控制实验室压差的方法

发布时间:2019.05.23 浏览次数:


对于压差控制系统来说,其所达到的结果实质上是对渗人或渗出空气的控制,就其控制策略而言可分为被动式和主动式控制。
 
定风量(CAV)是一种被动式的控制方法,它使用手动风量调节阀,通过简单的送风和排风平衡,送风比排风少(或多)一定的量(余风量),来达到所期望的压差。在选择定风量这样的控制策略时必须认真的考虑,因为定风量系统有突出的局限性。主要有以下几点:
 
(1)所有时间,设备必须保持恒定的送风量和排风量。
 
(2)不能有任何排风设备(如生物安全柜等)增加或减少,灵活性差。未来的扩展会由于系统容量限制而受限。
 
(3)必须按全负荷设计,要有较大的余量来弥补由于过滤器等造成的送风和排风系统性能的下降,连续的全负荷运行使能耗极大,因此运行成本非常高。
 
(4)由于风机系统、过滤器系统等性能下降或风阀位置改变等情况下,系统经常要重新进行风平衡调试,需要大量的维护。
 
(5)由于在所有时间都是大风量运行,噪音会过高。因此如果不能接受以上的局限性时,就不应选取这样的控制策略。目前,通过在送风管和排风管上采用压力无关型的定风量控制装置(如文丘里阀)的定风量系统,在一定程度上可以主动的、动态的调节流量,消除系统静压波动造成的对流量的影响,从而保证流量的恒定和控制的稳定。
 
变风量系统(VAV)是一种主动式的压力控制策略,它通过电动风量调节阀连续不断的对送风量或排风量进行调节,以保持希望的压力。主动式的VAV压力控制方法可以分为两种:纯压差控制(OP)和余风量(又称为流量追踪)控制(AV)。
 
纯压差控制方法
 
纯压差控制方法相对而言简单明了。其控制原理为:压差传感器测量室内与参照区域的压差(OP),与设定点(即期望的压差)比较后,控制器根据偏差按PID调节算法对送风量(或排风量)进行控制,从而达到要求的压差。可以看出,送风量(或排风量)是压差(Δp)、设定点以及PID常数(α,β)的函数。  
 
 实验室压差
另外一种相似的压差控制方法则是根据伯努利原理,利用一个装在小管内的风速探头,将小管置于洁净室与参照区之间的开孔中,由于洁净室内与参照区的压力差将使空气从此小管中流过,管中的风速探头就可传感洁净室内与参照区之间的空气流速,从而根据伯努利原理利用风速计算出洁净室与参照区的压差,根据此压差信号,按照上述的方法,控制器对洁净室的送风或排风量进行控制,达到所期望的压差值,这样的方法称为“伪压差”控制方法。  
 
余风量(气流追踪)控制方法
 
洁净室的送风量与排风量之间保持一定的风量差(称为余风量),必然会导致洁净室产生一定的压差。余风量(气流追踪)控制即控制系统实时测量风量(送风和排风量)变化,通过调节送风量或排风量,动态的达到相应的风量平衡,使送风量和排风量之间保持恒定的风量差,从而维持恒定的压差。其基本原理见图2,控制系统利用气流测量装置实时测量送风量和排风量,排风量可以在排风主管上测量,或如图中在各个单独的排风上进行测量并求和,控制器据此调节送风量,使其追踪排风量的变化,保持一定的余风量,从而达到所希望的压差值。可以看出余风量控制是一个开环控制系统。
 
在这里,余风量就是达到所希望压差时渗人或渗出洁净室的空气流量(单位为CFM )。负的余风量即总排风量大于总送风量,它将导致负压的产生,而正的余风量则是总送风量大于总排风量,它将导致正压产生。每半年就应该进行对设定的余风量进行校正。  

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