風(fēng)機(jī)水泵的工作原理和控制要求及應(yīng)用說明

　　摘要：隨著建筑行業(yè)快速發(fā)展，BA設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，通過聯(lián)網(wǎng)，對(duì)分布于監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)的區(qū)域智能分站（即DDC）與各種特定的末端設(shè)備進(jìn)行連接，對(duì)建筑內(nèi)的各種用電設(shè)備（如送排風(fēng)風(fēng)機(jī)、給排水、電梯、照明等）進(jìn)行實(shí)時(shí)集中監(jiān)視和管理的專業(yè)樓宇自動(dòng)化控制。本文以風(fēng)機(jī)、水泵為對(duì)象，結(jié)合建筑行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，介紹了風(fēng)機(jī)水泵的工作原理和控制要求，最后結(jié)合智能控制器給出專業(yè)化解決方案。

　　關(guān)鍵詞：BA設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) 消防 風(fēng)機(jī) 水泵 智能控制器

　　一、引言

　　風(fēng)機(jī)、水泵是一種通用類機(jī)械，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活等各個(gè)領(lǐng)域，同時(shí)各類設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于風(fēng)機(jī)、水泵在建筑領(lǐng)域不同場(chǎng)合下的控制保護(hù)也有相應(yīng)的具體要求。隨著建筑行業(yè)快速發(fā)展，樓宇自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（BAS，Build Automatic Monitor System）也普遍應(yīng)用于樓宇和大型公共建筑建設(shè)項(xiàng)目中。

　　二、智能控制器

　　智能控制器采用Freescale公司推出的32位ColdFire V1 內(nèi)核MCF51EM256的處理器作為控制核心，4路16位SAR型ADC，3個(gè)SPI、3個(gè)SCI和1個(gè)I2C接口，3個(gè)定時(shí)模塊硬件，獨(dú)立的RTC時(shí)鐘和兩個(gè)安全的FLASH內(nèi)存，豐富的GPIO口，豐富的CPU片山資源保證了模塊的可靠性和先進(jìn)性。

　　控制器集測(cè)量、保護(hù)、控制、總線通訊為一體，取代了原有用分列元件配置的各種保護(hù)繼電器、電測(cè)儀表、轉(zhuǎn)換開關(guān)、按鈕及信號(hào)指示燈，集成了直接啟動(dòng)、星三角啟動(dòng)等多種控制方式。同時(shí)提供操作次數(shù)、運(yùn)行時(shí)間、跳閘事件等重要管理信息的記錄，總線通信功能可以同管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和遠(yuǎn)程控制，提高了樓宇智能化水平，簡(jiǎn)化了傳統(tǒng)的控制柜設(shè)計(jì)。

　　2.1 控制器的結(jié)構(gòu)

　　控制器主要由顯示控制主體、互感器組成。顯示控制主體由控制面板、人機(jī)交互界面，信號(hào)處理電路、4-20mA模擬量（水位）信號(hào)互感器信號(hào)采集，開關(guān)狀態(tài)采集、蜂鳴器報(bào)警電路、繼電器執(zhí)行輸出機(jī)構(gòu)組成?；ジ衅鞑捎萌灰惑w組合式結(jié)構(gòu)，5P10保護(hù)型互感器。

　　2.2 控制器的功能特點(diǎn)

　　1）電參量計(jì)量：電流、電壓、功率、功率因素及電能等。

　　2）豐富的保護(hù)功能：過壓/欠壓、相序、啟動(dòng)超時(shí)、過載、欠載（干轉(zhuǎn)）、短路、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)/阻塞、外部故障等。

　　3）豐富的診斷數(shù)據(jù)：早期報(bào)警信息（用于設(shè)備的早期維護(hù)）、帶時(shí)間戳的故障記錄、回檢故障（如發(fā)出啟動(dòng)控制命令后，主回路中沒有電流）等。

　　4）多種信號(hào)檢測(cè)：浮球式液位傳感器、干簧式液位傳感器、4-20mA液位變送器、壓力、溫度等信號(hào)。

　　5）手動(dòng)/自動(dòng)模式：壓力、溫度、水位手動(dòng)/自動(dòng)交替互備運(yùn)行，支持中水位一臺(tái)水泵運(yùn)行，高水位兩臺(tái)水泵同時(shí)運(yùn)行。

　　6）集成RS485 通訊接口，Modbus-RTU通訊協(xié)議，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的組網(wǎng)運(yùn)行、后臺(tái)監(jiān)控等功能。

　　7）集成2個(gè)獨(dú)立的定時(shí)器，具有定時(shí)啟泵功能。

　　8）AC/DC電源供給。

　　三、風(fēng)機(jī)控制方案

　　國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集《常用電機(jī)控制電路》（10D303-2）收集了建筑中常用風(fēng)機(jī)的控制電路，羅列了排煙風(fēng)機(jī)、兩用單速風(fēng)機(jī)、排風(fēng)兼排煙兩用雙速風(fēng)機(jī)等幾種方案，方便電氣設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高了工作效率。但隨著建筑節(jié)能要求和建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范的推出，采用原來圖集分立元件方式的控制方案已無法滿足設(shè)備升級(jí)的要求和監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)設(shè)備監(jiān)控內(nèi)容的需求。

　　3.1 普通風(fēng)機(jī)控制原理

　　標(biāo)準(zhǔn)對(duì)普通風(fēng)機(jī)與電動(dòng)風(fēng)閥的聯(lián)動(dòng)要求為：“所有交流電動(dòng)機(jī)均應(yīng)裝設(shè)相間短路、接地故障保護(hù)，并根據(jù)具體情況分別裝設(shè)過載、斷相及低電壓保護(hù)”。風(fēng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，風(fēng)閥開啟：返回手動(dòng)/自動(dòng)模式至DDC，自動(dòng)模式下接收DDC控制信號(hào)，運(yùn)行過程中出現(xiàn)短路、過負(fù)荷故障時(shí)進(jìn)行保護(hù)，指示燈報(bào)警，且將風(fēng)機(jī)故障信號(hào)返回至控制中心。

　　圖1 普通風(fēng)機(jī)控制電路圖

　　3.2 排風(fēng)兼排煙兩用風(fēng)機(jī)控制原理

　　《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ/T 16-2008）7.6.4條：“對(duì)于突然斷電比過負(fù)荷造成的損失更大的線路，該線路的過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)作用于信號(hào)而不是應(yīng)切斷電路?！边^負(fù)荷保護(hù)的對(duì)象有兩個(gè)：一個(gè)是消防設(shè)備，即電動(dòng)機(jī)；另一個(gè)是為這些消防設(shè)備配電的線路?？刂埔蟀ǎ?）當(dāng)接收到（常閉）主令信號(hào)后，允許通過控制面板、現(xiàn)場(chǎng)就地箱或DDC控制中心對(duì)風(fēng)機(jī)啟/?？刂啤?）三地控制權(quán)限由控制面板選擇決定。3）平時(shí)運(yùn)行時(shí)，如果出現(xiàn)過載、斷相等故障，則保護(hù)動(dòng)作。4）當(dāng)有消防應(yīng)急信號(hào)或消防中心信號(hào)后，風(fēng)機(jī)必須啟動(dòng)，運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障時(shí)只報(bào)警不脫扣，且將報(bào)警信號(hào)返回至控制中心。5）排煙280°防火閥與排煙風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)控制，排煙防火閥常開，關(guān)閉時(shí)聯(lián)鎖排煙風(fēng)機(jī)關(guān)閉，將排煙防火閥關(guān)閉信號(hào)輸出至監(jiān)控中心。圖2排風(fēng)兼排煙兩用風(fēng)機(jī)控制電路圖

　　排風(fēng)和消防合用系統(tǒng)中廣泛采用雙速電機(jī)。平時(shí)排風(fēng)換氣時(shí)，風(fēng)機(jī)低速運(yùn)行，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，風(fēng)機(jī)立即轉(zhuǎn)為高速運(yùn)行，作為排煙風(fēng)機(jī)使用，控制原理類同于兩用風(fēng)機(jī)。雙速風(fēng)機(jī)是通風(fēng)和消防系統(tǒng)的重要設(shè)備，其運(yùn)行和控制質(zhì)量直接關(guān)系到相關(guān)系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，一般在人防工程中均采用此類設(shè)計(jì)。