抗爆控制室空调通风控制系统浅析

2016-09-18暴长玮

石油化工自动化 2016年4期

关键词：抗爆控制室机柜

暴长玮

(中石化宁波工程有限公司，浙江宁波 315103)

抗爆控制室空调通风控制系统浅析

暴长玮

(中石化宁波工程有限公司，浙江宁波 315103)

抗爆控制室空调功能要求多，空调通风系统复杂，对空调通风系统的控制尤为重要。针对3个不同系统工况简要描述了典型的石油化工抗爆控制室空调通风控制系统，结合工程实际提出了关于抗爆控制室空调通风控制系统工程设计中的几点建议。

抗爆控制室空调系统通风系统事故系统控制系统

在现代石油化工厂设计中，抗爆控制室对空调通风系统的要求越来越高，抗爆控制室内房间类型多，空调功能要求也多种多样，空调通风系统复杂，并且控制室内现场操作、维护人员相对减少，因而对抗爆控制室内的空调通风系统集中控制显得尤为重要。

抗爆控制室内房间可分为重要房间和辅助房间，将重要房间和辅助房间的空调系统分开设置，有利于节省投资和温度、湿度调节。

辅助房间可以采用灵活方便调节的舒适性空调，如交接班室、资料室、办公室、会议室等。由于辅助房间布置分散，并且人员要求不同，所以空调控制系统采用分散就地控制，每个房间设置独立的操作系统，独立控制房间温度、湿度。

重要房间对空气温度、湿度、洁净度以及空气品质较高，如操作室、机柜间、工程师站等，一般采用恒温恒湿的工艺性空调，在全年运行中都要求室内达到恒温、恒湿，采用集中控制，并且分为多种设计工况，空调通风系统复杂，也是本文的研究重点。以下控制室空调控制系统仅研究重要房间的空调通风控制系统。

1　空调DDC自动控制系统简介

控制室空调控制系统一般采用DDC(direct digital controller)自动控制系统，它是一项构造简单操作容易的控制设备，可借助接口转接设备随负荷变化进行系统控制，如空调风机变频自动风量调整及密闭阀、防火阀等各阀门之间的切换等，可以让空调系统更有效率地运转，不仅降低了大量能耗和人力，而且还可使系统在设计要求的工况下稳定运行，从而延长设备的使用寿命以及达到自控工艺系统对环境的要求和节能目的。

DDC须与其他组件，如变频器、温度传感器、湿度传感器、焓差控制器、压力传感器、两通阀等整合搭配才能发挥功效。这些组件的输入、输出以模拟信号0～10V(DC)或低电流4～20mA送至DDC控制器。经DDC内置软件作判别后反馈来控制上述各组件，以达到调节空调系统的目的。DDC自动控制系统起到了对周边设备的监测及控制功能。

空调系统常用的控制元件，例如风阀开关、水阀开关、继电器等的操作，无论这些阀体的控制器是气动式还是电动式，无论这些阀体的作用为调整大小还是仅为开关动作，均可通过DDC控制系统自动操作。

DDC自动控制系统采集的控制参数包括温度、压力、相对湿度、流量等。控制程序和设定值可输入电脑内，并能够进行修正，如此可以取代过去对硬件控制器的校正。DDC自动控制系统可将检测到的温度、压力等控制参数，与设定值相比较，如果检测值小于或大于设定值，系统将会输出一系列的数字脉冲，这些脉冲则通过电气转换器或电动对电动转换器转变成控制装置的调整信号。若空调的控制器件为气动式，则需要另加1套气动/电动信号转换装置，将转换后的信号输入控制系统。

2　抗爆控制室空调控制系统

在空调系统中DDC自动控制系统的主要功能是对设备进行实时控制和监视，包括：调整设备的最佳启、停控制和节能运行；监测设备的运行状态；事故报警及维修报警；空调系统的参数监测和显示；异常状态报警；能量管理功能；事件记录及显示；火灾报警联锁停机；系统运行状态显示功能、打印等。

操作室空调控制系统主要分为空调系统、通风系统、排烟系统3个系统。由于3个系统共用送风管道和排风管道，操作室3个系统之间的切换需要通风设备与各类阀门的切换来完成，控制系统较为复杂，其控制逻辑见表1所列。

表1　抗爆控制室典型空调控制逻辑

2.1空调系统工况

1) 空调系统工况是操作室最常用的工况。由于操作室需要保证室内各区域风量平衡，室内空气气流流通顺畅，对房间内风量控制严格，所以空调系统工况参与联锁的设备和阀门最多。空调系统工况的控制首先是恒温、恒湿空调机组的备用控制，恒温、恒湿空调机组之间互为备用，运行空调机与备用机之间要完成故障自动切换、节能运行和启动时间设定等。

2) 空调系统送风量控制，根据室外温度变化以及室内房间冷热负荷的变化，空调系统需要自动调节空调的冷热负荷和风量。具体需要依据空调回风口的温度、湿度检测器，反馈信号至DDC空调控制系统，该系统根据内部程序计算后，调节恒温、恒湿空调机组的制冷量，并调节风管上的电动风量调节阀和风口处的对开多叶调节阀开启角度，保证室内温湿度和送风量的均衡。

空调送风的同时，还需要保持电动防火阀的开启状态，以保证空调系统的送风、回风系统顺畅。

3) 新风控制。由于抗爆控制室为封闭建筑，为保证室内正压和人员的新风量要求，必须设置新风系统。新风系统是由新风换气机及管道附件组成的一套独立空气处理系统，新风换气机将室外新鲜气体经过化学过滤，通过管道输送到室内。抗爆控制室室内新风机组一般为化学过滤机组，对室外新风进行粗效、中效过滤和有毒有害气体的吸附，过滤机组内部设置过滤器压差装置，一旦前后压差超过设定值，将传输信号至空调DDC系统并发出警报，提示更换过滤器并关闭新风系统，以确保室内人员安全。

2.2通风系统工况

通风系统工况多用于控制室开始投用，排除室内装修异味以及春秋过渡季的通风换气。启动通风系统后，由DDC系统自动打开新风化学过滤机组(大)、排烟风机以及送风管道、排风管道上的气密阀、防火阀等，电动风量调节等处于开启状态，并检测空调系统处于关闭状态。

2.3事故系统工况

事故系统工况指用于特殊情况，一般为外部有毒有害气体超标和内部发生火灾。当外部有毒有害气体浓度超标时，设置于新风入口处的有毒有害气体检测器将超标信号送至空调DDC系统并发出警报，由DDC系统联锁关闭所有入口的气密阀和新风化学过滤机组(大)，确保只开启恒温、恒湿空调机组以及送回风管道上的阀门，控制室内进行空气内部循环，保证控制室室内人员安全。

内部发生火灾时，DDC系统首先会收到火灾信号，然后联锁关闭所有设备和阀门，保证控制室内部火灾不蔓延。一旦明火扑灭后，为抢救控制室内部机柜及重要数据，人工切换DDC系统备用电源系统，DDC系统启动排烟系统工况，由DDC系统检测空调系统处于关闭状态，打开排烟风机以及排烟管道上的所有防火阀、气密阀、电动风量调节阀，同时打开新风化学过滤机组(大)用于排烟补风系统，保证室内烟气快速排除。

3　设计注意事项

现阶段存在工程设计阶段计算的空调制冷与实际送风风量不匹配的情况，送风量选择过大，实际造成风机一直在低效率下工作，不能高效地开展工作，不仅增加了风机的故障率，还造成了投资的浪费。

目前常规做法是机柜间和操作室共用1套恒温、恒湿空调系统，但因为2个房间的热负荷相差太大，有时难以调节到各自的要求。如果机柜间和操作间各设计1套恒温、恒湿空调系统，空调系统控制简单，但投资增大。因为在工程设计阶段，机柜间和操作室的发热量相差很大，计算的发热量一般大于实际发热量，因而导致恒温、恒湿空调机组设计时选型偏大，造成后期实际运行中机柜间和操作室室内温度、湿度不易达到各自的设计要求。满足了机柜间设计要求，就不易满足操作间设计要求，反之亦然。

若项目投资条件允许，根据机柜间和操作室面积大小和发热量情况，可以采用2套独立的空调系统。不能盲目地都只考虑1套空调系统，否则将导致机柜间和操作室制冷量和风量不匹配，最终将出现机柜间和操作室冷热不均的问题。