微正壓模式的運行環境調控系統設計研究

［關鍵詞］微正壓模式；環境調控；系統設計

［中圖分類號］TM595 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）11–0012–03

1目的和意義

基于上述問題，提出了一種全新的基于微正壓模式的運行環境智能調控裝置。通過對基于微正壓模式的運行環境調控系統的研究，逐漸掌握基于傳感器應用、計算機自動控制技術、物聯網技術和流體力學、數值傳熱學等理論相結合的智能化應用系統，并熟悉基于氣流置換原理的氣流組織和空氣調節的技術手段，為后續系統大膽突破現有傳統通風降溫模式的局限，采用了氣流控制與組織的全新技術，在系統化、智能化、一體化解決變電站不良環境及環境品質主動控制的技術手段上進行了大膽的創新，著力打造一個干燥、潔凈、溫度適宜、均衡穩定的運行環境。

2系統設計概要

2.1系統組成

該運行環境智能調控系統主要由5 部分組成：環境數據采集、智能新風系統、環境調控、消除有毒有害氣體模塊、室內主機。系統集組合過濾段、溫濕度預處理段、風機段及新風智能控制器于一身，可滿足室內通風換氣的需要，保持潔凈、維持室內外微正壓（依據室內外壓差傳感器，使室外有毒氣體進不來，只能從裝有過濾凈化網的進風口進入，達到防塵的目的）。系統帶有溫濕度預處理功能，通過對新風進行主動的降溫、升溫、除濕等處理，確保新風送風溫度與室內空調回風溫度相近，在夏季高濕季節將新風內的水分除去，完美解決新風引進帶來的新風結露、溫度梯度等問題，為室內配電設施（含輔助設施）提供一個良好的運行環境，從而為提高供電可靠性指標及用戶滿意度保駕護航。系統組成如圖1 所示。

2.1.1環境數據采集

系統通過室內外安裝的各類傳感器，實時監測環境溫度、濕度、PM2.5、壓差、水浸、有氧度、煙霧、SF6 濃度等指標，將采集的數據實時存入本地數據庫，為環境調控提供依據，形成歷史數據和遙測曲線，在顯示終端上全方位展示。

2.1.2智能新風系統

智能新風系統包括室內外循環切換裝置、新風置換單元、空氣過濾及空氣凈化組件、風道、出風導向控制單元、電動進氣窗，主要由室內主機內置智能調控控制器依據采集的環境數據和室內外壓差，打開電動進氣窗，自動調節風機速度，將室外新鮮空氣經過風道，過濾后送入室內。

2.1.3環境調控

系統根據采集的環境數據，按設定的控制邏輯實時控制相關設備的工作模式及工作狀態，達到環境調控功能。如啟動制冷模塊調節環境溫度，啟動新風系統快速降溫除濕，啟動除濕模塊快速除濕，啟動循環風機模塊消除溫差，使室內溫濕度均衡等。環境調控部分包括室外加熱制冷主機、電動排風窗、開關柜體內置電加熱板、增強型除濕模塊、室內主機內置智能調控控制器、語音報警音箱。這部分主要是系統的執行機構，在系統完成環境量采集后，根據采集的數據啟動室外主機制冷或制熱。

2.1.4消除有毒有害氣體模塊

消除有毒有害氣體模塊包括進氣柵格網、風道、有毒有害氣體控制終端、化學添加劑、活性炭吸附等，本模塊是選配模塊，根據現場需要選配安裝，其功能主要是消除環境中的有毒有害氣體。

2.1.5室內主機

室內主機是整個系統的主要核心部件，包括內置智能調控控制器、變頻器、風機、全熱交換器、觸摸屏。調控控制器PLC 完成環境數據采集，并根據采集到的數據，控制室外制冷制熱主機工作狀態，以及通過PID 調節，控制風機轉速，實現閉環控制，從而實現對配電設備運行環境的調控，抑制凝露的發生，保證室內空氣新鮮潔凈。

2.1.6通信模塊

系統提供豐富的通信接口，內嵌多種通信協議，可接入其他智能系統，如開關柜無線測溫系統，防雷檢測系統、配用電系統等。設備對外提供多路網口、串口、現場總線等，提供標準的IEC101、IEC104、Modbus 等通信協議，可接入到其他監控系統系統或主站系統。設備具備遠程設置、遠程維護功能，支持遠方修改設定參數，支持遠方更新程序。

2.2系統架構

系統組網典型架構如圖2 所示，多站點運行環境調控裝置一體化管理平臺如圖3 所示。

3系統設計的技術關鍵與難點

3.1維持室內外靜壓差在9 Pa以上，實現自動除塵

根據相關行業標準，系統運行時室內應維持一定正壓，與室外靜壓差不應小于9 Pa。經測試發現，開閉所、配電室等層高3 m、面積大于85 m2 以上時，配備的智能新風系統出風量應不小于3 000 m3/h。如果風量小于1 200 m3/h，則達不到室內微正壓而實現自動除塵的功能。采用增大裝置出風口排風量，并同時對進風口進行合理設計；采用多點精確測量加進風口可調聯動調節控制設計，維持室內外靜壓差在9 Pa 以上，達到自動除塵功能。

3.2溫度均衡，杜絕凝露

運行環境智能調控系統的另一個重要功能就是實現配電室內不同空間環境溫度的均衡，以防止凝露造成誤跳閘現象。如果采用下出風口，就會導致整個配電房空間下部的溫度較低，上部的溫度較高，不利于整個房間的空氣對流及熱量交換，導致房間不同空間出現較大的溫差，容易在設備表面形成凝露。如果配電房高度超過3 m，上下溫差更大，更容易產生凝露。系統采用合理的出風口位置設計、多點精確測量及溫度平滑調節措施，采用上、前出風口，達到配電房上下不同空間的溫度均衡，杜絕凝露。

3.3帶風道的新風系統

智能新風是運行環境智能調控系統中的另一個重要功能，市面上的產品大多采用背面進風，沒有外置風道。安裝時，將室內主機置于墻體邊，然后再在墻體上開洞，由開鑿的洞口直接進風，但是這種模式帶來了比較大的問題：①洞口高度必須與室內主機高度一致；②安裝時為了保證進風口的密封性，主機必須緊貼墻體，主機和墻體之間還必須加上密封膠，導致設備維保時比較煩瑣，密封膠也容易老化，進風口密封不好微正壓會立刻消失而失去自動除塵功能；③當配電所處于地下室時，四周墻體無法開洞，無法實現智能新風的功能。因此，在設計新風系統時，需要充分考慮用戶實際安裝工況的便利性和可操作性，自配套有風道，風道采用預支加工，具備直通、彎頭等多種組合，實現風道可長可短、不同場景的安裝需要。

3.4溫濕度閉環控制

空調的開啟沒有和除濕機、環境溫濕度采集器等相關聯，只是溫度超過設定值時空調開啟，濕度達到設定值上限除濕機開始工作，甚至是在臨界狀態下頻繁開啟、停止，縮短了設備的使用壽命。系統在設計時，采用環境智能調控裝置所有的控制均是在環境數據采集的基礎上，根據室內外溫度、濕度，以及根據環境溫度、濕度和露點溫度的關聯，采用多傳感器、多維度數據采集，結合先進的PID 優化算法及科學地啟動或停止相關設備聯動，使整個控制過程實現閉環控制。

3.5設備具備自檢及防盜功能

系統中的運行環境智能調控裝置具有實時自檢功能，主機實時查詢每個部件工作狀態及設定數據的正確性，發現運行故障時，實時報警并短信提示相關維護人員。另外，設備具備智能防盜功能，當室外機和室內機無法通信，且室外機內置的傳感器數據異常、室外機功率消耗為零時，會發出告警信息，提示室外機被盜。當室內紅外探測器檢測到人體移動、門徑系統遭非法破壞或非法入侵時，系統可語音及短信報警。

3.6遠程升級及監控

該運行環境智能調控裝置主機帶有嵌入式實時操作系統數據庫，記錄整點遙測數據曲線及設備運行曲線，記錄各告警信息和異常信息，方便現場事故查詢和故障追憶，提高了故障分析及處理效率。數據存儲容量大，最多可存儲6 個月歷史數據。所存儲的數據可通過界面實時查詢，可通過U 盤完成拷貝及備份。主機設計時考慮具備GPRS 通信接口、短信功能（或手機App 功能），還具備兩個以太網口、兩個獨立的串口，方便與其他智能系統實現整合、互聯互通、多方聯動，充分考慮實際運行環境無人值守的應用工況，可實現遠程程序設計和維護，升級后，不改變原有的設置，歷史數據不丟失。

4結束語

用于調控變電站的高壓室、主控室、配電室、機房等地方的環境指標如果得不到合理監控，會大幅降低運行設備的可靠性，并縮短其使用壽命?；谖⒄龎耗Ｊ降倪\行環境智能調控系統為全方位改善設備運行環境而設計，其集組合過濾段、溫濕度預處理段（可選功能）、風機段及新風智能控制器于一身，可滿足室內通風換氣的需要，保持潔凈、維持室內外微正壓；并帶有溫濕度預處理功能，通過對新風進行主動的降溫、升溫、除濕等處理，確保新風送風溫度與室內空調回風溫度相近，在夏季高濕季節將新風內的水分除去，完美解決新風引進帶來的新風結露、溫度梯度等問題，為室內配電設施（含輔助設施）提供一個良好的運行環境，為提高供電可靠性指標及用戶滿意度保駕護航。