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        潔凈廠房空調(diào)機(jī)組自控設(shè)計探討

        2019-09-10 23:27:56趙宏偉
        今日自動化 2019年3期
        關(guān)鍵詞:變風(fēng)量壓差溫濕度

        趙宏偉

        摘要:文章中針對潔凈廠房空調(diào)機(jī)組自控設(shè)計,對潔凈廠房工業(yè)空調(diào)機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了詳細(xì)的探討,文中結(jié)合作者的工程實(shí)踐,對潔凈廠房的控制策略分別進(jìn)行了詳細(xì)的說明。對工業(yè)空調(diào)機(jī)組具體的控制方式,軟件設(shè)計都有詳細(xì)的描述。并對控制系統(tǒng)的儀表的特點(diǎn)也做了相關(guān)的設(shè)計說明。對BMS系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組的控制有一定的參考價值。

        關(guān)鍵詞:空調(diào)控制系統(tǒng);溫濕度;壓差;變風(fēng)量;控制策略

        中圖分類號:TB657

        文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        文章編號:2095-6487(2019)03-0130-02

        0引言

        空調(diào)系統(tǒng)主要的控制指標(biāo)有溫濕度,壓力,壓差,風(fēng)速,風(fēng)量等;通過調(diào)整空調(diào)機(jī)組的送風(fēng)機(jī)頻率,輸出合適的風(fēng)量給到車間;通過單獨(dú)調(diào)整工藝房間的變風(fēng)量閥,使得房間壓差滿足規(guī)定要求;通過調(diào)整新風(fēng)和回風(fēng)的比例,補(bǔ)充合適的新風(fēng)量;在空調(diào)機(jī)箱處配備熱水、冷凍水、通過調(diào)整冷熱水的流量對用風(fēng)進(jìn)行溫度調(diào)控,以滿足車間溫度要求;一般在空調(diào)機(jī)組處設(shè)蒸汽加濕,冬季對用新風(fēng)進(jìn)行濕度調(diào)控,在夏季可以通過調(diào)整冷水盤管的流量進(jìn)行除濕,一般機(jī)組都是以濕度調(diào)節(jié)優(yōu)先于溫度調(diào)節(jié)。

        控制方式有手自動操作模式;對一般的舒適性空調(diào)基于節(jié)能考慮自動控制模式主要為冬季、夏季兩種工作模式,根據(jù)各自要求,自動實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)備的控制,以達(dá)到要求的車間溫濕度范圍;對一些工藝車間的空調(diào)是不分工作模式的,因為它無論在什么情況下,都要保證工藝生產(chǎn)的環(huán)境要求。同時安全方面與消防系統(tǒng)進(jìn)行連鎖。

        溫度的調(diào)整范圍為2°C~26°C,濕度的調(diào)整范圍為35%~.75%。具體根據(jù)工藝要求。

        1機(jī)組主要控制策略介紹

        1.1機(jī)組的組控(組啟組停)控制

        一般空調(diào)機(jī)組的啟動流程見圖1所示。

        機(jī)組的停止流程和啟動流程邏輯時序反過來即可”。

        1.2機(jī)組的溫度控制

        設(shè)定值小于實(shí)時回風(fēng)溫度持續(xù)Ot后強(qiáng)制加熱管道調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定為0%,同時激活PID1;實(shí)時回風(fēng)溫度高于等于30°C(環(huán)境空氣質(zhì)量設(shè)計要求溫度上限)時立即強(qiáng)制加熱管道調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定為0%,同時激活PID1。

        設(shè)定值大于實(shí)時值持續(xù)△t后強(qiáng)制表冷器調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定為0%,同時激活PID2,實(shí)時回風(fēng)溫度低于等于15C(環(huán)境空氣質(zhì)量設(shè)計要求溫度下限)時立即強(qiáng)制表冷器調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定為0%,同時激活PID2。

        冬季北方機(jī)組為保證防凍,熱水閥要保定一定最低開度;同時在一些機(jī)組還具備兩級加熱模式,第一級作為預(yù)熱用,第二級作為調(diào)節(jié)用。

        1.3機(jī)組的濕度控制

        檢測新風(fēng)的濕度足夠低時,啟動蒸汽閥加濕模式,通過送回風(fēng)母管(若有回風(fēng)采用回風(fēng)母管)的濕度與設(shè)定濕度的比較進(jìn)行PID調(diào)節(jié)蒸汽閥的開度。

        當(dāng)檢測新風(fēng)的濕度足夠高時,啟動表冷器除濕模式,通過送回風(fēng)母管(若有回風(fēng)采用回風(fēng)母管)的濕度與設(shè)定濕度的比較進(jìn)行PID調(diào)節(jié)冷水閥的開度。

        除濕模式優(yōu)先于溫度調(diào)節(jié)模式,也就是冷水閥優(yōu)先響應(yīng)除濕模式的PID調(diào)節(jié),若濕度滿足要求后溫度低于設(shè)定值,可以通過PID控制熱水閥的開度進(jìn)行等濕加溫。

        1.4機(jī)組的送風(fēng)風(fēng)量控制

        送風(fēng)母管風(fēng)量實(shí)際值與設(shè)定值比較后,進(jìn)行PID調(diào)節(jié)來控制送風(fēng)風(fēng)機(jī)的頻率,從而實(shí)現(xiàn)送風(fēng)風(fēng)量的穩(wěn)定給定。對于一般的藥廠工藝車間是不允許風(fēng)機(jī)隨意停機(jī)的,對于一般性故障,采用降頻報警的形式。對于消防連鎖采用故障停機(jī)模式。

        1.5機(jī)組的排風(fēng)風(fēng)量控制

        排風(fēng)母管風(fēng)量實(shí)際值與設(shè)定值比較后,進(jìn)行PID調(diào)節(jié)來控制排風(fēng)風(fēng)機(jī)的頻率,從而實(shí)現(xiàn)排風(fēng)風(fēng)量的穩(wěn)定排出。

        BMS的排風(fēng)依據(jù)排出氣體特性的不同需要不同的排風(fēng)機(jī)進(jìn)行處理,如消毒排風(fēng)。

        對有壓差控制要求的房間,需要對其排風(fēng)機(jī)的排風(fēng)風(fēng)量(風(fēng)壓)進(jìn)行控制,所以需要進(jìn)行變頻調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)。

        1.6系統(tǒng)房間壓差控制介紹

        利用定風(fēng)量閥和變風(fēng)量閥自動控制潔凈區(qū)各個房間的壓差,保證系統(tǒng)回風(fēng),同時來防止?jié)崈魠^(qū)污染和交叉污染。定風(fēng)量閥用在對房間壓差保持一定的房間使用,通過固定的風(fēng)量保證壓差即可。變風(fēng)量閥應(yīng)用在對一些工藝生產(chǎn)要求的房間依據(jù)工藝要求對壓差值有不同的要求的房間應(yīng)用。通過定風(fēng)量閥和變風(fēng)量閥的控制來控制房間的壓差是目前BMS系統(tǒng)最重要的控制方式。

        無論是定風(fēng)量閥還是變風(fēng)量閥閥體自身都有單獨(dú)的控制器(采用末端控制方式),BMS系統(tǒng)只是對變風(fēng)量閥設(shè)定壓差值,同時得到閥體控制器反饋得壓差值。BMS系統(tǒng)會做差異報警(同時要注意房間房門開啟的壓差變化)。對定風(fēng)量閥系統(tǒng)一般只讀反饋值,不做任何控制。

        1.7如何加強(qiáng)機(jī)組的控制精度

        空調(diào)系統(tǒng)熱惰性大,滯后大。房間溫度控制主要擾量有新風(fēng)溫度擾動、夏季表冷器制冷量不穩(wěn)定擾動、表冷器除濕量改變引起送風(fēng)溫度擾動、房間熱擾動等。

        (1)選用正確的空調(diào)系統(tǒng),選取合適的控制策略,完全可在大范圍內(nèi)、大面積實(shí)現(xiàn)溫度控制精度士0.5"C,濕度控制精度土5%RH要求。

        (2)空調(diào)系統(tǒng)熱惰性大,滯后大,溫度&濕度控制可以采用前饋控制或串級控制(比如可以將送風(fēng)和回風(fēng)進(jìn)行組合)。

        (3)對濕度要求高的系統(tǒng)應(yīng)選用高精度加濕器,加濕器應(yīng)反應(yīng)速度快,滯后小。

        2BMS系統(tǒng)儀表特點(diǎn)

        (1)儀表電壓等級復(fù)雜,一般BMS自動系統(tǒng)自身都需要配置變壓器。至少應(yīng)該能提供交直流24V電源輸出。

        (2)儀表自身接線比較復(fù)雜,空調(diào)暖通的儀表接線一般有兩種方式,一種是按信號的不同及一個信號一根電纜。一種是按設(shè)備的不同及一個設(shè)備走一個電纜(當(dāng)然是在該設(shè)備的儀表電壓等級一致的情況或不會造成信號間的干擾)。根據(jù)我們在執(zhí)行中的經(jīng)驗大部分業(yè)主因為經(jīng)濟(jì)原因會選擇后者。也就是多個儀表信號共用一根電纜的模式。

        (3)無論是采用哪種布纜方式,在空調(diào)自控系統(tǒng)中的交直流24v負(fù)端是要連通的,這也是儀表自身的特點(diǎn)決定的,主要是一些模擬量水閥和風(fēng)閥的接線。

        (4)BMS.系統(tǒng)的儀表一般的選擇要選擇暖通空調(diào)專用系列的產(chǎn)品。因為這種儀表是針對暖通空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)做了一些特定的處理方式。比如對環(huán)境,安裝方式等方面的考慮。

        針對于以上的這些特點(diǎn),我們作為自動工程師若參與儀表選型應(yīng)盡量堅持以下的一些原則:

        (1)盡量統(tǒng)一儀表的信號給定及反饋方式,比如盡量選擇4到20ma,少選擇電壓反饋信號(受干擾大,另外模擬量電壓輸入模塊的通道隔離是必須的,如果沒有通道隔離建議選擇隔離器)。

        (2)從系統(tǒng)自身角度我們不推薦按儀表設(shè)備布纜,還是推薦按信號方式布纜,這樣便于調(diào)試和維護(hù),故障影響范圍也會相應(yīng)的縮小。

        (3)若我們參與選型工作一定要選擇暖通空調(diào)專用系列的產(chǎn)品。

        (4)常用的一些具備這種專門的暖通空調(diào)系列的儀表廠家有西門子,E+E,KIMO(法國),BELIMO,德國妥思,Dwyer,Setra,橫河等。

        3結(jié)束語

        綜上所述,實(shí)現(xiàn)文中所描述的控制方式,控制目標(biāo)一般采用DDC或者PLC的方式,目前新建廠房一般都會選擇大型的PLC控制模式,現(xiàn)場配備觸摸屏,同時一般的廠房設(shè)計都有中控室,中控室內(nèi)配備有相關(guān)的SCADA控制軟件。目前的主流的控制系統(tǒng)一般有西門子,施耐德,AB等廠家。

        參考文獻(xiàn)

        [1]陳霖新.潔凈廠房的設(shè)計與施工[D].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2003.

        [2]馮樹根.空氣潔凈技術(shù)與工程應(yīng)用[D].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2010.

        [3]李蔚.空調(diào)自動控制系統(tǒng)設(shè)計例析[J].建筑電氣,2004(Z1):143-146.

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