新型实验室通风柜通风橱介绍

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1991年，在一些涉及有害气体、气味、水分以及易燃、易爆和腐蚀性物质的实验中，为了保护实验人员的安全，防止实验中的污染物扩散到实验室，实验过程通常在通风柜中完成。该通风柜包括柜体、柜面窗和与柜面窗连通的通风管道，通风管道与排气系统连接，排气系统将空气排到外面，在柜体内形成负压，使柜体内的有害气体沿通风管道排出，即需要在柜面窗的开口处保持一定的新鲜空气吸入速度，以防止通风柜内的有害气体逸出。

2。正常情况下，新鲜空气的吸入速度与实验物质有关。一般情况下，无毒污染物为0.25 ~ 0.38米/秒，有毒或危险有害物质为0.4 ~ 0.5米/秒，有毒或轻度放射性物质为0.5 ~ 0.6米/秒，气态物质为0.5米/秒，颗粒状物质为0.5米/秒

3。为了确保这样的风速，实验室通风柜风扇需要持续排出空气，以保持通风柜内一定的负压。但是，由于实验过程中需要不断调整实验仪器、改变实验程序等操作，打开和关闭柜窗，柜窗开度的大小会引起窗处风速的变化，从而改变柜窗开度窗处柜面风速代表窗面积与风速的关系，无法维持通风柜内的负压， 因此，在设计风机的排风功率时，应考虑机柜窗口完全打开时能够维持机柜内负压的排风量作为参考值。 然而，橱柜窗完全打开或部分打开的时间仅占实验过程的10%至30%，这将导致排气系统设计中的功率浪费，尤其是对于需要连接多个通风柜的排气系统。同时，当柜窗关闭或部分关闭时，柜内负压容易维持，风扇大功率排气会导致柜内负压过高，新鲜空气吸入速度成倍增加，从而形成气流噪音，破坏实验室的安静环境。

4。解决问题的通常方法是手动调节通风管道中的风量控制阀，并调节通风柜的排风量。当风量控制阀板调整到一定角度时，柜窗的开度将达到所需的柜风速。手动控制方法精度低、时效性差，容易导致有害气体从通风柜中逸出。

5。本发明的目的是提供一种通风柜的柜面风速控制系统，解决通风柜的柜面风速不能随着柜面窗的开启尺寸有效调节的技术问题

7。本发明的另一个目的是提供一种通过使用通风柜的柜面风速控制系统来控制风速的方法，以解决通风环节中高能耗的技术问题

8。通风橱面风速控制系统包括位移传感器、PID控制器、气阀驱动器、减速器、碟阀、微控制单元、输入键盘、显示装置和报警装置；

9。位移传感器用于采集柜窗开启和关闭时的相对高度信息，并将高度信号转换成相应的电信号，位移传感器的信号输出端与PID控制器的信号输入端连接；

10。比例积分微分控制器，用于将位移传感器输入的电信号与预设的对应柜面窗开启高度的柜面风速参数进行比较，生成维持通风柜内负压所需的排气风速数据，并将风速数据传输给微控制单元，并将风速数据转换成控制信号，通过信号输出端传输给气阀驱动器的控制信号输入端；

11。气阀驱动器用于根据输入控制信号控制驱动电机输出轴的转动，驱动电机输出轴与减速器输入轴连接；

12。减速器，用于将驱动电机输出轴的高速低扭矩输出转换为低速高扭矩输出，以驱动盘形阀芯旋转；

13。用于调节排气管中的废气量的盘形阀；微控制单元，用于接收输入键盘输入的数据和PID控制器传输的风速数据，将预设参数传输给PID控制器，更新预设参数，将实时风速数据、碟阀开启角度和系统状态信息传输给显示装置和排气系统，当系统运行数据偏离正常范围时，向报警装置发送报警信号；

14。输入键盘，用于输入系统基本控制数据和系统预置参数；

15。显示由微控制单元发送的系统操作状态数据的显示装置；

16。报警装置，用于将微控制单元发出的报警信号转换成声光报警

17。在通风柜的侧壁上，矩形通孔上方安装有位移传感器。位移传感器的探头固定在机柜窗口的下边缘，并随着机柜窗口上下移动。位移传感器根据探头和位移传感器主体之间的距离收集上下移动的橱柜窗的高度。

18。通风柜侧壁外固定安装有控制箱。控制箱内集成有PID控制器和微控制单元。显示屏、输入键盘和报警器集成在控制箱上，通过控制箱的信号连接端子完成相应的电路连接

19。通风柜侧壁外安装有气阀驱动器，气阀驱动器的信号输入端通过信号线与控制箱的信号输出端连接

20。蝶阀包括阀体、阀杆和阀板，阀体安装在通风柜顶部的排气管内，并垂直于排气管的轴线；阀杆垂直于排气管的轴线；阀杆带动阀板沿阀杆轴线旋转

21、风阀驱动器和蝶阀通过安装在通风柜侧壁外的减速器连接，减速器的输出轴与阀杆连接，减速器的输入轴与风阀驱动器驱动电机的输出轴连接

22。该通风柜面风速控制系统实现的控制方法包括以下步骤:

23、改变柜面窗口位置，位移传感器将采集到的信号传送给PID控制器，PID控制器形成风速数据并形成相应的控制信号，风速数据传送给微控制单元，控制信号传送给气阀驱动器:

24， 气阀驱动器根据控制信号驱动蝶阀内的圆盘转动相应的角度，改变排气量，保持通风柜面风速在较低的风速极限；

25，微控制单元将风速数据传输至排气系统；

26。与排气系统相连的每个通风柜的柜面风速控制系统完成上述步骤
27本发明的通风柜面风速控制系统实现了通风柜面窗户开度与柜面进风速度之间的联动调节。当保持柜内必要的负压时，柜面风速会随着柜面窗口的开度自动调整，使排风系统的风机能够适应变频运行的工作模式，有效降低风机的能耗，降低实验室的风噪声，改善实验环境