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    安科瑞電氣股份有限公司
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    智能控制器在風(fēng)機(jī)及水泵中的應(yīng)用

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    智能控制器在風(fēng)機(jī)及水泵中的應(yīng)用

    凌曉杰1  陸偉青2

    1.浙江省超維建筑設(shè)計(jì)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(jìn)行連接,對建筑內(nèi)的各種用電設(shè)備(如送排風(fēng)風(fēng)機(jī)、給排水、電梯、照明等)進(jìn)行實(shí)時(shí)集中監(jiān)視和管理的專業(yè)樓宇自動(dòng)化控制。本文以風(fēng)機(jī)、水泵為對象,結(jié)合建筑行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn),介紹了風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī) 水泵 智能控制器 

     

    一、引言

    風(fēng)機(jī)、水泵是一種通用類機(jī)械,廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活等各個(gè)領(lǐng)域,同時(shí)各類設(shè)計(jì)規(guī)范對于風(fēng)機(jī)、水泵在建筑領(lǐng)域不同場合下的控制保護(hù)也有相應(yīng)的具體要求。隨著建筑行業(yè)快速發(fā)展,樓宇自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)(BAS,Build Automatic Monitor System)也普遍應(yīng)用于樓宇和大型公共建筑建設(shè)項(xiàng)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)MCF51EM256的處理器作為控制核心,4路16位SAR型ADC,3個(gè)SPI、3個(gè)SCI和1個(gè)I2C接口,3個(gè)定時(shí)模塊硬件,獨(dú)立的RTC時(shí)鐘和兩個(gè)安全的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*性。

    控制器集測量、保護(hù)、控制、總線通訊為一體,取代了原有用分列元件配置的各種保護(hù)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(dòng)、星三角啟動(dòng)等多種控制方式。同時(shí)提供操作次數(shù)、運(yùn)行時(shí)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(jìn)行數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)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(jì)。

    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(jī)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(bào)警電路、繼電器執(zhí)行輸出機(jī)構(gòu)組成。互感器采用三位一體組合式結(jié)構(gòu),5P10保護(hù)型互感器。

    2.2 控制器的功能特點(diǎn)

    1)電參量計(jì)量:電流、電壓、功率、功率因素及電能等。

    2)豐富的保護(hù)功能:過壓/欠壓、相序、啟動(dòng)超時(shí)、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(bào)警信息(用于設(shè)備的早期維護(hù))、帶時(shí)間戳的故障記錄、回檢故障(如發(fā)出啟動(dòng)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(dòng)/自動(dòng)模式:壓力、溫度、水位手動(dòng)/自動(dòng)交替互備運(yùn)行,支持中水位一臺水泵運(yùn)行,高水位兩臺水泵同時(shí)運(yùn)行。

    6)集成RS485 通訊接口,Modbus-RTU通訊協(xié)議,可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的組網(wǎng)運(yùn)行、后臺監(jiān)控等功能。

    7)集成2個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器,具有定時(shí)啟泵功能。

    8)AC/DC電源供給。

     

    三、風(fēng)機(jī)控制方案

    家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《常用電機(jī)控制電路》(10D303-2)收集了建筑中常用風(fēng)機(jī)的控制電路,羅列了排煙風(fēng)機(jī)、兩用單速風(fēng)機(jī)、排風(fēng)兼排煙兩用雙速風(fēng)機(jī)等幾種方案,方便電氣設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì),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(fēng)機(jī)控制原理

    標(biāo)準(zhǔn)對普通風(fēng)機(jī)與電動(dòng)風(fēng)閥的聯(lián)動(dòng)要求為:“所有交流電動(dòng)機(jī)均應(yīng)裝設(shè)相間短路、接地故障保護(hù),并根據(jù)具體情況分別裝設(shè)過載、斷相及低電壓保護(hù)”。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí),風(fēng)閥開啟:返回手動(dòng)/自動(dòng)模式至DDC,自動(dòng)模式下接收DDC控制信號,運(yùn)行過程中出現(xiàn)短路、過負(fù)荷故障時(shí)進(jìn)行保護(hù),指示燈報(bào)警,且將風(fēng)機(jī)故障信號返回至控制中心。

    圖1 普通風(fēng)機(jī)控制電路圖

     

    3.2 排風(fēng)兼排煙兩用風(fēng)機(jī)控制原理

    《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ/T 16-2008)7.6.4條:“對于突然斷電比過負(fù)荷造成的損失更大的線路,該線路的過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)作用于信號而不是應(yīng)切斷電路。”過負(fù)荷保護(hù)的對象有兩個(gè):一個(gè)是消防設(shè)備,即電動(dòng)機(jī);另一個(gè)是為這些消防設(shè)備配電的線路。控制要求包括:1)當(dāng)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控制中心對風(fēng)機(jī)啟/停控制。2)三地控制權(quán)限由控制面板選擇決定。3)平時(shí)運(yùn)行時(shí),如果出現(xiàn)過載、斷相等故障,則保護(hù)動(dòng)作。4)當(dāng)有消防應(yīng)急信號或消防中心信號后,風(fēng)機(jī)必須啟動(dòng),運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時(shí)只報(bào)警不脫扣,且將報(bào)警信號返回至控制中心。5)排煙280°防火閥與排煙風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)控制,排煙防火閥常開,關(guān)閉時(shí)聯(lián)鎖排煙風(fēng)機(jī)關(guān)閉,將排煙防火閥關(guān)閉信號輸出至監(jiān)控中心。圖2排風(fēng)兼排煙兩用風(fēng)機(jī)控制電路圖

    排風(fēng)和消防合用系統(tǒng)中廣泛采用雙速電機(jī)。平時(shí)排風(fēng)換氣時(shí),風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行,當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí),風(fēng)機(jī)立即轉(zhuǎn)為高速運(yùn)行,作為排煙風(fēng)機(jī)使用,控制原理類同于兩用風(fēng)機(jī)。雙速風(fēng)機(jī)是通風(fēng)和消防系統(tǒng)的重要設(shè)備,其運(yùn)行和控制質(zhì)量直接關(guān)系到相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,一般在人防工程中均采用此類設(shè)計(jì)。

    圖2排風(fēng)兼排煙兩用風(fēng)機(jī)控制電路圖

     

    四、水泵控制方案

        《全民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施》對排水泵的控制要求:公共建筑內(nèi)應(yīng)以每個(gè)生活排水、集水池為單元設(shè)置一臺備用泵,平時(shí)宜交替運(yùn)行。地下室、設(shè)備機(jī)房、車庫沖洗地面的排水,若有兩臺及兩臺以上排水泵時(shí)可不設(shè)備用泵。對于集水池應(yīng)設(shè)置水位指示裝置,必要時(shí)應(yīng)設(shè)置超警戒水位報(bào)警裝置,并將信號引至物業(yè)管理中心。同時(shí)對于下列四類建筑物應(yīng)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。 

     

    3.1排水(污)泵一用一備控制

    圖3為排水(污)泵一用一備控制電路圖,面板手動(dòng)控制、液位自動(dòng)控制,液位高度指示、工作狀態(tài)指示、手/自動(dòng)模式上傳監(jiān)控中心、自動(dòng)模式兩泵交替運(yùn)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(bào)警即可滿足設(shè)計(jì)要求,簡化了電氣設(shè)計(jì)。

    圖3排水(污)泵一用一備控制電路圖

     

    3.2熱水循環(huán)泵一用一備控制

        圖4為熱水循環(huán)泵一用一備控制電路圖,智能控制器通過檢測外部的溫度信號來啟/停水泵,在遠(yuǎn)控模式下,接收DDC樓宇控制命令,實(shí)現(xiàn)熱系統(tǒng)的控制。

    圖4熱水循環(huán)泵一用一備控制電路圖

    3.3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)壓泵一主二備直接啟動(dòng)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(dāng)主泵出現(xiàn)過載斷相故障時(shí),備用泵投入運(yùn)行,備用泵過載只報(bào)警不脫扣。當(dāng)接收到消防應(yīng)急控制信號或消防聯(lián)動(dòng)控制信號時(shí),相應(yīng)水泵必須啟動(dòng),即使水泵已出現(xiàn)故障,運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)(過載等)故障則控制器報(bào)警。

    圖5消火栓和噴淋穩(wěn)壓泵一主二備直接啟動(dòng)控制電路圖

     

    五、結(jié)束語

    本文就建筑中風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備監(jiān)控的設(shè)計(jì)應(yīng)用,從設(shè)計(jì)依據(jù)、控制原理、保護(hù)依據(jù)等諸多方面進(jìn)行分析探討,討論了ARD智能控制器的功能特點(diǎn)和具體用法,并列舉了某工程項(xiàng)目采用智能控制器實(shí)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(jì),為建筑電氣設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。

     

    文章來源:《智能建筑電氣技術(shù)》20156期。

     

    參考文獻(xiàn)

    1】中華人民共和建設(shè)部.民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范( JGJ 162008 )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(jì)規(guī)范(GB50015-2003)【S. 北京:中計(jì)劃出版社出版,2010.

    5】住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部工程質(zhì)量安全監(jiān)管司,中建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院編.全民用建筑工程設(shè)計(jì)技術(shù)措施:給水排水【M. 北京:中計(jì)劃出版社出版 2009.

    6】中建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院 . 常用電機(jī)控制電路圖(10D303-2~3)【M. 北京:中計(jì)劃出版社出版,2010.

    7】李炳華. 淺談建筑電氣新技術(shù)的應(yīng)用【J.智能建筑電氣技術(shù),20106           

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