潔淨車間自控係統解決方案(電子、製藥、食品、生物淨化工程)
潔淨車間自控係統解決(jue) 方案(電子、製藥、食品、生物淨化工程)
一、潔淨車間規範
1.1潔淨車間空調係統相關(guan) 規範
隨著經濟的發展和生活水平的提高，目前在電子、製藥、食品、生物工程、醫療等領域對潔淨間的要求越來越高，潔淨技術也隨之發展起來。它綜合了工藝、建築、裝飾、給排水、空氣淨化、暖通空調等各方麵的技術。按標準《潔淨廠房設計規範》，其與(yu) 空調係統相關(guan) 的主要技術指標為(wei) ：
1. 潔淨車間空氣潔淨度：
等級 每M3空氣中≥0.5微米塵粒數 每M3空氣中≥0.5微米塵粒數
100級 ≤35×100
1000級 ≤35×1000 ≤250
10000級 ≤35×10000 ≤2500
100000級 ≤35×100000 ≤25000
2. 潔淨車間溫、濕度：
(1) 滿足生產(chan) 要求;
(2) 生產(chan) 工藝無溫、濕度要求時，潔淨室溫度為(wei) 20-26℃，濕度小於(yu) 70%;
(3) 人員淨化用室和生活用室溫度為(wei) 16-28℃。
3. 潔淨室正壓：
潔淨室必須維持一定的正壓。不同等級的潔淨室以及潔淨區與(yu) 非潔淨區之間的靜壓差，應不小於(yu) 4.9Pa，潔淨區與(yu) 室外的靜壓差，應不於(yu) 9.8Pa.。
此外，還有對於(yu) 風量，風速等的技術要求。總之，潔淨間的各項指標都非常嚴(yan) 格，因此，對其進行精確的控製就成為(wei) 必須。
1. 2潔淨車間空調自控的意義(yi)
在現代商業(ye) 及工業(ye) 樓宇中，空調係統設備較多，自動化管理是使其安全工作並良好運行的重要保證。同時，空調的能源消耗一般占總能源消耗的40%以上，因此空調節能是節能的重要手段。對潔淨間而言，更是如此。采用空調自控產(chan) 品，會(hui) 產(chan) 生下列一係列好處：
首先，由於(yu) 空調係統實現自動化監控，可以使係統能夠更安全的運行，並zui大限度的提高舒適程度。對潔淨間來說，更成為(wei) 保證生產(chan) 所必須的條件。
此外，由於(yu) 實現了自動化監控，可以在滿足係統安全運行及保證係統的各種技術指標的同時，大限度的實現節能控製，符合日益突出的節能和環保需要。有關(guan) 資料表明，采用空調自控係統後，可節約空調係統設備年度運行費用的10%。更樂(le) 觀的估計認為(wei) 可達15%-30%。而空調自控產(chan) 品的投資占整個(ge) 樓宇或廠房總投資的不到0.5%，收回投資時間短。
同時，由於(yu) 實現設備的自動控製和管理，可縮減人員維護，節約人員開支，提高綜合管理水平，減少突發事故的發生和設備損壞，從(cong) 而帶來潛在效益。
1. 3潔淨車間空調控製係統功能簡價(jia)
中文版控製器是美國5000控製器中的一員。特別適合應用於(yu) 潔淨間如手術室，潔淨廠房的空調控製，依照《潔淨室施工驗收規範》，《潔淨廠房設計規範應》，《采通風與(yu) 空氣調節設計規範》等標準，並綜合考慮各係統的內(nei) 在，我們(men) 以為(wei) 核心構建了較完整的潔
淨間空調自控係統，它具備以下特點：
1. 恒溫恒濕比例積分控製
2. 室內(nei) 遠程啟停空調
3. 室內(nei) 溫度設定
4. 關(guan) 鍵故障(火災)報警及聯鎖
5. 非關(guan) 鍵故障(濾網堵塞/送風過熱)報警及聯鎖
6. 夏季防止送風凝露/冬季防凍
7. 開機順序和聯鎖等。
8. 自定義(yi) 啟停時間程序等。
下麵，對其構成、工作原理等作詳細介紹。
二.潔淨間空調自控係統構成
2. 1模擬儀(yi) 表自動控製
由模擬控製器(又稱模擬控製儀(yi) 表)、傳(chuan) 感器、執行器與(yu) 被控對象組成的自控係統見圖2-1，這是單回路控製係統框圖。由於(yu) 其理論成熟、結構簡單、投資少、易於(yu) 調整等因素，過去在空調、冷熱源及給排水等係統中得到廣泛應用。
一般模擬控製器為(wei) 電氣式或電子式，隻有硬件部分，無需軟件支持。因此，在調整、投運過程中比較簡單。其組成一般為(wei) 單回路控製係統，隻能適用於(yu) 小規模空調係統。從(cong) 發展趨勢來說，己經較少采用，在此不作進一步說明。
2.2計算機控製係統
由於(yu) 計算機枝術、控製技術、通信技工及圖像技術的發展，使微計算機控製技術在製冷空調自動控製的應用愈來愈普遍。傳(chuan) 統控製係統在引人微計算機後，就可以充分利用計算機的強大算術運算、邏輯 運算及記憶等功能，運用微機指令係統，編製出符合控製規律的軟件。微機執行這些程序，就能實現被控參數的控製與(yu) 管理，如數據采集和數據處理等。
計算機的控製過程可歸納為(wei) 實時數據采集、實時決(jue) 策和實時控製三個(ge) 步驟。這三個(ge) 步驟不斷地重複進行就會(hui) 使整個(ge) 係統按照給定的規律進行控製、調節。同時，也對被控變量及設備運行狀態、故障等進行監測、超限報警和保護，記錄曆史數據等。
應該說，計算機控製在控製功能如精度、實時性、可靠性等方麵是模擬控製所無法擬控製所無法比擬的。更為(wei) 重要的是，由於(yu) 計算機的引入而帶來的管理功能(如報警管理，曆史記錄等)的增強更是模擬控製器根本無法實現的。因此，近年來，在製冷空調自動控製的應用上，尤其在大中型空調係統的自動控製中，計算機控製已經占主導地位。
2.2.1直接數字控製
所謂在接數字控製是以微處理機動為(wei) 基礎、不借助模擬儀(yi) 表而將係統中的傳(chuan) 感器或變送器或的輸出信號直接輸入到微型計算機中，經微型計機按預先編製的程序計算處理直接驅動執行器的控製方式，簡稱DDC，這種計算機稱為(wei) 直接數字控製器，簡稱DDC控製器。
DDC控製器中的CPU運行速度很快，並且其配置的輸入出端口(I/0)般較多。因此，它可以同時控製多個(ge) 回路，相當於(yu) 多個(ge) 模擬價(jia) 格比高等特點。
2.2.2集散型控製係統
集散型控製係統縮寫(xie) 為(wei) TDS。與(yu) 過去傳(chuan) 統的計算機控製方法相比，它的控製功能盡可能分散，管理功能盡可能集中。它是由中央站、分站、現場傳(chuan) 感器與(yu) 通信通道連接起來。
分站就是以微處理為(wei) 核心的DDC控製器。它分散於(yu) 整個(ge) 係統各被控設備的現場，與(yu) 現場的傳(chuan) 感器及執行器等直接連接，實現對現場設備的檢測與(yu) 控製。中央站實現集中監控和管理功能，如集中監視、集中啟停控製、集中參數修改、報警及記錄處理等。可以年看出，集散型控製係統的集中管理功能由中央站完成，而控製與(yu) 調節功能由分站即DDC控製器完成。
二、 潔淨車間空調自控係統的實現
3. 1空氣淨化
一般的潔淨間空間係統中，空氣化處理采用空氣過濾器。通常情況下，安裝初效過濾器和中效過濾器後，空氣潔淨度可以達到10000級。而對於(yu) 的超淨要求的潔淨間還應安裝高效過濾器。這樣，空氣潔淨度可以達到更高(如100級甚至更高)。
過濾器長期使用時，濾料上沉附的灰塵將慢慢增加，這樣會(hui) 增大氣流阻力，影響整個(ge) 空調係統的運行。因此，工程上應對過濾器的氣流阻力變力進行自動檢測和報警。通常采用差壓法測量過濾器前後的壓差Pd,並將此差壓信號進行顯示和根據設定的差壓限值報警，以便及時清理或更換。
4. 2溫度控製
3.2.1一次加熱的控製
空氣一次加熱又稱預加熱，是用來加熱新風或加熱新風與(yu) 一次回風的混合風。一次加熱一般隻用於(yu) 冬季很冷的地區，防止新風與(yu) 一次回風混合後達到飽和，產(chan) 生水霧或結冰。一次加熱還應用於(yu) 一次混合不允許變動的超淨空調係統中。
當采用蒸氣或熱水進行加熱時，一般采用控製蒸氣或熱水的調節閥開度實現溫度控製;當采用電加熱時，通過晶閘管電力控製器，控製其加熱電功率實現溫度控製。
3.2.2二次加熱與(yu) 三次加熱的控製
空氣二次加熱通常設在表冷器之後或二次回風混合段後。二次加熱的目的是在有相對濕度要求的情況下，為(wei) 了保證送風溫度或空調室內(nei) 的溫度。其控製方式與(yu) 一次加熱的情況基本相同。
三次加熱又成精加熱，通常是在高精度溫度控製時，用於(yu) 溫度微調而設置的加熱段。其控製應根據具體(ti) 情況參照上述原理實施。
3.3濕度控製
3.3.1加濕處理及控製
潔淨間空調工程中，加濕操作一般是在冬季或過渡季節空氣幹燥時進行。空氣加濕的方法比較多。通常采用蒸汽加濕器和電加濕器的開關(guan) 控製或功率調節。蒸汽加濕時，根據濕度控製要求，可通過對電磁閥進行位式控製或采用二通調節閥的連續調節來實現。
3.3.2除濕(幹燥)處理及控製
空氣冷卻幹燥處理常用表冷器來完成。表冷對空氣的處理的等濕冷卻二種處理過程。采用表冷器進行濕度控製時，是通過調節表冷器的冷媒(如冷凍水)流量來實現。當濕度高於(yu) 要求的值時，可通過加大冷水閥的開度來加大其流量，實現除濕(即幹燥)處理;反之減少流量，實現加濕處理。
應該說明的是，由於(yu) 空氣的物理性質，其濕度的控製相對比較複雜，方法也較多。而且，空氣的溫度和濕度二個(ge) 參數在調節過程中又相互影響。如某些原因使室內(nei) 溫度升高，引起空氣中水蒸汽的飽和分壓變化，在含濕量不變的情況下，將使相對濕度減少。因此，對其中某一參數進行調節時，也會(hui) 引起另一參數的變化。例如在夏季采用表冷器進行除濕調節，開大冷水閥時，在使濕度恢複正常的同時，也使溫度降低。因此，在工藝設計和自控方案設計時都應充分考慮到這一特點。
3.4正壓控製
標準規定，不同級別潔淨室之間應大於(yu) 4.9Pa,潔淨區與(yu) 之間應大於(yu) 9.8Pa。潔淨室內(nei) 的結構等基本確定，在運行過程中，保持正壓可以通過控製新風量或回風量來實現。即通過控製新風門或回風門的開度來實現。
3.5其它控製與(yu) 空調節能
對潔淨間而言，除上述必需保證的技術指標示，還有一些對於(yu) 安全與(yu) 節能等方麵的要求。結合多年的工程實踐，主要有如下一些方麵。
3.5.1風機故障報警
通過檢測風機的風流狀態判斷風機是否正常工作。若因電機燒毀或皮帶鬆動等原因導致風機停轉，應立即報警?3.5.2風機變頻控製
為(wei) 保持潔淨間內(nei) 穩定的正壓或一定的新風/回風比，可以對機(電機)轉數實施變頻控製。實踐證明，變頻控製比單純的風門開度調節控製效果更佳，而且可大幅度節約電力消耗。因為(wei) 在空調係統中，新風/回的輸送占電能消耗的大比例。而風門控製實際上是通過節流裝置(即風門)來實現氣流的改變。
3.5.3水泵變頻控製
在一泵對一調節係統時，采用變頻調速(水泵轉數)實現流量控製比采用節流裝置(即調節閥)為(wei) 佳。這種方式不僅(jin) 體(ti) 現在控製效果更佳，同時體(ti) 現在大幅度節約電力消耗上。
3.5.4節能程序
由於(yu) 計算機控製係統的應用，使節能控製成為(wei) 現實。即除了上述對空調係統工藝特點實施的節能控製手段外，計算機控製還可實現如焓差控製、夜晚循環、夜風淨化、啟停、零能量區等。當然，對於(yu) 某個(ge) 特定的潔淨廠房，其節能程序應根據其具體(ti) 情況進行編製，以達的節能效果。
四、 空調控製係統的設備配置
實現空調自動控製係統的設備有控製器、傳(chuan) 感器及執行器等。如前的主流控製係統己以從(cong) 模擬控製轉變為(wei) 計算機控製，在此，主要對實現直接數字控製既DDC控製的設備作簡單介紹。
4. 1DDC控製器
電源：24;耗電：45防護標準：後備電池：3V鋰電池;液晶顯示：4行×16安符
EPROM中駐有標準程序;Excel能型DDC控製器，是中國國家標準規定的DCP智能型分站。每台控製器之編程均貯存在自己的記憶體(ti) 內(nei) 。Excel 20含有16位微處理器i80186可控製16個(ge) 物理點，(即可聯接16個(ge) 探測器，開關(guan) ，執行器)。
它由基本的CPU模塊及電源模塊作為(wei) 基礎，再任意按照實際需要由軟件置以下功能模塊：
類比輸和入模塊(AL)：7個(ge) 點，0~1VDC，2~10VDC，420MA;
類比輸出模塊(AO)：3個(ge) 點，210VDC;
數字輸入模塊(DI)：2點，幹接點;
數字輸出模塊(DI):4個(ge) 繼電器輸出
開關(guan) 量的啟/停可以通過時間計劃表來控製其何時啟停。彈性時間計劃zui長可達1年.
4.2溫度傳(chuan) 感器
室內(nei) 溫度傳(chuan) 器T7412，設定點可調,有效溫度範圍：-20℃到50℃，zui大傳(chuan) 輸距離:200米;,NTC20K。環境要求:–35℃到60℃,5%RH到95%RH，電氣接線:2X1.5MM2,應與(yu) 線電源屏蔽，室外溫度傳(chuan) 感器C703F，有效溫度範圍:-20℃到50℃;大傳(chuan) 輸距離:200米，NTC20K，環境要求:-35℃到60℃,5%RH到95%RH，電氣接線:2×1.5MM2,應與(yu) 線電源屏蔽，風道式溫度傳(chuan) 感器C7031C，有效溫度範圍:-20℃-50℃，大傳(chuan) 輸距離:200米
4.4冷熱水閥及驅動器，比例積分電動閥
其中包括：閥門V5011，等百分比特性，電閥門執行器ML7984或M7421，選配不同閥體(ti) ,適用於(yu) 冷凍水,熱水介質，DN25-150各格供選擇
4.5蒸汽加熱/加濕閥及驅動器
閥門V5011，線性特性，電動閥門執行
器M7421，選配不同閥體(ti) ,適用於(yu) 蒸汽介質，DN25-150各規格供選擇
4.6電動風門驅動器
電動新風閥ML6184，風門執行器ML6XXX,ML7XXX,ML8XXX，適用於(yu) 0.75M2-15M2麵積的風門，有開關(guan) 型/斷續型/連續型供選擇
4.7空氣壓差開關(guan)
DPS400，壓力範圍:40-400Pa，保護級:IP54，開關(guan) 容量:1.5A/250VAC
4.8空氣壓差表及壓差變送器
1. 微壓差表2000係列:
現場顯示:指針顯示;測量範圍:zui小節0-60 Pa;
2. 微壓差變送器MODT30
測量範圍:小0-25 Pa輸出信號:4-20MA輸入信號:空氣壓差，工作電源:10-35VDC
4.9其它檢測、校驗儀(yi) 器
1. 便攜式數字溫/濕度表485-1/2:量程:溫度-30-85℃ ;濕度0-100%RH;精度:溫度±0.5℃;溫度±2%RH;供電:9V堿性電池;探頭長度:219mm(485-2型).
2. 便攜式數字壓力/壓差表477型(帶溫度顯示):
量程:zui小0-1000 Pa;工作溫度:0-50℃;精度:50%FS;供電:9V堿性電池;
3. 便攜式數字風速表471型(帶溫度顯示):
量程:zui小0-1000 Pa;工作溫度:0-40℃;精度: ±3%FS;供電:9V堿性電池;
4. 便攜式數字粒子計數器:
手持式,電池操作;以0.1FM(立方英尺/分鍾)計算0.3或0.5微米粒子;
5種計算模式;
存儲(chu) 數據:200組;RS232/RS485輸出;顯示:4行液晶顯示,7位計算結果;