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實(shí)驗(yàn)樓排風(fēng)系統(tǒng)分析的論文
摘要：本系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合：系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、原器件少、控制簡(jiǎn)單、操作方便、維護(hù)量小，達(dá)到工藝要求的控制功能。本系統(tǒng)的節(jié)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(jù)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)進(jìn)行最佳效果選擇。
關(guān)鍵詞：排風(fēng)系統(tǒng)變頻器變頻調(diào)速電氣控制
1．引言
建工學(xué)院理化實(shí)驗(yàn)樓是學(xué)生學(xué)習(xí)實(shí)踐的重要場(chǎng)所，其中有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)、無(wú)機(jī)及分析、化工原理、物理化學(xué)、普通化學(xué)、環(huán)境測(cè)試、微生物等實(shí)驗(yàn)室涉及有毒有害物質(zhì)；其排風(fēng)系統(tǒng)性能的好壞是關(guān)系到實(shí)驗(yàn)環(huán)境安全，實(shí)驗(yàn)人員的身體健康保障的重要一環(huán)。
為保障各實(shí)驗(yàn)室排風(fēng)效果達(dá)標(biāo)，除在風(fēng)機(jī)造型；風(fēng)管、排風(fēng)口及排風(fēng)口的開啟設(shè)備設(shè)計(jì)上蒲足要求。在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上要在系統(tǒng)安全穩(wěn)定、低耗、易操作等功能方面進(jìn)行考慮設(shè)計(jì)。
下面就電控系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)，風(fēng)機(jī)的風(fēng)量控制等功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探討。
2．排風(fēng)系統(tǒng)的工藝要求
理化實(shí)驗(yàn)樓根據(jù)要求設(shè)計(jì)25個(gè)排風(fēng)主管道系統(tǒng)；每個(gè)實(shí)驗(yàn)室根據(jù)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的多少，安排相煎的排風(fēng)口，通過相應(yīng)管道連接最近的主管道。每個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的風(fēng)口用電動(dòng)蝶閥控制其啟閉。
排風(fēng)系統(tǒng)要求能在任一排風(fēng)口打開時(shí)，其相應(yīng)主排風(fēng)口的風(fēng)機(jī)能自動(dòng)運(yùn)行，并能根據(jù)其排風(fēng)口開啟多少，調(diào)節(jié)排風(fēng)機(jī)風(fēng)量的大小；如果相應(yīng)主排風(fēng)管道的排風(fēng)口全部關(guān)閉，其排風(fēng)機(jī)應(yīng)能自動(dòng)關(guān)閉。
3．電氣控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)
3．1．排風(fēng)機(jī)調(diào)速控制器的選擇
隨著工業(yè)的發(fā)展，能源的緊缺、電力資源在國(guó)民經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的重要性日漸顯著，節(jié)能降耗是每個(gè)電氣設(shè)計(jì)者的責(zé)任。如何設(shè)計(jì)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(tǒng)可靠的電路，其風(fēng)量控制電路是最重要的一環(huán)。
根據(jù)當(dāng)前變頻技術(shù)的提高，交流電動(dòng)機(jī)的廣泛使用，交流變頻調(diào)速技術(shù)是當(dāng)今節(jié)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(diào)速的核心設(shè)備是變頻器，變頻器與電動(dòng)機(jī)的控制配合構(gòu)成了變頻調(diào)速系統(tǒng)。
我國(guó)的電動(dòng)機(jī)用電量占全國(guó)發(fā)電量的60%-70%，風(fēng)機(jī)水泵設(shè)備年耗電量大約占全國(guó)電力消耗的三分之一。造成這種狀況的主要原因是：風(fēng)機(jī)、水泵等設(shè)備的傳統(tǒng)調(diào)速方法是通過調(diào)節(jié)入口或出口擋板，閥門開度來(lái)調(diào)節(jié)給風(fēng)量和給水量，其輸入功率大，大量能源消耗在擋板、閥門的載流過程中。由于風(fēng)機(jī)水泵類大多為平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，軸功率與轉(zhuǎn)速成立方關(guān)系，所以當(dāng)風(fēng)機(jī)水泵轉(zhuǎn)速下降時(shí)，消耗的功率也大大下降，因此節(jié)能潛力非常大，采用變頻器來(lái)調(diào)節(jié)流量，其節(jié)電率為20%-50%，效益顯著。
由于變頻技術(shù)的成熟，變頻器的性能穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單，具有全方位的軟硬件保護(hù)、體積小、安裝簡(jiǎn)易、節(jié)電效果顯著。故采用變頻器作為控制風(fēng)機(jī)風(fēng)量的電控器件。
3．2變頻器控制電路的實(shí)現(xiàn)
常用變頻器的配線圖如：（后附圖1）
控制變頻器調(diào)速有兩種方式；一種是模擬量控制調(diào)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(jù)給定電壓大小進(jìn)行無(wú)板調(diào)速；另一種多功能輸入端子選擇即根據(jù)三個(gè)多功能端子的開關(guān)組合，共可組成7段速度。7段速度可在編程時(shí)事先預(yù)量。
由于排風(fēng)系統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)是根據(jù)建筑物及排風(fēng)走向設(shè)計(jì)的，其某一排風(fēng)機(jī)所關(guān)聯(lián)的排風(fēng)口多少不一樣，有的一個(gè)交流多達(dá)11個(gè)排風(fēng)口，并且根據(jù)要求，先打開的風(fēng)口是任意的；如果11個(gè)排風(fēng)口的系統(tǒng)它的打開組合多達(dá)2048種，要對(duì)其編程控制也是不可能的；故根據(jù)變頻器模擬量控制原理，利用電壓和電阻的關(guān)系達(dá)到控制轉(zhuǎn)速的大小。6個(gè)排風(fēng)口的排風(fēng)系統(tǒng)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(hào)，設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)開關(guān)是為了在調(diào)試系統(tǒng)時(shí)，全速運(yùn)行風(fēng)機(jī)狀況及變頻工作狀態(tài)；在檢修時(shí)可檢查系統(tǒng)狀態(tài)。平時(shí)工作時(shí)應(yīng)轉(zhuǎn)到蝶閥控制狀態(tài)。
4．系統(tǒng)功能驗(yàn)證
以六速變頻控制原理圖來(lái)驗(yàn)證電路的控制功能是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
FWD1DCM是變頻器運(yùn)行或停止的端子，當(dāng)兩端子閉合則變頻器工作，兩端打開則變頻器停止運(yùn)行；從原理圖可知，當(dāng)任蝶閥打開，其反饋信號(hào)接通相應(yīng)中間繼電器線包；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上的直流電壓通過其分壓電阻產(chǎn)生相應(yīng)的電壓，則變頻器輸出相應(yīng)的工作頻率，使其風(fēng)機(jī)工作在相應(yīng)的功率上。如果六個(gè)排門口全部打開，其六個(gè)串聯(lián)電阻全部短路，變頻器將全速運(yùn)行；當(dāng)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線包沒有電壓，則KV繼電器觸點(diǎn)打開，變頻器作停止工作。
5．系統(tǒng)原器件選擇及要求
5．1．變頻器的選擇
風(fēng)機(jī)水泵類負(fù)載是典型的平方轉(zhuǎn)距負(fù)載，低速下負(fù)載是非常小，并與轉(zhuǎn)速平方成正比；通用變頻器與標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)的組合最合適。這類負(fù)載對(duì)變頻器的性能要求不高；只要求其經(jīng)濟(jì)性和可靠性；現(xiàn)國(guó)內(nèi)有專門為風(fēng)機(jī)水泵類設(shè)計(jì)的變頻器，一般應(yīng)選此類型變頻器。
5．2．分壓電阻的選擇
分壓電阻作為控制輸入信號(hào)，其性能要求阻值穩(wěn)定，滿足功率，且長(zhǎng)期工作性能好，其阻值選擇應(yīng)考慮其供電電源的功率和控制端的內(nèi)阻；應(yīng)使其阻值合理，不應(yīng)太小使其供電電源超負(fù)荷；而選擇過大，使控制端內(nèi)阻影響其控制精度。
5．3．控制柜的布線要求
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(nèi)的交流電源的干擾，凡與其相聯(lián)的線路應(yīng)選用屏蔽線，并且應(yīng)使其連線盡可能短。
變頻器的輸出電源與電機(jī)連接的電源線應(yīng)盡可能的短，一般應(yīng)小于50米；否則電纜寄生電容過大，易導(dǎo)致變頻器功率開關(guān)器件開斷瞬間產(chǎn)生過大尖峰電流，可能損壞功率逆變模塊。
6．結(jié)束語(yǔ)
通過上述討論，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)符合：系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、原器件少、控制簡(jiǎn)單、操作方便、維護(hù)量小，達(dá)到工藝要求的控制功能。本系統(tǒng)的節(jié)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(jù)系統(tǒng)調(diào)試時(shí)進(jìn)行最佳效果選擇。
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