浅析火电厂中央空调系统设计及控制

刘晓佼

【摘要】当前火电厂空调系统的设计，除了满足房间的功能要求外，还要考虑所选系统的初投资、运行费、维护条件等因素。本文主要分析了火电厂中央空调系统的设计及控制系统。阐明中央空调系统及其控制起着非常重要的作用。

【关键词】火电厂；中央空调系统；控制；研究；设计

随着空调技术的发展，人们对空调系统的要求由舒适型向健康型、节能型和环保型发展，特别是对空调房间室内空气品质的定义，已越来越多地引入空调设计中，引起了空调设计者的广泛关注。不同形式的空调系统对空调房间的舒适性和室内空气品质的满足程度不同。目前就我国的电力发展水平而言，电厂空调系统设计仍然以满足工艺要求为主。

空气调节系统一般由空气处理设备和空气输送管道以及空气分配装置所组成，根据需要，它能组成许多不同形式的系统。在工程上应考虑建筑物的用途和性质、热湿负荷特点、温湿度调节和控制的要求、空调机房的面积和位置、初投资和运行维修费用等许多方面的因素，选定合理的空调系统。

一、 空调系统的分类及选择

（一） 空调系统的分类

1） 按空气处理设备的设置情况可分为集中式和非集中式空调系统；

2） 按负担空调负荷的介质可分为全空气系统、空气-水系统、全水系统和冷剂系统；

3） 按集中系统处理的空气来源可分为封闭式、直流式和混合式系统。

（二） 空调系统的选择原则

在空调设计中，确定空调系统形式的主要原则是满足空调房间的功能要求，同时还要考虑所选系统的初投资、运行费、运行操作维护条件等因素。在此基础上应尽量选择形式简单、布置紧凑、维护方便的空调系统。

对火力发电厂而言，应根据电厂所在地的气候条件、发电机组的容量和布置形式及相关工艺专业的具体要求等，按以下原则确定控制楼内各工艺专业房间的空调系统的形式。

1） 对于集中布置的集中控制室、电子设备间等宜选择全年性全空气集中空调系统；

2） 其他工艺专业的控制室、实验室等应优先考虑采用空气-水系统或全水系统；

3） 对单机容量300MW及以上机组的火力发电厂，应考虑设集中制冷站，统一为各个空调系统提供冷源，但全水系统不能解决房间的通风换气问题。不单独采用此方法。

二、 控制楼内集中控制室、电子设备间等空调系统的选型

（一）按照前面所述空调系统的选择原则，集中控制室空调系统选择全空气空调系统为佳。全空气空调系统，是指空调房间的全部负荷均由集中处理后的空气来负担。对全年性空调系统而言，冬季空调系统运行时向室内送热风、补充室内热损失，维持室内设计温度；在夏季，空调系统向室内送冷风，吸收室内热、湿负荷，维持室内设计参数。

（二）全空气系统需要确定空调房间的热、湿负荷，送风温度，计算出送风量，以及新风量。

（三）全空气空调系统还需要根据房间情况确定好送回风形式。

（四）最后，在全空气空调系统设计中，气流组织的设计是一个很重要的设计内容，直接关系着空调系统的运行效果。

三、控制室、电子设备间空调控制系统

近几年来，随着我国的技术水平的提高，火电厂的生产环境得到了改善。但是集控室、电子设备间对空气参数的要求是非常高的，其中电子设备间中装有全厂的电气、控制机柜等，其成为机炉电运行的控制核心；集控室是值班操作人员的工作场合，与此同时还放置了较多的后备盘、操作台等，因此其对环境的温度、湿度、清洁度有了更高的要求。

以下控制室、电子设备间空调系统统称中央空调系统

（一）中央空调控制系统的特点

1） 抗干扰性

在装有中央空调的火电厂中，中央空调控制系统的运行状况都会受到内部条件的影响，比如：火电厂的设备情况；会受到外部条件的影响，如：风雪天气、晴朗状况等。

2） 调节对象的主要特性

中央空调的自动系统的目的就是为了能够抗干扰，保证空调房内的湿度、温度以及空气的质量，但是空调对象的个性、系统的合理性都会影响到温度、湿度的效果。

3） 湿度相关性

在空调控制系统中，如果调节了一个参数，那么另一个参数也会发生相应的变化，空调内的湿度和温度是非常重要的内容，以上两个参数在相同的调节对象中可以控制好调节。同时在调节过程中，这两个参数又可以进行相互作用。

4） 转换控制多工况同时运行

由于受到室外环境、室内环境的双重影响，人们会按照一定的工况来调节空调系统，如果室外环境、室内环境都发生了明显的变化，这就要改变调节方式。

5） 整体控制性能

中央空调的控制系统往往是依据空调房内的相对湿度、空气的温度来进行调节的，这是一个处理空气过程与工况转换过程进行密切联系的系统。在整个系统中，系统整体工作程序会控制空气处理相关设备的开、关，并且整个系统的参数调节具有整体性，它们并不是独立运行的，其与火电厂内的湿度、温度有着非常密切的联系。

（一）（二）中央空调控制系统的功能

依据空调系统设计性能指标与用户提出的实际操作的要求，可以将中央空调控制系统的功能分为以下几个部分：

1）按照定风量系统的设计，往往从实际需要出发来确定范围，并且也可以控制调节风量、新风比；

2）依据消防系统信号，控制好风道防火阀，并且可以及时反馈动作状态；

3）可以完全掌握工作状态的实时数据，并且利用图形界面可以对设备运行的状态进行监视；

4）按照设计的实际指标来调节空调区域的温度以及湿度，并且允许在一定的范围内进行调整、控制以及设定，这样做有助于冷区间与热区间的切换。

（二）（三）中央空调控制系统的主要控制回路

1）空气温度系统。如果空气温度系统的工作不正常，这会造成能源的浪费，严重的情况下还会对空调系统的安全运行产生一定的影响。然而空调系统送风的温度参数以及湿度参数可以将各热处理调节手段的影响反映出来，所以要将空调系统送风的温度参数以及湿度参数作为中间变量来进行串级控制，这样做既可以有效防止室内温度的超调量，又可以促使空调自控系统的动态调节品质得以提高。

2）空气湿度系统。在夏天，由于存在着较大的空气湿度，此时就应该降低湿度；然而在冬天，由于空气较为干燥，那么此时就应该加大湿度。在系统除湿过程中往往可以借助控制表冷阀来进行。与此同时在调节温度系统的时候会借助回风湿度来进行，这一系统势必会滞后，所以应该采取与送风湿度控制相串联的方式。

3）空气质量控制。依据室内空气所要求的二氧化碳含量，此时要对混风流量、排风量以及送风量进行合理的调节，同时随着混风量的增加，排风量、送风量会逐渐减少，相反随着混风量的减少，排风量、送风量会逐渐增加。

4）联锁控制。空调机组启动顺序控制：启动送风机之后，依次开启新风阀、回风机、排风阀、回水调节阀，最后开启加湿阀。空调机组停机顺序控制：停动送风机之后，依次将加湿阀、回水阀关掉，再停回风机，然后全关新风阀和排风阀，最终全开回风阀。

一、三、 总结

在火电厂运行过程中，中央空调系统及其控制起着非常重要的作用。在夏季和冬季其可以保证火电厂控制室电气设备的正常运行，并且也可以为运行人员提供良好的工作环境，因此火电厂要做好中央空调及控制系统的设计工作。

参考文献：

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[3] 李善化，康慧，孙相军.火力发电厂及变电所供暖通风空调设计手册[M].中国电力出版社，2001