一种生物安全实验室空调风机的切换控制方法

技术领域

本发明属于生物安全设备技术领域，涉及一种生物安全实验室空调风机的切换控制方法。

背景技术

对于生物安全实验室，为了能够有效的防止危害性生物气溶胶向污染概率低的区域及外环境扩散，维持室内负压状态保证空气定向流动至关重要。自控系统是通风空调系统可靠和节能运行的保障，而空调系统的质量与实验室的安全息息相关，为了保证各个区域的压差要求，送风和排风系统必须设置可靠连锁，保证压力梯度的稳定。并且在工况转换过程中避免出现瞬间压差逆转，使污染外溢，所以在主送风机和主排排风机出现故障时，备用送风机和排风机组应能快速自动投入运行，同时应发出报警信号，通知相关人员立即进行维修。

目前，常规空调风机的切换控制方法为：当系统中的一台送风机出现故障时，排风机根据风道静压值逐渐减少来逐步降低频率，确保现场工人员和设施安全，同时，打开备用送风机两侧的快速切换风阀，关闭故障风机两侧的快速切换风阀，启用备用送风机，根据排风管静压设定值调节排风机频率，根据送风风量及风压调节送风机频率，在规定的60秒之内完成备用风机的切换。

然而，这种快速升频模式，对于大体量空间的空调系统，存在较大的失控风险，风机变频器紧急刹车时如来不及反应，就会出现压差剧烈波动甚至失控，甚至会出现不能在规定的60秒之内完成备用风机的切换，从而出现短暂的绝对正压现象，导致危害性生物气溶胶向污染概率低的区域及外环境扩散，对现场工人员与设施造成危害，影响了实验与生产的正常进行。

发明内容

本发明目的在于提供一种生物安全实验室空调风机的切换控制方法，以解决现有空调风机的切换控制方法存在较大的失控风险，风机变频器紧急刹车时如来不及反应，就会出现压差剧烈波动甚至失控，甚至会出现不能在规定的60秒之内完成备用风机的切换，从而出现短暂的绝对正压现象，导致危害性生物气溶胶向污染概率低的区域及外环境扩散，对现场工人员与设施造成危害，影响了实验与生产正常进行的技术问题。

为实现上述目的，本发明一种生物安全实验室空调风机的切换控制方法的具体技术方案如下：

一种生物安全实验室空调风机的切换控制方法，包括：

送风管道与排风管道，送风管道内部设置有第一压力传感器，排风管道内部设置有第二压力传感器；

第一送风机与第二送风机，设置在送风管道内部；

第一排风机与第二排风机，设置在排风管道内部；

四个变频器，分别与第一送风机、第二送风机、第一排风机、第二排风机电连接；

控制模块，与四个变频器、第一压力传感器、第二压力传感器电连接，用于根据接收到的与第一送风机第一排风机连接的两个变频器故障反馈信号以及第一压力传感器与第二压力传感器反馈的压力值来判断第一送风机与第一排风机是否发生故障，并在第一送风机与第一排风机发生故障时，启动第二送风机与第二排风机，第二送风机与第二排风机的切换控制方法为三级升频法。

本发明的特点还在于：

其中三级升频法是将第二排风机从初始的20Hz分三级逐步升至30Hz，同步将第二送风机从初始的2Hz分三级逐步升至41Hz，切换时间在60s以内完成。

其中三级升频法的具体控制步骤如下：

步骤1，将第二排风机的频率由20Hz逐步提升到26Hz，同步将第二送风机的频率2Hz逐步提升到23Hz，持续时间为20s；

步骤2，将第二排风机的频率由26Hz逐步提升到27Hz，同步将第二送风机的频率由23Hz逐步提升到30Hz，持续时间为5s；

步骤3，将第二排风机的频率由27Hz逐步提升到30Hz，同步将第二送风机的频率30Hz逐步提升到41Hz，持续时间为35s。

其中送风管道内设置有第一快速切换风阀与第二快速切换风阀，第一快速切换风阀、第二快速切换风阀分别与第一送风机、第二送风机电连接，排风管道内设置有第三快速切换风阀与第四快速切换风阀，第三快速切换风阀、第四快速切换风阀分别与第一排风机、第二排风机电连接。

其中排风管道的出风口位置远离送风管道的进风口位置。

其中排风管道的出风口风速不小于12m/s。

其中送风管道与排风管道内分别设置有高效过滤器。

其中送风管道与排风管道内分别设置有气密型生物安全调节阀门。

本发明的一种生物安全实验室空调风机的切换控制方法具有以下优点：

第一，通过对第二送风机与第二排风机使用三级升频法，减少了实验室内压力稳定所需的时间，使空调风机的切换变得更平顺、更稳定，避免实验室内压力的逆转，保证了危害性生物气溶胶不会向污染概率低的区域及外环境扩散，从而保证了现场工人员与设施的安全，使实验与生产能够正常进行；

第二，通过送风管道与排风管道内气密型生物安全调节阀门的设置，使必要时可完全关闭空调风机以进行实验室内化学熏蒸消毒，保证了实验室内的安全；

第三，本发明的三级升频法，操作简单，切换速度快，切换时的压力波动变小，实用性强。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的切换控制方法示意图；

图3为常规方法的排风机故障切换实验室内压力变化曲线示意图；

图4为本发明的排风机故障切换实验室内压力变化曲线示意图；

图5为常规方法的送风机故障切换实验室内压力变化曲线示意图；

图6为本发明的送风机故障切换实验室内压力变化曲线示意图；

附图标记：

1、送风管道；2、排风管道；3、第一送风机；4、第二送风机；5、第一排风机；6、第二排风机；7、第一压力传感器；8、第二压力传感器；9、第一快速切换风阀；10、第二快速切换风阀；11、第三快速切换风阀；12、第四快速切换风阀。

具体实施方式

为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种生物安全实验室空调风机的切换控制方法做进一步详细的描述。

如图1、2所示，本发明一种生物安全实验室空调风机的切换控制方法，包括送风管道1与排风管道2，送风管道1与排风管道2的一端分别与实验室内部连通，送风管道1内部设置有第一压力传感器7，第一压力传感器7用于检测送风管道1内部的送风风压，排风管道2内部设置有第二压力传感器8，内部设置有第二压力传感器8用于检测排风管道2内部的静压值，送风管道1内部设置有第一送风机3与第二送风机4，第一送风机3为常用运行送风机，第二送风机4为备用送风机，排风管道2内部设置有第一排风机5与第二排风机6，第一排风机5为常用运行排风机，第二排风机6备用排风机，第一送风机3、第二送风机4、第一排风机5与第二排风机6分别电连接有变频器，变频器用于控制调节第一送风机3、第二送风机4、第一排风机5与第二排风机6的频率，四个变频器、第一压力传感器7与第二压力传感器8电连接有控制模块，控制模块用于根据接收到的与第一送风机3第一排风机5连接的两个变频器故障反馈信号以及第一压力传感器7与第二压力传感器8反馈的压力值来判断第一送风机3与第一排风机5是否发生故障，并在第一送风机3与第一排风机5发生故障时，启动第二送风机4与第二排风机6，第二送风机4与第二排风机6的切换控制方法为三级升频法，第二送风机4与第二排风机6通过三级升频法控制其在60s以内达到正常的频率，避免快速升频造成的变频器紧急刹车反应不及时，保证了压差不会产生剧烈波动，在规定时间内即可切换完成，从而避免了绝对正压现象的发生，保证了危害性生物气溶胶不会向污染概率低的区域及外环境扩散，从而保证了现场工人员与设施的安全，使实验与生产能够正常进行。

三级升频法是将第二排风机6从初始的20Hz分三级逐步升至30Hz，同步将第二送风机4从初始的2Hz分三级逐步升至41Hz，切换时间在60s以内完成。

其中，三级升频法的具体控制步骤如下：

步骤1，将第二排风机6的频率由20Hz逐步提升到26Hz，同步将第二送风机4的频率2Hz逐步提升到23Hz，持续时间为20s；

步骤2，将第二排风机6的频率由26Hz逐步提升到27Hz，同步将第二送风机4的频率由23Hz逐步提升到30Hz，持续时间为5s；

步骤3，将第二排风机6的频率由27Hz逐步提升到30Hz，同步将第二送风机4的频率30Hz逐步提升到41Hz，持续时间为35s。

以某动物疫苗项目病毒抗原生产车间三级防护区空调系统的控压系统为例，如图3、4所示，图3为常规的切换方法，图4为采用本发明的三级升频法，从图3到图4可知，相比于第二排风机6从开始切换到实验室内压力稳定的时间，显然采用本发明的三级升频法所需要的稳定时间更短，另外，实验室内压力的高点和低点均比改进前降低了，说明空调系统在切换过程中变得更平顺、更稳定。

如图5、6所示，图5为常规的切换方法，图6为采用本发明的三级升频法，从图5到图6可知，相比于第二送风机4从开始切换到实验室内压力稳定的时间，显然采用本发明的三级升频法所需要的稳定时间更短，空调系统能够更快地稳定下来，这样是最好的避免实验室内压力逆转的方式，切换时的压力波动变小。

如图1所示，送风管道1内设置有第一快速切换风阀9与第二快速切换风阀10，第一快速切换风阀9、第二快速切换风阀10分别与第一送风机3、第二送风机4电连接，排风管道2内设置有第三快速切换风阀11与第四快速切换风阀12，第三快速切换风阀11、第四快速切换风阀12分别与第一排风机5、第二排风机6电连接，通过第一快速切换风阀9能够对第一送风机3进行快速启动与关闭，通过第二快速切换风阀10能够对第二送风机4进行快速启动与关闭，通过第三快速切换风阀11能够对第一排风机5进行快速启动与关闭，通过第四快速切换风阀12能够对第二排风机6进行快速启动与关闭。

排风管道2的出风口位置远离送风管道1的进风口位置，避免排出的风再次进入送风管道1，排风管道2的出风口风速不小于12m/s。

送风管道1与排风管道2内分别设置有高效过滤器。

送风管道1与排风管道2内分别设置有气密型生物安全调节阀门，必要时可完全关闭空调风机以进行实验室内化学熏蒸消毒。

本发明的一种生物安全实验室空调风机的切换控制方法具有以下优点：

第一，通过对第二送风机与第二排风机使用三级升频法，减少了实验室内压力稳定所需的时间，使空调风机的切换变得更平顺、更稳定，避免实验室内压力的逆转，保证了危害性生物气溶胶不会向污染概率低的区域及外环境扩散，从而保证了现场工人员与设施的安全，使实验与生产能够正常进行；

第二，通过送风管道与排风管道内气密型生物安全调节阀门的设置，使必要时可完全关闭空调风机以进行实验室内化学熏蒸消毒，保证了实验室内的安全；

第三，本发明的三级升频法，操作简单，切换速度快，切换时的压力波动变小，实用性强。

可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。