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南海石化应用honyewell自控
日期：2025-05-19 05:01
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摘要：
南海石化应用honyewell自控
谢 琦1,2 吴 敏2
摘 要: 介绍了中海壳牌南海石化项目中工业与行政建筑物区的空调自控系统及Honeywell 公司的Excel 系列控制器、仪表在该项目中的应用。
关键词: 智能建筑;直接数字式控制器; 变风量空调系统; 末端调节
空调自控系统是智能建筑集成系统的重要组成部分, 空调自控设备是智能建筑物中重要的自控设备。由于空调设备本身是建筑的耗能大户, 所以从节能方面考虑, 目前大型空调系统一般采用变风量控制。变风量空调(VAV)系统用改变送风量的方法, 维持室温恒定, 以适应不同的室内负荷。该系统突出的优点: 节能潜力大, 控制灵活, 可避免冷冻水、冷凝水上顶棚等; 近几年特别是计算机工业的发展,
使得变风量空调设备具有智能能力, 因此应用范围不断扩展[1- 2 ] 。中海壳牌石油化工有限公司(CSPC) , 作为目前中国投资额*大的中外合资项目, 在广东大亚湾(南海)建成并运营一座投资额达43亿美元、***规模的石化联合工厂。该厂于2005 年12月建设完工, 进入运营阶段。中冶集团成为该工程国内外众多分包商之一, 承担了工业与行政建筑物区的总承包项目(以下简称“南海石化”) 。在项目的空调自控系统设计中, 我们依照石化企业在办公、科研及生产时对空调指标等的诸多要求, 结合VAV 控制系统的相关特点, 对以空调控制为主的自控系统进行了优化设计。到目前为止, 南海石化项目中工业与行政建筑物区的空调自控系统运营效果良好。
南海石化应用honyewell自控
南海石化应用honyewell自控
1 工程概况
“南海石化”项目的工业与行政建筑物区的工程, 由中央办公楼、中央实验室、技术中心、技术仓库、更衣室、医疗中心、消防站、变电站、中央食堂、中央车间、加油站、主门卫、货车门卫、化学品仓库、三修车间等15个主建筑物组成。总建筑面积近5 万m2 ,其中*高层数的中央办公楼为6 层。该项目建筑物区内的单体建筑分散, 不宜
采用大规模控制器。经过业主的认可, *终采用了各控制器分散控制、各建筑物DDC 集中报警的控制模式。此设计方案既满足了工程需
要, 也为工程承包商节省了资金。
2 主要技术特点
“南海石化”项目建筑物区内的空调自控系统选用美国HONEYWELL 公司的Excel 系列控制系统, 共有XL50 直接数字式控制器37台, 分别安装在31 个DCP控制箱内。另外,还有VAV箱用的Excel 10 控制器116 台,风机盘管用的温度模块110 个。
211 分散控制
对于空调设备相对集中的区域或楼层设控制箱, 配置1台或数台控制器, 采用Excel50控制器(XL 50 型)。该控制器是一种以微处理器为基础的可编程中小型直接数字控制器, 用于建筑物设备管理。它既可以单独不联网工作, 也可通过C-Bus 总线通讯模块具备远程通讯功能, 可与Excel5000 系统通讯。它对模拟或数字信号可提供8 个模拟输入(万用的)、4 个模拟输出、4 个数字输入、6 个数字输出, 本体*大的容量为22 个物理点,即可联接22 个探测器或开关、操作器。它通过LONWORKS 接口可以实现点数扩展。可选的Excel XI582 操作员接口,可进行问答式人机对话, 从而方便了对信息和
控制数据的存取, 并供现场编程、调试、设定和维修之用。
Excel 50控制器的主要优点如下: 独立或联网操作,CARE 生成应用程序, 低成本模块化设计, 有多种操作员接口, 点趋势历史数据, 预先配置应用程序模块, 报警处理功能,72 h 后备电池保护RAM 数据。该控制器使用的软件还具有如下功能:*佳启动: 根据建筑物人员使用情况, 提前开启空调设备。*佳关机: 根据建筑物人员下班情况, 提前关闭空调设备。间歇运行: 在不影响舒适程度的前提下,
使设备合理地间歇运行, 以减少空调能耗。焓值控制: 充分考虑空气潜热, *大限度地利用室外空气进行室内温度控制, 尽量减少空调设备运行时的能耗。夜间风: 在凉爽季节, 用夜间风充满建筑物, 以节约空调能耗。分散控制减少了集中式控制的布线成本,系统故障风险小、调试简单、维护方便。
212 集中报警
各控制器(DDC) 通过无源接点向集中式报警箱报警(图1) ,通知维护人员检修故障设备。由于各DDC 有液晶显示人机介面和报警信息缓存单元可供查询, 因此可以很快确认故障种类。
图1 集中式报警模式
213 变风量空调系统(VAV) 控制[3 - 4 ] VAV 空调系统是通过改变送风量或调节送风的温度来控制某一空调区域温度的一种空
调系统。系统通过变风量末端装置调节送入房间的风量, 并相应调节空调机的风量来适应系统风量需求。其特点是节能、可维修、可联网
操作。采用VAV 空调系统可显著节约风机耗能。因为在全年空调的建筑物内, 大部分时间, 系统都在部分负荷下工作, 如采用末端变
风量系统,控制系统静压调节风机总风量, 则风机耗能将大大减少。此外, VAV 末端还有隔离噪音的作用。变风量空调系统由空气处理
机组、新风/ 排风/送风/ 回风管道、变风量空调箱、房间温控器等组成, 其中变风量空调箱是该系统的*重要部分。该项目采用技术成熟的定静压控制和压力无关的VAV 末端控制相结合的方式, 对中央
办公楼和技术中心等建筑物的变风量空调系统进行控制。由于控制投资等因素的影响, 该项目在VAV 系统控制方面, 未采用*新的TRAV
端调节变风量系统。在风管静压*低点安装静压传感器, 测量该点的静压, 并调节风机的转速, 使该点的静压恒定在变风量末端的*低工作压力。即通过调节送风量来实现定静压控制。送风的温度则
由DDC 控制表冷器的水阀开度进行调节。定静压控制法的控制原理如2 所示。图2 定静压控制原理
末端控制采用压力无关型, 配有差压变送器和房间温度传感器。控制器根据差压变送器测量值计算实际送风量, 与送风量设定值比较, 出风门控制信号以调节送风量。而室内温度传感器则起到修定送风量设定值的作用,可根据不同的室内温度重新调节送风量的设定值。室内较冷时, 即室内的热负荷较低时, 减小送风量的设定值; 室内的热负荷较高时, 则增加送风量的设定值。该项目采用美国HONEYWELL 公司的控制器W7751H , 对VAV 箱进行一对一控制。压力无关型VAV 末端控制原理如图3 所示。
图3 压力无关型VAV 末端控制
214 湿度控制和排风控制
该项目只对变风量组合式空调机进行加湿工作。一般在冬季模式下才进行湿度的控制。当回风湿度下降到下限时, 控制加湿器开启,增加空气中的湿度含量; 当回风湿度上升到上限时, 停止加湿器的工作。可进行加湿器的强制启/ 停控制和机旁手动启/ 停控制。有的建筑
物内空调系统只有新风, 则可根据新风的温湿度控制加湿器的工作。
各建筑物的排风机由DDC 控制,一般根据工况等进行启/ 停控制。对重要建筑物(如中央办公楼、中央实验室等) 的每个排风点一般采用双风机, 一用一备。采用压差开关检测排风机的工作状态, 当排风量需要**控制时, 可采用变频排风机。中央办公楼的屋顶排风主管进行了静压检测, 由DDC 根据静压值自动调节变频排风机。3 应用中遇到的问题及解决方法
311 控制器PID 参数整定
在设备安装过程中, 由于安装位置和设备间配合的千差万别, 因而对涉及温度、压力、流量的PID 控制回路,造成DDC 内部预先设
置的参数不适合工况, 使控制效果产生震荡。经过对照仪表施工图, 检查和个别适当调整相关仪表的位置, 修改设定参数, *终保证了控制动作反应迅速, 同时通过积分运算能有效的消除静态偏差。
DDC提供了现场手操器级和编程级的参数调节, 在HONEYWELL 公司DDC编程平台CARE 上,更提供了静态和动态仿真工具, 使参数调节的效果可以一目了然。
312 VAV 的参数设定
在VAV 箱安装调试过程中, VAV 控制器23W7751H 内部提供了大量现场级参数配置的选项: 如VAV 箱的控制形式(压力无关或压力相关) 、外接传感器的类型、*大/ *小一次风量、*小/ *大诱导回风量等。这些参数的配置是调试工作的难点。个别变风量末端在出厂标定时不够**,容易导致系统振荡。通过与工艺专业及相关设备厂商的工程师配合, 用电脑连接W7751H 上的LONWORKS接口, 调整设定参数和在线诊断VAV 控制器的动作效果, *终达到VAV 系统的控制效果。
4 设计和施工中应注意的问题
411 设计中的注意事项
(1)送风管内静压控制点一般设在主管全长的2/ 3 处(距风机出口) 。(2) 送风管为双(或三) 主管时, 每根主管的测压点应设在送风管静压箱后2D (D 为主管直径) 处。(3) 送风温湿度传感器应设在距空调风机送风口1 m 的地方。(4) 户外型温湿度传感器的安装位置应注意朝向, 避免在阳光照射和雨淋的地方。5) VAV 末端选型不宜过大, 过大会降低调节能力。*大设计风量应为所选规格的30 %～100 %名义*大风量, *小设计风量应为*大设计风量的0～80 % 。
412 施工经验
(1)控制器的安装、接线与接地: 各传感器、执行机构与XL50 控制器的连接电缆在进入DCP 控制箱前10cm 做好屏蔽层的剥离, 并
用热缩材料封好切口, 挂上电缆标牌, 将电线引入箱内线槽。进入电线必须配合针型线端或浸锡接线, 以确保接线端的接触良好。Xl50 控制器采用悬浮接地, 各传感器与执行机构接地点的连接良好。220 V 电源线采用保护接地,与保护接地系统连接良好。(2) 水管式温度传感器型号为VF20T , 安装时必须传感部件朝上, 接线端朝下形成30～60°角形式,以方便传感器周边温差产生的冷凝水能沿传感器壳体流出, 确保仪表读数**。
(3)挂墙式温湿度传感器型号为H7012B ,安装在距地面115 m以上的墙壁上, 尽量选取远离门窗且代表采集区域平均温湿度的位置安
装。(4)室内静压传感器型号为L P1A02 , 安装在距地面215 m以上的墙壁上或天花上。尽量选取远离门、窗和空气压力波动频繁处, 又
可代表采集区域平均静压的位置安装。(5) 室外接线盒采用防水接线盒, 防护等级达到IP54 的传感器及自控设备可采用露天安装, 防护等级达不到IP54 的设备必须增加防雨装置。
5 结 语
CSPC“南海石化”项目工业与行政建筑物区的空调自控系统的设计, 满足了工厂的自动控制要求, 并顺利投入运行, 提高了工厂的自动化水平, 降低了操作人员的劳动强度和值班人数, 创造了良好的工作环境。一个好的空调自控系统, 除了良好的末端基础之外, 还应该
从至少三方面来保证和体现: 优良的设计思考、良好的施工管理和合格的设备供应商。
24 工程建设第38 卷 第6期__南海石化应用honyewell自控