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1991年，在一些涉及有害氣體、氣味、水分以及易燃、易爆和腐蝕性物質(zhì)的實驗中，為了保護實驗人員的安全，防止實驗中的污染物擴散到實驗室，實驗過程通常在通風柜中完成。該通風柜包括柜體、柜面窗和與柜面窗連通的通風管道，通風管道與排氣系統(tǒng)連接，排氣系統(tǒng)將空氣排到外面，在柜體內(nèi)形成負壓，使柜體內(nèi)的有害氣體沿通風管道排出，即需要在柜面窗的開口處保持一定的新鮮空氣吸入速度，以防止通風柜內(nèi)的有害氣體逸出。
2。正常情況下，新鮮空氣的吸入速度與實驗物質(zhì)有關。一般情況下，無毒污染物為0.25 ~ 0.38米/秒，有毒或危險有害物質(zhì)為0.4 ~ 0.5米/秒，有毒或輕度放射性物質(zhì)為0.5 ~ 0.6米/秒，氣態(tài)物質(zhì)為0.5米/秒，顆粒狀物質(zhì)為0.5米/秒
3。為了確保這樣的風速，實驗室通風柜風扇需要持續(xù)排出空氣，以保持通風柜內(nèi)一定的負壓。但是，由于實驗過程中需要不斷調(diào)整實驗儀器、改變實驗程序等操作，打開和關閉柜窗，柜窗開度的大小會引起窗處風速的變化，從而改變柜窗開度窗處柜面風速代表窗面積與風速的關系，無法維持通風柜內(nèi)的負壓， 因此，在設計風機的排風功率時，應考慮機柜窗口完全打開時能夠維持機柜內(nèi)負壓的排風量作為參考值。 然而，櫥柜窗完全打開或部分打開的時間僅占實驗過程的10%至30%，這將導致排氣系統(tǒng)設計中的功率浪費，尤其是對于需要連接多個通風柜的排氣系統(tǒng)。同時，當柜窗關閉或部分關閉時，柜內(nèi)負壓容易維持，風扇大功率排氣會導致柜內(nèi)負壓過高，新鮮空氣吸入速度成倍增加，從而形成氣流噪音，破壞實驗室的安靜環(huán)境。
4。解決問題的通常方法是手動調(diào)節(jié)通風管道中的風量控制閥，并調(diào)節(jié)通風柜的排風量。當風量控制閥板調(diào)整到一定角度時，柜窗的開度將達到所需的柜風速。手動控制方法精度低、時效性差，容易導致有害氣體從通風柜中逸出。
5。本發(fā)明的目的是提供一種通風柜的柜面風速控制系統(tǒng)，解決通風柜的柜面風速不能隨著柜面窗的開啟尺寸有效調(diào)節(jié)的技術問題
7。本發(fā)明的另一個目的是提供一種通過使用通風柜的柜面風速控制系統(tǒng)來控制風速的方法，以解決通風環(huán)節(jié)中高能耗的技術問題
8。通風櫥面風速控制系統(tǒng)包括位移傳感器、PID控制器、氣閥驅(qū)動器、減速器、碟閥、微控制單元、輸入鍵盤、顯示裝置和報警裝置；
9。位移傳感器用于采集柜窗開啟和關閉時的相對高度信息，并將高度信號轉(zhuǎn)換成相應的電信號，位移傳感器的信號輸出端與PID控制器的信號輸入端連接；
10。比例積分微分控制器，用于將位移傳感器輸入的電信號與預設的對應柜面窗開啟高度的柜面風速參數(shù)進行比較，生成維持通風柜內(nèi)負壓所需的排氣風速數(shù)據(jù)，并將風速數(shù)據(jù)傳輸給微控制單元，并將風速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成控制信號，通過信號輸出端傳輸給氣閥驅(qū)動器的控制信號輸入端；
11。氣閥驅(qū)動器用于根據(jù)輸入控制信號控制驅(qū)動電機輸出軸的轉(zhuǎn)動，驅(qū)動電機輸出軸與減速器輸入軸連接；
12。減速器，用于將驅(qū)動電機輸出軸的高速低扭矩輸出轉(zhuǎn)換為低速高扭矩輸出，以驅(qū)動盤形閥芯旋轉(zhuǎn)；
13。用于調(diào)節(jié)排氣管中的廢氣量的盤形閥；微控制單元，用于接收輸入鍵盤輸入的數(shù)據(jù)和PID控制器傳輸?shù)娘L速數(shù)據(jù)，將預設參數(shù)傳輸給PID控制器，更新預設參數(shù)，將實時風速數(shù)據(jù)、碟閥開啟角度和系統(tǒng)狀態(tài)信息傳輸給顯示裝置和排氣系統(tǒng)，當系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)偏離正常范圍時，向報警裝置發(fā)送報警信號；
14。輸入鍵盤，用于輸入系統(tǒng)基本控制數(shù)據(jù)和系統(tǒng)預置參數(shù)；
15。顯示由微控制單元發(fā)送的系統(tǒng)操作狀態(tài)數(shù)據(jù)的顯示裝置；
16。報警裝置，用于將微控制單元發(fā)出的報警信號轉(zhuǎn)換成聲光報警
17。在通風柜的側(cè)壁上，矩形通孔上方安裝有位移傳感器。位移傳感器的探頭固定在機柜窗口的下邊緣，并隨著機柜窗口上下移動。位移傳感器根據(jù)探頭和位移傳感器主體之間的距離收集上下移動的櫥柜窗的高度。
18。通風柜側(cè)壁外固定安裝有控制箱?？刂葡鋬?nèi)集成有PID控制器和微控制單元。顯示屏、輸入鍵盤和報警器集成在控制箱上，通過控制箱的信號連接端子完成相應的電路連接
19。通風柜側(cè)壁外安裝有氣閥驅(qū)動器，氣閥驅(qū)動器的信號輸入端通過信號線與控制箱的信號輸出端連接
20。蝶閥包括閥體、閥桿和閥板，閥體安裝在通風柜頂部的排氣管內(nèi)，并垂直于排氣管的軸線；閥桿垂直于排氣管的軸線；閥桿帶動閥板沿閥桿軸線旋轉(zhuǎn)
21、風閥驅(qū)動器和蝶閥通過安裝在通風柜側(cè)壁外的減速器連接，減速器的輸出軸與閥桿連接，減速器的輸入軸與風閥驅(qū)動器驅(qū)動電機的輸出軸連接
22。該通風柜面風速控制系統(tǒng)實現(xiàn)的控制方法包括以下步驟:
23、改變柜面窗口位置，位移傳感器將采集到的信號傳送給PID控制器，PID控制器形成風速數(shù)據(jù)并形成相應的控制信號，風速數(shù)據(jù)傳送給微控制單元，控制信號傳送給氣閥驅(qū)動器:
24， 氣閥驅(qū)動器根據(jù)控制信號驅(qū)動蝶閥內(nèi)的圓盤轉(zhuǎn)動相應的角度，改變排氣量，保持通風柜面風速在較低的風速極限；
25，微控制單元將風速數(shù)據(jù)傳輸至排氣系統(tǒng)；
26。與排氣系統(tǒng)相連的每個通風柜的柜面風速控制系統(tǒng)完成上述步驟
27本發(fā)明的通風柜面風速控制系統(tǒng)實現(xiàn)了通風柜面窗戶開度與柜面進風速度之間的聯(lián)動調(diào)節(jié)。當保持柜內(nèi)必要的負壓時，柜面風速會隨著柜面窗口的開度自動調(diào)整，使排風系統(tǒng)的風機能夠適應變頻運行的工作模式，有效降低風機的能耗，降低實驗室的風噪聲，改善實驗環(huán)境

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