淺析火電廠中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計及控制

劉曉佼

【摘要】當(dāng)前火電廠空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，除了滿足房間的功能要求外，還要考慮所選系統(tǒng)的初投資、運行費、維護條件等因素。本文主要分析了火電廠中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計及控制系統(tǒng)。闡明中央空調(diào)系統(tǒng)及其控制起著非常重要的作用。

【關(guān)鍵詞】火電廠；中央空調(diào)系統(tǒng)；控制；研究；設(shè)計

隨著空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，人們對空調(diào)系統(tǒng)的要求由舒適型向健康型、節(jié)能型和環(huán)保型發(fā)展，特別是對空調(diào)房間室內(nèi)空氣品質(zhì)的定義，已越來越多地引入空調(diào)設(shè)計中，引起了空調(diào)設(shè)計者的廣泛關(guān)注。不同形式的空調(diào)系統(tǒng)對空調(diào)房間的舒適性和室內(nèi)空氣品質(zhì)的滿足程度不同。目前就我國的電力發(fā)展水平而言，電廠空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計仍然以滿足工藝要求為主。

空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般由空氣處理設(shè)備和空氣輸送管道以及空氣分配裝置所組成，根據(jù)需要，它能組成許多不同形式的系統(tǒng)。在工程上應(yīng)考慮建筑物的用途和性質(zhì)、熱濕負(fù)荷特點、溫濕度調(diào)節(jié)和控制的要求、空調(diào)機房的面積和位置、初投資和運行維修費用等許多方面的因素，選定合理的空調(diào)系統(tǒng)。

一、 空調(diào)系統(tǒng)的分類及選擇

（一） 空調(diào)系統(tǒng)的分類

1） 按空氣處理設(shè)備的設(shè)置情況可分為集中式和非集中式空調(diào)系統(tǒng)；

2） 按負(fù)擔(dān)空調(diào)負(fù)荷的介質(zhì)可分為全空氣系統(tǒng)、空氣-水系統(tǒng)、全水系統(tǒng)和冷劑系統(tǒng)；

3） 按集中系統(tǒng)處理的空氣來源可分為封閉式、直流式和混合式系統(tǒng)。

（二） 空調(diào)系統(tǒng)的選擇原則

在空調(diào)設(shè)計中，確定空調(diào)系統(tǒng)形式的主要原則是滿足空調(diào)房間的功能要求，同時還要考慮所選系統(tǒng)的初投資、運行費、運行操作維護條件等因素。在此基礎(chǔ)上應(yīng)盡量選擇形式簡單、布置緊湊、維護方便的空調(diào)系統(tǒng)。

對火力發(fā)電廠而言，應(yīng)根據(jù)電廠所在地的氣候條件、發(fā)電機組的容量和布置形式及相關(guān)工藝專業(yè)的具體要求等，按以下原則確定控制樓內(nèi)各工藝專業(yè)房間的空調(diào)系統(tǒng)的形式。

1） 對于集中布置的集中控制室、電子設(shè)備間等宜選擇全年性全空氣集中空調(diào)系統(tǒng)；

2） 其他工藝專業(yè)的控制室、實驗室等應(yīng)優(yōu)先考慮采用空氣-水系統(tǒng)或全水系統(tǒng)；

3） 對單機容量300MW及以上機組的火力發(fā)電廠，應(yīng)考慮設(shè)集中制冷站，統(tǒng)一為各個空調(diào)系統(tǒng)提供冷源，但全水系統(tǒng)不能解決房間的通風(fēng)換氣問題。不單獨采用此方法。

二、 控制樓內(nèi)集中控制室、電子設(shè)備間等空調(diào)系統(tǒng)的選型

（一）按照前面所述空調(diào)系統(tǒng)的選擇原則，集中控制室空調(diào)系統(tǒng)選擇全空氣空調(diào)系統(tǒng)為佳。全空氣空調(diào)系統(tǒng)，是指空調(diào)房間的全部負(fù)荷均由集中處理后的空氣來負(fù)擔(dān)。對全年性空調(diào)系統(tǒng)而言，冬季空調(diào)系統(tǒng)運行時向室內(nèi)送熱風(fēng)、補充室內(nèi)熱損失，維持室內(nèi)設(shè)計溫度；在夏季，空調(diào)系統(tǒng)向室內(nèi)送冷風(fēng)，吸收室內(nèi)熱、濕負(fù)荷，維持室內(nèi)設(shè)計參數(shù)。

（二）全空氣系統(tǒng)需要確定空調(diào)房間的熱、濕負(fù)荷，送風(fēng)溫度，計算出送風(fēng)量，以及新風(fēng)量。

（三）全空氣空調(diào)系統(tǒng)還需要根據(jù)房間情況確定好送回風(fēng)形式。

（四）最后，在全空氣空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計中，氣流組織的設(shè)計是一個很重要的設(shè)計內(nèi)容，直接關(guān)系著空調(diào)系統(tǒng)的運行效果。

三、控制室、電子設(shè)備間空調(diào)控制系統(tǒng)

近幾年來，隨著我國的技術(shù)水平的提高，火電廠的生產(chǎn)環(huán)境得到了改善。但是集控室、電子設(shè)備間對空氣參數(shù)的要求是非常高的，其中電子設(shè)備間中裝有全廠的電氣、控制機柜等，其成為機爐電運行的控制核心；集控室是值班操作人員的工作場合，與此同時還放置了較多的后備盤、操作臺等，因此其對環(huán)境的溫度、濕度、清潔度有了更高的要求。

以下控制室、電子設(shè)備間空調(diào)系統(tǒng)統(tǒng)稱中央空調(diào)系統(tǒng)

（一）中央空調(diào)控制系統(tǒng)的特點

1） 抗干擾性

在裝有中央空調(diào)的火電廠中，中央空調(diào)控制系統(tǒng)的運行狀況都會受到內(nèi)部條件的影響，比如：火電廠的設(shè)備情況；會受到外部條件的影響，如：風(fēng)雪天氣、晴朗狀況等。

2） 調(diào)節(jié)對象的主要特性

中央空調(diào)的自動系統(tǒng)的目的就是為了能夠抗干擾，保證空調(diào)房內(nèi)的濕度、溫度以及空氣的質(zhì)量，但是空調(diào)對象的個性、系統(tǒng)的合理性都會影響到溫度、濕度的效果。

3） 濕度相關(guān)性

在空調(diào)控制系統(tǒng)中，如果調(diào)節(jié)了一個參數(shù)，那么另一個參數(shù)也會發(fā)生相應(yīng)的變化，空調(diào)內(nèi)的濕度和溫度是非常重要的內(nèi)容，以上兩個參數(shù)在相同的調(diào)節(jié)對象中可以控制好調(diào)節(jié)。同時在調(diào)節(jié)過程中，這兩個參數(shù)又可以進行相互作用。

4） 轉(zhuǎn)換控制多工況同時運行

由于受到室外環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境的雙重影響，人們會按照一定的工況來調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)，如果室外環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境都發(fā)生了明顯的變化，這就要改變調(diào)節(jié)方式。

5） 整體控制性能

中央空調(diào)的控制系統(tǒng)往往是依據(jù)空調(diào)房內(nèi)的相對濕度、空氣的溫度來進行調(diào)節(jié)的，這是一個處理空氣過程與工況轉(zhuǎn)換過程進行密切聯(lián)系的系統(tǒng)。在整個系統(tǒng)中，系統(tǒng)整體工作程序會控制空氣處理相關(guān)設(shè)備的開、關(guān)，并且整個系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)節(jié)具有整體性，它們并不是獨立運行的，其與火電廠內(nèi)的濕度、溫度有著非常密切的聯(lián)系。

（一）（二）中央空調(diào)控制系統(tǒng)的功能

依據(jù)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計性能指標(biāo)與用戶提出的實際操作的要求，可以將中央空調(diào)控制系統(tǒng)的功能分為以下幾個部分：

1）按照定風(fēng)量系統(tǒng)的設(shè)計，往往從實際需要出發(fā)來確定范圍，并且也可以控制調(diào)節(jié)風(fēng)量、新風(fēng)比；

2）依據(jù)消防系統(tǒng)信號，控制好風(fēng)道防火閥，并且可以及時反饋動作狀態(tài)；

3）可以完全掌握工作狀態(tài)的實時數(shù)據(jù)，并且利用圖形界面可以對設(shè)備運行的狀態(tài)進行監(jiān)視；

4）按照設(shè)計的實際指標(biāo)來調(diào)節(jié)空調(diào)區(qū)域的溫度以及濕度，并且允許在一定的范圍內(nèi)進行調(diào)整、控制以及設(shè)定，這樣做有助于冷區(qū)間與熱區(qū)間的切換。

（二）（三）中央空調(diào)控制系統(tǒng)的主要控制回路

1）空氣溫度系統(tǒng)。如果空氣溫度系統(tǒng)的工作不正常，這會造成能源的浪費，嚴(yán)重的情況下還會對空調(diào)系統(tǒng)的安全運行產(chǎn)生一定的影響。然而空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)的溫度參數(shù)以及濕度參數(shù)可以將各熱處理調(diào)節(jié)手段的影響反映出來，所以要將空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)的溫度參數(shù)以及濕度參數(shù)作為中間變量來進行串級控制，這樣做既可以有效防止室內(nèi)溫度的超調(diào)量，又可以促使空調(diào)自控系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)得以提高。

2）空氣濕度系統(tǒng)。在夏天，由于存在著較大的空氣濕度，此時就應(yīng)該降低濕度；然而在冬天，由于空氣較為干燥，那么此時就應(yīng)該加大濕度。在系統(tǒng)除濕過程中往往可以借助控制表冷閥來進行。與此同時在調(diào)節(jié)溫度系統(tǒng)的時候會借助回風(fēng)濕度來進行，這一系統(tǒng)勢必會滯后，所以應(yīng)該采取與送風(fēng)濕度控制相串聯(lián)的方式。

3）空氣質(zhì)量控制。依據(jù)室內(nèi)空氣所要求的二氧化碳含量，此時要對混風(fēng)流量、排風(fēng)量以及送風(fēng)量進行合理的調(diào)節(jié)，同時隨著混風(fēng)量的增加，排風(fēng)量、送風(fēng)量會逐漸減少，相反隨著混風(fēng)量的減少，排風(fēng)量、送風(fēng)量會逐漸增加。

4）聯(lián)鎖控制?？照{(diào)機組啟動順序控制：啟動送風(fēng)機之后，依次開啟新風(fēng)閥、回風(fēng)機、排風(fēng)閥、回水調(diào)節(jié)閥，最后開啟加濕閥?？照{(diào)機組停機順序控制：停動送風(fēng)機之后，依次將加濕閥、回水閥關(guān)掉，再停回風(fēng)機，然后全關(guān)新風(fēng)閥和排風(fēng)閥，最終全開回風(fēng)閥。

一、三、 總結(jié)

在火電廠運行過程中，中央空調(diào)系統(tǒng)及其控制起著非常重要的作用。在夏季和冬季其可以保證火電廠控制室電氣設(shè)備的正常運行，并且也可以為運行人員提供良好的工作環(huán)境，因此火電廠要做好中央空調(diào)及控制系統(tǒng)的設(shè)計工作。

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