樓宇自控系統(tǒng)控制原理與實(shí)施論文

時(shí)間：2021-06-12 18:50:29 論文我要投稿

　　摘要:以實(shí)際工程為例，說(shuō)明樓宇自控來(lái)統(tǒng)的組成及監(jiān)控原理，介紹采用的系統(tǒng)及布置方案.本文對(duì)樓宇自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有普遍參考價(jià)值.

樓宇自控系統(tǒng)控制原理與實(shí)施論文

　　關(guān)鍵詞:BA系統(tǒng),DDC控制器,監(jiān)瀏,制冷機(jī)

　　1系統(tǒng)組成

　　某電力調(diào)度信息中心是一座綜合性辦公大樓. 大樓采用了美國(guó)HONEYwELL公司的XBS基本型建筑物自動(dòng)化系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱BA系統(tǒng))對(duì)建筑物內(nèi)的設(shè)備進(jìn)行控制與管理.系統(tǒng)由一臺(tái)中央站、17臺(tái)DDC(直接數(shù)字控制器)、若干現(xiàn)場(chǎng)傳感器及執(zhí)行器等組成，如圖1所示.根據(jù)監(jiān)控點(diǎn)的分布情況，在設(shè)備較集中的冷凍機(jī)房和水泵房處分別設(shè)置了兩臺(tái)XL500型DDC(大型控制器)，其它樓層空調(diào)機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置了15臺(tái)XL10。型DDC(中型控制器).這些DDC作為系統(tǒng)的分站，通過(guò)各監(jiān)控點(diǎn)直接就近監(jiān)控設(shè)備. 系統(tǒng)中，17臺(tái)DDC通過(guò)一條C一BUS通信總線與中央站通信，形成一套集散控制系統(tǒng):即中央站承擔(dān)集中管理功能，分站即DDC承擔(dān)實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的控制和調(diào)節(jié)功能方案.在BA中央操作站不工作、BA中央操作站故障或C一BUS故障等情況下，DDC仍可根據(jù)預(yù)先編制好并存放在塊擦存儲(chǔ)器內(nèi)的程序?qū)ζ涔茌牱秶鷥?nèi)的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制.中央站由UPS供電，DDC及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)器件、執(zhí)行器件由專用凈化電源供電.

　　2控制對(duì)象及監(jiān)控原理分析

　　2.1空調(diào)水系統(tǒng)

　　空調(diào)水系統(tǒng)豎向分為兩個(gè)區(qū)即低區(qū)系統(tǒng)和高區(qū)系統(tǒng). 由圖2看出，三臺(tái)制冷機(jī)、五臺(tái)冷卻泵及八臺(tái)冷卻塔構(gòu)成了冷卻水循環(huán)系統(tǒng).冷凍水循環(huán)系統(tǒng)則由三臺(tái)制冷機(jī)、三臺(tái)一次冷凍泵、兩臺(tái)集分水器及壓力平衡閥、兩臺(tái)二次冷水泵、兩臺(tái)冷水換熱器及空氣處理機(jī)組等構(gòu)成.低區(qū)由制冷機(jī)及一次冷凍泵直接提供一次冷水(7℃一12C).高區(qū)則由兩個(gè)循環(huán)組成:冷凍水從制冷機(jī)出發(fā)經(jīng)過(guò)冷水換熱器、一次冷凍泵然后再返回制冷機(jī)，構(gòu)成了第一個(gè)循環(huán);冷凍水從冷水換熱器出發(fā)，經(jīng)過(guò)二次循環(huán)泵、空氣處理機(jī)組，然后返回冷水換熱器構(gòu)成了第二個(gè)循環(huán).冷水換熱器(置換出8℃~13C的二次冷水)藕合了這兩個(gè)循環(huán)系統(tǒng).(1)制冷機(jī)的監(jiān)控

　　從以上分析可以看出，本系統(tǒng)是一個(gè)單級(jí)泵變水量制冷系統(tǒng)川.正常運(yùn)行時(shí)，制冷機(jī)、冷凍水泵、冷卻水泵一一對(duì)應(yīng).BA系統(tǒng)監(jiān)測(cè)制冷機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)，同時(shí)對(duì)制冷機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程啟停控制.

　　(2)單臺(tái)制冷機(jī)

　　同冷卻水泵、冷凍水泵的聯(lián)鎖控制.根據(jù)工藝要求聯(lián)鎖啟動(dòng)順序?yàn)?冷卻水泵投入一根據(jù)冷卻水回水溫度判定冷卻塔風(fēng)機(jī)投入~冷凍水泵投入~制冷機(jī)投入.聯(lián)鎖停止順序?yàn)?制冷機(jī)切除~冷卻水泵切除~冷卻塔風(fēng)機(jī)切除~冷凍水泵切除.

　　(3)負(fù)荷計(jì)算BA系統(tǒng)

　　在低區(qū)分水器的冷凍水總進(jìn)水管道設(shè)置流量傳感器+變送器，用以計(jì)算冷水流，同時(shí)在低區(qū)分水器和集水器上分別設(shè)置水溫傳感器用于檢測(cè)低區(qū)冷凍水溫度.

　　(4)制冷機(jī)臺(tái)數(shù)控制

　　BA系統(tǒng)根據(jù)冷負(fù)荷大小決定投入制冷機(jī)臺(tái)數(shù).

　　(5)平衡閥的控制

　　采用負(fù)荷控制時(shí)，為保證制冷機(jī)水量的恒定，BA系統(tǒng)在高低區(qū)分設(shè)了兩個(gè)電動(dòng)平衡閥.低區(qū)設(shè)立在總分水器與集水器之間，高區(qū)設(shè)立在供回水總管之間.現(xiàn)以低區(qū)為例說(shuō)明平衡閥控制原理.總分水器與集水上各設(shè)置了壓力傳感器，用以計(jì)算供回水壓差△P，分水器和集水器之間設(shè)置旁通平衡閥.控制原理如圖3所示.當(dāng)實(shí)際所需冷負(fù)荷增大時(shí)，負(fù)荷側(cè)冷水流量增加，△p減小，此時(shí)通過(guò)減小平衡閥的'開(kāi)度來(lái)達(dá)到補(bǔ)充平衡.最大旁通水量約為一臺(tái)一次泵的流通水量.同時(shí)，從旁通管道來(lái)的水返回回水總管，進(jìn)入制冷機(jī)，因而制冷機(jī)蒸發(fā)器的水流量始終保持穩(wěn)定，保證了傳熱效率，避免蒸發(fā)器凍裂的危險(xiǎn)或制冷機(jī)工作不穩(wěn)定. 本系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)整定值如下:高區(qū)1.3MPa，低區(qū)2.5MPa.

　　(6)冷卻塔的監(jiān)

　　冷卻水系統(tǒng)共設(shè)置了三組8臺(tái)冷卻塔.在每路冷卻水回水總管上加裝水溫傳感器用以測(cè)量冷卻水回水溫度.冷卻塔組投入的數(shù)量取決于制冷機(jī)投入的臺(tái)數(shù)，根據(jù)制冷機(jī)與冷卻塔組的對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)啟動(dòng)制冷機(jī)時(shí)，應(yīng)投入對(duì)應(yīng)的冷卻塔組.現(xiàn)以一組為例說(shuō)明冷卻塔投入與切除的原則. 當(dāng)一號(hào)冷卻泵運(yùn)行且冷卻水溫度超過(guò)29℃時(shí)，6“冷卻塔投入;當(dāng)冷卻水溫度超過(guò)31C時(shí)，7“冷卻塔投入;當(dāng)冷卻水溫度超過(guò)33“C時(shí)，8“冷卻塔投入.反之，當(dāng)冷卻水溫度低于33℃時(shí)，8“冷卻塔切除;當(dāng)冷卻水溫度低于31℃時(shí)，7“冷卻塔切除;當(dāng)冷卻水溫度低于29℃時(shí)，6“冷卻塔切除.現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試應(yīng)仔細(xì)設(shè)計(jì)溫度差并加以必要的延時(shí)，這樣才能保證制冷機(jī)正常運(yùn)行并且避免冷卻塔頻繁啟停.

　　(7)冷凍水泵、冷卻水泵臺(tái)數(shù)控制

　　冷卻水泵、冷凍水泵采用同制冷機(jī)—對(duì)應(yīng)的控制原則.當(dāng)需要一臺(tái)制冷機(jī)時(shí)，先啟動(dòng)一臺(tái)冷卻水泵再啟動(dòng)一臺(tái)冷凍水泵.

　　(8)空調(diào)用膨脹水箱的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

　　在低區(qū)和高區(qū)各設(shè)置一個(gè)膨脹水箱，分別為空調(diào)水系統(tǒng)高、低區(qū)進(jìn)行定壓，保證空調(diào)水系統(tǒng)為閉式系統(tǒng).BA系統(tǒng)對(duì)膨脹水箱的水位進(jìn)行檢測(cè)，其具體報(bào)警水位現(xiàn)場(chǎng)整定.

　　(9)鍋爐及換熱器部分

　　本系統(tǒng)四臺(tái)電熱水鍋爐及四臺(tái)熱水循環(huán)泵由PLC進(jìn)行聯(lián)鎖控制構(gòu)成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng).因此BA系統(tǒng)只對(duì)其實(shí)施監(jiān)測(cè)功能.監(jiān)測(cè)內(nèi)容為:每臺(tái)電熱水鍋爐PLC運(yùn)行狀態(tài)、壓力報(bào)警、水溫報(bào)警、水位報(bào)警及鍋爐出水溫度;檢測(cè)集、分水器供回水溫度、壓力;檢測(cè)換熱器出水溫度.

　　2.2空氣處理系統(tǒng)

　　本系統(tǒng)共包括35臺(tái)新風(fēng)機(jī)組、9臺(tái)柜式空調(diào)器、564套風(fēng)機(jī)盤管及31臺(tái)排風(fēng)機(jī).BA系統(tǒng)針對(duì)不同機(jī)組實(shí)施不同的監(jiān)控方案.現(xiàn)以柜式空調(diào)器為例說(shuō)明控制原理.

　　(1)機(jī)組啟停控制

　　BA系統(tǒng)對(duì)機(jī)組實(shí)施時(shí)間控制或事件控制.對(duì)不同部位空調(diào)機(jī)組的時(shí)間控制根據(jù)大樓的實(shí)際情況可由操作人員進(jìn)行修改.

　　(2)BA系統(tǒng)

　　通過(guò)壓差開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)過(guò)濾器的狀態(tài)，當(dāng)壓差開(kāi)關(guān)兩端壓力升高到一定程度時(shí)(現(xiàn)場(chǎng)整定)，BA系統(tǒng)提示性報(bào)警表明過(guò)濾器需要進(jìn)行清洗.

　　(3)風(fēng)門控制

　　BA系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)回風(fēng)溫度和回風(fēng)濕度，自動(dòng)計(jì)算回風(fēng)焙值[3]，同時(shí)結(jié)合新風(fēng)溫濕度計(jì)算新風(fēng)焙值，經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算自動(dòng)調(diào)節(jié)新、回風(fēng)門的開(kāi)度.新風(fēng)門與回風(fēng)門的開(kāi)度之和保持10%，二者的開(kāi)度互為反比

　　(4)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)

　　BA系統(tǒng)監(jiān)測(cè)安裝于送風(fēng)風(fēng)道上的壓差開(kāi)并狀態(tài)，來(lái)確認(rèn)風(fēng)機(jī)目前的運(yùn)行狀態(tài)，并同實(shí)際風(fēng)機(jī)啟動(dòng)命令相結(jié)合，監(jiān)測(cè)風(fēng)機(jī)的故障狀態(tài).當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)給出提示性報(bào)警.

　　(5)溫度控制

　　BA系統(tǒng)檢測(cè)回風(fēng)溫度，并同回風(fēng)溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，利用PID算法自動(dòng)調(diào)節(jié)電動(dòng)調(diào)節(jié)水閥的開(kāi)度，使回風(fēng)溫度維持在設(shè)定值上.

　　(6)風(fēng)機(jī)盤管是空調(diào)末端裝置，由溫控器直接控制.

　　(7)送排風(fēng)機(jī)的監(jiān)控

　　送排風(fēng)機(jī)的控制主要采取時(shí)間控制.根據(jù)本工程的特點(diǎn)，對(duì)各處的送排風(fēng)機(jī)的時(shí)間控制，模擬功能區(qū)的使用情況現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定，BA系統(tǒng)對(duì)送排風(fēng)機(jī)實(shí)施啟�？刂�、運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè).

　　2.3給排水系統(tǒng)的監(jiān)控

　　本部分由地下二層3臺(tái)變頻生活水泵、10臺(tái)污水泵等組成。BA系統(tǒng)監(jiān)測(cè)生活水泵、污水泵的運(yùn)行狀態(tài)及故障報(bào)警，這些信號(hào)均取自相應(yīng)電控箱中的無(wú)源觸點(diǎn)信號(hào).

　　2.4泛光照明系統(tǒng)

　　系統(tǒng)在1層、5層及32層設(shè)有泛光照明.BA系統(tǒng)對(duì)泛光照明采取時(shí)間控制或事件控制.通常情況下通過(guò)設(shè)定照明時(shí)間自動(dòng)啟停室外泛光照明，設(shè)定時(shí)間可修改.

　　3系統(tǒng)運(yùn)行

　　本BA系統(tǒng)完整地實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目標(biāo)，目前已成功地運(yùn)行半年.系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，產(chǎn)生了應(yīng)有的運(yùn)行效益，得到了用戶的高度稱贊并順利通過(guò)驗(yàn)收.

　　參考文獻(xiàn):

　　[l]HONEYWELLEXCEL5000系統(tǒng)應(yīng)用手冊(cè)[S〕.

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　　[3]張禎，周治湖.空調(diào)自控設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及圖例集[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1999.

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