樓宇自控系統控制原理與實施論文
摘要:以實際工程為例，說明樓宇自控來統的組成及監控原理，介紹采用的系統及布置方案.本文對樓宇自控系統的設計具有普遍參考價值.
關鍵詞:BA系統,DDC控制器,監瀏,制冷機
1系統組成
某電力調度信息中心是一座綜合性辦公大樓. 大樓采用了美國HONEYwELL公司的XBS基本型建筑物自動化系統(以下簡稱BA系統)對建筑物內的設備進行控制與管理.系統由一臺中央站、17臺DDC(直接數字控制器)、若干現場傳感器及執行器等組成，如圖1所示.根據監控點的分布情況，在設備較集中的冷凍機房和水泵房處分別設置了兩臺XL500型DDC(大型控制器)，其它樓層空調機房內設置了15臺XL10。型DDC(中型控制器).這些DDC作為系統的分站，通過各監控點直接就近監控設備. 系統中，17臺DDC通過一條C一BUS通信總線與中央站通信，形成一套集散控制系統:即中央站承擔集中管理功能，分站即DDC承擔實時性較強的控制和調節功能方案.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仍可根據預先編制好并存放在塊擦存儲器內的程序對其管轄范圍內的設備進行自動控制.中央站由UPS供電，DDC及現場監測器件、執行器件由專用凈化電源供電.
2控制對象及監控原理分析
2.1空調水系統
空調水系統豎向分為兩個區即低區系統和高區系統. 由圖2看出，三臺制冷機、五臺冷卻泵及八臺冷卻塔構成了冷卻水循環系統.冷凍水循環系統則由三臺制冷機、三臺一次冷凍泵、兩臺集分水器及壓力平衡閥、兩臺二次冷水泵、兩臺冷水換熱器及空氣處理機組等構成.低區由制冷機及一次冷凍泵直接提供一次冷水(7℃一12C).高區則由兩個循環組成:冷凍水從制冷機出發經過冷水換熱器、一次冷凍泵然后再返回制冷機，構成了第一個循環;冷凍水從冷水換熱器出發，經過二次循環泵、空氣處理機組，然后返回冷水換熱器構成了第二個循環.冷水換熱器(置換出8℃~13C的二次冷水)藕合了這兩個循環系統.(1)制冷機的監控
從以上分析可以看出，本系統是一個單級泵變水量制冷系統川.正常運行時，制冷機、冷凍水泵、冷卻水泵一一對應.BA系統監測制冷機的運行狀態、故障狀態，同時對制冷機進行遠程啟停控制.
(2)單臺制冷機
同冷卻水泵、冷凍水泵的聯鎖控制.根據工藝要求聯鎖啟動順序為:冷卻水泵投入一根據冷卻水回水溫度判定冷卻塔風機投入~冷凍水泵投入~制冷機投入.聯鎖停止順序為:制冷機切除~冷卻水泵切除~冷卻塔風機切除~冷凍水泵切除.
(3)負荷計算BA系統
在低區分水器的冷凍水總進水管道設置流量傳感器+變送器，用以計算冷水流，同時在低區分水器和集水器上分別設置水溫傳感器用于檢測低區冷凍水溫度.
(4)制冷機臺數控制
BA系統根據冷負荷大小決定投入制冷機臺數.
(5)平衡閥的控制
采用負荷控制時，為保證制冷機水量的恒定，BA系統在高低區分設了兩個電動平衡閥.低區設立在總分水器與集水器之間，高區設立在供回水總管之間.現以低區為例說明平衡閥控制原理.總分水器與集水上各設置了壓力傳感器，用以計算供回水壓差△P，分水器和集水器之間設置旁通平衡閥.控制原理如圖3所示.當實際所需冷負荷增大時，負荷側冷水流量增加，△p減小，此時通過減小平衡閥的'開度來達到補充平衡.最大旁通水量約為一臺一次泵的流通水量.同時，從旁通管道來的水返回回水總管，進入制冷機，因而制冷機蒸發器的水流量始終保持穩定，保證了傳熱效率，避免蒸發器凍裂的危險或制冷機工作不穩定. 本系統現場整定值如下:高區1.3MPa，低區2.5MPa.
(6)冷卻塔的監
冷卻水系統共設置了三組8臺冷卻塔.在每路冷卻水回水總管上加裝水溫傳感器用以測量冷卻水回水溫度.冷卻塔組投入的數量取決于制冷機投入的臺數，根據制冷機與冷卻塔組的對應關系，當啟動制冷機時，應投入對應的冷卻塔組.現以一組為例說明冷卻塔投入與切除的原則. 當一號冷卻泵運行且冷卻水溫度超過29℃時，6“冷卻塔投入;當冷卻水溫度超過31C時，7“冷卻塔投入;當冷卻水溫度超過33“C時，8“冷卻塔投入.反之，當冷卻水溫度低于33℃時，8“冷卻塔切除;當冷卻水溫度低于31℃時，7“冷卻塔切除;當冷卻水溫度低于29℃時，6“冷卻塔切除.現場調試應仔細設計溫度差并加以必要的延時，這樣才能保證制冷機正常運行并且避免冷卻塔頻繁啟停.
(7)冷凍水泵、冷卻水泵臺數控制
冷卻水泵、冷凍水泵采用同制冷機—對應的控制原則.當需要一臺制冷機時，先啟動一臺冷卻水泵再啟動一臺冷凍水泵.
(8)空調用膨脹水箱的監測系統
在低區和高區各設置一個膨脹水箱，分別為空調水系統高、低區進行定壓，保證空調水系統為閉式系統.BA系統對膨脹水箱的水位進行檢測，其具體報警水位現場整定.
(9)鍋爐及換熱器部分
本系統四臺電熱水鍋爐及四臺熱水循環泵由PLC進行聯鎖控制構成一個相對獨立的系統.因此BA系統只對其實施監測功能.監測內容為:每臺電熱水鍋爐PLC運行狀態、壓力報警、水溫報警、水位報警及鍋爐出水溫度;檢測集、分水器供回水溫度、壓力;檢測換熱器出水溫度.
2.2空氣處理系統
本系統共包括35臺新風機組、9臺柜式空調器、564套風機盤管及31臺排風機.BA系統針對不同機組實施不同的監控方案.現以柜式空調器為例說明控制原理.
(1)機組啟停控制
BA系統對機組實施時間控制或事件控制.對不同部位空調機組的時間控制根據大樓的實際情況可由操作人員進行修改.
(2)BA系統
通過壓差開關監測過濾器的狀態，當壓差開關兩端壓力升高到一定程度時(現場整定)，BA系統提示性報警表明過濾器需要進行清洗.
(3)風門控制
BA系統通過檢測回風溫度和回風濕度，自動計算回風焙值[3]，同時結合新風溫濕度計算新風焙值，經過PID運算自動調節新、回風門的開度.新風門與回風門的開度之和保持10%，二者的開度互為反比
(4)運行狀態檢測
BA系統監測安裝于送風風道上的壓差開并狀態，來確認風機目前的運行狀態，并同實際風機啟動命令相結合，監測風機的故障狀態.當出現故障時，系統給出提示性報警.
(5)溫度控制
BA系統檢測回風溫度，并同回風溫度設定值進行比較，利用PID算法自動調節電動調節水閥的開度，使回風溫度維持在設定值上.
(6)風機盤管是空調末端裝置，由溫控器直接控制.
(7)送排風機的監控
送排風機的控制主要采取時間控制.根據本工程的特點，對各處的送排風機的時間控制，模擬功能區的使用情況現場設定，BA系統對送排風機實施啟停控制、運行狀態監測.
2.3給排水系統的監控
本部分由地下二層3臺變頻生活水泵、10臺污水泵等組成。BA系統監測生活水泵、污水泵的運行狀態及故障報警，這些信號均取自相應電控箱中的無源觸點信號.
2.4泛光照明系統
系統在1層、5層及32層設有泛光照明.BA系統對泛光照明采取時間控制或事件控制.通常情況下通過設定照明時間自動啟停室外泛光照明，設定時間可修改.
3系統運行
本BA系統完整地實現了設計目標，目前已成功地運行半年.系統運行穩定、可靠，產生了應有的運行效益，得到了用戶的高度稱贊并順利通過驗收.
參考文獻:
[l]HONEYWELLEXCEL5000系統應用手冊[S〕.
[2]柴慧娟.高層建筑空調設計〔M〕.北京:中國建筑工業出版社，1-9.
[3]張禎，周治湖.空調自控設計基礎及圖例集[M].北京:中國建筑工業出版社，1999.
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