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1、内蒙古中煤蒙大新能源化工有限公司年产50万吨工程塑料项目通风控制系统方案洁净厂房压力控制VAV系统方案简述The art of handing air妥思空调（苏州）设备有限公司2013年10月24日目 录一压力控制目的及要求11.1.维持房间压力控制目的11.2.实现房间压力控制目标的基本要求1二压力控制方案即控制设备原理介绍22.1.压力控制方式22.1.1.定送定排余风量压差控制方式22.1.2.定送变排主动式压差控制模式22.1.3.变送变排主动式压差控制模式32.2.控制设备原理简介42.2.1.压力无关型机械式定风量阀门42.2.2.压力无关型变风量阀门6三典型房间压力控制方案73
2、.1无局排设备的普通房间阀门配置73.2带有局排设备（通风柜）房间阀门配置83.3带有局排设备（通风柜）及万象排气罩等局排房间阀门配置113.3.1 通风柜变风量控制原理概述11四.与自控系统的配合12五.文丘里阀与变风量蝶阀技术比较14一压力控制目的及要求1.1.维持房间压力控制目的压差控制在生产型洁净厂房等净化空调系统中是一个非常重要的环节。只有通过对净化区域的压差进行控制，保证合理的气流组织，才能达到净化和工艺的要求。例如洁净厂房必须保持一定的正压使外界未经净化的空气不会进人净化区域，保证洁净级别；并且通过对各净化区域的不同的压差控制，达到净化分区的作用，在GMP中就要求不同净化级别区域
3、的压差应得到控制不小于+5Pa.在生物安全洁净室中，压差控制更是保证安全防护屏障的关键指标，在生物安全实验室建筑技术规范中指出必须使实验室的负压梯度得到稳定可靠的控制。因此对于净化空调系统来说，压差控制是非常重要的。1.2.实现房间压力控制目标的基本要求a房间密闭性需达到设计要求，泄漏量维持在设计范围以内；b系统设计风量需满足压差控制要求，并富裕一定的余量以应对在施工过程中所造成的系统漏风；c系统设计风机压头需满足设计过程中所计算出来的系统阻力，且必须富裕一定余量以应对由于施工过程中风管走向及标高变化增加弯头等所带来的系统阻力增大；d整个系统风机变频控制过程中需充分考虑在维持最低换气次数要求下
4、的系统阻力及风机频率。e系统末端风量控制设备需选用压力无关型的风量控制设备，以实现系统内部之间各个房间风量发生变化的过程时系统压力发生变化而互不发生影响。f系统末端风量控制设备的控制精度须达到设计要求，从而实现房间压力控制精度要求及减小系统震荡风险。第17页二压力控制方案即控制设备原理介绍2.1.压力控制方式2.1.1.定送定排余风量压差控制方式定送定排余风量差压力控制方式为被动式压力控制模式，其主要控制原理图如下：图1：定送定排被动式压差控制模式原理图定送定排控制原理描述：定送定排即送排风均采用机械式压力无关型定风量阀门进行送排风风量的控制，但之所以说定送定排余风量差压力控制模式为被动式压力
5、控制模式，主要是因为其完全依靠设计计算出房间的送排风量，以及维持房间压力所需的余风量差值，再结合项目调试过程中对系统的漏风量修正之后所建立的压差值，但是此种控制模式对房间的压力波动无自适应调整过程，只能靠房间回归密闭状态或者局排设备关停之后恢复至设计压差值，也就是说此种控制模式对压力波动的适应性较低。但对系统的初投资而言比较低。2.1.2.定送变排主动式压差控制模式房间压差的建立过程中末端风量的控制甚为关键，主要是送风，回风及排风之间的风量平衡。定送变排主动式压差控制模式是基于一个基本原则即送风定风量，排风或者回风依据房间实际的压差值变化调整排风量，具体控制原理如下图2：图2：定送变排主动式压
6、差控制模式原理图定送变排控制原理描述：即送风采用机械式定风量阀门，维持送风量恒定，保证房间的工艺需求的换气次数要求。对于排风或者回风而言采用的是压力无关型的变风量阀门，实际工作原理采用的直接压差控制模式即实际测的房间的实际压力，与阀门控制器中设置的设计压力值进行比对，调整房间排风量直至达到控制目标值。此种控制模式由于排风或者回风风量控制设备采用的是变风量阀门，其能够实时检测房间实际压力波动而调整房间的排风量或者回风量以达到房间压差值的建立。之所以说此种控制模式为主动压力控制模式，主要是该控制模式中加入了房间实际压力检测控制设备，其能够较快的适应由于房间密闭性发生变化或者局排设备的起停以及其他的
7、不可控因素或者误操作因素所带来的压力波动。2.1.3.变送变排主动式压差控制模式变送变排压力控制模式为主动式压力控制模式，其主要控制原理图如下：图3：变送变排主动式压差控制模式原理图变送变排控制原理描述：即送风采用压力无关型变风量送风阀，排风也采用直接压力控制的变风量阀门，但两个阀门之间需实现实时通讯功能，即以排风阀压力控制为主，当房间压力发生波动过程中，排风调整排风量，此时需将排风风量值给到送风阀，送风阀继而也进行响应的送风量调整维持一定的风量差值，将房间的压力维持在一定的设计范围以内。其实此种控制模式是结合的上述两种控制的模式基础之上得来的即余风量与实际压差控制相结合的一种控制模式，房间压
8、力控制精度及安全性较高，且系统自适应能力较强。在调试过程中设置一定风量差值在送排风阀控制内部，即设定了风量偏移限制，当密闭保压空间突然出现泄压状态即与参照空间联通，压差值变为0时，房间的送风量只能在便宜限制之内进行调整，从而避免出现送风量过低的情况。当室内排风点排风量改变引起室内的总排风量变化或者室内工况切花引起总排风量的变化时，送风量能够迅速调整，从而实验房间压力的稳定，而不至于出现正压过大或者负压过大的状况。2.2.控制设备原理简介2.2.1.压力无关型机械式定风量阀门图4：压力无关型机械式定风量阀结构原理图此定风量阀之所以为压力无关型末端设备，主要基于阀体内部的特殊构造，其主要分为5大部
9、件即阀体，阀板，高性能聚氨酯气囊，不锈钢弹簧片即风量标定凸轮。当气流从进风方向进入阀体过程中，气囊能够依据气体压力的大小进行充鼓，推动阀板向关闭方向运动，与此同时由凸轮拉动的弹簧片拉动阀板向打开方向运动，当两股力达到一个平衡的时候，风量就恒定了。之所以说其为压力无关型末端设备主要在于，随着气流压力的变化气囊的充鼓大小也在发生变化，阀板的位置在实时调整即在时刻调整阀板位置以适应在一定流量下由于压力的波动所带来的流速的变化，即由公式Q=SV,(Q:是流量m3/s；S:阀门流通截面积m2；V：流速m/s)可以看出，在维持Q不变的时候当压力增大即V增大的时候，需要减小S即阀板向关闭方向动作才能维持住风
10、量的恒定，反之亦然。该阀门能够依据调整凸轮角度即不锈钢弹簧片的扭矩力来调整风量设定值，最小风量与最大风量设定比值为1：5。此种定风量阀门广泛运用于医药行业的洁净厂房通风控制系统中。定风量阀门与高效送风过滤器配合使用能够有效解决由于过滤器随着使用时间的推移而带来的阻力变换所造成的送风量变化。在一个送风系统中每一个过滤器的阻力变化是不同的，也就意味着随着使用时间的推移，每一个高效风口前端的风量调节阀要不断调整阀位来适应高效的阻力变化维持风量恒定，例如在系统正常运行过程中的某一时刻，系统内部各个风阀所处的位置如下图5：图52.2.2.压力无关型变风量阀门图5：压力无关型变风量阀结构原理图压力控制VA
11、V变风量阀门主要由阀体，比托管，阀板，执行器，压差控制器及房间压力传感器构成。其房间压力控制工作原理为：首先在控制上设定一个房间压力控制目标值，由房间压力传感器测的房间实际压力，将信号传至控制器，由控制器进行实际值与设定值的比较进行PID运算为一个风量值，与此同时将信号给到执行器调整阀位，调节流量。之所以说为压力无关型阀门，主要在于阀体内部有一个测流量装置即比托管，比托管为两根圆形开孔管道十字交叉于阀体内部，一根管道迎风面开孔侧管道全压，一根管道被风面开孔侧管道静压，将测的的压力值传至控制器，由控制器运算相减得到动压即流速，由于阀体截面积恒定，在当流速知道的前提条件下，流量也就可以运算得出，实
12、际上执行器带动阀板动作所产生的效应为流速的调整。当测得的流量与控制器运算出来的风量一致或者在允许误差的范围之内的时候，控制的一个循环随即完成。三典型房间压力控制方案生产型洁净类厂房项目基本上有四种类型的房间：（1）无局排设备的普通房间；（2）带有局排设备（通风柜）的房间；（3）带有局排设备（通风柜）及万象排气罩等局排设备的房间；针对上述三种不同类型的房间，通风控制系统的方案及逻辑如下：3.1无局排设备的普通房间阀门配置【控制要求】普通房间不布置局排通风设备及通风柜，要求实现房间的压力控制要求。【方案配置】房间送风采用机械式定风量送风阀门（材质为镀锌钢），送风定风量阀为压力无关型阀门，其能够自动
13、平衡系统阻力变化维持设定的风量值送入房间，保证房间补风量足够。排风也采用机械式定风量送风阀门（材质为镀锌钢或加防腐涂层），排风定风量阀为压力无关型阀门，其能够自动平衡系统阻力变化维持设定的风量值排风，一个风量调节器可连接若干个排风口（其系统阀门配置图如图6所示）图6 普通房间控制逻辑图此类房间主要是气闸间，更衣室以及过度间等对压力控制精度要求不高，压力波动对生产工艺不产生影响的区域。3.2带有局排设备（通风柜）房间阀门配置【控制要求】此类房间仅带有局排通风设备暂定义局排设备为通风柜，要求实现房间压力控制要求。针对此类房间的阀门配置大致有3种配置模式可供选择，依据初投资费用由低至高顺序详见方案配
14、置一至方案配置三。【方案配置一】房间送风采用机械式定风量调节阀（材质为镀锌钢），恒定房间送风量配合高效过滤送风口进行使用。房间排风配置排风压力控制变风量调节阀（材质为镀锌钢带防腐喷涂），配带有执行器，房间压力控制器，房间压力传感器及风量测量传感器，其接收房间压差传感器测得的房间实际压力与阀门控制器设定压力进行比较运算，控制房间排风量，维持房间压力恒定。通风柜排风配置通风柜面风速变风量调节阀，配带有调节器，面风速控制器，执行器，风量测量传感器及面风速传感器。其控制原理逻辑图如图7所示：图7 方案配置一 控制逻辑图【方案配置二】房间送风采用机械式定风量调节阀（材质为镀锌钢），恒定房间送风量配合高效
15、过滤送风口进行使用。房间排风配置带通讯功能的变风量调节阀（材质为镀锌钢带防腐喷涂），配带有执行器，具备通讯功能的控制器及风量测量传感器，其接收房间通风柜排风量数值与控制器内设置的房间总排风进行运算得出其自身的排风量控制目标值进行排风量控制。通风柜排风配置通风柜面风速变风量调节阀，配带有调节器，面风速控制器，执行器，风量测量传感器及面风速传感器。此种配置房间排风阀与通风柜排风阀实现实时通讯功能，即当通风柜排风开启使用过程中，将响应风量信号给至房间排风阀，房间排风阀减小排风量，以实现房间总排风量不发生变化，即该房间总的余风量差不发生变化，从而实现房间压差的建立。其控制原理逻辑图如图8所示：图8 方案配置二 控制逻辑图【方案配置三】房间送风配置带通讯功能的变风量调节阀（材质为镀锌钢），配带有执行器，具备通讯功能的控制器及风量测量传感器。房间排风配置排风压力控制变风量调节阀（材质为镀锌钢带防腐喷涂），配带有执行器，房间压力控制器，房间压力传感器及风量测量传感器，其接收房间压差传感器测得的房间实际压力与阀门控制器设定压力进行比较运算，控制房间排风量
