Как контролировать фильтры HVAC с помощью датчика перепада давления

Чтобы контролировать фильтры HVAC с помощью датчика перепада давления , подключите порт высокого давления к крану давления перед фильтром, а порт низкого давления к крану после него. Преобразователь постоянно рассчитывает разницу между этими двумя значениями давления воздуха. По мере накопления пыли сопротивление фильтра (и обычно перепад давления) возрастает. Этот сигнал может отображаться локально, отслеживаться в системе автоматизации здания или использоваться для генерации сигналов технического обслуживания. Однако для надежного мониторинга требуется нечто большее, чем просто установка двух трубок. Диапазон передатчика должен соответствовать фильтру, отметки давления должны избегать турбулентных мест, базовая линия чистого фильтра должна фиксироваться при определенном расходе воздуха, а пределы сигнализации должны отражать окончательное сопротивление, указанное производителем фильтра, и условия эксплуатации агрегата.

Ключевые выводы

• Подключите верхний порт перед фильтром и нижний порт после фильтра.

• Диапазон перепада давления следует выбирать исходя из падения давления на чистом фильтре, допустимого конечного сопротивления и расчетного расхода воздуха, а не из универсального значения системы отопления, вентиляции и кондиционирования.

• Запишите базовые показатели чистого фильтра с новым фильтром, стабильным потоком воздуха, нормальным положением заслонки и известной скоростью вращения вентилятора.

• Падение давления на фильтре меняется в зависимости от расхода воздуха и загрузки пыли. Системам с регулируемой скоростью необходима логика сигнализации, учитывающая поток воздуха или скорость вентилятора.

• Разрешение низкого диапазона, стабильность нуля, повторяемость и долговременный дрейф обычно более важны, чем точность 0,075 %.

• Проверьте масштаб преобразователя, тип входа BAS, предел предупреждения, предел замены, задержку сигнала тревоги и поведение сброса во время ввода в эксплуатацию.

Почему перепад давления показывает состояние фильтра HVAC

Фильтр HVAC препятствует потоку воздуха. Статическое давление на входе выше, чем статическое давление на выходе, поскольку часть давления вентилятора расходуется на перемещение воздуха через фильтрующий материал. Датчик перепада давления напрямую измеряет эти потери:

ΔP = P-вверх по потоку − P-вниз по потоку

Если давление на входном кране составляет 420 Па, а на выходе — 260 Па, перепад давления на фильтре составляет 160 Па. В обратном канале, где оба давления отрицательны, применяется та же логика. Например, -100 Па на входе и -250 Па на выходе создают положительное падение давления на фильтре 150 Па:

ΔP = (−100 Па) − (−250 Па) = 150 Па

Когда частицы задерживаются в фильтре, площадь открытого потока уменьшается, а сопротивление обычно возрастает. Таким образом, непрерывный мониторинг давления в фильтре HVAC обеспечивает сигнал о необходимости технического обслуживания на основе состояния, а не только на основе календарных интервалов замены.

Перепад давления определяется не только загрузкой пыли. Расход воздуха, скорость вентилятора, положение заслонки, скорость поверхности фильтра, влажность и режим работы системы могут изменить показания. Чистый фильтр при высоком расходе воздуха может показывать большее падение давления, чем загруженный фильтр при уменьшенном расходе воздуха. Вот почему одно измерение без учета вентилятора или воздушного потока может ввести в заблуждение, особенно в системах с переменным объемом воздуха.

Самая сильная стратегия мониторинга сочетает в себе перепад давления фильтра с определенным рабочим состоянием. В AHU постоянного объема часто можно использовать фиксированную сигнализацию, основанную на расчетном расходе воздуха. Для AHU с регулируемой скоростью может потребоваться BAS для оценки перепада давления только выше минимальной скорости вентилятора, сравнения показаний в повторяемой рабочей точке или использования нескольких базовых значений и значений сигнализации для разных диапазонов воздушного потока.

Как контролировать фильтры HVAC с помощью преобразователя DP: компоненты системы

Полный контур мониторинга включает в себя воздушный тракт, пневматические соединения, преобразователь, проводку и логику управления. Каждая деталь может привести к ошибке, если она установлена ​​неправильно.

Компоновка системы: Воздух проходит мимо крана давления на входе, через фильтр и через кран давления на выходе. Трубка передает два сигнала статического давления на передатчик. Преобразователь преобразует разницу давления в аналоговый или цифровой сигнал для BAS или местного контроллера.

Датчик перепада давления воздушного фильтра не требует постоянного потока воздуха через его трубки. Требуется репрезентативное статическое давление на каждом кране. Геометрия и расположение крана давления должны ограничивать попадание пыли, избегая при этом ограничений, которые задерживают реакцию или блокируются.

Как правильно выбрать датчик перепада давления в фильтре HVAC

Начните с данных фильтра и агрегата, затем сопоставьте передатчик. Датчик перепада давления на фильтре HVAC с неоправданно широким диапазоном может показаться более безопасным, но он уменьшает полезное изменение сигнала, доступное между чистым фильтром и точкой его замены.

Измерительная среда

Для HPM310 и HPM311 указанной средой является сухой, чистый, неагрессивный газ; они не могут измерять жидкости. Это подходит для многих систем вентиляции, работающих под давлением, но в напорных трубках не должно собираться конденсат, чистящий раствор, масляный туман или капли воды. Сильно загрязненный поток выхлопных газов может потребовать другого устройства измерения или дополнительной защиты.

Кран на входе находится на пыльной стороне фильтра. Расположите кран и трубки так, чтобы пыль не текла непрерывно в сторону преобразователя, и включите проверку крана в процедуру технического обслуживания. Заблокированный кран на входе может создать ложное низкое значение, похожее на чистый фильтр.

Диапазон давления

Выберите диапазон из трех значений:

1. Начальное падение давления чистого фильтра при расчетном расходе воздуха

2. Допустимое конечное сопротивление изготовителя фильтра при соответствующем расходе воздуха.

3. Самый высокий перепад давления, ожидаемый при нормальной и вероятной ненормальной работе.

Верхнее значение диапазона должно с разумным запасом превышать предполагаемую точку сигнализации или замены, но не должно быть во много раз больше без явной необходимости. Например, датчик 0–100 кПа технически находится в пределах диапазона 300 Па, однако он использует только 0,3% своего диапазона измерения и плохо подходит для этого измерения.

Не копируйте диапазон из другого агрегата только потому, что размеры фильтра похожи. Класс фильтра, материал, площадь лицевой поверхности, воздушный поток, количество ступеней, расположение змеевиков и управление вентилятором — все это может изменить рабочий перепад давления.

Точность и разрешение

Мониторинг фильтра обычно требует надежного распознавания между чистым базовым уровнем, развивающимся ограничением и пределом замены. Поэтому разрешение низкого диапазона, стабильность нуля, повторяемость и долговременный дрейф имеют большее значение, чем очень низкий процент точности, предназначенный для измерения промышленного расхода или уровня в закрытых резервуарах.

Датчик давления загрязненного фильтра должен обеспечивать достаточное изменение сигнала во всем полезном диапазоне фильтра, чтобы контроллер мог отслеживать постепенную нагрузку. Точность также необходимо учитывать вместе с точностью ввода BAS и смещением нуля от монтажного положения или температуры.

Выходной сигнал

Выберите выходной сигнал, который может принять BAS или контроллер:

Для распределенных агрегатов с длинными кабельными трассами часто целесообразен ток 4–20 мА. Выход напряжения может быть удобно расположен на местной панели управления. RS485 может снизить требования к аналоговому входу, но добавляет обязанности по настройке связи и устранению неполадок.

Локальный дисплей и конфигурация поля

HPM310 предлагает выходы 4–20 мА, напряжения или RS485, а также функцию ручного обнуления. Его компактный корпус и зазубренные патрубки диаметром 8 мм позволяют проводить простые измерения в воздуховодах и вентиляции.

HPM311 предлагает выходной сигнал 4–20 мА или напряжение, а также светодиодный или ЖК-дисплей, настройку диапазона поля и сброс значения давления. Локальный дисплей полезен, когда техническим специалистам необходимо сравнить значение BAS с показаниями преобразователя во время ввода в эксплуатацию или технического обслуживания. Полевая конфигурация полезна в проектах с несколькими банками фильтров при условии, что каждое изменение диапазона также обновляется в записи масштабирования и ввода в эксплуатацию BAS.

Где установить краны давления

Хорошие датчики давления измеряют репрезентативное статическое давление без влияния местной скорости воздуха или турбулентности. Два крана должны изолировать потерю давления на фильтре, а не учитывать несвязанные падения давления на змеевиках, демпферах или других компонентах.

Кран высокого давления выше по течению

Установите кран на входе перед фильтром и подключите его к порту H. Кран должен находиться на достаточном расстоянии от поверхности фильтра и близлежащих помех, чтобы отображать давление, поступающее в блок фильтров. Избегайте мест, где грязь может напрямую ударить и заблокировать отверстие.

«Высокое давление» означает более высокое из двух измеренных давлений; это не обязательно означает положительное давление относительно помещения. В секции отрицательного возвратного воздуха сторона входа может просто быть менее отрицательной, чем сторона выхода.

Выходной кран низкого давления

Установите выходной кран после фильтра и подключите его к порту L. Поместите его перед следующим компонентом, если целью является изолировать сопротивление фильтра. Отвод, расположенный после охлаждающего змеевика, шумоглушителя или демпфера, заставит передатчик измерить совокупные потери нескольких компонентов.

Для многоступенчатых групп фильтров решите, нужен ли проект общий перепад давления на всех стадиях или отдельные данные о состоянии для каждой ступени. Расположение кранов должно соответствовать этому решению.

Как избежать турбулентности вблизи вентиляторов, демпферов и изгибов

Вентиляторы, колена, демпферы, переходы и резкие изменения в воздуховодах создают неоднородные поля давления. Кран, помещенный в зону высокоскоростной струи или рециркуляции, может давать зашумленные или необъективные показания. По возможности используйте прямые, устойчивые секции воздуховодов и следуйте указаниям разработчика вентиляционной установки или проектировщика воздуховодов по расположению отводов.

Если показания колеблются, не добавляйте сразу же сильное электронное демпфирование. Сначала проверьте положение крана, наличие незакрепленных трубок, нестабильность вентилятора и движение заслонки. Чрезмерное демпфирование может скрыть реальные изменения и замедлить реакцию на сигнал тревоги без устранения источника шума.

Как подсоединить напорную трубку

Правильная установка трубок имеет решающее значение при установке преобразователя дифференциального давления . Точный датчик не может компенсировать перевернутые, негерметичные, заблокированные или заполненные водой напорные линии.

• Подключите верхний кран к H , а Перевернутые трубки обычно дают отрицательные показания при использовании однонаправленного фильтра. выходной кран к L.

• Используйте трубки с правильным внутренним диаметром для фитингов преобразователя. В HPM310 используются зазубренные сопла диаметром 8 мм.

• Полностью наденьте трубку на каждый фитинг и поддержите ее так, чтобы вибрация или работы по техническому обслуживанию не могли вырвать ее.

• Избегайте резких изгибов, перегибов, сдавливания и контакта с острыми краями листового металла.

• Длина трубок на стороне высокого и низкого давления должна быть одинаковой и настолько короткой, насколько это возможно, чтобы обеспечить сопоставимый отклик.

• Прокладывайте трубки таким образом, чтобы не допускать низких мест, где может собираться конденсат. Не допускайте попадания жидкости в преобразователь, предназначенный только для сухого газа.

• Промаркируйте обе трубки на кранах и датчике.

• Установите преобразователь там, где технические специалисты смогут получить доступ к функции нуля, дисплею, клеммам и трубкам, не нарушая работу другого оборудования.

Перед обнулением устраните дифференциал процесса, уравняв порты в соответствии с процедурой преобразователя. Отсоединение обеих трубок и воздействие на оба порта одинакового стабильного давления является одним из распространенных методов, если это разрешено. Никогда не применяйте отсасывание или давление ртом; влага и неконтролируемое давление могут загрязнить датчик низкого давления или выйти за его пределы.

Как подключить передатчик к BAS

Используйте схему подключения передатчика и инструкции к плате входов BAS. Подтвердите напряжение питания, полярность, тип сигнала, заземление экрана, входное сопротивление, а также то, имеет ли аналоговый вход общий опорный сигнал с другими устройствами.

Для линейного преобразователя 4–20 мА преобразуйте ток контура в дифференциальное давление с помощью:

DP = LRV + [(I − 4 мА) / 16 мА] × (URV − LRV)

Где:

• DP — расчетный перепад давления

• I — измеренный ток контура

• LRV — нижнее значение диапазона.

• URV — верхнее значение диапазона.

Для диапазона 0–500 Па идеальным соотношением является:

При 14,4 мА:

DP = 0 + [(14,4 − 4)/16] × 500 = 325 Па

Для надежного мониторинга падения давления на фильтре диапазон преобразователя и масштаб BAS должны точно совпадать. Если датчик изменяется с 0–500 Па на 0–1000 Па, но масштаб BAS остается на уровне 0–500 Па, отображаемое давление будет вдвое меньше правильного значения.

Точка BAS должна включать инженерные единицы, диапазон, тип входа, нормальное состояние, пределы срабатывания сигнализации, задержку, гистерезис или условия сброса, а также поведение датчика при неисправности. Значения ниже нормального диапазона 4 мА следует интерпретировать в соответствии с документацией преобразователя и контроллера, а не автоматически рассматривать как действительное отрицательное давление.

Установление базового уровня очистки фильтра

Базовый уровень чистого фильтра является эталоном для последующих тенденций Записывайте это только после проверки пневматической и электрической установки. падения давления в фильтре HVAC .

Используйте следующие условия:

• Новый, правильно установленный фильтр указанного типа и размера.

• Расчетный воздушный поток или другой четко документированный эталонный воздушный поток.

• Нормальное положение заслонки

• Стабильная работа вентилятора и системы

• Та же скорость вращения вентилятора используется для будущих сравнений.

• Сухие, представительные условия эксплуатации

• Подтвержденный ноль передатчика и масштабирование BAS

Запишите идентификацию фильтра, дату установки, показания перепада давления, эталон воздушного потока или скорости вентилятора, состояние заслонки, диапазон преобразователя и условия испытаний. Если агрегат работает на нескольких повторяющихся скоростях, запишите чистую базовую линию в каждой важной рабочей точке. Эти базовые показатели позволяют обслуживающему персоналу отличать загрузку фильтра от ожидаемого изменения, связанного со скоростью.

Базовый уровень также полезен после замены фильтра. Если новое показание остается намного выше исходного значения чистоты при том же расходе воздуха, прежде чем принимать результат, исследуйте неправильную установку фильтра, другую модель фильтра, заблокированные змеевики, закрытые заслонки, засорение крана или проблемы с трубками.

Как установить пороговые значения предупреждений и сигналов тревоги

Для каждого фильтра HVAC не существует единого нормального перепада давления или значения сигнализации. Пороговые значения должны исходить из конструкции фильтра и системы, а не из скопированного числа.

Обзор:

• Начальное и конечное сопротивление производителя фильтра при соответствующем расходе воздуха.

• Проектная документация AHU

• Мощность вентилятора и доступное статическое давление

• Измеренный базовый уровень чистого фильтра

• Фактический воздушный поток или повторяемое состояние скорости вентилятора

• Требования к эксплуатации здания

• Последствия уменьшения потока воздуха, увеличения энергопотребления или потери контроля давления

Двухуровневая стратегия зачастую более полезна, чем один сигнал тревоги:

• Уровень предупреждения: указывает на то, что загрузка продолжается, и необходимо провести проверку или запланировать замену.

• Уровень замены: указывает на то, что достигнуто определенное проектом окончательное сопротивление или эксплуатационный предел.

Предупреждение не обязательно представляет собой фиксированный процент от лимита замены. Установите его достаточно рано, чтобы соответствовать времени выполнения технического обслуживания, не создавая повторных неприятных сигналов тревоги. Добавьте подходящую задержку по времени и сбросьте дифференциал, чтобы запуск вентилятора, движение заслонки или кратковременные порывы ветра не вызывали постоянный сигнал тревоги фильтра BAS..

Вентиляторам с регулируемой скоростью требуется дополнительная логика. Нагруженный фильтр может не подавать фиксированный сигнал тревоги по высокому перепаду давления, пока вентилятор работает с пониженным расходом воздуха. BAS может квалифицировать сигнал тревоги по скорости вентилятора или расходу воздуха, оценивать перепад давления в повторяемой рабочей точке или использовать различные пороговые значения в определенных диапазонах скоростей. Данные о тенденциях следует просматривать вместе с командами вентилятора и потоком воздуха, если они доступны.

Пошаговая процедура ввода в эксплуатацию

Используйте следующую последовательность действий для новой точки контроля фильтра AHU :

1. Подтвердите диапазон и мощность. Проверьте модель, диапазон DP, технические единицы, выход, подачу, точность и входные данные BAS.

2. Установите краны давления. Подтвердите направление воздушного потока и найдите краны сразу на нужной ступени фильтра, не включая посторонние компоненты.

3. Подсоедините трубки H/L. Восходящий поток идет к H; Нижний по течению идет к L. Проверьте на предмет утечек, перегибов, засоров и водосборников.

4. Полная электропроводка. Проверьте полярность, экранирование, тип входа, сопротивление контура, заземление и настройки связи, где это применимо.

5. Обнулите передатчик. Выровняйте оба порта давления в стабильных условиях и выполните утвержденную процедуру обнуления.

6. Запустите вентилятор. Приведите агрегат к заданному базовому расходу воздуха, скорости вентилятора и положениям заслонки.

7. Запишите DP чистого фильтра. Убедитесь, что показания для установленного фильтра положительные, стабильные и правдоподобные.

8. Проверьте масштабирование BAS. Сравните локальный дисплей, ток контура или цифровое значение и дисплей BAS в одной или нескольких контрольных точках.

9. Настройте предупреждение и сигнализацию. Применяйте ограничения, специфичные для проекта, задержки по времени, логику сброса, квалификацию состояния вентиляторов и сообщения оператора.

10. Документировать результаты. Запишите диапазон слева, ноль, базовую линию, настройки сигналов тревоги, данные фильтра, состояние вентилятора, испытательное оборудование, дату и техника.

Проверьте путь сигнализации, а не просто вводите заданное значение. Используйте безопасный метод моделирования, одобренный для проекта, чтобы убедиться, что BAS получает ожидаемое значение, применяет задержку, отображает правильное сообщение и выполняет сброс или фиксацию, как предполагалось.

Распространенные проблемы и их устранение

Внезапные изменения могут предоставить полезную диагностику. Резкое увеличение DP может указывать на быструю загрузку, влажный фильтрующий материал или изменение воздушного потока. Резкое падение может указывать на порванный или отсутствующий фильтр, утечку в байпасе, отсоединенную трубку, неисправный вентилятор или засоренный кран давления. Поэтому стратегия должна обнаружения засоренного фильтра HVAC учитывать тенденции и рабочий контекст, а не только один верхний предел.

HPM310 и HPM311 для мониторинга фильтров

Компания Nanjing Hangjia Electronic Technology Co., Ltd. (HIGHJOIN) предлагает обе модели для измерения сухого, чистого, неагрессивного газа. Ни одна из моделей не предназначена для измерения жидкости, поэтому установка трубок и кранов должна предотвращать попадание конденсата на путь измерения.

Диапазоны HPM310 указаны от 0–100 Па до 0–100 кПа, доступны двунаправленные диапазоны. Диапазоны HPM311 указаны от 0–200 Па до 0–100 кПа, включая отрицательные или двунаправленные конфигурации. Точность варьируется в зависимости от рабочего диапазона обоих семейств, поэтому подтвердите заказанный диапазон и спецификацию, а не выбирайте из максимального значения семейства.

Выбирайте HPM310, когда приоритетом является RS485, компактный монтаж или гибкость выходов. Выбирайте HPM311, когда технические специалисты получают преимущества от локального дисплея и конфигурации на месте. В любом случае наиболее важным решением является выбор диапазона, в котором будет четко видна смена чистого фильтра на загруженный.

Заключение

Эффективный мониторинг фильтра начинается с простой пневматической схемы: давление на входе по отношению к H, давление на выходе по потоку к L и правильно настроенный датчик, измеряющий разницу. Система становится надежной только тогда, когда датчики давления, трубки, проводка, масштабирование BAS, базовые данные и логика сигнализации рассматриваются как один контур измерения.

Запишите DP чистого фильтра при определенном расходе воздуха и скорости вентилятора. Установите пределы предупреждений и замены, исходя из опубликованного сопротивления фильтра, конструкции агрегата, мощности вентилятора и требований здания. Для систем с регулируемой скоростью квалифицируйте сигнал тревоги с помощью информации о воздушном потоке или скорости вентилятора, чтобы снижение воздушного потока не скрывало загруженный фильтр. HPM310 подходит для компактных установок с несколькими выходами, а HPM311 добавляет локальный дисплей и возможность настройки на месте для проектов AHU, ориентированных на техническое обслуживание.

Часто задаваемые вопросы

Каков нормальный перепад давления на фильтре HVAC?

Не существует универсальной нормальной ценности. Начальное и конечное падение давления зависит от типа фильтра, размеров, эффективности, скорости потока, воздушного потока и конструкции системы. Используйте данные производителя фильтра для соответствующего воздушного потока и подтвердите базовую чистоту после установки.

Где следует устанавливать порты высокого и низкого давления?

Подсоедините порт высокого давления к крану статического давления непосредственно перед фильтром, а порт низкого давления — к крану сразу после фильтра. Расположите оба крана вдали от вентиляторов, заслонок, колен, высокоскоростных форсунок и других компонентов, потери давления которых не следует учитывать.

Как выбрать правильный диапазон передатчика?

Начните с начального падения давления на чистом фильтре и допустимого конечного сопротивления при расчетном расходе воздуха. Выберите диапазон, который покрывает предел замены и вероятные рабочие отклонения с разумным запасом, сохраняя при этом полезное изменение от чистой к загруженной достаточно большой для стабильной тенденции.

Когда должен срабатывать сигнал тревоги о загрязнении фильтра?

Запустите его при достижении предела, определенного проектом, на основе конечного сопротивления фильтра, конструкции агрегата, мощности вентилятора, воздушного потока и эксплуатационных требований. Предупреждение плюс более высокий сигнал о замене обычно способствуют лучшему планированию технического обслуживания, чем один общий фиксированный порог.

Почему перепад давления на фильтре меняется в зависимости от скорости вентилятора?

Более высокая скорость вентилятора обычно увеличивает поток воздуха и падение давления через фильтр. Более низкая скорость уменьшает и то, и другое. Таким образом, загрузка фильтра и воздушный поток влияют на перепад давления вместе, поэтому для сравнения и сигнализации следует использовать согласованную рабочую точку или логику, учитывающую скорость вентилятора.

Может ли один передатчик контролировать несколько ступеней фильтра?

Один преобразователь может измерять общий перепад давления во всей многоступенчатой ​​группе, размещая его краны перед первой ступенью и после последней. Он не может определить, какой этап загружен. Для мониторинга состояния отдельных ступеней необходимы отдельные пары отводов и датчики или подходящая многоканальная схема.