抗爆控制室空調(diào)通風(fēng)控制系統(tǒng)淺析

暴長(zhǎng)瑋

(中石化寧波工程有限公司，浙江 寧波 315103)

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抗爆控制室空調(diào)通風(fēng)控制系統(tǒng)淺析

暴長(zhǎng)瑋

(中石化寧波工程有限公司，浙江 寧波 315103)

抗爆控制室空調(diào)功能要求多，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的控制尤為重要。針對(duì)3個(gè)不同系統(tǒng)工況簡(jiǎn)要描述了典型的石油化工抗爆控制室空調(diào)通風(fēng)控制系統(tǒng)，結(jié)合工程實(shí)際提出了關(guān)于抗爆控制室空調(diào)通風(fēng)控制系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)中的幾點(diǎn)建議。

抗爆控制室空調(diào)系統(tǒng)通風(fēng)系統(tǒng) 事故系統(tǒng)控制系統(tǒng)

在現(xiàn)代石油化工廠設(shè)計(jì)中，抗爆控制室對(duì)空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)的要求越來(lái)越高，抗爆控制室內(nèi)房間類型多，空調(diào)功能要求也多種多樣，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，并且控制室內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)操作、維護(hù)人員相對(duì)減少，因而對(duì)抗爆控制室內(nèi)的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)集中控制顯得尤為重要。

抗爆控制室內(nèi)房間可分為重要房間和輔助房間，將重要房間和輔助房間的空調(diào)系統(tǒng)分開(kāi)設(shè)置，有利于節(jié)省投資和溫度、濕度調(diào)節(jié)。

輔助房間可以采用靈活方便調(diào)節(jié)的舒適性空調(diào)，如交接班室、資料室、辦公室、會(huì)議室等。由于輔助房間布置分散，并且人員要求不同，所以空調(diào)控制系統(tǒng)采用分散就地控制，每個(gè)房間設(shè)置獨(dú)立的操作系統(tǒng)，獨(dú)立控制房間溫度、濕度。

重要房間對(duì)空氣溫度、濕度、潔凈度以及空氣品質(zhì)較高，如操作室、機(jī)柜間、工程師站等，一般采用恒溫恒濕的工藝性空調(diào)，在全年運(yùn)行中都要求室內(nèi)達(dá)到恒溫、恒濕，采用集中控制，并且分為多種設(shè)計(jì)工況，空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)復(fù)雜，也是本文的研究重點(diǎn)。以下控制室空調(diào)控制系統(tǒng)僅研究重要房間的空調(diào)通風(fēng)控制系統(tǒng)。

1　空調(diào)DDC自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

控制室空調(diào)控制系統(tǒng)一般采用DDC(direct digital controller)自動(dòng)控制系統(tǒng)，它是一項(xiàng)構(gòu)造簡(jiǎn)單操作容易的控制設(shè)備，可借助接口轉(zhuǎn)接設(shè)備隨負(fù)荷變化進(jìn)行系統(tǒng)控制，如空調(diào)風(fēng)機(jī)變頻自動(dòng)風(fēng)量調(diào)整及密閉閥、防火閥等各閥門之間的切換等，可以讓空調(diào)系統(tǒng)更有效率地運(yùn)轉(zhuǎn)，不僅降低了大量能耗和人力，而且還可使系統(tǒng)在設(shè)計(jì)要求的工況下穩(wěn)定運(yùn)行，從而延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命以及達(dá)到自控工藝系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的要求和節(jié)能目的。

DDC須與其他組件，如變頻器、溫度傳感器、濕度傳感器、焓差控制器、壓力傳感器、兩通閥等整合搭配才能發(fā)揮功效。這些組件的輸入、輸出以模擬信號(hào)0～10V(DC)或低電流4～20mA送至DDC控制器。經(jīng)DDC內(nèi)置軟件作判別后反饋來(lái)控制上述各組件，以達(dá)到調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)的目的。DDC自動(dòng)控制系統(tǒng)起到了對(duì)周邊設(shè)備的監(jiān)測(cè)及控制功能。

空調(diào)系統(tǒng)常用的控制元件，例如風(fēng)閥開(kāi)關(guān)、水閥開(kāi)關(guān)、繼電器等的操作，無(wú)論這些閥體的控制器是氣動(dòng)式還是電動(dòng)式，無(wú)論這些閥體的作用為調(diào)整大小還是僅為開(kāi)關(guān)動(dòng)作，均可通過(guò)DDC控制系統(tǒng)自動(dòng)操作。

DDC自動(dòng)控制系統(tǒng)采集的控制參數(shù)包括溫度、壓力、相對(duì)濕度、流量等?？刂瞥绦蚝驮O(shè)定值可輸入電腦內(nèi)，并能夠進(jìn)行修正，如此可以取代過(guò)去對(duì)硬件控制器的校正。DDC自動(dòng)控制系統(tǒng)可將檢測(cè)到的溫度、壓力等控制參數(shù)，與設(shè)定值相比較，如果檢測(cè)值小于或大于設(shè)定值，系統(tǒng)將會(huì)輸出一系列的數(shù)字脈沖，這些脈沖則通過(guò)電氣轉(zhuǎn)換器或電動(dòng)對(duì)電動(dòng)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成控制裝置的調(diào)整信號(hào)。若空調(diào)的控制器件為氣動(dòng)式，則需要另加1套氣動(dòng)/電動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換裝置，將轉(zhuǎn)換后的信號(hào)輸入控制系統(tǒng)。

2　抗爆控制室空調(diào)控制系統(tǒng)

在空調(diào)系統(tǒng)中DDC自動(dòng)控制系統(tǒng)的主要功能是對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和監(jiān)視，包括： 調(diào)整設(shè)備的最佳啟、?？刂坪凸?jié)能運(yùn)行；監(jiān)測(cè)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；事故報(bào)警及維修報(bào)警；空調(diào)系統(tǒng)的參數(shù)監(jiān)測(cè)和顯示；異常狀態(tài)報(bào)警；能量管理功能；事件記錄及顯示；火災(zāi)報(bào)警聯(lián)鎖停機(jī)；系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)顯示功能、打印等。

操作室空調(diào)控制系統(tǒng)主要分為空調(diào)系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)3個(gè)系統(tǒng)。由于3個(gè)系統(tǒng)共用送風(fēng)管道和排風(fēng)管道，操作室3個(gè)系統(tǒng)之間的切換需要通風(fēng)設(shè)備與各類閥門的切換來(lái)完成，控制系統(tǒng)較為復(fù)雜，其控制邏輯見(jiàn)表1所列。

表1　抗爆控制室典型空調(diào)控制邏輯

2.1空調(diào)系統(tǒng)工況

1) 空調(diào)系統(tǒng)工況是操作室最常用的工況。由于操作室需要保證室內(nèi)各區(qū)域風(fēng)量平衡，室內(nèi)空氣氣流流通順暢，對(duì)房間內(nèi)風(fēng)量控制嚴(yán)格，所以空調(diào)系統(tǒng)工況參與聯(lián)鎖的設(shè)備和閥門最多?？照{(diào)系統(tǒng)工況的控制首先是恒溫、恒濕空調(diào)機(jī)組的備用控制，恒溫、恒濕空調(diào)機(jī)組之間互為備用，運(yùn)行空調(diào)機(jī)與備用機(jī)之間要完成故障自動(dòng)切換、節(jié)能運(yùn)行和啟動(dòng)時(shí)間設(shè)定等。

2) 空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)量控制，根據(jù)室外溫度變化以及室內(nèi)房間冷熱負(fù)荷的變化，空調(diào)系統(tǒng)需要自動(dòng)調(diào)節(jié)空調(diào)的冷熱負(fù)荷和風(fēng)量。具體需要依據(jù)空調(diào)回風(fēng)口的溫度、濕度檢測(cè)器，反饋信號(hào)至DDC空調(diào)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)部程序計(jì)算后，調(diào)節(jié)恒溫、恒濕空調(diào)機(jī)組的制冷量，并調(diào)節(jié)風(fēng)管上的電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥和風(fēng)口處的對(duì)開(kāi)多葉調(diào)節(jié)閥開(kāi)啟角度，保證室內(nèi)溫濕度和送風(fēng)量的均衡。

空調(diào)送風(fēng)的同時(shí)，還需要保持電動(dòng)防火閥的開(kāi)啟狀態(tài)，以保證空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)、回風(fēng)系統(tǒng)順暢。

3) 新風(fēng)控制。由于抗爆控制室為封閉建筑，為保證室內(nèi)正壓和人員的新風(fēng)量要求，必須設(shè)置新風(fēng)系統(tǒng)。新風(fēng)系統(tǒng)是由新風(fēng)換氣機(jī)及管道附件組成的一套獨(dú)立空氣處理系統(tǒng)，新風(fēng)換氣機(jī)將室外新鮮氣體經(jīng)過(guò)化學(xué)過(guò)濾，通過(guò)管道輸送到室內(nèi)?？贡刂剖沂覂?nèi)新風(fēng)機(jī)組一般為化學(xué)過(guò)濾機(jī)組，對(duì)室外新風(fēng)進(jìn)行粗效、中效過(guò)濾和有毒有害氣體的吸附，過(guò)濾機(jī)組內(nèi)部設(shè)置過(guò)濾器壓差裝置，一旦前后壓差超過(guò)設(shè)定值，將傳輸信號(hào)至空調(diào)DDC系統(tǒng)并發(fā)出警報(bào)，提示更換過(guò)濾器并關(guān)閉新風(fēng)系統(tǒng)，以確保室內(nèi)人員安全。

2.2通風(fēng)系統(tǒng)工況

通風(fēng)系統(tǒng)工況多用于控制室開(kāi)始投用，排除室內(nèi)裝修異味以及春秋過(guò)渡季的通風(fēng)換氣。啟動(dòng)通風(fēng)系統(tǒng)后，由DDC系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)新風(fēng)化學(xué)過(guò)濾機(jī)組(大)、排煙風(fēng)機(jī)以及送風(fēng)管道、排風(fēng)管道上的氣密閥、防火閥等，電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)等處于開(kāi)啟狀態(tài)，并檢測(cè)空調(diào)系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)。

2.3事故系統(tǒng)工況

事故系統(tǒng)工況指用于特殊情況，一般為外部有毒有害氣體超標(biāo)和內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)。當(dāng)外部有毒有害氣體濃度超標(biāo)時(shí)，設(shè)置于新風(fēng)入口處的有毒有害氣體檢測(cè)器將超標(biāo)信號(hào)送至空調(diào)DDC系統(tǒng)并發(fā)出警報(bào)，由DDC系統(tǒng)聯(lián)鎖關(guān)閉所有入口的氣密閥和新風(fēng)化學(xué)過(guò)濾機(jī)組(大)，確保只開(kāi)啟恒溫、恒濕空調(diào)機(jī)組以及送回風(fēng)管道上的閥門，控制室內(nèi)進(jìn)行空氣內(nèi)部循環(huán)，保證控制室室內(nèi)人員安全。

內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)時(shí)，DDC系統(tǒng)首先會(huì)收到火災(zāi)信號(hào)，然后聯(lián)鎖關(guān)閉所有設(shè)備和閥門，保證控制室內(nèi)部火災(zāi)不蔓延。一旦明火撲滅后，為搶救控制室內(nèi)部機(jī)柜及重要數(shù)據(jù)，人工切換DDC系統(tǒng)備用電源系統(tǒng)，DDC系統(tǒng)啟動(dòng)排煙系統(tǒng)工況，由DDC系統(tǒng)檢測(cè)空調(diào)系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)，打開(kāi)排煙風(fēng)機(jī)以及排煙管道上的所有防火閥、氣密閥、電動(dòng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，同時(shí)打開(kāi)新風(fēng)化學(xué)過(guò)濾機(jī)組(大)用于排煙補(bǔ)風(fēng)系統(tǒng)，保證室內(nèi)煙氣快速排除。

3　設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

現(xiàn)階段存在工程設(shè)計(jì)階段計(jì)算的空調(diào)制冷與實(shí)際送風(fēng)風(fēng)量不匹配的情況，送風(fēng)量選擇過(guò)大，實(shí)際造成風(fēng)機(jī)一直在低效率下工作，不能高效地開(kāi)展工作，不僅增加了風(fēng)機(jī)的故障率，還造成了投資的浪費(fèi)。

目前常規(guī)做法是機(jī)柜間和操作室共用1套恒溫、恒濕空調(diào)系統(tǒng)，但因?yàn)?個(gè)房間的熱負(fù)荷相差太大，有時(shí)難以調(diào)節(jié)到各自的要求。如果機(jī)柜間和操作間各設(shè)計(jì)1套恒溫、恒濕空調(diào)系統(tǒng)，空調(diào)系統(tǒng)控制簡(jiǎn)單，但投資增大。因?yàn)樵诠こ淘O(shè)計(jì)階段，機(jī)柜間和操作室的發(fā)熱量相差很大，計(jì)算的發(fā)熱量一般大于實(shí)際發(fā)熱量，因而導(dǎo)致恒溫、恒濕空調(diào)機(jī)組設(shè)計(jì)時(shí)選型偏大，造成后期實(shí)際運(yùn)行中機(jī)柜間和操作室室內(nèi)溫度、濕度不易達(dá)到各自的設(shè)計(jì)要求。滿足了機(jī)柜間設(shè)計(jì)要求，就不易滿足操作間設(shè)計(jì)要求，反之亦然。

若項(xiàng)目投資條件允許，根據(jù)機(jī)柜間和操作室面積大小和發(fā)熱量情況，可以采用2套獨(dú)立的空調(diào)系統(tǒng)。不能盲目地都只考慮1套空調(diào)系統(tǒng)，否則將導(dǎo)致機(jī)柜間和操作室制冷量和風(fēng)量不匹配，最終將出現(xiàn)機(jī)柜間和操作室冷熱不均的問(wèn)題。

4　結(jié)束語(yǔ)

僅根據(jù)筆者自身經(jīng)驗(yàn)，提出了石油化工抗爆控制室空調(diào)通風(fēng)控制系統(tǒng)的一些看法和建議，并推薦在項(xiàng)目投資允許的條件下，盡量將機(jī)柜間和操作室的空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)分開(kāi)設(shè)置，供大家討論研究。

[1]張克崧，周呂軍，陸耀慶，等.GB 50019—2003采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京： 中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.

[2]暴長(zhǎng)瑋，劉昆明，張鳳山，等.SH/T 3004—2011石油化工采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京： 中國(guó)石化出版社，2011.

[3]劉武，路以寧，張俊，等.SH/T 3160—2009石油化工控制室抗爆設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京： 中國(guó)石化出版社，2009.

[4]陸耀慶.實(shí)用供熱空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].2版.北京： 中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

暴長(zhǎng)瑋(1964—)，男，1985年畢業(yè)于西北建筑工程學(xué)院供熱通風(fēng)與空調(diào)制冷專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于中石化寧波工程有限公司，任高級(jí)工程師，專業(yè)副總工程師。

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1007-7324(2016)04-0070-03

稿件收到日期： 2016-03-25。