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來源：上海冠戈|發(fā)布時間：2022-07-15| 瀏覽數(shù)：載入中...
壓差控制在實驗室系統(tǒng)中是一個非常重要的環(huán)節(jié)。只有通過對凈化區(qū)域的壓差進行控制，保證合理的氣流組織，才能達到凈化和工藝的要求。例如潔凈廠房必須保持一定的正壓使外界未經(jīng)凈化的空氣不會進人凈化區(qū)域，保證潔凈級別；并且通過對各凈化區(qū)域的不同的壓差控制，達到凈化分區(qū)的作用。
壓差控制在實現(xiàn)中是比較困難，特別是在生物安全實驗室中，要得到并保持精確、穩(wěn)定的壓差對于控制工程師而言**是一件具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。因此在設(shè)計壓差控制系統(tǒng)時，必須要根據(jù)實際情況從以下幾個方面進行分析和確定：
①風險分析評估；
②定風量系統(tǒng)和變風量系統(tǒng)選擇；
③壓差控制和余風量控制方法；
④控制信號與噪聲的影響；
⑤制穩(wěn)定性及響應(yīng)速度；
⑥建筑結(jié)構(gòu)對壓差控制的影響；風管泄漏對壓力控制的影響。
壓差控制方法
1. 定風量系統(tǒng)：
定風量系統(tǒng)(CAV)是一種被動式的控制方法，它使用手動風量調(diào)節(jié)閥，通過簡單的送風和排風平衡，送風比排風少(或多)一定的量(余風量)，來達到所期望的壓差。在選擇定風量這樣的控制策略時必須認真的考慮，因為定風量系統(tǒng)有突出的局限性。主要有以下幾點：
(1) 所有時間，設(shè)備必須保持恒定的送風量和排風量。
(2) 不能有任何排風設(shè)備(如生物安全柜等)增加或減少，靈活性差。未來的擴展會由于系統(tǒng)容量限制而受限。
(3) 必須按全負荷設(shè)計，要有較大的余量來彌補由于過濾器等造成的送風和排風系統(tǒng)性能的下降，連續(xù)的全負荷運行使能耗極大，因此運行成本非常高。
(4) 由于風機系統(tǒng)、過濾器系統(tǒng)等性能下降或風閥位置改變等情況下，系統(tǒng)經(jīng)常要重新進行風平衡調(diào)試，需要大量的維護。
(5) 由于在所有時間都是大風量運行，噪音會過高。因此如果不能接受以上的局限性時，就不應(yīng)選取這樣的控制策略。目前，通過在送風管和排風管上采用壓力無關(guān)型的定風量控制裝置(如文丘里閥)的定風量系統(tǒng)，在一定程度上可以主動的、動態(tài)的調(diào)節(jié)流量，消除系統(tǒng)靜壓波動造成的對流量的影響，從而保證流量的恒定和控制的穩(wěn)定。
2. 變風量系統(tǒng)：
變風量系統(tǒng)(VAV)是一種主動式的壓力控制策略，它通過電動風量調(diào)節(jié)閥連續(xù)不斷的對送風量或排風量進行調(diào)節(jié)，以保持希望的壓力。主動式的VAV壓力控制方法可以分為兩種：純壓差控制(OP)和余風量(又稱為流量追蹤)控制(AV)。
純壓差控制方法
純壓差控制方法相對而言簡單明了，其控制原理為：壓差傳感器測量室內(nèi)與參照區(qū)域的壓差(OP)，與設(shè)定點(即期望的壓差)比較后，控制器根據(jù)偏差按PID調(diào)節(jié)算法對送風量(或排風量)進行控制，從而達到要求的壓差。
另外一種相似的壓差控制方法則是根據(jù)伯努利原理，利用一個裝在小管內(nèi)的風速探頭，將小管置于潔凈室與參照區(qū)之間的開孔中，由于潔凈室內(nèi)與參照區(qū)的壓力差將使空氣從此小管中流過，管中的風速探頭就可傳感潔凈室內(nèi)與參照區(qū)之間的空氣流速，從而根據(jù)伯努利原理利用風速計算出潔凈室與參照區(qū)的壓差，根據(jù)此壓差信號，按照上述的方法，控制器對潔凈室的送風或排風量進行控制，達到所期望的壓差值，這樣的方法稱為“偽壓差”控制方法。
余風量(氣流追蹤)控制方法
潔凈室的送風量與排風量之間保持一定的風量差(稱為余風量)，必然會導致潔凈室產(chǎn)生一定的壓差。余風量(氣流追蹤)控制即控制系統(tǒng)實時測量風量(送風和排風量)變化，通過調(diào)節(jié)送風量或排風量，動態(tài)的達到相應(yīng)的風量平衡，使送風量和排風量之間保持恒定的風量差，從而維持恒定的壓差。
在這里，余風量就是達到所希望壓差時滲人或滲出潔凈室的空氣流量(單位為CFM )。負的余風量即總排風量大于總送風量，它將導致負壓的產(chǎn)生，而正的余風量則是總送風量大于總排風量，它將導致正壓產(chǎn)生。
混合控制系統(tǒng)
由于生物安全等級3或4級的生物安全實驗室的研究和實驗對象非常危險，實驗室的壓差控制以及氣流方向控制更加重要，必須確保壓差和氣流方向得到穩(wěn)定可靠的控制。對于這樣壓差控制非常關(guān)鍵的地方，采用純壓差控制和余風量控制兩種方法混合的控制系統(tǒng)是很好的選擇，它可以確保對實驗室壓差穩(wěn)定可靠的控制。
通常的做法是采用余風量控制作為基本控制方法，同時加人壓差傳感器和控制器對余風量控制系統(tǒng)的余風量進行設(shè)定。當房間特性發(fā)生變化時，如風管的泄漏以及圍護結(jié)構(gòu)的氣密性等發(fā)生變化，余風量也會發(fā)生變化(通常是變大)，此時壓差控制系統(tǒng)可以動態(tài)的計算出一個合適的余風量，以保持穩(wěn)定的壓差控制。
同時，一旦余風量增加到一個預定值時，系統(tǒng)將發(fā)出報警，此時可能需要對流量測量裝置進行校正，或者對風管和圍護結(jié)構(gòu)的泄漏進行處理，使系統(tǒng)狀態(tài)回到正常范圍內(nèi)。因此這樣的系統(tǒng)可以通過對余風量的監(jiān)視實現(xiàn)對整個實驗室的控制系統(tǒng)、風管系統(tǒng)、圍護結(jié)構(gòu)完整性的監(jiān)視。
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