電氣自動控制與高校實驗室排放廢氣凈化系統的應用

摘要：隨著現代工業的不斷發展，生產技術的不斷進步，人們對于環境空氣要求也不斷提高，排放廢氣凈化處理的應用范圍也越來越廣，要求也越來越高。文章就某高校實驗科技樓的排放廢氣凈化系統工程為例，總結了該工程改造設計過程的一些具體做法和體會。

關鍵詞：電氣自動控制；高校實驗室；排放廢氣凈化系統；改造工程設計；排放標準 文獻標識碼：A

中圖分類號：X701 文章編號：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

隨著現代科技不斷發展，科學技術的不斷創新進步，對于高校科研實驗室的各項要求也不斷提高，實驗室內溫度、濕度、潔凈度，要求越來越高，特別是對實驗室的排放有害廢氣凈化處理更為重視，應用范圍也越來越廣。許多的科學研究、空氣環境的標準好壞對現代科學的發展，生產技術的進步有著密切的關系，論文就某高校科研實驗室系列排放有害廢氣凈化處理系統進行探討。

1 工程概況

某高校科研樓承擔（教學科研的實驗）的場所。該建筑設計根據不同樓層和區域功能特點來配置相應實驗室區域，本實驗樓共13層，每層面積約3000m2，分兩大區域實驗室，由兩套排放廢氣凈化處理系統擔任實驗室排風廢氣凈化任務，兩套排放系統安裝在本樓層的天面平臺。這次改造主要針對滯后缺陷控制系統線路，重新設計采用PLC模塊自動控制系統，提高系統運行效能，確保安全運行。

2 實驗室排放廢氣凈化系統改造工程設計

設計流程圖如圖1所示：

3 控制系統的改造工程設計

3.1 系統控制方框流程圖

系統控制方框流程圖如圖2所示：

3.2 控制系統的改造工程設計

我們在制訂改造實驗室排放廢氣凈化系統建設方案中，采取新思路和新的方法，既在原來的設備基礎組合上，以補配置、以排風廢氣凈化系統為主，配以各單元實驗室的排風通風柜輔助設備。

為保證控制達到國家環境標準的要求，我們選擇采用PLC模塊與人機界面自動控制系統，結合網絡遠程監控系統，全天候全區域監控、及時發現問題及時解決，針對高校實驗室各單元，使用排風-通風柜無規律和頻繁啟動的特點，自動控制系統識別實驗室單元使用通風柜時，排風廢氣凈化系統才啟動運行，反之實驗室實驗結束系統也自動結束，達到智能控制，從根本上解決系統故障率高、運行成本高、不節能、操作使用繁瑣等問題，克服了過去傳統的控制原理中存在系統設備安全無保護滯后的缺陷；

3.3 控制原理

采用PLC模塊與人機界面以及二次回路結合的控制系統，編寫完善的運行PLC程序，把PLC控制程序寫入模塊。當各單元實驗室要啟動排風通風柜時，系統會自動識別到各單元操作觸發啟動信號后，根據單元啟動系統順序要求，打開單元排風通風柜電動風閥，系統確認通風電動風閥已經打開后，系統自動啟動單元通風柜排風電機、系統變頻器（主要控制輸出）主排風電機、附塔自吸泵、排放廢氣紫外線燈管以及系統保護系統，其他實驗室單元若使用排風通風柜時，主系統會自動保持運行狀態，直至最后單元使用結束，系統根據關閉順序才會自動關閉。

保護系統會自動識別各單元電動風閥是否有打開或關閉、單元通風柜排風電機、主系統附塔的自吸泵、主變頻器-排風主電機、紫外線燈管、配電系統、等電位系統以及其他設備的運行情況是否正常，模塊系統會自動檢測到某一電氣設施正常或不正常時，系統會自動采取相應的保護措施后，并在系統人機界面，顯示文字告知故障點，有利于快速解決故障隱患，達到系統安全

運行。

3.4 保護系統原理

保護系統的監控信號，采用電流變送器，安裝在配電單元輸出端，拾起系統設置的信號參數，反饋給PLC模塊程序，由系統程序識別某個單元電氣設備是否執行保護，達到保護目的。

3.5 系統的防雷、電網脈沖電壓、保護接零

采用等電位接法與PLC程序配合進行保護，用電流變送器接入用電零線單元，拾取零線漏電信號反饋到系統程序，根據系統設置的允許漏電電流大小，從而啟動保護指令。

系統采用等電位保護系統和防雷器的配合，可以根本上解決低壓配電網中的脈沖電壓干擾、漏電保護、過負載保護以及防直擊雷、閃電雷、感應雷、電氣設備零線過載保護等，具有針對排放廢氣凈化系統安裝在樓層頂層的特點，使系統設備和用電安全具有可靠防護措施和保護系統。

等電位系統指電源端零線與接地線直接連接，電網端零線與接地線形成等電位，當配電系統在零線和接地線上有任何的高脈沖電壓，等電位保護系統就會根據我們設置的所需保護參數，自動切斷故障配電設備，并配合PLC程序-人機界面，顯示文字報警區域，可以快速自動排查故障區域，不影響其他區域運行，達到保護電氣設備。

等電位保護系統設計原理：系統采用PLC模塊，編寫自動控制程序，在各支路配電支路網電源總零線、總接地線上，安裝低讀數-高靈敏度的電流變送器，拾取等電位電流和電位差的信號，反饋給PLC控制系統程序，自動參數比較后，進行各自指令動作保護。

3.6 遺忘關閉/時間預設功能

利用PLC系統程序的時間指令，把我們所需要的設置時間指令，編寫在各單元的控制回路中，配合運行指令結合，形成預設置的遺忘功能指令，當啟動了單元通風柜運行時，而忘記關閉單元通風柜、系統預設最長運行時間立即啟動計時，各單元實驗室操作啟動通風柜運行所需要時間功能。當某個單元操作忘記關閉通風柜時，系統可事先設置最長使用時間，當時間到了，系統自動會關閉，防止系統長時間不停運行以及不安全

隱患。

預設功能：單元操作可以預設所需要使用時間，這樣可以掌握做實驗的控制時間，有利于實驗的完整性、兼容性。把系統運行提高到較先進的智能控制操作，充分利用系統運行效率，安全穩定、節能。

3.7 網絡遠程監控系統

利用網絡建立PLC控制系統-人機界面的遠程網絡平臺，實現全網絡全天候的監控系統，可以實時遠程監控處理系統運行狀態，及時解決故障，確保系統安全

運行。

3.8 系統變頻器

主要控制排放廢氣凈化系統的主排風機運行的變頻，可以實現排風機的最佳運行效能，變頻器的控制參數，采用電流變送器拾取在各單元實驗室的通風柜排風電機的運行電流的信號參數，由電流變送器拾取信號-反饋PLC系統程序，進行比較后，指令變頻器所需要變頻參數，達到控制變頻節能效果。

4 結語

該科技樓實驗室排放廢氣凈化系統經過兩年多的實際運行，從實際運行效果上看，各個實驗室的排風通風柜使用排放參數、智能控制以及主系統的排放標準、控制系統，在設計要求范圍內，系統安全穩定、節能、效果良好，達到了設計要求，為我國類似高校實驗室的建設提供參考和借鑒。

參考文獻

[1] 室內環境健康消費指導手冊[M].

[2] 中國室內環境年鑒[M].

作者簡介：何柏青（1958-），男，廣東梅州人，廣東汕頭大學醫學院電氣工程及其自動化工程師，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責任編輯：陳 倩）