CN107906693A - 一种排风恒压变频控制器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通风柜排风控制设备技术领域，尤其涉及一种排风恒压变频控制器装置，包括排风系统、以及用于控制所述排风系统的控制器，所述控制器包括恒压变频控制器、POWER电源电路、压力控制监控器、若干台通风柜风量模块、变频器控制电路、风机散热电路和其他备用模块；所述POWER电源电路与恒压变频控制器电性连接，所述压力控制监控器和若干台通风柜风量模块均与所述恒压变频控制器电性连接；该装置中的通风柜使用变频控制策略,一方面可以节能，另一方面无论一个系统开启多少台通风柜，其单个通风柜的风量可以保持基本恒定,确保化学实验的质量,避免风速的变化对实验造成影响，克服了传统化学实验楼设计中通风效果差、噪声大的缺点。
Description
技术领域
本发明涉及通风柜排风控制设备技术领域，尤其涉及一种排风恒压变频控制器装置。
背景技术
目前，在化学实验楼中进行化学实验,经常会产生各种难闻、有腐蚀性的有毒气体。这些有害气体如不及时排至室外，不仅污染实验室内空气，影响实验人员的健康与安全，而且还会影响设备的精度及寿命。
如何做好化学实验楼通风设计，有效消除各种有害气体和余热，对改善教学和科研条件，保障师生、研究人员的身心健康尤为重要。 为了保障各实验室的排风效果，除风机、风管材质选型合理，除与送风，排风风量匹配外，在电气控制系统设计时要考虑系统的安全、稳定、低耗、易操作等功能。
传统方法缺陷，在生产或实验过程中会产大量的有毒有害气体，这些都需要排风系统进排风。排风机一般设置在屋顶，1台风机通过总管和支管带多个通风柜，或者排风罩，使整个系统的排风量非常大，以1.5M *0.7M的迎风面积，0.5M/S的面风速计算，一台风机带10台通风柜为例，则风机的风量将达到4000M3/H以上。考虑到通风柜一搬都不同时使用，而在一个系统中，若只使用一个通风柜，屋顶风机运行于额定转速，则会出现“大马拉小车”的现象，不但浪费能源，而且噪声，非常大，风管承受很大的压力，如果风管质量差，还会把风管吸坏。
由于通风柜的用途日益广泛，但其所消耗的电量在化学实验室中占有相当大的比例，当前通风柜设计大都采用定风量系列，通过风阀进行调节，造成能源极大浪费。传统的控制方式采用定风量和分段变频控制，定风量分段变频就是：比如有10台通风柜，开一台就是一个风量，开两台就是两个风量……。变频控制器端用设十段风量与之对应。这种方法比传统定风量直排有明显的改善，但每通风柜与风机端的距离不一样，出现的压力不一样。还有就是每台通风柜有开和关两状态，那么十台就有任意两台，或两台以上的组合，所以把所有组合考虑进去就有2的10次方种可能，1024种组合。如果有12台，就有2的12次方4096种可能，可想而之，要做到精确控制稳排风，就调试都是非常大的工作量。所以在现场中往往都是粗略调试，定几个分段。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种针对目前化学实验楼通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，噪声大，不能最大限度地节能的问题，提出了根据系统所开启的通风柜的数量，采用基于单片机和变频器的变风量控制方法的排风恒压变频控制器装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种排风恒压变频控制器装置，包括排风系统、以及用于控制所述排风系统的控制器，所述控制器包括恒压变频控制器、POWER电源电路、压力控制监控器、若干台通风柜风量模块、变频器控制电路、风机散热电路和其他备用模块；所述POWER电源电路与恒压变频控制器电性连接，所述压力控制监控器和若干台通风柜风量模块均与所述恒压变频控制器电性连接，所述恒压变频控制器分别与所述变频器控制电路、风机散热电路和其他备用模块电性连接。
优选地，所述排风系统包括排风管道、与所述排风管道连接的排风机，所述排风管道上设有所述压力控制监控器，所述压力控制监控器与压力变频电路连接。
优选地，所述排风管道与排风机的连接处设有空气净化装置。
优选地，所述压力控制监控器为静压传感器。
优选地，所述排风机为离心排风机。
优选地，所述恒压变频控制器包括MCU电路模块、时针电路模块、复位电路模块、通讯电路模块、ADC电路模块和DAC电路模块。
优选地，所述MCU电路模块采用ATMEGA128A单片机。
优选地，所述通讯电路模块采用RS-485芯片。
优选地，所述ADC电路模块采用TLC2543芯片，所述DAC电路模块采用DAC7512芯片。
本发明具有以下有益效果：本发明所述的一种排风恒压变频控制器装置，在排风系统中增加静压传感器，检测管道中的静态压力；在通过传通风柜端拾取流量参数，排风罩使用流量控制器的方式直接读取流量参数，流量参数到控制器里可通过变频控制器计算得出对应的压力，然后根实际测出的压力对比，进行PID运算，增减频率，并保持稳定。同时，该装置利用恒压变频的方式测量流，跟据压力的需求自动变频调节，调试人员只需据根压力设定一个值即可运行，如果只有一台通风柜使用，那么只需小流量就能产生很大的静压，控制器可控制变频，反之同理。另外，该装置用于实际项目实险楼通风控制系统设计工程中，结果表明，风机变风量控制技术可行，具有节能的效果。
附图说明
图1为本发明的方框图。
图2为本发明的排风示意图。
图3为本发明中排风机电柜内逻辑线路图。
图中：1恒压变频控制器、2POWER电源电路、3压力控制监控器、4若干台通风柜风量模块、5变频器控制电路、6风机散热电路、7其他备用模块、8排风管道、9排风机、10压力变频电路、11空气净化装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-图3，一种排风恒压变频控制器装置，包括排风系统、以及用于控制所述排风系统的控制器，所述控制器包括恒压变频控制器1、POWER电源电路2、压力控制监控器3、若干台通风柜风量模块4、变频器控制电路5、风机散热电路6和其他备用模块7；所述POWER电源电路2与恒压变频控制器1电性连接，所述压力控制监控器3和若干台通风柜风量模块4均与所述恒压变频控制器1电性连接，所述恒压变频控制器1分别与所述变频器控制电路5、风机散热电路6和其他备用模块7电性连接。在本实施例中，上述POWER电源电路2为整个系统供电，提供电源为DC24V，给控制系统传感器提供电源。压力控制监控器3为一个管道静压传感器，把管道的压力变转换为电信号。若干台通风柜风量模块4是通过远程协议把风量数据读到控制器内部Q总＝Q1+Q2……；风量数据根据管道面积算出压力，以这个压力值为中心，静压传感器读出当前静压；与计算的静压进行比较，如果实测静压大于计算静压，则频率减小，反之加大。变频器控制电路5是通过控制器本身输出模拟电压0-10V控制变频器频率高低来维持风管内的静压。风机散热电路6是根据系统中的热电阻检测风机温度高低，温度过高启散热风扇，反之风扇停止转动。
具体的，所述排风系统包括排风管道8、与所述排风管道8连接的排风机9，所述排风管道8上设有所述压力控制监控器3，所述压力控制监控器3与压力变频电路10连接。其中，所述排风管道8与排风机9的连接处设有空气净化装置11，该空气净化装置11为废气处理控制，它是一个单独的控制系统。压力变频电路10集成于一个控制柜。
具体的，所述排风机9为离心排风机，排风启动信号为远程风机需要启动风机信号使风机运转。
运行过程
参数说明 风压P，风量Q, 载面积A，密度P
风压（P） ＝ 静压（Ps）+动压（Pv）
风速V2＝2*动压（Pv）/p
风量（Q）＝风速(V)*截面积（A）
静压与风量是相对的关系，它们互相制约，静压大、风量就小；风量大、静压就小。通过风机的运行频率，可以控制调整静压与风量，找到一个相对理想的切点。
同时，该装置除了控制器以外还有大功率器件组合线路图，其中SA为远程与本地切换开关，当与本地接通如果本地启动按键SB1按下，继电器KA1和KA2通过KA3的常闭点接通，此时KA1通过一路触点自锁保持工作，KA1另一路通过FR1的常闭点启动KM1，当KM1接通时，排风机电机散热风扇通过FR1接通工作。排风M由变频器控制，变频器由恒压变频控制器控制，如果SA与远程接通时，系统由远程的控制开关接通远程接驳点，KA3和KA4经过KA1的常闭触点接通，KA2与KA4接电柜内的散热风扇。同理KM1由KA3启动，KM1启动排风机散热工作。系统各路指示灯由对应的继电器的触点控制。
具体的，所述恒压变频控制器1包括MCU电路模块、时针电路模块、复位电路模块、通讯电路模块、ADC电路模块和DAC电路模块。
其中，所述MCU电路模块采用ATMEL公司的ATMEGA128A单片机，它是8位系列单片机最高配置一款单片机，稳定性极高，具有53个可编程I/O、64引脚、0-16MHZ频率、133条指令大多数可以在一个时钟周期内完成、只需两个时钟周期的硬件乘法器、4K内部EEPROM等，所以被广泛的应用在各种工控领域。
其中，所述通讯电路模块采用maxim公司的RS-485芯片，名称为MAX485、它具有允许接收控制、半双工、静态电流只有300UA。
其中，所述ADC电路模块采用TLC2543芯片，它具有11模拟输入通道、使用串行通讯协议读取数据、高精度12Bit、采样频率可达66K、10US的转换时间；所述DAC电路模块采用TI公司的DAC7512芯片，片内高精度输出方大器可获得满幅任意输出，它带有一个时钟达30MHZ通用三线串行接口、分辩率可达12Bit，可很精确的控制变频器。
综上所述，该排风恒压变频控制器装置，利用恒压变频的方式测量流，跟据压力的需求自动变频调节，调试人员只需据根压力设定一个值即可运行，如果只有一台通风柜使用，那么只需小流量就能产生很大的静压，控制器可控制变频，反之同理。该装置中的通风柜使用变频控制策略,一方面可以节能，另一方面无论一个系统开启多少台通风柜，其单个通风柜的风量可以保持基本恒定,确保化学实验的质量,避免风速的变化对实验造成影响，克服了传统化学实验楼设计中通风效果差、噪声大的缺点。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种排风恒压变频控制器装置，包括排风系统、以及用于控制所述排风系统的控制器，其特征在于，所述控制器包括恒压变频控制器（1）、POWER电源电路（2）、压力控制监控器（3）、若干台通风柜风量模块（4）、变频器控制电路（5）、风机散热电路（6）和其他备用模块（7）；所述POWER电源电路（2）与恒压变频控制器（1）电性连接，所述压力控制监控器（3）和若干台通风柜风量模块（4）均与所述恒压变频控制器（1）电性连接，所述恒压变频控制器（1）分别与所述变频器控制电路（5）、风机散热电路（6）和其他备用模块（7）电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种排风恒压变频控制器装置，其特征在于，所述排风系统包括排风管道（8）、与所述排风管道（8）连接的排风机（9），所述排风管道（8）上设有所述压力控制监控器（3），所述压力控制监控器（3）与压力变频电路（10）连接。
3.根据权利要求2所述的一种排风恒压变频控制器装置，其特征在于，所述排风管道（8）与排风机（9）的连接处设有空气净化装置（11）。
4.根据权利要求2所述的一种排风恒压变频控制器装置，其特征在于，所述压力控制监控器（3）为静压传感器。
5.根据权利要求2所述的一种排风恒压变频控制器装置，其特征在于，所述排风机（9）为离心排风机。
6.根据权利要求1所述的一种排风恒压变频控制器装置，其特征在于，所述恒压变频控制器（1）包括MCU电路模块、时针电路模块、复位电路模块、通讯电路模块、ADC电路模块和DAC电路模块。
7.根据权利要求6所述的一种排风恒压变频控制器装置，其特征在于，所述MCU电路模块采用ATMEGA128A单片机。
8.根据权利要求6所述的一种排风恒压变频控制器装置，其特征在于，所述通讯电路模块采用RS-485芯片。
9.根据权利要求6所述的一种排风恒压变频控制器装置，其特征在于，所述ADC电路模块采用TLC2543芯片，所述DAC电路模块采用DAC7512芯片。
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