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技術知識

智能控製器在風機及水泵中的應用

時間:2017-10-23 09:37 作者:液位計廠家 點擊:

隨著建築行業快速發展,BA設備監控係統,通過聯網,對分布於監控現場的區域智能分站(即DDC)與各種特定的末端設備進行連接,對建築內的各種用電設備(如送排風風機、給排水、電梯、照明等)進行實時集中監視和管理的專業樓宇自動化控製。本文以風機、水泵為對象,結合建築行業應用標準,介紹了風機水泵的工作原理和控製要求,最後結合智能控製器給出專業化解決方案。

智能控製器在風機及水泵中的應用

智能控製器在風機及水泵中的應用

一、引言

風機、水泵是一種通用類機械,廣泛應用於工業、農業及生活等各個領域,同時各類設計規範對於風機、水泵在建築領域不同場合下的控製保護也有相應的具體要求。隨著建築行業快速發展,樓宇自動監控係統(BAS,Build Automatic Monitor System)也普遍應用於樓宇和大型公共建築建設項目中。

二、智能控製器

智能控製器采用Freescale公司推出的32位ColdFire V1 內核MCF51EM256的處理器作為控製核心,4路16位SAR型ADC,3個SPI、3個SCI和1個I2C接口,3個定時模塊硬件,獨立的RTC時鍾和兩個安全的FLASH內存,豐富的GPIO口,豐富的CPU片山資源保證了模塊的可靠性和先進性。

控製器集測量、保護、控製、總線通訊為一體,取代了原有用分列元件配置的各種保護繼電器、電測儀表、轉換開關、按鈕及信號指示燈,集成了直接啟動、星三角啟動等多種控製方式。同時提供操作次數、運行時間、跳閘事件等重要管理信息的記錄,總線通信功能可以同管理係統進行數據交換和遠程控製,提高了樓宇智能化水平,簡化了傳統的控製櫃設計。

2.1 控製器的結構

控製器主要由顯示控製主體、互感器組成。顯示控製主體由控製麵板、人機交互界麵,信號處理電路、4-20mA模擬量(水位)信號互感器信號采集,開關狀態采集、蜂鳴器報警電路、繼電器執行輸出機構組成。互感器采用三位一體組合式結構,5P10保護型互感器。

2.2 控製器的功能特點

1)電參量計量:電流、電壓、功率、功率因素及電能等。

2)豐富的保護功能:過壓/欠壓、相序、啟動超時、過載、欠載(幹轉)、短路、接地/漏電、堵轉/阻塞、外部故障等。

3)豐富的診斷數據:早期報警信息(用於設備的早期維護)、帶時間戳的故障記錄、回檢故障(如發出啟動控製命令後,主回路中沒有電流)等。

4)多種信號檢測:浮球式液位傳感器、幹簧式液位傳感器、4-20mA液位變送器、壓力、溫度等信號。

5)手動/自動模式:壓力、溫度、水位手動/自動交替互備運行,支持中水位一台水泵運行,高水位兩台水泵同時運行。

6)集成RS485 通訊接口,Modbus-RTU通訊協議,可以實現設備的組網運行、後台監控等功能。

7)集成2個獨立的定時器,具有定時啟泵功能。

8)AC/DC電源供給。

風機控製方案

國家標準設計圖集《常用電機控製電路》(10D303-2)收集了建築中常用風機的控製電路,羅列了排煙風機、兩用單速風機、排風兼排煙兩用雙速風機等幾種方案,方便電氣設計人員進行設計,提高了工作效率。但隨著建築節能要求和建築設備監控係統技術規範的推出,采用原來圖集分立元件方式的控製方案已無法滿足設備升級的要求和監控係統對設備監控內容的需求。

智能控製器在風機及水泵中的應用

智能控製器在風機及水泵中的應用

3.1 普通風機控製原理

標準對普通風機與電動風閥的聯動要求為:“所有交流電動機均應裝設相間短路、接地故障保護,並根據具體情況分別裝設過載、斷相及低電壓保護”。風機啟動時,風閥開啟:返回手動/自動模式至DDC,自動模式下接收DDC控製信號,運行過程中出現短路、過負荷故障時進行保護,指示燈報警,且將風機故障信號返回至控製中心。

3.2 排風兼排煙兩用風機控製原理

《民用建築電氣設計規範》(JGJ/T 16-2008)7.6.4條:“對於突然斷電比過負荷造成的損失更大的線路,該線路的過負荷保護應作用於信號而不是應切斷電路。”過負荷保護的對象有兩個:一個是消防設備,即電動機;另一個是為這些消防設備配電的線路。控製要求包括:1)當接收到(常閉)主令信號後,允許通過控製麵板、現場就地箱或DDC控製中心對風機啟/停控製。2)三地控製權限由控製麵板選擇決定。3)平時運行時,如果出現過載、斷相等故障,則保護動作。4)當有消防應急信號或消防中心信號後,風機必須啟動,運行過程中出現故障時隻報警不脫扣,且將報警信號返回至控製中心。5)排煙280°防火閥與排煙風機的聯動控製,排煙防火閥常開,關閉時聯鎖排煙風機關閉,將排煙防火閥關閉信號輸出至監控中心。

排風和消防合用係統中廣泛采用雙速電機。平時排風換氣時,風機低速運行,當發生火災時,風機立即轉為高速運行,作為排煙風機使用,控製原理類同於兩用風機。雙速風機是通風和消防係統的重要設備,其運行和控製質量直接關係到相關係統運行的可靠性,一般在人防工程中均采用此類設計。

圖2排風兼排煙兩用風機控製電路圖

四、水泵控製方案

《全國民用建築工程設計技術措施》對排水泵的控製要求:公共建築內應以每個生活排水、集水池為單元設置一台備用泵,平時宜交替運行。地下室、設備機房、車庫衝洗地麵的排水,若有兩台及兩台以上排水泵時可不設備用泵。對於集水池應設置水位指示裝置,必要時應設置超警戒水位報警裝置,並將信號引至物業管理中心。同時對於下列四類建築物應采取消防排水措施:消防水泵房 、設有消防給水係統的地下室、消防電梯的井底、倉庫。

4.1排水(汙)泵一用一備控製

麵板手動控製、液位自動控製,液位高度指示、工作狀態指示、手/自動模式上傳監控中心、自動模式兩泵交替運行。如工作在消防排水模式,僅需通過菜單選擇一主二備工作模式,將二號泵備用泵切換到報警即可滿足設計要求,簡化了電氣設計。

4.2熱水循環泵一用一備控製

智能控製器通過檢測外部的溫度信號來啟/停水泵,在遠控模式下,接收DDC樓宇控製命令,實現熱係統的高效控製。

4.3消火栓和噴淋穩壓泵控製原理

智能控製器通過檢測外部的壓力信號來啟/停水泵,當主泵出現過載斷相故障時,備用泵投入運行,備用泵過載隻報警不脫扣。當接收到消防應急控製信號或消防聯動控製信號時,相應水泵必須啟動,即使水泵已出現故障,運行時出現(過載等)故障則控製器報警。

五、結束語

本文就建築中風機、水泵設備監控的設計應用,從設計依據、控製原理、保護依據等諸多方麵進行分析探討,討論了ARD智能控製器的功能特點和具體用法,並列舉了某工程項目采用智能控製器實現的電氣接線圖,有利於建築設備監控係統的設計,為建築電氣設計提供參考依據。


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