CN206710843U - 带开关量输出的压差控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带开关量输出的压差控制系统，包括压差控制器、引压管、电源电路、正压送风风机、泄压阀及旁路管道，其中，所述引压管一端连接到压差控制器的高压端管嘴和/或低压端管嘴，另一端连接到前室内和/或走道，所述电源电路通过电源输入线与压差控制器电连接，所述正压送风风机与前室相连通，所述旁路管道连接正压送风风机前端和/或正压送风风机后端，所述压差控制器通过导线连接泄压阀。采用本实用新型，结构简单，安装方便，可使两个被测压差区域压差始终处于设定的压差值上下限之间，提高了输出控制的精度及可靠性，灵活性、稳定性强。

Description

带开关量输出的压差控制系统

技术领域

本实用新型涉及建筑防排烟系统技术领域，尤其涉及一种带开关量输出的压差控制系统。

背景技术

正压送风作为一种行之有效的防烟楼梯间（以下简称“楼梯间”）与前室（合用前室）的防烟方式，在国内外高层建筑设计中已被广泛接受与采用。不论国内或国外的防火规范，都有一致的加压要求，即应使在火灾时，楼梯间压力>前室压力>走廊或室内压力。

楼梯间余压之所以要要大于前室，是因为从火灾现场人员疏散方向来看人员是先从室内进入走道，然后通过走道进入前室（电梯前）再进入楼梯间。当人流量较大时，前室和楼梯间的防火门会出现同时开启的情况，这时要求正压送风的流向应从楼梯间流向前室再流向走道，这样才能起到防烟的效果。

根据最新中华人民共和国国家标准《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）,相应条文如下：

8.5.1建筑的下列场所或部位应设置防烟设施：

1防烟楼梯间及其前室；

2消防电梯间前室或合用前室；

3避难走道的前室、避难层（间）。

《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）中对于防烟楼梯间及电梯前室余压值进行了规定：

9.3.3防烟楼梯间内机械加压送风防烟系统的余压值应为40～50Pa；前室、合用前室应为25～30Pa。

《高层民用建筑设计防火规范》（GB 50045-95）（2005版）的有关规定：

8.3.1 下列部位应设置独立的机械加压送风的防烟设施：

8.3.1.1 不具备自然排烟条件的防烟楼梯间、消防电梯间前室或合用前室。

8.3.1.2 采用自然排烟措施的防烟楼梯间，其不具备自然排烟条件的前室。

8.3.1.3 封闭避难层（间）。

8.3.7 机械加压送风机的全压，除计算最不利环管道压头损失外，尚应有余压。其余压值应符合下列要求：

8.3.7.1 防烟楼梯间为40Pa至50Pa。

8.3.7.2 前室、合用前室、消防电梯间前室、封闭避难层（间）为25Pa至30Pa。

《建筑防排烟系统技术规范》同样对防烟楼梯间及电梯前室余压值进行了明确规范：

3.3.15 机械加压送风应满足走道—前室—楼梯间的压力呈递增分布,余压值应符合下列要求：

1 、前室,合用前室,消防电梯前室,封闭避难层(间)与走道之间的压差应为25～30Pa;

2、防烟楼梯间,防烟电梯井与走道之间的压差应为40～50Pa。

现有技术中通常采用以下三种方式实现压差控制：

一、采用余压阀控制楼梯间及前室正压值。余压阀是为了维持一定的室内静压、实现空调房间正压的无能耗自动控制而设置的设备，它是一个单向开启的风压调节装置，按静压差来调整开启度，用重锤的位置来平衡风压。但是，采用余压阀存在如下问题：（1）余压阀为机械式结构，使用时间长后容易生锈，导致发生火灾时无法动作。（2）余压阀测量误差大。（3）余压阀占用空间较大，尤其是在民用高层建筑现场安装时存在较大难度。

二、采用旁变频风机控制加压送风正压值。采用变频风机控制加压送风正压值存在如下问题：（1）系统增加变频器，选用调速风机，造价较高;（2）系统接线复杂，不利于现场施工；（3）最重要的一点，根据《民用建筑设计规范》，消防设备的控制回路不得采用变频调速器作为控制装置。因此这种方案从根本上来讲不能应用在这种场合。

三、采用机械式压差开关控制压差值。采用该种方案存在以下问题：（1）压差开关为机械式结构，使用时间长后内部膜片受重力影响导致变形，使测量的压差值发生变化，导致发生火灾时无法动作或无压差时动作。（2）机械式压差开关测量误差极大，无法满足规范要求。（3）压差开关占用空间较大，尤其是在民用高层建筑现场安装时存在较大难度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种便于安装，压差控制精度高，控制输出可靠的带开关量输出的压差控制系统。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种带开关量输出的压差控制系统，包括压差控制器、引压管、电源电路、正压送风风机、泄压阀及旁路管道，所述压差控制器内设有压差传感器；所述引压管的一端连接到压差传感器的高压端管嘴和/或低压端管嘴，另一端连接到前室内和/或走道；所述电源电路通过电源输入线与压差控制器电连接，并为压差控制器供电；所述正压送风风机通过风井与前室相连通，所述正压送风风机通过风井向前室送风以使前室与走道之间的消防门两侧空间产生压差；所述旁路管道通过风井与前室相连通，所述压差控制器的开关信号通过导线输出至泄压阀，所述泄压阀控制旁路管道将部分送往前室的风送回至正压送风风机前段以调节前室与走道之间的压差。

作为上述方案的改进，所述带开关量输出的压差控制系统包括至少两个压差控制器，所述压差控制器以并联方式接入电源电路，以并联方式接入泄压阀。

作为上述方案的改进，所述带开关量输出的压差控制器包括底座、上盖、压差传感器及控制线路板，所述底座与上盖相互固定以形成具有空腔的壳体，所述压差传感器及控制线路板相互电连接并通过底座封装于空腔内。

作为上述方案的改进，所述上盖上设置有用于显示压差值的显示屏，所述显示屏与控制线路板连接。

作为上述方案的改进，所述控制线路板包括信号放大调理电路、信号处理电路及开关量控制信号输出电路，所述压差传感器与信号放大调理电路电连接，所述信号放大调理电路的输出端与信号处理电路的输入端电连接，所述信号处理电路的输出端与开关量控制信号输出电路的输入端电连接。

作为上述方案的改进，所述信号处理电路包括相互电连接的控制芯片、放大电路、电源处理电路及电源指示电路；所述控制芯片上设有第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第五管脚、第六管脚、第七管脚及第八管脚；所述第一管脚通过电源处理电路接入电源，所述第二管脚连接跳针电路，所述第三管脚连接电源指示电路，所述第四管脚通过电源处理电路接入电源，所述第六管脚连接信号放大调理电路的输出端，所述第七管脚通过放大电路接入开关量控制信号输出电路的输入端，所述第八管脚接地。

作为上述方案的改进，所述信号放大调理电路通过电源处理电路接入电源。

作为上述方案的改进，所述信号放大调理电路上设有用于调节预设上限值及预设下限值的可调电位器，所述可调电位器与信号处理电路电连接。

作为上述方案的改进，所述底座上设置有两个安装固定孔，所述安装固定孔之间的距离为55~65mm。

作为上述方案的改进，所述底座上设置有四个连接固定孔，相邻两个连接固定孔之间的距离为65~75mm。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型可广泛应用于楼宇正压送风系统、室内外压差测控、过滤网堵塞监控等行业的压差测量与控制。具体地：

本实用新型中引入特殊的控制电路（信号放大调理电路、信号处理电路及开关量控制信号输出电路），工作时，压差传感器实时检测压差值，信号放大调理电路放大压差值并将放大后的压差值转换为压差电信号，信号处理电路驱动开关量控制信号输出电路输出闭合开关信号或断开开关信号以压差电信号，从而确保输出动作信号及输出复位信号始终处于要求值之间，极大的提高了输出控制的精度及可靠性，灵活性强。

同时，本实用新型中引入压差传感器作为差压测量元件配套信号放大调理电路，使信号输出具有精度高，稳定性好特点。

另外，本实用新型带开关量输出的压差控制系统仅需四根总线即可实现，整个系统简单可靠。

附图说明

图1是本实用新型带开关量输出的压差控制系统的第一实施例示意图；

图2是本实用新型带开关量输出的压差控制系统的第二实施例结构示意图；

图3是本实用新型中压差控制器的主视图；

图4是本实用新型中压差控制器的剖视图；

图5是图4中A部的局部放大图；

图6是本实用新型中压差控制器安装下盖后的剖视图；

图7是本实用新型中压差控制器移出上盖后的俯视图；

图8是本实用新型中压差传感器与控制线路板的电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。仅此声明，本实用新型在文中出现或即将出现的上、下、左、右、前、后、内、外等方位用词，仅以本实用新型的附图为基准，其并不是对本实用新型的具体限定。

参见图1，图1显示了本实用新型带开关量输出的压差控制系统的第一实施例，其可广泛应用于楼宇正压送风系统、室内外压差测控、过滤网堵塞监控等行业的压差测量与控制。所述带开关量输出的压差控制系统包括压差控制器、第一引压管51、第二引压管52、电源电路、正压送风风机、泄压阀及旁路管道，所述压差控制器内设有压差传感器3；所述第一引压管51的一端连接到压差传感器3的高压端管嘴3a，另一端连接到前室内，以使压差传感器3的高压端管嘴3a与前室空间连通；所述第二引压管52的一端连接到压差传感器3的低压端管嘴3b，另一端连接到走道，以使压差传感器3的低压端管嘴3b与走道空间连通；所述电源电路通过电源输入线（21、22）与压差控制器电连接，并为压差控制器供电；所述正压送风风机与前室相连通，所述正压送风风机通过风井向前室送风，使前室与走道消防门两侧产生压差；所述旁路管道通过风井与前室相连通，所述带开关量输出的压差控制器的开关信号通过导线（31、32）输出至泄压阀以控制泄压阀开启或关闭，所述旁路管道连接正压送风风机前端和/或正压送风风机后端，所述泄压阀控制旁路管道将部分送往前室的风送回至正压送风风机前段以调节前室与走道之间的压差。

当正压送风风机启动通过风井往前室内送风时，因为常闭消防门是关闭的，前室与走道消防门两侧就形成了一个压力差，当压差值大于或等于压差控制器的预设上限值时，压差控制器接通泄压阀线圈电源，KM3触点闭合，旁路管道连通，正压送风风机送入前室侧的风从旁路管道回到正压送风风机前段，从而减少了进入前室的风量，降低前室与走道消防门两侧压差。泄压后，当前室与走道消防门两侧压差小于或等于预设下限值时，压差控制器断开泄压阀线圈电源，旁路管道恢复关闭状态，正压送风风机送入前室风量增加，升高前室与走道消防门两侧压差。

因此，通过本实用新型带开关量输出的压差控制装置可将前室及走道消防门两侧压差值始终控制在带开关量输出的压差控制器设定的上限值与下限值之间。

参见图2，图2显示了本实用新型带开关量输出的压差控制系统的第二实施例，其包括至少两个压差控制器，所述压差控制装置以并联方式接入电源电路，以并联方式接入泄压阀。

工作时，每台压差控制器分别测量对应位置的压差值，当正压送风风机送风时，任意一层差压值大于或等于压差控制器的预设上限值时，对应的压差控制器都可以接通泄压阀线圈电源打开泄压阀泄压，当差压值小于或等于预设下限值时，关闭泄压阀，从而保证了对应层两个被测压差区域压差始终处于设定的压差值上下限之间。相应地，本实用新型带开关量输出的压差控制系统仅需四根总线即可实现，整个系统简单可靠。

参见图3~8，图3~8显示了本实用新型中压差控制器的具体结构，可同时满足测量与控制的双重需求。

如图3~5所示，本实用新型中压差控制器包括底座1、上盖4、压差传感器3及控制线路板2；所述底座1与上盖4相互固定以形成具有空腔的壳体，用于为压差传感器3及控制线路板2提供载体；所述压差传感器3及控制线路板2相互电连接并通过底座1封装于空腔内以实现固定；结构简单，安装方便。

进一步，所述上盖上设置有用于显示压差值的显示屏，所述显示屏与控制线路板连接。通过显示屏可方便用于观察两个被测压差区域压差值，更为直观。

如图6及图7所示，所述底座1上设置有两个安装固定孔，所述安装固定孔之间的距离B为55~65mm。另外，所述底座1上设置有四个连接固定孔，相邻两个连接固定孔之间的距离C为65~75mm。

需要说明的是，压差控制器可与下盖6配合使用。其中，下盖6可选用现行市场上标准86底盒，施工过程中下盖6（即86底盒）可进行预埋，安装时压差控制器可采用螺丝通过两个安装固定孔和/或四个连接固定孔直接安装固定于下盖6（即86底盒）上，极大的提高了施工的便利性。相应地，保证安装固定孔之间的距离B为55~65mm，相邻两个连接固定孔之间的距离C为65~75mm，可高效地适配标准86底盒，通用性强。

由上可知，本实用新型中的控制部分由压差传感器3及控制线路板2组成，其中，压差传感器3用于测量压差值，控制线路板2用于将压差传感器3的压差值进行放大、转换等处理，并输出开关量，从而控制泄压阀的状态以实现压差调节。

如图8所示，所述控制线路板2具有信号放大、转换及设定开关量控制信号输出的功能，具体地，所述控制线路板2包括信号放大调理电路D、信号处理电路E及开关量控制信号输出电路F，所述压差传感器3与信号放大调理电路D电连接，所述信号放大调理电路D的输出端与信号处理电路E的输入端电连接，所述信号处理电路E的输出端与开关量控制信号输出电路F的输入端电连接。

例如，所述压差传感器3实时检测压差值，所述信号放大调理电路D放大压差值并将放大后的压差值转换为压差电信号，当压差电信号大于或等于预设上限值P1时，所述信号处理电路E驱动开关量控制信号输出电路F输出闭合开关信号以降低压差电信号，当压差电信号降低至小于或等于预设下限值P2时，所述信号处理电路E驱动开关量控制信号输出电路F输出断开开关信号。需要说明的是，压差电信号降低至小于或等于预设下限值P2的过程中，开关量控制信号输出电路F保持输出闭合开关信号以降低压差电信号。相应地，所述预设上限值P1优选为50PA，所述预设下限值P2优选为40PA；或者，所述预设上限值P1优选为30PA，所述预设下限值P2优选为25PA。

又如，所述压差传感器3实时检测压差值，所述信号放大调理电路D放大压差值并将放大后的压差值转换为压差电信号，当压差电信号大于或等于预设上限值P1时，所述信号处理电路E驱动开关量控制信号输出电路F输出断开开关信号以降低压差电信号，当压差电信号降低至小于或等于预设下限值P2时，所述信号处理电路E驱动开关量控制信号输出电路F输出闭合开关信号。需要说明的是，压差电信号降低至小于或等于预设下限值P2的过程中，开关量控制信号输出电路F保持输出断开开关信号以降低压差电信号。相应地，所述预设上限值P1优选为50PA，所述预设下限值P2优选为40PA；或者，所述预设上限值P1优选为30PA，所述预设下限值P2优选为25PA。

因此，本实用新型采用压差传感器3实时检测压差值，并通过信号放大调理电路D将压差值转换为压差电信号，同时，将该微弱的压差电信号放大输出为对应的压差电信号（压差电信号为标准模拟信号），再将该压差电信号输入至信号处理电路E，当压差电信号达到预设值（预设上限值、预设下限值）时，通过开关量控制信号输出电路F将压差电信号转换为开关量信号（断开开关信号、闭合开关信号），从而实现信号转换控制。

下面结合具体电路对本实用新型作进一步的描述。

信号处理电路E的输入端连接信号放大调理电路D的输出端，所述信号处理电路E的输出端连接开关量控制信号输出电路F的输入端。具体地，所述信号处理电路D包括相互电连接的控制芯片IC1、放大电路、电源处理电路及电源指示电路。其中，所述控制芯片IC1上设有第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第五管脚、第六管脚、第七管脚及第八管脚；所述第一管脚通过电源处理电路接入电源；所述第二管脚连接跳针电路；所述第三管脚连接电源指示电路，所述电源指示电路用于指示电源是否接通；所述第四管脚通过电源处理电路接入电源；所述第六管脚连接信号放大调理电路D的输出端；所述第七管脚通过放大电路接入开关量控制信号输出电路F的输入端；所述第八管脚接地。同时，所述控制芯片内设有比较电路，可实现简单的比较功能，所述控制芯片IC1优选为HT46R005芯片。

相应地，所述电源处理电路上设有第二控制芯片U2，所述第二控制芯片U2上设有VIN管脚、+5V管脚及GND管脚，所述VIN管脚连接电源+24V，所述+5V管脚为电源处理电路的输出端并分别为信号放大调理电路D及控制芯片IC1输出+5V的电源，所述GND管脚接地，所述第二控制芯片U2优选为78L05芯片；所述放大电路包括相互电连接的电阻R2、三极管Q1及二极管LED1，所述三极管Q1的基极连接电阻R2的一端，发射极接地，集电极分别与二极管LED1的正极及开关量控制信号输出电路F的输入端连接，所述电阻R2的另一端连接第七管脚，所述二极管LED1的负极连接电源+24V。

需要说明的是，信号处理电路E主要是将信号放大调理电路D输出的标准信号，通过控制芯片IC1对控制信号输出及控制信号复位进行控制。另外，所述信号处理电路E具有输出保持功能，即在输出动作后，压差值降低到一定值后，动作才复位，从而实现对动作值及复位值的设定及调整，确保输出动作信号及输出复位信号始终处于要求值之间，极大的提高了输出控制的精度及可靠性。

信号放大调理电路D通过电源处理电路接入电源或通过其他方式接入稳定的电源。具体地，所述信号放大调理电路D包括相互电连接的第一运算放大器ICa、第二运算放大器ICb、第三运算放大器ICc及第四运算放大器ICd，从而构成差放电路；其中，所述第一运算放大器ICa的电源正极接入电源处理电路，电源负极接地，反向输入端连接压差传感器3并通过电阻R3接地，同相输出端通过电阻R1接入电源处理电路并通过电阻R2接地，输出端连接压差传感器3；所述第二运算放大器ICb的反向输入端通过电阻R6连接信号处理电路E并通过电阻（VR2、R7）接入第四运算放大器ICd的输出端，同相输出端连接压差传感器3，输出端连接信号处理电路；所述第三运算放大器ICc的反向输入端通过电阻R7接入第四运算放大器ICd的输出端，同相输出端通过电阻VR1连接压差传感器3，输出端通过电阻（R4、C2）连接第二运算放大器ICb的输出端及第四运算放大器ICd的输出端；所述第四运算放大器ICd的反向输入端连接第四运算放大器ICd的输出端，同相输出端通过电阻（VR3、R8）接入电源处理电路并通过电阻VR3接地，输出端通过电阻（R7、VR2、R6）连接信号处理电路E。优选地，本实用新型采用SMI5651-001压差传感器3作为差压测量元件配套信号放大调理电路D，使信号输出具有精度高，稳定性好特点。

需要说明的是，信号放大调理电路D主要是通过将压差传感器3测量压力差变化微弱的信号（压差值）进行放大，并通过信号放大调理电路D将压差值进行标定，使压差值分别对应一个固定输出电压，例如0~200PA，对应输出0~5V的直流电压。

另外，开关量控制信号输出电路F包括至少一个中间继电器KM2，可将信号处理电路E的信号通过中间继电器KM2转换为无源开关量输出，控制输出信号和复位信号，作为后端电路的控制开关量。优选地，开关量控制信号输出电路F还可增加一个备用中间继电器KM1，所述备用中间继电器KM1与中间继电器KM2相互配合，控制输出信号和复位信号。

进一步，所述信号放大调理电路D上设有用于调节预设上限值及预设下限值的可调电位器，所述可调电位器与信号处理电路E电连接，灵活性强。

由上可知，本实用新型可广泛应用于楼宇正压送风系统、室内外压差测控、过滤网堵塞监控等行业的压差测量与控制，安装方便，压差控制精度高，灵活性强。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种带开关量输出的压差控制系统，包括压差控制器、引压管、电源电路、正压送风风机、泄压阀及旁路管道，其特征在于， 所述引压管一端连接到压差控制器的高压端管嘴和/或低压端管嘴，另一端连接到前室内和/或走道，所述电源电路通过电源输入线与压差控制器电连接， 所述正压送风风机与前室相连通，所述旁路管道连接正压送风风机前端和/或正压送风风机后端，所述压差控制器通过导线连接泄压阀。

2.根据权利要求1所述的带开关量输出的压差控制系统，其特征在于，包括至少两个压差控制器，所述压差控制器以并联方式接入电源电路，以并联方式接入泄压阀。

3.根据权利要求1所述的带开关量输出的压差控制系统，其特征在于，所述带开关量输出的压差控制器包括底座、上盖、压差传感器及控制线路板，所述底座与上盖相互固定以形成具有空腔的壳体，所述压差传感器及控制线路板相互电连接并通过底座封装于空腔内。

4.根据权利要求3所述的带开关量输出的压差控制系统，其特征在于，所述上盖上设置有用于显示压差值的显示屏，所述显示屏与控制线路板连接。

5.根据权利要求3所述的带开关量输出的压差控制系统，其特征在于，所述控制线路板包括信号放大调理电路、信号处理电路及开关量控制信号输出电路，所述压差传感器与信号放大调理电路电连接，所述信号放大调理电路的输出端与信号处理电路的输入端电连接，所述信号处理电路的输出端与开关量控制信号输出电路的输入端电连接。

6.根据权利要求5所述的带开关量输出的压差控制系统，其特征在于，所述信号处理电路包括相互电连接的控制芯片、放大电路、电源处理电路及电源指示电路；

所述控制芯片上设有第一管脚、第二管脚、第三管脚、第四管脚、第五管脚、第六管脚、第七管脚及第八管脚；

所述第一管脚通过电源处理电路接入电源，所述第二管脚连接跳针电路，所述第三管脚连接电源指示电路，所述第四管脚通过电源处理电路接入电源，所述第六管脚连接信号放大调理电路的输出端，所述第七管脚通过放大电路接入开关量控制信号输出电路的输入端，所述第八管脚接地。

7.根据权利要求6所述的带开关量输出的压差控制系统，其特征在于，所述信号放大调理电路通过电源处理电路接入电源。

8.根据权利要求5所述的带开关量输出的压差控制系统，其特征在于，所述信号放大调理电路上设有用于调节预设上限值及预设下限值的可调电位器，所述可调电位器与信号处理电路电连接。

9.根据权利要求3所述的带开关量输出的压差控制系统，其特征在于，所述底座上设置有两个安装固定孔，所述安装固定孔之间的距离为55~65mm。

10.根据权利要求3所述的带开关量输出的压差控制系统，其特征在于，所述底座上设置有四个连接固定孔，相邻两个连接固定孔之间的距离为65~75mm。