1、在一些涉及到有害氣體、臭氣、濕氣以及易燃、易爆、腐蝕性物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中，為了保護(hù)實(shí)驗(yàn)者的安全，防止實(shí)驗(yàn)中的污染物質(zhì)向?qū)嶒?yàn)室中擴(kuò)散，實(shí)驗(yàn)過程通常要在通風(fēng)柜中完成。通風(fēng)柜包括柜體、柜面視窗和與之相連通的通風(fēng)管道，通風(fēng)管道與排風(fēng)系統(tǒng)相連接，排風(fēng)系統(tǒng)向外部排風(fēng)使柜體內(nèi)形成負(fù)壓，使得柜體內(nèi)的有害氣體沿通風(fēng)管道排出，即需要在柜面視窗開口處保持一定的新風(fēng)吸入速度才能防止通風(fēng)柜內(nèi)有害氣體逸出。
2、正常情況下，新風(fēng)吸入速度與實(shí)驗(yàn)物質(zhì)有關(guān)，一般無毒的污染物為0.25～0.38m／s，有毒或有危險(xiǎn)的有害物為0.4～0. 5m／s，毒或有少量放射性為0.5～0.6m／s，氣狀物為0. 5m／s，粒狀物為Im/s。
3、為了確保這樣的風(fēng)速就需要實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜風(fēng)機(jī)持續(xù)排風(fēng)，使通風(fēng)柜內(nèi)維持一定的負(fù)壓。但是由于在實(shí)驗(yàn)過程中需要不斷進(jìn)行調(diào)整實(shí)驗(yàn)儀器、更改實(shí)驗(yàn)步驟等操作，開啟、關(guān)閉柜面視窗，柜面視窗開啟的大小，會(huì)造成窗口處風(fēng)速的變化，會(huì)使柜面視窗開啟窗口處的表征窗口面積與風(fēng)速關(guān)系的柜面風(fēng)速改變，通風(fēng)柜內(nèi)的負(fù)壓無法維持，因此在設(shè)計(jì)風(fēng)機(jī)排風(fēng)功率時(shí)需要以柜面視窗*開啟時(shí)能夠維持柜內(nèi)負(fù)壓的排風(fēng)量為參考值，但是柜面視窗*開啟或部分開啟的時(shí)間只占實(shí)驗(yàn)過程的10%至30%，會(huì)造成排風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)的功率浪費(fèi)，對(duì)于需要連接眾多通風(fēng)柜的排風(fēng)系統(tǒng)來說，浪費(fèi)更甚。同時(shí)由于柜面視窗關(guān)閉或部分關(guān)閉時(shí)，柜內(nèi)的負(fù)壓容易維持，風(fēng)機(jī)大功率排風(fēng)會(huì)導(dǎo)致柜內(nèi)的負(fù)壓過高，新風(fēng)吸入速度成倍增長(zhǎng)，形成空氣流動(dòng)噪音，破壞實(shí)驗(yàn)室的靜音環(huán)境。
4、通常解決問題的方法是人工調(diào)整通風(fēng)管道中的風(fēng)量調(diào)節(jié)閥，調(diào)節(jié)通風(fēng)柜的排風(fēng)量，當(dāng)風(fēng)量調(diào)節(jié)閥的碟板調(diào)節(jié)到某一角度時(shí)柜面視窗開口處達(dá)到希望的柜面風(fēng)速。人工方式控制精度不高，時(shí)效性差，容易造成通風(fēng)柜內(nèi)有害氣體逸出。
5、本發(fā)明的目的是提供一種通風(fēng)柜的柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，解決通風(fēng)柜的柜面風(fēng)速無法隨柜面視窗開啟尺寸有效調(diào)節(jié)的技術(shù)問題。
7、本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種利用上述通風(fēng)柜的柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，進(jìn)行風(fēng)速控制的方法，解決通風(fēng)環(huán)節(jié)能耗過高的技術(shù)問題。
8、本發(fā)明的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，其中：包括位移傳感器，PID控制器，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器，減速機(jī)，碟閥，微控制單元，輸入鍵盤，顯示裝置，告警裝置；
9、位移傳感器，用于采集柜面視窗開啟和關(guān)閉時(shí)的相對(duì)高度信息，將高度信號(hào)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號(hào)，位移傳感器的信號(hào)輸出端連接PID控制器的信號(hào)輸入端；
10、PID控制器，用于將位移傳感器輸入的電信號(hào)與預(yù)置的相應(yīng)柜面視窗開啟高度的柜面風(fēng)速參數(shù)對(duì)比，生成維持通風(fēng)柜內(nèi)負(fù)壓所需要的排風(fēng)風(fēng)速數(shù)據(jù)，將風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至微控制單元，并將風(fēng)速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)通過信號(hào)輸出端，傳送到風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)輸入端；
11、風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器，用于根據(jù)輸入的控制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸連接減速機(jī)的輸入軸；
12、減速機(jī)，用于將驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸的高速低扭矩輸出轉(zhuǎn)換為低速高扭矩輸出，帶動(dòng)碟閥閥芯轉(zhuǎn)動(dòng)；
13、碟閥，用于調(diào)節(jié)排風(fēng)管道中的排風(fēng)量；微控制單元，用于接收輸入鍵盤輸入的數(shù)據(jù)和PID控制器傳送的風(fēng)速數(shù)據(jù)，將預(yù)置參數(shù)傳送至PID控制器，更新預(yù)置參數(shù)，將實(shí)時(shí)的風(fēng)速數(shù)據(jù)、碟閥開啟角度和系統(tǒng)狀態(tài)信息傳送至顯示裝置和排風(fēng)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)偏離正常范圍時(shí)，向告警裝置發(fā)送告警信號(hào)；
14、輸入鍵盤，用于輸入系統(tǒng)基本控制數(shù)據(jù)和系統(tǒng)預(yù)置參數(shù)；
15、顯示裝置，顯示微控制單元傳送的系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)；
16、告警裝置，用于將微控制單元發(fā)送的告警信號(hào)轉(zhuǎn)換為聲光報(bào)警。
17、在通風(fēng)柜內(nèi)的側(cè)壁上，矩形通孔上方安裝一個(gè)位移傳感器，位移傳感器的探頭固定在柜面視窗的下部邊緣處，隨柜面視窗上下移動(dòng)，位移傳感器根據(jù)探頭與位移傳感器本體的距離變化采集柜面視窗上下移動(dòng)的高度。
18、通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)固定安裝控制盒，控制盒內(nèi)集成安裝有PID控制器、微控制單元，控制盒上集成安裝有顯示屏、輸入鍵盤和告警器，通過控制盒的信號(hào)連接端子完成相應(yīng)的電路連接。
19、通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)安裝有風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器，風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸入端子與控制盒的信號(hào)輸出端子通過信號(hào)線連接。
20、所述蝶閥包括閥體、閥桿和碟板，閥體安裝在通風(fēng)柜頂部排氣管道內(nèi)，垂直于排氣管道軸線，閥桿垂直于排氣管道軸線，閥桿帶動(dòng)碟板沿閥桿軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
21、所述風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器和蝶閥之間通過安裝在通風(fēng)柜的側(cè)壁外側(cè)的減速機(jī)連接，減速機(jī)的輸出軸連接閥桿，減速機(jī)的輸入軸連接風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸。
22、利用上述的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的控制方法，其中包括以下步驟：
23、 改變柜面視窗位置，位移傳感器向PID控制器傳送采集的信號(hào)，PID控制器形成風(fēng)速數(shù)據(jù)并形成相應(yīng)的控制信號(hào)，風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至微控制單元，控制信號(hào)傳送至風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器：
24、風(fēng)閥驅(qū)動(dòng)器根據(jù)控制信號(hào)帶動(dòng)蝶閥中碟板轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)角度，改變排風(fēng)風(fēng)量，維持通風(fēng)柜柜面風(fēng)速保持在風(fēng)速下限；
25、微控制單元將風(fēng)速數(shù)據(jù)傳送至排風(fēng)系統(tǒng)；
26、與排風(fēng)系統(tǒng)相連接的各通風(fēng)柜的柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)完成以上步驟。
27本發(fā)明的通風(fēng)柜柜面風(fēng)速控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了通風(fēng)柜柜面視窗開啟尺寸與柜面進(jìn)風(fēng)風(fēng)速的聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)，在維持柜內(nèi)必須的負(fù)壓時(shí)，隨著柜面視窗開啟尺寸自動(dòng)調(diào)節(jié)柜面風(fēng)速，使排風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)機(jī)可以適應(yīng)變頻運(yùn)行的工作方式，有效降低了風(fēng)機(jī)的能耗，同時(shí)降低了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的風(fēng)噪，改善了實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
