热加工车间排热方案风机在纺织领域的应用广州地铁2号线风机控制

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一、喷雾风机离心加湿器RH-2在纺织领域的应用

　1、纺织车间空气条件概述

　　空气条件是指空气的温度、湿度、流动速度、含尘浓度和新鲜度（简称“五度”）。空气条件与纺织工艺、人体健康有密切关系。

　　首先空气条件与纺织工艺密切相关。由于纺织工业生产有其自身的特点，即使用的原料是纤维（天然纤维与化学纤维），各种纤维在不同的温湿室度条件下，它们的物理特性和机械特性（如回潮率、强力、伸长度、柔软性和导电性等）都将产生不同程度的变化，直接影响纺织各道工序的生产状况。如果温湿度控制不好，将会使生产状况恶化而直接影响到半成品和成品的产量和质量，而“五度”中湿度控制显得尤其重要。（附表：温湿度对各种纺织工艺的影响及应控制的范围）。

　　其次空气条件不仅影响职工的生理状况和健康，而且影响他们的情绪和生产效率。人体与周围环境之间需要保持热平衡，这对人的健康与舒适感至关重要。人们在劳动时产生大量的热量，需要不断地把它散发出去，以保持正常的体温，人体这种维持体温正常的机能叫做“体温调节”。排热方式包括显热排热（辐射、对流和传导）以及潜热排热（蒸发）。 热量散发的情况与周围空气的温度、湿度、流动速度有密切关系。

（ 1）.温度的影响。如果周围的空气条件阻碍了人体向周围空气的排热，势必将加剧体温调节机构的紧张活动而使人感到不舒服，甚至会破坏热平衡。

（2）.相对湿度的影响。在夏季，相对湿度的高低主要影响人体蒸发排热的强弱。尤其在高温时，影响更显著。例如在同样高温度的情况下，如果空气很潮湿，水分蒸发就困难，因而感到闷热。

（ 3）.空气流动速度的影响。空气流动速度的大小同样影响人体的排热，空气流速的增大，会促使皮肤表面的蒸发排热量增加，汗液容易蒸发，同时对流排热也增加，人体的热量散发就快，从而使人感觉凉爽。（使人感到舒适的温度与风速的对应关系见下表）

温度和风速对应表

温度t（0C）

24

25

26

27

28

29

30

31

32

风速v(m/s)

0.15

0.29

0.41

0.51

0.67

0.80

0.93

1.06

1.19

——通过以上分析可知，使人感到冷或热，不单独取决于空气温度的高低，还与空气的相对湿度以及空气流速的大小有关。显然这些因素的不同组合，可以给人以一种相同的冷和热的感觉，通常把这三种因素对人体舒适感的综合影响称为实感温度。

　　（4）.含尘浓度的影响。纺织厂的各个车间都产生灰尘，这些灰尘主要来自短纤维、细毛等以及矿物性灰尘。灰尘易沾污皮肤，尤其是夏天多汗时，灰尘极易阻塞毛孔，引发多种疾病，尤其是纺织职业病“棉屑沉着病”。

　　（5）.新鲜度的影响。新鲜度是指空气中的有害气体和气味、二氧化碳浓度和空气负离子浓度。前三者浓度过高，会使人感到不适和恶心，应及时排出，补充新鲜空气。空气新鲜度的主要标志是带有负电荷的空气离子即空气负离子。实践表明，在空气负离子很少的环境中工作的人们普遍会出现头昏、头痛、疲倦、胸闷、血压升高、心神不定容意患病的现象。人工产生空气负离子的主要方法是利用压力水的喷射作用，使水滴在分裂时形成空气负离子。

　2、本产品在改善纺织车间空气条件中的应用

　　（１）．单独使用时，增加空气湿度。本产品是在吸收国外先进技术的基础上，经过多年试验研制生产的一种新型的喷雾加湿设备。它采用先进的离心式二次雾化技术：旋转碟和雾粒喷散装置利用离心力使得超微小的雾滴达到10微米，不会落于地面。雾滴通过气流由风扇吹出并汽化，提高空气相对湿度。绝无水滴现象、雾化细、射程运。结构简单合理，性能稳定可靠（因其简单故障率极低）；适应性强，对水质、水压没有特殊要求；安装简便，无需对车间进行改造；使用方便，通过调节阀改变供水量即可调整喷雾量；与国外产品相比，更多地使用了不锈钢等高质量的原材料，克服了进口产品在使用过程中出现的易结垢、难清洗的不足，而价格却仅为其1/3--1/2。

它可均匀地吊装于车间顶部，实现车间的整体湿度调节，也可以安装于需要加湿的个别地方，实现局部湿度的调节。通过调整喷雾量，即可以十分简单迅速地实现湿度调节。如果与湿度控制仪配合使用，可方便地实现湿度的自动控制。

　　（２）．与通风机配合使用时，夏季降低温度。

水在蒸发过程中会吸收热量，并且蒸发量与温度、蒸发表面积、风速密切相关。因为本设备使水变成了非常细小的雾粒，极大地提高了蒸发表面积，因此蒸发量大大增加。当配合大流量通风机使用时，可增加空气的流动速度（以人体舒适风速为宜），这样将进一步增大蒸发量，带走车间内大量热能从而降低温度。如果配合使用深井水或冷却水，效果会更加显著。

在实际使用中，喷雾风机-----通风机工程一般采用负压纵向通风方式，即将喷雾风机安装在车间纵向一侧并留出足够的进风口，通风机安装在车间对侧。喷雾风机将微雾送入车间，同时通风机运转时，在车间内产生负压，使外部较干燥、未饱和的空气吸入车间内，加速水分的蒸发，吸收大量热量，降低室内温度，之后从通风机一侧排出车间。该工程在运行时，源源不断地将降温后的新鲜空气送入车间，改善室内环境。在炎热的夏季使用该工程，可使车间内温度降低4--100C，空气越干燥，环境温度越高，降温效果也明显。

由喷雾风机和大流量通风机组成的这一工程的突出优点是，因蒸发水分降低了车间温度，调节了湿度，提高了风速，使人体实感舒适度大大提高，同时大流量通风机排出了粉尘、有害气体、气味和二氧化碳，降低了含尘浓度，并且在喷雾机击碎水的过程中，扩散出大量空气负离子，大大提高了空气新鲜度，从而极大地改善了环境的空气条件（“五度”）。

　3、与通常的改善纺织车间空气条件的方式比较

从技术管理的角度来看，由于行业之间技术的相互不融合，往往导致对同一问题从不同的角度研究，于是出现了在某一研究角度已实现突破、在某一行业已应用十分成熟的技术，其它行业却未能普遍应用，而仍专注于其原角度的研究，这对社会而言是一种资源的浪费。

　　就喷雾风机而言，原本应用于农业的降温、加湿，其稳定的性能、极低的运行成本、优良的性价比，已被实践证实。与纺织业传统的中央空调喷淋室的降温、加湿相比，研究角度不同，前者把整个车间做为研究对象，造成整体风场降温，而后者把局部做为研究对象，通过送风管道实现局部降温。当然客观地讲，与大型集中式中央空调工程相比，喷雾风机难以实现加热降湿等功能，但是在快速便简地实现加湿，低投入、低运行成本地实现加湿降温，改善工作环境方面却有无法比拟的独到优越性，尤其适合中小纺织企业使用。对于大型纺织厂而言，与中央空调工程配合使用，也同样能够大大降低运行成本，提高产品的竞争力。

二、喷雾风机离心加湿器RH-2在其他领域的应用

　　喷雾风机可广泛地应用于温室大栅、烟草、印刷、医药、酿造发酵、木器加工等多种行业。

在温室大棚中，它能够为温室提供更加清新湿润的空气，更利于农作物的生长。与目前较为常用的湿帘风机工程相比，它蒸发量更大、降温效率更高、安装更便捷而更具优势。与喷头工程相比，喷雾风机对水质要求不高，并且没有阻塞现象发生，免维护，不需要糸统有较高压力，不需要繁杂的工程，安装更便捷。除此之外，还可以将农药、液肥等加入水中，一次性完成防病虫害和施肥等作业。

　　卷烟行业、印刷行业、医药行业、微电子行业、家具制造行业、啤酒厂等酿造发酵行业在生产过程中，生产车间需要较高的相对湿度，以满足生产工艺的要求。实验室、气调库、蓄电池固化室、档案室、仓库、宾馆等场所，喷雾风机也因其加湿效率高、均匀、可较方便地实现自动控制等优越性，而被越来越多的生产商选用。

　　除此之外，喷雾风机还可用于建筑、煤炭生产过程中的除尘，有效地降低工作场所的含尘浓度，改善工作环境。

地铁通风空调工程中有许多风机,按功能分为隧道风机、轨道通风机、送风机、排烟风机、回/ 通风机、组合式空调器等。
根据通风空调工艺要求,大部分风机、风阀之间存在联锁要求。风机、风阀的联锁是一一对应的,即一台风机对应一台联动风阀。在启动风机时,先启动与之联动的风阀; 相反,在风机停止运行后,才能关闭联动风阀。
风机的启动主要采用软启动和直接启动。软启动主要用于容量较大的风机。大容量的风机启动电流大、启动时间长, 直接启动将引起电网低压(低压母线) 的下降,影响接在电网上的其他设备和工程的正常工作。小容量的风机均采用直接启动。
1 　通风空调工程中风机的控制
广州地铁2 号线对通风空调设备的风机、风阀采用集中配电和控制,在地铁车站通风空调设备集中的地方设环控电控室。通常一个地铁车站设两个或两个以上的环控电控室。风机的控制采用车站控制室控制( 简称车控) 、环控电控室控制( 简称环控) 及风机附近的就地控制, 典型的风机控制原理图如图1 所示。
从图1 可以看出,风机的三级控制是由设置在风机就地控制箱内转换开关1SA 和设置在环控电位置,操作就地控制箱面板上的启停按钮, 可实现风机的启停控制; 当1SA 打到“ 环控车控”位置, 同时SA 打到“ 环控”位置,在环控电控室低压开关柜屏前操作风机的启停按钮,可以实现风机的环控电控室控制; 当1SA 打到“ 环控车控”位置, 同时SA 打到“车控”位置,可以实现车站控制室控制。车站控制室控制是由机电设备监控工程(EMCS) 自动完成的。每一级控制都能在车站控制室、环控电控室、就地控制箱显示风机的运行状态, 如开机、停机、故障、控制方式等状态。
根据通风空调工艺要求,对于有联锁要求的风机,应把联动风阀中继常开触点串接在风机控制回路中,实现先开风阀后开风机的目的; 同时把风机一次回路中的接触器辅助常闭触点串接在风阀的控制回路中, 实现先停风机再关闭风阀的工艺要求。
2 　控制特点及存在问题
目前采用的集中配电和控制便于管理,满足有关规范要求,实现了风机就地控制和远方控制( 车控和环控),并且远方控制可以通过操作转换开关1SA 解除。另外,当EMCS 工程发生故障甚至瘫痪时,工程还能在比较集中的环控电控室完成通风空调工程的手动操作。
但是,这种控制方式存在的问题是: 控制级数多,为三级控制,分别在三个地方实现;三级控制中就地控制优先,而环控与车控两级控制优先权不分先后; 二次接线选用了较多元器件,接线也较多; 就地控制箱、低压开关柜、EMCS 的监控柜之间通过控制电缆连接, 对于有联锁关系的风机, 风机与风阀之间还有一根控制电缆, 所以使用的电缆根数多、长度大; 从环控电控室出去的电缆包括电力电缆和大量的控制电缆,造成敷设困难;此外,低压开关柜内的接线也非常复杂。风机控制原理复杂、使用的元器件多、电缆量大,势必使整个工程的抗干扰能力下降、可靠性降低、设备维护检修困难、工程投资增大。






图1 　风机控制原理图
3 　改进风机控制设想
从上面分析得知,广州地铁2 号线对风机等设备的控制存在许多问题,解决这些问题主要从以下几个方面考虑:
1) 降低控制级数
在满足有关规范的前提下,首先应降低控制级数。地铁中,由于设备多且分散设置,风机等设备的自动控制是必须的,所以风机必须设远方控制。远方控制由EMCS 实现。规范明文规定,除了远方控制还需设就地控制。就地控制主要用于设备的调试与维修,一般设在设备附近。目前,环控电控室虽然设在环控负荷中心,但与环控负荷还有一段距离,通常为几米到几十米甚至更远一些;且环控电控室与风机等设备不在同一房间内,所以环控电控室手动控制不宜作为设备就地控制,就地控制还是设在设备附近较为理想。
风机的控制可以采用两级控制:风机附近的就地(手动) 控制和车站级的自动控制(远方控制) 。就地控制的控制级别优先于自动控制。自动控制主要用于运营。
2) 就地控制取消风机风阀联锁控制
为了更进一步简化风机的控制,风机与风阀及其它环控设备的联锁控制可由EMCS 实现,就地控制只实现单台设备的手动控制。实际上,手动控制要实现复杂的联锁控制很困难,甚至是不可能的。地铁车站的通风空调与防排烟共用一套设备,并分区域设置,因此,地铁通风空调设备是按模式控制的。一个模式由一台以上风机、风阀联锁控制实现,一台风机可能涉及到几个模式。因此,用手动控制实现联锁控制是无必要的,且它只能实现模式控制中的一部分功能。
3) 取消控制回路的试验按钮和串接的断路器辅助触点
图1 二次回路中,试验按钮1SF 、QF 主要用于风机安装调试时检查控制接线是否正确,安装调试后基本上可以不用。检查控制接线的正确与否可以通过许多别的办法而不需要增加元器件。所以, 1SF 、QF 可以取消。
4) 就地控制由PLC 实现
对应图1 , 简化的风机控制原理图见图2(风机的一次接线图不变) 。一根控制电缆。



图2 　简化的风机控制原理图
图3 　用PLC 实现风机控制输入、输出接线图
图2 中,就地控制可以通过操作就地控制箱面板上的启停按钮SS′、SF′实现。当实现远方控制时,PLC 输出点使YKZ 接通,风机启动; 当YKZ 断开时,风机停止运行。风机的两级控制由设置在就地控制箱的转换开关1SA 切换实现。风机的启、停、故障状态,以及风机的控制方式,由PLC 通信模块经网络送至车站控制室的车站级控制工程显示,同时也在就地控制箱面板上显示。用PLC 实现风机控制输入、输出的接线图如图3 。从图2 、3 可以看出:风机控制原理图使用元器件少、接线简单。风机就地控制箱内主要安装启停按钮、状态指示灯、转换开关,PLC 安装在就地控制箱内或者独立安装。从就地控制箱至配电室只需就地控制。即由原来的三级控制改为两级控制。
4 　结论
改进后的地铁风机控制取消了原来的环控电控室控制,只设车站控制室自动控制和风机附近的风机的自动控制按照通风空调工艺要求实现模式控制,主要用于地铁运营;风机的就地控制只实现风机单台设备的控制,取消了与风阀等设备的联锁控制,主要用于风机调试及维修。经过简化,风机控制接线简单,使用元器件少, 电缆使用量少,从而提高了工程可靠性,降低了工程投资。

参　考　文　献
1 　刘小英,刘闽生. 中央空调工程的配电控制及节能. 建筑电气,1998 , (4) :36～37
2 　黄民德,黄琦兰. 可编程序控制器原理及在建筑中的应用. 天津:天津大学出版社,1999
3 　广州市地下铁道二号线首期工程动力与照明通用图. 2001

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