通過設置相應的功能代碼進行程序控制,或者通過數(shù)字二進制值輸入來控制。四、變頻調速無負壓恒壓供水系統(tǒng)(一)變頻調速無負壓供水系統(tǒng)原理
無負壓變頻調速恒壓供水系統(tǒng)利用調節(jié)裝置采用封閉式供水方式,消除了二次污染。它主要由無負壓調節(jié)罐、水泵、氣壓罐、智能控制系統(tǒng)等組成?,F(xiàn)就它的工作原理作如下的介紹。見圖5-21所示。
圖5-21
設定給水泵工作壓力,即為用戶用水壓力。生活給水時,設備運行在低壓變頻狀態(tài),有變頻器時刻監(jiān)控管網(wǎng)壓力,對反饋值和設定值進行運算和比較計算,若管網(wǎng)壓力高于用戶所需壓力(設定壓力)則自動減少輸出頻率,從而使泵的轉速減少,出水量減少。若管網(wǎng)壓力低于用戶所需壓力(設定壓力)則自動增加輸出頻率,從而是泵的轉速增加,出水量增加,當一臺泵運行滿足不了用戶需要時,其他各臺泵自動投入,以保證用戶的使用壓力。當自來水管網(wǎng)的壓力升高到達與用戶使用壓力時候,變頻器經過一段延時后便降低轉速直到停機。只有當壓力降到某一設定壓力值時,變頻器才重新開始工作。變頻泵組的工作與否取決于用戶的用水壓力與管網(wǎng)壓力之差。
當流量調節(jié)器內壓低于一個大氣壓時,安裝在流量調節(jié)器頂?shù)呢搲合髯詣哟蜷_,使氣體進入流量調節(jié)器內,消除負壓。當流量調節(jié)器內壓力升高時,又可以將多余的氣體排除流量調節(jié)器外,使流量調節(jié)器內蓄滿水,以備下次用水高峰期時使用。當流量調節(jié)器內蓄滿水后,安裝在流量調節(jié)器頂?shù)呢搲合髯詣雨P閉,防止溢流。(二)無負壓變頻調速供水系統(tǒng)工作流程:管網(wǎng)壓力高于或等于用戶壓力時,當自來水壓力高于用戶使用壓力時,旁路止回閥導通,由自來水直接供給用戶用水。用戶壓力高于或等于設定壓力,變頻設備不運行,水泵處于停機狀態(tài)。管網(wǎng)壓力低于用戶壓力時變頻設備開始運行,水泵處于開始運轉。
管網(wǎng)流量大于等于用戶用水量時,若流量調節(jié)器內有空氣則壓力升高,又可以將多余的氣體排出流量調節(jié)器外。使流量調節(jié)器內蓄滿水以備下次用水高峰期時使用。當流量調節(jié)器內蓄滿水后,安裝在流量調節(jié)器頂?shù)呢搲合髯詣雨P閉,防止溢流。流量調節(jié)器內壓力恢復至自來水管網(wǎng)壓力。若流量調節(jié)器內沒有空氣,流量調節(jié)器內壓力保持自來水管網(wǎng)內壓力。水泵提升壓力為用戶用水壓力與管網(wǎng)壓力之差。即:水泵提供揚程=用戶用水壓力-管網(wǎng)壓力管網(wǎng)流量小于用戶用水量時,流量調節(jié)器內壓力降低,當流量調節(jié)器內壓力低于一個大氣壓時,安裝在流量調節(jié)器頂?shù)呢搲合髯詣哟蜷_,使氣體進入流量調節(jié)器內,消除負壓。
流量調節(jié)器內壓力降為零。流量調節(jié)器內的水與自來水的流入共同提供給用戶用水。流量調節(jié)器內儲備水補償?shù)氖怯脩粲盟c管網(wǎng)流量之差。水泵提升壓力為用戶用水壓力。 真空消除器。真空消除器它是本設備的核心,依靠它消除管網(wǎng)中負壓,從而不影響周圍用水,保護管網(wǎng)與設備,達到市政供水的要求。它的工作原理比較簡單,跟一個復合排氣閥如出一轍。它主要由一個浮球來工作的,根據(jù)無負壓調節(jié)罐罐內水位的升降帶動浮球的垂直上下移動控制閥門的開和關,從而達到調節(jié)罐吸氣和排氣,同時實現(xiàn)了罐內真空(罐內水未滿的時候)的消除。(三)無負壓變頻調速供水設備的選型 無負壓供水設備的選型是根據(jù)用戶自來水管路、壓力與流量,用戶實際用水量、建筑物的高度等數(shù)據(jù)來確定的,設備選用的調節(jié)器容積是按照自來水流量滿足要求的情況下估算的,如果自來水管路很細,流量不能滿足用水高峰期的用水要求,需要重新計算調節(jié)器的容積,推薦如下:V容積=(Q出-Q進)△t
Q進=一天作高用水高峰期自來水進水量
Q出=一天最高用水高峰期用戶用水量
△t=最大用水高峰持續(xù)時間第四節(jié)排水泵及排污泵的控制智能樓宇一般都建有地下室,有的深入地面下2~3層或更深些,地下室的污水不能以重力排除,在此情況下,污水集中于污水集水井,然后以排水泵將污水提升至室外排水管中。這部分排水、排污控制,一般都采用水位信號器控制,排污泵的水位信號器,為防止信號裝置積污后失靈,常用UQK-12型,使鋼絲繩、浮球在其過濾網(wǎng)的管壁中移動,重錘則在與池壁平行的無污水的通道中運行,以防積污后改變它的重量,使裝置失衡。也可采用UQK-71干簧液位器,干簧管安裝在硬塑料管中,磁鋼浮球及硬塑料管安裝在多孔的鋼管中。 一、按液位信號控制排水泵的啟停(一)一般機電控制 排水泵都比較分散,采用直接起動。其水位信號,絕大部分采用干簧浮子式液位計,它的觸點容量為220V、300W,因此可以直接接通接觸器線圈,但它的觸點不能自鎖,可通過接觸器的常開輔助觸點使其保持。其電氣控制原理見圖5-22。
圖5-22(二)采用樓宇自動控制系統(tǒng)(BA)時建筑物設置BA系統(tǒng)時,亦可將每個集水井的水位信號輸入BA系統(tǒng)的DDC控制站,經處理后輸出啟停排水泵的觸點信號,接在圖5-22的a、b兩點之間,代替水位信號JX2及JX1。當Q合在自控位置時,由BA系統(tǒng)按水位控制排水的啟停,同時將KM的一對常開觸點輸入DDC,則可由DDC將處理后的信號送入BA總控室,通過顯示器可顯示各排水泵的運行情況及集水井水位的高低。 二、按液位信號控制排污泵的啟停(一)排污泵的水位信號 排污泵一般都采用兩臺泵,中水位開一臺,高水位開兩臺。另外必須設漫水報警,以便使值班人員迅速處理。1、采用UQK-71水位信號裝置 采用UQK-71水位信號裝置時的水位信號原理見圖5-23。
圖5-23
2、采用UQK-12水位信號裝置 采用UQK-12水位信號裝置時,也是三位調節(jié),但它的二次儀表僅輸出一對觸點,高位開啟、低位閉合,并具有自鎖功能,見圖5-24。漫水信號部分與UQK-71相同。圖5-24(二)控制系統(tǒng)接線1、一般機電控制 排污泵控制接線見圖5-25。圖中(a)為一次接線、(b)為二次接線。 它的水位信號可選UQK-71,如圖5-24;若選用UQK-12,則如圖5-25。在一次回路中利用空氣斷路器的復式電磁脫扣器,作電動機過電流及過負荷保護用,可省掉熱元件;接觸器作啟停之用。在中水位時一泵運行,高水位時二泵運行,低水位時,二泵都停。利用SA開關,可選擇省掉熱元件;接觸器作啟停之用。在中水位時一泵運行,高水位時二泵運行,低水位時,二泵都停。利用SA開關,可選擇1M泵中水位啟動,2M泵高水位也啟動,或2M中水位啟動,1M高水位也啟動。SA轉換開關置于中間,則二泵可進行人工控制或維修。
圖5-25
圖5-23~25中虛線框里的設備,可集中安裝在一個箱中,作為排污泵的運行和漫水信號,置于水泵值班室,供值班人員監(jiān)視用。其余設備安裝于一個箱內,置于排污泵附近,供維護操作用。2、采用BA系統(tǒng)時建筑物設有BA系統(tǒng)時,排污泵亦應進入此控制系統(tǒng),應將污水池中的水位信號進入DDC控制站,經處理后輸出高水位開泵及低水位停泵的觸點,觸點容量為220V(380V),5A,將此觸點接人圖5-25中,代替1KA及2KA,使排污泵仍按水位高低進行排污,并將排污泵接觸器的常開輔助觸點亦輸入DDC控制站,用作運行信號顯示。
當污水達高水位而只開一臺泵,或兩臺泵都不開時,由BA總站發(fā)報警信號,通知物業(yè)管理人員去檢修。當給水泵、排水泵、排污泵數(shù)量多時,可在物業(yè)處的相應部門設置BA分站,安裝微機、鍵盤及顯示屏,可直接從顯示屏取得各水泵的運行信號,水箱、水池的水位高低、污水池漫水信號及其他故障報警,便于按責分段管理。第五節(jié)空調設備的控制 空調系統(tǒng)通常由空氣處理設備、空氣輸送設備、空氣分布裝置和空調制冷、熱源設備組成。按照空氣處理設備的設置情況,空調系統(tǒng)可分為分散空調、半集中空調和集中空調。分散空調通常把冷、熱源和空氣處理、輸送設備(風機)集中設置在一個箱體內,形成一個緊湊的空調系統(tǒng)。在半集中空調里,除了集中空調機房外,還設有分散在被調節(jié)房間的二次設備(又稱為末端裝置)。集中空調的所有空氣處理設備(包括風機、冷卻器、加熱器、加濕器、過濾器等)都設在一個集中地空調機房內,其特點是:經集中設備處理后的空氣,用風道分送到各空調房間,因此,系統(tǒng)便于集中管理、維護。 一、分散空調的供電
僅供降溫用的分散空調,在家居用的都采用單相220V供電,容量多為0.65~1.5kW,在公共場所、辦公室用的有單相的,也有三相的,容量在0.65~3kW之間。此外也有熱泵式空調器,可夏天降溫,冬天采暖,容量自1.5~6kW不等。上述空調設備都自帶完整的保護及控制,只要供上電源即可,可幾臺共用一個供電回路,在每個空調器處設帶熔絲的單相三孔或帶熔絲的三相四孔插座。
房間面積很大時,可采用三相供電的立柜式空調器,容量6~24kW。它也具有完整的控制及電氣保護系統(tǒng),因此也僅須設供電線路及線路的保護??蓭着_合用一個回路,即鏈式供電,在每個空調柜處設三相空氣斷路器及三相四孔插座或插板,容量大時也可單獨回路供電,在現(xiàn)在的建筑里,一般都是每臺空調單獨使用一個供電回路。 二、集中空調的簡易原理 在智能樓宇中,一般采用集中式空調系統(tǒng),通常稱為中央空調,對空氣的冷熱處理集中在專用的機房里,按照所處理空氣的來源,集中式空調系統(tǒng)可分為封閉式系統(tǒng)、直流式系統(tǒng)和混合式系統(tǒng),封閉式系統(tǒng)的新風量為零,全部使用回風,其冷、熱消耗量最省,但空氣品質差。直流式系統(tǒng)的回風量為零,全部采用新風,其冷、熱消耗量最大,但空氣品質好。由于封閉式系統(tǒng)和直流式系統(tǒng)的上述特點,兩者都只在特定的情況下使用。對絕大多數(shù)場合,采用適當比例的新風和回風相混合,這種混合系統(tǒng)既能滿足空氣品質要求,經濟上又比較合理,因此是廣泛采用的一類集中式空調。
集中空調系統(tǒng)原理有風系統(tǒng)工作原理、水系統(tǒng)工作原理、盤管系統(tǒng)工作原理等,工作原理和家用空調工作原理差不多。集中空調是用水來作為冷媒來循環(huán)的,先用水來吸收中央空調機組產生的能量,使水的溫度升高或降低,再把水通過水泵送到屋里的風機盤管內,來實現(xiàn)制冷或取暖。如圖5-26所示。圖5-26(一)制冷劑系統(tǒng)制冷劑系統(tǒng)是使空氣降溫的核心,它是由壓縮機、冷凝器及蒸發(fā)器組成,統(tǒng)稱為制冷機組。壓縮機把制冷劑(氟里昂)壓縮,壓縮后的制冷劑溫度較高,它進入冷凝器,被冷卻水冷卻后,變成液體。液體制冷劑由冷凝器進入相對低氣壓的蒸發(fā)器,遇到蒸發(fā)器中的冷凍水管,吸收管中冷凍水的熱量后大量蒸發(fā),使冷凍水管中的水降溫。蒸發(fā)后的氣體制冷劑又進入壓縮機進行壓縮,這樣周而復始,使冷凍水管中的水冷卻。(二)冷凍水系統(tǒng)
冷凍水是建筑內的熱量傳遞往制冷劑的中介。冷凍水管中的冷凍水由冷凍水泵加壓,流入各層間內各種形式的風機盤管,吸收了盤管周圍的空氣熱量后,使冷凍水升溫,升溫后的冷凍水,又自動回流至蒸發(fā)器,由制冷劑蒸發(fā)時再將其從空氣中吸收到的熱量帶走,使冷凍水再次降溫,由冷凍泵送入風機盤管,再次吸收盤管周圍的空氣熱量,不斷往復循環(huán),使空氣冷卻。(三)風系統(tǒng)房間中由于周圍墻壁的吸熱、照明及其他用電設備的熱損耗及人體的散熱等,使房間熱量增加,空氣溫度升高,這些高溫空氣由回風口進入風管,與室外一定量的新風混合后,經過濾進入風機盤管,由盤管中的低溫冷凍水將其冷卻,冷卻后的空氣由風機吹入室內,使室內空氣降溫,室內部分熱空氣再進入回風管,與新風混合過濾再進入風機盤冷卻后吹入室內,周而復始,使室內空氣新鮮、潔凈又降溫,達到舒適性空調的目的。(四)冷卻水系統(tǒng) 冷卻水是制冷劑中的熱量散發(fā)到大氣的中介。冷卻水系統(tǒng)分成兩部分:一部分進入壓縮機的外套中,冷卻壓縮機的工作部件;另一部分進入冷凝器中吸收壓縮后高溫的氣態(tài)制冷劑的熱量,使其冷凝成液態(tài)制冷劑,這兩部分吸收了熱量的冷卻水,由冷卻水泵提升至冷卻塔,在冷卻塔中噴淋成水滴,再由風機進行強迫冷卻,冷卻后的水自動回流入壓縮機及冷凝器,組成立閉式循環(huán)。制冷循環(huán)的過程,實際上是由冷凍水將被制冷房間吸收的熱量,在蒸發(fā)器中交給制冷劑,制冷劑又將此熱量在冷凝器中交給了冷卻水,由冷卻塔將熱量散入大氣中。三、制冷機組的控制 制冷機有多種,有離心式壓縮機組;有模塊式制冷機組,每個模塊的制冷量1.9×104~50.2×104kJ,模塊間可以相互疊裝,因此機房占地面積小,但造價高;有直燃式制冷機組,其制冷劑為溴化鋰,主機用電量很小,但冷卻水用量大,同樣制冷量時,冷卻水泵的容量接近離心式機組配套的兩倍;有熱泵機組,可夏天制冷、冷天采暖,不需要另設熱水鍋爐,可直接安裝在屋面或開敞式建筑內。制冷機組的驅動一般都為大中型鼠籠電動機,且大部分為低壓380/220V電機,都自帶控制屏,大容量的電機,都自帶星—三角起動器或自耦變壓器等設備,并具有針對壓力、流量、潤滑油油溫及油壓、冷卻水有無、電氣過載短路等的保護,并帶有按進氣壓力、溫度進行單機組能量自動調節(jié)的裝置。
制冷機組與冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔風機的啟動先后順序有一定要求。 啟動時的順序為:冷卻塔風機→冷卻水泵→冷凍水泵→制冷機組停止時的順序為:制冷機組→冷凍水泵→冷卻水泵→冷卻塔風機。
在小容量制冷系統(tǒng)中,主機、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔風機控制箱大都集中安裝在一起,不設順序連鎖控制,需由值班人員按操作規(guī)則進行操作。大容量機組,不是設有BA系統(tǒng),就是采用單機組或多機組控制模塊,可在BA系統(tǒng)或控制示范場中按先后啟停設置程序,并將輸出觸點信號串入主機、冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔風機電動機的啟??刂苹芈分?,就可依指令按順序啟停制冷系統(tǒng)。
在壓縮機的進氣及出氣管上設有閥門,即進氣閥及排氣閥。不作能量調節(jié)時,設手動閥門,作能量調節(jié)時,設電動閥門。開機時,先關進氣閥,后開排氣閥,待電動機起動完畢后,作能量調節(jié)時,設電動閥門。開機時,先關進氣閥,后開排氣閥,待電動機起動完畢后,再開進氣閥,這樣可以使壓縮機趨于空載起動。起動后,對于采用電動進氣閥的系統(tǒng),電動進氣閥將按進氣壓力及溫度進行自動調節(jié),開大或關小,從而使壓縮機自動卸載或上載,實現(xiàn)能量的自動調節(jié)。這部分自動控制,可以納入單機控制模塊中;當采用BA系統(tǒng)控制時,可將進氣壓力及溫度輸入到DDC控制站,再由DDC控制站送出控制信號。電動閥的電源可由BA系統(tǒng)提供,或另外提供220V電源。四、整個空調系統(tǒng)的控制 空調系統(tǒng)的主要電氣設備除了制冷機組外,還有冷凍水泵、冷卻水泵和冷卻塔風機,它們的容量和主機(制冷機組)是配套的,這些設備都可以直接起動,但泵的容量在90kW及以上時,為防止起動時出現(xiàn)過電流現(xiàn)象,常采用降壓起動,這些泵的電動機都是Y型鼠籠電機,因此,可采用星-三角或自耦變壓器降壓起動。按常規(guī)制冷機組至少為二臺,因此與其配套的冷凍泵、冷卻泵、冷卻塔及風機大都是三套,二用一備。(一)不按順序啟動的控制 小容量空調系統(tǒng)一般不按先后啟停順序相互聯(lián)鎖,而由值班人員按操作規(guī)則進行操作。
(二)按順序啟停由機電系統(tǒng)控制 每臺泵的直接起動或降壓起動控制線路與生活水泵相同,不同在于起動指令。1、電動機直接起動的控制 電動機直接起動時,控制接線如圖5-27。冷卻塔風機有的為一臺,有的為二臺,有的為四臺,它們的啟??刂瓶捎猛惶紫到y(tǒng),但保護、接觸器應每臺都有。為方便,多臺冷卻塔風機的起動器聯(lián)鎖觸點并聯(lián)后通過中間繼電器KA,再由KA進行聯(lián)鎖控制。
圖5-27
合SA于左邊,可手動就地啟停。 合SA于右邊,可自動聯(lián)鎖啟停。 (1)啟動控制(2)停機控制在運行過程中,任一機組出現(xiàn)故障,利用它自身接觸器開斷后的常閉觸點閉合時間繼電器(1KT1、2KT1、3KT1等),利用時間繼電器的延時閉合觸點接通相應的備用設備,使其代替故障設備運行,其備用設備的自投控制接線見圖5-28。
圖5-28
當運行機組在自控位置時,備用機組亦應將其SA設在自控位置,便于必要時對應投入。1、電動機降壓起動的控制 電動機降壓起動的控制接線如圖5-29。圖中的“就地人工控制”框及“起動控制”框內的線路,凡是自耦變壓器起動的,都與生活水泵的自耦變壓器起??刂凭€路相同。系統(tǒng)的備用設備的自投控制與圖5-29相似,僅是機組的起動部分改為自耦變壓器起動或星~三角起動等。
圖5-29
不論是人工單獨控制還是機電聯(lián)鎖自動控制,若控制箱集中安裝在空調機房控制室,則可分別在這些控制箱上進行人工控制或機電聯(lián)鎖控制;若控制箱分散安裝在機組旁,范圍又比較廣,應在空調控制室設置集中控制臺,如為人工控制,則將按鈕、信號燈等串成一套送至集中控制臺,如為機電聯(lián)鎖控制,亦將起停指令按鈕設在集中控制臺,同時將起動及運行信號燈并一組送入集中控制臺。
3、按順序啟停由專用模塊或BA系統(tǒng)控制 大容量機組大都采用專用控制模塊或接入BA系統(tǒng)。由專用模塊(即專用微機)或BA系統(tǒng)進行順序控制時,只要在控制設備中設定程序,并對每組每臺設備輸出一對觸點,將此觸點串入自控啟停回路中,控制某個繼電器線圈的得電與否,即可。另外,哪臺為備用機組也可由程序設定,可輪流改換,使所有機組使用時間均等,并能按機組運行信號自動投入備用機組。這樣所有機組的自控都為一對接線接入,使強電控制大為簡化。 凡是采用這種控制系統(tǒng),不設集中控制臺,而是在空調控制室設置專用微機系統(tǒng)或BA系統(tǒng)分站,設置監(jiān)控器及鍵盤,必要時設置小型打印機。
采用這類控制時,各機組的控制設備僅與控制模塊或BA系統(tǒng)有聯(lián)系。而不再有二次接線的其他相互聯(lián)系,所以,各機組的供電方式可以靈活選擇。機組容量在75kW及以上時,常采用放射式供電:機組容量不是特別大時,可整個空調系統(tǒng)采用一臺變壓器,以放射式供電,所有冷卻塔機供一路、所有冷卻水泵供一路、所有冷凍水泵供一路,或三種設備每樣一臺成一套供一路;對于特別大容量的機組,可能一套或兩套機組專門采用一臺變壓器,以放射式供電。 在設計中,當備用設備不固定,則按不同用途的設備集中設置自動或手動轉換;若備用設備固定,則分套(即冷卻塔風機、冷卻水泵、冷凍泵、壓縮機)設置自動或手動轉換。
由專用模塊或BA系統(tǒng)控制冷凍(冷卻)泵的強電線路,以星—三角起動為例,見圖5-30,此圖中僅以一臺為例,其他各臺類同。置SA于自控位置時,由BA系統(tǒng)或模塊控制通過自己的指令通道輸出指令給線圈按順序啟停強電系統(tǒng),在虛線框中可以見到KM1~KM3磁力越動器的常開觸點與BA系統(tǒng)或控制模塊相聯(lián)作為反饋信號,在BA系統(tǒng)或模塊控制中具有開機指令而KM1未如期工作時,則KMl常開觸點開斷,BA系統(tǒng)或模塊自動開啟相應的備用設備。
圖5-30五、風機盤管的控制及供電
風機盤管是集中式空調系統(tǒng)中的空氣局部處理裝置、由空氣的加熱、冷卻盤管和風機組成。通過溫控器控制冷、熱盤管的兩通閥或三通閥,從而控制冷、熱盤管水路的通、斷。風機盤管根據(jù)功能可分為單一供冷型和熱/冷兩用型,其工作及控制原理分別如下。(一)二管式、單一供冷的風機盤管 它用作單一房間的降溫調節(jié)??刂圃硪妶D5-31。
圖5-31
(二)二管式、熱/冷二用的風機盤管 它可供單一房間的降溫及采暖用,工作原理見圖5-32。圖5-32
單一供冷或熱/冷二用的風機盤管都為單相(220V)設備,容量自50~240W,可幾臺合用一個供電回路,供電線路由相線(L)、零線(N)、及接地線(PE)三根組成,接線時只要將三根電源線路接入風機盤管中的電機接線盒,再從接線盒內引五根線(如圖5-31、5-32所示)穿管后接人安裝在墻上的溫控器(TS-1)即可,接線盒至電動閥設備的線路出廠時廠家已自行接好。 風機盤管自成獨立控制系統(tǒng),即使有BA系統(tǒng)或專用模塊自控,也不能接入。風機盤管布局比較分散,其供電電源絕大部分與照明合用,不是在電氣豎井的干線上按配電箱供電,就是利用照明配電箱中的幾個獨立回路。因此,它與火警聯(lián)動不是設在從豎井配出的總干線上,就是設在豎井的總配電箱上,火警確認后,切除全區(qū)非消防電源,它就停止運行了。
現(xiàn)代樓宇越來越注重采用節(jié)能環(huán)保技術。在這樣的背景下,以節(jié)能和環(huán)保為主要特征的熱泵技術應運而生。熱泵技術就是指能夠把能量從溫度低(低品位能量)的設備系統(tǒng)傳遞到溫度高(高品位能量)的設備系統(tǒng)。熱泵雖然要消耗一定量的高位能,但所供給的能量卻是消耗的高位能與吸取的低位熱量的總和。第六節(jié)空氣源泵和地源熱泵原理及應用技術簡介一、空氣源熱泵技術(一)空氣源熱泵技術原理 空氣源熱泵技術就是基于逆卡諾循環(huán)原理建立起來的,利用空氣中低品位熱能資源.通過輸入少許的電能.實現(xiàn)低品位熱能向高品位熱能的轉移.從而達到向用戶輸出能量一種節(jié)能、環(huán)保制熱技術。 空氣源熱泵系統(tǒng)通過自然能(空氣蓄熱)獲取低溫熱源,經系統(tǒng)高效集熱整合后成為高溫熱源,用來取(供)暖或供應熱水,整個系統(tǒng)集熱效率甚高。(二)空氣源熱泵技術的特點 總的來說,空氣源熱泵的特點如下:1、空調系統(tǒng)冷熱源合一,不需要專門的冷凍機房、鍋爐房;
2、無冷卻水系統(tǒng),無冷卻水系統(tǒng)動力消耗,無冷卻水損耗;3、由于無鍋爐、無相應的燃料供應系統(tǒng),無煙氣,無冷卻水,系統(tǒng)安全,衛(wèi)生,簡潔;4、系統(tǒng)設備少而集中,操作、維護管理簡單方便;5、規(guī)格齊全,工程適應性強,利于系統(tǒng)劃分,可分層、分塊、分用戶單元獨立設置系統(tǒng)等;
6、夏天運行COP值較冷水機組低,耗電較多,冬季運行節(jié)省能源消耗。對于冬冷夏熱的城市的一般建筑而言,熱泵系統(tǒng)的全年能耗低于水冷機組加鍋爐的空調系統(tǒng);7、造價較高;8、運行條件比水冷式冷水機組差,其壽命也相應要比水冷式冷水機組短;
9、熱泵機組的噪音較大,對環(huán)境及相鄰房間有一定影響,合理的位置設置與隔音措施的到位,熱泵噪音的影響可以基本消除;10、空氣源熱泵的性能隨室外氣候變化明顯。(三)空氣源熱泵的優(yōu)點 熱泵有四大優(yōu)點,第一是節(jié)能,有利于能源的綜合利用,第二點是有利于環(huán)境保護,第三點是冷熱結合,設備應用率高,節(jié)省出投資,第四因為它是電驅動,所以它調控比較方便。
(四)空氣源熱泵有待解決的問題對于空氣源熱泵而言,除了具有種種優(yōu)點之外,仍存在很多不足及有待解決的問題??諝庠礋岜玫臒崮芰凸嵝阅芟禂?shù)隨著室外氣溫的降低而降低??諝庠礋岜昧硗庖粋€突出的問題就是蒸發(fā)器冬季結霜問題。
(五)空氣源熱泵的工作原理熱泵用逆卡諾原理,以極少的電能,吸收空氣中大量的低溫熱能,通過壓縮機的壓縮變?yōu)楦邷責崮?,傳輸至水箱,加熱熱水,所以它能耗低、效率高、速度快、安全性好、環(huán)保性強,源源不斷的供應熱水。熱泵可以與水泵相比擬,水是不能自發(fā)地從低處流向高處,要將低處的水輸送到高處,必須用一臺水泵,消耗一部分電力,才能將水送到高處的水箱中。
同樣,根據(jù)熱力學第二定律,熱量也是不能自發(fā)地從低溫環(huán)境向高溫環(huán)境中轉移(傳送),而要實現(xiàn)這個目的,必須要有一臺機器,消耗一部分機械功(例如電能),才能將低溫環(huán)境中的熱量傳送到高溫環(huán)境中去。這樣的機器就稱之為“熱泵”。
熱泵的作用是將空氣中或低溫水中的熱量取出,連同本身所用的電能轉變成的熱能,一起送到高溫環(huán)境中去應用。圖5-33為空氣源熱泵系統(tǒng)流程圖。空氣源熱泵工作時,把環(huán)境介質中貯存的能量QA在蒸發(fā)器中加以吸收;它本身消耗一部分能量,即壓縮機耗電QB;通過工質循環(huán)系統(tǒng)在冷凝器中進行放熱QC,QC=QA+QB。圖5-33二、地源熱泵技術(一)地源熱泵技術原理 地源熱泵是一種利用地下淺層地熱資源既能供熱又能制冷的高效節(jié)能環(huán)保型空調系統(tǒng)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源(電能),即可實現(xiàn)能量從低溫熱源向高溫熱源的轉移。在冬季,把土壤中的熱量“取”出來,提高溫度后供給室內用于采暖;在夏季,把室內的熱量“取”出來釋放到土壤中去,并且常年能保證地下溫度的均衡。(二)地源熱泵技術特點1、環(huán)保2、一機三用
3、使用壽命長4、全電腦控制,性能穩(wěn)定,可以電話遙控,可以進行溫濕度控制和新風配送。(三)地源熱泵優(yōu)點1、地源熱泵技術屬可再生能源利用技術2、地源熱泵屬經濟有效的節(jié)能技術3、地源熱泵環(huán)境效益顯著4、地源熱泵一機多用,應用范圍廣5、地源熱泵空調系統(tǒng)維護費用低(四)地源熱泵缺點 當然,象任何事物一樣,地源熱泵也不是十全十美的,如其應用會受到不同地區(qū)、不同用戶及國家能源政策、燃料價格的影響;一次性投資及運行費用會隨著用戶的不同而有所不同;采用地下水的利用方式,會受到當?shù)氐叵滤Y源的制約。(五)地源熱泵工作原理 地源熱泵(也稱地熱泵)是利用地下常溫土壤和地下水相對穩(wěn)定的特性,通過深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)或地下水,采用熱泵原理,通過少量的高位電能輸入,實現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉移與建筑物完成熱交換的一種技術。
地源熱泵工作原理是:冬季,熱泵機組從地源(淺層水體或巖土體)中吸收熱量,向建筑物供暖;夏季,熱泵機組從室內吸收熱量并轉移釋放到地源中,實現(xiàn)建筑物空調制冷。根據(jù)地熱交換系統(tǒng)形式的不同,地源熱泵系統(tǒng)分為地下水地源熱泵系統(tǒng)和地表水地源熱泵系統(tǒng)和地埋管地源熱泵系統(tǒng)。在室內熱量通過室內采暖空調末端系統(tǒng)、水源熱泵機組系統(tǒng)和室外地能換熱系統(tǒng)不斷轉移至地下的過程中,通過冷媒-空氣熱交換器(風機盤管),以13℃以下的冷風的形式為房間供冷。
圖5-34為夏季供冷原理圖。圖5-34
地源熱泵系統(tǒng)在制熱狀態(tài)下,地源熱泵機組內的壓縮機對冷媒做功,并通過四通閥將冷媒流動方向換向。由室外地能換熱系統(tǒng)吸收地下水或土壤里的熱量,通過熱泵機組系統(tǒng)內冷媒的蒸發(fā),將水路循環(huán)中的熱量吸收至冷媒中,在冷媒循環(huán)的同時再通過冷媒/空氣熱交換器內冷媒的冷凝,由空氣循環(huán)將冷媒所攜帶的熱量吸收向室內供暖。將地下的熱量不斷轉移至室內。圖5-35為冬季供熱原理圖。
圖5-35
總的來說,地源熱泵系統(tǒng)有兩大優(yōu)勢:一是它能利用儲存于地表淺層取之不盡的低溫熱源,不受地域、資源、季節(jié)、氣候、日夜時段等限制,能實現(xiàn)一套系統(tǒng)三用:冬季供暖、夏季制冷以及全年提供生活熱水。它的量大面廣、穩(wěn)定可靠且清潔無污染。二是它比鍋爐節(jié)省70%以上的能源,制冷時比普通空調節(jié)能15%至20%。一、電梯的基本結構
電梯的整體結構如圖5-36所示第七節(jié)樓宇電梯
圖5-36
(一)四大空間 電梯所占空間主要包括機房、井道、轎廂和層站四大空間。 機房的主要部件是曳引機、控制柜、承重梁、導向輪、電源總開關、限速器、極限開關、發(fā)電機及勵磁柜(直流電梯)、曳引鋼絲繩錐套與繩頭組合(曳引比為2:1)、曳引鋼絲繩、地震報警保護器(VVVF電梯)。 井道的主要部件是轎廂導軌、對重導軌,導軌支架和壓導板、配線槽、對重輪、曳引鋼絲繩、平層感應裝置、限速鋼絲繩漲緊裝置、隨行電纜、電纜支架、端站強迫減速裝置、端站限位開關、極限開關碰輪、限速器脹繩輪、緩沖器、補償裝置、轎廂、中間接線盒、底坑檢修燈。
轎廂的主要部件為轎頂輪(曳引比為2:1)、轎廂架、轎廂底、轎廂壁、轎廂頂、轎廂門、自動門機構、自動安全觸板、門刀裝置、自動門調速裝置、光電保護防夾開關、轎廂召喚鈕、控制電梯功能鈕、轎廂頂檢修鈕及安全燈、平層感應器、護腳板、平衡鏈、導靴、對重,轎廂導軌用的油杯、急停鈕、安全窗及其保護開關、安全鉗、轎廂超載裝置、電話、繩頭板。 層站的主要部件為層樓顯示器、自動層門鑰匙開關、手動鑰匙開關、層門(廳門)、層門門鎖、層門框、層門地坎、呼梯鈕、到站鐘。(二)八大系統(tǒng)
電梯有八大系統(tǒng),分別為:曳引系統(tǒng)、導向系統(tǒng)、門系統(tǒng)、重量平衡系統(tǒng)、電力拖動系統(tǒng)、電氣拖動系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)、安全保護系統(tǒng)。1、曳引系統(tǒng)可輸出和傳遞動力,驅動電梯運行。2、導向系統(tǒng)可限制轎廂和對重的活動自由度,使轎廂和對重只能沿著導軌上下做運動。3、門系統(tǒng)是乘客或貨物的進出口,運行時廳(層)、轎門必須封閉,到站時才能打開。4、重量平衡系統(tǒng)可相對平衡轎廂重量以及補償高層電梯曳引繩長度的影響。5、電力拖動系統(tǒng)可提供動力,對電梯實行速度控制。6、電氣控制系統(tǒng)可對電梯的運行實行操縱和控制。7、安全保護系統(tǒng)可保證電梯安全使用,防止一切危及人身安全的事故發(fā)生。二、電梯安全操作的基本要求(一)電梯的安全使用
確保電梯在使用過程中人身和設備安全必須做到以下幾點。1、加強對電梯的管理,建立并堅持貫徹切實可行的規(guī)章制度。2、有司機控制的電梯必須配備專職司機,無司機控制的電梯必須配備管理人員。除司機和管理人員外,還應委托適應的電梯專業(yè)安裝維修單位維修保養(yǎng)。3、制定并堅持貫徹安全操作規(guī)程。4、依據(jù)維保合同,監(jiān)督維修人員的日常維護和預檢修制度的執(zhí)行情況。
5、司機、管理人員、維修人員等發(fā)現(xiàn)不安全因素時,應及時采取措施直至停止使用。6、停用超過一周后重新使用時,使用前應經認真檢查和試運行后方可交付繼續(xù)使用。7、電梯電氣設備的一切金屬外殼必須采取保護性接地或接零措施。8、機房內應備有滅火設備。9、照明電源和動力電源應分開供電。10、電梯的工作條件和技術狀態(tài)應符合隨機技術文件和有關標準的規(guī)定。(二)電梯的安全操作規(guī)程 制定并嚴格貫徹司機、乘用人員、維修人員的安全操作規(guī)程,是安全使用電梯的重要環(huán)節(jié)之一,也是提高電梯使用效果和避免發(fā)生人身設備事故的重要措施之一。其安全操作規(guī)程的主要內容一般如下。1、乘用人員的安全操作規(guī)程 (1)行駛前的準備工作
1)在多班制的情況下,司機在上班前應做好交接班手續(xù),了解電梯在上一班的運行情況。
2)開啟廳門進入轎廂之前,需注意電梯的轎廂是否停在該層站。
3)開始工作前(開放電梯前),對于有司機控制的電梯,司機應控制電梯上、下試運行數(shù)次,觀察并確定電梯的關門、啟動、運行、選層、換速、平層??块_門、上下端站限位裝置、安全觸板、信號登記和消號等性能和作用是否正常,有無異常的撞擊聲和噪聲等。對于無司機控制的電梯,上述工作應由管理人員負責進行。 4)做好轎廂、廳轎門及其他乘用人員可見部分的衛(wèi)生工作。 (2)使用過程中的注意事項
1)有司機控制的電梯,司機在工作時間內需要離開轎廂時,應將電梯開到基站,鎖梯后方可離開。
2)嚴格禁止乘用人員隨便扳弄操縱箱上的開關和按鈕等電器元件。
3)轎廂載重應不超過電梯的額定載重量。
4)裝運易燃易爆等危險物品時,需預先通知司機或管理部門,以便采取穩(wěn)妥的安全措施。
5)嚴禁在開啟轎門的情況下,通過按應急按鈕,控制電梯以慢速作正常運行的行駛。 除特殊情況外,不允許用電梯的慢速檢修狀態(tài)當作正常運送任務行駛。6)不得通過扳動電源開關或按急停按鈕等方法作為一般正常運行中的消號。7)不得通過開啟安全窗去搬運長件貨物。
8)乘用人員進入轎廂后,切勿倚靠轎廂門,以防電梯啟動關門或??块_門時碰撞乘用人員或夾住衣物等。9)轎廂頂部除電梯自身的設備外,不得放置其他貨物。
10)電梯在運行過程中不得突然換向。
11)運送重量大的貨物時,應將物件放置在轎廂的中間位置上,防止轎廂傾斜。
12)司機、乘用人員及其他任何人員,均不允許在廳、轎門中間停留或談話。 13)載貨電梯在裝貨過程中發(fā)生溜車時,轎內司機或乘用人員不允許從轎門跳離轎廂。 (3)發(fā)生下列現(xiàn)象之一時,應立即停機并通知維修人員檢修 1)作轎內指令登記和關閉廳門、轎門后,電梯不能啟動,或司機關閉廳門、轎門后,電梯不能啟動。2)在廳門、轎門開啟的情況下,在轎內按下指令按鈕時能啟動電梯。
3)到達預選層站時,電梯不能自動提前換速,或者雖能自動提前換速,但平層時不能自動???,或者??亢蟪钸^大,或者??亢蟛荒茏詣娱_門。
4)電梯在額定速度下運行時,限速器和安全鉗動作剎車。
5)電梯在運行過程中,在沒有轎內外指令登記信號的層站,電梯能自動換速和平層??块_門或中途停車。
6)在廳外能把廳門扒開。
7)人體碰觸電梯部件的金屬外殼時有麻電現(xiàn)象。
8)熔斷器頻繁燒斷或空氣開關頻繁跳閘。
9)元器件損壞,信號失靈,無照明。10)電梯在啟動、運行,??块_門過程中有異常的噪聲、響聲、振動等。
(4)使用完畢關閉電梯時,應將電梯開到基站,把操縱箱上的電源、信號、照明等的開關復位,將電梯門關閉好。 (5)發(fā)生下列情況之一時,應采取相應措施
1)電梯運行過程中發(fā)生超速,超越端站樓面繼續(xù)運行,出現(xiàn)異常響聲和沖擊振動,有異常氣味等,對準備企圖跳離轎廂的乘客進行嚴肅的勸阻。
2)電梯在運行中突然停車,在未查清事故原因之前應切斷電源,指揮乘客撤離轎廂,若轎廂不在廳門口處,應設法通知維修人員到機房用盤車手輪盤車,使電梯與門口停平。
3)發(fā)生火災時,司機和乘用人員要保持鎮(zhèn)靜,把電梯就近開到安全的層站停車,并迅速撤離轎廂,關閉好廳門,停止正常使用。
2、維修人員的安全操作規(guī)程 (1)維護修理前的安全準備工作
1)轎廂內或入口的明顯處應掛上“檢修停用”標牌。
2)讓無關人員離開轎廂或其他檢修工作場地,關好廳門,不能關閉廳門時,需用合適的護柵擋住入口處,以防無關人員進入電梯。
3)檢修電器設備時,一般應切斷電源或采取適當?shù)陌踩胧?/p>
4)一個人在轎頂上做檢修工作時,必須按下轎頂檢修箱上的急停按鈕,關好廳門,在操縱箱上掛“人在轎頂,不準亂動”的標牌。 (2)檢修過程中的安全注意事項
1)給轉動部位加油、清洗,或觀察鋼絲繩的磨損情況時,必須停閉電梯。
2)人在轎頂上工作時,站立之處應有選擇,腳下不得有油污。否則,應打掃干凈以防滑。
3)人在轎頂上準備開動電梯以觀察有關電梯部件的工作情況時,必須牢牢握住轎廂繩頭板、轎架上梁或防護柵欄等機件。不能握住鋼絲繩,并注意整個身體置于轎廂外框尺寸之內,防止被其他部件碰傷。需由轎內的司機或檢修人員開電梯時,要交代和配合好,未經許可不準開動電梯。
4)在多臺電梯共用一個井道的情況下,檢修電梯應加倍小心,除注意本電梯的情況外,還應注意其他電梯的動態(tài),以防被其碰撞。
5)禁止在井道內和轎頂上吸煙。
6)檢修電器部件時,應盡可能避免帶電作業(yè),必須帶電操作或難以在完全切斷電源的情況下操作時,應預防觸電,并由主持和助手協(xié)同進行。
7)使用的手燈必須采用帶護罩的,電壓為36V以下的安全燈。
8)嚴禁維修人員站在井道外探身到井道內,以及兩只腳分別站在轎廂頂與廳門上坎之間或廳門地坎與轎廂踏板之間進行長時間的檢修操作。9)進入底坑后,應將底坑檢修箱上的急停開關或限速漲緊裝置的斷繩開關斷開。 三、電梯發(fā)生故障時的安全操作
下面列舉一些電梯故障情況下的安全操作方法以及正確的處理措施。(一)當電梯運行中突然停車時當電梯在運行中突然停車,轎廂處于平層區(qū)域時,操作人員應將
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