暖通系统阀门开度“斜截式”分析

彭玉峰，张伟钦

（1.深圳市招华国际会展运营有限公司，广东深圳 518128；2.深圳市机场股份有限公司，广东深圳 518031）

0 引言

在会展中心、机场、博物馆等大型建筑的暖通系统中，配置着大量的冷水阀、回风阀、新风阀等阀门，其执行器一般采用PID 调节，由运维人员给出控制范围，执行器做出相应的开度并在工作站监控器显示。由于部分阀门参数在楼宇控制系统初期设置中有误，导致阀门开度反馈不准确，

1 阀门“斜截式”设置

西门子楼宇控制系统的典型分层为管理层、自控层和现场层，其中阀门的“斜截式设置有误”是管理层中比较常见的问题，后果是反馈效果有偏差，运行人员无法确认工作站与阀门实际的对应情况。通过分析试验，得出更改设置参数的方法，今后出现类似问题时即可快速有效地解决，提高排故效率，减少故障隐患。

在西门子直接数字控制器系统中，“斜截式”是管理层Insight操作软件中调整各类阀门执行器必须要设置的参数。如图1所示，直线方程y=kx+b，其中k 是直线的斜率，b 是直线在y轴上的截距。该方程叫做直线的斜截式方程（Slope Intercept Form），简称“斜截式”，类似于一次函数的表达式。

图1 “斜截式”示例

以某空调机组为例，其回风阀开度斜率设置为0.004 882 8，截距为-42.5，则其“斜截式”方程为y＝0.0048828x-42.5（图2）。斜率和截距分别对应图中的slope 和intercept。

2 阀门开度“斜截式”计算器的说明

实际工程中，由于货物采购批次的问题，以及EPC（Engineering Procurement Construction，工程总承包）单位分片区交给各工区施工的原因，导致采购的阀门在品牌、型号上很难统一，因此在楼宇控制系统中需要针对不同种类的阀门执行器分别录入相应的参数，之后系统会自动生成合适的斜率与截距。点击图2 中的“Slope/Intercept”即可弹出斜截式计算器窗口（图3）。

图2 某空调机组“斜截式”参数

图3 斜截式计算器窗口

其中，Point type：LAI：表示点位类型为模拟量输入；Calculate Based：COMPACT：表示系统是基于紧凑型PXC 进行计算的（目前使用的主流产品基本是PXC24F 紧凑型DDC）；Sensor type：Voltage：表示传感器类型为0～10 VDC。除此以外，还有current 4～20 mA 或1 K 铂电阻MEC RTD 等可供选择，具体视传感器而定；Calculate Using：English：表示截距计算的指示单位采用英制，另一选项S.I.表示公制，系统默认为英制；Standard Input Range：表示标准输入范围，有温度、湿度、开度等选项；Signal Range/Device Range：表示信号范围/设备范围，一般根据已选择的Standard Input Range 自动填充，但如果反馈值或者自动填充的数值有误，可手动更改。

3 “斜截式”设置步骤

不同的阀门执行器的斜截式是不一样的，但设置斜截式的方法一样，具体步骤如下：

（1）对应模块（设备）的型号。主要有Modular 和Compact 两种类型，MEC 已经停产。即图3 中的“Calculate Based”，该处均选择COMPACT。

（2）对应传感器的信号类型。在传感器标签里可以找到。常见的有电压、电流及热敏电阻。即图3 中的“Sensor type”。

（3）对应传感器输出信号的范围值。一般是0～10 V 及4～20 mA，热敏电阻不用设置。

（4）对应传感器的量程范围值。在传感器说明书中查找，例如冷水阀0～10 V 对应的量程是0～100%，风阀4～20 mA 对应的量程是0～100%。

以上4 个步骤都正确输入后，“斜截式”的值系统就会自动根据所选择的参数算出结果（图4）。至此，阀门“斜截式”设置成功。

图4 “斜截式”计算器需设置的参数

（5）试验校正。在某些情况下，由于阀门本身的挡位设定问题（执行器一般有一个包含5 个挡位的旋钮），例如将0～10 V 选成2～10 V，即使斜截式设置正确，工作站的反馈也可能和现场不一致。通过调整执行器的挡位如果仍达不到效果，可以手动在Slope 和intercept 栏输入参数进行微调，以图2 为例，将斜率改为0.004 0 或者将截距改为-15，再经试验调节，直至反馈和现场吻合。

4 案例分析

案例1：某空调机组冷水阀，工作站反馈已开到最大，但现场客人仍然反映较热。经空调机房现场查看，该机组冷水阀门执行器上的挡位选择为“0～2 V”，工作站虽然给出100%的开启命令，但是现场仅开启20%。将执行器挡位调整为“0～10 V”后即恢复正常，执行器可以根据指令正确开启相应的开度。

案例2：运行人员在统计各空调机组阀门（包括冷水阀和风阀）“斜截式”后发现，阀门品牌不同，设置方法即不同，例如，冷水阀执行器（施耐德M800）的“Sensor type”选择voltage，最终的“斜截式”为y＝0.0039063x-14，反馈可与控制吻合；风阀执行器（霍尼韦尔CS7510A2008）的“Sensor type”选择current，最终的“斜截式”为y＝0.0048828x-42.5，反馈也可与控制吻合。如果没有针对不同品牌的执行器分别设置，就会出现反馈不准确的现象。例如，将霍尼韦尔的“斜截式”用于施耐德阀门执行器，y=0.0039063x-14 与y=0.0048828x-42.5 在坐标系中的位置虽然基本平行（图5），但在Insight 操作软件程序给反馈带去的变化却非常大，通过微调已无法实现精确反馈的目的。因此，必须针对品牌型号选择适合的“斜截式”。

图5 两种“斜截式”的形状比较

案例3：某空调机组送风阀现场开度与工作站处的反馈总是有±10%左右的偏差，经检查，该风阀型号为霍尼韦尔CS7510A2008，“斜截式”已按照执行器说明书以及Insight 系统的设置方法正确设置，执行器本身的挡位选择也是正确的。经认真分析，发现该问题属个例现象，需要微调“斜截式”的参数，正常的“斜截式”方程为y=0.0048828x-42.5，经调节截距、不断试验，发现截距改为-43 时可基本正常反馈。该问题不具有代表性，仅供需要微调参数时使用。

5 结语

某机场暖通系统使用PID 调节的阀门执行器有948 个，施工单位及设备厂家的最初设置有误，经排查，共有115 个阀门参数设置有误，占比12.1%。对此，经试验摸索出正确设置Insight 系统中阀门执行器参数的方法，一则有助于使阀门正确反馈现场开度，二则利于员工加深对系统参数配置的熟悉程度，对深入学习Insight 系统有积极意义，同时对其他品牌的楼宇控制系统、传感器的参数配置有一定的参考作用。