HAVC在邯峰电厂应用.pdf

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1、 HVAC 控制系统在邯峰发电厂的应用 胡振静 刘永科 张雷波 华能邯峰发电厂，河北省邯郸市 056200 摘 要：本文对邯峰发电厂机房 HVAC 控制系统的控制策略进行了详细分析，深入介绍了机房空调、通风、供热控 制系统的运行方式。 关键词：HVAC 集控楼空调 机房通风 机房供暖 1 引言 现代化的大楼设计中，暖通空调控制系统占据着越来越重要的地位。设计优良的暖通空调控制 系统不仅改善了人们的工作、生活环境，还有利于那些对环境温度及湿度要求较高的电子设备的正 常运行，更为重要的是在特殊情况下，例如发生火灾时，暖通空调控制系统能否正常地运行就直接 关系到人们及设备的安危。在电厂，机房暖通空调

2、系统控制的好坏关系着运行人员的工作环境及机 组、各电子设备的安全运行，因此是一个不容忽视的控制系统。 2 概述 HVAC 控制系统是暖通空调控制系统的英文缩写，它主要包括以下三部分控制：H HEATING，机房供暖控制系统；VVENTILATION，机房通风控制系统；ACAIR CONDITION，集控楼空调控制系统。 邯峰发电厂机房暖通空调控制系统采用德国西门子公司 S5- 135U 可编程逻辑控制器，实现对 信号的输入、运算然后输出控制量，以完成各区域的温度调节及设备的保护连锁。 机房暖通空调控制系统共有三排控制机柜，装有独立的 PLC 可编程逻辑控制器，自西向东布 置在集控楼 22m 暖

3、通空调控制室，分别控制集控楼空调系统、#1 机组机房通风及供暖系统、#2 机 组机房通风及供暖系统。各 PLC 机柜均与 DCS 有通讯，在主控室上位机可监视某一机柜所控制的 设备是正常运行，还是发生了机械故障、电子故障及电气故障。集控楼空调控制系统的 PLC 还接 收位于机房0m 的CO2火警消防盘发来的火警信号并执行相关命令，然后将反馈信号送至主控室的 火警盘，使运行人员监视空调系统的控制是否正确。 各控制机柜内各模件型号分别如下：CPU 采用 6ES5 922- 3UA12，模拟量输入模件采用 6ES5 465- 4UA12，模拟量输出模件采用 6ES5 470- 4UA13，数字量输入

4、模件采用 6ES5 420- 4UA14，数 字量输出模件采用 6ES5 441- 4UA14。CPU922 适合于字处理工作，如闭环控制及算术计算，可以 完成循环、时间控制及中断驱动（硬件中断）任务，编程语言为 STEP5 语句。 各控制机柜的门上设有小型 OP25 操作盘，可以对所监控的设备或系统进行图形显示，使设备 的控制十分方便。通过 OP25 操作盘可以实现以下任务： 1）显示过程变量、设备状态及故障信息，事件信息和报警信息； 2）通过菜单控制和监视整个工艺过程，如：利用输入键、功能键和系统键控制马达启停、阀门 开关或更改设定值； 3）复印文本，打印信息及口令保护。 3 空调控制系统

5、 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 邯峰发电厂有两套空调系统，由南到北布置在集控楼 22m 空调设备室，其控制原理相同，分 别控制不同的区域，下面先介绍位于空调设备室北侧的一套系统。 3.1 第一套空调系统介绍 3.1.1 设备组成 集控楼空调控制系统主要包括以下设备（如图 1 所示）： 图 1 空调控制系统 1） 新风阀，回风阀，调节其开度可使风管道内引入不同量的外界新鲜空气；排风阀，调节 其开度可使风道中的回风压力维持正常。风管道中新风与回风的总量是一定的，称为混合风。新风 量与回风量的比值称为新风比，新风比越大，说明管道中的新风引入量越大。空调系统正常运

6、行时 新风比定为 10%。 2） 两台回风机，抽出各房间内的回风，每台风机最大功率为 42408m3/h。两台回风机一台 运行，一台备用，当一台风机故障时，备用风机自动启动。当两台风机均处于故障状态时，系统则 退出运行。在每台回风机的进、出口都装有差压开关，可以在控制面板监视风机的启停状态。若差 压大于 200Pa，开关动作，说明风机已运行；若差压小于 200Pa，开关不动作，说明风机为停止状 态。 3） 两台送风机，将制好的空调风送至各房间内，每台风机最大功率为 41616m3/h。两台送 风机一台运行，一台备用，运行方式与回风机相同。在每台送风机的进、出口都装有差压开关，以 监视风机的启停

7、状态，差压开关定值为 200Pa。 4） 加热器，为水循环加热式。具有一定温度的热水从加热器管道内通过，加热在管道外流 动的空气。通过调节加热器进水阀开度可控制被加热空气的温度。 5） 冷却器，为水循环冷却式。冷水从冷却器管道内通过，冷却在管道外流动的空气。通过 调节冷却器进水阀开度可控制被冷却空气的温度。 6） 两台过滤器，可将空气中的灰尘过滤除去。过滤器出入口装有差压开关，当差压大于 200Pa，差压开关动作，向操作盘发出报警信号，说明过滤器滤网已堵，需要清洗。 7） 三台子加热器（如图 2 所示），用于温度要求较高的房间，通过二级加热，将房间温度维 持在要求范围内。 8） 三台加湿器，空

8、气太干燥，会给电子设备带来危害，电子设备需要防静电，所以在某些 房间装有加湿器，通过向空气中喷洒水蒸汽增大房间湿度，使房间湿度达到要求。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 9） 房间内送风阀，正常时全开，使空调风通过送风道送至各房间；回风阀，正常时全开， 使回风机通过回风道抽走房间内不新鲜空气。 10） 房间内排烟阀、新风阀，正常运行时为关闭状态。特殊情况下，如发生火灾后， 打开排烟阀并启动排烟风机，使房间内烟雾由排烟风机通过排烟风道抽到大气中；同时打开新风 阀，向房内引入外界新鲜空气。 3.1.2 空调系统的供风范围 机房空调控制系统通过送风机将温度合适的空

9、调风送到集控楼以下各区： 1） 机房 16m 的主控制室和计算机室。 2） 机房 16m 的会议室、办公室、储藏室及员工休息室。 3） 机房 11.4m 的电子设备小间 3.1.3 控制过程 A 送风温度控制送风温度控制 安装在送风机出口管道上的温度传感器，型号为 Pt100。温度传感器将送风管道温度传送到可 编程逻辑控制器 PLC 的输入模件，经转换后与存储器中的温度定值 16相比较，以调节制冷系统 或加热系统的水量控制阀。 冬季时启动采暖系统的热水泵，向空调系统的加热器提供循环热水，新风和回风的混合风经过 加热器后被加热，称为送风，由送风机经风管道吹至各区域房间。送风温度维持在 16设定值

10、。 如果送风温度过低，温度传感器将温度值传送到可编程逻辑控制器 PLC 的输入模件，经转换后与 存储器中的温度定值相比较、运算，然后发出控制信号来增大热水阀开度，加热器管道中的热水量 增大可提高送风温度。如果送风温度过低，可编程逻辑控制器 PLC 将发出相应控制信号来减小热 水阀开度，以降低送风温度。 夏季时启动制冷系统的冷水泵，向空调系统的冷却器提供循环冷却水，新风和回风的混合风经 过冷却器后被制冷，称为送风，由送风机经风管道吹至各区域房间。送风温度应维持在 16设定 值。如果送风温度过高，可编程逻辑控制器 PLC 将发出控制信号来增大冷水阀开度，冷却器管道 中的冷水量增大可降低送风温度。如

11、果送风温度过低，可编程逻辑控制器 PLC 将发出控制信号来 减小冷水阀开度，以提高送风温度。 B 运行方式的控制运行方式的控制 空调系统的投运方式主要依据室外温度及送风温度确定。集控楼墙外 30m 高处装有室外温度 传感器，型号是 Pt100，传感器四周加有遮阳罩，防止传感器在日照强度不同的情况下温度变化过 大。 空调制冷系统运行时，通过调节冷水阀可使送风温度达到设定值。当制冷系统的冷水控制阀已 关到最小，即不需要制冷水，且外界温度T低于15时，应停止运行制冷系统，通常这种情况为过 渡季。此时 PLC 发出控制信号：开大新风阀关小回风阀，以增大新风比，同时调整排风阀维持回 风压力正常。这样，加

12、大引入温度较低的新风量即可降低新风/回风的混合风温度，从而降低了送 风温度，使之维持在 16。 如果送风温度较低，关小新风阀开大回风阀，减小新风比可相应提高房间温度。当新风阀关到 了最小位而送风温度仍低于 16，此时 PLC 将发出控制信号，打开热水阀、启动热水泵来调节送 风温度。即开始投运加热系统。 C 房间子加热器的调节（如图房间子加热器的调节（如图 2 所示）所示） PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 图 2：子加热器系统 对于某些温度要求比较高的房间，例如电子设备小间，需要有单独的温度加热器，我们称之为 子加热器。该房间内装有温度传感器，温度设定值是 1

13、8。子加热器也为水循环加热式，热水管 入口有一电动调节阀。 送风进入电子设备小间前，先经过子加热器，使子加热器出口风温度达到 18。如果房间内 温度传感器送到 PLC 的实际温度低于 18，则由 PLC 发出控制信号增大热水阀开度；如果房间内 温度传感器送到 PLC 的实际温度高于 18，则由 PLC 发出控制信号减小热水阀开度，使之维持在 设定值。 D 加湿器的控制 有电子设备的房间，其相对湿度应当保持在50%，这就需要将送风进行湿度调节，通常在子加 热器后安装一台蒸汽加湿器。在需要加湿的房间内装有电容式湿度传感器，传感器的电容随环境的 相对湿度变化而变化，变送电路将湿度传感器的输入转换为

14、0- 100的连续电压信号，以表示 0- 100%的相对湿度。 当湿度传感器送到 PLC 的实际湿度低于 50%，PLC 经 PI 调节，通过输出模块发出控制信号加 大蒸汽量；当湿度传感器送到 PLC 的实际湿度高于 50%，PLC 经 PI 调节，通过输出模块发出控制 信号冷却蒸汽，以降低蒸汽量从而降低湿度。 3.1.4 设备的保护连锁 1） 在加热器出口风管道上装有一个防冻保护开关，这是典型的开环保护。当送风温度低于8 时，防冻保护开关动作，系统中所有风机停用，送风及排风调节阀关闭，回风调节阀打开。启动 热水泵同时打开热水阀，向空气加热器提供热水，以防止设备结霜。只有温度回升到 8以上，防

15、 冻保护开关才会复位。 2） 加热器水管道上装有 Pt100 温度传感器，用于测量热水温度。正常情况下水温应高于 30 才能达到加热空气的目的，如果温度传感器测得的水温小于 30，此值经 PLC 的输入模件送到 CPU，与设定值 30相比较，得出控制结果后由输出模件输出到热水阀，增大热水阀开度，以提 高热水温度。当热水阀已经开到最大还不能使水温维持在设定值 30，说明由热水泵送来的水温 度不合格，不能用于加热空气，延时 1 分钟后应停热水泵。 3） 空调控制系统的设计都需要考虑到火灾情况下的保护连锁，邯峰发电厂集控楼空调控制 系统与火警消防系统有着紧密的联系。 PDF 文件使用 “pdfFac

16、tory Pro“ 试用版本创建 空调系统向集控楼的各区有效地供给空调风，当某一区发生火灾产生烟雾或有毒气体泄露时， 进入到空调回风系统的烟雾会散发到集控楼的各个区域。为避免这种情况的发生，回风机入口风道 装有一个光电式感烟探头，当回风的烟雾浓度高于正常值时，感烟探头发出报警信号并将信号送至 PLC，使之发出控制命令关闭送风机和回风机。 各房间除了需要送风阀和回风阀以完成空调风的循环流通，同时还装有排烟阀和新风阀。正常 情况下，送风阀和回风阀打开，排烟阀和新风阀关闭。当某房间内发生火灾时，CO2火警系统的探 头发出火灾报警信号，并将信号传送到 CO2 火警盘。CO2 火警盘迅速采取消防措施，

17、同时将报警 信号发送到空调控制机柜，PLC 在接到信号后将关闭该房间的送风阀和回风阀，以防止雾窜入其它 房间，并将阀门已关的反馈信号送到主控室的火警盘，供运行人员监视。等到火被扑灭后，由运行 人员在操作面板打开该房间的排烟阀、新风阀及排烟风机，以抽除房间内烟雾。 送风阀和回风阀上均装有熔断器，当环境温度超过 70时，如果还没有火警信号联关阀门， 熔断器会熔断，直接将阀门关闭。同时向主控室的火警盘发送阀位关闭信号。这种设计有效地配合 了火警消防系统的控制，提高了集控楼的安全性。 3.2 第二套空调系统介绍 位于邯峰发电厂集控楼空调设备室南侧还有一套空调系统，其控制方式与第一套系统相类似， 下面介

18、绍不同之处。 3.2.1 供风范围 该空调系统通过送风机将温度合适的空调风送到机房以下各区： 1） 机房 22m 的暖通空调控制室。 2） 机房 11.4m 的直流设备室、电池室、楼道。 3） 机房 8.5m 的电缆层。 4） 机房 3.5m 的低压配电室。 5） 机房 0m 的电缆层、楼道。 6） 机房- 2.3m 的电缆沟。 由于该空调系统供风范围较大，所以风机的功率较大：每台回风机为76500m3/h，每台送风机 为 84420m3/h。 3.2.2 控制过程 南侧空调系统中有 2 个子加热器，用于对温度要求较高的房间区域如：直流设备室和电池室。 子加热器为电子空气加热器，设有两个调节档

19、。房间内有温度传感器，将室温信号送到 PLC 可编 程逻辑控制器，与存储器中的温度定值 18进行比较。当房间温度与定值差值小于 1时，不开加 热器；当房间温度与定值差值大于 1小于 3时，开加热器低档增温；当房间温度与定值差值大 于 3时，开加热器高档增温。 该空调系统不同于第一套系统，它所供风的房间不需加湿，故没有加湿器。 3 机房通风系统 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 图 3：机房通风系统 以机组为例，邯峰发电厂汽机房顶部装有 11 台屋顶风机用于机房通风，分为四组：三个 组各三台，一个组为二台。在机房 9m 钢梁上分别安装有 3个型号为 PT100的

20、温度传感器，测量机 房温度。各温度传感器测得的值分别送到 PLC，PLC 取中间值 T 与温度定值比较，并发出控制命 令：T26，不启动风机；26T29，开启第一组风机并自动联开相关的排风阀；29 T32，开启第二组风机并自动联开相关的排风阀；32T35，开启第三组风机并自动联 开相关的排风阀；T35，开启所有风机并自动联开相关的排风阀。 每个风机的出、入口分别装有差压开关，以监视风机状态并在风机故障时向 PLC 发出故障信 号。如果风机停止时差压大于 400Pa，或风机运行时差压小于 400Pa，说明运行不正常，监视面板 都会发出故障报警。 5 机房供热系统 图 4：机房供热系统 PDF 文

21、件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 在电厂不发电或检修时，需要对机房供热。机房四周墙壁约高处分别装有台热交换器， 交换器管内循环流动着蒸汽，风机将冷空气吹过交换器管外，空气被蒸汽加热并吹向机房内部。风 机的启停由运行人员在控制面板操作按扭，不经过 PLC，为手动控制方式。 6 结束语 HVAC 控制系统在邯峰发电厂的应用，实现了机房供暖、机房通风、集控楼房间温度及湿度的 自动控制调节。该控制系统的投运极大改善了运行人员及发电设备的工作环境，有效地保障了机 组、各电子设备的安全运行。 参考文献： 1Hanfeng Power Plant 2660MW Producttech

22、nical Documentation Volume 10： HVAC. 作者简介： 胡振静，女，河北邯郸那 ，大学本科，工程师，主要从事热工 DCS 设备检修维护工作。工作单位：河北省邯 郸市峰峰矿区义井镇邯峰发电厂检修部 056200 ；电话：0310- 5215357 刘永科，男，河北邯郸，大学本科，工程师，主要从事热工DCS设备检修维护工作。工作单位：河北省邯郸市 峰峰矿区义井镇邯峰发电厂检修部 056200 ；电话：0310- 5215354 张雷波，女，河北邯郸，大学本科，助理工程师，主要从事热工DCS设备检修维护工作。工作单位：河北省邯 郸市峰峰矿区义井镇邯峰发电厂检修部 056200 ；电话：0310- 5215357 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建