结合工程案例,说出本工程建筑设备监控系统中传感器的类型、功能、适用场合及安装方法。
建筑设备监控系统负责完成智能建筑中的空调系统、冷热源系统、变配电系统、照明系统、电梯等的计算机监控管理,通过计算机对各子系统进行监测、控制、记录,实现分散节能控制和集中科学管理,以达到为智能建筑中的用户提供良好的工作环境,为大厦的管理者提供方便的管理手段,为大厦的经营者减少能耗并降低管理成本,为物业管理现代化提供物质基础的目的。
一般来说,建筑设备监控系统由现场部分、传输通道、中央控制室三大部分组成,如图 2.1所示。
图 2.1 建筑设备监控系统的组成
(1)现场部分
现场部分由检测元件、传感器、执行器、分站DDC等组成。
(2)传输通道
传输通道是计算机与被控对象之间交换数据的桥梁,从各个监控点到分站控制器的线路是逐点连接的。按传输信号的形式可分为模拟量通道和开关量通道,按信号的传输方向可分为输入通道和输出通道。
传输通道中,模拟量通道分为模拟量输入通道(Analog Inputs,AI)与模拟量输出通道(Analog Outputs,AO)。开关量通道分为开关量输入通道(Digital Inputs,DI)与开关量输出通道(Digital Outputs,DO)。
在传输通道中,系统传输的模拟量信号可为电压信号,也可为电流信号。工业上标准信号的范围是 0 ~ 5 V,1 ~ 5 V,0 ~ 10 mA和 4 ~ 20 mA等。电压信号的实现较为简单,仪表中的电路一般都是以电压信号来处理的,但容易受到干扰,从而影响其精度和可靠性,因此,电压信号不适宜远距离传输;而电流信号输出则适合于信号的远距离传输。
(3)中央控制室
中央控制室包括中央处理机、上位机管理系统、外围设备和不间断电源部分。上位机管理系统通过用户界面,实现直观的信息显示、直接的远程控制、调整现场各类控制器和前端设备的运行参数及管理运行,它通常还和安防系统、消防系统、视频监控系统、门禁和停车场系统等集成在一起,构成一个复杂的综合管理系统。控制系统一般结构图,如图 3.2 所示。
图 2.2 控制系统一般结构图
在建筑设备监控系统中需要采用微电子技术对各种参数进行检测。这些参数可分为两大类:一类是电压、电流、阻抗等电量参数,将电量转换为适于传输或测量电信号的器件,通常称为变送器。另一类则是温度、湿度、压力、流量等非电量参数。要对这些非电量参数进行检测,必须运用一定的转换手段,把非电量转换为电量,再进行检测。将非电量转换为适于传输或测量电信号的器件,通常称为传感器。把非电量转换为电量,然后进行检测,对于楼宇控制系统来说,占有极为重要的地位,其精度及可靠性在某些场合甚至成为解决实际问题的关键。
通常传感器由敏感元件和转换元件组成。其中,敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分;转换元件是指传感器中将敏感元件感受或响应的被测量部分转换成适于传输或测量的电信号部分。由于传感器的输出信号一般都很微弱,因此,需要有信号调理与转换电路对其进行放大、运算调制等。随着半导体器件与集成技术在传感器中的应用,传感器的信号调理与转换电路可能安装在传感器的壳体内或与敏感元件一起集成在同一芯片上。此外,信号调理转换电路以及传感器的工作必须有辅助的电源。传感器构成框如图 2.3 所示。
图 2.3 传感器构成框图
系统需要的被测信号以输出状态划分,一般分为开关量和模拟量两种。所谓开关量输入,是指输入信号为状态信号,其信号电平只有两种,即高电平和低电平。对于这类信号,只需经放大、整形和电平转换处理后,即可直接送入计算机系统。对于模拟量输入,由于模拟信号的电压或电流是连续变化的信号,因此对其进行处理就比较复杂,在进行小信号放大、滤波量化等处理过程中需考虑干扰信号的抑制、转换精度及非线性等诸多因素。这种信号在楼宇控制系统中主要有对温度、湿度、压力、流量、液位、浓度等的处理。同样,楼宇控制系统对外部设备进行控制也需开关量和模拟量的输出。
用于测量与控制的传感器种类繁多,目前,一般采用两种分类方法:一种是按被测参数(即输入量),如温度、压力、位移、速度等;另一种是按传感器的工作原理,如应变式、电容式、磁电式等。表 2.1 列出了常用的分类方法。
表 2.1 传感器的分类
除表 2.1 列出的分类法外,还有按构成敏感元件的功能材料分类的,如半导体传感器和陶瓷传感器、光纤传感器、高分子薄膜传感器等;或与某种高技术、新技术相结合而得名的,如集成传感器、智能传感器、机器人传感器、仿生传感器等。
由于建筑设备监控系统处理的控制过程响应时间通常比传感器响应时间大很多,因此,传感器的选择需要考虑精度和量程。
1)传感器的精度
精度又称为静态误差,是指传感器在满量程范围内任意一点的测量值与其真值的偏离程度,用相对误差来表示。传感器的精度与传感器的多项技术指标相关,不宜单纯追求高精度传感器,而应考虑实际应用对精度的要求,还要考虑其经济成本。
根据国家标准规定,电测仪表的精度等级分为 0.1,0.2,0.5,1.5,2.5,5.0 级。0.1 级和0.2 级多用作标准表,0.5 ~ 1.5 级多用作实验仪表,1.5 ~ 5.0 级多用作工控检测仪表。
传感器的精度应满足系统控制及参数测量的要求,必须高于要求的过程控制精度 1 个等级。
2)传感器的量程
传感器的量程选择也影响其精度。量程选择大了,精度降低;量程选择小了,容易损坏传感器。在传感器的量程选择时,一般需注意以下事项:
①温度传感器的量程应为测点温度的 1.2 ~ 1.5 倍。
②压力(压差)传感器的工作压力(压差)应大于测点可能出现的最大压力(压差)的 1.5倍,量程应为测点压力(压差)的 1.2 ~ 1.3 倍。
③流量传感器的量程应为系统最大流量的 1.2 ~ 1.3 倍,且应耐受管道介质最大压力,并能瞬态输出。流量传感器的安装部位应满足上游 10 D (管径)、下游 5 D 的直管段要求。当采用电磁流量计或涡轮流量计时,其精度宜为 1.5%。
④液位传感器宜使正常液位处于仪表满量程的 50%处。
⑤成分传感器的量程应按检测气体浓度进行选择,一氧化碳气体宜为0 ~ 300 × 10 -6 或0 ~ 500 × 10 -6 ,二氧化碳气体宜为 0 ~ 2 000 × 10 -6 或0 ~ 10 000 × 10 -6 。
⑥风量传感器其测量的风速范围应为 2 ~ 16 m / s,测量精度不应小于 5%。
此外,传感器应能反映现场的真实情况,如湿度传感器应安装在附近没有热源、水滴且空气流通并能反映被测房间或风道空气状态的位置,其响应时间不应大于 150 s。对于智能传感器,应有以太网或现场总线通信接口。
建筑设备监控系统中的常用传感器一般包括:给水排水监控系统采用的液位传感器、水流开关等;冷暖空调系统采用的温度传感器、流量传感器、压力传感器等;供配电系统采用的电压、电流、功率等变送器。在此,介绍几种典型传感器的原理及性能。
1)温度传感器
温度是楼宇控制中的一个非常重要的参数,温度的自动调节不仅给人们提供舒适的生活和工作环境,从节能的角度出发,而且还可为现代化楼宇节约大量的能源。
温度传感器按采取测量被测介质温度的方式可分为接触式和非接触式两大类。
接触式温度传感器的检测部分与被检对象有良好的热接触,通过传导或对流达到热平衡,这时,温度传感器的示值即表示被测对象的温度。如热电偶、热电阻、半导体PN结等都属于接触式温度传感器。
非接触式温度传感器的检测部分与被检对象互不接触。目前,最常用的是通过辐射热交换实现测温,如红外测温传感器等,通常用于高温测量,如炼钢炉内温度测量。
在楼宇自动化中对温度的检测范围为:
①室内、室外气温-40 ~ 45 ℃ 。
②风道气温-40 ~ 130 ℃ 。
③水管内水温 0 ~ 100 ℃ 。
④蒸汽管内蒸汽温度 100 ~ 350 ℃ 。
温度传感器按安装位置不同,又分为不同种类的温度传感器,例如,风道内需安装风管式温度传感器、水管内浸入式温度传感器、室内温度传感器、室外温度传感器等。图 2.4 为风管式温度传感器实物图。
图 2.4 温度传感器安装方式及风管式温度传感器实物图
在建筑设备监控系统中,较为常用的温度传感器为热阻式温度传感器。
(1)热电阻
利用导体电阻随温度变化而变化的特性制成的传感器,称为热电阻性传感器。它是利用金属导体的电阻随温度变化的特性进行测温的。用金属电阻作为感温材料,要求金属电阻的温度系数大,电阻与温度呈线性关系,因此在常用感温材料中首选铂(Pt)和铜(Cu)。
金属电阻与温度的近似线性关系如下:
R t = R 0 (1 + αt )
式中 R t —— t ℃时电阻值;
R 0 ——0 ℃时电阻值;
α ——电阻的温度系数。
铂具有耐氧化特性,在相当宽的温度范围内有相当好的稳定性,且纯度越高,电阻温度特性越稳定。但铂电阻价格很高。楼宇自动化系统中常用的Pt1000 的温度传感器是指在 0 ℃时阻值为 1 000 Ω的铂电阻温度传感器。
铜的特点是易氧化,只能在低温及没有腐蚀性的介质中工作。另外,因为铜的电阻率比铂低很多,所以同样阻值的热电阻,铜电阻要更细更长,这使其机械强度差,体积也更大。
用镍制成的热电阻在性能上介于铜与铂之间。所以,在高精度、高稳定性的测量回路中通常用铂热电阻材料的传感器;要求一般、具有较稳定性能的测量回路可用镍电阻传感器;档次低,只有一般要求时,可选用铜电阻传感器。
在使用热电阻测温时,要充分注意热电阻与外部导线的连接,在传感器和控制器之间的引线过长会引起较大的测量误差。引线电阻对铂电阻不超过 R 0 的 0.2%,对铜电阻不超过 R 0 的 0.1%。精密测量中则要考虑温度误差补偿。
(2)热敏电阻
利用半导体电阻随温度变化的属性制成温度传感器是常用的另一种方法。目前使用的热敏电阻大多属陶瓷热敏电阻。半导体电阻对温度的感受灵敏度特别高。上述提及的铜电阻,当温度每变化 1 ℃时,其阻值变化 0.4%~ 0.6%;而热敏电阻温度每变化 1 ℃,其阻值变化可达 2%~ 6%,所以其灵敏度要比其他金属电阻高一个数量级,但其特性是非线性的,因此,后续的非线性校正处理比较复杂。如果是通过计算机对多个测点进行数据处理,那么有可能导致系统不能正常工作。此外,热敏电阻的互换性差,从而给系统的维护带来一定的困难。
热敏电阻按其阻值随温度变化的特性可分为 3 类:
①负温度系数(NTC)热敏电阻,其阻值随温度的上升呈非线性减小。
②正温度系数(PTC)热敏电阻,其阻值随温度的上升呈非线性增大。
③临界温度(CTR)热敏电阻,它具有正或负温度系数特性,且存在一临界温度,超过此临界温度的,其热敏电阻的阻值会急剧变化。
(3)集成温度传感器
集成温度传感器是利用集成化技术把温度传感器(如热敏晶体元件)与放大电路、补偿电路等制作在同一芯片上的功能器件。这种传感器输出信号大,与温度有较好的线性关系,且具有小型化、使用方便、测温精度高等优点,因此其应用日益广泛。
集成温度传感器按输出量的不同可分为电压型和电流型两种:电压型的温度系数约为10 mV/ ℃ ;电流型的温度系数约为1 μA/ ℃ 。
这种传感器具有绝对零度时输出电量为零的特性,利用这一特性可制作绝对温度测量仪。集成电路温度传感器的工作温度范围一般在-50 ~ 150 ℃ 。
传感器在与控制器连接时,其输出信号类型须与控制器的接口信号类型相匹配,如选择Pt1000 的温度传感器时,控制器的相应接口也能支持Pt1000 的信号类型。图 2.5、表 2.2 为江森TE-6300 系列温度传感器相关信息。在进行传感器及控制器相关选型时,需注意其安装方式、量程、信号类型、精度、尺寸等信息是否与工程需求匹配。
图 2.5 江森TE-6300 系列温度传感器相关特征
2)湿度传感器
在建筑设备监控系统中对湿度的检测主要用于室内室外的空气湿度、风道的空气湿度的检测。
描述空气湿度的物理量通常有含湿量、绝对湿度和相对湿度。大多数仪表都是直接或间接地测量空气的相对湿度。
表 2.2 TE-6300 系列温度传感器选型表
目前,空调中常用的湿度传感器按原理可分为以下几种,见表 2.3。
表 2.3 常用湿度传感器
常见的湿度传感器实物图,如图 2.6 所示。
图 2.6 常见的湿度传感器实物图
(1)氯化锂电阻式湿度传感器
氯化锂电阻式湿度传感器主要利用高分子材料吸湿后电阻发生变化的特性制成,可通过测出电阻值间接测出湿度。氯化锂置于空气中,其含湿量与所在周围空气的相对湿度有关,含湿量的大小又会引起本身电阻的变化。
由于氯化锂感湿元件受环境影响较大,输出电阻值也与检测点的温度有关,在检测电路中,需加有热敏电阻来进行温度补偿。
氯化锂电阻式湿度传感器,性能稳定,反应灵敏,测量精度较高,有时可用在湿度控制不大于 1% RH的自控环节中。一般在工业和民用空调环境中使用,寿命可达四五年。其主要缺点是体积大,不宜在温度变化剧烈、易结露和污染的环境中应用。
(2)电容式湿度传感器
电容式湿度传感器主要是利用高分子薄膜在吸湿后介电常数发生变化,从而导致电容发生改变的特性制成的。由于高分子薄膜可以做得很薄,容易吸收空气中的水分,也容易将水分散发掉,所以这就决定了其滞后误差小和响应速度快。而且电容与湿度基本呈线性关系。电容式湿度传感器元件尺寸小,响应快,湿度系数小,有良好的稳定性,因而也是常用的湿度传感器。
电容式湿度传感器将其相对湿度转换为 1 ~ 10 V标准直流信号,传送距离可达 1 000 m,性能稳定,几乎不需维护,安装方便。目前,它被认为是一种比较好的湿度传感器,优点较多,但价格昂贵。
图 2.7 为HT-1000 系列湿度传感器选型表,图 2.8 为江森HT-1000 系列室内湿度传感器的相关信息。
图 2.7 HT-1000 系列湿度传感器选型表
图 2.8 HT-1000 系列室内湿度传感器相关信息
3)压力传感器
在建筑设备监控系统中对压力的检测主要用于供回水管压力、压差,风道静压和房间微正压的检测,有时也用来测量液位,如水箱的水位等。大部分的应用属于微压测量,量程一般为0 ~ 5 000 Pa,如图 2.9 所示。
压力传感器是将压力转成电流或电压的器件,可用于测量压力和物体的位移。由于压力测量的条件不同,测量精度的要求也不同,因此,所使用的传感器件也不一样。
利用金属材料的弹性制成弹性测压元件是常用的一种方法。在智能建筑中最常用的弹性测量元件有弹簧、弹簧管、波纹管和弹性膜片。而上述测压元件是先将压力变化转换成位移的变化,然后再将位移的变化通过磁电或其他电学的方法转成能方便检测、处理、显示的电学量。
图 2.9 压力压差传感器
(1)电阻式压差传感器
电阻式压差传感器是将测压弹性元件的输出位移变换成电阻的滑动触点位移,因而被测压力的变化就可转换成电位器阻值的变化。若把这个电位器与其他电阻接成桥路,当阻值发生变化时,电桥输出一不平衡电压。
电阻式压力传感器精度不高,且不适宜微小位移量的测量。
(2)电容式压差传感器
电容式压差传感器是最常见的一种压力传感器。它是用两块弹性好的金属平板作为差动可变电容器的两个活动电极,被测压力分别置于两块金属平板两侧,在压力作用下能产生相应位移。当可动极板与另一电极的距离发生变化时,则相应的平板电容器的容量发生变化,最后由变送器将变化的电容转换成相应的电压或电流。电容式压力传感器主要用于微小位移量的测量。
(3)霍尔压力传感器
霍尔压力传感器是将弹性元件感受的压力变化引起的位移通过霍尔元件转换成电压信号。霍尔元件实际上是一块半导体元件,其赖以工作的物理基础是霍尔效应。运动电荷受磁场中洛伦磁力作用产生电位,称为霍尔电势。当霍尔元件随压力变化而运动时,则作用于霍尔片上的磁场强度发生变化,霍尔电势也随之变化,霍尔电势的大小位移变化成正比,这样就可间接测压力。
(4)压电传感器
当有些电介材料在一定方向上受外力作用而变形时,在其表面会产生电荷;当去掉外力时,它又会重新返回不带电的状态,这种机械能转变成电能的现象称为压电效应。利用压电现象可实现非电量的测量。压电传感器是利用某些材料的压电效应原理制成的,具有这种效应的材料有压电陶瓷、压电晶体等。
压电式传感器具有体积小、质量小、频响高、信噪比大等特点。由于它没有运动部件,因此,结构牢固,可靠性和稳定性高。压电传感元件是力敏感元件,它可以测量最终变换为力的非电物理量,如动态力、动态压力、振动加速度等,但不能用于静态参数测量。
江森DPT266 系列压力传感器相关信息如图 2.10 所示,可用于检测空气差压或表压压力,其选型表见表 2.4,用户可根据量程范围、输出信号、供电电源等参数,合理选择压力传感器型号。
图 2.10 江森DPT266 系列压力传感器相关信息
表 2.4 江森DPT266 系列压力传感器选型表
4)液位传感器
在楼宇设备控制系统中,需对供排水的水位、各种水箱的水位进行检测和控制。传统的浮球开关作为开关量的传感器,仍被广泛用于液位的监测,但它仅能对液位上限或下限进行监测。对液位进行实时连续监测的传感器可分为电阻式、电容式和压力式 3 种,如图 2.11 所示。
图 2.11 液位传感器
(1)电阻式液位传感器
电阻式液位传感器是利用液体的电阻作为监控对象,在液体介质中安装几个金属接点,利用介质的导电性接通检测控制回路,检测液体液位的高低。为了更精确地连续反映液位的高低,也可在容器内置滑动电阻器,随着液位的升降,滑动电阻器的阻值也会相应发生变化。
(2)电容式液位传感器
电容式液位传感器是对液位进行连续精密测量的仪器。它是用金属棒和与之绝缘的金属外筒作为两电极,被测液体能够进入内外电极之间的空间,液位的变化会改变电容介质,从而也会改变电容量。电容式液位传感器所测量的电容量与液位值呈线性关系。
(3)压力式液位传感器
压力式液位传感器是在容器底部安装一压力传感器,当液面发生变化时,液体产生的压强也随之改变。其压力值与液位值呈对应线性关系,因此,通过对压力的测量即可得到液位值,从而达到测量液位的目的。
5)流量传感器
流量数据是楼宇设备控制和工业生产过程控制中的一个很重要的参数。在楼宇控制系统中主要有冷冻水流量、冷却水流量、供热蒸汽流量、风道空气流量等参数需要测量。感受流量的方法繁多,常用的有节流式、涡流式、容积式和电磁式,使用时应根据精度、测量范围的不同要求进行选择。
(1)节流式流量传感器
在被测管道上放一节流元件(如孔板等),流体流过这些阻挡体时流动状态会发生变化。根据流体对节流元件的推力和节流元件前后的压力差,可测定流量的大小。再把节流元件两端的压差或节流元件上的推力转换成需求的电量。
孔板压差式流量计、靶式流量计和转子流量计均属于节流式流量传感器(图 2.12)。
孔板压差式流量计是在管道中安装一孔板作为节流元件,当流体经过这一孔板时截流面缩小,测出孔板前后压力差,把压力差转换成相应的电压或电流,就可测量出液体流量。
靶式流量计是把节流元件做成悬挂在管道中央的一个小靶,输出信号取自作用于靶上的压力。
转子流量计是把一个转子放在圆锥形的测量管道中,当被测流体自下而上流入时,由于转子的节流作用,在转子前后会产生一个压差,转子在这个压差的作用下上下移动,将转子的位置信号转换成电信号,也就直接反映了流量的大小。
图 2.12 流量传感器
(2)涡流式流量传感器
涡流式流量传感器是在导管中心轴上安装一个涡轮装置,液体流过管道时推动涡轮转动,而涡轮的转速与液体的流量成正比。涡轮在管道中转动,其转速只能通过非接触的电磁感应方法才能测出。涡轮的叶片采用导磁材料制成,在非导磁材料做成的导管外面安放一组套有感应线圈的磁铁。涡轮旋转,每片叶片经过磁铁下面都会改变磁铁的磁通量,磁通量变化感应出电脉冲。在一定流量范围内,产生的电脉冲数量与流量成正比。
为了保证流体沿轴向推动涡轮,以提高测量精度,在涡轮前后均装有导流器。尽管如此,还要求在涡轮流量计前后安装一段直管,入口直段的长度应为管径的 10 倍,出口直段的长度应为管径的 5 倍。
(3)容积式流量传感器
容积式流量传感器常用的是椭圆齿轮流量计,它靠一对加工精良的椭圆齿轮在一个转动周期里,排出一定的液体,只要累计算出齿轮转动的圈数,就可得知一段时间内的流体总量。这种流量计是按照固定的排出量计算流体的流量,只要椭圆齿轮加工精确,没有腐蚀和磨损,则可达到极高的测量精度,一般可达到 0.2%~ 0.55%,所以经常作精密测量用,例如,测量高黏度的流体。
(4)电磁式流量传感器
电磁流量传感器是基于电磁感应原理,以导电流体切割磁力线产生的感应电势为输出的。这种传感器的使用具有局限性,主要是要求所测的流体必须是电的导体。同时,这种传感器也有很多优点:由于在测量管道中没有节流元件,因而其压力损失小;其输出信号与流速之间呈线性关系;在使用中具有工作可靠、精度高、测量范围大、反应速度快等特点。
江森F61KB液体流量开关如图 2.13 所示,可用于检测流经管道的液体流量变化,其选型表如图 2.14 所示,可根据叶片尺寸、开关动作所需流量等,合理选择流量开关型号。
图 2.13 江森F61KB液体流量开关相关信息
图 2.14 江森F61KB液体流量开关产品选型表
6)气体成分传感器
气体成分传感器主要是用于检测空气中CO 2 、CO和煤气的含量。
最常用的气体成分传感器为半导体气体传感器。
正常情况下,器件对氧的吸附量为一定值,即半导体的载流子浓度是一定的,如异常气体流到传感器上,器件表面发生吸附变化,器件的载流子浓度也随之发生变化,这样即可测出异常气体的浓度大小。半导体气体传感器具有制作和使用方便、价格便宜、响应快、灵敏度高的优点,因此,被广泛用于现代智能建筑的气体监测中。
7)电量变送器
(1)电流电压变送器
电参数的测量主要是对电压、电流、功率、频率、阻抗和波形等参数的测量。在电参数的测量中,被测电量的特点是:电压和电流的范围广,从纳伏级到数百千伏的高压;从纳安级到数百千安的电流。对正弦交流电压、电流常用检测原理框图,如图 2.15 所示。
图 2.15 正弦交流电压、电流的测量原理
被测交流电压、电流经互感器变换到一定的量程范围,然后经交-直流变换电路,将交流信号的有效值转变成一个直流电压值,经量程变换后达到标准的电压范围,单极性的如 0 ~ 5 V或 0 ~ 10 V,双极性的如± 5 V、 ± 10 V。这个标准的电压范围信号可直接送给DDC控制器的AI输入,DDC内部经A/ D转换器将此电压信号转变成一个数字量,最终将此数字量乘以放大器放大或衰减系数即得被测交流电压、电流的有效值。
(2)功率变送器
功率的测量原理如图 2.16 所示。其核心是模拟乘法器,交流电压和电流信号经模拟乘法器相乘后即得瞬时功率信号,再经低通滤波器得出平均功率值,这是一个直流信号,它代表被测功率的大小。将此直流电压值测量出即可求得被测功率的数值。
图 2.16 功率的测量原理
温度传感器的安装要求如下:
(1)安装位置
①不应安装在阳光直射的位置,应远离有较强振动、电磁干扰的区域,其位置不能破坏建筑物外观的美观与完整性,室外型温度传感器应有风雨防护罩。
②应尽可能地远离窗、门和出风口的位置,如无法避开则与其距离不应小于2 m。
③并列安装的传感器,距地高度应一致,高度差不应大于 1 mm,同一区域内高度差不应大于 5 mm。
④温度传感器至现场控制器之间的连接应符合设计要求,尽量减少因接线引起的误差,镍温度传感器的接线电阻应小于 3 Ω;铂温度传感器的接线总电阻应小于 1 Ω。
⑤传感器应安装在便于调试、维修的地方。
⑥风管式传感器应安装在风速平稳,能反映温、湿度变化的位置。
⑦传感器的安装应在风管保温层的安装完成后进行,应安装在风管直管段或避开风管死角位置及蒸汽放空口位置。
⑧水管温度传感器宜在暖通水管路完毕后进行安装。
⑨水管温度传感器的开孔与焊接工作,必须在工艺管道的防腐、衬里、吹扫和压力试验前进行。
⑩水管温度传感器应安装在水流温度变化灵敏和具有代表性的地方,不宜选择阀门等阻力件附近及水流流束死角或振动较大的位置。
水管型温度传感器的感温段大于管口口径的 1 /2 时,可安装在管道顶部;若感温段小于管口口径的 1 /2 时,应安装在管道的侧面或底部。
水管型温度传感器不宜在焊缝及其边缘上开孔和焊接。
(2)风道温度传感器的选型与安装示例
风道温度传感器应用于测量空调机组的送风道或回风道的风道温度,其外形、安装尺寸如图 2.17 所示(型号:RS-WS-NO1-9TH)。
图 2.17 典型风道温度传感器的外形和安装尺寸图
传感器接线方法如图 2.18 所示。
风道温度传感器安装方法,如图 2.19 所示。
(3)室外温度传感器的选型与安装示例
室外温度传感器应用于测量空调机组控制所需的室外温度,其外形、安装尺寸和安装方法如图 2.20、图 2.21 所示(型号:RS-WS-*-2-*)。
图 2.18 风道温度传感器接线
图 2.19 室外温度传感器安装尺寸图
图 2.20 室外温度传感器外形图
图 2.21 室外温度传感器接线示意图
(4)水温度传感器的选型与安装示例
水温度传感器应用于冷冻水、冷却水等管路中的水温测量,外形和安装尺寸如图 2.22 所示(型号:VF20T,生产厂家:霍尼韦尔公司)。
图 2.22 水温度传感器的外形及尺寸
水温度传感器接线方法如图 2.23 所示。
图 2.23 水温度传感器接线
水管式温度传感器安装要求如图 2.24 所示。
图 2.24 水管式温度传感器安装要求
(1)安装压力型传感器的一般要求
①传感器应安装在便于调试、维修的位置。
②传感器应安装在温、湿度传感器的上游侧。
③风管型压力、压差传感器应在风管保温层完成后安装。
④风管型压力、压差传感器应尽可能地安装在风管的直管段,若不能,则应避开风管内通风死角和蒸汽放空口的位置。
⑤水管型、蒸汽型压力与压差传感器的安装应在工艺管道预制和安装同时进行,其开孔与焊接工作必须在工艺管道的防腐、衬里、吹扫和压力试验前进行。
⑥水管型、蒸汽型压力、压差传感器安装时不宜在管道焊缝及其边缘处开孔及焊接。
⑦水管型、蒸汽型压力、压差传感器的直压段大于管道口径的 2 /3 时可安装在管道顶部,小于管道口径 2 /3 时可安装在侧面或底部和水流流速稳定的位置,不宜选在阀门等阻力部件的附近和水流流速死角及振动较大的位置。
⑧安装压差开关时,宜将薄膜处于垂直平面位置,且注意以下要求:
a.风压压差开关安装离地高度不应小于 0.5 m。
b.风压压差开关的安装应在风管保温层完成之后。
c.风压压差开关应安装在便于调试、维修的地方。
d.风压压差开关不应影响空调箱本体的密封性。
e.风压压差开关的线路应采用金属软管保护与压差开关连接。
f.风压压差开关应避开蒸汽放空口。
⑨水流开关的安装。
a.水流开关的安装应在工艺管道预制、安装的同时进行。
b.水流开关的开孔与焊接工作,必须在工艺管道的防腐、衬里、吹扫和压力试验前进行。
c.水流开关安装不宜在焊缝及其边缘上开孔及焊接。
d.水流开关应安装在水平管段上,不应安装在垂直管段上。
e.水流开关应安装在便于调试、维修的地方。
(2)风压压差开关的安装示例
风压压差开关主要应用于监测空调机组/新风机组的风机运行状态及过滤器状态,或者风道中防火阀的开关状态。风压压差开关外形及安装尺寸如图 2.25 所示(型号:DPS400,生产厂家:霍尼韦尔公司)。
图 2.25 风压压差开关外形及安装尺寸
(3)水流开关的安装示例
水流开关用于监测冷冻水、冷却水等管路中的水流量状态,外形和安装尺寸如图 2.26 所示(型号:S6065A1003,生产厂家:霍尼韦尔公司)。
图 2.26 水流开关外形、安装尺寸及接线示意图
(4)水压力传感器的安装示例
水压力传感器外形和安装尺寸如图 2.27 所示(型号:242PC系列,生产厂家:霍尼韦尔公司)。
图 2.27 水压力传感器外形、尺寸及接线示意图
在建筑设备监控系统中,冷冻水供回水的压差是一个非常重要的参数。在实际应用中,不同工程的冷冻水供回水管路的形式千差万别,冷冻水的供回水压差监测常使用两个水压力传感器来实现。
(1)电磁流量计
电磁流量计是基于电磁感应定律的流量测量仪表,由检测和转换两个单元组成,被测介质的流量经检测单元转换成感应电动势,然后经放大转换成4 ~ 20 mA直流信号输出。
电磁流量计的安装要求:
①应避免安装在有较强交、直流磁场或剧烈振动的场所。
②流量计、被测介质及工艺管道三者之间应连成等电位,并合理接地。
③电磁流量计应设置在流量调节阀的上游,流量计的上游应有一定的直管段,长度至少为10 倍管径,下游应有长度至少为 4 ~ 5 倍管径的直管段。
④在垂直工艺管道安装时,液体流向自下而上,以保证导管内充满被测液体,不致产生气泡;水平安装时必须使电极处在水平方向,以保证测量精度。
(2)涡轮式流量传感器
涡轮式流量传感器是一种速度式流量计,当流体流过涡轮叶片时,叶片前后的压差产生推力推动涡轮叶片转动。在一定的流量范围内,管道中流体的容积流量与涡轮转速成正比,涡轮的转速通过检测线圈和电磁转换装置转换成对应频率的电脉冲信号。
涡轮式传感器的安装要求:
①涡轮式流量变送器应安装在便于维修并避免安装在管道振动、强磁场及热辐射的场所。
②涡轮式流量传感器应水平安装,流体的流动方向必须与传感器壳体上所示的流向标志一致。如果没有标志,可按下列方向判断流向:流体的进口端导流器比较尖,中间有圆孔;流体的出口端导流器不尖,中间没有圆孔。
③可能产生逆流的场合,流量变送器下游应装设止回阀。流量变送器应装在测压点上游,距测压点 3.5 ~ 5.5 倍管径的距离;测温装置应设置在下游侧,距流量传感器 6 ~ 8 倍管径的距离。
④流量传感器需装在一定长度的直管上,以确保管道内流速平稳。流量传感器上游应留有 10 倍管径长度的直管,下游应留有 5 倍管径长度的直管。若传感器前后的管道中安装有阀门、管道缩径、弯管等影响流量平稳的设备,则直管段的长度还需相应增加。
⑤信号的传输线宜采用屏蔽和绝缘保护层的电缆,宜在现场控制器侧接地。
(3)水流量传感变送器的安装示例
建筑设备监控系统中冷冻水的水流量是非常重要的参数。根据冷冻水的供回水温度和流量可计算出当前建筑的空调负荷。水流量测量比较复杂,需要配置水流量传感器和水流量变送器才能实现。流量传感器有多种形式,从最简单的孔板到非常复杂的电磁流量计等。这里介绍的是涡轮式流量计,其外形、接线方式和安装尺寸如图 2.28 所示(型号:2517,生产厂家:SIGNET公司)。
图 2.28 流量传感器外形
孔板流量计一般常应用在工业场合,建筑环境则很少采用。安装流量传感器时,必须注意待安装流量计的管道特点,即传感器前后的直管段是否足够长。图 2.29 示范了各种条件下流量传感器安装时必须保证的最小直管段的长度。上述流量传感器必须配合相应的变送器才可使用。变送器的要求如图 2.29 所示(型号:SIN-WL,生产厂家:LONTROL公司)。
图 2.29 流量传感器安装要求
提取工程案例中的检测点(数字输入或模拟输入)以及材料清单,对应出用什么传感器实现什么类型点位的检测,在实现的功能、平面图中找出其安装地点,再对应归纳其安装方法,汇总至表 2.5 中(供参考)。
表 2.5 BAS中的传感器选型及其安装任务实施单
任务 2.1 知识导图,如图 2.30 所示。
图 2.30 任务 2.1 知识导图