自控技术在高精度恒温恒湿实验室中的运用.pdf

建人筑」智人能化
自控技术在高精度恒温恒混实验室中的运用
傅益君(中船第九设计研究院工程有限公司,上海市20003
Application of Automatic Control Technology to High-precision Constant
Temperature and Humidity Lab
FU Yijun (China Shipbuilding NDRI Engineering Co, Ld, Shanghai 200063, China
Abstract In combination with the design of'风机等调节机构的自动控制来实现的。
automatic control system of a high-precision constant
空调系统自动控制除完成上述自动调节任务外,还
temperature and humidity lab, the automatic control应考虑设置为生产和人员安全所必须的联锁保护装置、
scheme of its air-conditioning system are analyzed
必要的检测报警装置及节约能源、便于维护等因素。
and the network structure and equipment selection of
the automatic control system are introduced
自动化系统设计时,除必须熟悉空调系统的工艺
Key words Direct digital control Automat
要求、特点及规律外,最重要的任务就是确定正确
eontrol system Constant temperature and humidity lab合理的控制方案,包括确定控制点和实现这些控制方
Hlgh- precision Automatic control of air- conditioning式的调节设备(仪器)等,从而使整个控制系统运行
system Network structure Equipment selection
可靠、经济实用和操作方便。
摘要结合某高精度恒温恒湿实验室空调自2高精度空调系统的自动控制
动控制系统的设计,分析其空调系统自动控制方案,
下面以某检测楼实验室为例就高精度恒温恒湿实
并对自控系统网络结枸和设备选型进行介绍。
关键词DDC自动控制系统恒温恒湿实验室
验室自动控制的运用进行介绍和探讨。
高精度空调自控网络结构设备选型
2.1检測楼实验室空调系统自动控制的运用
中图分类号:TU831.3文献标识码:A
由于该实验室对振动极为敏感,故所有高精度实
验室的空调机集中设置在一层与主楼基础脱开的独立
的空调机房内。又由于该检测楼内高精度恒温实验室
空调系统自动控制的设计原则
数量较多,温度允许波幅相同的房间均成分散状,且
空调系统是由若干空气处理设备组成的,这些机房面积及吊顶空间均有限,除超长实验室及超高压
设备容量是按最大发热负荷计算确定的。但在实际实验室因风量或建筑条件影响,各单独成1个空调系
使用时,这些负荷是变化的,如果设备的输出不能随统外,其余均为1个空调系统服务多个(5~6个
负荷的变化而变化,则会引起被调参数的变化。自动实验室,共计有11个空调系统。
控制的任务就是当被调参数偏离给定值时,依据实
检测楼一等砝码实验室要求温湿度控制在
测值与给定值的偏差自动调节诸如加热器、加湿器、20±0.1℃,RH≤60%。要实现此类实验室空调环
冷却器、冷冻水、风量等调节设备的实际输出量,使境,首先要在实验室外界充分创造条件:在土建方
其与负荷状态紧密匹配,以满足被调参数如:温度、面,要求高精度恒温实验室的围护结构传热系数较
相对湿度、空气静压等工艺参数的基本要求。而对上低,由围护结构引起的冷、热负荷较小,并将该实验
述设备的控制,最终就是通过对开关、水阀、风阀及室设于温度要求相对较低(20±0.2℃)的实验室之
作者信息
傅益君,女,中船第九设计研究院工程有限公司,高级工程师。
白控技术在高精度恒温恒湿实验室的运用(傳益君
建就电
BULLDINE
2ロ13年第6期EL心T賞Y
内,从而可降低人员进出实验室时外界对其温度的干率的电加热器分成若干段,每段功率不超过6kW,
扰;在空调方面,高精度恒温突验室的空调气流组织第一段由可控硅电压调整器控制连续可调,以后几段
采用全面孔板顶送风,为不影响孔板出风的均匀性,为接触器控制有级可调。当第一级由小到大调至满量
采取静压箱风管上部开口送风方式,回风则采用带滤程时,第二级就自动投入,而第一级再由小到大调至
网的架空地板风口加回风夹道底回方式,从而使其气满量程时,第三级就自动投入…依次类推;反之,
流组织保持相对均匀的垂直气流。
当第一级由大到小调至最小量程时,第二级就自动切
检测楼一等砝码实验室空调系统采用组合式空调除,而第一级再由大到小调至最小量程时,第三级就
机组,配置由一次回风段、初效过滤段、表冷盘管自动切除…此方案的缺点是调节过程会产生波动
段、二次回风段和风机段组成,机房内送风总管上设由于电加热器的热惯性较大,有级调节容易产生超调
次电加热器,房间送风支管上设末端电加热器。
现象,故最终我们还是整体采用可控硅电压调整器调
等砝码实验室空调系统自动控制采用DDC控节,实现电加热器无级连续叮调。并在电加热装置后
制系统,并通过三级控制方式来实施:首先调节空调增设超温报警开关,一旦温度超过设定值立即报警
箱表冷盘管(常年供冷)冷冻水量来满足其湿度要通过BA系统告知工作人员,采取相应保护措施,电
求;其次控制送风总管上的一次电加热器(送风温度加热装置须与空调送风机联锁提前关闭。在空调风机
粗调);三是控制房间送风支管上的末端电加热器及粗效过滤器旁分别设置压差传感器,根据压差值判
(送风温度精调)的三级控制处理方式米实现高精度断风机工作是否正常、过滤网是否需要更换等。为了
恒温实验室的温湿度控制要求。
节能,本空調系统设有二次回风,由于已采用了质
第一级控制原来设想采用调节参数的选择调节:(温度)的调节,考虑到同时进行质(温度)调节与量
先根据湿度和温度的偏差值,取其中偏差较小的参(风量)调节会引起频繁调节,经过多次协调,最终
数,选择调节表冷器水阀;再根据温度或湿度参数调
二次闻风调节阀采用手动,详见自控原理图1。
节电加热器加热量。后来考虑到空气调节过程中,温2.2自动控制系统网络结构
度和湿度是两个密切相关的参数,温度精度控制在
本工程设计选用的控制系统网络结构的最大特点
±0.1℃,与相对湿度控制在±1%相比,湿度控制是DDC可以直接连接在10/100M以太网上。整个
难度更大。因此最后在空调自动控制设计过程中,采系统结构自下而上分为现场设备层网络FLN( Field
取了湿度优先的原则。由于冷却同时具有去湿作用, Level Network)、自控层网络ALN( Automation Level
故在夏季首先根据露点温度PID调节表冷器的出水电 Network)和管理层网络MLN( Management Level
动阀开度(此时对温度而言,可能产生超调),将空 Network)。本系统支持OPC方式,可通过网关与集中
调机组的送风湿度控制在规定的范围内;其次根据送站房、变电所等其他独立的BA系统通信,其网络