建筑设备自动化PPT课件

1、.,1,智能建筑设备控制技术,教室：B1-403/周四，7、8 丁1-301/周六，1、2,.,2,第3章 建筑设备自动化中的监控设备,本章的主要内容： 3.1传感器与变送器3.2控制器3.3执行器3.4调节阀的选择与计算,.,3,3.1传感器与变送器,标准信号：物理量的形式和数值范围都符合国际标准的信号。,测量传感器：提供与输入量有确定关系的输出量的器件,变送器：凡是能将传感器输出的信号转换为标准信号的器件。,.,4,3.1.1传感器的常规技术指标,1.性能指标,2)重复性(Repeatability)：在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所得结果之间的一致性。,3)准确度等级(A

2、ccuracy Class)：符合一定的计量要求，使误差保持在规定极限以内的测量仪器的等别、级别。,1)量程(Span)：标称范围两极限之差的模。,.,5,6)响应时间(Response Time)：激励受到规定突变的瞬间，与响应达到并保持其最终稳定值在规定极度限内的瞬间，这两者之间的时间间隔即是响应时间。,4)灵敏度(Sensitivity)：测量仪器响应的变化除以对应的激励变化。,7)响应特性(Response Characteristic)：在确定条件下，激励与对应响应之间的关系，如热电阻的电阻值与温度的函数关系。,5)漂移(Drift)：测量仪器计量特性的慢变化。,.,6,2.实用与经

3、济指标,1)造价：造价应该包括电源、转换器、信号调节器及连接电缆。2)维护:任何专门的维护和重新标定都要求涉及额外的人力和费用。3)兼容性：与其他的元件和标准具有可操作性和可互换性。4)环境：可经受住苛刻或危险环境的能力。5)干扰：对环境造成(如电磁波或准稳定电磁场)的敏感度。,.,7,3.1.2HVAC(Heating, Ventilation, Air-conditioning and Cooling )要点简述,1. 温度传感器,(1)热电偶热电偶是利用由两种不同金属组成的电路，并对电路中流动的电流进行测量，这两片不同的金属分别连接在参考温度和被测温度。(2)热电阻利用金属电阻值对应于温

4、度变化而发生改变的原理。(3)热敏电阻热敏电阻是利用半导体的温度电阻值关系曲线，其工作原理与热电阻相类似，半导体呈现一个负的电阻温度系数。,.,8,2.压力传感器,(2)电感式压力传感器电感式压力传感器是通过移动一个机械部件而改变电感量来感受压力。,(1)电容式压力传感器一个金属膜片作为电容器的一个极板，与膜片并列的另一侧安装另一个极板，如右图所示。,.,9,3.流速与流量传感器,(1)毕托管毕托管基本上是用在管道通风系统，而且是基于两端开口的管，一根管是迎着空气流安装，另一根管与气流垂直安装。(2)热线式风速计热线式风速计基本上用于通风气流的测量，该仪表灵敏度较高，适宜检测很低速的流量，这使

5、得它适用于空气流动的测量和导风管内流量的测量。(3)孔板孔板是基于管线或通风管两端的压力差进行检测的，也就是流体通过一个节流孔而产生节流作用，从而达到测量压力差的目的。,.,10,(4)文丘里流量计除了在管线或通风导管中部逐渐缩小形成一个狭窄小孔(而不是突变的小孔)，并且，在下游的小孔又逐渐地扩大这点之外，文丘里流量计与孔板具有相似的工作原理。(5)涡轮流量计涡轮流量计主要用于管道中的液体流量测量，但它易受磨损和卡塞，特别不适用于污浊的流体的测量。(6)旋涡流量计旋涡流量计适用于液体测量并具有很高的精度，其工作原理是基于由旋涡而产生压力波动的频率，旋涡是由于流体冲击垂直挡体而产生的，其频率是与

6、流体的流速成比例关系。,.,11,(7)电磁流量计使用一个缠绕管线或输入一个交变电流，穿过流体建立一个电磁场。 (8)超声波流量计超声波流量测量的原理是基于多普勒效应，通过流体微粒中反射声波频率的变化来测量流量。,.,12,4.湿度传感器,(1)机械湿度计这种湿度计是通过湿气的吸收和解吸改变原材料的体积来测量湿度，这是一种最早的湿度测量方法。(2)干湿球湿度计把蒸馏过的湿芯线缠绕在一个普通的温度传感器上，可引起该温度传感器温度(湿球温度)降低，其干、湿球温度差与相对湿度有一定的关系。(3)电容式湿度变送器电容式湿度变送器将空气相对湿度变换为DC 010V标准信号，这一输出信号与空气相对湿度成线

7、性关系，传送距离远，性能几乎不需要维护。,.,13,5.舒适传感器 6.室内空气质量传感器,7.室内占用传感器,(1)超声波运动传感器(US) 这种传感器利用多普勒效应，它用连续高频(超声)声波充满整个房间。,.,14,(2)红外运动传感器(IR) 通过感受运动红外热源，如人员、叉式升降机或其他的散热物体，该传感器能对室内的照明或空调执行相应的开关作用。 (3)基于红外的人员计数器 利用多普勒效应感受反射光，即可计算通过该区域的人员数目。,.,15,8.火灾探测传感器,(1)烟雾传感器烟雾是一幢建筑内最重要的危险标志之一。 1)电离式烟雾传感器。 2)光电式烟雾传感器。,(2)感温式探测器它是

8、一种能在引燃阶段后期检测到环境温度上升到某一预定值的“中晚期发现”的探测器。,.,16,(3)感光式探测器它利用检测火焰的红外光或紫外光进行火灾探测的，属于“中期发现”探测器，分红外火焰探测器和紫外火焰探测器，工程上常用作感烟探测器或感温探测器的补充。 (4)复合式探测器这是近年来新出现的一种探测器，主要为解决在某些环境中单一参数检测不甚可靠的问题，主要有感烟感温式探测器、感光感温式和感烟感光式几种类型。,(5)可燃气体探测器它主要是对环境气体中的可燃性气体浓度进行检测，经对比测定而发出火灾预警信号。,.,17,3.2 控制器,3.2.1机械电气式控制器,1.自力式温度控制器,采暖散热器恒温调

9、节阀1调节旋钮(给定值)2传感器3反力弹簧4阀心5阀座,.,18,温度调节阀为自力式温控阀，,不需外加能源，,通过调节设定点控制温度。当温度,升高，,阀门根据温度变化成比例的关闭。,自力式调节阀无需任何外来能源，,利用被调介质自,身的能量，实现温度的自动调节，具有较宽的设定范围，显示清晰，精度高，并有过载保护,装置，安全可靠，因而广泛应用于工业生产过程的自动化控制。同时还适用于供热、供水、,制冷或杀菌消毒设备的温度自动调节。,温度调节阀为自力式温控阀，,不需外加能源，,通过调节设定点控制温度。当温度,升高，,阀门根据温度变化成比例的关闭。,自力式调节阀无需任何外来能源，,利用被调介质自,身的能

10、量，实现温度的自动调节，具有较宽的设定范围，显示清晰，精度高，并有过载保护,装置，安全可靠，因而广泛应用于工业生产过程的自动化控制。同时还适用于供热、供水、,制冷或杀菌消毒设备的温度自动调节。,自力式调节阀利用液体受热膨胀及液体不可压缩的原理实现自动调 节。温度传感器内的液体膨胀是均匀的，其控制作用为比例调节。 被控介质温度变化时，传感器内的感温液体体积随着膨胀或收缩。 被控介质温度高于设定值时，感温液体膨胀，推动阀芯向下关闭阀 门，减少热媒的流量；被控介质的温度低于设定值时，感温液体收 缩，复位弹簧推动阀芯开启，增加热媒的流量。,.,19,2.电气式模拟控制器,(1)电气式温度控制器,图3-

11、3压力感温式温度控制器结构1感温包 2微动开关3杠杆4偏心轮,.,20,(2)电气式压力控制器,波纹管式压力控制器 1-给定弹簧 2-给定旋钮 3-微动开关 4-杠杆 5-波纹管 6-支点,.,21,波纹管的动作作用于弹簧，而弹簧的弹力是由控制板上的旋钮所控制的。 毛细管放在空调器的室内吸入空气的风口处，对室内循环回风的温度起 反应。当室温上升至调定的温度时，毛细管和波纹管中的感温剂（氯甲 烷或制冷剂）气体膨胀，使波纹管伸长并克服弹簧的弹力把开关接点接 通，此时制冷压缩机运转，系统制冷，直至室温又降至事先调定的温度 时，毛细管和感温包内的感温气体收缩，波纹管收缩与弹簧一起动作， 将开关置于断开

12、位置，使压缩机的电动机电路切断。,.,22,风机盘管温控器,.,23,3.2.2模拟电子式控制器,(1)断续输出的电子式模拟控制器,1)双位式电子模拟控制器,双位式电子模拟控制器原理框图,.,24,热工参数通过传感器转换成电量后与仪表给定值在测量、给定电路中进行比较、测量，其差值经直流电压放大器放大后，推动开关电路（功率开关放大电路）。此电路根据被调参数来控制一灵敏继电器1K，1K呈继电特性。,工作原理：,.,25,双位继电器的特性,.,26,2)三位式电子控制器,三位控制器的输出特性也是继电特性，其输出有三种状态。,三位式电子模拟控制器原理框图,.,27,三位式电子模拟控制器特性图a)理想特

13、性 b)实际特性,.,28,在三位式电子控制回路加比例积分（PI）反馈环节，是断续输出具有PI规律,三位式PI控制器,.,29,一般使用的断续输出的三位PI补偿控制器，其夏冬两种工况的补偿情况不同。,3)位式输出的补偿式控制器,冬季：室温给定值将自动随着室外温度的降低而适当提高。,夏季：室温给定值将自动随着室外温度的升高而适当提高。,由于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。,.,30,室外温度补偿特性,.,31,位式输出的补偿式控制器,.,32,(2)连续输出的电子式控制器,连续输出的电子式控制器有比例P、比例积分PI、比例积分微分PID等控制规律，输出信号为DC

14、 010mA、DC 420mA、DC 010V等。,1)连续输出电子控制器（PID),.,33,工作原理：,1）测量电路将传感器输出的热工量转换成电信号，变送器进一步转换成标准电信号；,2）与给定信号相比较发出偏差信号。偏差信号经过放大后，加在PID调节放大器的输人端，而这个PID调节放大器实现PID控制规律的运算。,.,34,2)连续输出的补偿式控制器,与断续输出的补偿式控制器相似，但输出信号是连续的。,.,35,连续式串级控制器,3)连续输出的串级控制器,.,36,主控制器的输出，作为副控制器的给定值信号，而副控制器的输出则控制执行器。 作为空调专用仪表，有的控制器尚有高低值限值和最小 信

15、号选择功能。,.,37,4)焓值控制器,焓值控制器是空调节能型专用仪表。,它有四个输入信号：室内温、湿度，室外温、湿度。因为温、湿度参数可以计算出焓值，所以由上述四个参数可进行室内外焓值的比较，故焓值控制器实为焓值比较器。将温、湿度参数经变送器均转变为 010VDC信号，输入到焓比较器中进行焓比较运算，其输出进人最小信号选择电路与选择信号进行比较，然后输出010VDC 的焓比较信号，调节合适的新风量。,.,38,焓值控制器原理示意图,.,39,3.2.3软件控制器,1.直接数字控制器(DDC),1)DDC系统具有如下的特点： 计算机运算速度快，能分时处理多个生产过程(被控参数)，代替几十台模拟

16、控制器，实现多个单回路的PID控制。 计算机运算能力强，可以实现各种比较复杂的控制规律。,.,40,2)DDC系统由被控对象(生产过程)、检测变送器、执行器和工业计算机组成。,DDC系统框图,.,41,2.可编程控制器(PLC),PLC的基本组成,.,42,3.现场控制单元的软件结构,现场控制单元软件执行顺序,.,43,现场控制单元软件结构,.,44,3.3执行器,.,45,1、 电磁阀,直动式电磁阀1线圈2柱塞阀心3弹簧4圆盘5接线盒6外壳,.,46,导压式电磁阀1线圈2柱塞阀心3罩子4导阀5主阀室6主阀7手动开闭棒8盖9平衡孔,.,47,2、电动调节阀,1）调节机构,三通阀a)合流阀b)分

17、流阀,直通单座阀,直通双座阀,.,48,2）电动执行机构,.,49,阀驱动器的电路原理示意图,.,50,3）调节阀的流量特性,（1）流量特性的定义,（2）理想流量特性,.,51,阀芯形状,直通调节阀理想流量特性,.,52,直线流量特性直线流量特性是指调节阀的相对流量与相对开度成直线关系，即单位行程变化所引起的流量变化是常数。,等百分比(对数)流量特性等百分比流量特性指单位相对行程变化所引起的相对流量变化与此点的相对流量成正比关系，即调节阀的放大系数随相对流量的增加而增大。,抛物线流量特性,快开流量特性调节阀在开度较小时就有较大流量，随开度的增大，流量很快就达到最大，故称为快开特性,.,53,三

18、通调节阀的理想流量特性,.,54,（3）工作流量特性 也称实际流量特性,工作流量特性的定义： 调节阀在前后压差随负荷变化的工作条件下，它的相对流量与相对开度之间的关系。,.,55,串联管道时直通调节阀工作流量特性a)直线流量特性b)等百分比流量特性,.,56,4）调节阀的选择,（1）流量特性选择,改变阀的放大系数使系统总的放大系数不变1对象2调节阀3合成,.,57,（2）调节阀口径的计算,.,58,3、电动调节风门,.,59,调节风阀流量特性,固有特性 风阀的工作特性 又称为安装特性，其与调节水阀一样，与串接元件有关，串接元件(如风管、风口)的阻力使风阀压降随着风阀叶片开度变化而改变，故而风阀的工作特性与基于恒定的风阀压降的阀的固有特性是不同的。,.,60,风阀的性能,(1)漏风量调节风阀的漏风量是指风阀在承受静压的条件下，风阀全关状态的泄漏量。(2