建筑设备自动化中的监控设备.doc

建筑设备自动化中的监控设备综述：监控设备主要有：传感器、变送器、控制器及执行器。传感器：提供与输入量有确定关系的输出量的器件。变送器：将传感器输入的信号转换为标准信号的器件。例如：直流电流420mA、直流电压05V、空气压力20100kPa都是通用的标准信号。采暖通风空调（HAVC）系统中的传感器可分为：温度、湿度、压力、流速、舒适及室内空气质量。1、 HAVC传感器要点（1）、温度传感器：用于监控空调环境中的温度参数，确保人体舒适度的要求。热电偶：测温耐用，但灵敏度低。通常被用于高温测量。如：燃烧温度测量。热电阻：如铂电阻温度计，在整个测温范围内温度电阻系数近似线性。缺点是造价比较高。热敏电阻：是利用半导体的温度电阻值关系曲线。特点是半导体呈现一个负的电阻温度系数。优点是灵敏度高，相对便宜。广泛用于空调系统的闭式控制系统中。（2）、压力传感器:安装在送风系统以监视内部压力。HAVC系统中常用的有电容式压力传感器和电感式压力传感器。电容式压力传感器：体积小、具有高频响应，能在高温下工作并允许静态和动态测量。通常用于测量通风过滤器或VAV系统送风机的控制。电感式压力传感器：对于静态和动态测量，灵敏度高，输出、分辨能力强。通常被应用在压力相对较低的通风系统。（3）、流速和流量的测量 毕托管：用在管道通风系统 热线式风速仪：该仪表灵敏度高，适宜检测很低的流速。这使得它适用于空气流动的测量和导风管内流量的测量。 涡轮流量计：主要用于管道中的液体流量测量，但它易磨损和卡塞，特别不适用于污浊的流体的测量。 电磁流量计：适用于水流量或泥浆流量的测量，不能用来测量气体流量。（4）、湿度传感器 电子湿度传感器;易受气流的污染，但在精度、长期稳定性及抗污染方面一直在不断改进。（5）、舒适传感器：该传感器检测空气温度、平均辐射温度及空气流速，并转换为电信号。（6）、室内空气质量传感器：（7）、室内占用传感器：测量房间的人员密度，以根据人员要求启动相应的电气设备（如照明灯和空调）。 有超声波运动传感器和红外运动传感器两种。2、 HAVC控制器要点：控制器是确保热工参数达到要求的检测和控制器件。根据工程需要，一般可使用模拟控制器和软件控制器对过程进行控制。（1）、模拟控制器在建筑环境与设备控制系统中，可用于控制温度、湿度和压力压差等参数，使系统运行过程中，各项参数能够控制在一定的正常范围，保证系统良好运行。有自力式、电气式和电子式。 自力式温度控制器：常采用于采暖散热器上，它集传感器、控制器与调节阀为一体进行控制，也称恒温控制阀。旋动调节旋钮时，通过机械装置改变反力弹簧的预紧力，进而改变调节器的温度给定值，给定值在调节器外壳上有指示。 恒温阀属自力式比例控制器，即根据室温与给定值之差，比例地、平衡地打开或关闭阀门。阀门从全开到全关位置时，室温变化范围称为恒温阀比例范围。通常比例范围为0.52.0电气式温度控制器：这种控制器可以用于房间温度的控制，当室内温度升高时，感温包内的感温介质发生膨胀，波纹管伸长，通过机械杆传动机构将开关触点接通，压缩机启动运转而制冷。当室温下降至设定温度时，感温介质收缩，波纹管收缩并与弹簧一起动作，将开关置于断开位置，使电源切断，空调器停机。电气式压力控制器：制冷压缩机高、低压力保护使用这种结构形式的压力控制器。压缩机运转时，因系统的原因或压缩机本身的原因，可能出现排气压力过高或吸气压力过低的情况，为此需控制吸、排气压力。常用的高、低压力控制器有高压控制部分和低压控制部分组成。当排气压力超过给定值时，高压控制部分动作，切断压缩机电源，压缩机停机；当吸气压力低于给定值时，低压控制部分动作，切断压缩机电源，使其停机。压缩机停机时，还会同时发出声、光报警信号。风机盘管温控器：室温上升时，感温膜盒内的气、液混合物产生的形变克服微动开关的反力，可使微动开关的接点动作。控制规律为双位控制，通过调整膜盒的预应力来调整给定温度值 电子式模拟控制器：由电子元器件、电子放大器等组成。由于采用了闭式反馈控制，可以对输入信号进行多种运算，因而可实现多种调节规律，提高控制系统的控制品质。 两位式（双位）电子模拟控制器 三位式电子模拟控制器 位式输出的补偿式控制器：一般使用断续输出的三位PI补偿控制器，即，三位式电子控制回路加比例积分（PI）反馈环节，使断续输出具有PI规律。 该控制器夏、冬两种工况的补偿情况是不一样的。在夏季工况，室温给定值能自动地随着室外温度的上升按一定比例关系而上升；冬季工况，室外温度较低，为了补偿建筑物冷辐射对人体的影响，室温给定值将自动随着室外温度的降低而适当提高。这种控制器的给定值能随室外温度而改变，故称为室外温度补偿式控制器。3、 HAVC执行器要点执行器包括执行机构和调节机构，是控制系统的执行部件，末端控制单元，它的输出影响被调参数。正确地选择执行器有利于改善自动控制的调节精度。（1）、膨胀阀：在制冷系统中起着膨胀节流的作用。常用的有热力膨胀阀和电子膨胀阀。热力膨胀阀：热力膨胀阀以蒸发器出口的过热度为信号，根据信号偏差来自动调节制冷系统的制冷剂流量。它是传感器、控制器和执行器三位组合成一体的自力式自动控制器。有内平衡式和外平衡式两种形式。热力膨胀阀安装在蒸发器的进口管子上，它的感温包安装在蒸发器的出口管子上。它是以蒸发器过热度为动力的供液量比例调节模式。内平衡式热力膨胀阀：由于制冷剂蒸汽过热的影响，其在蒸发器出口处的温度t1，与蒸发温度to之间存在着温差tg，通常称为过热度。感温包感受到t1，后，使整个感应系统处于t1，对应的饱和压力pb。该压力通过毛细管传到膜片上侧，在膜片下侧面施有调整弹簧力pT和蒸发压力po。三者处于平衡时有pb=pT+po外平衡式热力膨胀阀：许多制冷装置中，由于蒸发器管组长度较大，从进口到出口存在着较大的压降P0，造成蒸发器进出口处温度各不相同，从而使蒸发压力po不是一个固定值。若使用内平衡式热力膨胀阀，则会因蒸发器出口温度过低而造成pbpT+po，造成热力膨胀阀的过度关闭，以至于丧失对蒸发器实施供液量调节的能力。而采用外平衡式热力膨胀阀则可以避免产生过度关闭的情况，保证有压降P0的蒸发器得到正常的供液。它是将膜片下侧面的蒸发压力po改为由外平衡管接头引入的蒸发器出口压力pw取代，以此来消除蒸发器管组内的压降P0所造成的膜片力系失衡，使膨胀阀失去调节能力的不利影响。电子膨胀阀：是以微型计算机实现制冷系统制冷剂变流量控制。微型计算机根据采集的温度信号进行比例和积分运算，控制信号控制施加于膨胀阀上的电流和电压，以膨胀阀的开度，直接改变蒸发器中制冷剂的流量，从而改变其状态。压缩机的转数与膨胀阀的开度相适应，使压缩机输送量与通过阀的供液量相适应，从而使蒸发器的能力得以最大限度发挥，实现高效制冷系统的最佳控制。因而在变频空调、模糊控制空调和多路系统空调等系统中，电子膨胀阀作为不同工况控制系统制冷剂流量的控制器件，均得到日益广泛的应用。按驱动形式不同，有热动式、电动式和电磁式。（2）、电磁阀：是用来实现对管道内流体的截止控制的，是受电气控制的截止阀。它具有两位特性，即打开或关闭阀门。 电磁阀有常开型与常闭型；按结构来分，有直接作用型（直动式）和间接作用型(导压式)。 弹簧负荷的电磁阀可以在竖直管或其他管道位置上安装，重力负荷的电磁阀必须在水平管道上垂直安装。电磁阀必须按规定的电压使用。 三通电磁阀，可用于活塞式压缩机气缸卸载能量调节的油路系统。a接口接来自液压泵的高压油，b接口接能量调节液压缸的油管，c接口接曲轴箱回油管。 （3）、电动调节阀：接受控制器输出的调节信号，切断或调节输送管道内流动介质的流量，已达到自动调节被控参数的目的。 电动调节阀的调节机构有直通双座阀、直通单座阀和三通调节阀。双座阀的阀芯所受的不平衡力很小，因而允许使用在阀前、后压差较大的场合。且双座阀的流通能力比同口径的单座阀大。但双座阀关闭时的泄漏量较大，尤其用在高温或低温场合；直通单座阀只有一个阀芯和一个阀座，容易达到密封，泄露量小。但流体对阀芯推力是单向作用，不平衡力大，所以单座阀仅适用阀前、后低压差的场合；三通阀有三个出入口与管道相连，有合流阀和分流阀两种形式。合流阀有两个入口，一个出口。分流阀有一个入口，两个出口。（4）、电动调节风门：风门的风阀有平行叶片式和对开叶片式及菱形式。平行叶片式和对开叶片式风阀是通过叶片转角大小来调节风量的；菱形风阀是通过改变菱形叶片的张角来调节风量，单叶式式蝶阀结构简单，密封性能好。广泛应用于变风量末端装置。