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建筑設備監控系統

系統概述

由于本項目的大型化、智能化和多功能化,而且建筑物機電設備種類繁多,技術性能復雜,維修服務保養項目的多,管理工作已非人工所能應付。因此,采用自動化監控系統技術及計算機管理已成為現代建筑最重要的管理手段。它可以大量的節省人力、能源、降低設備故障率、提高設備運行效率、延長設備使用壽命、減少維護及營運成本,提高建筑物總體運作管理水平。建筑設備監控系統(BAS),現階段已廣泛應用于各類建筑領域,以提供對各類建筑物設備進行高效率管理與控制的有效途徑。

本項目建筑設備監控系統(BAS)可監控大樓的所有機電設備,其主要實現以下功能:

1.對機電設備實現以最優控制為中心的過程控制自動化;

2.以運行狀態監視和計算為中心的設備管理自動化;

3.以安全狀態監視和災害控制為中心的安全管理自動化;

4.以節能運行為中心的能量管理自動化;

5.對大樓的能量進行管理、監測等。

本次設計對下述機電設備進行監控:

1.冷熱源系統

2.空調系統

3.送排風系統

4.給排水系統

5.電梯系統

6.系統及裝置集成:下列留有通訊接口的裝置信息集成到BAS系統中。

?高低壓智能監控系統(配置通訊網關)

?冷水機組(配置通訊網關)

?電梯(配置通訊網關)

大樓的BAS控制中心可以對整個大樓所有的被監控對象進行監控管理,可對所有子系統的各種重要參數進行設定及修改,對所有被控設備進行獨立的實時啟停操作,可對分控工作站進行操作權限設置。

我司根據本項目特點及難點,將選用合適的、先進的世界主流樓宇自控產品,采用世界著名樓宇自控品牌的產品。

需求分析

針對該項目的特殊性,目前現有的圖紙,根據項目設計經驗和建筑圖紙、估算設備及相關接口。

BAS服務器設置在消防控制室,DDC控制箱安裝在主要設備房中,各傳感器和執行器安裝在相應管道及設備上進行信號的采集。分控工作站分別監控管理各個區域的被監控設備,可在總控中心的授權下,進行系統的各種設置及實時操作。

設計說明

通過設備監控系統,可以實時檢測、診斷和處理該大樓設備狀態及系統故障;對設備進行自動化控制,節約人工;能夠及時報警,具有顯示及處理功能,提高管理水平。

BAS服務器作為總控服務器可以控制大樓的所有受控設備??偪刂行目梢詫Ω鹘ㄖ械谋槐O控對象進行監控管理,可對所有子系統的各種重要參數進行設定及修改,對所有被控設備進行獨立的實時啟停操作,可對分控工作站進行操作權限設置。根據本項目需求,本方案對各建筑的的下述設備進行監控:冷熱源系統、空調系統、給排水系統、送排風系統,電梯系統及相關接口系統。

系統架構

本次BAS設計系統網絡結構采用二層網絡結構,即管理級網絡(以太網)、現場級網絡(LON總線)。

系統具備開放標準的數字接口,樓宇管理層采用Ethernet架構,通訊協議選用TCP/IP,支持多種標準接口。圖形界面動態3D,支持動態數據交換(DDE)功能,支持TCP/IP,LONWORKS工業標準協議,符合國際標準及國家標準,具備集成和日后擴展的功能。

現場選用獨立的小型DDC控制器,不采用I/O擴展方式以確保系統的穩定性。所選DDC控制器全部為原裝進口產品。

系統示意圖

系統功能

根據項目需求,本方案對各建筑的的下述設備進行監控:冷熱源系統、空調系統、給排水系統、送排風系統,變配電系統,電梯系統及相關接口系統。

冷熱源系統的監控

冷熱源系統由冷水機組、冷凍水泵、冷卻水泵、冷卻塔,鍋爐、換熱器、熱水泵等設備組成,為大樓的空調供冷熱水。

1、冷水系統的自控實現以下功能:

?冷水機組、冷卻水泵、冷凍水泵及冷卻塔的運行狀態監控和切換

?冷凍水的流量和供回水溫度監測

?冷凍水差壓旁通

?冷水系統中各設備的啟動/停止順序:

?啟動:冷卻水泵——冷卻塔——冷凍水泵——冷水機組

?停止:冷水機組——冷凍水泵——冷卻塔(風扇,噴淋水泵)——冷卻水泵

?冷水系統中,冷卻水泵互為備用,冷凍水泵互為備用。當任何一臺冷卻水泵/冷凍水泵出現故障時,備用泵自動投入運行。

?系統檢測到冷卻水或冷凍水流開關報警后,將自動停止該冷水機組的運行。

?保證冷凍水供水壓力穩定:通過測量冷凍水供回水壓力差的變化,改變旁通調節閥的開度大小,增減旁通管道中冷凍水流量,從而維持冷凍水壓力穩定。

?冷卻塔回水溫度與設定值比較后,控制冷卻塔電動水閥及風扇的啟動/停止。

?根據系統自動計算用戶端實際大樓負荷Q=F*T回水-T出水)的變化,實時調節冷水機組的運行臺數,并按照運行時間最短的機組先開,實現多臺機組的自動加載卸載工作;冷凍水泵、冷卻水泵根據冷機的工作臺數,以運行時間最短的水泵先開的原則,自動加載卸載;冷卻塔風機根據冷卻水的供回水溫度以及冷卻水的供水設定溫度來自動加載卸載,以達到最大限度的節能和平均設備使用時間的效果。

冷水機組、冷水泵、冷卻水泵、冷卻塔等設備可實現一鍵啟停,其邏輯聯動流程

如下圖所示:

1、    開啟冷凍機系統:

2、    關閉冷凍機系統:

2、熱交換器控制實現以下功能:

?根據板式熱交換器的二次供水溫度與設定值的差比例調節一次蒸汽閥的開度,控制二次供水溫度;

?監測循環水泵的手/自動狀態,運行狀態,故障報警。

?監測總供回水溫度,計算系統負荷,根據負荷量關閉或開啟熱交換器一次蒸汽閥及循環水泵的臺數。

3、通訊接口配置:

冷水機組、鍋爐系統廠家均能提供設備與BAS系統連接的智能通訊接口。采用集成方式對此冷源系統進行控制,不僅能實現上述所要求的功能,而且通過智能通信接口可讀取冷水機組、鍋爐系統等各種設備的運行狀態、故障報警及相關工藝參數,更有利于系統的良好運行。

4.冷水機組節能控制:

冷水機組及周圍的配套機電設備根據冷量而進行加/卸載動作,其依據為空調末端的冷量的變化,由在水管中各傳感器、通過數據接口中讀取的冷機的工作狀態及外界的溫濕度等多個方面的參數共同完成運算。

系統可預設啟停系統時間,系統可按照設定時間自動完成群控管理;也可設置一個按紐,來設定系統的開關機。

為平衡冷凍機的使用時間,使每臺機組保持基本一致的運行時間以延長機組壽命,系統為用戶提供了一個循環冷凍機啟停順序的程序,可在操作平臺自定義循環周期,即用戶可自定義冷凍機的循環方式及循環時間。同時自動平泵和冷卻塔的運行時間,延長設備的使用壽命。

5.熱源的節能控制:

熱源中的鍋爐主要是起到監視作用,其節能控制主要是在熱水泵的二用一備以及板換中,根據熱水的出水溫度的設定值,熱水的出水溫度,鍋爐出來的出水溫度及比例調節閥來控制熱水的出水溫度恒定在設定值附近。

空調通風系統的監控

控制人員可在工作站上自動地、實時監視并記錄各種參數。如風機狀態、故障、室外的溫濕度、送回風管溫度、風機和水閥的運行情況,濾網的堵塞情況等,并可動態顯示冷熱水閥和風門位置,超限自動報警。并可按業主要求制做并打印各種類型的趨勢圖,記錄歷史數據。

空調機組和新風機組都可按照啟用的時間,結合節能模式做到最佳時間啟??刂埔怨澕s能源,并可采用夜間空氣凈化等程序來提高室的空氣品質。監控室還可在監控畫面隨時修改各種參數設定值(溫度設定值,最小新風量設定值)等,實現集中控制的方式。

所有設備都可在監控中心實現遠程自動啟停。

新風系統的監控

1、新風機組控制系統實現以下監控功能:

?實時監測各樓層新風機的運行狀態、故障報警。

?根據時間表,定時啟停各樓層新風機。

?實時監測過濾網兩端壓差,兩端阻力超過設定值時,自動報警。

2、系統軟件可自動滿足如下控制要求:

?系統啟動后,通過彩色圖形顯示不同的狀態和報警,顯示每一個參數的值和風機累積運行時間,通過鼠標可任意修改設定值,以達到最佳的工況。

?根據事先設定的工作日及節假日作息時間表,定時啟停機組。

?當新風風機出現故障時,自動報警,提請相關人員進行維修。

?自動監視新風機組的過濾段濾網兩端壓差,兩端阻力超出設定值時報警,便于有關人員及時更換、清洗,保證過濾效果。

?機組的每一點都有列表匯報,趨勢顯示圖,報警顯示等功能。

?保護控制:送風機啟動后,其前后壓差過低時和過載時故障報警,并連鎖停止送風機。

?實時報警:風機故障、過載報警,過濾器堵塞報警。

?顯示打?。籂顟B、報警、計量及各種參數的動態圖形及報表,并列出設備保養及維修報告。

空調機組的監控

1、空調機組實現如下的控制功能:

?自動監視回風溫度,根據回溫度,自動比較溫度的設定值,按照PID模式自動調節控制冷水兩通閥的開度,維持室溫度在設定圍。

?自動監視空調機組的過濾段濾網兩端壓差,兩端阻力超出設定值時報警,便于有關人員及時更換,保證過濾效果。

?自動監視風機啟停及工作狀態、故障報警??照{機組停止工作(送風機關閉時),自動聯鎖關閉回風機,電動二通水閥。

2、冷熱水閥控制:

?在送風風管設置溫度傳感器(AI)。

?通過軟件預先設定溫度的設定值。

?通過電動兩通調節閥調節冷熱水的流量,使送風溫度保持在溫度的設定值(AO)。

?冬季:當送風溫度低于設定值時,熱水閥自動打開,使送風溫度上升;當送風溫度高于設定值時,熱水閥自動關小,使送風溫度下降,從而使送風溫度最終保持在設定值。

?夏季:與冬季時的情況正好相反。當送風溫度低于設定值時,冷水閥自動關小,使送風溫度上升;當送風溫度高于設定值時,冷水閥自動打開,使送風溫度下降,從而使送風溫度保持在設定值。

3、系統軟件可自動滿足如下控制要求:

?系統啟動后,通過彩色圖形顯示不同的狀態和報警,顯示每一個參數的值和風機累積運行時間,通過鼠標可任意修改設定值,以達到最佳的工況。

?根據事先設定的工作日及節假日作息時間表,定時啟停機組。

?當風機出現故障時,自動報警,提請工程師進行維修。

?自動監視空調機組的過濾段濾網兩端壓差,兩端阻力超出設定值時報警,便于有關人員及時更換、清洗,保證過濾效果。

?自動監視空調機組的回風溫度,根據回風溫度,比較冷熱溫度的設定值,自動調節控制冷熱兩通閥的開度,維持回風溫度在設定圍。

?機組的每一點都有列表匯報,趨勢顯示圖,報警顯示等功能。

送排風機系統的監控

1、送排風機控制系統實現以下功能:

?自動監測各個送排風機的運行狀態、故障報警。

?根據時間表定時啟停各送排風機。

2、系統軟件可自動滿足如下控制要求:

?系統啟動后,通過彩色圖形顯示不同的狀態和報警,顯示每一個參數的值和送排風機累積運行時間,通過鼠標可任意修改設定值,以達到最佳的工況;

?根據事先設定的工作日及節假日作息時間表,定時啟停機組;

?當送排風機出現故障時,自動報警,提請相關人員進行維修機組的每一點都有列表匯報,趨勢顯示圖,報警顯示等功能。

?實時報警:風機故障報警。

?顯示打?。籂顟B、報警、計量及各種參數的動態圖形及報表,并列出設備保養及維修報告。

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