如何保證±0.1℃恒溫室的實現(xiàn).doc

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)請聯(lián)系網(wǎng)站刪除一、概述1.1工程概述隨著全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，世界各國對保護(hù)和改善生活環(huán)境與生態(tài)環(huán)境，保障人體健康的認(rèn)識越來越趨于一致。只有保護(hù)好環(huán)境，才能促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、社會環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。在這種環(huán)境的驅(qū)使下，我國大多數(shù)城市都開始在郊區(qū)中興建工業(yè)園區(qū)，逐步將現(xiàn)處于鬧市區(qū)中的大小廠礦遷至于興建的工業(yè)園區(qū)中。成都成量工具有限公司是我國研制和生產(chǎn)精密優(yōu)質(zhì)量具刃具產(chǎn)品的龍頭企業(yè)，產(chǎn)品除滿足國內(nèi)需求外，尚出口六十多個國家和地區(qū)。該公司為國家一級計量企業(yè)。根據(jù)成都市政府東調(diào)規(guī)劃，該公司遷址新都，建立新廠區(qū)。為使該工廠有關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)和檢定達(dá)到所需的特殊空氣環(huán)境，該廠特在2號建筑部分區(qū)域中實施恒溫恒濕中央空調(diào)工程。整個空調(diào)被調(diào)區(qū)域達(dá)800。該空調(diào)系統(tǒng)屬于高精度溫度控制領(lǐng)域，其基準(zhǔn)室溫度波動允許范圍達(dá)到0.1，全國僅有清華大學(xué)試驗室、國家航空航天中心、上海國家檢測中心等少數(shù)單位成功建立了這種系統(tǒng)。因該工程為交鑰匙工程，且技術(shù)含量較高，我公司在承接該工程后，立即組織技術(shù)人員對設(shè)計圖紙的各項參數(shù)、指標(biāo)做了反復(fù)的核算，發(fā)現(xiàn)原設(shè)計院的方案并不能滿足建設(shè)方對各房間的技術(shù)指標(biāo)的要求。我公司在取得建設(shè)單位同意的情況下，對該工程進(jìn)行了深化設(shè)計。該工程是一個邊摸索、邊設(shè)計、邊施工的項目。1.2高精度溫度控制空調(diào)系統(tǒng)的特點(diǎn)該空調(diào)工程分為兩個系統(tǒng)，共15個房間，其中精度要求最高為基準(zhǔn)室,技術(shù)要求如下房間名稱溫 度（）相對濕度（%）潔凈度等級氣流速度（m/s)溫度變化（/h）溫度梯度（/m）基準(zhǔn)室200.130-506級無吹拂感0.10.2為滿足基準(zhǔn)室對環(huán)境溫濕度高精度的要求，受控房間對室內(nèi)環(huán)境的溫濕度、風(fēng)量等相關(guān)技術(shù)指標(biāo)有嚴(yán)格要求：1、要有穩(wěn)定的溫度場。一是空調(diào)系統(tǒng)的制冷量能滿足房間的負(fù)荷量，將房間內(nèi)的溫度控制在要求溫度的大致范圍內(nèi)；二是房間內(nèi)要有一個合理的氣流組織，以便于溫度的穩(wěn)定。2、要求控制精度高。一是控制元件靈敏度提高。針對溫度控制精度為0.1的環(huán)境控制，我們選用的溫度傳感器精度為0.06，在現(xiàn)場調(diào)校后可滿足0.1的環(huán)境控制要求。二、設(shè)計要點(diǎn)2.1空調(diào)負(fù)荷的確定根據(jù)建設(shè)方提供資料及成都地區(qū)氣象情況計算出，整個空調(diào)系統(tǒng)的制冷量為30萬大卡，選擇制冷量為30萬大卡的制冷機(jī)。2.2風(fēng)量及氣流組織的確定高精度的溫度控制，需要減少一切可能的干擾，其系統(tǒng)必定是定風(fēng)量系統(tǒng)，即保證送風(fēng)的恒定，以及各個房間風(fēng)量的恒定。因此，在平時運(yùn)行時，其送風(fēng)總管的風(fēng)閥，以及各支管和末端的風(fēng)量平時都不需要調(diào)節(jié)，只在風(fēng)平衡調(diào)試時，根據(jù)需求風(fēng)量調(diào)節(jié)各個風(fēng)閥，使其滿足設(shè)計值即可。為了滿足室內(nèi)恒溫恒濕精度的要求，恒溫恒濕空調(diào)房間的換氣次數(shù)，要比普通空調(diào)換氣次數(shù)大，根據(jù)其他工程的成功經(jīng)驗，0.1的恒溫室，換氣次數(shù)50次/h。具體風(fēng)量計算見下表。房間名稱溫度要求換氣次數(shù)（次/h)凈化級別房間面積(m2)房間高度(m)房間容積(m3)送風(fēng)量(m3/h)基準(zhǔn)室200.1806級28.223.393.1267450.08氣流組織設(shè)計也是影響恒溫室精度的主要因素之一，在高精度的恒溫恒濕室內(nèi)設(shè)計氣流組織，應(yīng)考慮以下原則：合理的氣流組織，充分發(fā)揮送風(fēng)氣流的冷卻或加熱作用；建立一個穩(wěn)定均勻的溫度場，以保證在氣流到達(dá)工作區(qū)時，其平均溫度與工作區(qū)的溫度差不超過允許的溫度波動值；氣流組織采用上送下回式（如下圖），易形成均勻的溫度場和速度場；且0.1高精度的恒溫恒濕室換氣次數(shù)高，送風(fēng)量大，而房間高度小于4米，宜采用孔板送風(fēng)，保證送風(fēng)的均勻性，才能達(dá)到一個穩(wěn)定的溫度場，有利于溫度的穩(wěn)定。因此我們把溫度要求高的基準(zhǔn)室設(shè)置為全孔板送風(fēng)。送風(fēng)孔板的開孔率按房間離地高度1.5米處，斷面風(fēng)速為0.25m/s設(shè)計。2.3風(fēng)速及風(fēng)管規(guī)格主管風(fēng)速按設(shè)計規(guī)范取8m/s。考慮到支管上裝有電加熱器，支管風(fēng)速不能過快或過慢，風(fēng)速過快造成空氣不能與電加熱器進(jìn)行良好的熱交換，而風(fēng)速過慢則造成空氣不能將熱量帶走，兩種情況的發(fā)生都不利于室內(nèi)溫度的控制。我們綜合考慮電加熱器的加熱能力后，確定支管風(fēng)速為4.5m/s時能取得較好的效果。然后我們根據(jù)各主、支管的風(fēng)量及風(fēng)速確定了其相應(yīng)的規(guī)格。2.4電加熱器的確定為了確保室內(nèi)溫度的高精度控制，在加熱手段上我們采用兩級控制。在機(jī)組的送風(fēng)管上安裝有送風(fēng)溫度傳感器，根據(jù)該信號系統(tǒng)PID調(diào)節(jié)冷水閥及機(jī)組電加熱器，使機(jī)組的送風(fēng)溫度保持在設(shè)定的總管出風(fēng)溫度，當(dāng)此溫度濕度基本恒定后，則室外的氣候變化的已基本不能影響室內(nèi)溫度濕度的變化；后級為支管電加熱器的精調(diào)控制。由于后級為支管電加熱器，因此后級控制只能加熱，而室內(nèi)照明、人員以及其他設(shè)備均為發(fā)熱源，因此，總管上的送風(fēng)溫度必須低于20，考慮到送風(fēng)風(fēng)管的保溫?fù)p耗等原因，可在送風(fēng)溫度設(shè)定的較低一些，但我們還需考慮電加熱器本身的加熱能力以及節(jié)能方面的考慮，不能一味降低送風(fēng)溫度。因此，我們將屬于檢測車間的發(fā)熱量小的、且精度要求高的基準(zhǔn)室所在空調(diào)系統(tǒng)K2-1的送風(fēng)溫度設(shè)置為18。二次電加熱器是作為后級的溫度精度控制的唯一手段，是使用無極調(diào)功器來對其進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了使系統(tǒng)的具備可調(diào)節(jié)性，必須讓電加熱器的通常使用范圍在其功率的20%-80%。因此二次電加熱器就必須有足夠的加熱能力，為此我們在二次電加熱器的選擇上，讓其溫升能力達(dá)到了5。具體功率如下表：房間名稱送風(fēng)量(m3/h)風(fēng)量重量（1.15kg/m3）燈電加熱器計算功率（KW）minority n. 少數(shù)；少數(shù)民族調(diào)整范圍5，效率按85%考慮電加熱器River Severn 塞文河實際功率（KW）極好的基準(zhǔn)室stare vi. 凝視；盯著看7450.088567.592crossroads n. 十字路口11.8994333312impair vt. 削弱；損傷2.5溫度傳感器的確定在有0.1高精度控制要求的房間需加設(shè)兩個溫度傳感器。be made up of 由構(gòu)成1、送風(fēng)支管電加熱器后加裝送風(fēng)溫度傳感器，一則可監(jiān)測支管電加熱器后的風(fēng)管送風(fēng)溫度，監(jiān)測電加熱器的加熱能力。二則如控制需要，可與室內(nèi)溫度一起參與串級控制，作為送風(fēng)溫度限定的控制，增加一種控制手段，但其并非實現(xiàn)最終的控制目標(biāo)。我們風(fēng)管溫度傳感器，精度為0.19。串級控制原理為：由于室內(nèi)溫度傳感器安裝的位置距離電加熱器較遠(yuǎn)，當(dāng)電加熱器做調(diào)節(jié)動作時，其室內(nèi)溫度不能實時跟隨其動作快速變化，可能有較長的滯后時間，這樣就有可能引起控制回路及室內(nèi)溫度的不斷振蕩，達(dá)不到穩(wěn)態(tài)或達(dá)到穩(wěn)態(tài)的時間較長，不能滿足高精度的控制。而在電加熱器后增加一溫度傳感器，離電加熱器較近，這樣當(dāng)電加熱器做調(diào)節(jié)控制時，該送風(fēng)溫度能迅速響應(yīng)，把其作為一個中間環(huán)節(jié)參與控制，就能起到較快達(dá)到穩(wěn)態(tài)的作用。hunger n. 饑餓；欲望2、被控房間內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，由于基準(zhǔn)室溫度控制精度要求200.1，我們選用精度為0.06的溫度傳感器，通過精密溫度控制的溫度控制軟件，在自控系統(tǒng)中進(jìn)行數(shù)據(jù)修正調(diào)校及控制補(bǔ)償，滿足系統(tǒng)控制要求。2.6.組合式空調(diào)器的選型aware adj. 意識到的；知道的組合式空調(diào)器是整個空調(diào)系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)將室內(nèi)環(huán)境控制在一個穩(wěn)定的范圍內(nèi)，對于它的選擇至關(guān)重要。選擇組合式空調(diào)器主要是要確定其幾大重要功能，如降溫、加熱、除濕、加濕、過濾空氣等。 基準(zhǔn)室所在系統(tǒng)的組合空調(diào)器的構(gòu)造見下表，組合式空調(diào)器構(gòu)造表：序號名稱型號及規(guī)格單位數(shù)量備注K2-1組裝式空調(diào)器YSM-50L-4070-HH-L臺11新回風(fēng)混合段頂部開回風(fēng)口2242*610端部開新風(fēng)口1443*310段12初效過濾段袋式過濾器：過濾效率80%（5m）段13分風(fēng)噴淋擋水段雙排噴淋段14中間段段15二次回風(fēng)中間段頂部回風(fēng)口1000*400段1進(jìn)風(fēng)：T=12.0，i=33.53kj/kg出風(fēng)：T=13.5，i=36.1kj/kg6蒸汽加熱段段17中間段段18電加熱段4+7+10+14=35kw段1進(jìn)風(fēng)：T=13.5，i=36.1kj/kg9風(fēng)機(jī)段L=25000m3/h余壓=1450paN=22kw段1理論風(fēng)量22702 m3/h，風(fēng)機(jī)功率按90%，考慮風(fēng)機(jī)溫升1.510勻流段段111中效過濾段袋式過濾器：過濾效率70%（1m）段112干蒸汽加濕段頂部開出風(fēng)口：2242610段1w=12kg/h在降溫方面，由于室內(nèi)被調(diào)區(qū)屬于工業(yè)生產(chǎn)車間，有部分有害氣體產(chǎn)生，所以我們選用的是對空氣有一定凈化作用的噴淋式冷卻。并通過電動三通閥來控制噴淋水溫來將空氣溫度降至室內(nèi)狀態(tài)的露點(diǎn)溫度的方法，來達(dá)到除濕的作用。噴淋冷卻系統(tǒng)流程圖在加熱方面，我們在組合式空調(diào)器內(nèi)設(shè)有電加熱器和蒸汽加熱器。電加熱器包括四級調(diào)節(jié)：0.25、0.5、0.75、1，通過送風(fēng)總管內(nèi)溫度傳感器來控制電加熱器的組合及啟停，來保證預(yù)先設(shè)定的出風(fēng)溫度。當(dāng)四組電加熱器全開，空氣溫度仍不能升到預(yù)先設(shè)定的溫度時，蒸汽加熱器的電動二通閥將逐漸開啟，空調(diào)通過蒸汽加熱盤管來加熱空氣。并且電動二通閥的開啟度由送風(fēng)總管的溫度傳感器控制。在加濕方面，我們選用了自動調(diào)節(jié)型干蒸汽加濕器,其啟停及開啟度由送風(fēng)總管內(nèi)的濕度傳感器控制。在濕度低于出風(fēng)狀態(tài)點(diǎn)與室內(nèi)狀態(tài)點(diǎn)擁有相同的露點(diǎn)溫度時對應(yīng)的濕度時，干蒸汽加濕器開始啟動，達(dá)到設(shè)定時自動關(guān)閉。組合式空調(diào)器降溫除濕、加熱、加濕的系統(tǒng)流程圖如下：2.7相關(guān)配套設(shè)備的選擇序號設(shè)備名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注1冷卻水泵ISW100-160B臺2一用一備2冷凍水泵ISW100/125臺2一用一備3噴淋泵ISG80-160臺2一用一備4冷卻塔Q=100m3/h臺1為了減少外界氣候條件的干擾，恒溫恒濕室在建筑處理方面，必須做一些特殊的處理，這不僅有利于保證恒溫恒濕的精度，而且對空調(diào)設(shè)備的投資運(yùn)行費(fèi)用方面，也有著重要的意義：1、維護(hù)結(jié)構(gòu)的熱惰性及隔汽防潮，最好采用彩鋼板做隔斷。2、高精度恒溫室外圍應(yīng)設(shè)有低精度的恒溫室作套間。三、施工要點(diǎn)風(fēng)管制作的各項指標(biāo)應(yīng)嚴(yán)格按照通風(fēng)與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范GB50243-2002執(zhí)行。以下幾點(diǎn)應(yīng)加以注意：3.1風(fēng)管制作的嚴(yán)密性該系統(tǒng)風(fēng)管為中壓系統(tǒng)，接縫和接管連接處均應(yīng)增加密封措施，應(yīng)用密封膠涂抹所有拼縫，保證風(fēng)管的嚴(yán)密性。以防止能量的散失。風(fēng)管制作安裝好后，應(yīng)做漏光試驗，在試驗過程發(fā)現(xiàn)的漏點(diǎn)應(yīng)及時采取措施補(bǔ)上。3.2電加熱器的安裝風(fēng)管式電加熱器宜安裝在風(fēng)管立管上，以使得加熱量的均勻。因電加熱器會發(fā)熱，安裝時其兩端應(yīng)用石棉墊做墊片。3.3溫度傳感器的安裝為防止其他熱能的干擾，溫度傳感器應(yīng)安裝在遠(yuǎn)離熱源、氣流暢通的位置。3.4房間內(nèi)的布置安裝房間內(nèi)的設(shè)備時應(yīng)讓開回風(fēng)風(fēng)口，使得氣流暢通。四、關(guān)于調(diào)試1、由于基準(zhǔn)室是溫度精度要求最高的房間，該房間應(yīng)保持正壓。2、設(shè)置PID參數(shù)時，不能單獨(dú)強(qiáng)調(diào)某個單元值，只有做出正確的測量和比較后，如何才能更好地糾正系統(tǒng)。3、房間的濕度控制，通過組合式空調(diào)機(jī)組的濕度控制功能來滿足要求。在夏季，可調(diào)節(jié)噴淋段出風(fēng)的露點(diǎn)濕度，控制室內(nèi)濕度在設(shè)定值；在冬季，可調(diào)節(jié)噴淋段出風(fēng)的露點(diǎn)濕度，控制室內(nèi)濕度在設(shè)定值，當(dāng)噴淋不能滿足濕度要求時，打開蒸氣加濕器，控制室內(nèi)濕度在設(shè)定值。4、組合式空調(diào)機(jī)組設(shè)置送風(fēng)動壓傳感器，監(jiān)測其送風(fēng)動壓，保證其送風(fēng)風(fēng)量恒定。監(jiān)測組合式空調(diào)機(jī)組送風(fēng)流量，當(dāng)送風(fēng)風(fēng)量滿足要求時，才能開啟機(jī)組電加熱器。房間送風(fēng)加熱段設(shè)置氣體流量開關(guān)，與電加熱器閥連鎖，當(dāng)風(fēng)量過低時會自動切斷加熱器電源?？照{(diào)機(jī)組與消防信