潔凈廠房空調(diào)機(jī)組自控設(shè)計(jì)探討

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(jì)，對潔凈廠房工業(yè)空調(diào)機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)說明。對BMS系統(tǒng)的空調(diào)機(jī)組的控制有一定的參考價(jià)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(hào)：TB657

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：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(dòng)操作模式;對一般的舒適性空調(diào)基于節(jié)能考慮自動(dòng)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(dòng)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?yàn)樗鼰o論在什么情況下，都要保證工藝生產(chǎn)的環(huán)境要求。同時(shí)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(dòng)流程見圖1所示。

機(jī)組的停止流程和啟動(dòng)流程邏輯時(shí)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(shí)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(shí)激活PID1;實(shí)時(shí)回風(fēng)溫度高于等于30°C（環(huán)境空氣質(zhì)量設(shè)計(jì)要求溫度上限）時(shí)立即強(qiáng)制加熱管道調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定為0%，同時(shí)激活PID1。

設(shè)定值大于實(shí)時(shí)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(shí)激活PID2，實(shí)時(shí)回風(fēng)溫度低于等于15C（環(huán)境空氣質(zhì)量設(shè)計(jì)要求溫度下限）時(shí)立即強(qiáng)制表冷器調(diào)節(jié)閥開度設(shè)定為0%，同時(shí)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(shí)在一些機(jī)組還具備兩級(jí)加熱模式，第一級(jí)作為預(yù)熱用，第二級(jí)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(shí)，啟動(dòng)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(shí)，啟動(dòng)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(bào)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(dòng)控制潔凈區(qū)各個(gè)房間的壓差，保證系統(tǒng)回風(fēng)，同時(shí)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(shí)得到閥體控制器反饋得壓差值。BMS系統(tǒng)會(huì)做差異報(bào)警（同時(shí)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(dòng)、夏季表冷器制冷量不穩(wěn)定擾動(dòng)、表冷器除濕量改變引起送風(fēng)溫度擾動(dòng)、房間熱擾動(dòng)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(jí)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(jí)復(fù)雜，一般BMS自動(dòng)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(hào)的不同及一個(gè)信號(hào)一根電纜。一種是按設(shè)備的不同及一個(gè)設(shè)備走一個(gè)電纜（當(dāng)然是在該設(shè)備的儀表電壓等級(jí)一致的情況或不會(huì)造成信號(hào)間的干擾）。根據(jù)我們在執(zhí)行中的經(jīng)驗(yàn)大部分業(yè)主因?yàn)榻?jīng)濟(jì)原因會(huì)選擇后者。也就是多個(gè)儀表信號(hào)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?yàn)檫@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(dòng)工程師若參與儀表選型應(yīng)盡量堅(jiān)持以下的一些原則：

（1）盡量統(tǒng)一儀表的信號(hào)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(hào)（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(hào)方式布纜，這樣便于調(diào)試和維護(hù)，故障影響范圍也會(huì)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(huì)選擇大型的PLC控制模式，現(xiàn)場配備觸摸屏，同時(shí)一般的廠房設(shè)計(jì)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。

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