火电厂中央空调控制系统的研究与设计.doc

1、火电厂中央空调控制系统的研究与设计摘要：针对某电厂 300MW 机组工程集中控制室和电子设备间的通风要求，设计了一套中央空调控制系统，本文详细阐述了该系统功能、温湿度控制及软硬件实现。 关键词：中央空调温湿度控制 中图分类号： TU831 文献标识码： A 1 概况 1.1 对象 随着生产技术水平和自动化程度的日益提高，火力发电厂生产现场环境已经得到大幅度的改善。然而电厂内对于空气参数要求比较高的地方还有两个：一是电子设备间，其中安置大量的电器设备和控制设备，是发电机组（机、炉、电）运行的控制核心；另一个是集中控制室，不仅是生产过程值班操作人员工作的场所，而且也集中了大量的电子监视设备和计算机

2、操作控制台。电子设备对环境的温湿度以及空气洁净度均有较严格的要求和限制。 某电厂 300MW 机组工程集中控制楼 14.70m 层的集中控制室（包括工程师室） 、电子设备间根据要求分别设置 1 套独立的全空气式空调系统，空调系统采用顶送顶回形式。两套空调系统全年运行，夏季制冷，空调冷冻水来自制冷站，冬季采暖，热源来自主厂房热水采暖加热站，过渡季节尽可能使用室外新风，以节约能源。 空调设计室外参数为：夏季温度 37.5，相对湿度 60%；冬季温度-14，相对湿度 45%。 空调设计室内参数为：夏季温度 261，相对湿度 60%10%；冬季温度 221，相对湿度 6010%。 1.2 空调系统设置

3、 空调系统采用组合式空气处理机组，集中控制室空调系统设置 2 台空调机组，布置在 30.00m 平面，BC 列。电子设备间空调系统设置 2 台空调机组，布置在 30.00m 平面，6/D8/D 柱间。 单台空调机组由回风段、新回风段、初效过滤段、中间段、中效过滤器段、表冷段、中间段、加热段、加湿段及送风段等组成。 根据电厂高可靠性的设备运行、管理、维护及故障处理等要求，空气处理机 1 台运行，1 台备用，如图 1 所示。 集中控制室和电子设备间的适当位置各安装两只室内温湿度传感器，其平均值作为调节空间的实际温湿度参数。 图 1 空调系统示意图 2 空调控制系统 2.1 功能 根据空调系统设计性

4、能指标和用户提出的实际操作的要求，控制系统具有如下功能： 通过压差传感器等检测器件监测风机、水泵、粗中效过滤器等设备的运行效果，根据设计参数自动判别是否进行设备维护和检修等。 就地/远程手动操作模式、全自动模式； 按定风量系统设计，根据需要可在适当范围内进行风量和新风比的控制调节； 对风机等主要设备进行手动启停操作和运行监视和远地“硬手动”操作功能； 自动模式下，可从操作员站 or 工程师站下达控制指令，实现全自动操作或“软手动”操作； 根据消防系统信号，实现对风道防火阀的控制及动作状态反馈； 具备设备的工作状态实时数据，通过图形界面监视设备运行； 按设计指标实现空调区域的温湿度调节，允许在一

5、定范围内调整控制设定，并且保证平稳的换季运行和冷热区间切换； 2.2 控制系统的设计 2.2.1 监控方案 集中控制室空调系统与电子设备间空调系统的监控方案可得出空调机组的监控点数， （以一台空调机组为例说明见表 1） 。 表 1 空调机组的监控点表 序号 控制回路或监测 1 回风温湿度控制 2 空气质量控制/风阀控制 3 新风温湿监测 4 监控信号 5 定时启停及维护 6 节能控制 7 保护监控、报警、联动 8 送风温湿度监控 2.2.2 空调控制系统的构成 空调机组本体控制系统由 2 套专用 PLC 控制器与上位机组成，本体控制系统与暖通程控系统设有冗余通讯接口。正常运行时，在辅控网操作员

6、站可实现对空调机组整体启停，安装调试及设备检修时，通过就地操作员进行操作。 硬件系统连接图如图 2 所示。 图 2 空调控制系统的构成 2.2.3 主要控制回路 1）空气温度调节系统 当温度调节系统以回风温度参数作为控制依据时，温度传感器的反应存在较大的滞后性，这种滞后性往往会引起被控的参数发生超调现象，这不仅影响到自控系统的控制效果而且造成能源的极大浪费，严重时影响空调系统的安全运行。 而空调系统送风温湿度参数能迅速反映各热处理调节手段的影响因此将其作为中间变量进行串级控制，能有效防止室内温度超调量，提高空调自控系统的动态调节品质。 夏季制冷：采用表冷段冷却空气的温度调节，空调冷冻水来自制冷

7、站。水量的量调节可利用双通阀改变通过表冷段的冷水量来调节；水温的调节可利用三通阀改变冷冻水和回水的混合比调节水温；调节通过表冷段的风量来调节最后混合后的送风温度。 冬季加热：采用加热段加热空气的温度调节，热源来自主厂房热水采暖加热站。水量的量调节可利用双通阀改变通过加热段的热水量来调节；水温的调节可利用三通阀改变热水和回水的混合比调节水温；调节通过加热段的风量来调节最后混合后的送风温度。 2）空气湿度调节系统 在夏季，由于空气湿度较大，需要降低湿度；而冬季由于空气干燥，又需要加大湿度。系统除湿可通过控制表冷阀来实现，空气加湿通过加湿器启动来实现。同时，与温度调节系统一样，湿度调节系统利用回风湿

8、度来进行调节，系统必然会滞后，因此，也采用了与送风湿度控制相串联的方式。 3）空气质量控制 根据室内空气要求的二氧化碳含量，调节混风流量，排风量和送风量随着混风量的增加而减小，或反之。 4）联锁控制 空调机组起动顺序控制：送风机起动新风阀开启回风机起动排风阀开启回水调节阀开启加湿阀开启。 空调机组停机顺序控制：送风机停动关加湿阀关回水阀停回风机新风阀、排风阀全关回风阀全开。 排烟控制：若发生火灾后，火被扑灭后，可采用空调系统的回风管作为排烟风管，利用回风机作为排风风机来达到排烟的目的。 火灾停机：火灾时由上位机实施停机指令，统一停机。 机组切换：当空调系统从 1 台空调机组切换至另 1 台运行

9、时，2 台机组的送风、回风、排风、新风和混合风门之间必须按照严格的逻辑顺序开启闭合，否则会在另 1 台机组中形成风向反转或产生风道喘振现象。简单的处理可以按下面的顺序进行：关闭表冷段或蒸汽加热段的电动调节阀，停止送、回风机，关闭送、回风门；开启第 2 台机组送、回风门，起动送、回风机，打开冷水或加热蒸汽调节阀，进入正常运行状态。 3 控制系统设备选型 3.1 硬件设备 空调机组设备表主要包括：专用控制器、中文液晶屏、风管温湿度传感器、CO2 浓度检测仪、压差报警器、温度开关、水流量控制器、风阀电动执行器、表冷三通阀+电动执行器、加热三通阀+电动执行器、一体化控制柜等。 3.2 软件 施耐德空调

10、专用控制器提供了一些通用的控制软件模块和基本的运算处理功能函数，如最佳启停、PID 自适应控制、参数趋势记录、逻辑及顺序控制、报警处理、数学函数等等。利用这些已经固化在控制器内部的软件模块，简单地将它们进行编程连接，就能使被控设备获得最佳的控制。 4 结论 本文通过对某电厂 300MW 机组工程集控室和电子设备间的中央空调系统的设计与研究，阐述了温湿度、空气品质等的控制，选择施耐德 PLC控制器作为控制手段，该系统已运行，效果良好。 参考文献： 1陈曦, 常金朝, 刘俊峰. 中央空调系统监控设计, 微计算机信息, 2007 年 16 期. 2郭永吉, 王兴贵 . PLC 在中央空调改造系统中的

11、应用 , 电气自动化, 2007 年第 29 卷第 5 期. 3刘明涛. 火力发电厂单元控制室空调系统设计的思考, 制冷与空调, 2003 年第 4 期. 4郭向阳. 定风量空调系统的监测与自动控制，制冷(Refrigeration), 2001 年 9 月, 第 20 卷第 3 期. 5定风量与变风量空调系统的检测与控制, BA 手册摘录, 2007 年4 月, 第 1 卷, 第 2 期. 6易伟峰. 发电厂中央空调的智能化设计, 湖南电力(Hunan Electric Power), 第 26 卷, 2006 年第 5 期. 作者简介：牛春刚（1980-） ，男，河北灵寿县人，硕士研究生，主要从事核电仪控，火电厂热工自动化等方面的研究与设计。