淺析火電廠中央空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及控制

劉曉佼

【摘要】當(dāng)前火電廠空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，除了滿足房間的功能要求外，還要考慮所選系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行費(fèi)、維護(hù)條件等因素。本文主要分析了火電廠中央空調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)。闡明中央空調(diào)系統(tǒng)及其控制起著非常重要的作用。

【關(guān)鍵詞】火電廠；中央空調(diào)系統(tǒng)；控制；研究；設(shè)計(jì)

隨著空調(diào)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的要求由舒適型向健康型、節(jié)能型和環(huán)保型發(fā)展，特別是對(duì)空調(diào)房間室內(nèi)空氣品質(zhì)的定義，已越來越多地引入空調(diào)設(shè)計(jì)中，引起了空調(diào)設(shè)計(jì)者的廣泛關(guān)注。不同形式的空調(diào)系統(tǒng)對(duì)空調(diào)房間的舒適性和室內(nèi)空氣品質(zhì)的滿足程度不同。目前就我國(guó)的電力發(fā)展水平而言，電廠空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)仍然以滿足工藝要求為主。

空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般由空氣處理設(shè)備和空氣輸送管道以及空氣分配裝置所組成，根據(jù)需要，它能組成許多不同形式的系統(tǒng)。在工程上應(yīng)考慮建筑物的用途和性質(zhì)、熱濕負(fù)荷特點(diǎn)、溫濕度調(diào)節(jié)和控制的要求、空調(diào)機(jī)房的面積和位置、初投資和運(yùn)行維修費(fèi)用等許多方面的因素，選定合理的空調(diào)系統(tǒng)。

一、 空調(diào)系統(tǒng)的分類及選擇

（一） 空調(diào)系統(tǒng)的分類

1） 按空氣處理設(shè)備的設(shè)置情況可分為集中式和非集中式空調(diào)系統(tǒng)；

2） 按負(fù)擔(dān)空調(diào)負(fù)荷的介質(zhì)可分為全空氣系統(tǒng)、空氣-水系統(tǒng)、全水系統(tǒng)和冷劑系統(tǒng)；

3） 按集中系統(tǒng)處理的空氣來源可分為封閉式、直流式和混合式系統(tǒng)。

（二） 空調(diào)系統(tǒng)的選擇原則

在空調(diào)設(shè)計(jì)中，確定空調(diào)系統(tǒng)形式的主要原則是滿足空調(diào)房間的功能要求，同時(shí)還要考慮所選系統(tǒng)的初投資、運(yùn)行費(fèi)、運(yùn)行操作維護(hù)條件等因素。在此基礎(chǔ)上應(yīng)盡量選擇形式簡(jiǎn)單、布置緊湊、維護(hù)方便的空調(diào)系統(tǒng)。

對(duì)火力發(fā)電廠而言，應(yīng)根據(jù)電廠所在地的氣候條件、發(fā)電機(jī)組的容量和布置形式及相關(guān)工藝專業(yè)的具體要求等，按以下原則確定控制樓內(nèi)各工藝專業(yè)房間的空調(diào)系統(tǒng)的形式。

1） 對(duì)于集中布置的集中控制室、電子設(shè)備間等宜選擇全年性全空氣集中空調(diào)系統(tǒng)；

2） 其他工藝專業(yè)的控制室、實(shí)驗(yàn)室等應(yīng)優(yōu)先考慮采用空氣-水系統(tǒng)或全水系統(tǒng)；

3） 對(duì)單機(jī)容量300MW及以上機(jī)組的火力發(fā)電廠，應(yīng)考慮設(shè)集中制冷站，統(tǒng)一為各個(gè)空調(diào)系統(tǒng)提供冷源，但全水系統(tǒng)不能解決房間的通風(fēng)換氣問題。不單獨(dú)采用此方法。

二、 控制樓內(nèi)集中控制室、電子設(shè)備間等空調(diào)系統(tǒng)的選型

（一）按照前面所述空調(diào)系統(tǒng)的選擇原則，集中控制室空調(diào)系統(tǒng)選擇全空氣空調(diào)系統(tǒng)為佳。全空氣空調(diào)系統(tǒng)，是指空調(diào)房間的全部負(fù)荷均由集中處理后的空氣來負(fù)擔(dān)。對(duì)全年性空調(diào)系統(tǒng)而言，冬季空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)向室內(nèi)送熱風(fēng)、補(bǔ)充室內(nèi)熱損失，維持室內(nèi)設(shè)計(jì)溫度；在夏季，空調(diào)系統(tǒng)向室內(nèi)送冷風(fēng)，吸收室內(nèi)熱、濕負(fù)荷，維持室內(nèi)設(shè)計(jì)參數(shù)。

（二）全空氣系統(tǒng)需要確定空調(diào)房間的熱、濕負(fù)荷，送風(fēng)溫度，計(jì)算出送風(fēng)量，以及新風(fēng)量。

（三）全空氣空調(diào)系統(tǒng)還需要根據(jù)房間情況確定好送回風(fēng)形式。

（四）最后，在全空氣空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，氣流組織的設(shè)計(jì)是一個(gè)很重要的設(shè)計(jì)內(nèi)容，直接關(guān)系著空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行效果。

三、控制室、電子設(shè)備間空調(diào)控制系統(tǒng)

近幾年來，隨著我國(guó)的技術(shù)水平的提高，火電廠的生產(chǎn)環(huán)境得到了改善。但是集控室、電子設(shè)備間對(duì)空氣參數(shù)的要求是非常高的，其中電子設(shè)備間中裝有全廠的電氣、控制機(jī)柜等，其成為機(jī)爐電運(yùn)行的控制核心；集控室是值班操作人員的工作場(chǎng)合，與此同時(shí)還放置了較多的后備盤、操作臺(tái)等，因此其對(duì)環(huán)境的溫度、濕度、清潔度有了更高的要求。

以下控制室、電子設(shè)備間空調(diào)系統(tǒng)統(tǒng)稱中央空調(diào)系統(tǒng)

（一）中央空調(diào)控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

1） 抗干擾性

在裝有中央空調(diào)的火電廠中，中央空調(diào)控制系統(tǒng)的運(yùn)行狀況都會(huì)受到內(nèi)部條件的影響，比如：火電廠的設(shè)備情況；會(huì)受到外部條件的影響，如：風(fēng)雪天氣、晴朗狀況等。

2） 調(diào)節(jié)對(duì)象的主要特性

中央空調(diào)的自動(dòng)系統(tǒng)的目的就是為了能夠抗干擾，保證空調(diào)房?jī)?nèi)的濕度、溫度以及空氣的質(zhì)量，但是空調(diào)對(duì)象的個(gè)性、系統(tǒng)的合理性都會(huì)影響到溫度、濕度的效果。

3） 濕度相關(guān)性

在空調(diào)控制系統(tǒng)中，如果調(diào)節(jié)了一個(gè)參數(shù)，那么另一個(gè)參數(shù)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，空調(diào)內(nèi)的濕度和溫度是非常重要的內(nèi)容，以上兩個(gè)參數(shù)在相同的調(diào)節(jié)對(duì)象中可以控制好調(diào)節(jié)。同時(shí)在調(diào)節(jié)過程中，這兩個(gè)參數(shù)又可以進(jìn)行相互作用。

4） 轉(zhuǎn)換控制多工況同時(shí)運(yùn)行

由于受到室外環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境的雙重影響，人們會(huì)按照一定的工況來調(diào)節(jié)空調(diào)系統(tǒng)，如果室外環(huán)境、室內(nèi)環(huán)境都發(fā)生了明顯的變化，這就要改變調(diào)節(jié)方式。

5） 整體控制性能

中央空調(diào)的控制系統(tǒng)往往是依據(jù)空調(diào)房?jī)?nèi)的相對(duì)濕度、空氣的溫度來進(jìn)行調(diào)節(jié)的，這是一個(gè)處理空氣過程與工況轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行密切聯(lián)系的系統(tǒng)。在整個(gè)系統(tǒng)中，系統(tǒng)整體工作程序會(huì)控制空氣處理相關(guān)設(shè)備的開、關(guān)，并且整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)調(diào)節(jié)具有整體性，它們并不是獨(dú)立運(yùn)行的，其與火電廠內(nèi)的濕度、溫度有著非常密切的聯(lián)系。

（一）（二）中央空調(diào)控制系統(tǒng)的功能

依據(jù)空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)性能指標(biāo)與用戶提出的實(shí)際操作的要求，可以將中央空調(diào)控制系統(tǒng)的功能分為以下幾個(gè)部分：

1）按照定風(fēng)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，往往從實(shí)際需要出發(fā)來確定范圍，并且也可以控制調(diào)節(jié)風(fēng)量、新風(fēng)比；

2）依據(jù)消防系統(tǒng)信號(hào)，控制好風(fēng)道防火閥，并且可以及時(shí)反饋動(dòng)作狀態(tài)；

3）可以完全掌握工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并且利用圖形界面可以對(duì)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視；

4）按照設(shè)計(jì)的實(shí)際指標(biāo)來調(diào)節(jié)空調(diào)區(qū)域的溫度以及濕度，并且允許在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整、控制以及設(shè)定，這樣做有助于冷區(qū)間與熱區(qū)間的切換。

（二）（三）中央空調(diào)控制系統(tǒng)的主要控制回路

1）空氣溫度系統(tǒng)。如果空氣溫度系統(tǒng)的工作不正常，這會(huì)造成能源的浪費(fèi)，嚴(yán)重的情況下還會(huì)對(duì)空調(diào)系統(tǒng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。然而空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)的溫度參數(shù)以及濕度參數(shù)可以將各熱處理調(diào)節(jié)手段的影響反映出來，所以要將空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)的溫度參數(shù)以及濕度參數(shù)作為中間變量來進(jìn)行串級(jí)控制，這樣做既可以有效防止室內(nèi)溫度的超調(diào)量，又可以促使空調(diào)自控系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)品質(zhì)得以提高。

2）空氣濕度系統(tǒng)。在夏天，由于存在著較大的空氣濕度，此時(shí)就應(yīng)該降低濕度；然而在冬天，由于空氣較為干燥，那么此時(shí)就應(yīng)該加大濕度。在系統(tǒng)除濕過程中往往可以借助控制表冷閥來進(jìn)行。與此同時(shí)在調(diào)節(jié)溫度系統(tǒng)的時(shí)候會(huì)借助回風(fēng)濕度來進(jìn)行，這一系統(tǒng)勢(shì)必會(huì)滯后，所以應(yīng)該采取與送風(fēng)濕度控制相串聯(lián)的方式。

3）空氣質(zhì)量控制。依據(jù)室內(nèi)空氣所要求的二氧化碳含量，此時(shí)要對(duì)混風(fēng)流量、排風(fēng)量以及送風(fēng)量進(jìn)行合理的調(diào)節(jié)，同時(shí)隨著混風(fēng)量的增加，排風(fēng)量、送風(fēng)量會(huì)逐漸減少，相反隨著混風(fēng)量的減少，排風(fēng)量、送風(fēng)量會(huì)逐漸增加。

4）聯(lián)鎖控制。空調(diào)機(jī)組啟動(dòng)順序控制：?jiǎn)?dòng)送風(fēng)機(jī)之后，依次開啟新風(fēng)閥、回風(fēng)機(jī)、排風(fēng)閥、回水調(diào)節(jié)閥，最后開啟加濕閥。空調(diào)機(jī)組停機(jī)順序控制：停動(dòng)送風(fēng)機(jī)之后，依次將加濕閥、回水閥關(guān)掉，再停回風(fēng)機(jī)，然后全關(guān)新風(fēng)閥和排風(fēng)閥，最終全開回風(fēng)閥。

一、三、 總結(jié)

在火電廠運(yùn)行過程中，中央空調(diào)系統(tǒng)及其控制起著非常重要的作用。在夏季和冬季其可以保證火電廠控制室電氣設(shè)備的正常運(yùn)行，并且也可以為運(yùn)行人員提供良好的工作環(huán)境，因此火電廠要做好中央空調(diào)及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。

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