BA控制对象及监控原理

BA系统主要监控对象及监控原理BA系统的主要监控对象冷热源设备子系统空调设备子系统送排风设备子系统给排水设备子系统照明设备子系统电力设备子系统电梯设备子系统等BA系统监控对象的分布锅炉系统冷却塔冷水机组各种泵类送、排风系统B2F变配电系统给排水系统送、排风系统B1F监控中心空调系统照明系统空调系统照明系统1F2F5F空调系统照明系统裙楼屋顶6F空调系统照明系统屋顶设备层热泵机组送、排风系统电梯系统21F空调系统照明系统屋顶水箱变配电系统•民用楼宇中的变配电及应急发电设备监控系统主要以监视为主。•各类控制、保护及联动功能一般在各开关柜、变压器、配电箱内部实现或由人工就地控制。•无论是楼宇自控系统直接监控还是采用专业能源管理系统，变配电及应急发电设备监控系统的整体结构仍然是集散控制系统，通过现场总线连接各传感器、变送器及执行机构，现场信号送入上位机后进行统一监视、管理。变配电系统监控内容•高压测监视•低压测监视•变压器监视•应急发电机监视•直流操作电源监视G应急发电机1号高压进线2号高压进线1号变压器2号变压器母联开关高压测监控内容•高压进线主开关的分合状态及故障状态监测；•高压进线三相电流监测；•高压进线ABBCCA线电压监测；•高压进线频率监测；•功率因数监测；•电量计量等。低压测监控内容•变压器二次侧主开关的分合状态及故障状态监测；•变压器二次侧AB、BC、CA线电压及电流监测；•变压器二次三相功率因素；•母联开关的分合状态及故障状态监测；•母联的三相电流监测；•各低压配电开关的分合状态及故障状态监测；•各低压配电出线三相电压、电流、功率及功率因数监测；•电量管理与分析等。变压器及发电机监控•变压器温度监测；•风冷变压器风机运行状态监测；•油冷变压器油温及油位监测；•发电机线路电气参数的监测，如电压、电流、频率、有功功率、无功功率等；•发电机运行状况监测，如转速、油温、油压、进出水温、水压、排气温度、油箱油位等；•发电机及相关线路状态检测等。直流操作电源监控直流蓄电池组的作用是产生直流220V、110V、24V直流电。它通常设置在高压配电室内，为高压主开关操作、保护、自动装置及事故照明等提供直流电源。为保证直流正常工作，变配电及应急发电设备监控系统监视各开关的状态，尤其要对直流蓄电池组的电压及电流进行监视，及记录，若发现异常情况及时处理。变配电监控主要设备•电压、电流互感器•电压、电流、功率、功率因数、相位、频率等变送器•有功电度变送器（电度脉冲发生器）•温度传感器•油位传感器或油位开关变配电监控工程实施•变配电监控系统属于建筑物重要设备系统，其监控功能往往由专业设备提供商提供成套设备（EMS）完成。BA系统不一定需要直接进行监控，只需增配网关读取数据。•如果BA系统直接进行监控需注意与电力部门及设备供应商的协调。照明系统•照明系统是提供良好、舒适环境的重要手段，同时也是能源消耗的重要组成部分。•照明设备自动控制能保证建筑物内部的良好光环境控制并起到节能效果。•在现代化楼宇中，利用照明设备监控系统合理地安排各区域的照明方式和照明时间，既可以满足正常生活、工作的需要，方便物业管理流程；又能起到节能作用，同时交替使用不同回路作为长明灯，保证同一区域灯泡寿命基本相同，延缓灯泡老化，增加其寿命。不同区域的照明需求•办公室及酒店客房等区域（就地、时间表、照度、占用情况、远程）。•门厅、走道、楼梯等公共区域（时间表、回路、照度、占用情况）。•大堂、会议厅、接待厅、娱乐场所等区域（场景）。•泛光照明（远程、区域）。•灾难及应急照明设备（联动）。•其他区域照明（时间表、照度）。照明控制模式•时间表控制模式•情景切换控制模式•动态控制模式（照度、声感、红外）•远程强制控制模式•联动控制模式•混合（优先级）EIB智能照明控制系统•是BA直接照明控制的主要竞争对手•EIB系统的主要特点是照明设备及相应程序类型全，许多开关、调光、传感器都直接连在总线上。•EIB设备安装方便、造型豪华，在高级场馆、家居照明控制中具有较大优势。•目前，许多工程中将部分区域照明独立出来应用EIB控制，然后再通过网关与BA系统相连，有BA系统提供上层管理方案。冷热源系统•冷源设备包括冷水机组、冷却塔、热泵、水泵等。主要为建筑物空调系统提供冷量。•热源设备包括锅炉机组或热泵机组等，除为建筑物空调系统供热外，还包括生活热水系统冷水机组工作原理冷凝器蒸发器节流减压阀压缩机制冷剂循环冷却水循环冷冻水循环低温低压气态高温高压气态常温高压液态低温低压气液共存冷水机组监控内容民用建筑中，冷水机组的监控一般由自带控制器完成，BA系统通过通讯接口或干节点方式监控以下内容：•冷水机组启/停控制及状态监视•冷水机组故障报警监视•冷水机组的手/自动控制状态监视•冷水机组进出水温度、流量或水流状态等（这些监控也可由BA系统安装传感器自行完成）工程中具体获取那些数据需与厂商进行协调。除对冷水机组本身的控制外。楼宇自控系统还要对各冷水机组的冷冻水、冷却水进水阀进行控制，还根据需要测量冷冻水、冷却水进/回水的温度、流量等参数。冷冻水回路（水泵不变频）监控内容•冷冻水泵监控–冷冻水泵的启/停及状态监视–冷冻水泵故障报警监视–冷冻水泵的手/自动控制状态监视等–蝶阀控制及水流状态•冷冻水供/回水的监测参数–冷冻水供/回水温度监测–冷冻水供/回水总管压力监测–冷冻水循环流量监测等冷冻水供回水总管温度及流量测取位置特殊情况下冷冻水供回水总管温度及流量的测取位置冷却水回路监控内容•冷却塔监控–启停控制及状态监视–故障及手自动监视–蝶阀控制•冷却水泵监控–启停控制及状态监视–故障及手自动监视–蝶阀控制及水流状态•冷却水供/回水监测–回水温度冷源系统启停顺序当需要启动冷水机组时，一般首先启动冷却塔，其次启动冷却水循环系统，然后是冷冻水循环系统的启动，当确定冷冻水、冷却水循环系统均已启动后方可启动冷水机组；当需要停止冷水机组时，停止的顺序与启动顺序正好相反，一般首先停止冷水机组，然后是冷冻水循环系统、冷却水循环系统，最后是冷却塔。冷热源群控概念•冷水机组台数控制：根据建筑物冷量需求决定冷水机组的启动台数及具体启动哪一台。•配套设备的启动控制（一一对应、单独控制、故障处理）选定冷水机启动冷却塔确定风机状态启动冷却水泵确定水泵开动启动冷冻水泵确定水泵开动启动冷水机组确定冷水机状态停冷却塔报警排序停止水泵报警排序停止水泵报警排序停冷水机报警排序冷水机开/停机后，延时30分钟计算负荷，测量流量加机减机停冷水机停冷冻水泵停冷却水泵停冷却塔NONONOYESYESNO冷冻水回路水泵变频控制方式热泵工作原理冷凝器蒸发器节流减压阀压缩机制冷剂循环冷冻水循环强风换热锅炉系统锅炉系统设备包括锅炉机组、热交换器及热水循环三部分：•锅炉机组一般由设备专业控制器控制，通过网关接入BA系统；•热交换器由BA系统直接控制；•热水循环系统的控制原理与冷冻水系统原理基本相同（两管制、四管制）。当存在多台锅炉机组、多台热交换器时，同样涉及到设备之间的联动及群控问题锅炉机组监控内容•锅炉机组启/停控制及状态监视；•锅炉机组故障报警监视；•锅炉机组的手/自动控制状态监视；•锅炉机组进、出口蒸汽温度、压力及流量监视等。如有必要还可要求厂商开放烟气含氧量、燃烧消耗量等参数供楼宇自控系统读取监视。热交换器监控内容热交换器一端与锅炉机组的蒸汽回路相连，另一端与热水循环回路相连。其主要监控内容包括：•热水循环回路出水温度监测；•蒸汽回路阀门开度调节；•热水循环回路蝶阀控制；•热水循环回路水流监测等。通风空调系统•新风机组•风机盘管机组•空气处理机组•定/变风量末端•冷吊顶系统•送/排风系统新风机组监控原理1新风机组监控原理2风机盘管机组空气处理机组1空气处理机组2定风量末端AI风阀AO新风或排风至风机或室外V风速传感器变风量末端AI风阀AO集中送风至送风口V风速传感器变风量系统•通过改变末端风量以达到节约送风能源（风机变频）、冷热源能源的目的。•满足不同房间的个性化需求。VAV系统的控制难度•但由于变风量控制系统中任何一个末端风量的变化都会导致总风管压力的变化，如不能及时调整新风机转速或其他各风口风阀开度，其他各末端的风量都将受到干扰，发生变化。•各末端的风量准确测量也比较困难，尤其当风量较小时。•当空调机组总送风量变化时，如何保证足够的新风量。•变风量控制系统的控制要较定风量系统要复杂的多。VAV系统的控制内容•VAV末端控制•风管静压控制•空气处理装置控制控制区域控制区域控制区域控制区域控制区域P1P2VAV末端控制•压力有关型VAV末端•压力无关型VAV末端设定温度VAVBOXPID需求风量风门开度控制区域实际风量室内温度PID+-+-设定温度VAVBOXPID风门开度控制区域实际风量室内温度+-风机驱动型VAV末端•风机串联型•风机并联型风机驱动型VAV末端比较串联并联风机运行边续运行，采暖和制冷时均运行间歇运行，只有采暖、低冷负荷和夜间才运行送入房间的风量不变。包括末端装置风机和空气处理机组的风机在中、高冷负荷时变风量；在低冷负荷，采暖时不变。送风温度变化。有制冷时，一次冷风和回风混合；采暖时，再热器逐级加热。在中、高冷负荷时不变，所有的风量均来自空调机组；在低冷负荷和采暖时变，再热器逐级加热。末端装置风机尺寸按制冷设计负荷设计，风机需克服风阀、风管和风口的阻力损失，静压较高。按采暖负荷设计（一般是制冷负荷的60%），风机需克服风管和风口的阻力损失，因风量减少，末端装置风机静压相应减少。噪声1.房间有人时，末端装置风机连续运转，噪声连续发生；2.末端装置风机静压较高；3.入口静压较低（25Pa~100Pa），只克服风阀阻力损失，噪声与入口静压成正比。1.在设计冷负荷时，末端装置风机不运转，在采暖时，风机间歇运转，噪声间歇发生；2.末端装置风机静压较低；3.并联式需要较高的入口静压（100Pa~180Pa），需克服风阀，风阀后风管和风口阻力损失。能耗风机连续运转，耗能大；入口静压较低，节约了集中空气处理装置的能量。风机间歇运行，风机风量按采暖负荷确定，耗能低。风机控制为防止压力过高，与中央空气处理机组连锁。由温控器信号控制，与中央空气处理机组无连锁。机组风机只需克服末端装置风阀阻力损失。需要克服风阀、风管和风口阻损失。再加热型VAV末端AIx1风阀AOx1V风速传感器DOx3三级电加热风管静压控制•定静压控制•变静压控制•总风量控制控制区域控制区域控制区域控制区域控制区域P1P2VAV的定静压控制•此方法是在送风道的适当位置处设置静压传感器，以保持该点静压固定不变为前提，通过不断调整送风机输入电力频率来改变空调系统的送风量。•该点一般设在靠近主风道末端，离末端距离约为主风道全长的三分之一处。•这种控制方式的不足之处是在管网较为复杂的情况下，静压传感受器的设置位置及数量难以确定，且节能效果较差（尤其是风量需求较小时）。•定静压控制方式在欧美应用较多。VAV的变静压控制•此方法是通过变风量末端的风阀开度反馈控制风机运行频率，使开度最大的末端风阀处于接近全开的状态。•当此阀门开度为100%时，认为风量不足，即变风量末端入口静压不足，应增加风机转速；•当此阀门开度介于85%与100%之间时，认为风量满足需求，即变风量末端静压适中；•当此阀门开度小于85%时，认为风量满足需求，但变风量末端入口静压过高，应降低风机转速。•变静压控制方式在日本应用较多。变静压控制的具体策略总风量控制1•各VAV末端的需求风量之和即为对空气处理设备的总风量需求。•当风道阻力不变时，总风量与风机转速保持正比关系：G1/G2=a(N1/N2)。•当风道阻力改变时，可表示总风量与风机转速的关系为：G1/G2=a(bN1/N2)，其中b为修正参数。总风量控制2•定义相对需求风量Ri=Gsi/Gdi，其中Gsi表示实际运行时第i各末端的需求风量，Gdi表示该风口的设计风量。•则b=1+Qk，其中Q为所有Ri的均方差，k为自适应整定参数，默认为1。•这样，其中，Nd为风机的