降低饮水机耗电量.doc

2008年管道储运公司优秀QC小组成果饮 水 机 光 控 开 关 的 研 制小组名称：莘县站综合班QC小组发布人：孙文泉单位名称：聊城输油处2008年11月26日一、选择课题：饮水机是一种常见的电气产品，因使用方便，应用范围较广。同时我们看到它经常一天24小时的投用，其中夜晚约有12小时在做无用功。“能不能把这12小时的浪费电能节约下来”？面对这样的疑问我们QC小组成员将此次作为活动的课题。二、现状调查：莘县站办公室有10台饮水机，其中有2台值班岗位需24小时供电，其它的8台夜晚无需供电。饮水机铭牌标示功率500瓦，日耗电为0.75度,由于饮水机电源指示灯较小，亮度不高，时常造成工作人员忘记关机，虽然加强监督检查，效果依然不够理想，而且费时费力。三、设定目标：希望通过此次活动，实现本站饮水机白天供电，夜晚饮水机自动停机来达到降低耗电量目标。目标实现可带来两方面的好处。、节电。、饮用反复加热的水对人体有危害。、减少运行时间，延长机器使用寿命。四、确定最佳方案：经过大家讨论提出三种方案如下：1、在各个饮水机上安装时间控制器控制饮水机投用时间为21：00-8：00。2、在各办公室插座电源控制总线上安装时间控制器，投用时间为21：00-8：00。3、模仿走廊灯光控原理，给饮水机安装光控开关，达到白天供电，夜晚熄灯断电。三种方案比较如下：方案优点缺点是否选用方案一1、节电使用不方便投入较方案2大否方案二1、节电2、投入较方案1小使用不方便投入较方案3大否方案三1、节电2、投入比方案2小方便使用选用大家认为方案三是一种简单、有效解决问题的办法。五、方案构思：白天由光控开关控制小型继电器接通饮水机的电路供电。夜晚办公室熄灯后由光控开关控制小型继电器断开饮水机的电路。其原理是： 白天光控开关的感光元件感受到光线阻值变小给控制与非门电路D1输入低电平，其输出的高电平送入与非门电路D2进行整形后输出低电平，再经与非门电路D3、D4整形最后输出的低电平送到可控硅的触发极，可控硅截止，小型继电器的线圈无电，接入小型继电器常闭接点的加热器回路在通路状态。夜晚工作情况相反。 图1光控开关的原理电路图 常闭触点A B饮水机继电器线圈图1.1饮水机控制图感光RG控制门D1整形D2二级整形D3D4电子开 关T继电器线圈图2 光控开关方框图六、元件选用：IC选用数字集成电路cd4011，其里面含有四个独立的与非门电路。内部结构见图3，Vss是电源的负极，Vdd是电源的正极。可控硅t选用1 a400v的进口单向可控硅100-6型，单向可控硅的外形如图4所示。光敏电阻选用的是625a型，有光照射时电阻为20k以下，无光时电阻值大于100mq。二极管采用普通的整流二极管1n4001。总之，元件的选择可灵活掌握，参数可在一定范围内选用。其它元件按图1所示的标注即可。选择了一种小型通用继电器JQX-10F与控制电路配合。七、安装调试准备好全套元件后，用万用表检测一下各元件的质量，做到心中有数。焊接时注意先焊接无极性的阻容元件，电阻采用卧装，电容采用直立装，紧贴电路板，焊接有极性的元件如电解电容、话筒、整流二极管、三极管、单向可控硅等元件时千万不要装反，注意极性的正确，否则电路不能正常工作甚至烧毁元器件。调试前，先将焊好的电路板对照电路图认真核对一遍，不要有错焊、漏焊、短路、元件相碰等现象发生。通电后，人体不允许接触电路板的任一部分，防止触电，注意安全。如用万用表检测时，只用将万用表两表笔接触电路板相应处即可。 焊接完毕后电路调试时先将光敏电阻的光挡住，将ab分别接在小型继电器的线圈电路上，这时饮水机电源灯应不亮，若用光照射光敏电阻，这时灯亮，说明整个电路完好，制作成功。 八、存在的问题通过使用：认为存在以下缺陷要加以改进1、光控开关动作过于灵敏，短暂光线照射即动作，容易受临时光线的影响而发生误动作。如夜间进入办公室开灯光控开关即时动作，随即离开光控开关即时断开，而这时不需要光控开关工作。2、饮水机内不便安装光控开关和小型继电器。改进措施：1、针对缺陷我们认为应在控制电路中D2电路后加入延时电路R8和C3。改变R8或C3的值，可改变延时时间，满足不同目的。初步设定延时60秒2、将220V小型继电器改为24V微型继电器，体积缩小1/4，线圈电路改为直流供电，将光控开关和继电器集成到一起, 便于安装九、更改设计：根据改进措施我们画出改进图如下：由于微型继电器只有常开触点，我们采用集成电路的D1、D2、D4获得触发脉冲，使得光控开关白天动作闭合饮水机电路加热。夜晚断开电路停止加热如图： 图3 改进图十、方案实施：我们将电路改进集成在一个长方形的小盒子里,长8cm宽5cm高3cm，安装在饮水机的背面，不用打开机器不用更改内部电路，安装方便又有不影响饮水机的外观。 饮水机背视图 饮水机侧视图十一、效果检查：通过试用观察，饮水机白天自动投入，夜晚熄灯后自动断电无人控制。免去了人员管理饮水机的繁琐工作，杜绝了夜晚长时间投用饮水机浪费电能的问题。十二、效益估算：每天夜间的时间平均可达12小时，而饮水机经常是常开的。如不关闭电源开关，一台饮水机按500瓦计算日耗电0.75度（数据源于产品说明书）则浪费能源0.35度，一年则浪费电能0.35X365=127.75度，一度电按0.6元计算，损耗达76.65元，而一只光控开关的成本只有25元。本站10台饮水机安装光控开关可节约766.5元，如果推广光控开关将获得可观的节能效益。十三、标准化：对本次活动的电路控制图、元器件型号进行整理（上面已经说明不再进行复述），共各单位借鉴和使用。十四、总结回顾：1、在实现饮水机自动启停的过程中，我们进行了一个完整的大的PDCA循环，其中包含了多个小PDCA循环，达到了既定