4. 现场传感器与执行器认知

地铁BAS系统要实现对车站公共区、设备管理用房及隧道通风环境的自动调节,前提是能准确“感知”现场状态并“驱动”末端设备。传感器负责把温度、湿度、CO₂浓度、CO浓度、空气压差等物理量转换为标准电信号送入控制器;执行器则把控制器的输出指令转换为风阀开度、水阀开度或风机转速。本节从现场设备级出发,梳理五类常用传感器的工作原理与安装位置、三类执行器的接口特征,以及4-20mA、0-10V、PT1000三种信号类型的识读方法。

一、五类现场传感器:测什么、装哪里

温度传感器是BAS中最基础的测点。风管温度与水管温度普遍采用PT1000铂电阻:0℃时阻值1000Ω,温度升高阻值近似线性增大,约3.85Ω/℃。控制器通过恒流源激励测量电阻两端电压,再换算为温度。车站公共区回风管、空调箱送风管、冷冻水供回水管均设温度测点。安装要点是:风管测温探头应插入风管截面1/3~1/2深度,避开弯头与阀门;水管测温应使探头完全浸入水流,并在管壁与探头间涂导热硅脂,防止“测管壁不测水温”。

湿度传感器多采用电容式高分子湿敏元件,介质吸湿后介电常数变化引起电容改变,经电路转换为0-10V或4-20mA输出。常与温度探头组合为风管型温湿度变送器,安装在空调箱回风段或公共区代表性位置。安装时须远离送风口直吹区域和加湿器出口,否则读数会偏离区域真实湿度。

CO₂传感器主流为NDIR非色散红外式:CO₂分子对4.26μm红外吸收峰有特征吸收,吸收强度与浓度相关。用于公共区新风量按需控制时,应安装在人员活动区呼吸带高度(约1.2~1.5m),避开门口、回风口和人员密集死角,典型量程0~2000ppm。

CO传感器用于车库、隧道及设备房,常见电化学式:CO在电极表面氧化产生微电流,经放大输出。安装高度约1.5m,靠近可能产生尾气的区域,但应避开通风口直吹。需注意电化学传感器存在寿命衰减,通常2~3年需标定或更换。

压差传感器用于监测过滤器堵塞、风机前后压差及房间正压。常用微压差变送器量程0~500Pa或0~1000Pa,输出0-10V。安装时两根取压管分别接过滤器前后或房间内外,取压口应垂直于气流方向,导压管不宜过长且需防止积水积尘。

现场传感器与执行器信号链总览 传感器(感知层) 温度 PT1000 风管/水管 · 阻值信号 湿度 电容式 回风段 · 0-10V/4-20mA CO₂ NDIR红外 呼吸带1.2~1.5m · 0-10V CO 电化学式 车库/隧道 · 4-20mA 压差 微压差 过滤器前后 · 0-10V DDC控制器 AI 模拟量输入 AO 模拟量输出 DI 数字量输入 DO 数字量输出 信号换算与逻辑运算 PID调节 / 联锁控制 量程标定与滤波 执行器(执行层) 电动风阀执行器 0-10V/开关量 · 开度反馈 · 扭矩选型 安装于风阀轴端,注意旋转方向 电动水阀执行器 0-10V/4-20mA · 阀位反馈 · 断电复位 安装于冷冻水/热水二通阀或三通阀 变频器接口 AI1: 0-10V调速 · AO: 频率反馈 DI: 启停/故障 · DO: 运行/报警 信号类型识读 4-20mA 两线制 · 0-10V 三线制 PT1000 三线制 · 注意共地与屏蔽 信号 指令

二、执行器:从指令到动作

电动风阀执行器安装于风阀轴端,接收0-10V模拟量或开关量指令驱动阀片转动。选型时需核对扭矩:阀体面积越大、风压越高,所需扭矩越大,一般按厂家样本留1.3~1.5倍余量。调试中常见问题是执行器旋转方向与阀体开闭方向不一致,可通过执行器上的正反转拨码或交换控制线纠正。带开度反馈的执行器会输出0-10V反馈信号,便于在监控画面上核对“指令开度”与“实际开度”是否一致。

电动水阀执行器用于冷冻水二通阀、三通阀及热水阀,常见0-10V或4-20mA控制,部分型号带断电复位功能——失电时弹簧复位至全开或全关,保证故障安全。安装时须确认阀体流向箭头与水流方向一致,执行器垂直向上安装,避免冷凝水沿轴渗入。

变频器接口是BAS与风机、水泵调速的桥梁。典型接线为:变频器AI1端子接收DDC的0-10V调速信号,对应0~50Hz;AO端子输出实际运行频率(0-10V或4-20mA)回送DDC;DI端子接收启停命令与故障复位;DO端子输出运行状态与故障报警。识读接线图时要特别注意变频器控制端子多为“源型/漏型”可选,公共端COM的接法必须与DDC输出类型匹配,否则会出现“给了信号不启动”或“一上电就启动”的现象。

三、三种信号类型的识读与接线

4-20mA为电流环信号,抗干扰能力强、适合长距离传输,两线制变送器由回路供电,DDC的AI通道需设置为电流输入并注意正负极性。4mA对应量程下限、20mA对应上限,若读数为0mA通常说明断线或变送器失电,可作为断线判断依据。0-10V为电压信号,接线简单,但长距离传输易受压降和干扰影响,适合柜内或短距离场合,识图时注意三线制(电源+、信号+、公共端)的公共端必须与DDC的AI公共端共地。PT1000为电阻信号,采用三线制接法可抵消引线电阻误差,接线时三根线颜色与端子一一对应,不可随意短接或互换。

现场识读接线图时,先看信号类型标注(AI/AO/DI/DO),再核对端子号与线色,最后用万用表实测:4-20mA串入电流档测量,0-10V并联电压档测量,PT1000断电测阻值并与温度对照表比对,可快速判断传感器与线路是否正常。

建立现场设备级认知的关键,是把“物理量—传感器—信号类型—控制器通道—执行器动作”这条链路对应起来。例如公共区CO₂浓度升高→NDIR传感器输出0-10V→DDC的AI通道换算为ppm值→超过设定值后PID运算→AO输出0-10V→新风阀执行器开大→新风量增加。理解这条链路,后续的接线检查、参数整定与故障排查才有清晰的落脚点。