實(shí)驗樓排風(fēng)系統分析的論文

　　摘要：本系統設計符合：系統設計簡(jiǎn)單、原器件少、控制簡(jiǎn)單、操作方便、維護量小，達到工藝要求的控制功能。本系統的節能效果及控制效果的關(guān)鍵在于合理選擇分壓電阻，分壓電阻可根據系統調試時(shí)進(jìn)行最佳效果選擇。

　　關(guān)鍵詞：排風(fēng)系統變頻器變頻調速電氣控制

　　1．引言

　　建工學(xué)院理化實(shí)驗樓是學(xué)生學(xué)習實(shí)踐的重要場(chǎng)所，其中有機化學(xué)、高分子化學(xué)、無(wú)機及分析、化工原理、物理化學(xué)、普通化學(xué)、環(huán)境測試、微生物等實(shí)驗室涉及有毒有害物質(zhì)；其排風(fēng)系統性能的好壞是關(guān)系到實(shí)驗環(huán)境安全，實(shí)驗人員的身體健康保障的重要一環(huán)。

　　為保障各實(shí)驗室排風(fēng)效果達標，除在風(fēng)機造型；風(fēng)管、排風(fēng)口及排風(fēng)口的開(kāi)啟設備設計上蒲足要求。在電氣控制系統設計上要在系統安全穩定、低耗、易操作等功能方面進(jìn)行考慮設計。

　　下面就電控系統的電路設計，風(fēng)機的風(fēng)量控制等功能的實(shí)現進(jìn)行探討。

　　2．排風(fēng)系統的工藝要求

　　理化實(shí)驗樓根據要求設計25個(gè)排風(fēng)主管道系統；每個(gè)實(shí)驗室根據實(shí)驗點(diǎn)的多少，安排相煎的排風(fēng)口，通過(guò)相應管道連接最近的主管道。每個(gè)實(shí)驗點(diǎn)的風(fēng)口用電動(dòng)蝶閥控制其啟閉。

　　排風(fēng)系統要求能在任一排風(fēng)口打開(kāi)時(shí)，其相應主排風(fēng)口的風(fēng)機能自動(dòng)運行，并能根據其排風(fēng)口開(kāi)啟多少，調節排風(fēng)機風(fēng)量的大��；如果相應主排風(fēng)管道的排風(fēng)口全部關(guān)閉，其排風(fēng)機應能自動(dòng)關(guān)閉。

　　3．電氣控制系統方案的設計

　　3．1．排風(fēng)機調速控制器的選擇

　　隨著(zhù)工業(yè)的發(fā)展，能源的緊缺、電力資源在國民經(jīng)濟活動(dòng)的重要性日漸顯著(zhù)，節能降耗是每個(gè)電氣設計者的責任。如何設計一個(gè)既符合工藝要求，又能有效地使用電能；使操作簡(jiǎn)單、系統可靠的電路，其風(fēng)量控制電路是最重要的一環(huán)。

　　根據當前變頻技術(shù)的提高，交流電動(dòng)機的廣泛使用，交流變頻調速技術(shù)是當今節電，改善工藝流程，以提高產(chǎn)品選題和改進(jìn)環(huán)境、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。而變頻調速的核心設備是變頻器，變頻器與電動(dòng)機的控制配合構成了變頻調速系統。

　　我國的電動(dòng)機用電量占全國發(fā)電量的60%-70%，風(fēng)機水泵設備年耗電量大約占全國電力消耗的三分之一。造成這種狀況的主要原因是：風(fēng)機、水泵等設備的傳統調速方法是通過(guò)調節入口或出口擋板，閥門(mén)開(kāi)度來(lái)調節給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，大量能源消耗在擋板、閥門(mén)的載流過(guò)程中。由于風(fēng)機水泵類(lèi)大多為平方轉矩負載，軸功率與轉速成立方關(guān)系，所以當風(fēng)機水泵轉速下降時(shí)，消耗的功率也大大下降，因此節能潛力非常大，采用變頻器來(lái)調節流量，其節電率為20%-50%，效益顯著(zhù)。

　　由于變頻技術(shù)的成熟，變頻器的性能穩定、操作簡(jiǎn)單，具有全方位的軟硬件保護、體積小、安裝簡(jiǎn)易、節電效果顯著(zhù)。故采用變頻器作為控制風(fēng)機風(fēng)量的電控器件。

　　3．2變頻器控制電路的實(shí)現

　　常用變頻器的配線(xiàn)圖如：（后附圖1）

　　控制變頻器調速有兩種方式；一種是模擬量控制調速；一種是多功能輸入端子選擇；模擬量控制是給0-10V直流電壓；變頻器根據給定電壓大小進(jìn)行無(wú)板調速；另一種多功能輸入端子選擇即根據三個(gè)多功能端子的開(kāi)關(guān)組合，共可組成7段速度。7段速度可在編程時(shí)事先預量。

　　由于排風(fēng)系統的管道設計是根據建筑物及排風(fēng)走向設計的，其某一排風(fēng)機所關(guān)聯(lián)的排風(fēng)口多少不一樣，有的一個(gè)交流多達11個(gè)排風(fēng)口，并且根據要求，先打開(kāi)的風(fēng)口是任意的；如果11個(gè)排風(fēng)口的系統它的打開(kāi)組合多達2048種，要對其編程控制也是不可能的；故根據變頻器模擬量控制原理，利用電壓和電阻的關(guān)系達到控制轉速的大小。6個(gè)排風(fēng)口的排風(fēng)系統控制原理圖如：（后附圖2）

　　3．3．控制電路說(shuō)明

　　K1、K2、K3、K4、K5、K6是來(lái)自排風(fēng)口蝶閥的反饋信號，設計轉開(kāi)關(guān)是為了在調試系統時(shí)，全速運行風(fēng)機狀況及變頻工作狀態(tài)；在檢修時(shí)可檢查系統狀態(tài)。平時(shí)工作時(shí)應轉到蝶閥控制狀態(tài)。

　　4．系統功能驗證

　　以六速變頻控制原理圖來(lái)驗證電路的控制功能是否達到設計要求。

　　FWD1DCM是變頻器運行或停止的端子，當兩端子閉合則變頻器工作，兩端打開(kāi)則變頻器停止運行；從原理圖可知，當任蝶閥打開(kāi)，其反饋信號接通相應中間繼電器線(xiàn)包；使其觸點(diǎn)閉合，啟動(dòng)變頻器工作，此時(shí)其變頻器速度控制端子AVI、ACM上的直流電壓通過(guò)其分壓電阻產(chǎn)生相應的電壓，則變頻器輸出相應的工作頻率，使其風(fēng)機工作在相應的功率上。如果六個(gè)排門(mén)口全部打開(kāi)，其六個(gè)串聯(lián)電阻全部短路，變頻器將全速運行；當排風(fēng)口全部關(guān)閉時(shí)，六個(gè)中間繼電器全部失電，則KA線(xiàn)包沒(méi)有電壓，則KV繼電器觸點(diǎn)打開(kāi)，變頻器作停止工作。

　　5．系統原器件選擇及要求

　　5．1．變頻器的選擇

　　風(fēng)機水泵類(lèi)負載是典型的平方轉距負載，低速下負載是非常小，并與轉速平方成正比；通用變頻器與標準電動(dòng)機的組合最合適。這類(lèi)負載對變頻器的性能要求不高；只要求其經(jīng)濟性和可靠性；現國內有專(zhuān)門(mén)為風(fēng)機水泵類(lèi)設計的變頻器，一般應選此類(lèi)型變頻器。

　　5．2．分壓電阻的選擇

　　分壓電阻作為控制輸入信號，其性能要求阻值穩定，滿(mǎn)足功率，且長(cháng)期工作性能好，其阻值選擇應考慮其供電電源的功率和控制端的內阻；應使其阻值合理，不應太小使其供電電源超負荷；而選擇過(guò)大，使控制端內阻影響其控制精度。

　　5．3．控制柜的布線(xiàn)要求

　　變頻器控制輸入端AVI、ACM為模擬量輸入端，其直流電壓要求高，為避免柜內的交流電源的干擾，凡與其相聯(lián)的線(xiàn)路應選用屏蔽線(xiàn)，并且應使其連線(xiàn)盡可能短。

　　變頻器的輸出電源與電機連接的電源線(xiàn)應盡可能的短，一般應小于50米；否則電纜寄生電容過(guò)大，易導致變頻器功率開(kāi)關(guān)器件開(kāi)斷瞬間產(chǎn)生過(guò)大尖峰電流，可能損壞功率逆變模塊。

　　6．結束語(yǔ)

　　通過(guò)上述討論，本系統設計符合：系統設計簡(jiǎn)單、原器件少、控制簡(jiǎn)單、操作方便、維護量小，達到工藝要求的控制功能。本系統的節能效果及控制效果的關(guān)鍵在于合理選擇分壓電阻，分壓電阻可根據系統調試時(shí)進(jìn)行最佳效果選擇。

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