CN203478522U - 实验室变频变风量闭环智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种实验室变频变风量闭环智能控制系统，包括排风风机和多个通风柜，排风风机通过主通风管、分支通风管与各个通风柜连通，分支通风管上设有通风阀，通风柜上安装有控制终端、高度传感器、风速传感器，通风阀的角度控制端、高度传感器、风速传感器信号输出端与所在通风柜的控制终端连接，各个控制终端与变频主控板的信号输入端通信连接，变频主控板的第一控制信号输出端与排风风机连接；本实用新型还包括补风风机，补风风机通过主补风管、分支补风管、补风散流罩与对应的通风柜连通，分支补风管上设有与对应控制终端连接的补风阀，变频主控板的第二控制信号输出端与补风风机连接。本实用新型可智能化地对实验室通风柜排、补风。

Description

实验室变频变风量闭环智能控制系统

技术领域

本实用新型涉及实验室配套通风工程所需的节能环保设施，具体是一种实验室变频变风量闭环智能控制系统。

背景技术

实验室做有毒有害化学物质实验，需要在一个封闭（或半封闭）安全的环境中完成。由此诞生了做化学实验特殊结构的通风柜（或通风厨等类似排风箱体），并通过这些创建的特殊负压区间，人们可以在安全的柜内做化学实验，为防止化学物质外溢提供安全保护屏障。

为确保产生的有毒有害挥发物，安全地通过排风管道排除室外，就必须为它建立一个安全合理的排风风速，即稳定的“面风速”，它是指单位时间内，通过通风柜视窗门截面的“面风速”必须要稳定。目前，国内外一致公认通风柜面风速设定：在一般情况下，以每秒0.5m/s稳定的排风速度为最佳选择。大量的实践经验证明，通风柜要达到节能、环保、安全、低噪排放，一方面必须建立稳定的面风速，另一方面必满足对实验室通风系统实施闭环变频变风量智能控制。

迄今为止，国内现有实验室配套工程所见的通风柜排风设备，大多数由定频（市电220V/50Hz或380V/50Hz）满载风量排风、或模拟量控制分段变频排风、或利用排风管道内压差控制排风、或采用通风柜末端“文丘里阀”排风、或其它标量等控制技术排风。

上述方式虽然能一时满足在一般条件下，对通风柜面风速作定风量控制。但是，这种控制模式的精确度，会随通风柜内外工作环境条件的改变、通风柜投入台数的增减、各个通风柜视窗门开启不同高度、工程安装工艺好坏、系统排风管的形状（几何尺寸）、环境补风条件的好坏、其它冷热媒通风系统介入等因素而变化，比较难做到整个通风系统功耗实时控制在最佳节能状态。

另外，通风柜排风只是完成做实验过程中的一个单一功能而已。更总要的是，目前，国内设计实验室的趋向，是一个完全封闭型的工作环境。若没有科学的同步动态补风，没有科学地对整个实验室的环境进行实时调控，满足变频变风量闭环智能动态条件下的排、补风平衡，单一排风肯定是雪上加霜，造成实验室内严重缺氧，越封闭危害越大。更有甚者。由于设计现代实验室都装有中央空调，显而易见，由于中央空调的工作原理可知，涉及循环风所到之处都会受到殃及。况且，实验室的排风设备都是动态的，排风量是不可知的。尤其是多数大型排风设备——通风柜的介入，没有同步实时变频补风控制，很难做到通风系统排、补风动态条件下的微压差平衡。

发明内容

本实用新型提供一种与实验室完全配套的通风柜所需的节能、环保、低噪的实验室变频变风量闭环智能控制系统，智能化地对实验室通风柜排、补风或其易受污染的实验室进行环境保护。

一种实验室变频变风量闭环智能控制系统，包括排风风机和多个通风柜，排风风机与主通风管连通，主通风管通过多个分支通风管与各个通风柜连通，每一分支通风管上设有通风阀，每一通风柜上安装有控制终端、高度传感器、风速传感器，通风阀的角度控制端、高度传感器、风速传感器信号输出端与所在通风柜的控制终端连接，各个控制终端与变频主控板的信号输入端通信连接，变频主控板的第一控制信号输出端与排风风机连接；其特征在于：还包括补风风机,补风风机与主补风管连通，主补风管通过分支补风管、补风散流罩与对应的通风柜连通，每一分支补风管上设有与对应控制终端连接的补风阀，变频主控板的第二控制信号输出端与补风风机连接。

如上所述的实验室变频变风量闭环智能控制系统，其特征在于：在主通风管上还设置与变频主控板连接的净化设备。

如上所述的实验室变频变风量闭环智能控制系统，补风风机的前端还设置尘埃过滤装置。

如上所述的实验室变频变风量闭环智能控制系统，每一通风柜，温度传感器的信号输出端与所在通风柜的控制终端连接。

如上所述的实验室变频变风量闭环智能控制系统，风速传感器安装于通风柜的柜门上，用于检测面风速。

本实用新型通过采集各个通风柜上的柜门开启角度、面风速、通风阀开启角度等参数，根据获取的总风量调节排风风机的转速，从而调整排风量；同时通过控制补风风机的转速，以给各个通风柜提供给所需对应进风量，从而实现真正意义上的风速闭环控制，具有环保、高效、节能、低噪运行等优点。

附图说明

图1是本实用新型实验室变频变风量闭环智能控制系统的结构示意图。

图中：1-排风风机，2-通风柜，3-主通风管，4-分支通风管，5-通风阀，6-控制终端，7-高度传感器，8-风速传感器，9-温度传感器，10-变频主控板，11-补风风机，12-主补风管，13-分支补风管，14-补风阀，15-补风散流罩，16-净化设备，17-尘埃过滤装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1所示为本实用新型实验室变频变风量闭环智能控制系统的结构示意图，所述实验室变频变风量闭环智能控制系统包括排风风机1和多个通风柜2，排风风机1与主通风管3连通，主通风管3通过多个分支通风管4与各个通风柜2连通。每一分支通风管4上设有通风阀5，每一通风柜2上安装有控制终端6、高度传感器7、风速传感器8，还可安装温度传感器9。高度传感器7用于检测通风柜视窗门上下移动距离，温度传感器9设在通风柜内，用于监视柜内温度；风速传感器8可安装于通风柜2的柜门上，用于检测面风速。通风阀5的角度控制端、高度传感器7、风速传感器8和温度传感器的9的信号输出端与所在通风柜2的控制终端6连接，各个控制终端6与变频主控板10的信号输入端通信连接，例如可通过RS485总线形式实现通信连接。变频主控板10的第一控制信号输出端与排风风机1连接，用于控制排风风机1按照给定转速工作。较佳的，在主通风管3上还可设置与变频主控板10连接的净化设备16，用于在将实验室内的排风排出之前实施净化处理，有益环保和安全。

本实用新型还包括补风风机11,补风风机11与主补风管12连通，主补风管12通过分支补风管13、补风散流罩15与对应的通风柜2连通，补风散流罩15用于调节补风风向。每一分支补风管13上设有与对应控制终端6连接的补风阀14；变频主控板10的第二控制信号输出端与补风风机11连接。较佳的，在补风风机11的前端还可设置尘埃过滤装置17，室外的空气经过尘埃过滤装置17后进入室内，用于对进入实验室的进风预先进行过滤处理，。

本实用新型的工作原理：在每一通风柜2的控制终端6上设定该通风柜2的目标面风速（一般设为0.5m/s），排风风机1工作时，每一通风柜2上的控制终端6实时采集该通风柜2上高度传感器7、风速传感器8、温度传感器9检测的柜门开启角度、面风速以及温度值，还有通风阀5的开启角度，控制终端6根据实际检测获得的面风速和设定的目标面风速控制通风阀5的开启角度，以实现将实际面风速稳定在目标面风速的效果；同时，控制终端6根据通风阀5的开启角度控制对应补风阀14的开启角度，以实现对通风柜2的补风操作。

控制终端6同时将采集的柜门开启角度、面风速、温度值以及通风阀5的开启角度等参数上传给变频主控板10，变频主控板10根据上述参数计算主通风管3下所有通风柜2所需排风量总和，根据通风系统内各个通风柜2的实际工作状态及其集群排风量总和，输出与其相对应的频率控制信号后输出给排风风机1和补风风机11，以调整排风风机1和补风风机11的转速和主通风管3和主补风管12内的风速，实现闭环控制和变频变风量调节。排风风机1一般设置在建筑物楼顶，由变频主控板10提供的实时频率控制信号驱动运行，从而获得该系统排风总势能的变风风量，通过排风输送管道（即主通风管3和各分支通风管4），满足各个不同的通风柜2终端排风风量需求；由变频主控板10提供的频率控制信号（即实时变风量信号），驱动补风变频风机运行，从而获得与排风系统总势能变风风量相对应的、微压差补风风量。通过补风输送管道给（即主补风管12和各分支补风管13）通风柜2补风，满足各个不同的通风柜2终端补风风量需求。

本实用新型设计有双变频变风量补、排风同步控制系统，具有环保、高效、节能、低噪运行等优点。单纯用排风变频，没有补风介入，将会导致实验室室内负压过大，工作环境会变坏。排补风不实时跟踪闭环调控，实验室变频变风量过程无法建立“微负压”或变成“大正压”区。因此，只有建立完善的排、补风闭环变频变风量智能控制系统，这才是真正意义上的建设现代实验室闭环变频变风量通风系统的标准。排、补风在恒定的“微压差”条件下，达到最佳能量守恒安全排放。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种实验室变频变风量闭环智能控制系统，包括排风风机（1）和多个通风柜（2），排风风机（1）与主通风管（3）连通，主通风管（3）通过多个分支通风管（4）与各个通风柜（2）连通，每一分支通风管（4）上设有通风阀（5），每一通风柜（2）上安装有控制终端（6）、高度传感器（7）、风速传感器（8），通风阀（5）的角度控制端、高度传感器（7）、风速传感器（8）信号输出端与所在通风柜（2）的控制终端（6）连接，各个控制终端（6）与变频主控板（10）的信号输入端通信连接，变频主控板（10）的第一控制信号输出端与排风风机（1）连接；其特征在于：还包括补风风机（11）,补风风机（11）与主补风管（12）连通，主补风管（12）通过分支补风管（13）、补风散流罩（15）与对应的通风柜（2）连通，每一分支补风管（13）上设有与对应控制终端（6）连接的补风阀（14），变频主控板（10）的第二控制信号输出端与补风风机（11）连接。

2.如权利要求1所述的实验室变频变风量闭环智能控制系统，其特征在于：在主通风管（3）上还设置与变频主控板（10）连接的净化设备（16）。

3.如权利要求1所述的实验室变频变风量闭环智能控制系统，其特征在于：补风风机（11）的前端还设置尘埃过滤装置（17）。

4.如权利要求1所述的实验室变频变风量闭环智能控制系统，其特征在于：每一通风柜（2上还安装有用于监视柜内温度的温度传感器（9），温度传感器（9）的信号输出端与所在通风柜（2）的控制终端（6）连接。

5.如权利要求1或4所述的实验室变频变风量闭环智能控制系统，其特征在于：风速传感器（8）安装于通风柜（2）的柜门上，用于检测面风速。