基于DDC與變頻技術(shù)的凈化空調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

張 展 旗

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024)

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基于DDC與變頻技術(shù)的凈化空調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用

張 展 旗

(山西四建集團(tuán)有限公司，山西 太原 030024)

為了實(shí)現(xiàn)凈化空調(diào)系統(tǒng)改善工廠環(huán)境空氣質(zhì)量達(dá)到國家認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)，提出了對(duì)凈化空調(diào)進(jìn)行系統(tǒng)性的控制，從DDC空調(diào)自控系統(tǒng)的介紹、凈化空調(diào)系統(tǒng)的要求以及DDC與變頻技術(shù)在凈化空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用三個(gè)方面進(jìn)行簡要論述，實(shí)現(xiàn)了良好的節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)效益。

DDC，變頻技術(shù)，空調(diào)控制系統(tǒng)

為了保證房間或者工廠所需空氣溫度、空氣濕度、風(fēng)力大小、空氣壓強(qiáng)以及凈化指數(shù)等要求，經(jīng)常進(jìn)行的措施就是向房間或者工廠內(nèi)部輸送定量通過凈化的空氣，以此來減少房間或者工廠內(nèi)部各種污染物以及空氣狀況，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣處理的目的，就需要相應(yīng)的空氣處理設(shè)備，這樣的設(shè)備就是凈化空調(diào)系統(tǒng)。凈化空調(diào)系統(tǒng)是生產(chǎn)加工環(huán)境中必不可少的設(shè)備構(gòu)成，能夠改善空氣質(zhì)量，由于凈化空調(diào)系統(tǒng)的能源消耗是通常制造業(yè)生產(chǎn)總能源消耗的30%以上，因此，使用凈化空調(diào)系統(tǒng)能夠有效節(jié)約能源。

1 DDC空調(diào)自控系統(tǒng)介紹

DDC自控系統(tǒng)一般是由五個(gè)部分組成的，分別是中央管理站、DDC控制器、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及變頻控制柜。這五個(gè)部分協(xié)調(diào)工作能夠?qū)崿F(xiàn)多種控制以及管理功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

1.1 中央管理站

中央管理站一般是由三部分組成，分別是PC機(jī)或計(jì)算機(jī)、顯示器以及打印機(jī)，中央管理站通過與以太網(wǎng)連接，從而達(dá)到與外界進(jìn)行信息交換的目的。中央管理站對(duì)整個(gè)廠房的凈化空調(diào)設(shè)備進(jìn)行集中管理與顯示，程序員以用戶的要求為依據(jù)進(jìn)行組態(tài)，提供簡單易學(xué)的操作界面，操作人員在了解簡單的操作技能以后便可對(duì)設(shè)備的啟動(dòng)、信息顯示等方面進(jìn)行控制。

1.2 DDC控制器

DDC控制器既可以進(jìn)行獨(dú)立的工作，同時(shí)又可以加入到網(wǎng)絡(luò)中，從而執(zhí)行比較復(fù)雜的控制、監(jiān)測(cè)以及能源管理工作。DDC的輸入信號(hào)有：DI，代表數(shù)字量輸入，即開關(guān)量；AI，代表模擬量輸入。DDC的輸出信號(hào)有：DO，代表數(shù)字量輸出，即開關(guān)量；AO代表模擬量輸出。它們的工作過程是：首先，通過讀取外部的測(cè)量與反饋信號(hào)，接下來，利用DDC內(nèi)部用戶程序進(jìn)行判別、計(jì)算之后，最后，將信號(hào)通過DO或AO傳送給控制系統(tǒng)外部的執(zhí)行器、驅(qū)動(dòng)器，從而完成相應(yīng)的功能。

1.3 傳感器

凈化空調(diào)系統(tǒng)中的傳感器主要包含了溫度傳感器、濕度傳感器、流量傳感器以及壓差傳感器等，這些傳感器將監(jiān)測(cè)到的信號(hào)轉(zhuǎn)變成模擬量信號(hào)，并將其反饋給DDC控制器，DDC控制器再將這些反饋信號(hào)傳輸給中央控制器，最后運(yùn)用用戶程序進(jìn)行計(jì)算、處理后用于控制、驅(qū)動(dòng)等。

1.4 變頻器

一般來說，變頻器主要是通過電力半導(dǎo)體器件的通斷作用，從而將工頻電源有效轉(zhuǎn)化為另一頻率的電能控制裝置。變頻器通過CPU與外接電路實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)主電路的控制，并通過整流電路將交流電轉(zhuǎn)變成直流電。

1.5 執(zhí)行器件

一般來說，執(zhí)行器件包括了調(diào)節(jié)閥、風(fēng)閥執(zhí)行器以及風(fēng)機(jī)等設(shè)備。通常情況下，它是運(yùn)用上位機(jī)設(shè)定后，DDC驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)風(fēng)門的開度、冷水閥門的開度、設(shè)備的啟停等功能。

2 凈化空調(diào)系統(tǒng)的要求

一般來說，我國對(duì)于凈化空調(diào)系統(tǒng)的要求具體有以下幾個(gè)方面：第一，從溫、濕度要求上來說，首先，從溫度上來說，生產(chǎn)工藝對(duì)溫度沒有嚴(yán)苛的要求時(shí)，那么潔凈室的溫度必須保持在20 ℃～26 ℃，而人員凈化用室與生活用室的溫度應(yīng)該保持在16 ℃～28 ℃。其次，從濕度上來說，一般情況下對(duì)濕度應(yīng)該控制在45%～70%之間。第二，從壓差上來說，對(duì)于等級(jí)層次不相同的潔凈室與潔凈區(qū)同非潔凈區(qū)之間的靜壓差，一般應(yīng)大于4.9 Pa，此外，潔凈區(qū)域同室外的靜壓差應(yīng)該大于9.8 Pa。第三，從風(fēng)量、風(fēng)速上來說，對(duì)于它們而言有嚴(yán)格的技術(shù)要求，必須在標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)范圍內(nèi)。

3 基于DDC與變頻技術(shù)的凈化空調(diào)控制系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 凈化空調(diào)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

對(duì)于凈化空調(diào)系統(tǒng)的自動(dòng)控制來說，運(yùn)用DDC控制器對(duì)凈化系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，通過采集風(fēng)速、壓差、溫度以及濕度等傳感器信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的轉(zhuǎn)換，此外，再利用反饋信號(hào)對(duì)變頻器的頻率、空調(diào)與風(fēng)機(jī)的起停等方面的控制，從而實(shí)現(xiàn)凈化空調(diào)系統(tǒng)的高效工作。如圖1所示，為凈化空調(diào)系統(tǒng)功能及控制的一般工藝圖。

在圖1中，包含了一整套的組合空調(diào)器的功能結(jié)構(gòu)與控制點(diǎn)表。具體來說，新風(fēng)段起到的功能是作為室外新風(fēng)的入口；初效過濾段1起到的功能是對(duì)進(jìn)來的新風(fēng)進(jìn)行過濾；混合段起到的功能是將過濾后的新風(fēng)與回風(fēng)進(jìn)行有效的混合；初效過濾段2起到的功能是將混合后的空氣進(jìn)行二次過濾；表冷段起到的功能主要是用于冷凍水，同時(shí)還能夠?qū)諝獾睦錈徇M(jìn)行交換，從而達(dá)到空氣冷卻的目的，此外，它還具有除濕的功能；風(fēng)機(jī)段起到的功能主要是安裝風(fēng)機(jī)并進(jìn)行送風(fēng)工作；加熱段起到的功能主要是對(duì)空氣進(jìn)行加熱；加濕段起到的功能主要是對(duì)空氣進(jìn)行加濕作用；中效段起到的功能主要是對(duì)空氣進(jìn)行過濾；臭氧段起到的功能主要是運(yùn)用臭氧進(jìn)行空氣消毒；送風(fēng)段起到的功能主要是將潔凈的空氣送入室內(nèi)。

3.2 對(duì)凈化空調(diào)系統(tǒng)的控制

1)對(duì)溫度的控制。一般來說，溫度控制是空調(diào)系統(tǒng)的一個(gè)重要參數(shù)，我國對(duì)潔凈室內(nèi)的溫度要求是20 ℃～26 ℃。對(duì)凈化空調(diào)系統(tǒng)的溫度控制而言，主要是以回風(fēng)段的溫度與設(shè)定溫度的差值為控制對(duì)象，從而進(jìn)行PID調(diào)節(jié)。一般情況下，運(yùn)用DDC的AO都端子將PID算法的結(jié)果送出，從而用來控制冷水調(diào)節(jié)閥或者是蒸汽調(diào)節(jié)閥。此外，凈化空調(diào)系統(tǒng)是以回風(fēng)溫度傳感器為依據(jù)，對(duì)加熱器或表冷器的電動(dòng)二通閥進(jìn)行有效控制，從而使室內(nèi)溫度可以保持在20 ℃～26 ℃之間。

2)對(duì)空氣凈化的控制。在凈化空調(diào)系統(tǒng)中，對(duì)空氣凈化的處理主要是運(yùn)用空氣過濾器實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)安裝了初效過濾器與中效過濾器之后，室內(nèi)空氣潔凈度通?？梢赃_(dá)到10 000級(jí)，倘若要想達(dá)到更高級(jí)別的潔凈度，那么可以通過安裝高效過濾器來實(shí)現(xiàn)。

在過濾器的長期使用中，由于灰塵慢慢堆積于濾料上，這樣會(huì)嚴(yán)重影響凈化空調(diào)系統(tǒng)的換氣量與換氣次數(shù)，最終導(dǎo)致室內(nèi)的空氣凈化不能達(dá)到預(yù)期的效果。針對(duì)這一問題，可以運(yùn)用差壓法測(cè)量過濾器前后的壓差Pd，再通過Pd對(duì)變頻器的輸出頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使送風(fēng)機(jī)電機(jī)速度加快，這樣便能有效克服過濾器的阻力，與此同時(shí)，還可以對(duì)這一壓差值進(jìn)行設(shè)定報(bào)警信號(hào)，從而可以對(duì)其進(jìn)行更好的維護(hù)。

3)對(duì)濕度的控制。從加濕控制來說，一般可以運(yùn)用蒸汽加濕器進(jìn)行控制。在加濕的過程中，應(yīng)以濕度控制要求為依據(jù)，或是通過對(duì)磁閥進(jìn)行有效的位式控制實(shí)現(xiàn)，也可以通過對(duì)二通調(diào)節(jié)閥的連續(xù)調(diào)節(jié)而實(shí)現(xiàn)。

從除濕控制來說，一般可以運(yùn)用表冷器進(jìn)行控制。在除濕的過程中，可以運(yùn)用調(diào)節(jié)表冷器的冷媒流量來實(shí)現(xiàn)控制的目的，即濕度值超過要求值的時(shí)候，可以加大冷水閥的開度從而進(jìn)行除濕控制，反之即是減小冷水閥的開度。

4)對(duì)正壓的控制。一般來說，對(duì)于室內(nèi)的送回風(fēng)、換氣量以及換氣次數(shù)是固定的，因此，在凈化空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，要想對(duì)正壓進(jìn)行有效控制可以利用排風(fēng)機(jī)入口壓力信號(hào)，通過調(diào)節(jié)排風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)正壓控制。

4 結(jié)語

將DDC與變頻技術(shù)應(yīng)用于凈化空調(diào)系統(tǒng)的控制中，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，這樣不僅可以使系統(tǒng)安全運(yùn)行的各項(xiàng)指標(biāo)控制在有效的范圍內(nèi)，同時(shí)還順應(yīng)了我國節(jié)能、環(huán)保的號(hào)召。此外，由于自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)，這就大大降低了人員的開支，提高了管理水平，帶來了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]李界家,馬 斌,葉 選，等.參數(shù)自調(diào)整模糊控制器在空調(diào)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.儀表技術(shù)與傳感器,2010(10)：90-91.

[2]曹愛強(qiáng).新能源汽車電動(dòng)空調(diào)控制系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)研究.上海：同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院,2011.

[3]劉海明,孔圓圓.變頻技術(shù)在制冷空調(diào)系統(tǒng)中的應(yīng)用及節(jié)能分析.新材料新裝飾,2014(5)：71-79.

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Application of air-conditioning system on the basis of DDC and frequency-converting technique

Zhang Zhanqi

(Shanxi4thConstructionGroupCo.,Ltd,Taiyuan030024,China)

In order to clean air-conditioning system and improve workshop environment air quality and achieve national criteria, the paper suggests to control air-conditioning system, and briefly discusses DDC air-conditioning system control, cleaning air-conditioning system demands and frequency-converting techniques in air-conditioning control system, and finally achieves good energy-saving, environmental protecting and economic benefits.

DDC, frequency-converting techniques, air-conditioning control system

1009-6825(2015)18-0127-03

2015-04-11

張展旗(1977- )，男，工程師

TU831

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