通风控制设计

通风控制设计（共12篇）

通风控制设计 篇1

引言

地铁作为城市轨道的重要组成部分,已经得到越来越广泛的应用。目前,国内外建设快速轨道交通系统的城市已多达100余个[1]。通风系统是地铁的一个重要能源消耗部分,地铁站通风系统节能运行,可以节约大量能源,在能源日趋紧张的今天, 具有重要的社会效益和良好的应用前景。

1工程介绍

沈阳市地铁九号线是线网规划中“两L”的一条重要线路,一期工程北起怒江公园,终至建筑大学,全长37. 2km,均为地下线路。设车站23座,其中换乘站11座,设车辆段1处、主变电所3座。

2地铁风机变频调速的节能原理

地铁风机的拖动,一般由交流异步电动机实现。由于交流异步电机的转速总是小于同步转速, 并且随着同步转速的变化而变化。当定子电源频率f增大时,同步转速增加,电机实际转速n也增加,当定子电源频率f减小时,同步转速减小,电机实际转速n也减小。这种通过改变电源频率来改变电机实际转速的调速方式称为变频调速。

地铁风机负载转矩与速度的平方成正比,轴功率与转速的立方成正比。因此,用变频器改变风机的转速,可以获得显著的节能效果。

地铁通风机的压力 - 流量( H - Q) 特性曲线图如图1所示。

图中曲线1为风机开始调速前的风压 - 风量 ( H - Q) 特性,曲线Ra为管网风阻特性( 挡板开度全开) 。假设风机设计工作在A点效率最高,输出风量Q1为100% ,对应的轴功率P1与风量Q1和风压H1的乘积面积AH1OQ1成正比,如果生产工艺要求风量从Q1减少到Q2时,若采用出口挡板调节,相当于增加管网阻力,使管网阻力特性变到Rb,系统工况点也由A点变到B点,从图中可以看出,风量虽然减少,风压反而增加,代表轴功率的面积BH2OQ2比调节前减少不多。若采用变频调速, 随着转速下降,风压 - 风量特性变为曲线2,系统工况点也由A点变到C点,代表轴功率的面积CH3OQ2比采用挡板调节时显著减少,两者之差即是节省的轴功率[2]。

当通风机稳定运行时,风机的风量、风压、功率与转速有以下比例关系:

式中: n1、n2—分别为通风机调节前后的转速,r / min; P1、P2—通风机转速调节前后的风压,Pa; N1、N2—通风机转速调节前后的功率,W。

由以上的比例关系可以看出,风机的风量与转速成正比,风压与转速的平方成正比,功率与转速的三次方成正比。如果风机的转速降为原来的50% ,那么风量也降为原来的50% ,功率则降为原来的12. 5% 。这说明通过改变通风机的转速,来改变通风机的功率输入,从而节省大量的电能。通风机的转速可以通过改变电源的输入频率来控制, 因此,变频调速能够节约大量能源[3]。

3控制系统原理

车站每端均设置1条送风道、1条排风道和1条活塞风道,每条排风道内并联设置2台相同参数的车站通风机SVF( 兼做车站公共区排烟风机和区间隧道事故风机) ,每条活塞风道内各设置1台事故风机TVF,风道内设置相关的消声器、组合风阀等设备。每条送风道内设置1台车站送风机和1台区间送风机,送风道内设置初效过滤器。

在站台层设置轨顶通风道和站台板下通风道, 轨顶通风道兼做站台层排烟风道,为了增强站台层候车区的排烟效果,在站台候车区域设置排风兼排烟管。在站厅沿车站纵向设置站厅层排风排烟风管。在站厅站台层纵向设置送风管。在车站两端设置区间送风管[4]。

4控制系统软件设计

4.1总体结构

系统运行前,应先检查设备的连接情况,若连接正常,则系统自动运行,首先读取变送器传过来的烟雾浓度,并与浓度规定值进行对比,如果烟雾超标,则活塞风机启动。烟雾浓度不超标,读取室外的温度,如果室外温度大于35℃,立即运行夏季的运行模式,如果温度并没有超过35℃,则读取系统时间,判断其位于夏季、过渡季还是冬季,在室内温度较高的夏季以及春秋季,排风风道的SVF风机启动,将室内的热空气排出,同时,从出入口和活塞风道引入新风。在室外温度较高的夏季和并不是高峰的冬季,则采用闭式运行方式,关闭车站排风机和活塞风道,依靠列车活塞效应从出入口引入新风。若处于高峰期的冬季,活塞风道的风机FAF启动,从室外引入新风。系统运行的总体结构如图2所示。

4.2运行方式的选择

为了满足地铁舒适度的需要和地铁的经济运行,根据不同的季节,应该采取不同的运行模式。 对于室外温度过高夏季和冬季时,应该采取闭式运行方式,而对于室外温度较低的夏季和春秋季,应该采取排风的控制方式。同时还应考虑到上下班的高峰对温度的影响,在上下班的高峰期,冬季应该采用送小新风的控制方式,这样,在满足了人们舒适度的基础上,达到了最佳的节能效果。运行方式选择的流程图如图3所示。

4.3夏季运行方式的PLC实现

每年6 ~ 8月是北方地区最炎热的季节,地铁通风系统应采取夏季的运行模式。当室外气温低于公共区的气温时,开启SVF风机对机对车站公共区排风,开启车站进站端的活塞风道,利用列车活塞效应及室内负压,从出入口引入室外冷空气, 吸收列车区间发热后,从车站排风系统排出。当室外气温高于公共区气温时,采取闭式运行的方式,, 关闭车站排风机,关闭活塞风道,依靠列车活塞效应从出入口引入室外空气,以满足人们对新风量的要求。

4.4冬季运行方式的PLC实现

冬季列车运行对数较少时( 非高峰运行时段) 采用活塞通风模式运行。关闭车站通风机,开启出入口的电热风幕,开启车站活塞风道,利用列车运行的活塞效应从活塞风道引入室外冷空气,直接进入区间隧道,吸收列车区间发热后,从下一站的活塞风道排出; 从出入口引入新风,满足站内人员对新风的需求; 冬季列车运行对数较多时( 高峰运行时段) 采用机械通风模式运行。开启FAF,通过站台轨道顶风道向站台送风,关闭风道内的过滤器对室外空气进行过滤,开启车站的活塞风道,开启出人口热风幕。站台内为正压,热空气通过活塞风道、出人口向室外排放。

5PID控制器设计

5.1PID介绍

PID控制是过程控制中普遍应用的一种控制器。PID控制器的控制规律为:

式中: Kp—比例系数; Ti—积分时间常数; Td— 微分时间常数。

1) 比例环节。即成比例地反映控制系统的偏差信号e( t) ,系统偏差一旦产生,调节器立即产生与其成比例的控制作用,以减小偏差。比例控制反映快,但对某些系统,可能存在稳态误差。加大比例系数Kp,系统的稳态误差减小,但稳定性可能变差。

2) 积分环节。积分的控制作用主要用于消除稳态误差,提高系统的无差度。积分作用的强弱取决于积分时间常数,Ti越大,积分速度越慢,积分作用越弱,反之则越强。积分环节可能使系统的频带变窄。积分控制通常与其他控制规律结合,组成PI控制器或PID控制器。

3) 微分环节。微分的作用是能反映偏差信号的变化速率,具有预见性,能预见偏差信号的变化趋势,并能在偏差信号的值变得太大之前,在系统中引入一个有效的早期修正信号,从而加快系统的响应速度,减少超调,减小调节时间。由于微分反映的是变化率,所以当输入没有变化时,微分环节的输出为零。微分控制通常与其他控制规律结合, 组成PD或PID控制器。

5.2地铁公共区模型建立

地铁公共区可以近似为长方形,根据地铁站的体积大小、送风量、换气次数等,可以整理推出其近似传递函数模型取K = 1、T = 900、τ = 90,得到如下公式[5]:

在计算机中利用Simulink对温度控制系统进行仿真,系统输入阶跃信号,取PID的3个参数分别为3. 6、0. 004、100。得到的输出曲线如图4所示。

6结语

风机节能是地铁通风系统节能的重要部分。 根据季节和温度的差异,设计了夏季运行模式、过渡季运行模式和冬季运行模式,节省了通风系统的能耗。文中地铁站通风节能控制系统的设计,采用PID的控制算法,通过Matlab仿真,确定了PID参数。

摘要：以地铁站通风系统的节能设计为主要研究内容,介绍地铁风机变频调速的节能原理、控制系统原理、控制系统软件设计,并对采用的PID控制器和控制算法的进行介绍,并确定PID参数,达到了较好的控制效果。

关键词：地铁,通风控制系统,节能,PID控制

通风控制设计 篇2

确定比较合适的室内温度，是在对空调的系统进行安装与运行后而建立的较为科学并且适合的建筑内供热通风系统的基本要求。

只选择全年固定的室内温度值，此种的设定方式只适合有特殊要求的数量很少的工业空调，但对于大部分的空调系统而言，在冬天将温度调到稍高的温度将会有更多的热消耗，而夏天将温度降低也同样会消耗许多的冷量。

所以，针对于全面不变的室温值设定方式，它既没有良好的舒适度又容易造成能量的浪费。

所以也要根据室内的实际温度需求来建立供热的通风系统。

更确切的来说，是应该在满足了基本温度的规定要求基础上，建筑的室内产所温度还有湿度应该有所提高，在冬季应该降低，所设定的区间大，就会对空调系统的能耗进行很好的节约。

二、对室外的新风量进行控制的分析

对室外的新风量进行合理的控制和进行有效的利用，进而对工程建筑建立了极好的通风系统与供热系统。

空调系统室外新风量的合理控制与有效利用，会对空调系统在能量的消耗方面有所节约。

空调系统有越大的新风量则能耗的消耗也越严重。

因此室外的新风量还应该对尾声要求控制在最小值的范围内。

总的来说，空调系统的冬季与夏季的最小新风量是由身体的卫生要求冲淡有害物质、确保空调房间的正压值以及局部排风的补偿量来设定的。

在以前空调系统的新风量取的值是根据在室内二氧化碳的浓度允许值，且在设定的过程中对温度、湿度、气味、粉尘等影响进行较为科学的考虑。

现在在房间里的粉尘以及气味的影响都比较小，另外还可以配置净化装置，所以在眼下能源紧张的情况下，也应该对原来设定的最小新风量标准进行再一步的确定，可是在获得数值方面二者却仍然未达成一致的结果。

但却在可以进行预测的客户环境下，实现了用手动对空调系统的新风阀门进行调节，最终达到了很好的节能效果。

三、对空调系统的安装选择合适的空调系统进行分析

在对空调系统的安装过程中，节能空调系统作为首选对象，可以有效的减少系统的能耗。

在办公以及商业等较为大型的公共建筑中可以选择变风量的空调系统，大约可以节约20%～30%的能耗，在对空调系统的安装过程中，应用变水量水泵的台数控制、转数控制和二者可同时进行控制的方式进行运行的水系统，代替了水量调节的方式，这是对能源进行节约较为有效的方式。

水量的运行在遇到负荷而减少时，将水量进行调小，并且保证水温的不变，在这种情形下对电动的二通阀与平衡阀进行利用来调节水量。

并且应该保证水泵与风机应该和空调管理系统中的流速进行对应。

所以应该建立合理的运行效果，并保证在设计和运行中不采用流高速。

另外在主要的管道中采用低流速的方式还可以确保相应的系统水力工程状况的平稳性。

例如，随着风机的转数发生改变，风机的性能参数也随之作出了改变，风机的转速以及风机的功率之间呈现出三次方的关系，流速与流量呈现一次方的关系。

想要降低风机的转速，可以在对流量降低的同时也较大的降低能源的消耗。

并且在风机效率不变的情形下，来实现空调系统高效和平稳的工作。

四、对新风量进行正确的利用分析

相对于一直运行的空调系统而言，除了要在夏季与冬季采用新风量的.方法进行节能外，在与之对应的过渡季节也应该充分的使用新风量。

当过度的季节气温低的时候，应该对室外的新风进行有效的利用，将其作为空调系统的冷源。

尤其是在建筑的周边负荷影响较小而在区内发热量较大的的室外建筑和室内环境。

在冬季和过渡季节的室内供冷风，可将室外的新风具有的冷量进行合理的利用，进而全部将室外的新风引入到室内，这样就缩短了人工的冷源以及空调系统的使用时间，达到自然通风供热的效果。

在可变的新风系统中除了要安装湿度和温度的调节器外，也应该安装有季节工况的自动转换与自动识别的装置，且至少要列出三个工况设计，也就是冬季、过渡和夏季这三种工况类型。

在同时拥有湿度与温度调节要求的系统中，工况进行装换可依据室外的干球温度和回风的温度进行合理的调节与控制。

五、空调系统安装的分析

对建筑空调系统的安装应该做好各项施工前的准备工作，严格控制好五关，包括图纸会审关、严格按图施工关、技术交底关、施工人员素质关以及材料进场检验关。

在对空调的系统进行安装施工前，工长、安装的技术人员、质检人员必须组织相关人员对工程的图纸进行仔细的会审，来确定图纸的设计意图，在此同时，要对发现图纸的错误、漏洞、以及不合理的问题进行迅速的解决。

这是在确保工作质量以及施工方面的一个极为重要的因素。

根据施工过程中的合同，严格去按照施工的图纸进行施工，不要轻易更改设计图纸，例如不可以任意的将射流风口改成球形的喷口而对使用效果产生影响;当在工作过程中发现问题时要马上与设计人员进行仔细沟通并且办理变更洽商的手续。

在进行施工前要做好详细的施工方案，对各个工序之间要做的施工准备、质量标准、施工工艺、成品保护和应该注意的问题等方面进行明确;尤其是在关键的部位与特殊的做法时要绘制精准详细的大样图，作好样板引路，进而实行安装样板制。

在工作的队伍中要选择素质高的劳务施工队，本身要有很好的管理水平、很高的施工技术能力以及同类的施工经验。

要保证操作人员持证上工作的岗位。

空调系统带冷热源的正常稳定联合试运转要不少于八个小时，并且在试运转的过程中要进行多方面的考虑，例如用于建筑装修的材料是否干燥，以及室内的热湿负荷是否满足设计条件等。

与此同时在进行无生产负荷联合的试运转时，通常可以排出的影响因素要进行排除。

例如室温达不到设计的要求，这时就应该检查盘管的过滤网有没有堵塞，新风过滤器的集尘量是否超标，或者制冷量是否可以达到要求。

在检查的过程中发现的问题由施工、设计以及单位共同商讨进而改进措施。

例如在运转时的情况良好，试运转的工作就应该宣布结束。

经过进行调试后的空调系统才可以建立室内良好的通风系统与供热系统，确保相关系统工作的有效、正常运行。

结束语

在供热通风与空调工程施工技术分析时发现，在这些项目的施工过程中，不仅要严格的以图纸为准进行施工，最重要的是要依据现场的实际情况并且在保证人员安全以及项目质量的情形下采取合理、准确、科学的施工方案。

争取在以低成本与精工艺的原则下进行施工，这样就会很好的提高施工的质量以及建筑物的整体质量。

随着社会的发展与不断进步，也要求施工单位对知识的掌握应该更加全面，对施工的观念进行不断更新，使自己有更多的机会服务社会，对社会做出贡献。

参考文献：

[1] 张连军.高层建筑通风空调工程施工中的常见问题研究[J].科技资讯.(08)

[2] 谢锋.关于供热通风与空调安装技术探析[J].中国新技术新产品.2012.11(25)

浅议通风空调安装质量控制 篇3

【关键词】通风空调；安装质量关键

通风空调安装工程是建筑工程中一个重要的分部工程，通风空调安装应严格按规范和验评标准要求，采用必要的技术手段和安装工艺，对各分项、系统进行安装和调试，经过试运行考核是否能满足预期的功能需要。本人结合多年的施工经验，提出以下几点建议，仅供参考。

1.作好各项施工准备，严把五关

即：图纸会审关、技术交底关、严格按图施工关、材料进场检验关、施工人员素质关。

（1）施工前工长、技术人员、质检人员首先必须组织有关人员对图纸进行认真会审，掌握图纸的设计意图，同时要做到发现图纸的错、漏、不合理问题，及时解决问题，这是确保质量和施工进度的一个重要因素。

（2）根据施工合同，严格按设计图纸施工，不要随意更改设计，如不能随意将射流风口改为球形喷口而影响使用效果；有问题及时与设计人员沟通并办理变更洽商手续。

（3）作业前做好细致的施工方案和技术交底，明确各工序的施工准备、施工工艺、质量标准、成品保护、应注意的质量等问题；关键部位和特殊做法要绘出精细的大样图，作好样板引路，实行安装样板制。

（4）选用具有良好素质的劳务施工队，自身具有很好的管理水平施工技能和同类施工经验，做到操作人员持证上岗。

2.切实作好工序交接的三检制

狠抓企业自检。施工企业应认真做好工序交接的自检、互检、交接检检查。加强班组互相检查和交接检。应认真履行工程质量控制职能，做好施工阶段事前、事中、事后的各项质量检查、监督工作。

3.加强五要素（人、料、机、法、环）控制

（1）对实施关键技术的操作人员的技能技术检查、评价、指导、调整，对不适应的人员及时纠正或调换。

（2）对机具进行能力检查、鉴定、控制，并对施工机具的使用、维护、保养进行检查控制。

（3）控制材料的出厂资料、进场验收、使用标记和必要的追朔等活动。

4.主要分项工程质，控制关键点

4.1管道预洞或预埋套管的施工

（1）地下室管道穿防水外墙，应随结构预埋刚性或柔性防水套管。

（2）管道穿墙处、穿楼板处、穿屋面处应随结构预留洞，待结构施工完毕后再进行套管埋设，穿墙预留套管时两端一定要用胶布等密封好。

（3）穿越人防楼板、人防墙体及人防扩散室处的管道及测压管应随结构预埋密闭套管。

4.2风管制作及安装

（1）风管加工的划线方法可用直角线法。展开方法采用平行线法。根据大样图风管不同的几何形状和规格，分别划线展开，并进行剪切。下料后在轧口之前，板材必须倒角。

（2）风管外观质量应达到折角平直，圆弧均匀，两端面平行，无翘角，表面凹凸不大于5mm；风管与法兰连接牢固，翻边平整，宽度不小于6mm，紧贴法兰；风管法兰孔距应符合设计要求和施工规范的规定，焊接应牢固，焊缝处不设置螺孔，螺孔具备互换性。

（3）风管直角弯头或边长大于500mm时应在弯头处增加导流片，使气流能够顺利通过，降低风阻。

（4）先按设计图纸提前放好安装线，支、吊架的标高必须正确，支、吊架膨胀螺栓埋人部分不得油漆，并应去除油污。支、吊架不得安装在风口、阀门、检查孔等处。吊架不得直接吊在法兰上。

4.3竖井内管道的安装

空调冷冻和空调热水向高层供水的立管主要集中于几个管道竖井内，因此施工前应进行认真图纸纸面放样，进行调整，以便于安装各工序的完成（管线防腐、管线试验又管线保温等工序），也为将来业主进行维护管理创造条件。

4.4风机盘管等设备的安装

（1）风机盘管进场前应进行进场验收，做单机三速试运转及水压试验。试验压力为系统工作压力的1.5倍，不漏为合格。卧式机组应由支吊架固定，并应便于拆卸和维修；排水管坡度要符合设计要求，冷凝水应畅通地流到设计指定位置，供回水阀及水过虑器（宜设置以防堵塞）应靠近风机盘管机组安装。

（2）空调（新风）机组新风人口应设电动风阀并与风机连锁，以防止冬天因温度太低而冻坏换热器，机组进、出水管道前（尤其有电动阀时）应设旁通支路以便运行使用前冲洗管路及维修管路用；积水盘必须严密不漏水；换热器应律意要设有冻坏后可检修的空间。

（3）两台冷却塔并联时集水盘中间最好设一根均压管，管径与进水管相同，中间设阀门。水泵的供、回水之间最好也设一根连通管，中间设止回阀。否则容易出现两塔运行时出现一塔溢水一塔不停补水的现象。

（4）主机等设备的减震基础一定要做好，并保证水平度等在允许偏差之内。否则容易出现机组运行时震动或噪音过大的现象。

4.5管道的冲洗试验

空调水管道按规定坡度安装好后，使用前的冲洗应以系统最大的流量进行，要求冲洗的出水口水质透明度与进水口一致。

4.6风管检测

风管系统安装完毕后，应按系统类别进行严密性检验，风管的强度应能满足在1.5倍工作压力下接缝处无开裂。矩形风管的允许漏风量应符合规范要求。

4.7通风空调系统调试

4.7.1风管系统的风量平衡

系统各部位的风量均应调整到设计要求的数值，可用调节阀改变风量进行调整。调试时可从系统的末端开始，即由距风机最远的分支管开始，逐步调整到风机，使各分支管的实际风量达到或接近设计风量。最后当将风机的风量调整到设计值时，系统各部分的风量仍能满足要求。即系统风量调平衡后，应达到：①风口的风量、新风量、排风量、回风量的实测值与设计风量的偏差不大于10%；②风量与回风量之和应近似等于总的送风量或各送风量之和；③总的送风量应略大于回风量与排风量之和。通风系统的连续运转不应少于2h。

4.7.2新风系统的测试

新风系统主要由风管、新风调节阀和新风处理机等组成。其测试方法与送风系统相同，在调整新风量时，一定要符合设计要求，否则可能产生种种弊端。如果新风量太多，会增加制冷压缩机的热负荷，影响室内的空调效果；如果新风量太少，则不符合国家的卫生标准，使人感到闷气、不舒服，因此，要保证室内的正压或负压，新风量的调节一定要合适。

4.7.3空调水系统的调试

冷水系统的管路长且复杂，系统内的清洁度要求高，因此，在管清洗时要求严格、认真。在清洗之前先关闭风机盘管等设备的进水阀。开启旁通阀，使清洗过程中管内的杂质，通过旁通阀最后排出管外。

4.7.4空调系统带冷热源的正常联合试运转不少于8h.在试运转时应考虑到各种因素，如建筑装修材料是否干燥，室内的热湿负荷是否符合设计条件等

4.8工程资料

通风控制设计 篇4

1 系统的构成

整个系统分为上位机和下位机两个部分。上位机采用工业控制计算机, 配有打印机及不间断电源, 通过组态软件来完成现场数据的实时采集、显示、存储、打印和报警等功能。下位机通过PLC实现对风机的控制和风机数据的实时监测。矿井主通风机控制系统系统构成如图1所示:

PLC控制柜主要是用来实现风机启动、停机及两台风机切换过程中风门及其他辅助设备的自动控制。为确保通风机安全可靠的运行, 系统设计了两套通风机控制方案。一套是由操作台控制, 即操作台上设有相应按钮, 操作人员根据现场需求选择开关, 对应继电器吸合来控制风机运行状态, 此时通风机风量调节需要操作人员旋转电位器来实现;另一套是通过上位机来控制, 操作人员只需给定相应的参数, 通风机便可以按预先设定好的参数自动运行。

PLC采集柜的主要作用是采集各路传感器的信号以实现主通风机运行状态的实时监测, 并设以相应的保护。采集主要参数有:1#、2#、3#、4#电机三相绕组温度和前后轴承温度、风机水平和垂直振幅、风机运行实时风速、负压和瓦斯浓度, 这些信息从采集模块送入PLC内部, 然后通过工业以太网传输至上位机, 在监控画面上实时显示出来。其中电机绕组、轴承温度过高和风机振幅过大会影响风机正常运行, 系统设计了温度、振幅超限报警。报警时, 当前风机会立即停止运行并自动启动备用风机。超限设计如下:电机绕组温度不高于90℃, 轴承温度不高于120℃, 风机振幅不大于0.05mm。

操作台主要是用来提供人机交流的信息, 通过人机界面可以对矿井主通风机进行启动控制, 还可以实时的看到风机运行中电机各参数的显示, 及时的掌握风机的整个运行情况。

2 PLC的系统配置

西门子S7-300PLC主要是由电源模块、CPU模块、模拟量输入模块和通信模块四个部分组成。本文PLC设计的模块排列表见表1所示:

本系统主要选择了2块5A的电源模块PS307, 该模块将120/230V交流电压转换为24V直流电压, 本系统模块的输入电流为2 A~1A, 输出电流为5A, 并且具有防短路、开路保护和安全隔离等特点。

本系统选用的数字量输入模块是SM321, 该模块有32点输入, 16组电隔离, 输入的额定电压为24VDC, 携带硬件中断和诊断中断;而数字量输出模块是SM322, 该模块有32点输出, 8组电隔离, 其输出电流为1A, 额定负载电压为220VAC, 携带诊断中断。

本系统主要选择了SM3328路模拟量输出模块和2块SM331模拟量输入模块。SM331模拟量输入点数为8, 有4个通道组, 并且每个通道组可以任意的测量, 测量的类型也可编程。其中有2个通道可以监视可编程限制值, 当超过限制值时, 可编程过程将会中断, 并且同时可以电隔离负载电压和CPU。

本系统选用了2块标准型CPU315, 2块以太网通讯模块CP343, 2 块模块其中一块作为备用, 这样在模块临时故障时可以启动备用模块, 使系统更加安全可靠的运行。

3 矿井主通风机控制系统的软件设计

本文采用了西门子公司的STEP7编程软件, 使用梯形图语言进行编写, 而PLC的设计结构则采用了模块化的设计, 便于维护和扩展。本系统主要完成了对矿井主通风机的启停控制、数据采集处理、故障报警处理等。风机的启停控制分为两种模式, 即手动模式和自动模式。手动模式是PLC的控制功能被限制, 必须由专业人员手动直接操作;而自动模式则是由操作台发出指令, 再由PLC通过内部的逻辑程序来实现对风机的控制。矿井主通风机柜上的转换开关可以切换控制的模式, 两种模式之间有互锁的关系。由于在监控系统中, PLC的输入量只能识别数字量, 而各个传感器输出的则是模拟量, 所以我们需要通过STEP7的标准功能模块把这些模拟量转换成一一对应的数字量, 然后经过PLC传输到上位机, 使各个参数在显示屏上显示出来。为了保证矿井生产的安全可靠运行, 故障报警处理也显得尤为重要。如果检测的各种参数值超过了预先设定好的报警值时, PLC就会启动报警程序报警, 故障诊断子程序将会启动, 判断传感器是否好坏, 这样便于操作人员及时的维护和检修。

系统的控制方式有就地控制和远程控制两种。在就地控制中, 我们可以进行手动、自动、检修3种控制方式;远程控制主要通过网络连接来实现, 用于地面的监控室或其他控制站点, 可进行自动、检修控制。风机的控制方式如图2所示:

3.1 手工工作方式

先手动启动1号风机, 2号风机选为备用。通过现场采集传感器采集温度、风量及风速, 根据设定值及实际值来调节电机到达适当的转速;当需要风量下降到一定程度时, 根据需要情况手动调节变频器输出频率使电机达到适当的转速, 以满足用风量的要求。当检测测得的温度、风量、风速等参数值异常时, 首先会报警, 然后人工配合风机参数判断故障所在, 如果故障不能排除, 则人工调整到2号备用风机, 开始检修1号风机。

3.2 全自动工作方式

1) 根据测得的风速值计算出风机的风量, 然后根据风量值调整电机转速, 以达到自动调节风量的目的。

2) 自动监测风机的运行状态, 如果有异常将会先报警, 若在规定的时间内不能排除故障, 系统将自动进入风机切换程序。

3.3 检修工作方式

1) 操作人员根据风机操作规程分步进行操作, 在计算机系统的监测下, 在非闭锁的情况下, 单独对风机的相关设备进行启动、停止操作。

2) 检修完成后, 必须使系统内所有设备恢复到待运行状态, 操作计算机系统对其进行自诊断, 系统检测通过, 该系统进入备用状态。

4 结论

本文设计了以西门子S7-300PLC为控制核心的矿井主通风机控制系统, 不但实现了通风机的自动运行, 而且能够实时监测风机的各项参数, 大大提高了通风机运行的稳定性和可靠性。变频技术的使用, 节能效果显著, 取得了较好的经济效益。

参考文献

[1]何波.基于PLC的矿井局部通风变频控制系统的设计[J].煤炭技术, 2011.

通风控制设计 篇5

本文介绍了矿井通风安全控制中的影响因素，并提出了相应的解决措施。

关键词：煤矿 矿井通风 安全生产 安全控制

煤炭是我国的第一能源，但是，矿井作业存在着不少隐患，例如瓦斯、煤尘、顶底板事故等等，做好矿井安全工作具有重要的现实意义。

由于通风不良造成局部瓦斯积聚，严重的可能会导致瓦斯煤尘爆炸等严重的安全事故。

通风控制设计 篇6

笔者阐述并分析了建筑空调安装工程中的质量控制措施，分别探讨了风管设备、空气处理设备以及制冷系统的安装要点，希望有所指导和帮助。

【关键词】

建筑通风；空调安装；质控要点

在民用建筑中，通风空调安装是其中一个重要组成部分，建筑工程整体质量水平直接受通风空调安装施工质量的影响，因此应有序、及时和完整地做好通风空调安装工程质控工作，为创建优良工程奠定基础。本文主要探讨建筑通风与空调安装工程施工质量控制要点。

1 风管设备安装的质控要点

在风管及其部件安装过程中，首先应确保安装标高与位置满足设计要求；不可在安装过程中出现变形、脱落；应使用拉索对穿出屋面的部分予以固定，但不可以法兰为固定物；在安装部件时应确保正确方向，并便于操作，在设置防火阀检查孔时也应遵循简单、便于操作的原则。应遵循设计要求来确定不保温通风管各个吊架、支架以及托架的间跨，倘若设计方案未就此做出要求，那么水平安装情况下的风管矩形大边或者直径长度应<400mm，间距≤4m；而在垂直安装情况下二者间距应≤4m，立管固定件应保持在≥2个/根。法兰面应垂直于风管中心，相对的两个法兰应保持连接面严密和平行，同时二者螺栓外露长度以及紧固度也应保持一致。法兰垫料厚度以3～5mm为最佳，应注意不可将垫料挤入管内。安装风口时应保持正确位置，同一室内风口保持对称以及一致的标高，在安装多只风口时应保持对称、均匀性。应牢固安装风帽，如果出屋面超过1.5m则应以拉索固定。安装柔性短管时切忌变形、歪斜或者扭曲，连接其他设备时应保持适宜的松紧度。

2 空气处理设备安装的质控要点

2.1空气处理室

在组装金属空气处理室时，应保持正确位置，并确保连接紧密、平整牢固，应避免喷淋段渗水、凝结水外溢、检视门漏水的现象，确保引流管通畅；表面式热交换器应保持完整、清洁的散热面，不可有堵塞或者碰坏；外表无损、具备合格证明，未超出技术文件规定相应期限的表面式热交换器不必在安装前进行水压试验，同时应采用耐热材料对散热交换器围护结构缝隙进行封堵。

2.2通风机

应检查通风机机壳、叶轮等部位主要尺寸是否符合装箱清单、确认进出风口是否满足设计要求、叶轮转向满足技术文件规定与否、有无碰伤、变形以及锈蚀的现象等等。同时还应检查是否有盖板将进出风口严密遮盖。应保持正确的螺丝预埋位置以及合理的螺栓尺寸，预埋螺栓应满足风机孔与螺栓的规格，同时风机螺孔也应与螺栓直径相符。预留孔灌浆时首先应将孔内杂物清除；应以防松措施紧固螺栓。通风机应保持机轴水平性，当风机与电机之间的连接方式为连轴节时，应保持两轴中心线处于同一直线；而在皮带传动模式下，两轴中心线则应保持平行。

2.3风机盘管

卧式风机盘管的安装应采用支架以及吊架予以牢固固定；应采用软管来连接风机盘管和水管，并确保接管平直、严密，谨防渗漏；风机盘管与风口、回风箱以及分管之间应严密连接。此外，还应确保正确的排水坡度，凝结水能够畅通排出，并到达指定位置。

3 制冷系统安装的质控要点

3.1制冷设备

在安装制冷设备时，应参考装配图、说明书以及设备清单等各类技术文件，对其专用工具、全部零部件、各类附属材料的型号与规格进行核对，并确认零部件与主体表面是否存在锈蚀和缺损；应确认设备充填保护气体是否存在泄漏、所用油封有无破损。预埋件、尺寸、预埋孔、表面平整度、标高以及位置均与设计要求相符。单体安装辅助设备时应确认内壁清洁，并进行吹污处理；在安装冷却塔时应确保牢固平稳，喷嘴与出水管口均应保持正确位置与方向，以确保布水均匀。

3.2暗冷系统管道

液体支管应从干管引出，可从侧面或者底部接出；而气体支管则可从侧面或者顶部接出。若与干管连接的支管数目超过2根，则应错开连接间距。同时应注意管道支架、托架以及吊架的标高、位置、形式以及间距均应与设计要求相符，应正确设定阀门安装高度、方向以及位置。在带有手柄的手动截止阀的安装过程中，切忌手柄向下；所有升降止回阀、电磁阀以及调节阀在安装过程中均应竖直向上。

4 结语

通风空调安装质量既会受到施工中物、材、人的影响，更会受到空间与时间变化的影响，任意环节出现疏漏都会对工程质量产生影响。作为一项细致而全面的工程，通风空调安装贯穿于建筑工程始终，通过有效的质量控制可及时察觉各环节存在的质量问题并加以改善，以提高通风空调安装水平。

【参考文献】

[1]王鹏，卢春亭，杨飞等.大型商贸中心暖风与空调系统综合性施工与管理[J].价值工程 ，2014，（1）：96-99，100.

[2]刘文华.供热通风与空调安装技术的发展趋势研究[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（3）.

[3]宋波，刘晶，史新华等.国家标准《通风与空调工程施工规范》简介[J].暖通空调，2012，42（6）：69-72.

[4]袁荣平.浅析空调风管安装施工技术及质量通病与防治措施[J].城市建设理论研究（电子版），2013，（36）.

【作者简介】

通风控制设计 篇7

局部通风机主要担负着抽排煤矿井下局部积聚的瓦斯, 或与除尘装备联合使用排除工作面煤尘, 改善工作环境的重要任务。据统计, 矿井瓦斯爆炸中80%的事故与局部通风机有关。对于局部通风机功率的选择通常是按照最长掘进距离时, 必须保证人员正常吸氧和瓦斯浓度不超限的原则。因此, 局部通风机容量的选择一般都偏大, 经常出现“大马拉小车”的现象, 造成电能的浪费。

传统的通风机变频控制系统是根据瓦斯浓度的大小进行风量调节。但随着掘进工作面的推进, 巷道的延伸、风筒阻力的增大、瓦斯涌出量也是随机的。考虑到通风系统的非线性、多耦合、多干扰等性质, 且当风速过高时, 会使巷道中煤尘的爆炸下限降低, 严重危害矿井的安全生产。为此, 笔者设计了一种矿井局部通风机智能控制系统, 设计了瓦斯和煤尘浓度双模糊控制器, 应用变频调速技术控制局部通风机转速, 可自动地、大范围地连续调节掘进工作面所需风量。

1 局部通风机智能控制系统的组成

局部通风机智能控制系统主要由控制模块、防爆磁力启动器、矿用隔爆变频器、局部通风机以及瓦斯浓度传感器和煤尘浓度传感器等组成。在确定通风系统中瓦斯浓度和煤尘浓度的设定值后, 将其设定值分别与瓦斯浓度传感器和煤尘浓度传感器所监测的值比较, 得到相对应的浓度偏差。控制模块中包括瓦斯浓度模糊控制器和煤尘浓度模糊控制器, 将模糊控制器的输出值量化为矿用隔爆变频器允许的输入信号 (0～10 V的电压信号) 来控制矿用隔爆变频器的输出, 进而控制局部通风机的转速。其控制系统组成如图1所示。

e1-瓦斯浓度偏差;e2-煤尘浓度偏差;de1/dt-瓦斯浓度偏差变化率;de2/dt-煤尘浓度偏差变化率

2 模糊PID控制器的设计

2.1 瓦斯与煤尘的关系

根据《煤炭安全规程》第一百六十八条规定, 瓦斯浓度与煤尘爆炸下限浓度关系如表1所示。表1中, 当检测到瓦斯浓度突然升高时, 根据瓦斯浓度模糊控制器的要求, 通风机的转速会升高。此时, 由于风速的升高会使煤尘爆炸的下限浓度降低, 而根据煤尘浓度模糊控制器的要求通风机转速又要降低, 所以如何确定矿用隔爆变频器的输入量是比较困难的。为此, 笔者提出了相对危险系数这个概念来解决上述问题。

相对危险系数的定义如下:

$\begin{array}{l}\text{危}\text{险}\text{系}\text{数}=\\ \frac{\text{爆}\text{炸}\text{性}\text{气}\text{体}\text{浓}\text{度}\text{设}\text{定}\text{值}-\text{检}\text{测}\text{值}\text{到}\text{的}\text{浓}\text{度}\text{值}}{\text{爆}\text{炸}\text{性}\text{气}\text{体}\text{浓}\text{度}\text{设}\text{定}\text{值}}\end{array}$

其物理含义是爆炸的可能性, 即相对危险系数越高, 其爆炸的可能性越大。本系统根据瓦斯和煤尘相对危险系数的大小来决定矿用隔爆变频器控制量的大小, 选取相对危险系数大的作为矿用隔爆变频器的控制量。若2种气体的相对危险系数相等时, 以瓦斯浓度模糊控制器的输出作为矿用隔爆变频器的控制量, 如果此时煤尘爆炸的下限浓度达到警戒线, 应采取洒水等措施, 以降低煤尘的浓度。

2.2 模糊PID控制原理与结构

根据系统的实际情况和控制要求, 采用二维模糊PID控制器对局部通风机进行控制。模糊PID控制器具有参数自整定功能, 可以自动实现对PID参数的最佳调整。PID参数模糊自整定是找出PID中kp、ki、kd这3个参数与误差E和误差变化率EC之间的模糊关系, 在运行中不断检测E和EC, 根据模糊控制原理对3个参数进行在线修改, 以满足不同E和EC对控制参数的不同实时要求, 使被控对象具有良好的动、稳态性能。

从系统的稳定性、响应速度、超调量和稳态精度等方面来考虑, kp、ki、kd的作用如下:

(1) 比例系数kp的作用是加快系统的响应速度, 提高系统的调节精度。 kp越大, 系统的响应速度越快, 系统的调节精度越高, 但易产生超调, 甚至导致系统不稳定。kp取值过小则会降低调节精度, 使响应速度缓慢, 从而延长调节时间, 使系统静态、动态特性变差。

(2) 积分系数ki的作用是消除系统的稳态误差。ki越大, 系统的稳态误差消除越快, 但若ki过大, 在响应过程的初期会产生积分饱和现象, 从而引起响应过程的较大超调。若ki过小, 将使系统稳态误差难以消除, 影响系统的调节精度。

(3) 微分系数kd的作用是改善系统的动态特性, 反映偏差信号的变化趋势, 并能在偏差信号值变得太大之前, 在系统中引入一个有效的早期修正信号, 从而加快系统的动作速度, 减少调节时间。

2.3 模糊控制器的算法设计

根据模糊PID的控制原理, 笔者设计了瓦斯浓度和煤尘浓度模糊PID控制器。

(1) 输入、输出变量的确立

基于对系统的分析, 将误差E和误差变化率EC作为模糊控制器的输入, PID控制器的3个参数kp、ki、kd作为输出。

(2) 输入、输出变量的模糊语言描述

(a) 瓦斯浓度模糊控制器

设定输入变量|E|和|EC|语言值的模糊子集为{负大, 负中, 负小, 零, 正小, 正中, 正大}, 并简记为{NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}, 将误差E和误差变化率EC量化到[-3, 3]的区域内。同样, 设定输出量kp、ki、kd的模糊子集为{ZO, PS, PM, PB}, 并将其量化到区域[0, 3]内。输入、输出变量的隶属函数曲线分别如图2和图3所示。

(b) 煤尘浓度模糊控制器

设定输入变量|E|和|EC|语言值的模糊子集为{负大, 负中, 负小, 零, 正小, 正中, 正大}, 并简记为{NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}, 将E和EC量化到[-6, 6]的区域内。同样, 设定输出量kp、ki、kd的模糊子集为{ZO, PS, PM, PB}, 并将其量化到区域[0, 6]内。输入、输出变量的隶属函数曲线分别如图4和图5所示。

(3) 模糊控制规则的制定

根据工程设计人员的技术知识和实际操作经验, 建立合适的模糊规则表, 得到kp、ki、kd的参数整定模糊控制表。以瓦斯浓度模糊控制器为例, 其kp、ki、kd模糊控制表如表2、表3、表4所示。

3 仿真及分析

在完成瓦斯浓度模糊控制器和煤尘浓度模糊控制器的设计后, 本文建立了基于Matlab/Simulink的自调整模糊控制系统的仿真模型。为了避免局部通风机频繁启动给电网带来的冲击, 以及启动时给局部通风机带来的损耗, 局部通风机的最低转速保持在300 r/min, 以保证巷道内的正常供风。电动机选用的是交流异步电动机, 其极对数是2, 额定转速为1 500 r/min。

瓦斯浓度模糊控制器的仿真:假设瓦斯浓度随时间的变化曲线如图6所示, 其瓦斯浓度模糊控制仿真如图7所示。

煤尘浓度模糊控制器的仿真:假设煤尘浓度随时间的变化曲线如图8所示, 其煤尘浓度模糊控制仿真如图9所示。

通过对瓦斯浓度模糊控制器以及煤尘浓度模糊控制器的仿真可以看出, 随着工作面瓦斯和煤尘浓度的不同, 控制系统会根据爆炸性气体的浓度变化, 自动、连续、实时地对局部通风机进行调速;当系统中检测到瓦斯或煤尘浓度发生变化时, 局部通风机转速在很短的时间内就能达到设定的转速, 具有很快的响应速度, 基本没有超调, 而且在恒速运行时, 局部通风机转速平稳, 基本没有波动的现象。

4 结语

根据煤矿井下局部通风机的运行要求, 本文提出了一种矿井局部通风机智能控制系统的设计方案, 设计了基于模糊控制的瓦斯、煤尘浓度的模糊控制器。局部通风机智能控制系统的仿真结果表明, 该系统在采用模糊PID控制后, 具有很快的响应速度、较高的调节精度, 而且稳态性能良好, 基本上没有出现超调和振荡的现象。

摘要：针对传统的矿井局部通风机变频控制系统仅随瓦斯浓度调节风量而存在的不足, 文章提出了一种兼顾瓦斯浓度和煤尘浓度的矿井局部通风机智能控制系统的设计方案, 介绍了基于模糊PID控制的瓦斯、煤尘浓度的模糊控制器的设计。通过对瓦斯浓度模糊控制器以及煤尘浓度模糊控制器的仿真可以看出, 随着工作面瓦斯和煤尘浓度的不同, 该智能控制系统会根据爆炸性气体的浓度变化, 自动、连续、实时地对局部通风机进行调速。

关键词：矿井,局部通风机,模糊PID控制器,变频调速,瓦斯浓度,煤尘浓度

参考文献

[1]张国枢.通风安全学[M].徐州:中国矿业大学出版社, 2000.

[2]王惠宾, 胡卫民.矿井通风网络理论与算法[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1996.

[3]闻新, 周露, 李东江, 等.MATLAB模糊逻辑工具箱的分析与应用[M].北京:科学出版社, 2001.

[4]冯冬青, 谢宋和.模糊智能控制[M].北京:化学工业出版社, 1998.

[5]易继锴, 侯媛彬.智能控制技术[M].北京:北京工业大学出版社, 2002.

通风控制设计 篇8

煤矿主通风机是煤矿生产过程中的关键设备, 其运行安全稳定性是煤矿通风系统安全可靠的重要标志。煤矿主通风机倒机过程中, 通风失稳引起瓦斯积聚及超限, 严重威胁了煤矿通风系统的安全, 对主通风机倒机过程问题变得尤为突出, 对此方面的研究就变得至关重要。传统的停机倒机期间会引起系统停风微风问题, 基于模糊控制的主通风机倒机自动控制系统的设计解决了这一难题, 保证了煤矿通风系统的安全。

1 模糊控制方案的设计

作为复杂条件下的实时控制的模糊控制, 利用模糊数学的基本思想和理论的控制方法。其特点决定了模糊控制可以回避对控制系统精确建模的难题。从通风机倒机通风失稳控制的控制需求分析中, 可得出保证倒机过程中通风机通风系统的风量稳定是模糊控制器的控制目标。

1.1 模糊控制方案的概述

文章选用的是一种二维输入结构的模糊控制器, 这是目前广泛使用的技术非常成熟的一种模糊控制器。为更好地反映非线性比例加微分的控制规律, 该模糊控制器的输入量是风量的偏差e和偏差的变化率ec, 与一维的模糊控制器相比, 二维模糊控制器的控制效果要好很多。

令输入信号e及ec的论域在-6～6之间, 模糊控制器的输出量u是风门的角度增量或减量。模糊控制方案框图如图1所示。

由图1可知, 风量偏差e是反馈回来的实际风量与输入风量的之间的差值。由于风量过大导致了系统控制的滞后, 利用传感器可以在主回风巷道处就近采集反馈回来的实际风量, 很好地解决了此难题, 提高了系统的控制速度。模糊控制器的输出量是风门的角度增量或减量, 由于计算机的输出u (k) 可能会出现突变, 因此采用这种增量式算法代替位置算法, 有效地解决了使用位置式算法引起的执行机构位置大幅度变化这一难题。

1.2 模糊控制器的设计

本文选择备用风机的立式风门、原运行风机的水平风门及立式风门, 利用PLC模拟量输出模块, 对执行机构进行控制。在对备用风机的水平风门的开度控制之前, 应进行执行判断;若经过这一步调节后, 等效风阻与临界风阻接近, 就在模糊控制规则中用保持风门最近的一次调节位置代替它。根据这个原则逐条检验通风系统的控制规则, 最终得到E、Ec和U为三坐标轴的模糊控制系统的输入/输出曲面, 如图2所示。

2 系统的性能及功能

此系统可以保证控制的可靠性, 系统的设计可以实现远方手动和远方自动两种控制模式。即使监控系统无法进行工作, 操作人员仍可以有效地控制风机, 在集控室内就可实现对风机的远程操作, 监控系统的监控方式非常方便。风机运行时一旦发生异常, 系统可以利用PLC来进行自动完成倒机过程的控制。与此同时, 用户可以得到倒机自动控制的每一步的反馈信息, 实时显示通风系统的各项数据及参数。此自动控制系统可以实现对通风系统的风量、负压及通风机性能参数等的在线实时监测。一个可以合理周全控制风门的监控系统, 不仅可以实现风门的开、闭, 到位自动停止, 而且更加注重对风门电机安全的保护, 若风门因异物卡住, 过力矩保护动作, 报警同时切断电机工作电源。

3 倒机不停风倒机自动控制系统的硬件设计

本控制系统可编程控制器、A/D转换模块、D/A转换模块、变频器、传感器部分、监控对象和电控回路组成, 其通风机自动倒机控制系统硬件结构如图3所示。

3.1 可编程控制器部分

此监控系统由上位机和下位机共同组成, 以基于神经网络的故障诊断的复杂算法为上位机, 下位机选用西门子公司的S7-200, 以它为核心处理单元。

S7-200型PLC主机有14个输入点, 有10个输出点, CPU前面板上用3个LED显示当前工作方式。绿色指示灯亮, 表示为运行状态;红色指示灯亮, 表示为停止状态。在标有SF指示灯亮时表示系统故障, PLC停止工作。

3.2 传感器及相应采集参数

该控制系统中存在大量的模拟量信号, 而传感器会对这些信号进行采集。本系统所用的信号测量装置和传感器主要包括大型通风机流量监测专用装置、瓦斯浓度传感器、压力变送器、差压变送器、温度传感器。在风道上安装系统中的通风机流量监测专用装置, 并在风机侧就近安装风量及风压变送器。系统中所使用的各变送器均要使用屏蔽电缆, 并与控制台相连。传感器采集的模拟量信号通过PLC输入模块进行转化便可将连续的变化量转化为离散的数字量, 并存储到PLC内存中。输出的存储在内存中的数字离散信号通过模拟量输出块便可得到所需要的电压信号或者电流信号。

3.3 模数的转换

模数转换模块有A/D转换模块和D/A转换模块两种。模拟量输入模块将各种传感器输出的标准电压信号或电流信号转化为数字信号存储到PLC中。根据实际要求, PLC通过用户程序处理转换后的信息, 再通过模拟量输出模块将处理结果转换为标准电压、电流, 从而驱动执行元件。

3.4 系统的供电装置

由在线式UPS、两级防雷装置和西门子PLC专用电源组成了系统的供电装置。西门子专用电源进一步贴心保护控制系统的核心PLC, 为PLC的稳定工作提供基本保证;在线式UPS在线为监控系统提供可靠电源, 防止来自电网的谐波危害, 即使系统电源掉电, 系统也不会停止运行, 在线式UPS会自动投入后备电池, 可为系统维持1 h的供电, 在不影响监控系统正常运行的情况下, 保证有充分的时间来让维护人员恢复供电;由防浪涌模块、防雷模块构成了两级防雷装置, 这两个模块分别对现场采集信号和电源提供2级保护, 这样就进一步提高了整个监控系统自身安全。

4 倒机不停风倒机自动控制系统的软件设计

本系统控制程序采用模块化设计, 大致可分为5大模块, 分别为故障诊断模块、预警模块、模糊控制自动倒机子模块、通风机自动重启子模块及通风机工况自动调节子模块。其中后4个模块实现了此系统的控制功能;系统通过PLC来实现对通风机致命性故障的快速诊断, 对于通风机的非致命故障诊断和预警, 由IPC的软件来实现。

将传感器采集并经过转化得到的信息作为控制程序的输入, 先经过基于故障树的快速诊断模块来判断是否有致命故障, 若是诊断出供电系统及风机有其一不正常, 就通过基于模糊控制通风机倒机通风失稳控制模块控制。若没有致命故障, 再经过基于人工免疫与神经网络相结合的非致命性故障预警和诊断模块看是否有非致命故障, 若有机械故障, 便通过基于模糊控制通风机倒机通风失稳控制模块控制。控制系统的总体流程图如图4所示。

系统经过PLC主程序循环扫描来诊断数据是否偏离正常区间, 若发现偏离, 便将其传给故障诊断模块和预警模块, 再根据其诊断的结果调用控制功能子模块进行控制和调节, 以此来保证通风机测通风系统的稳定。

5 结论

通风控制设计 篇9

近年来, 随着我国城市规模的扩大和城市基础设施投入的加大, 城市隧道的运营里程越来越长, 新建的单个城市隧道工程的长度也呈逐年扩大的趋势。过长的城市隧道在给城市交通提供快捷、便利的同时, 也产生了越来越多的问题, 其中机动车排放造成的CO污染尤为突出。现代社会注重人、物、环境的和谐与统一, 这就对设计阶段相应提出了更高的要求。设计过程不但要满足相关规范的要求, 还应通过合理的模型建立、参数选取处理实际问题, 选取合适的通风方式来降低隧道内及周围的CO量, 以保证人民群众的安全、健康。

一、城市隧道中的空气污染

1. 城市隧道中空气污染的特点

城市隧道的建设是有很多好处的, 如减少了城市建设宝贵的土地资源、快速连接交通节点、缩短交通运输的里程, 但是它随之也会存在一些问题。城市隧道中, 车辆和人员会产生大量的废气, 包括有毒气体。隧道产生的废气不仅会污染城市隧道中的空气质量, 严重的还可能对隧道内人员产生生命危害。而且隧道废气外排也会对周边临近环境的空气质量造成不利影响, 造成周边局部区域环境空气质量超标的问题。由此看来, 城市隧道的排风不仅关系到隧道内空气的质量, 也是影响到隧道外区域环境质量和卫生文明城市建设的大事。

城市隧道的地理位置与城乡公路、乡村公路隧道是不同的, 而且其服务功能也是不一致的, 形成了城市隧道与城乡公路、乡村公路隧道不同的交通特性。因此, 城市隧道空气中的污染物种类和控制方法也是不一致的。城市隧道空气中的污染物浓度要比城乡公路、乡村公路隧道大, 其污染物主要来自于汽车尾气的排放和行车过程中的灰尘。城市隧道中行驶的有小汽车、旅行车、中型客车、大型客车和中小型货车、大型火车等, 机动车在尾气中排放出很多CO、CO2、NO2、SO2、Pb、H.CHO等, 尾气中还包括有烟尘。经研究, NO2会对人体产生一种类似慢性中毒的影响, 它对人体的呼吸系统、生殖系统、心血管系统以及免疫系统都可以产生慢性的、长期的、低剂量的毒副作用, 对人民群众的健康产生危害。因此, 不少城市已经开始把NO2排放与治理作为环境整治的一个内容了。

2. 城市隧道中的CO

城市隧道机动车排放的尾气中, 对人民群众危害较大的气体主要是CO和NO。专家经过多年的跟踪检验发现, CO是城市隧道中对人体健康威胁最大的污染气体。当城市隧道中的驾乘人员、维修人员过量吸入CO时, 就能引发头痛症状, 严重的导致窒息死亡。2004年, 世界道路协会公路隧道营运技术委员会发表了技术报告。规定了不同的交通状况下CO浓度设计的最大值, WHO (世界卫生组织) 也推荐了短时间暴露在CO中的浓度极限值。我国从保护人民群众的生命健康出发, 也在设计中对于城市隧道中CO允许浓度做出了强制规定。在设计时, 对隧道中降低CO浓度所需要的隧道通风量计算有了规范的方法。

二、城市隧道通风设计中CO的计算与分析

1. 城市隧道通风设计中CO的计算

我们以某项目城市隧道设计为例, 来说明降低CO浓度所需要的隧道通风量计算的具体方法。

某项目城市隧道设计交通量3 200辆/h, 隧道洞长1 500 m, 道路等级为一级公路。分离式单向三车道, 行车速度80 km/h, 坡度为1.0%的上坡。设计进洞口标高585 m, 出洞口标高600 m, 隧道设计温度18℃。

LN=3 200×1 500=4.8×106>2×106, 因此采用机械通风、纵向射流式的通风方式。

(1) CO排放量

1) CO取其基准排放量qco为0.01 m3/辆.Km, 一级公路查到车况系数为fa=1。

2) 依据规范, 分别考虑工况速度在80 km/h、60 km/h、40 km/h、20 km/h、10 km/h下的速度修正系数fv和车密度修正系数fd, 见表1。

3) 计算CO海拔高度修正系数fh, 见表2。

因坡度较小, 进洞口与出洞口标高相差不大, 综合考虑, fh取1.22。

4) 车型系数fm, 见表3。

5) 对交通量计算分解

(1) 汽油车

小型客车840、小型货车560、中型货车320。

(2) 柴油车

中型客车480、大型客车320、大型货车840。

6) 在各种工况下的全隧道CO排放量计算

Qco=qco×fa×fd×fh×fv×L×∑ (Nm×fm) / (3.6×106) 。

计算当V=80 km/h时,

Qco=0.01×1×0.75×1.22×1.0×1 500×[ (480+320+840+840) ×1+560×2.5+320×5+840×7) ]/ (3.6×106) =0.01×1×0.75×1.22×1.0×4.733=0.043。

当V=60 km/h时, Qco=0.01×1×1×1.22×1.0×4.733=0.058;

当V=40 km/h时, Qco=0.01×1×1.5×1.22×1.0×4.733=0.087;

当V=20 km/h时, Qco=0.01×1×3×1.22×1.0×4.733=0.173;

当V=10 km/h时, Qco=0.01×1×6×1.22×0.8×4.733=0.277;

由以上计算得出, 当工况车速V=10 km/h时, CO为最大排放量, Qco=0.277 m3/s。

(2) 稀释CO达到允许浓度时所需的通风量计算

1) 根据我国公路隧道设计规范规定, 隧道内CO允许浓度为:正常运营状态为δ=150 ppm, 发生事故短时间 (15 min) 以内δ=250 ppm。

2) 隧道设计温度18℃, 换算成绝对温度T=273+18=291。

3) 隧道大气压无实测数值, 按照公式计算

P=p0×e (gh/RT) =101 325×e (9.8×43.26/287×291) =100752.4pa。

4) 稀释CO所需的通风量

QR (CO) = (Qco/δ) × (P0/P) × (T/T0) ×106= (0.277/150) × (101.325/100.7524) × (291/273) =1 979.6 m3/s。

其中:

QR (CO) 为隧道全长稀释CO的需风量 (m³/s) ;

δ为CO设计浓度 (正常路段为150 ppm, 阻塞路段为250 ppm) ;

P0为标准大气压 (k N/m²) , 取101.325 k N/m²;

T为隧址夏季的设计气温 (K) , 取291 K;

P为隧址设计气压, J计算得100.7524 k N/m²;

T0为标准气温, 取273 K。

在此实例中, 通过计算得出稀释CO所需的通风量为1 979.6 m3/s。但是设计时还需要考虑烟雾的污染、计算稀释烟雾所需要的通风量, 然后比较稀释CO所需的通风量和稀释烟雾所需要的通风量, 取其大者作为隧道所需的通风量。

2. 城市隧道通风设计中CO污染的分析防治

我国的道路规范规定, 城市隧道中CO污染的防治主要是通过引入新风将CO稀释到允许浓度以下。城市隧道的通风方式有多种, 主要依据隧道的长度、气象、环境、地形、地质条件等因素和交通条件来选择, 我们认为有这样几点。 (1) 由于自然通风的节能、低价等优点显著, 因此在允许的条件下应该尽量采用自然通风。隧道自然通风减少了隧道工程自身的宽度和高度, 省略了通风设备。既节约了建设成本, 又大大降低了今后运行、维护、管理的费用。从实际经验来看, 1 000 m以下长度的隧道均可采用自然通风。 (2) 纵向通风, 包括射流式通风、有竖井的纵向式通风、半横向式通风、全横向式通风等方式。由于纵向通风工程建设和今后使用的费用较大, 为节约成本, 建议进行通风量计算时采用的交通量。对于有统计资料的老路, 采用全年小时交通量的第30 h交通量作为依据;对于新路, 可采用年平均日交通量的16%作为通风量计算的小时交通量。考虑到我国经济仍在快速发展, 城市隧道的通车数量在未来时间内仍会有一定幅度的增长, 在规划设计时应该统一考虑未来交通量的增长, 但是在通风系统建设实施时可以分期实施。这样就能有效避免通风设备超规模设置, 继而节约能源。

三、结语

为保障人民的生活质量, 在建设城市隧道时必须考虑CO的污染。CO是城市隧道中对人体健康威胁最大的污染气体, 在设计过程中应该按照规范计算隧道稀释污染空气所需的通风量, 选择合适的通风机和合适的CO排放方法, 尽可能地利用自然通风, 同时对预留的城市隧道交通量增长所设计的通风系统应统一规划、分步实施。这样既是避免了影响城市隧道和周边环境空气的质量, 又能节省能源和成本。

摘要：我国城市隧道的里程越来越长, 给城市交通提供快捷、便利的同时, 也带来了很多的问题。由于机动车排放造成的CO污染对环境以及身边的人产生了很大影响, 所以在设计过程中要规范。应选取合适的方式来降低隧道内及CO的量, 以保证健康。

关键词：城市隧道,通风,CO污染防治

参考文献

[1]徐智.烟台城市主干道西山隧道设计与施工[J].公路隧道, 2007.

[2]范文田.我国城市隧道建设的发展——记隧道及地下工程学会第七届年会[J].地下空间, 1992.

[3]谭真.城市隧道通风排污惯性效应及联动控制研究[D].浙江大学, 2013.

[4]贺永年, 刘志强.隧道工程[M].北京:中国矿业大学出版社, 2002.

[5]陆志红.浅谈城市隧道设计施工——常州大学城地道工程建设部分体会[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2011.

[6]李世煇.隧道支护设计新论[M].北京:中国科学出版社, 1999.

[7]陈锡贤, 刘国琦, 张家识.地下铁道文集[M].深圳:海天出版社, 1999.

通风控制设计 篇10

关键词：变频技术,煤矿,通风机控制系统

1 变频技术在煤矿通风机控制系统中的应用

通风机普遍应用于煤矿开采中, 使用的效率还应当是比较低的。相关的统计资料表明, 用于煤矿开采中的通风机数量达到数万台, 功率也从千瓦到百瓦不等, 最大的甚至达到了千千瓦。可是在实际的操作中, 达到70%的运行效率的通风机只有少数, 大多数通风机的使用效率还是只50%。以风扇为主的通风机的耗能量高达30%-40%。所以改进通风机的控制系统是煤矿节能的重要手段。

将变频技术应用于煤矿通风控制系统中, 因为电机实行改造以前是不能够进行速度调节的, 机器在运行过程中, 这时候通风机产生的总能量就是2900立方每分钟, 电机产生的输入功率大概是150千瓦。通过测量计算得出煤矿只需要通风机产生2000立方每分钟的能量就可以了。这时候假如使用风门将风机产生的能量控制调节在2000立方每分钟, 从理论上进行分析, 风门就节约了15%的能量, 此时电机产生的输入功率仍然高达130千瓦。计算得知通风机每年需要使用的电费为58万元。既要保证煤矿的安全生产, 又要根据生产变换风量从而进行调控节约能源, 这就需要在通风机的控制系统中使用变频技术, 将电机进行调速。通过对通风机进行现场的技术调试, 通风机的风量控制在2000立方每分钟时, 电机产生的输入功率是75千瓦, 根据这一组数据进行技术改进之后, 煤矿需要的风压与风量就都能够满足, 并且通风机的耗能费用也减少了许多, 同时节约了43%的能量。

2 变频技术应用于煤矿通风机控制系统的考虑因素

变频技术在煤矿通风机控制系统的应用已经是现今和未来发展的必然方向, 要想实现通风机风量的自主控制, 在进行煤矿通风机控制系统的变频技术设计时应考虑以下因素。

(1) 可靠安全性能的因素。通过通风机的电器数值来决定最适合的曲线进行加速, 这样做是想取得最好的软启动功效。1.依据煤矿需要的风压与风量的数值大小, 对风机的最好叶片位置进行调节, 按照通风机的曲线特性选取最好的工况点与转动速度, 最终决定变频器的使用速率。2.按照有关的规定, 煤矿每一年都要进行井下的反风演练, 这样做就是为了保证灾害发生的时候, 通风机能够迅速的进行反风操作, 为煤矿井下提供充足的反风量。3.变频器内部基板三防涂层处理及铜条的镀镍处理, 提高了变频器环境适应性, 适合煤矿应用环境。

设定变频器的工作频率时, 需要对负频率的范围进行设置, 没有必要遵循传统的反风形式。将风道风门进行调整, 电动机通过相序的切换实现反转, 实现了负频率值的调整, 从而能够将通风机进行减速归零, 之后进行负频率的运作, 如此一来尽量控制人为失误的发生, 保证了反风运转的安全性能。3.通风机要定期进行倒机的切换, 能够方便以后的维护工作。为了能够保证煤矿井下的风压风量, 通风机的工作参数应该保持一致。

(2) 节约能源的因素。煤矿采用的是性价比较高的变频控制系统。1.在电动机的异步定电子流中包含了谐波高次的成分, 这样就加大了对电动机的损害, 导致电动机的功率的效率因数发生差异, 所以变频器的选择很关键, 要偏向谐波高次分量比较小的产品。2.电动机要尽量选择效率较高, 能量耗损较低的, 这样做的目的是能够尽量避免铁芯的损害。3.选择变频的设备时要确保与供电的电压相同且是直供式的设备, 中间的变压步骤是不需要的, 同时将电网造成的污染减到最小, 对高次谐波起到抑制效果, 保证电压拥有强大的兼容性, 对其他的设施不会构成干扰, 功率的因数也会是很高的。4.正常情况下的电压波动是可以进行工作的, 并且当电网电压发生一定程度的降低时还是可以接着进行工作的。因为变频设备具有很强的适应性能, 所以电网出现迅速闪落, 高压电网发生接地的单相事故时, 变频装置还能够进行工作, 不会出现停止运行的现象, 确保了通风机的运行工作。

3 变频技术应用于煤矿通风机系统中的设计方案

(1) 煤矿通风控制系统中使用的变频技术是闭环控制的形式。控制闭环的形式主要是对风机的转动速度进行控制。通风机的出风口位置安装了风速与压力的传感器, 根据两个传感器发出的信号对煤矿通道的具体通风情况做出判断。在风速不能达到通道的通风标准时, 要迅速地对通风机的运转速度实行调整, 保证煤矿安全生产要求。通风机控制系统对于风速没有比较严格的要求, 风速的合格范围还是比较大的, 不需要频繁地对风速进行调控, 所以对通风机风速的调节可以采取三段速的方法。

(2) 将煤矿井下有害气体实施管道分流。因为煤矿井下会有许多有害的气体存在, 将这些有害的气体直接排入空气中, 对于周围的空气环境会造成很大的损害, 具有极强的污染性。假设煤矿井下的有害气体超过标准时, 通风机控制系统就会将排出的气体直接排入特别制作的管道中, 将气体进行燃烧处理。从整体操作上看只是针对排出的气体进行了具体的分流, 而不是设计气体燃烧体系。

(3) 粉尘驱除设备。煤矿行业特有的性质, 造成了由通风机排出来的大量气体中会携带很多的粉尘, 这些粉尘假如不能够及时进行处理, 同样会污染大气。假如经通风机排出来的气体进行有害气体的检验, 如果有害气体不出现超过标准现象, 会直接排入除尘设备中。除尘设备使用的是振弦湿式的机器, 设备的入口位置会有颗粒的感应器, 通过检验粉尘的具体含量最终确认需要的喷水量, 对其进行调控达到除尘目的。

(4) 监控组织环节。组态软件通过对QPLC进行内部的资源操控, 对通风机现场的工作运行状况进行远程监控操作, 同时还可以对变频器的参数进行远程的设置。组态监控的另一个重要功能就是模拟信号实际给定为系统模型。

监控系统组成:矿井主通风机自动监控系统以PLC为核心, 主要由信号监测装置、传感 (变送) 器、PLC、通信装置、上位机及其它设备组成, 可分为风机变电站监控系统和风机风速、负压、振动、风机电机温度监控系统。

(5) QPLC主站。QPLC是变频控制系统的关键, 当从站控制系统发生故障时, QPLC能够利用现场总线远程操控通风机控制系统, 保证煤矿井下的通风情况良好。变频装置电压输出、频率电流等信息可以通过QPLC进行搜集读取, 并且显示在组织界面中。变频器标配RS485 MODBUS-RTU通信接口和PLC通信模块CP341, 通过MODBUS-RTU协议进行通信。其它高、低压开关, 风门限位开关的信号均通过数字量输入模块与PLC连接。

4 结语

虽然我国的变频技术在煤矿通风机控制系统中的应用还是处于初步发展阶段, 可是这项技术在煤矿产品的创新和技术更新, 自动化生产与环保节能方面已经取得了很好的成绩。伴随着科技时代的来临, 变频技术在煤矿通风机控制系统中的应用会更加完善, 变频技术也将更加广泛地运用到煤矿生产之中, 促进这一行业的进一步发展。

参考文献

[1]马修峰.变频技术在煤矿主通风机设计中的方案优化[J].煤矿机电, 2010 (4) .

[2]李勇, 吴建平, 刘海峰.变频技术在煤矿通风机控制系统中的应用设计[J].信息技术, 2009 (8) .

通风控制设计 篇11

【关键词】通风系统；施工；施工质量；施工工序；控制要点

通风系统自身的施工质量，会对于建筑的实际居住舒适感带来直接影响，这其中所存在的影响因素主要是空调性能的发挥，如何对于通风系统的工程施工措施加以全面的掌控，就成为了一个至关重要的问题。下文主要对于通风系统工程施工中的质量控制要點进行了全面详细的探讨。

1.什么是通风系统

通风系统本身的运作原理实际上就是通过排风等方面的基础措施，来达到对于室内空气中所存在的灰尘、颗粒、污染物等进行排出，确保室内空气始终处在一个清新怡人的状态之下，并且还能够依据外部环境以及内部实际需求的不同，使用空调设备来达到室温调整的目的。空调设备的应用能够促使室内空气环境得到良好的改善，最大限度的保证室内环境能够处在一个适合人生活的环境之下。也就是说，空调工程的施工，在整个通风系统之中实际上占有着极其重要的作用。

空调系统本身主要是利用风道、排风机、消声器等多个不同的核心部位所构成，这几个部分的施工对于最终所呈现出的通风效果有着直接影响，因此，必须要对于通风系统的空调系统加以严格的控制。

2.通风空调工程施工质量的要求

通风空调工程是由通风系统和空调系统两个部分组合而成的，因此，在安装通风空调工程时，要注意做好通风系统工程的施工管理和空调系统工程的施工管理。只有同时保证了两个系统工程的施工质量，才能实现通风空调工程质量的达标和高质。然而在这里，笔者只对通风空调的中的通风系统工程作相关论述，并详细分析其工程在施工过程中需要注意的事项。

2.1施工方案科学、合理

不管是通风系统工程的施工，还是空调系统工程的施工，在具体施工之前，相关的施工人员在拿到设计图纸之后，都应该对其设计图纸进行考查和分析，等到确定其设计符合当前的施工环境，并且不违反国家相关规定以后，施工人员应该根据设计图纸编制出一套实际可行的工程施工方案，并将所编制的施工方案作为正式施工过程的参考指标。后续的施工工序要严格按照施工方案实施。

2.2做好预留孔洞和预埋件的设置

在通风空调通风系统工程的施工阶段，施工人员一方面要依照施工方案进行施工，另一方面也要再次结合设计图纸来对其所施工的项目进行检查，查看所施工出的实体工程是否和图纸上绘制的设计图一样。在通风系统工程的施工阶段，其最重要的一项内容是做好预留孔洞和预埋件的设置，以免影响后续空调系统工程的安装工作，防止在安装空调系统时再次在建筑墙体上打洞，破坏建筑结构的稳定性。

3.通风空调系统施工现场质量控制要点

3.1结构工程施工配合

（1）在进行结构工程施工的过程中，必须要严格的按照工程施工图纸来进行预埋套管以及孔洞的预留，这方面的预留要在工程建设期间的土建环节，就对施工进度、标高、孔洞尺寸、坐标等几个方面加以把控。同时务必要提前对于其中所存在的预留孔洞采取统计措施，做好相应的木盒数量、尺寸、规格等准备工作，可以采取委托制造或者是自行加工的措施。

（2）配合土建墙体、楼板钢筋绑扎及时安装木盒（箱），需要预留的孔洞应提前与土建技术负责人确定。由土建施工单位安装木盒（箱），通风空调单位负责检查木盒（箱）标高、坐标、几何尺寸等是否符合设计要求。经检验合格后通知土建可做混凝土浇灌施工。结构钢筋不允许随意切割，需要切割时，应向土体技术负责人报告，经确定补救方案后再施工。

（3）通风空调在进行孔洞预留的过程中，所涉及到的预留部分较为复杂，部分电线管、排水管、消火栓等部分极有可能出现碰撞。因此，在施工阶段必须要由相应的专业人员来对于施工进行指导，保证洞口的标高、尺寸、坐标等都能够得到精确施工，避免出现误差的可能性。

（4）在通风系统工程中，所涉及到的基础设备应用极为广泛，例如管线、机房等，因此，必须要对于机房等方面的施工尺寸加以掌握，并由专业人员给予土建施工人员提供协助。

（5）屋顶通风空调设备，如屋顶风机、冷却水塔等设备体积较大、载荷重。当建筑物结构封顶，土建拆塔吊之前，应将这些大型设备利用塔吊运到屋顶安装部位。

（6）土建做屋面防水层之前，通风空调专业应把防排烟风机基础位置图做法提供给土建专业，由其负责施工。屋面做防水之前，通风空调在屋面的设备电源管和控制管，都应敷设在防水层下面的找平层内、，电源、控制线防雷保护地线同时接到位，甩口到电机或控制箱接口处。

3.2通风与空调工程的质量控制要点

3.2.1技术协调

通风系统工程图纸的审核、交底工作实际也是对于后期技术协调性进行控制的一个核心环节。图纸在进行审核的过程中，务必要对于不同专业的交叉技术、协调施工等方面加以重视。同时仔细的审查图纸中所可能存在的技术问题，第一时间在图纸上将问题加以解决。完成审核工作后，充分的做好技术交底工作，让施工人员明确各个环节的重点、意图，避免施工中再次出现技术协调问题。

3.2.2管理协调

协调工作的执行，不单单要对于施工技术加以把握，还必须要依据工程的建设来制定出一个完善的管理措施、制度，只有利用严格的管理措施，才能够最大限度的减少施工期间所可能呈现出的施工协调问题。此外，还需要针对各个不同专业的施工技术人员、工匠等加以把握，在这方面的基础上做好统筹工作，确保各个不同的环节有序性。

从管理层到施工层，都必须要构建起完善的责任制度，利用明确的奖罚制度，来使得各个岗位的人员自觉的遵守施工责任制度，促使每一个员工的责任心得到提升。此外，还需要做好验收工作，尤其是要重视隐蔽验收工作，这方面的监督措施对于把握管理工作来说有着极其重要的意义。各个不同的监督部门，务必要尽到自身的职责，保证通风工程的各个环节都处在严格的监控之下，最大限度避免问题出现的可能性。

3.2.3组织协调

建立专门的协调会议制度。应定期组织协调会议，解决施工中的协调问题。对比较复杂的部位，在施工前应组织专门的协调会，使各专业队进一步明确施工顺序和责任。无论是会签、会审还是隐蔽验收，所有制定的制度决不能只是一个形式，而应是实实在在的，或者说所有的技术管理人员对自己的工作、签名应承担相关的责任。

4.结语

综上所述，通风系统工程在实际施工的过程中，要使得整个系统工程最终呈现出的质量有所保证，就必须要最大限度的确保各个不同环节的协调性，如此以来，才能够有效的避免出现工程质量出现问题的可能性。此外，在施工期间，还必须要对于各个不同的环节采取严格的监督措施，确保施工的合格性，这对于工程整体的质量把握，有着直接影响。 [科]

【参考文献】

[1]陈韶飞，张炯，贺培春.室内空气系统舒适度环境模型[J].广西工学院学报，2012（04）.

[2]李科，刘轶晨.负压通风系统模拟与评价[J].供热制冷，2013（01）.

通风控制设计 篇12

在北方,地窖多是用于存放蔬菜和水果,而若要取出储在地窖中的物品时,就需要进入地窖。但由于地窖是密封空间,其内部蔬菜和水果通过呼吸作用将释放大量二氧化碳等气体,导致地窖内二氧化碳浓度过高,人们在进入的时候会发生头晕甚至休克窒息死亡现象。为了避免这一现象发生,就需要提前进行通风。通风的传统方式就是打开地窖的盖子实行自然通风,这一方式在时间和效果上都很不理想。因而需要一种更加有效、更加省时的方法,使得进入到地窖中的安全性能够得到切实充分的保障。

在过去最常见、最简单的方法,就是人们在进入地窖之前,拿一个蜡烛放在地窖入口处,如果蜡烛熄灭了,则证明地窖内的二氧化碳气体浓度过高、需要通风,且此时并不适合进入。但是这种方法只能适用于个体家庭或小型地窖,那么如果是大型的储存室或者地窖,这种方法就显得过于粗糙了。目前常用的检测二氧化碳浓度的方法有色谱法,奥式气体分析仪法,但色谱法[1,2]只适合检测低含量的二氧化碳;奥式气体分析仪法[3]却也因含量太高太低而难得准确。目前,市面上推出多种专用的二氧化碳分析仪,其中主要利用非分散红外原理[4,5],并具有精度高,稳定性好的优点。而且,仪器采样方式分为泵吸式与扩散式,具体地: 泵吸式仪器特点是反应速度快,适用于快速测定密闭空间和不容易进入地方的二氧化碳浓度,而扩散式仪器则仅适合需要长时间监测二氧化碳浓度的一个区域,同时还可记录一段时间内的浓度变化。基于此,本系统采用的是便携式泵吸红外数显二氧化碳变送器,可以做到快速测定在地窖中的二氧化碳浓度,从而为安全进入地窖做好必要准备。

1 系统功能描述

本系统设计再现了一个典型的物联网完整架构,包含感知层,网络层与应用层。由于在比较深的地窖中,越深的地方二氧化碳浓度越高,因此深度不同即会导致二氧化碳的浓度也随之不同。本系统通过在地窖内从低到高依次安装多个二氧化碳传感器,将可在同一时间检测多范围内的二氧化碳的浓度,并以低于海平面最低的传感器数值作为基准,协同判断是否开启自动通风系统,从而有效地解决人们进入地窖的安全问题。

本系统主要完成二氧化碳浓度检测、数据传输、警报、启动通风控制系统等功能,详细论述分别如下:

( 1) 二氧化碳浓度检测。通过继电器和二氧化碳变送器组成的二氧化碳传感器,对地窖内的二氧化碳浓度进行检测,检测后的数据将通过A/D转换为数字信号,实物如图1所示。

( 2) 数据传输。采用Zigbee技术对实际采集并数字化后的信息进行传输,即借助网关将数据无线传送至服务器端,服务器端则将数据传到一个数据库中进行存储。

( 3) 警报。根据数据异常,启动预先设置的报警方式及装置,即警报信号灯点亮并发出报警信息,此时就可以启动通风控制系统对地窖进行通风。

( 4) 通风控制系统。接收到警报信息后,系统将启动执行通风控制的程序,另外还需要一个继电器来控制通风设备,从而达到自动进行通风的目的,当然也可以由用户自己手动控制通风系统。当地窖内的二氧化碳值降为安全值后,系统就会关闭通风系统。

2 系统设计与实现

2. 1 软件环境

操作系统: Windows 7、Windows 8;

开发平台: Visual Studio 2012;

开发语言: C#; Java;

其它软件: SQL server 2008 R2,visio_2010。

2. 2 硬件环境

计算机: CPU intel i5处理器; 内存4G; 硬盘500G;

控制设备: 二氧化碳浓度变送器; 继电器; 无线网关; 离心式风机。

软件系统主要分为初始化模块、信息采集模块、信息传输模块、信息接收模块、数据分析、报警和通风系统等七个模块,如图2所示。

将四个二氧化碳传感器从低到高安置于地窖内,位置最好是浓度差比较大的地方,检测出浓度值,然后,通过无线传播( 如图3所示) ,将数据传送到PC机上( 如图4所示) ,再通过二氧化碳浓度监测系统的程序对采集后的数据进行计算和判断,如果测到的四个传感器内的最大值处于危害人体健康的浓度范围,则可通过相应的程序提示报警信息,表示“浓度过高,请开启通风系统”,操作人员即通过相应信息,进行相关操作。整个系统的流程图如图5所示。

3 测试结果

针对各类范围内的二氧化碳浓度含量,现给出与其相关的人体生理反应如下:

( 1) 350 ~ 450ppm: 同一般室外环境。

( 2) 350 ~ 1 000ppm: 空气清新,呼吸顺畅。

( 3) 1 000 ~ 2 000ppm: 感觉空气浑浊,并开始觉得昏昏欲睡。

( 4) 2 000 ~ 5 000ppm: 感觉头痛、嗜睡、呆滞、注意力无法集中、心跳加速、轻度恶心。

( 5) 大于5 000ppm: 可能导致严重缺氧,造成永久性脑损伤、昏迷、甚至死亡。

由于本设计是以人们生命安全作为研究侧重,所以系统的检测时间至为关键,要求本系统的检测时间必须小于30秒。

经过多次实验测试,本系统可以准确测取当前环境的二氧化碳浓度值,而在系统 模拟二氧 化碳浓度 超过阈值1 000ppm时,系统的报警模块与通风系统也可以正常运行。系统的平均检测时间为15秒,且系统每10秒中将会自动刷新一次。系统测试参数如图6所示。其中,propvalues即为测试到的二氧化碳的数值。

二氧化碳浓度获取代码如下:

4 结束语

本设计采用典型的物联网体系架构实现了二氧化碳浓度检测及通风控制系统,有效地解决了人们进入地窖时的安全隐患。而且本设计不只局限于大型的地窖,也可应用于煤矿,或野外探测地洞等领域。

摘要：目前,在北方地区很多地方都用地窖来存放蔬菜和水果,人们在下地窖取所需物品前需要花费很长时间去通风来排放地窖中的二氧化碳气体等,这就在时间和效率上浪费了很多资源。本设计在调研实际需求和应用环境的基础上,针对目前在地窖方面人工下地窖存在的弊端,提出基于物联网技术的通风控制系统。本设计不仅适用于地窖、煤矿及其深洞,也适用于具有多气体浓度检测环境等。