建箍電乞。
———I———l-_BUILDING
2口1口年第z期l ELECTRICITY
化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓排風(fēng)系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)研究
柳全成吳愛(ài)民石應(yīng)波(甘肅省建筑設(shè)計(jì)研究院，蘭州市730030)
Electrical Designing Researchon Exhaust System inChemical Experiment Building
Liu Quancheng Wu Aimin SiftYingbo(Gansu Institute of Architectural Design&Research，
Lanzhou 730030，China)
Abstract Aimed at the existing problems that 保證通風(fēng)柜風(fēng)量的穩(wěn)定．排風(fēng)效果差．不節(jié)能的問(wèn)
fixed air volume system design often used in exhaust 題，本文提出三種變風(fēng)量控制方案。實(shí)際設(shè)計(jì)中，可
system in chemicM experiment buildings cannot provide 根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度、穩(wěn)定性、易操作性、成本等綜
the stability of the air volume of fumehoods，the
合考慮選擇其中一種方案。
exhaust effect is poor，which could not save the energy．
The method that iS based on the number of started 2排風(fēng)系統(tǒng)的工藝要求
fumehoods in the system and adopting variable air
實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜手動(dòng)開(kāi)啟．同時(shí)打開(kāi)入口電動(dòng)閥、
volume control is proposed and applied to the exhaust
control system design of a chemicM experiment 出口電動(dòng)閥．啟動(dòng)屋頂風(fēng)機(jī)。屋頂風(fēng)機(jī)承擔(dān)豎向?qū)嶒?yàn)
室(共4層．每層1個(gè)實(shí)驗(yàn)室)的排風(fēng)，如果4個(gè)實(shí)
building．
Key words Exhaust system Variable air volume 驗(yàn)室中。有1個(gè)實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜開(kāi)啟，則屋頂風(fēng)機(jī)運(yùn)行
control Frequency convertor 于25％風(fēng)量：如有2個(gè)實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜開(kāi)啟，屋頂風(fēng)
機(jī)運(yùn)行于50％風(fēng)量；如有3個(gè)實(shí)驗(yàn)通風(fēng)柜開(kāi)啟．屋
摘要針對(duì)目前化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓排風(fēng)系統(tǒng)中常采用 頂風(fēng)機(jī)運(yùn)行于75％風(fēng)量：如4個(gè)實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜全
開(kāi)．則運(yùn)行于額定風(fēng)量。如每個(gè)豎向風(fēng)井對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)
的定風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)。不能保證通風(fēng)柜風(fēng)量的穩(wěn)定。排
風(fēng)效果差。不節(jié)能的問(wèn)題．提出根據(jù)系統(tǒng)所開(kāi)啟的通 室通風(fēng)柜全關(guān)閉．則該風(fēng)井對(duì)應(yīng)的屋頂風(fēng)機(jī)關(guān)閉。如
風(fēng)柜的數(shù)量．采用變風(fēng)量控制的方法。并運(yùn)用于某化 每層內(nèi)任意一臺(tái)通風(fēng)柜開(kāi)．該層樓道電動(dòng)閥都應(yīng)打
學(xué)樓排風(fēng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。 開(kāi)：每層內(nèi)所有通風(fēng)柜關(guān)閉．則樓道電動(dòng)閥關(guān)閉。
關(guān)鍵詞排風(fēng)系統(tǒng) 變風(fēng)量控制 變頻器
3電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
針對(duì)排風(fēng)系統(tǒng)的工藝要求設(shè)計(jì)了三種控制方案。
1 引言
3．1 采用變頻器的多段速控制功能
化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓是學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐的重要場(chǎng)所．在實(shí)驗(yàn) 豎向排風(fēng)系統(tǒng)中4個(gè)實(shí)驗(yàn)室任意1臺(tái)通風(fēng)柜開(kāi)．
過(guò)程中．經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生各種難聞、有腐蝕、有毒及易燃 有4種狀態(tài)；任意2臺(tái)通風(fēng)柜開(kāi)，有6種狀態(tài)；任意
氣體．這些有害氣體如不及時(shí)排至室外，不僅造成實(shí) 3臺(tái)通風(fēng)柜開(kāi)有4種狀態(tài)：全開(kāi)有一種狀態(tài)。如用傳
驗(yàn)室內(nèi)空氣污染．影響實(shí)驗(yàn)人員的健康與安全。而且 統(tǒng)的繼電器控制。開(kāi)閉頻繁。易出現(xiàn)故障。為了確保
會(huì)影響設(shè)備的精度及壽命。做好化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓排風(fēng)設(shè) 系統(tǒng)的穩(wěn)定性，采用可編程邏輯控制器(PLC)控制
計(jì)，有效地消除各種有害氣體，對(duì)于改善教學(xué)和科研 變頻器實(shí)現(xiàn)多段速運(yùn)行．使電動(dòng)機(jī)能夠以預(yù)定的速
條件，保障師生、研究人員的身心健康尤其重要。為 度按一定的程序運(yùn)行。與用模擬信號(hào)設(shè)定輸入頻率
了保障各實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)效果，除風(fēng)機(jī)、風(fēng)管材質(zhì)選型合 相比．這種控制方式可以對(duì)頻率進(jìn)行精確設(shè)定。
理，送風(fēng)、排風(fēng)風(fēng)量匹配外。在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上 PLC與變頻器的接線(xiàn)原理如圖l所示。
要考慮系統(tǒng)安全穩(wěn)定、低耗、易操作等。針對(duì)目前化 圖中PLC輸入信號(hào)有4個(gè)．選用8輸入的模
學(xué)實(shí)驗(yàn)樓排風(fēng)系統(tǒng)中常采用的定風(fēng)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)．不能 塊：輸出信號(hào)有14個(gè)，加上lO％的備用量，選用
32L1 R 送給變頻器控制板，迅速改變屋頂風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速．以保證
L2 S U 負(fù)壓維持在設(shè)定值上。負(fù)壓傳感器采集到的信號(hào)．經(jīng)
L3 T V
N W 過(guò)變送器、PID(比例積分微分)表發(fā)送給變頻器．
墮
．d柜 機(jī) —’／，- 可 編 —[卜樓道電動(dòng)閩 變 變頻器則根據(jù)負(fù)壓值的變化實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速．風(fēng)機(jī)效率
風(fēng) 。機(jī)柜 —鼉／一 程 邏 —[卜人口電動(dòng)閥×4 頓 高．節(jié)能效果明顯。但負(fù)壓傳感器安裝位置的選擇較
輯 廿tlt
凡柜 r『TcgOjM×4 困難．負(fù)壓傳感器的安裝除考慮便于安裝、維修外，
．機(jī) —巴／一 控 器
制
．A柜 機(jī) —巴／一 器 通風(fēng)柜聯(lián)鎖啟動(dòng)變頻器 FWn 還應(yīng)裝在采集誤差最小的地方。另外．還能通過(guò)調(diào)節(jié)
Y1 P、I、D參數(shù)。來(lái)改變負(fù)壓值的大小、特性，從而改
COM Y2 A AI1 ．1多
段
FU Y3 一若囊 變變頻器的響應(yīng)速度．使變頻器能對(duì)負(fù)壓傳感器采集
u
N
Y4
Ald制 到的負(fù)壓信號(hào)的變化作出快速響應(yīng)。
圖1 PLC與變頻器接線(xiàn)示意圖 3。3采用PLC控制雙速風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變風(fēng)量控制
Fig．1 Wiringschematic diagramofPLC with PLC接線(xiàn)原理如圖3所示．圖中PLC輸入信號(hào)有
frequency convetlor
4個(gè)，選用8輸入的模塊；輸出信號(hào)有11個(gè)。加上
2個(gè)8輸出的模塊。PLC選用OMRON公司的C200H 10％的備用量．選用12輸出的模塊。PLC選用
PLC，輸入模塊選用C200H—ID211．輸出模塊選用 OMRON公司的C200H PLC．輸入模塊用C200H—
2個(gè)C200H—OC221．變頻器選用風(fēng)機(jī)專(zhuān)用類(lèi)．帶多 ID21l。輸出模塊選用C200H一0C222。通風(fēng)柜開(kāi)啟．
段速控制功能。 同時(shí)打開(kāi)入口電動(dòng)閥、出口電動(dòng)閥，任意l臺(tái)或2臺(tái)
通風(fēng)柜開(kāi)啟．同時(shí)打開(kāi)人口電動(dòng)閥、出121電動(dòng) 通風(fēng)柜開(kāi)啟．PLC的Y'端輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)屋頂風(fēng)機(jī)低
閥、樓道電動(dòng)閥。任意一臺(tái)通風(fēng)柜開(kāi)啟，變頻器啟
速運(yùn)行；任意3臺(tái)或4臺(tái)通風(fēng)柜開(kāi)啟，PLC的Y1端
動(dòng)，PLC根據(jù)所開(kāi)啟的通風(fēng)柜臺(tái)數(shù)，通過(guò)變頻器。使
輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)屋頂風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行。該方案簡(jiǎn)單。成本
風(fēng)機(jī)按所需轉(zhuǎn)速運(yùn)行。該方案通用性強(qiáng)，變頻器多段
低。適用于低層實(shí)驗(yàn)室．與屋頂風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速相
速控制可提供16種速度．排風(fēng)量可根據(jù)需要增減。
比，風(fēng)機(jī)效率較低，節(jié)能效果不明顯。
3．2采用變頻器實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速
1廠 可
變頻器接線(xiàn)原理如圖2所示。圖中KMl。KM4為 !啟動(dòng)風(fēng)機(jī) 編 風(fēng)柜啟動(dòng)風(fēng)機(jī)
程
豎向風(fēng)井對(duì)應(yīng)的l。4層通風(fēng)柜開(kāi)啟屋頂風(fēng)機(jī)信號(hào)． j啟動(dòng)風(fēng)機(jī) —●／～ 邏 U電動(dòng)用×4
!啟動(dòng)風(fēng)機(jī) —■／一 輯 口電動(dòng)周x4
任意一臺(tái)通風(fēng)柜開(kāi)啟．聯(lián)動(dòng)變頻器開(kāi)啟。負(fù)壓傳感器 控
i啟動(dòng)風(fēng)機(jī) —■／一 制
器
實(shí)時(shí)檢測(cè)風(fēng)道負(fù)壓．根據(jù)負(fù)壓大小自動(dòng)調(diào)節(jié)屋頂風(fēng)機(jī)
COM
轉(zhuǎn)速．如開(kāi)啟的通風(fēng)柜數(shù)量少．則屋頂風(fēng)機(jī)低速運(yùn) FU 屋頂風(fēng)機(jī)高建運(yùn)行
L
N 屋頂風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行
行，這時(shí)可降低風(fēng)機(jī)功耗。如在某較短時(shí)段有多臺(tái)通
圖3 PLC接線(xiàn)示意圖
風(fēng)柜啟動(dòng)．其負(fù)壓傳感器會(huì)實(shí)時(shí)采集負(fù)壓值，直接傳

"該內(nèi)容描述涉及一篇發(fā)表于2010年2月的建筑電氣專(zhuān)業(yè)論文，主題為'化學(xué)試驗(yàn)樓排風(fēng)系統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)研究'。在化學(xué)實(shí)驗(yàn)樓這類(lèi)特定的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中，由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能產(chǎn)生有害氣體、蒸汽或熱量，因此排風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。這篇論文詳細(xì)探討了針對(duì)此類(lèi)樓棟中的排風(fēng)系統(tǒng)的電氣設(shè)計(jì)原則、技術(shù)要求、設(shè)備選型、線(xiàn)路敷設(shè)、控制策略以及安全防護(hù)措施等方面的問(wèn)題，旨在為建筑電氣工程提供科學(xué)合理且符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的解決方案，確保實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安全與有效運(yùn)行。"