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智能控制器在風機及水泵中的應用

更新時間:2016-01-29 點擊次數(shù): 2380次

凌曉杰1  陸偉青2

(1.浙江省超維建筑設(shè)計院  浙江杭州 310011 )

(2.安科瑞電氣股份有限公司   上海嘉定  201801)

 

 

摘要:隨著建筑行業(yè)快速發(fā)展,BA設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng),通過聯(lián)網(wǎng),對分布于監(jiān)控現(xiàn)場的區(qū)域智能分站(即DDC)與各種特定的末端設(shè)備進行連接,對建筑內(nèi)的各種用電設(shè)備(如送排風風機、給排水、電梯、照明等)進行實時集中監(jiān)視和管理的專業(yè)樓宇自動化控制。本文以風機、水泵為對象,結(jié)合建筑行業(yè)應用標準,介紹了風機水泵的工作原理和控制要求,zui后結(jié)合智能控制器給出專業(yè)化解決方案。

 

關(guān)鍵詞:BA設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) 消防 風機 水泵 智能控制器

 

、引言

    風機、水泵是種通用類機械,廣泛應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活等各個領(lǐng)域,同時各類設(shè)計規(guī)范對于風機、水泵在建筑領(lǐng)域不同場合下的控制保護也有相應的具體要求。隨著建筑行業(yè)快速發(fā)展,樓宇自動監(jiān)控系統(tǒng)(BAS,Build Automatic Monitor System)也普遍應用于樓宇和大型公共建筑建設(shè)項目中。

 

二、智能控制器

    智能控制器采用Freescale公司推出的32位ColdFire V1 內(nèi)核MCF51EM256的處理器作為控制核心,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時鐘和兩個的FLASH內(nèi)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。

    控制器集測量、保護、控制、總線通訊為體,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(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕及信號指示燈,集成了直接啟動、星三角啟動等多種控制方式。同時提供操作次數(shù)、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系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交換和遠程控制,提高了樓宇智能化水平,簡化了傳統(tǒng)的控制柜設(shè)計。

2.1 控制器的結(jié)構(gòu)

    控制器主要由顯示控制主體、互感器組成。顯示控制主體由控制面板、人機交互界面,信號處理電路、4-20mA模擬量(水位)信號互感器信號采集,開關(guān)狀態(tài)采集、蜂鳴器報警電路、繼電器執(zhí)行輸出機構(gòu)組成?;ジ衅鞑捎萌惑w組合式結(jié)構(gòu),5P10保護型互感器。

2.2 控制器的功能特點

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(干轉(zhuǎn))、短路、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)/阻塞、外部故障等。

3)豐富的診斷數(shù)據(jù):早期報警信息(用于設(shè)備的早期維護)、帶時間戳的故障記錄、回檢故障(如發(fā)出啟動控制命令后,主回路中沒有電流)等。

4)多種信號檢測:浮球式液位傳感器、干簧式液位傳感器、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,支持中水位臺水泵運行,高水位兩臺水泵同時運行。

6)集成RS485 通訊接口,Modbus-RTU通訊協(xié)議,可以實現(xiàn)設(shè)備的組網(wǎng)運行、后臺監(jiān)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。

 

三、風機控制方案

    家標準設(shè)計圖集《常用電機控制電路》(10D303-2)收集了建筑中常用風機的控制電路,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(shè)計人員進行設(shè)計,提高了工作效率。但隨著建筑節(jié)能要求和建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的推出,采用原來圖集分立元件方式的控制方案已無法滿足設(shè)備升級的要求和監(jiān)控系統(tǒng)對設(shè)備監(jiān)控內(nèi)容的需求。

 

3.1 普通風機控制原理

    標準對普通風機與電動風閥的聯(lián)動要求為:“所有交流電動機均應裝設(shè)相間短路、接地故障保護,并根據(jù)具體情況分別裝設(shè)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控制信號,運行過程中出現(xiàn)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制。

 

 

     圖1 普通風機控制電路圖

 

3.2 排風兼排煙兩用風機控制原理

   《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》(JGJ/T 16-2008)7.6.4條:“對于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于信號而不是應切斷電路。”過負荷保護的對象有兩個:個是消防設(shè)備,即電動機;另個是為這些消防設(shè)備配電的線路。控制要求包括:1)當接收到(常閉)主令信號后,允許通過控制面板、現(xiàn)場就地箱或DDC控制對風機啟/停控制。2)三地控制權(quán)限由控制面板選擇決定。3)平時運行時,如果出現(xiàn)過載、斷相等故障,則保護動作。4)當有消防應急信號或消防信號后,風機必須啟動,運行過程中出現(xiàn)故障時只報警不脫扣,且將報警信號返回至控制。5)排煙280°防火閥與排煙風機的聯(lián)動控制,排煙防火閥常開,關(guān)閉時聯(lián)鎖排煙風閉,將排煙防火閥關(guān)閉信號輸出至監(jiān)控。圖2排風兼排煙兩用風機控制電路圖

    排風和消防合用系統(tǒng)中廣泛采用雙速電機。平時排風換氣時,風機低速運行,當發(fā)生火災時,風機立即轉(zhuǎn)為高速運行,作為排煙風機使用,控制原理類同于兩用風機。雙速風機是通風和消防系統(tǒng)的重要設(shè)備,其運行和控制質(zhì)量直接關(guān)系到相關(guān)系統(tǒng)運行的可靠性,般在人防工程中均采用此類設(shè)計。

 

 

                                          圖2排風兼排煙兩用風機控制電路圖

 

四、水泵控制方案

    《全民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施》對排水泵的控制要求:公共建筑內(nèi)應以每個生活排水、集水池為單元設(shè)置臺備用泵,平時宜交替運行。地下室、設(shè)備機房、車庫沖洗地面的排水,若有兩臺及兩臺以上排水泵時可不設(shè)備用泵。對于集水池應設(shè)置水位指示裝置,必要時應設(shè)置超警戒水位報警裝置,并將信號引至物業(yè)管理。同時對于下列四類建筑物應采取消防排水措施:消防水泵房 、設(shè)有消防給水系統(tǒng)的地下室、消防電梯的井底、倉庫。

 

4.1排水(污)泵用備控制

    圖3為排水(污)泵用備控制電路圖,面板手動控制、液位自動控制,液位高度指示、工作狀態(tài)指示、手/自動模式上傳監(jiān)控、自動模式兩泵交替運行。如工作在消防排水模式,僅需通過菜單選擇主二備工作模式,將二號泵備用泵切換到報警即可滿足設(shè)計要求,簡化了電氣設(shè)計。

 

 

                                         圖3排水(污)泵用備控制電路圖

 

4.2熱水循環(huán)泵用備控制

    圖4為熱水循環(huán)泵用備控制電路圖,智能控制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樓宇控制命令,實現(xiàn)熱系統(tǒng)的控制。

 

 

                                    圖4熱水循環(huán)泵用備控制電路圖

4.3消火栓和噴淋穩(wěn)壓泵控制原理

    圖5為消火栓和噴淋穩(wěn)壓泵主二備直接啟動控制電路圖,智能控制器通過檢測外部的壓力信號來啟/停水泵,當主泵出現(xiàn)過載斷相故障時,備用泵投入運行,備用泵過載只報警不脫扣。當接收到消防應急控制信號或消防聯(lián)動控制信號時,相應水泵必須啟動,即使水泵已出現(xiàn)故障,運行時出現(xiàn)(過載等)故障則控制器報警。

 

 

                                    圖5消火栓和噴淋穩(wěn)壓泵主二備直接啟動控制電路圖

 

五、結(jié)束語

    本文就建筑中風機、水泵設(shè)備監(jiān)控的設(shè)計應用,從設(shè)計依據(jù)、控制原理、保護依據(jù)等諸多方面進行分析探討,討論了ARD智能控制器的功能特點和具體用法,并列舉了某工程項目采用智能控制器實現(xiàn)的電氣接線圖,有利于建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計,為建筑電氣設(shè)計提供參考依據(jù)。

 

文章來源:《智能建筑電氣技術(shù)》2015年6期。

 

參考文獻

【1】中華人民共和建設(shè)部.民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范( JGJ 16-2008 )【S】. 北京:中建筑工業(yè)出版社,2009.

【2】中華人民共和住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)工程技術(shù)規(guī)范(JGJ/T 334-2014)【S】. 北京:中建筑工業(yè)出版社,2015.

【3】中華人民共和住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 消防給水及消火栓系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范(GB50974-2014)【S】. 北京:中建筑工業(yè)出版社,2015.

【4】中華人民共和住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部. 建筑給水排水設(shè)計規(guī)范(GB50015-2003)【S】. 北京:中計劃出版社出版,2010.

【5】住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量監(jiān)管司,中建筑標準設(shè)計研究院編.全民用建筑工程設(shè)計技術(shù)措施:給水排水【M】. 北京:中計劃出版社出版 2009.

【6】中建筑標準設(shè)計研究院 編. 常用電機控制電路圖(10D303-2~3)【M】. 北京:中計劃出版社出版,2010.

【7】李炳華. 淺談建筑電氣新技術(shù)的應用【J】.智能建筑電氣技術(shù),2010(6)

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