1.中央空调新风补偿自动控制系统

在舒适性空调中,当新风温度变化时,自动地改变室内温度调节给定值,以达到舒适、节能的目的。在冬季,当室外温度下降时,为了补偿建筑物冷辐射对室内的影响,随着室外温度(即新风温度)的降低,为适当提高室内温度,可调节给定值；在夏季,随着室外温度的增加而调整室内温度调节器的给定值,这样可消除由于室内外较大温差形成的冷热冲击而造成不舒适感,如图3-17所示。

新风温度补偿自控系统原理,如图3-18所示。图中TE-01、TE-02分别是室内温度和新风温度传感器,TI-01和TI-02分别是室内温度和新风温度显示器,TC-01为补偿式控制器。TE-01和TE-02传感器温度信号,作为TC-01补偿式控制器的输入信号,另一路作为TI-01和TI-02显示器的输入信号,TV_R、TV_L、WV_OA、WV_RA1、WV_RA2、WV₃、WV₄、WV_EXA分别为热水加热器水温调节的电动三通调节阀RA,供表冷器冷水量调节的电动双通调节阀,新风、一次回风、二次回风、送风机入口、回风机入口和排风口的电动调节风阀,它们分别接收TC-01补偿调节器的调节信号,按冬、夏和过渡季节进行调节。

图3-17 新风补偿调节特性

图3-18 新风温度补偿自控系统原理图

2.中央空调串级控制系统

应用串级调节器组成的空调控制系统称为空调串级控制系统。将主调节器的输出作为副调节器的外给定,调节系统结构由内、外(副、主)两环构成。副环被调参数一般受干扰较大,纯滞后较小,参数反应灵敏,主环被调参数一般就是主参数。副环具有及时抑制及克服其主要干扰影响的超前调节功能,提高系统的调节质量。副环调节器一般使用比例积分调节器或者比例调节器。副环调节对象的时间常数应比主环调节对象时间常数小,其调节效果显著。串级调节系统的结构如图3-19所示。

图3-19 串级调节系统框图

串级调节系统对于调节对象纯滞后较大、时间常数较大、热湿干扰影响严重的空调系统尤其适宜。对于采用蒸汽或热水加热器及表冷器的室温控制系统,由于设备的热容量大,送风管道较长,采用单回路反馈调节系统,将送风干扰纳入副环的送风温度调节系统内,而主环对象(空调房间)的干扰通过主调节器的作用来改变副调节器的给定值,使送风温度按室温变化进行调整,从而减小室温的波动,以利于提高调节的质量。

对于采用喷水室的空调系统进行高精度室内相对湿度的调节,可采用串级调节系统,以室内相对温度为主环,露点温度调节为副环,将会获得良好的控制效果。国内专用的串级调节器有WSZ-2型功能模件式调节器。

(1)送风温度串级调节的新风温度控制

在系统运行中,根据冬、夏季节,利用回风和送风管道温度传感器TE-02、TE-01检测温度,并通过调节器TC-01分别控制冷、热水电动调节阀,以实现串级调节,并使回风温度稳定在一个给定值上。图3-20所示为送、回风温度串级调节的新风温度控制示意图。

图3-20 送、回风温度串级调节的新风温度控制

(2)按新风温度选择风阀开度的送、回风温度串级调节

1)温度调节：由风道传感器TE-01和TE-02分别测得送风和回风温度,将信号送至温度调节器TC-01。TC-01以回风温度为主调参数,送风温度为副调参数,以回风温度重调送风温度给定点。调节器TC-01的输出按顺序控制热水(或蒸汽)电动调节阀TV_R、新风阀WV_OA和冷水阀TV_L。TE-03检测新风温度,并将其信号和送风温度信号及TC-01调节器输出信号同时送至TC-02,TC-02调节器将根据这些控制信号调节新风阀WV_OA的开度。冬季时,新风阀控制在最小开度；过渡季节时,新风阀按一定比例开大或关小；夏季时新风阀也控制在最小开度。

图3-21所示为按新风温度选择风阀开度的送、回风温度串级调节原理图。

图3-21 按新风温度选择风阀开度的送、回风温度串级调节原理图

2)湿度调节：利用室内湿度变送器MT01检测室内湿度,并将湿度信号送至湿度调节器MC-01。冬季MC-01的输出控制蒸汽加湿调节器MV。当室内湿度低于设定值时,MV开大加湿；反之则关小。夏季则通过冬季转换开关MC-01处于夏季运行状态,控制冷水阀TV_L来调节湿度。

(3)变露点相对湿度串级控制原理

1)温度调节：由室内温、湿度传感器MTE将温、湿度信号输入到温、湿度调节器TMIC-01进行温、湿度PID调节,控制二次加热调节阀TV_R2使室温恒定,如图3-22所示。

2)湿度调节：以室内相对湿度为主参数,喷水后的露点温度为副参数,组成串级调节系统,根据冬、夏季不同情况自动转换控制。冬季运行时,新、回风混合一次加热,喷水绝热加湿,并在二次加热后送入室内,以温、湿度调节器TMIC-01的相对湿度输出信号,作为露点温度调节器TIC-01的串级输入信号,控制一次加热阀TV_R1的开度。夏季时主要调节冷水阀TV_L的喷水温度冷却降湿,最终使室内相对湿度稳定。

(4)温、湿度串级控制执行机构分程控制系统

图3-23所示为温、湿度串级调节、执行机构分程控制原理图。

(www.daowen.com)

图3-22 变露点相对湿度串级控制原理图

图3-23 温、湿度串级调节、执行机构分程控制原理图

1)温度调节：由TMT01、TMT02分别测得回风和送风温度,并通过温度调节器TC-01控制冷、热水调节阀TV_L、TV_R,调节器TC-01以回风温度重调送风温度给定值。冬季时,若回风温度低于给定值,热水调节阀TV_R开大,提高送风温度；反之,TV_R关小,降低送风温度。夏季时,若回风温度高于给定温度值,冷水调节阀TV_L开大,使送风温度降低；反之,TV_L关小,提高送风温度,使室内温度保持在要求范围内。

2)湿度调节：利用TMT01、TMT02分别测得回风和送风温度,并将湿度变换成DC0～10V信号送至湿度调节器MC-01。MC-01根据回风湿度的变化控制蒸汽加湿调节阀MV或冷水调节阀TV_L调节送风湿度。冬季运行时,当回风湿度低于给定值时,蒸汽加湿阀MV开大,提高送风湿度；反之,MV关小。当MV全关后,回风湿度仍高于设定值时,MC-01输出信号,经信号选择器SS-01后(若MC-01的信号电压高于TC-01的信号电压),控制冷水阀TV_L开大去湿。

(5)送、回风温度串级控制和湿度选择控制

图3-24所示为送、回风温度串级控制和湿度选择控制原理图。

图3-24 送、回风温度串级控制和湿度选择控制原理图

1)温度调节：温度传感器TE-01(送风)、TE-02(回风)分别检测送风和回风温度,并将信号送至湿度调节器TC-01。TC-01以回风温度为主调参数,送风温度为副调参数,用回风温度重调送风温度给定值。送风温度是在某一最高和最低温度值内由回风温度进行补偿。TC-01温度调节器根据送、回风温度按顺序控制热水调节阀TV_R2、新风阀WV_OA和冷水调节阀TV_L。

电压给定器EG-01的功能是设定新风阀的最小开度,EG-01和TC-01的信号同时送至信号选择器SS-01,当EG-01的给定电压高于TC-01的输出电压时,新风阀由EG-01控制在最小开度。

2)湿度控制：由室内湿度变送器MT01检测室内湿度,并变换成DC0～10V信号送至湿度调节器MC-01。MC-01根据室内湿度的变化控制蒸汽加湿调节阀MV和冷水调节阀TV_L。当室内湿度低于设定值时,MV开大加湿；反之,MV则关小。当MV全关时,室内湿度仍然超过设定值时,MC-01输出信号至信号选择器SS-02。当MC-01的输出信号电压高于TC-01的输出电压时,则MC-01控制冷水阀TV_L开大除湿,使室内湿度保持在所要求的范围内。

3.空调的选择式控制系统

选择调节就是把工艺过程中控制的条件构成逻辑关系,通过选择器对控制参数进行判断选择,从一种状态(或被调量)的调节转为一种被选择的状态(或被调量)调节。

如使用表面冷却器作为降温和除湿的空调系统,作为被调量有温度(送风或室内温度)和室内相对湿度,当温度和湿度都发生变化时,如何对表冷器冷水进口处的三通(或双通)调节阀进行控制,才能使空调房间内的温度和湿度都达到一定的调节精度,此时就需要进行选择调节。

如果由于某些原因使室温下降,则调节器输出信号增加,使冷水调节阀向关阀方向调节,冷水流量减小,从而使室内温度升高。但与此同时,由于表面冷却器冷水量减少,将导致相对湿度变大,此时温、湿度两个调节器的输出信号均施于冷水阀,冷水调节阀根据低值选择器选择信号,即偏差信号放大者。如果湿度调节器输出信号低于温度调节器输出信号,则通过低值选择器选择冷水调节阀暂时接收湿度调节器输出信号,并进行调节,使湿度变化趋于给定值。这样选择调节就可以同时满足具有相互影响的温、湿度均具有一定的调节精度。

在空调控制上常用的选择调节系统有两种类型,其中一种是根据调节器输出信号高低进行选择,如图3-25所示。

图3-25 按调节器输出信号进行选择调节框图

在图3-25中,有两个调节器的输出信号同时送入选择器,由选择器根据设计要求选择(高或低)输出信号作用于冷水调节阀。这种选择器用常规仪表就可以很容易地实现。如果采用DDZ-Ⅲ型自选调节器,则只需一个调节器就可以代替温度、湿度调节器和选择器,即三者合为一体。

选择调节器系统的另一种方式是采用两个变送器,其输出信号先经选择器比较后再送至调节器。这种方式在生产过程中作为自动变化调节常被采用。

4.空调的分程控制系统

一个控制器对两个或两个以上的执行器进行分段控制称为分程控制。采用分程控制的系统称为分程控制系统。在分程控制系统中,执行器是在调节器输出变化的全范围内(如DC0～10V)走完全行程。但由于在此控制系统中,一个调节器要控制数个执行器,故每个执行器只能在调节器输出信号的一段范围内走完全行程。

在采用分程控制时,所使用的执行器必须带有电动定位器(如果为气动控制系统则为气动阀门定位器)。要使一台调节器同时控制两个或两个以上的执行器,可通过执行器上的阀门定位器整定输入信号范围,各调节阀同时接收调节器的输出信号,并按接收信号的大小分程动作。如果在空调的分程控制系统中,一个调节器同时控制A、B两个调节阀,在调节器工作之前,阀门定位器的零位和上限均调整好,假设A阀定位器输入为0.02～0.06MPa信号时,使其输出为0.02～0.06MPa控制A阀走完全程,当B阀的定位器在0.06～0.1MPa时,其对应输出为0.06～0.1MPa控制B阀走完全行程。

在空调的自动控制中,一般是将分程调节与选择控制结合起来,把调节器的输出分为两段或多段,分程控制冷水调节阀和加热调节阀及加湿调节阀,以维持调节对象要求的温、湿度,如图3-26所示。

运行调节：送风温度传感器TE-01、新风温度传感器TE-02将送风和新风温度信号送至TE-01连续式补偿调节器,用室外气温对送风温度进行补偿。同时调节器的输出还按顺序对加热调节阀TV_R,新回风(带电子定位器)的风阀,排风阀WV_OA、WV_RA、WV_EXA及冷水调节阀TV_L等进行分程调节,来满足系统的调节需要。

图3-26 室外温度对送风温度的补偿调节以及分程调节