化学试验楼排风系统电气设计研究-建筑电气2010.2
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【摘要】针对目前化学实验楼排风系统中常采用的定风量系统设计，不能保证通风柜风量的稳定，排风效果差，不节能的问题，提出根据
文本预览
建箍电乞。
———I———l-_BUILDING
2口1口年第z期l ELECTRICITY
化学实验楼排风系统电气设计研究
柳全成吴爱民石应波(甘肃省建筑设计研究院，兰州市730030)
Electrical Designing Researchon Exhaust System inChemical Experiment Building
Liu Quancheng Wu Aimin SiftYingbo(Gansu Institute of Architectural Design&Research，
Lanzhou 730030，China)
Abstract Aimed at the existing problems that 保证通风柜风量的稳定．排风效果差．不节能的问
fixed air volume system design often used in exhaust 题，本文提出三种变风量控制方案。实际设计中，可
system in chemicM experiment buildings cannot provide 根据系统的复杂程度、稳定性、易操作性、成本等综
the stability of the air volume of fumehoods，the
合考虑选择其中一种方案。
exhaust effect is poor，which could not save the energy．
The method that iS based on the number of started 2排风系统的工艺要求
fumehoods in the system and adopting variable air
实验室通风柜手动开启．同时打开入口电动阀、
volume control is proposed and applied to the exhaust
control system design of a chemicM experiment 出口电动阀．启动屋顶风机。屋顶风机承担竖向实验
室(共4层．每层1个实验室)的排风，如果4个实
building．
Key words Exhaust system Variable air volume 验室中。有1个实验室通风柜开启，则屋顶风机运行
control Frequency convertor 于25％风量：如有2个实验室通风柜开启，屋顶风
机运行于50％风量；如有3个实验通风柜开启．屋
摘要针对目前化学实验楼排风系统中常采用 顶风机运行于75％风量：如4个实验室通风柜全
开．则运行于额定风量。如每个竖向风井对应的实验
的定风量系统设计。不能保证通风柜风量的稳定。排
风效果差。不节能的问题．提出根据系统所开启的通 室通风柜全关闭．则该风井对应的屋顶风机关闭。如
风柜的数量．采用变风量控制的方法。并运用于某化 每层内任意一台通风柜开．该层楼道电动阀都应打
学楼排风控制系统设计中。 开：每层内所有通风柜关闭．则楼道电动阀关闭。
关键词排风系统 变风量控制 变频器
3电气控制系统设计
针对排风系统的工艺要求设计了三种控制方案。
1 引言
3．1 采用变频器的多段速控制功能
化学实验楼是学生学习实践的重要场所．在实验 竖向排风系统中4个实验室任意1台通风柜开．
过程中．经常会产生各种难闻、有腐蚀、有毒及易燃 有4种状态；任意2台通风柜开，有6种状态；任意
气体．这些有害气体如不及时排至室外，不仅造成实 3台通风柜开有4种状态：全开有一种状态。如用传
验室内空气污染．影响实验人员的健康与安全。而且 统的继电器控制。开闭频繁。易出现故障。为了确保
会影响设备的精度及寿命。做好化学实验楼排风设 系统的稳定性，采用可编程逻辑控制器(PLC)控制
计，有效地消除各种有害气体，对于改善教学和科研 变频器实现多段速运行．使电动机能够以预定的速
条件，保障师生、研究人员的身心健康尤其重要。为 度按一定的程序运行。与用模拟信号设定输入频率
了保障各实验室排风效果，除风机、风管材质选型合 相比．这种控制方式可以对频率进行精确设定。
理，送风、排风风量匹配外。在电气控制系统设计上 PLC与变频器的接线原理如图l所示。
要考虑系统安全稳定、低耗、易操作等。针对目前化 图中PLC输入信号有4个．选用8输入的模
学实验楼排风系统中常采用的定风量系统设计．不能 块：输出信号有14个，加上lO％的备用量，选用
32L1 R 送给变频器控制板，迅速改变屋顶风机转速．以保证
L2 S U 负压维持在设定值上。负压传感器采集到的信号．经
L3 T V
N W 过变送器、PID(比例积分微分)表发送给变频器．
堕
．d柜 机 —’／，- 可 编 —[卜楼道电动闽 变 变频器则根据负压值的变化实现平滑调速．风机效率
风 。机柜 —鼍／一 程 逻 —[卜人口电动阀×4 顿 高．节能效果明显。但负压传感器安装位置的选择较
辑 廿tlt
凡柜 r『TcgOjM×4 困难．负压传感器的安装除考虑便于安装、维修外，
．机 —巴／一 控 器
制
．A柜 机 —巴／一 器 通风柜联锁启动变频器 FWn 还应装在采集误差最小的地方。另外．还能通过调节
Y1 P、I、D参数。来改变负压值的大小、特性，从而改
COM Y2 A AI1 ．1多
段
FU Y3 一若囊 变变频器的响应速度．使变频器能对负压传感器采集
u
N
Y4
Ald制 到的负压信号的变化作出快速响应。
图1 PLC与变频器接线示意图 3。3采用PLC控制双速风机实现变风量控制
Fig．1 Wiringschematic diagramofPLC with PLC接线原理如图3所示．图中PLC输入信号有
frequency convetlor
4个，选用8输入的模块；输出信号有11个。加上
2个8输出的模块。PLC选用OMRON公司的C200H 10％的备用量．选用12输出的模块。PLC选用
PLC，输入模块选用C200H—ID211．输出模块选用 OMRON公司的C200H PLC．输入模块用C200H—
2个C200H—OC221．变频器选用风机专用类．带多 ID21l。输出模块选用C200H一0C222。通风柜开启．
段速控制功能。 同时打开入口电动阀、出口电动阀，任意l台或2台
通风柜开启．同时打开人口电动阀、出121电动 通风柜开启．PLC的Y'端输出信号驱动屋顶风机低
阀、楼道电动阀。任意一台通风柜开启，变频器启
速运行；任意3台或4台通风柜开启，PLC的Y1端
动，PLC根据所开启的通风柜台数，通过变频器。使
输出信号驱动屋顶风机高速运行。该方案简单。成本
风机按所需转速运行。该方案通用性强，变频器多段
低。适用于低层实验室．与屋顶风机采用变频调速相
速控制可提供16种速度．排风量可根据需要增减。
比，风机效率较低，节能效果不明显。
3．2采用变频器实现平滑调速
1厂 可
变频器接线原理如图2所示。图中KMl。KM4为 !启动风机 编 风柜启动风机
程
竖向风井对应的l。4层通风柜开启屋顶风机信号． j启动风机 —●／～ 逻 U电动用×4
!启动风机 —■／一 辑 口电动周x4
任意一台通风柜开启．联动变频器开启。负压传感器 控
i启动风机 —■／一 制
器
实时检测风道负压．根据负压大小自动调节屋顶风机
COM
转速．如开启的通风柜数量少．则屋顶风机低速运 FU 屋顶风机高建运行
L
N 屋顶风机低速运行
行，这时可降低风机功耗。如在某较短时段有多台通
图3 PLC接线示意图
风柜启动．其负压传感器会实时采集负压值，直接传
———I———l-_BUILDING
2口1口年第z期l ELECTRICITY
化学实验楼排风系统电气设计研究
柳全成吴爱民石应波(甘肃省建筑设计研究院，兰州市730030)
Electrical Designing Researchon Exhaust System inChemical Experiment Building
Liu Quancheng Wu Aimin SiftYingbo(Gansu Institute of Architectural Design&Research，
Lanzhou 730030，China)
Abstract Aimed at the existing problems that 保证通风柜风量的稳定．排风效果差．不节能的问
fixed air volume system design often used in exhaust 题，本文提出三种变风量控制方案。实际设计中，可
system in chemicM experiment buildings cannot provide 根据系统的复杂程度、稳定性、易操作性、成本等综
the stability of the air volume of fumehoods，the
合考虑选择其中一种方案。
exhaust effect is poor，which could not save the energy．
The method that iS based on the number of started 2排风系统的工艺要求
fumehoods in the system and adopting variable air
实验室通风柜手动开启．同时打开入口电动阀、
volume control is proposed and applied to the exhaust
control system design of a chemicM experiment 出口电动阀．启动屋顶风机。屋顶风机承担竖向实验
室(共4层．每层1个实验室)的排风，如果4个实
building．
Key words Exhaust system Variable air volume 验室中。有1个实验室通风柜开启，则屋顶风机运行
control Frequency convertor 于25％风量：如有2个实验室通风柜开启，屋顶风
机运行于50％风量；如有3个实验通风柜开启．屋
摘要针对目前化学实验楼排风系统中常采用 顶风机运行于75％风量：如4个实验室通风柜全
开．则运行于额定风量。如每个竖向风井对应的实验
的定风量系统设计。不能保证通风柜风量的稳定。排
风效果差。不节能的问题．提出根据系统所开启的通 室通风柜全关闭．则该风井对应的屋顶风机关闭。如
风柜的数量．采用变风量控制的方法。并运用于某化 每层内任意一台通风柜开．该层楼道电动阀都应打
学楼排风控制系统设计中。 开：每层内所有通风柜关闭．则楼道电动阀关闭。
关键词排风系统 变风量控制 变频器
3电气控制系统设计
针对排风系统的工艺要求设计了三种控制方案。
1 引言
3．1 采用变频器的多段速控制功能
化学实验楼是学生学习实践的重要场所．在实验 竖向排风系统中4个实验室任意1台通风柜开．
过程中．经常会产生各种难闻、有腐蚀、有毒及易燃 有4种状态；任意2台通风柜开，有6种状态；任意
气体．这些有害气体如不及时排至室外，不仅造成实 3台通风柜开有4种状态：全开有一种状态。如用传
验室内空气污染．影响实验人员的健康与安全。而且 统的继电器控制。开闭频繁。易出现故障。为了确保
会影响设备的精度及寿命。做好化学实验楼排风设 系统的稳定性，采用可编程逻辑控制器(PLC)控制
计，有效地消除各种有害气体，对于改善教学和科研 变频器实现多段速运行．使电动机能够以预定的速
条件，保障师生、研究人员的身心健康尤其重要。为 度按一定的程序运行。与用模拟信号设定输入频率
了保障各实验室排风效果，除风机、风管材质选型合 相比．这种控制方式可以对频率进行精确设定。
理，送风、排风风量匹配外。在电气控制系统设计上 PLC与变频器的接线原理如图l所示。
要考虑系统安全稳定、低耗、易操作等。针对目前化 图中PLC输入信号有4个．选用8输入的模
学实验楼排风系统中常采用的定风量系统设计．不能 块：输出信号有14个，加上lO％的备用量，选用
32L1 R 送给变频器控制板，迅速改变屋顶风机转速．以保证
L2 S U 负压维持在设定值上。负压传感器采集到的信号．经
L3 T V
N W 过变送器、PID(比例积分微分)表发送给变频器．
堕
．d柜 机 —’／，- 可 编 —[卜楼道电动闽 变 变频器则根据负压值的变化实现平滑调速．风机效率
风 。机柜 —鼍／一 程 逻 —[卜人口电动阀×4 顿 高．节能效果明显。但负压传感器安装位置的选择较
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凡柜 r『TcgOjM×4 困难．负压传感器的安装除考虑便于安装、维修外，
．机 —巴／一 控 器
制
．A柜 机 —巴／一 器 通风柜联锁启动变频器 FWn 还应装在采集误差最小的地方。另外．还能通过调节
Y1 P、I、D参数。来改变负压值的大小、特性，从而改
COM Y2 A AI1 ．1多
段
FU Y3 一若囊 变变频器的响应速度．使变频器能对负压传感器采集
u
N
Y4
Ald制 到的负压信号的变化作出快速响应。
图1 PLC与变频器接线示意图 3。3采用PLC控制双速风机实现变风量控制
Fig．1 Wiringschematic diagramofPLC with PLC接线原理如图3所示．图中PLC输入信号有
frequency convetlor
4个，选用8输入的模块；输出信号有11个。加上
2个8输出的模块。PLC选用OMRON公司的C200H 10％的备用量．选用12输出的模块。PLC选用
PLC，输入模块选用C200H—ID211．输出模块选用 OMRON公司的C200H PLC．输入模块用C200H—
2个C200H—OC221．变频器选用风机专用类．带多 ID21l。输出模块选用C200H一0C222。通风柜开启．
段速控制功能。 同时打开入口电动阀、出口电动阀，任意l台或2台
通风柜开启．同时打开人口电动阀、出121电动 通风柜开启．PLC的Y'端输出信号驱动屋顶风机低
阀、楼道电动阀。任意一台通风柜开启，变频器启
速运行；任意3台或4台通风柜开启，PLC的Y1端
动，PLC根据所开启的通风柜台数，通过变频器。使
输出信号驱动屋顶风机高速运行。该方案简单。成本
风机按所需转速运行。该方案通用性强，变频器多段
低。适用于低层实验室．与屋顶风机采用变频调速相
速控制可提供16种速度．排风量可根据需要增减。
比，风机效率较低，节能效果不明显。
3．2采用变频器实现平滑调速
1厂 可
变频器接线原理如图2所示。图中KMl。KM4为 !启动风机 编 风柜启动风机
程
竖向风井对应的l。4层通风柜开启屋顶风机信号． j启动风机 —●／～ 逻 U电动用×4
!启动风机 —■／一 辑 口电动周x4
任意一台通风柜开启．联动变频器开启。负压传感器 控
i启动风机 —■／一 制
器
实时检测风道负压．根据负压大小自动调节屋顶风机
COM
转速．如开启的通风柜数量少．则屋顶风机低速运 FU 屋顶风机高建运行
L
N 屋顶风机低速运行
行，这时可降低风机功耗。如在某较短时段有多台通
图3 PLC接线示意图
风柜启动．其负压传感器会实时采集负压值，直接传
AIGC"该内容描述涉及一篇发表于2010年2月的建筑电气专业论文，主题为'化学试验楼排风系统电气设计研究'。在化学实验楼这类特定的实验室环境中，由于实验过程中可能产生有害气体、蒸汽或热量，因此排风系统的设计显得尤为重要。这篇论文详细探讨了针对此类楼栋中的排风系统的电气设计原则、技术要求、设备选型、线路敷设、控制策略以及安全防护措施等方面的问题，旨在为建筑电气工程提供科学合理且符合标准规范的解决方案，确保实验环境的安全与有效运行。"
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