Математически модел на процеса на вентилация на производствени помещения, избор и описание на средства за автоматизация и управление. Съвременни проблеми на науката и образованието Захранващи и изпускателни центробежни вентилатори

Глебов Р. С., докторант Туманов М. П., к.т.н., доц.

Антюшин С. С., аспирант (Московски държавен институт по електроника и математика (Технически университет)

ПРАКТИЧЕСКИ АСПЕКТИ НА ИДЕНТИФИКАЦИЯТА НА МАТЕМАТИЧЕСКИ МОДЕЛ

ВЕНТИЛАЦИОНЕН УРЕД

Поради появата на нови изисквания към вентилационните системи, експерименталните методи за създаване на затворени контури за управление не могат напълно да решат проблемите на автоматизацията. технологичен процес. Експерименталните методи за настройка имат вградени критерии за оптимизация (контролни критерии за качество), което ограничава техния обхват. Параметричен синтез на система за управление, която отчита всички изисквания техническо задание, изисква математически модел на обекта. Статията предоставя анализ на структурите на математическите модели вентилационен блок, разглежда се метод за идентифициране на вентилационен блок и се оценява възможността за използване на получените модели за практическо приложение.

Ключови думи: идентификация, математически модел, вентилационен блок, експериментално изследване на математическия модел, критерии за качество на математическия модел.

ПРАКТИЧЕСКИ АСПЕКТИ НА ИДЕНТИФИКАЦИЯТА НА МАТЕМАТИЧЕСКИ МОДЕЛ

НА ВЕНТИЛАЦИОННА ИНСТАЛАЦИЯ

Във връзка с появата на нови изисквания към вентилационните системи, експерименталните методи за регулиране на затворените контури на управление не могат да решат напълно проблема с автоматизацията на технологичния процес. Експерименталните методи за настройка имат поставените критерии за оптимизация (критерий за качество на управление), което ограничава областта на тяхното приложение. Параметричен синтез на системата за управление, техническият проект, отчитащ всички изисквания, изисква математически модел на обекта на вентилационна инсталация, разглежда се възможността за прилагане на получените модели за приложение в практиката се оценява.

Ключови думи: идентификация, математически модел, вентилационна инсталация, експериментално изследване на математически модел, критерии за качество на математическия модел.

Въведение

Управлението на вентилационните системи е една от основните задачи на автоматизацията инженерни системисграда. Изискванията към системите за управление на вентилационните агрегати са формулирани като критерии за качество във времева област.

Основни критерии за качество:

1. Време преходен процес(tnn) - времето за влизане на вентилационния блок в работен режим.

2. Постоянна грешка (eust) - максимална толерантносттемпература на входящия въздух от зададената.

Непреки критерии за качество:

3. Превишаване (Ah) - прекомерна консумация на енергия при управление на вентилационния блок.

4. Степента на флуктуация (y) - прекомерно износване на вентилационно оборудване.

5. Степента на затихване (y) - характеризира качеството и скоростта на установяване на необходимия температурен режим.

Основната задача за автоматизиране на вентилационната система е параметричният синтез на контролера. Параметричният синтез се състои в определяне на коефициентите на регулатора за осигуряване на критериите за качество на вентилационната система.

За синтеза на контролер на вентилационен блок се избират инженерни методи, които са удобни за прилагане на практика и не изискват изследване на математически модел на обекта: методът Nabo18-21Seg1er(G), методът Chen-NgoneS-KeS, schk(SNK) метод. Към съвременните системи за автоматизация на вентилацията се налагат високи изисквания за показатели за качество, стесняват се допустимите гранични условия на индикаторите и се появяват многокритериални задачи за контрол. Инженерните методи за настройка на регулаторите не позволяват промяна на критериите за качество на контрола, заложени в тях. Например, когато се използва методът N2 за настройка на контролера, критерият за качество е коефициент на затихване от четири, а когато се използва методът SHA, критерият за качество е максималната скорост на нарастване при липса на превишаване. Използването на тези методи при решаване на многокритериални задачи за управление изисква допълнително ръчно регулиране на коефициентите. Времето и качеството на настройка на контурите за управление в този случай зависи от опита на сервизния инженер.

Приложение съвременни средстваматематическото моделиране за синтеза на системата за управление на вентилационния блок значително подобрява качеството на процесите на управление, намалява времето за настройка на системата, а също така позволява синтеза на алгоритмични средства за откриване и предотвратяване на аварии. За симулиране на системата за управление е необходимо да се създаде адекватен математически модел на вентилационния блок (контролен обект).

Практическото използване на математически модели без оценка на адекватността причинява редица проблеми:

1. Настройки на регулатора, получени с математическо моделиране, не гарантират съответствието на показателите за качество на практика.

2. Използването в практиката на контролери с вграден математически модел (форсиращ контрол, екстраполатор на Смит и др.) може да доведе до влошаване на качествените показатели. Ако времеконстантата не съвпада или коефициентът на усилване е подценен, времето за достигане на работен режим на вентилационния блок се увеличава, ако коефициентът на усилване е твърде голям, възниква прекомерно износване на вентилационното оборудване и т.н.

3. Практическото приложение на адаптивни контролери с оценка според референтния модел също предизвиква влошаване на качествените показатели, подобно на горния пример.

4. Настройките на контролера, получени чрез оптимални методи за управление, не гарантират съответствие с показателите за качество на практика.

цел това учениее да се определи структурата на математическия модел на вентилационния блок (според контролния контур температурен режим) и оценка на неговата адекватност към реални физически процеси на нагряване на въздуха във вентилационни системи.

Опитът от проектиране на системи за управление показва, че е невъзможно да се получи математически модел, адекватен на реална система, само на базата на теоретични изследвания на физическите процеси на системата. Следователно, в процеса на синтезиране на модела на вентилационния блок, едновременно с теоретичните изследвания, бяха проведени експерименти за определяне и прецизиране на математическия модел на системата - нейната идентификация.

Технологичен процес на вентилационната система, организация на експеримента

и структурна идентификация

Контролният обект на вентилационната система е централният климатик, в който въздушният поток се обработва и подава към вентилираните помещения. Задачата на системата за контрол на локалната вентилация е автоматична поддръжкатемпература на входящия въздух в канала. Текущата стойност на температурата на въздуха се изчислява от сензор, инсталиран в захранващия канал или в обслужваното помещение. Температурата на подавания въздух се контролира от електрически или бойлер. При използване на бойлер изпълнителното тяло е трипътен вентил, при използване на електрически нагревател - импулсен или тиристорен регулатор на мощността.

Стандартният алгоритъм за контрол на температурата на подавания въздух е затворена системаавтоматично управление (CAP), с ПИД регулатор като управляващо устройство. Показана е структурата на автоматизираната система за контрол на температурата на подавания въздух за вентилация (фиг. 1).

Ориз. 1. Структурна схема на автоматизираната система за управление на вентилационния блок (канал за контрол на температурата на подавания въздух). Wreg - PF на регулатора, Lio - PF на изпълнителния орган, Wcal - PF на въздушния нагревател, Wvv - предавателна функция на въздуховода. u1 - зададена температура, XI - температура в канала, XI - показания на сензора, E1 - грешка в управлението, U1 - управляващо действие на регулатора, U2 - обработка на сигнала на регулатора от задвижващия механизъм, U3 - топлината, предавана от нагревателя към канал.

Синтезът на математически модел на вентилационна система предполага, че структурата на всяка трансферна функция, която е част от нея, е известна. Прилагането на математически модел, съдържащ преносните функции на отделни елементи на системата е предизвикателна задачаи не гарантира на практика наслагването на отделни елементи с оригинална система. За да се идентифицира математическият модел, е удобно структурата на системата за управление на вентилацията да се раздели на две части: априори известна (контролер) и неизвестна (обект). Преносната функция на обекта ^ob) включва: предавателна функция на изпълнителния орган ^o), преносна функция на въздушния нагревател ^cal), преносна функция на въздуховода ^vv), предавателна функция на сензора ^dat). Задачата за идентифициране на вентилационния блок при управление на температурата на въздушния поток се свежда до определяне на функционалната връзка между управляващия сигнал към задействащия елемент на въздушния нагревател U1 и температурата на въздушния поток XI.

За да се определи структурата на математическия модел на вентилационния блок, е необходимо да се проведе идентификационен експеримент. Получаването на желаните характеристики е възможно чрез пасивен и активен експеримент. Методът на пасивния експеримент се основава на регистриране на контролирани параметри на процеса в режим на нормална работа на обекта без внасяне на умишлени смущения в него. На етапа на настройка вентилационната система не работи нормално, така че методът на пасивния експеримент не е подходящ за нашите цели. Методът на активния експеримент се основава на използването на определени изкуствени смущения, въведени в обекта по предварително планирана програма.

Има три основни метода за активна идентификация на обект: методът на преходните характеристики (реакцията на обект към „стъпка“), методът за смущение на обект с периодични сигнали (реакцията на обект на хармонични смущения с различни честоти) и метода на реакцията на обекта към делта импулс. Поради голямата инерция на вентилационните системи (TOB варира от десетки секунди до няколко минути), идентифицирането по сигнали на пери

За по-нататъшно четене на статията, трябва да закупите пълния текст. Статиите се изпращат във формата PDFна имейл адреса, предоставен по време на плащането. Времето за доставка е по-малко от 10 минути. Цена на артикул 150 рубли.

Подобни научни трудове на тема "Общи и сложни проблеми на природните и точните науки"

• АДАПТИВНО УПРАВЛЕНИЕ НА ВЕНТИЛАЦИОНЕН УСТРОЙСТВО С ДИНАМИЧЕН ПОДАВАЩ ВЪЗДУШЕН ПОТОК

  Глебов Р.С., Туманов М.П. - 2012 г

• Проблемът за управление и моделиране на аварийни ситуации в петролни мини

  Лискова М.Ю., Наумов И.С. - 2013

• ЗА ПРИЛОЖЕНИЕТО НА ТЕОРИЯТА ЗА ПАРАМЕТРИЧНО УПРАВЛЕНИЕ ЗА ИЗЧИСЛИМИ МОДЕЛИ НА ОБЩО РАВНОВЕСИЕ

  АДИЛОВ ЖЕКСЕНБЕК МАКЕЕВИЧ, АШИМОВ АБДИКАПАР АШИМОВИЧ, АШИМОВ АСКАР АБДИКАПАРОВИЧ, БОРОВСКИЙ НИКОЛАЙ ЮРИЕВИЧ, БОРОВСКИЙ ЮРИЙ ВЯЧЕСЛАВИЧ, СУЛТАНОВ БАХИТ ТУРЛИХАНОВИЧ -

• МОДЕЛИРАНЕ НА БИОКЛИМАТИЧЕН ПОКРИВ ИЗПОЛЗВАНЕ НА ЕСТЕСТВЕНА ВЕНТИЛАЦИЯ

  УЕДРАОГО А., УЕДРАОГО И., ПАЛМ К., ЗЕГМАТИ Б. - 2008 г.

Уважаеми членове на комисията по сертифициране, представям на вашето внимание финалната квалификационна работа, чиято цел е разработването на автоматична система за управление на приточно-смукателната вентилация производствени цехове.

Знаем, че автоматизацията е една от критични факторирастеж на производителността в промишлено производство, повишаване на качеството на продуктите и услугите. Постоянното разширяване на обхвата на автоматизацията е една от основните характеристики на индустрията в този етап. Разработеният дипломен проект е една от идеите за наследяване на развиващата се концепция за изграждане на "интелигентни" сгради, тоест обекти, в които условията на човешкия живот се контролират с технически средства.

Основните задачи, които трябва да бъдат решени при проектирането, са модернизирането на съществуващата система за вентилация на въздуха на мястото на изпълнение - производствените цехове на VOMZ OJSC - за осигуряване на нейната ефективност (икономия на консумация на енергия и топлина, намаляване на разходите за поддръжка на системата, намаляване на времето на престой) , поддържане на комфортен микроклимат и чистота на въздуха в работните зони, работоспособност и стабилност, надеждност на системата в аварийни/критични режими.

Проблемът, разгледан в дипломния проект, се дължи на остаряването и техническото остаряване (износване) на съществуващата система за управление на PVV. Разпределеният принцип, използван при изграждането на IPV, изключва възможността за централизирано управление (стартиране и наблюдение на състоянието). Липсата на ясен алгоритъм за стартиране/стоп на системата също прави системата ненадеждна поради човешки грешки, а липсата на аварийни режими на работа я прави нестабилна по отношение на решаваните задачи.

Актуалността на проблема с дипломното проектиране се дължи на общото увеличаване на заболеваемостта на дихателните пътища и настинките на работниците, общия спад в производителността на труда и качеството на продуктите в тази област. Разработването на нов ACS PVV е пряко свързано с политиката на фабриката за качество (ISO 9000), както и програмите за модернизация на заводското оборудване и автоматизация на животоподдържащите системи за цехове.

Централният управляващ елемент на системата е шкаф за автоматизация с микроконтролер и оборудване, избрани въз основа на резултатите от маркетингово проучване (постер 1). Има много оферти на пазара, но избраното оборудване е поне толкова добро, колкото и неговите колеги. Важен критерий беше цената, консумацията на енергия и защитните характеристики на оборудването.

Функционалната схема на автоматизацията на IPV е показана на чертеж 1. Като основен при проектирането на ACS е избран централизираният подход, който позволява мобилно привеждане на системата към внедряване, ако е необходимо, съгласно смесен подход , което предполага възможност за диспечерство и комуникации с други индустриални мрежи. Централизираният подход е силно мащабируем, достатъчно гъвкав – всички тези качествени свойства се определят от избрания микроконтролер – WAGO I/O System, както и от изпълнението на програмата за управление.

При проектирането бяха избрани елементи за автоматизация - задвижващи механизми, сензори, като критерият за избор е функционалност, стабилност на работа в критични режими, обхват на измерване/управление на параметри, характеристики на монтаж, форма на изходен сигнал, режими на работа. Избрани са основните математически модели и се симулира работата на системата за контрол на температурата на въздуха с управление на положението на клапата на трипътния вентил. Симулацията е извършена в средата VisSim.

За регулиране е избран методът за "балансиране на параметрите" в областта на контролираните стойности. Като закон за управление е избран пропорционален, тъй като няма високи изисквания за точността и скоростта на системата, а диапазоните на входните/изходните стойности са малки. Функциите на контролера се изпълняват от един от портовете на контролера в съответствие с програмата за управление. Резултатите от симулацията на този блок са представени в плакат 2.

Алгоритъмът за работа на системата е показан на чертеж 2. Програмата за управление, реализираща този алгоритъм, се състои от функционални блокове, блок от константи, използвани са стандартни и специализирани функции. Гъвкавостта и мащабируемостта на системата е осигурена както програмно (използване на FB, константи, етикети и преходи, компактност на програмата в паметта на контролера), така и технически (икономично използване на входно/изходни портове, резервни портове).

Програмно предвижда действията на системата в аварийни режими(прегряване, повреда на вентилатора, хипотермия, запушен филтър, пожар). Алгоритъмът за работа на системата в режим на противопожарна защита е показан на чертеж 3. Този алгоритъм отчита изискванията на стандартите за време за евакуация и мерки за пожарна безопасност. Като цяло приложението на този алгоритъм е ефективно и доказано с тестове. Решен беше и проблемът с модернизацията на аспираторите по отношение на пожарната безопасност. Намерените решения бяха разгледани и приети като препоръки.

Надеждността на проектираната система зависи изцяло от надеждността софтуери от контролера като цяло. Разработената контролна програма беше подложена на процес на отстраняване на грешки, ръчно, структурно и функционално тестване. Избрани са само препоръчани и сертифицирани единици, за да се гарантира надеждност и съответствие с гаранцията на оборудването за автоматизация. Гаранцията на производителя за избрания шкаф за автоматизация, при спазване на гаранционните задължения, е 5 години.

Също така беше разработена обобщена структура на системата, изградена е часовникова циклограма на работата на системата, формирана е таблица на връзките и кабелните маркировки, схема за инсталиране на ACS.

Икономическите показатели на проекта, изчислени от мен в организационно-икономическата част, са показани на плакат No3. Същият плакат показва лентова диаграма на процеса на проектиране. За оценка на качеството на контролната програма са използвани критерии съгласно GOST RISO/IEC 926-93. Оценката на икономическата ефективност на разработката е извършена с помощта на SWOT анализ. Очевидно е, че проектираната система има ниска цена (структура на разходите - плакат 3) и е достатъчна бързи сроковеизплащане (изчислено с минимални спестявания). По този начин можем да заключим за високата икономическа ефективност на разработката.

Освен това бяха решени въпросите за защита на труда, електрическа безопасност и екологичност на системата. Обоснован е изборът на проводими кабели, филтри за въздуховоди.

Така в резултат на дипломната работа беше разработен проект за модернизация, който е оптимален спрямо всички поставени изисквания. Този проект се препоръчва за изпълнение в съответствие с условията за модернизация на оборудването на завода.

Ако рентабилността и качеството на проекта се потвърдят изпитателен срок, се планира да се внедри ниво на диспечер, използвайки локална мрежапредприятия, както и модернизация на вентилацията на др промишлени помещенияза да ги обединят в една индустриална мрежа. Съответно тези етапи включват разработване на диспечерски софтуер, регистриране на състоянието на системата, грешки, аварии (DB), организиране на автоматизирано работно място или контролен пункт (CCP). Възможно е и да се работи Слабостисъществуващата система, като модернизацията на пречиствателните агрегати, както и завършването на всмукателни вентили с механизъм за замразяване.

анотация

Дипломният проект включва въведение, 8 глави, заключение, списък с литература, приложения и представлява 141 страници машинописен текст с илюстрации.

Първият раздел предоставя преглед и анализ на необходимостта от проектиране на автоматична система за управление на приточно-смукателната вентилация (САУ SVV) на производствени цехове, маркетингово проучванешкафове за автоматизация. Разглеждат се типични схеми за вентилация и алтернативни подходи за решаване на проблемите на градуирането.

Във втория раздел е дадено описание на съществуващата система от PVW на обекта на изпълнение - ОАО ВОМЗ, като технологичен процес. Формира се обобщена блокова схема на автоматизация на технологичния процес на подготовка на въздуха.

В третия раздел се формулира разширено техническо предложение за решаване на задачите на дипломното проектиране.

Четвъртият раздел е посветен на разработването на самоходни оръдия. Избрани са елементи на автоматизация и управление, представени са техните технически и математически описания. Описан е алгоритъм за управление на температурата на подавания въздух. Създаден е модел и е извършена симулация на работата на АСУ за поддържане на температурата на въздуха в помещението. Избрано и обосновано електрическо окабеляване. Изградена е часовникова циклограма на работата на системата.

Петият раздел съдържа техническите характеристики на програмируемия логически контролер (PLC) WAGO I/O System. Дадени са таблиците на връзките на сензори и изпълнителни механизми с PLC портове, вкл. и виртуални.

Шестият раздел е посветен на разработването на функциониращи алгоритми и писането на програма за управление на PLC. Обоснован е изборът на програмна среда. Дадени са блок-алгоритми за разработване от системата спешни случаи, блок-алгоритми на функционални блокове, разрешаване на проблемстартиране, управление и регулиране. Разделът включва резултатите от тестване и отстраняване на грешки в програмата за управление на PLC.

Седмият раздел се занимава с безопасността и екологичността на проекта. Извършва се анализ на опасни и вредни фактори по време на работа на ACS PVV, взема се решение за защита на труда и осигуряване на екологичност на проекта. Разработва се защита на системата от аварийни ситуации, вкл. укрепване на системата по отношение на противопожарната защита и осигуряване на стабилност на работа при аварийни ситуации. Дадена е разработената принципна функционална схема на автоматизацията със спецификация.

Осмият раздел е посветен на организационно-икономическата обосновка на развитието. Изчисляването на себестойността, ефективността и периода на изплащане на разработката на проекта, вкл. като се има предвид етапа на изпълнение. Отразени са етапите на разработване на проекта, оценява се трудоемкостта на работата. Дадена е оценка на икономическата ефективност на проекта чрез SWOT анализ на разработката.

В заключение се дават заключения по дипломния проект.

Въведение

Автоматизацията е един от най-важните фактори за растежа на производителността на труда в промишленото производство. Непрекъснато условие за ускоряване на темпа на растеж на автоматизацията е развитието технически средстваавтоматизация. Техническите средства за автоматизация включват всички устройства, включени в системата за управление и предназначени да приемат, предават, съхраняват и преобразуват информация, както и да осъществяват контролни и регулаторни действия върху обекта на технологичен контрол.

Разработването на технологични средства за автоматизация е сложен процес, който се основава на интересите на автоматизираното потребителско производство, от една страна, и икономическите възможности на производствените предприятия, от друга. Основният стимул за развитие е да се повиши ефективността на производството - потребителите, чрез въвеждането на нови технологии могат да бъдат подходящи само ако разходите се изплащат бързо. Следователно, критерият за всички решения за разработване и внедряване на нови инструменти трябва да бъде общият икономически ефект, като се вземат предвид всички разходи за разработка, производство и внедряване. Съответно, за разработката трябва да се вземат на първо място тези опции за технически средства, които осигуряват максимален общ ефект.

Постоянното разширяване на обхвата на автоматизацията е една от основните характеристики на индустрията на този етап.

Особено внимание се отделя на въпросите на промишлената екология и безопасността на труда в производството. При проектирането модерна технология, съоръжения и конструкции, е необходимо научно обосновано развитие на безопасността и безвредността на труда.

На настоящия етап на развитие Национална икономикаЕдна от основните задачи на страната е повишаване на ефективността на общественото производство на базата на научно-техническия процес и по-пълното използване на всички резерви. Тази задача е неразривно свързана с проблема за оптимизиране на проектните решения, чиято цел е да се създадат необходимите предпоставки за повишаване на ефективността на капиталовите инвестиции, намаляване на периодите на изплащане и осигуряване на най-голямо увеличение на производството на изразходвана рубла. Повишаването на производителността на труда, производството на висококачествени продукти, подобряването на условията на труд и почивка на работниците се осигуряват от системи за вентилация на въздуха, които създават необходимия микроклимат и качество на въздуха в помещенията.

Целта на дипломния проект е разработването на автоматична система за управление на приточно-смукателната вентилация (ACS PVV) на производствени цехове.

Проблемът, разгледан в дипломния проект, се дължи на износването на системата за автоматично оборудване на PVV на АД "Вологодски оптико-механичен завод". Освен това системата е проектирана разпределено, което елиминира възможността за централизирано управление и наблюдение. За обект на изпълнение е избрана площадката за леене под налягане (В-категория за пожарна безопасност), както и прилежащите към нея помещения - площадката на машини с ЦПУ, планово-диспечерска служба, складове.

Задачите на дипломния проект са формулирани в резултат на проучване на текущото състояние на ACS PVV и на базата на аналитичен преглед, са дадени в раздел 3 „Техническо предложение”.

Използването на контролирана вентилация открива нови възможности за решаване на горните проблеми. Разработената автоматична система за управление трябва да бъде оптимална по отношение на изпълнението на определените функции.

Както бе отбелязано по-горе, уместността на развитието се дължи както на остаряването на съществуващите самоходни оръдия, така и на увеличаването на броя ремонтни работивърху вентилационните "маршрути", както и общото увеличаване на честотата на дихателните пътища и настинките на работниците, тенденция към влошаване на здравето по време на дълга работа, и в резултат на това общ спад в производителността на труда и качеството на продукта. Важно е да се отбележи фактът, че съществуващата система за управление на пожара не е свързана с противопожарна автоматика, което е неприемливо за този вид производство. Разработването на нов ACS PVV е пряко свързано с политиката на фабриката за качество (ISO 9000), както и програмите за модернизация на заводското оборудване и автоматизация на животоподдържащите системи за цехове.

Дипломният проект използва интернет ресурси (форуми, цифрови библиотеки, статии и публикации, електронни портали), както и техническа литература от необходимата предметна област и текстове на стандарти (GOST, SNIP, SanPiN). Също така, разработването на ACS PVV се извършва, като се вземат предвид предложенията и препоръките на специалисти, въз основа на съществуващи инсталационни планове, кабелни трасета, системи за въздуховоди.

Струва си да се отбележи, че проблемът, повдигнат в дипломния проект, се среща в почти всички стари заводи на военно-промишления комплекс, преоборудването на цеховете е една от най-важните задачи по отношение на осигуряването на качество на продукта за крайния потребител. По този начин дипломният дизайн ще отразява натрупания опит в решаването на подобни проблеми в предприятия с подобен тип производство.

1. Аналитичен преглед

1.1 Общ анализ на необходимостта от проектиране на ACS PVV

Най-важният източник за спестяване на гориво и енергийни ресурси, изразходвани за топлоснабдяване на големи промишлени сградисъс значителна консумация на топлина и електрическа енергия, е да се повиши ефективността на системата за приточно-смукателна вентилация (PVV) на базата на използването на съвременни постижения в компютърната и контролната техника.

Обикновено за управление на вентилационната система се използват инструменти за локална автоматизация. Основният недостатък на такава регулация е, че тя не отчита действителния въздушен и топлинен баланс на сградата и реалните метеорологични условия: външна температура на въздуха, скорост и посока на вятъра, атмосферно налягане.

Следователно, под влиянието на локална автоматизация, системата за вентилация на въздуха, като правило, не работи в оптимален режим.

Ефективността на системата за захранване и смукателна вентилация може да бъде значително повишена, ако системите се контролират оптимално въз основа на използването на набор от подходящи хардуерни и софтуерни инструменти.

Формиране топлинен режимможе да се представи като взаимодействие на смущаващи и регулиращи фактори. За определяне на управляващото действие е необходима информация за свойствата и броя на входните и изходните параметри и условията за протичане на топлопреносния процес. Тъй като целта на управлението на вентилационното оборудване е да осигури необходимите условия на въздуха в работна зонапомещения на сгради с минимални разходи за енергия и материали, тогава с помощта на компютър ще бъде възможно да се намери най-добрият варианти разработване на подходящи контролни действия върху тази система. В резултат на това компютър с подходящ набор от хардуер и софтуер форми автоматизирана системауправление на топлинния режим на помещения на сгради (ACS TRP). В същото време трябва да се отбележи, че под компютъра може да се разбере както контролния панел на PVV, така и панела за наблюдение на състоянието на PVV, както и прост компютърс програма за моделиране на ACS PVV, обработка на резултатите и оперативно управление на базата на тях.

Системата за автоматично управление е комбинация от обект на управление (контролиран технологичен процес) и управляващи устройства, чието взаимодействие осигурява автоматично протичане на процеса в съответствие с дадена програма. В този случай под технологичния процес се разбира последователност от операции, които трябва да се извършат, за да се получи готов продукт от изходната суровина. В случай на PVV крайния продукте въздухът в обслужваните помещения с определени параметри (температура, газов състав и др.), а суровината е външен и отработен въздух, топлоносители, електричество и др.

Основата за функционирането на ACS PVV, както и всяка система за управление, трябва да се основава на принципа на обратната връзка (OS): разработването на управляващи действия въз основа на информация за обекта, получена с помощта на сензори, инсталирани или разпределени на обекта.

Всеки специфичен ACS е разработен на базата на дадена технология за обработка на входящия въздушен поток. Често захранващата и смукателната вентилационна система е свързана с климатична (подготвителна) система, което се отразява и в проектирането на автоматизацията за управление.

Когато се прилага офлайн устройстваили пълна технологични инсталации ACS за обработка на въздуха се доставят вече вградени в оборудването и вече вградени с определени функции за управление, които обикновено са подробно описани в техническата документация. В този случай настройката, поддръжката и работата на такива системи за управление трябва да се извършват в строго съответствие с посочената документация.

Анализ на техническите решения на съвременното вентилационно оборудване от водещи производители на вентилационно оборудване показа, че функциите за управление могат да бъдат разделени на две категории:

Функции за управление, определени от технологията и оборудването за обработка на въздуха;

Допълнителните функции, които са предимно сервизни, са представени като ноу-хау на компаниите и не се разглеждат тук.

AT общ изгледосновните технологични функции на управлението на въздухообработващото оборудване могат да бъдат разделени на следните групи (фиг. 1.1)

Ориз. 1.1 - Основните технологични функции на управлението на PVV

Нека опишем какво означават PWV функциите, показани на фиг. 1.1.

1.1.1 Функция "Мониторинг и запис на параметри".

В съответствие със SNiP 2.04.05-91 задължителните параметри за контрол са:

Температура и налягане в общите захранващи и връщащи тръбопроводи и на изхода на всеки топлообменник;

Температурата на външния въздух, входящия въздух след топлообменника, както и температурата в помещението;

MPC норми вредни веществавъв въздуха, извлечен от помещението (наличие на газове, продукти от горенето, нетоксичен прах).

Други параметри в системите за захранване и смукателна вентилация се контролират при поискване спецификацииоборудване или условия на работа.

Предвидено е дистанционно управление за измерване на основните параметри на технологичния процес или параметри, участващи в изпълнението на други функции за управление. Такъв контрол се извършва с помощта на сензори и измервателни преобразуватели с изход (ако е необходимо) на измерените параметри на индикатора или екрана на устройството за управление (контролен панел, компютърен монитор).

За измерване на други параметри обикновено се използват локални (преносими или стационарни) инструменти - индикационни термометри, манометри, устройства за спектрален анализ на състава на въздуха и др.

Използването на устройства за локално управление не нарушава основния принцип на системите за управление - принципа на обратната връзка. В този случай тя се реализира или с помощта на човек (оператор или обслужващ персонал), или с помощта на програма за управление, „кабелна“ в паметта на микропроцесора.

1.1.2 Функция "оперативен и програмен контрол"

Също така е важно да се приложи такава опция като "стартова последователност". За да се осигури нормалното стартиране на PVV системата, трябва да се вземе предвид следното:

Предварително отваряне на въздушните клапи преди пускане на вентилаторите. Това се дължи на факта, че не всички амортисьори в затворено състояние могат да издържат на разликата в налягането, създадена от вентилатора, а времето за пълно отваряне на клапата от електрическото задвижване достига две минути.

Разделяне на моментите на пускане на електродвигатели. Асинхронни двигателичесто може да има големи начални токове. Ако вентилаторите, задвижванията на амортисьорите и други задвижвания се стартират едновременно, то поради голямото натоварване електрическа мрежасграда, напрежението ще падне рязко и електрическите двигатели може да не стартират. Следователно стартирането на електрически двигатели, особено голяма мощ, трябва да се разпределят във времето.

Предварително загряване на нагревателя. Ако бойлерът не е предварително загрят, защитата от замръзване може да се активира при ниски външни температури. Следователно, когато стартирате системата, е необходимо да отворите амортисьорите на подавания въздух, да отворите трипътния клапан на бойлера и да загреете нагревателя. По правило тази функция се активира, когато външната температура е под 12 °C.

Обратната опция е „последователността на изключване“ Когато изключвате системата, помислете за:

Забавяне на спиране на вентилатора за приток на въздух в агрегати с електрически нагревател. След премахване на напрежението от електрическия нагревател, той трябва да се охлади за известно време, без да се изключва вентилаторът за подаване на въздух. В противен случай нагревателният елемент на въздушния нагревател (термичен електрически нагревател - нагревателен елемент) може да се повреди. За съществуващите задачи по дипломно проектиране тази опция не е важна поради използването на бойлер, но също така е важно да се отбележи.

Така на базата на избраните опции за оперативно и програмно управление е възможно да се представи типичен график за включване и изключване на устройствата на въздухообработващите устройства.

Ориз. 1.2 - Типична циклограма за работа на ACS PVV с бойлер

В целия този цикъл (фиг. 1.2) системата трябва да работи автоматично, като освен това трябва да се осигури индивидуално пускане на оборудването, което е необходимо при настройка и превантивна поддръжка.

Също толкова важни са функциите за управление на програмата, като смяна на зимно-летния режим. Изпълнението на тези функции е особено актуално в съвременни условиянедостиг на енергийни ресурси. В регулаторните документи изпълнението на тази функция има консултативен характер - „за обществени, административни, жилищни и промишлени сгради като правило трябва да се предвиди програмно регулиране на параметрите, осигуряващо намаляване на потреблението на топлина“.

В най-простия случай тези функции осигуряват или общо изключване на климатика в определен момент от време, или намаляване (увеличаване) на зададената стойност на контролиран параметър (например температура) в зависимост от промените в топлинните натоварвания в обслужена стая.

По-ефективно, но и по-трудно за изпълнение е софтуерното управление, което осигурява автоматична промяна в структурата на климатичната система и алгоритъма за нейната работа не само в традиционния зимно-летен режим, но и в преходни режими. Анализът и синтезът на структурата на EWP и алгоритъма на неговата работа обикновено се извършва въз основа на техния термодинамичен модел.

В този случай основният критерий за мотивация и оптимизация, като правило, е желанието да се осигури евентуално минимално потребление на енергия с ограничения върху капиталовите разходи, размери и т.н.

1.1.3 Функция " защитни функциии ключалки"

Защитни функции и блокировки, общи за системите за автоматизация и електрическото оборудване (защита срещу късо съединение, прегряване, ограничения за движение и др.) се определят от междуведомствени нормативни документи. Такива функции обикновено се изпълняват от отделни устройства (предпазители, устройства за дефектен ток, крайни прекъсвачи и др.). Използването им се регулира от правилата за електрическа инсталация (PUE), правилата за пожарна безопасност (PPB).

Защита от замръзване. Функция автоматична защитаот замръзване трябва да се осигури в райони с прогнозна външна температура за студения период от минус 5 ° C и по-ниска. Топлообменниците на първото отопление (бойлер) и рекуператорите (ако има такива) подлежат на защита.

Обикновено защитата от замръзване на топлообменниците се извършва на базата на сензори или сензори-релета за температурата на въздуха след апарата и температурата на топлоносителя в връщащия тръбопровод.

Опасността от замръзване се прогнозира от температурата на въздуха пред апарата (tн<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.

В неработно време, за системи със защита от замръзване, вентилът трябва да остане леко отворен (5-25%) при затворен амортисьор на външния въздух. За по-голяма надеждност на защитата, когато системата е изключена, понякога се изпълнява функцията за автоматично регулиране (стабилизиране) на температурата на водата в връщащия тръбопровод.

1.1.4 Функция "защита на технологично оборудване и електрическо оборудване"

1. Контрол на замърсяването на филтъра

Контролът на запушването на филтъра се оценява чрез спада на налягането във филтъра, който се измерва от сензор за диференциално налягане. Сензорът измерва разликата в налягането на въздуха преди и след филтъра. Допустимият спад на налягането през филтъра е посочен в неговия паспорт (за манометри, представени на заводските въздушни маршрути, според информационния лист - 150-300 Pa). Тази разлика се задава по време на въвеждане в експлоатация на системата на диференциалния сензор (настройка на сензора). При достигане на зададената стойност сензорът изпраща сигнал за максималната запрашеност на филтъра и необходимостта от поддръжка или смяна. Ако филтърът не бъде почистен или сменен в рамките на определено време (обикновено 24 часа) след подаване на сигнала за ограничаване на праха, се препоръчва да се осигури аварийно изключване на системата.

Подобни сензори се препоръчват да се монтират на вентилатори. Ако вентилаторът или задвижващият ремък на вентилатора се повреди, системата трябва да бъде изключена в авариен режим. Такива сензори обаче често се пренебрегват от съображения за икономичност, което значително усложнява системната диагностика и отстраняването на неизправности в бъдеще.

2. Други автоматични брави

Освен това трябва да се осигурят автоматични брави за:

Отваряне и затваряне на вентили за външен въздух при включване и изключване на вентилаторите (амортисьор);

Отварящи и затварящи вентили на вентилационни системи, свързани с въздуховоди за пълна или частична взаимозаменяемост в случай на повреда на една от системите;

Затварящи вентили на вентилационни системи за помещения, защитени с газови пожарогасителни инсталации, когато вентилаторите на вентилационните системи на тези помещения са изключени;

Осигуряване на минимален приток на външен въздух в системи с променлив дебит и др.

1.1.5 Функции за управление

Регулиращи функции - автоматичната поддръжка на зададените параметри са основните по дефиниция за приточно-смукателните вентилационни системи, работещи с променлив дебит, рециркулация на въздуха, отопление на въздуха.

Тези функции се изпълняват с помощта на затворени управляващи контури, в които принципът на обратната връзка присъства в изрична форма: информацията за обекта, идваща от сензорите, се преобразува от управляващите устройства в управляващи действия. На фиг. 1.3 показва пример за контур за контрол на температурата на подавания въздух в климатик с канали. Температурата на въздуха се поддържа от бойлер, през който преминава охлаждащата течност. Въздухът, преминаващ през нагревателя, се загрява. Температурата на въздуха след бойлера се измерва от сензор (T), след което стойността му се подава към устройството за сравнение (US) на измерената стойност на температурата и зададената температура. В зависимост от разликата между зададената температура (Tset) и измерената температурна стойност (Tmeas), управляващото устройство (P) генерира сигнал, който действа върху задвижващия механизъм (M - електрическо задвижване на трипътен клапан). Задвижващият механизъм отваря или затваря трипътния вентил до положение, при което грешката е:

e \u003d Tust - Tism

ще бъде минимално.

Ориз. 1.3 - Верига за управление на температурата на подавания въздух във въздуховода с воден топлообменник: T - сензор; US - устройство за сравнение; P - устройство за управление; M - изпълнително устройство

По този начин изграждането на автоматична система за управление (АСУ) въз основа на изискванията за точност и други параметри на нейната работа (стабилност, трептене и др.) се свежда до избор на нейната структура и елементи, както и до определяне на параметрите на контролера. Обикновено това се прави от специалисти по автоматизация, използвайки класическата теория на управлението. Ще отбележа само, че настройките на контролера се определят от динамичните свойства на обекта за управление и избрания закон за управление. Законът за регулиране е връзката между входните (?) и изходните (Ur) сигнали на регулатора.

Най-простият е пропорционалният закон за регулиране, в който? и Ur са свързани помежду си с постоянен коефициент Kp. Този коефициент е параметърът за настройка на такъв контролер, който се нарича P-регулатор. Неговото изпълнение изисква използването на регулируем усилвателен елемент (механичен, пневматичен, електрически и др.), който може да функционира както със, така и без допълнителен източник на енергия.

Една от разновидностите на P-контролерите са позиционни контролери, които прилагат закон за пропорционално управление при Kp и образуват изходен сигнал Ur с определен брой постоянни стойности, например две или три, съответстващи на дву- или трипозиционни контролери. Такива контролери понякога се наричат ​​релейни контролери поради сходството на техните графични характеристики с тези на релето. Параметърът за настройка на такива регулатори е стойността на мъртвата зона De.

В технологията за автоматизация на вентилационните системи контролерите за включване и изключване, поради своята простота и надеждност, са намерили широко приложение при управление на температурата (термостати), налягането (превключватели за налягане) и други параметри на състоянието на процеса.

Двупозиционните регулатори се използват и в системи за автоматична защита, блокиране и превключване на режимите на работа на оборудването. В този случай техните функции се изпълняват от сензори-релета.

Въпреки тези предимства на P-регулаторите, те имат голяма статична грешка (за малки стойности на Kp) и склонност към самоосцилиране (при големи стойности на Kp). Следователно при по-високи изисквания към регулаторните функции на системите за автоматизация по отношение на точност и стабилност се използват и по-сложни закони за управление, например PI и PID закони.

Също така, регулирането на температурата на загряване на въздуха може да се извърши от P-регулатор, който работи на принципа на балансиране: увеличавайте температурата, когато стойността й е по-малка от зададената стойност, и обратно. Това тълкуване на закона е намерило приложение и в системи, които не изискват висока точност.

1.2 Анализ на съществуващи типични схеми за автоматична вентилация на производствени цехове

Съществуват редица стандартни реализации на автоматизацията на приточно-смукателната вентилационна система, всяка от които има редица предимства и недостатъци. Отбелязвам, че въпреки наличието на много стандартни схеми и разработки, е много трудно да се създаде такъв ACS, който да е гъвкав по отношение на настройките спрямо производството, в което се внедрява. По този начин за проектиране на ACS за въздушна и въздушна вентилация е необходим задълбочен анализ на съществуващата вентилационна конструкция, анализ на технологичните процеси на производствения цикъл, както и анализ на изискванията за охрана на труда, екология, електро и се изисква пожарна безопасност. Освен това често проектираният ACS PVV е специализиран по отношение на своята област на приложение.

Във всеки случай следните групи обикновено се считат за типични изходни данни в началния етап на проектиране:

1. Общи данни: териториално разположение на обекта (град, област); вид и предназначение на обекта.

2. Информация за сградата и помещенията: планове и разрези с посочване на всички размери и коти спрямо нивото на терена; посочване на категориите помещения (по архитектурни планове) в съответствие със стандартите за пожарна безопасност; наличие на технически зони с посочване на техните размери; местоположение и характеристики на съществуващите вентилационни системи; характеристики на енергийните носители;

3. Информация за технологичния процес: чертежи на технологичния проект (планове), указващи разположението на технологичното оборудване; спецификация на оборудването с посочване на инсталираните мощности; характеристики на технологичния режим -- брой работни смени, среден брой работници на смяна; режим на работа на оборудването (едновременност на работа, коефициенти на натоварване и др.); количеството вредни емисии във въздуха (ПДК на вредни вещества).

Като изходни данни за изчисляване на автоматизацията на PVV системата те изваждат:

Производителността на съществуващата система (мощност, обмен на въздух);

Списък на параметрите на въздуха, които трябва да се регулират;

Граници на регулиране;

Работата на автоматизацията при получаване на сигнали от други системи.

По този начин изпълнението на системата за автоматизация се проектира въз основа на възложените й задачи, като се вземат предвид нормите и правилата, както и общите изходни данни и схеми. Изготвянето на схемата и избора на оборудване за системата за вентилация се извършва индивидуално.

Нека представим съществуващите типични схеми на системи за управление на захранващата и смукателната вентилация, ще характеризираме някои от тях по отношение на възможността за тяхното използване за решаване на проблемите на дипломния проект (фиг. 1.4 - 1.5, 1.9).

Ориз. 1.4 - ACS вентилация с директен поток

Тези системи за автоматизация са намерили активно приложение във фабрики, фабрики, офис сгради. Обект на управление тук е шкафът за автоматизация (контролен панел), фиксиращите устройства са канални сензори, управляващото действие е върху двигателите на двигателите на вентилатора, двигателите на амортисьорите. Има и АТС за отопление/охлаждане. Поглеждайки напред, може да се отбележи, че системата, показана на фиг. 1.4а, е прототип на системата, която трябва да се използва в секцията за леене под налягане на ОАО Вологодски оптико-механичен завод. Въздушното охлаждане в промишлени помещения е неефективно поради обема на тези помещения, а отоплението е предпоставка за правилното функциониране на автоматичната система за управление на въздухообработващото оборудване.

Ориз. 1.5- ACS вентилация с топлообменници

Изграждането на автоматична система за управление на PVV с помощта на агрегати за рекуперация на топлина (рекуператори) позволява решаване на проблемите с прекомерната консумация на електроенергия (за електрически нагреватели), проблемите с емисиите в околната среда. Смисълът на рекуперацията е, че въздухът, който се отстранява безвъзвратно от помещението, при зададена температура в помещението, обменя енергия с входящия външен въздух, чиито параметри по правило се различават значително от зададените. Тези. през зимата топлият отстранен въздух частично загрява външния захранващ въздух, докато през лятото по-хладният отстранен въздух частично охлажда входящия въздух. В най-добрия случай рекуперацията може да намали консумацията на енергия за пречистване на подавания въздух с 80%.

Технически, възстановяването в приточно-смукателната вентилация се извършва с помощта на въртящи се топлообменници и системи с междинен топлоносител. По този начин получаваме печалба както при нагряване на въздуха, така и при намаляване на отварянето на амортисьорите (разрешено е повече време на празен ход на двигателите, управляващи амортисьорите) - всичко това дава обща печалба по отношение на спестяването на електроенергия.

Системите за рекуперация на топлина са обещаващи и активни и се въвеждат, за да заменят по-старите вентилационни системи. Въпреки това си струва да се отбележи, че такива системи струват допълнителни капиталови инвестиции, но периодът на изплащане е сравнително кратък, а рентабилността е много висока. Също така, липсата на постоянно изпускане в околната среда повишава екологичните показатели на такава организация на автоматично оборудване. Опростената работа на системата с рекуперация на топлина от въздуха (рециркулация на въздуха) е показана на фиг. 1.6.

Ориз. 1.6 - Работа на системата за обмен на въздух с рециркулация (рекуперация)

Топлообменниците с кръстосан поток или пластини (фиг. 1.5 в, г) се състоят от пластини (алуминий), представляващи система от канали за потока на два въздушни потока. Стените на канала са общи за подаване и отвеждане на въздух и са лесни за прехвърляне. Поради голямата площ на обмена и турбулентния въздушен поток в каналите се постига висока степен на рекуперация на топлината (топлопреминаване) при относително ниско хидравлично съпротивление. Ефективността на пластинчатите топлообменници достига 70%.

Ориз. 1.7 - Организация на въздушния обмен на ACS PVV на базата на пластинчати топлообменници

Използва се само чувствителната топлина на отработения въздух, т.к Захранващият и отработеният въздух не се смесват по никакъв начин, а кондензатът, образуван при охлаждането на отработения въздух, се задържа от сепаратора и се отстранява от дренажната система от дренажния съд. За да се предотврати замръзване на кондензат при ниски температури (до -15°C), се формират съответните изисквания за автоматизация: тя трябва да осигурява периодично изключване на захранващия вентилатор или отстраняване на част от външния въздух в байпасния канал, заобикаляйки топлината обменни канали. Единственото ограничение при прилагането на този метод е задължителното пресичане на захранващите и изпускателните клонове на едно място, което в случай на проста модернизация на ACS налага редица трудности.

Системите за рекуперация с междинна охлаждаща течност (фиг. 1.5 а, б) представляват двойка топлообменници, свързани чрез затворен тръбопровод. Единият топлообменник е разположен в изпускателния канал, а другият в захранващия канал. Незамръзваща гликолова смес циркулира в затворен кръг, пренасяйки топлина от един топлообменник на друг и в този случай разстоянието от въздухообработващия блок до изпускателния блок може да бъде много значително.

Ефективността на рекуперация на топлина с този метод не надвишава 60%. Цената е сравнително висока, но в някои случаи това може да е единствената възможност за възстановяване на топлината.

Ориз. 1.8 - Принципът на възстановяване на топлината с помощта на междинен топлоносител

Ротационен топлообменник (въртящ се топлообменник, рекуператор) - представлява ротор с канали за хоризонтално преминаване на въздуха. Част от ротора се намира в изпускателния канал, а част е в захранващия канал. Въртяйки се, роторът получава топлина от отработения въздух и я предава на входящия въздух, като се пренася както чувствителната, така и скритата топлина, както и влажността. Ефективността на възстановяването на топлината е максимална и достига 80%.

Ориз. 1.9 - ACS PVV с ротационен топлообменник

Ограничението за използването на този метод се налага преди всичко от факта, че до 10% от отработения въздух се смесва с входящия въздух, а в някои случаи това е неприемливо или нежелателно (ако въздухът има значително ниво на замърсяване) . Изискванията за проектиране са подобни на предишната версия - изпускателните и захранващите машини са разположени на едно и също място. Този метод е по-скъп от първия и се използва рядко.

Като цяло системите с възстановяване са с 40-60% по-скъпи от подобни системи без възстановяване, но оперативните разходи ще се различават значително. Дори при днешните цени на енергията, периодът на изплащане на системата за възстановяване не надвишава два отоплителни сезона.

Бих искал да отбележа, че икономията на енергия се влияе и от алгоритмите за управление. Винаги обаче трябва да се има предвид, че всички вентилационни системи са проектирани за някои средни условия. Например, скоростта на външния въздушен поток е определена за един брой хора, но в действителност помещението може да бъде по-малко от 20% от приетата стойност, разбира се, в този случай изчисленият дебит на външния въздух ще бъде явно прекомерен, вентилацията в прекомерен режим ще доведе до неразумна загуба на енергийни ресурси. Логично е в този случай да се разгледат няколко режима на работа, например зима / лято. Ако автоматизацията е в състояние да настрои такива режими, спестяванията са очевидни. Друг подход е свързан с регулирането на външния въздушен поток в зависимост от качеството на газовата среда вътре в помещението, т.е. системата за автоматизация включва газоанализатори за вредни газове и избира стойността на външния въздушен поток, така че съдържанието на вредни газове да не надвишава максимално допустимите стойности.

1.3 Маркетингово проучване

В момента всички водещи световни производители на вентилационно оборудване са широко представени на пазара на автоматизация за приточно-смукателна вентилация, като всеки от тях е специализиран в производството на оборудване в определен сегмент. Целият пазар на вентилационно оборудване може да бъде разделен на следните области на приложение:

Домакински и полуиндустриални цели;

Промишлено предназначение;

Вентилационно оборудване за "специални" цели.

Тъй като дипломният проект разглежда проектиране на автоматизация за захранващи и изпускателни системи на промишлени помещения, за да се сравни предложената разработка с наличните на пазара, е необходимо да се изберат подобни съществуващи пакети за автоматизация от известни производители.

Резултатите от маркетинговото проучване на съществуващите пакети ACS PVV са представени в Приложение А.

Така в резултат на маркетинговото проучване бяха разгледани няколко от най-често използваните ACS PVV от различни производители, като се изучава техническата им документация, беше получена следната информация:

Съставът на съответния пакет ACS PVV;

Регистър на контролните параметри (налягане във въздуховоди, температура, чистота, влажност на въздуха);

Марката на програмируемия логически контролер и неговото оборудване (софтуер, командна система, принципи на програмиране);

Наличие на връзки с други системи (осигурена ли е комуникация с противопожарна автоматика, има ли поддръжка за локални мрежови протоколи);

Защитен дизайн (електрическа безопасност, пожарна безопасност, защита от прах, шумоустойчивост, защита от влага).

2. Описание на вентилационната мрежа на производствения цех като обект на автоматично управление

Като цяло, въз основа на резултатите от анализа на съществуващите подходи за автоматизация на системите за вентилация и подготовка на въздуха, както и резултата от аналитични прегледи на типични схеми, може да се заключи, че задачите, разгледани в дипломния проект, са подходящи за в момента, активно разглеждан и проучван от специализирани конструкторски бюра (СКБ).

Отбелязвам, че има три основни подхода за внедряване на автоматизация за вентилационната система:

Разпределен подход: внедряването на автоматизацията на PVV на базата на локално комутационно оборудване, всеки вентилатор се управлява от съответното устройство.

Този подход се използва за проектиране на автоматизация на относително малки вентилационни системи, в които не се предвижда по-нататъшно разширяване. Той е най-възрастният. Предимствата на подхода включват например факта, че в случай на авария на един от контролираните вентилационни клонове, системата прави аварийно спиране само на тази връзка/участък. В допълнение, този подход е относително лесен за изпълнение, не изисква сложни алгоритми за управление и опростява поддръжката на устройствата на вентилационната система.

Централизиран подход: внедряването на автоматична вентилационна система на базата на група логически контролери или програмируем логически контролер (PLC), цялата вентилационна система се управлява централно в съответствие с програмираните данни.

Централизираният подход е по-надежден от разпределения. Цялото управление на VVV е твърдо, извършва се въз основа на програмата. Това обстоятелство налага допълнителни изисквания както към писането на програмния код (необходимо е да се вземат предвид много условия, включително действия при аварийни ситуации), така и към специалната защита на управляващия PLC. Този подход намери приложение за малки административни и индустриални комплекси. Отличава се с гъвкавостта на настройките, възможността за мащабиране на системата до разумни граници, както и възможността за мобилна интеграция на системата по принцип на смесена организация;

Смесен подход: използван при проектирането на големи системи (голям брой контролирано оборудване с огромна производителност), е комбинация от разпределен и централизиран подход. В общия случай този подход предполага йерархия на нива, оглавявана от управляващ компютър и подчинени „микрокомпютри“, като по този начин се формира глобална производствена мрежа за контрол по отношение на предприятието. С други думи, този подход е разпределено-централизиран подход със системно диспечиране.

От гледна точка на задачата, която трябва да бъде решена при дипломния дизайн, най-предпочитан е централизираният подход към изпълнението на автоматизацията на PVV. Тъй като системата се разработва за малки производствени помещения, е възможно този подход да се използва и за други обекти с цел последващото им интегриране в единна ACS на IPV.

Често шкафовете за управление на вентилацията са снабдени с интерфейс, който позволява наблюдение на състоянието на вентилационната система с информация, показвана на компютърен монитор. Заслужава да се отбележи обаче, че това изпълнение изисква допълнителни усложнения на програмата за контрол, обучение на специалист, който следи състоянието и взема оперативни решения въз основа на визуално получени данни от сензорното изследване. Освен това винаги има фактор човешка грешка при извънредни ситуации. Следователно изпълнението на това условие е по-скоро допълнителна опция към дизайна на пакета за автоматизация на PVV.

2.1 Описание на съществуващата автоматична система за управление на приточно-смукателната вентилация на производствените цехове

За да се осигури основният принцип на вентилация на производствените цехове, който се състои в поддържане на параметрите и състава на въздуха в приемливи граници, е необходимо да се подава чист въздух до местата, където се намират работниците, последвано от разпределение на въздуха в помещението.

По-долу на фиг. 2.1 показва илюстрация на типична захранваща и смукателна вентилационна система, подобна на която е налична на мястото на изпълнение.

Вентилационната система на производствените помещения се състои от вентилатори, въздуховоди, външни въздухозаборници, устройства за пречистване на входящия и изпускан в атмосферата въздух и устройство за нагряване на въздух (бойлер).

Проектирането на съществуващите системи за захранване и изпускане на вентилация е извършено в съответствие с изискванията на SNiP II 33-75 „Отопление, вентилация и климатизация“, както и GOST 12.4.021-75 „SSBT. Вентилационни системи. Общи изисквания”, който определя изискванията за монтаж, въвеждане в експлоатация и експлоатация.

Пречистването на замърсения въздух, изпускан в атмосферата, се извършва от специални устройства - прахоуловители (използвани в производствената площадка за леене под налягане), филтри за въздуховоди и др. Трябва да се има предвид, че прахоуловителите не изискват допълнителен контрол и се задействат когато е включена смукателната вентилация.

Също така, почистването на въздуха, извлечен от работната зона, може да се извършва в камери за утаяване на прах (само за груб прах) и електростатични утаители (за фин прах). Пречистването на въздуха от вредни газове се извършва с помощта на специални абсорбиращи и обеззаразяващи вещества, включително тези, които се прилагат върху филтрите (във филтърни клетки).

Ориз. 2.1 - Приточно-смукателна вентилационна система на производствения цех 1 - устройство за всмукване на въздух; 2 - нагреватели за отопление; 3- захранващ вентилатор; 4 - главен въздуховод; 5 - клони на канала; 6 - захранващи дюзи; 7 - локално засмукване; 8 и 9 - майстор. канал за отработен въздух; 10 - прахоуловител; 11 - изпускателен вентилатор; 12 - вал за изхвърляне на пречистен въздух в атмосферата

Автоматизацията на съществуващата система е сравнително проста. Технологичният процес на вентилация е както следва:

1. началото на работната смяна - пуска се системата за приточно-смукателна вентилация. Вентилаторите се задвижват от централизиран стартер. С други думи, таблото за управление се състои от два стартера - за стартиране и аварийно спиране/изключване. Смяната продължава 8 часа - с час почивка, тоест системата не работи средно 1 час през работно време. Освен това подобно „блокиране” на контрола е икономически неефективно, тъй като води до преразход на електроенергия.

Трябва да се отбележи, че няма производствена нужда от смукателна вентилация, която да работи постоянно, препоръчително е да се включва, когато въздухът е замърсен, или например се изисква отстраняване на излишната топлинна енергия от работната зона.

2. Отварянето на амортисьорите на устройствата за всмукване на въздух също се контролира от локалното пусково оборудване, въздухът с параметрите на външната среда (температура, чистота) се изтегля във въздуховодите от захранващия вентилатор поради разликата в налягане.

3. Въздухът, взет от външната среда, преминава през бойлера, загрява се до приемливи температурни стойности и се вдухва в помещението през въздуховодите през захранващите дюзи. Бойлерът осигурява значително загряване на въздуха, управлението на нагревателя е ръчно, електротехникът отваря клапата на клапата. За летния период нагревателят е изключен. Като топлоносител се използва топла вода, доставяна от вътрешната котелна. Няма автоматична система за контрол на температурата на въздуха, в резултат на което има голямо преразход на ресурса.

Подобни документи

Особености при използването на системата за управление на приточната вентилационна система на базата на контролера MS8.2. Основна функционалност на контролера. Пример за спецификация за автоматизация на захранваща вентилационна инсталация за схема, базирана на MC8.2.

практическа работа, добавена на 25.05.2010г


Сравнителен анализ на техническите характеристики на типовите проекти на охладителни кули. Елементи на водоснабдителните системи и тяхната класификация. Математически модел на процеса на рециклиране на водата, избор и описание на оборудване и средства за управление.

дисертация, добавена на 04.09.2013г


Основи на функционирането на системата за автоматично управление на приточно-смукателната вентилация, нейната конструкция и математическо описание. Оборудване за технологичен процес. Избор и изчисляване на регулатора. Проучване на стабилността на ATS, показатели за неговото качество.

курсова работа, добавена на 16.02.2011


Описание на процеса на топлинно-влажна обработка на продукти на основата на циментов бетон. Автоматично управление на процеса на вентилация на парната камера. Изборът на типа манометър за диференциално налягане и изчисляването на стесняващото устройство. Измервателна верига на автоматичен потенциометър.

курсова работа, добавена на 25.10.2009


Карта на технологичния маршрут за обработка на червячното колело. Изчисляване на квоти и пределни размери за обработка на продукта. Разработване на контролна програма. Обосновка и избор на затягащо устройство. Изчисляване на вентилация на промишлени помещения.

дисертация, добавена на 29.08.2012г


Характеристики на проектирания комплекс и избор на технология за производствени процеси. Механизация на водоснабдяването и напояването на животните. Технологично изчисление и избор на оборудване. Системи за вентилация и отопление на въздуха. Изчисляване на обмен на въздух и осветление.

курсова работа, добавена на 12/01/2008


Захранваща вентилационна система, нейната вътрешна структура и взаимовръзката на елементите, оценка на предимствата и недостатъците на използването, изисквания за оборудване. Мерки за енергоспестяване, автоматизация на управлението на енергийно ефективни вентилационни системи.

курсова работа, добавена на 04/08/2015


Разработване на технологична схема за автоматизация на електрически топъл под. Изчисляване и избор на елементи за автоматизация. Анализ на изискванията в схемата за управление. Определяне на основните показатели за надеждност. Мерки за безопасност при инсталиране на оборудване за автоматизация.

курсова работа, добавена на 30.05.2015


Оборудване за технологичния процес на каталитичен риформинг. Характеристики на пазара за автоматизация. Избор на управляващ компютърен комплекс и средства за полева автоматизация. Изчисляване и избор на настройки на регулатора. Технически средства за автоматизация.

дисертация, добавена на 23.05.2015г


Технологично описание на структурната схема на проекта за автоматизация на преработката на наситени въглеводородни газове. Проучване на функционалната схема на автоматизацията и обосновката за избора на КИП на инсталацията. Математически модел на контура за управление.

В този раздел описваме основните елементи, които съставляват системата за управление, даваме им техническо описание и математическо описание. Нека се спрем по-подробно на разработената система за автоматично управление на температурата на захранващия въздух, преминаващ през нагревателя. Тъй като основният продукт на обучението е температурата на въздуха, тогава в рамките на дипломния проект може да се пренебрегне изграждането на математически модели и моделирането на процесите на циркулация и въздушен поток. Също така, това математическо обосноваване на функционирането на ACS PVV може да бъде пренебрегнато поради особеностите на архитектурата на помещенията - значителен е притокът на външен неподготвен въздух в цеховете и складовете през процепи и процепи. Ето защо при всяка скорост на въздушния поток състоянието на „кислороден глад“ сред работниците в този цех е практически невъзможно.

По този начин пренебрегваме изграждането на термодинамичен модел на разпределение на въздуха в помещението, както и математическото описание на ACS по отношение на въздушния поток, поради тяхната нецелесъобразност. Нека се спрем по-подробно на развитието на ACS за температурата на подавания въздух. Всъщност тази система е система за автоматично управление на положението на клапата на ПВО в зависимост от температурата на подавания въздух. Регулацията е пропорционален закон по метода на балансиране на стойностите.

Нека представим основните елементи, включени в ACS, ще дадем техните технически характеристики, които позволяват да се идентифицират характеристиките на тяхното управление. При избора на оборудване и средства за автоматизация се ръководим от техните технически паспорти и предишни инженерни изчисления на старата система, както и от резултатите от експерименти и тестове.

Захранващи и изпускателни центробежни вентилатори

Конвенционалният центробежен вентилатор е колело с работни лопатки, разположени в спираловиден корпус, при чието въртене въздухът, влизащ през входа, влиза в каналите между лопатките и се движи през тези канали под действието на центробежна сила, събира се от спиралата корпус и насочен към изхода му. Корпусът служи и за преобразуване на динамична глава в статична глава. За да се увеличи налягането, зад корпуса е поставен дифузор. На фиг. 4.1 показва общ изглед на центробежен вентилатор.

Конвенционалното центробежно колело се състои от лопатки, заден диск, главина и преден диск. Отлята или завъртяна главина, предназначена да пасне на колелото на вала, се занита, завинтва или заварява към задния диск. Остриетата са занитени към диска. Предните ръбове на остриетата обикновено са прикрепени към предния пръстен.

Спиралните корпуси са изработени от листова стомана и са монтирани на независими опори; за вентилатори с ниска мощност те са прикрепени към леглата.

Когато колелото се върти, част от енергията, подадена на двигателя, се прехвърля във въздуха. Налягането, развивано от колелото, зависи от плътността на въздуха, геометричната форма на лопатките и обиколната скорост в краищата на лопатките.

Изходните ръбове на лопатките на центробежните вентилатори могат да бъдат огънати напред, радиално и огънати назад. Доскоро ръбовете на лопатките бяха предимно огънати напред, тъй като това позволяваше намаляване на общите размери на вентилаторите. В днешно време често се срещат работни колела с извити назад лопатки, защото това позволява да се повиши ефективността. вентилатор.

Ориз. 4.1

При проверка на вентилаторите трябва да се има предвид, че краищата на лопатките на изхода (по посока на въздуха) трябва винаги да са огънати в посока, противоположна на посоката на въртене на работното колело, за да се осигури влизане без удар.

Същите вентилатори при промяна на скоростта на въртене могат да имат различно захранване и да развиват различни налягания, в зависимост не само от свойствата на вентилатора и скоростта на въртене, но и от свързаните към тях въздуховоди.

Характеристиките на вентилатора изразяват връзката между основните параметри на неговата работа. Пълната характеристика на вентилатора при постоянна скорост на вала (n = const) се изразява чрез зависимостите между захранването Q и налягането P, мощността N и ефективността. Зависимостите P (Q), N (Q) и T (Q) обикновено са изградена върху една диаграма. Избират вентилатор. Характеристиката се изгражда на базата на тестове. На фиг. 4.2 показва аеродинамичните характеристики на центробежния вентилатор VTS-4-76-16, който се използва като захранващ вентилатор на мястото на изпълнение

Ориз. 4.2

Капацитетът на вентилатора е 70 000 m3/h или 19,4 m3/s. Обороти на вала на вентилатора - 720 об/мин. или 75,36 rad/sec., мощността на задвижващия асинхронен двигател на вентилатора е 35 kW.

Вентилаторът издухва външния атмосферен въздух в нагревателя. В резултат на топлообмен на въздух с гореща вода, преминаващ през тръбите на топлообменника, преминаващият въздух се нагрява.

Помислете за схемата за регулиране на режима на работа на вентилатора VTS-4-76 № 16. На фиг. 4.3 показва функционална схема на вентилаторния блок с управление на скоростта.

Ориз. 4.3

Преносната функция на вентилатора може да се представи като усилване, което се определя въз основа на аеродинамичните характеристики на вентилатора (фиг. 4.2). Коефициентът на усилване на вентилатора в работната точка е 1,819 m3/s (минимално възможен, експериментално установен).

Ориз. 4.4

експерименталенУстановено е, че за реализиране на необходимите режими на работа на вентилатора е необходимо да се подадат следните стойности на напрежението към преобразувателя на управляващата честота (Таблица 4.1):

Таблица 4.1 Режими на работа на захранваща вентилация

В същото време, за да се повиши надеждността на електродвигателя на вентилаторите както на захранващата, така и на изпускателната секция, не е необходимо да задавате режимите им на работа с максимална производителност. Задачата на експерименталното изследване беше да се намерят такива управляващи напрежения, при които да се спазват изчислените по-долу норми на въздушния обмен.

Смукателната вентилация е представена от три центробежни вентилатора VC-4-76-12 (капацитет 28 000 m3/h при n=350 об/мин, мощност на асинхронно задвижване N=19,5 kW) и VC-4-76-10 (капацитет 20 000 m3/h при n=270 об/мин, мощност на асинхронно задвижване N=12,5 kW). Подобно на захранването за смукателния клон на вентилацията, стойностите на контролните напрежения бяха получени експериментално (Таблица 4.2).

За да предотвратим състоянието на "кислороден глад" в работещите цехове, изчисляваме скоростите на обмен на въздух за избраните режими на работа на вентилатора. Тя трябва да отговаря на условието:

Таблица 4.2 Режими на работа на смукателна вентилация

При изчислението пренебрегваме подавания въздух, идващ отвън, както и архитектурата на сградата (стени, тавани).

Размерите на помещенията за вентилация: 150x40x10 m, общият обем на помещението е Vroom?60 000 m3. Необходимият обем на захранващия въздух е 66 000 m3 / h (за коефициент 1,1 той е избран като минимален, тъй като притокът на въздух отвън не се взема предвид). Очевидно е, че избраните режими на работа на захранващия вентилатор удовлетворяват зададеното условие.

Общият обем на отработения въздух се изчислява по следната формула

За изчисляване на изпускателния клон се избират режимите на "аварийно извличане". Като се вземе предвид корекционният коефициент 1,1 (тъй като аварийната операция се приема като най-малко възможна), обемът на отработения въздух ще бъде равен на 67,76 m3 / h. Тази стойност удовлетворява условие (4.2) в границите на допустимите грешки и предварително приетите резерви, което означава, че избраните режими на работа на вентилатора ще се справят със задачата за осигуряване на скоростта на обмен на въздух.

Също така в електрическите двигатели на вентилаторите има вградена защита срещу прегряване (термостат). Когато температурата на двигателя се повиши, контактът на релето на термостата ще спре двигателя. Сензорът за диференциално налягане ще запише спирането на електродвигателя и ще даде сигнал на контролния панел. Необходимо е да се предвиди реакцията на ACS на PVV при аварийно спиране на двигателите на вентилатора.

Изпратете вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще Ви бъдат много благодарни.

Подобни документи

Основи на функционирането на системата за автоматично управление на приточно-смукателната вентилация, нейната конструкция и математическо описание. Оборудване за технологичен процес. Избор и изчисляване на регулатора. Проучване на стабилността на ATS, показатели за неговото качество.

курсова работа, добавена на 16.02.2011


Обща характеристика и предназначение, области на практическо приложение на системата за автоматично управление на приточно-смукателната вентилация. Автоматизиране на процеса на регулиране, неговите принципи и етапи на изпълнение. Изборът на средства и тяхната икономическа обосновка.

дисертация, добавена на 10.04.2011г


Анализ на съществуващи стандартни схеми за автоматична вентилация на производствени цехове. Математически модел на процеса на вентилация на производствени помещения, избор и описание на средства за автоматизация и управление. Изчисляване на цената на проект за автоматизация.

дисертация, добавена на 11.06.2012г


Сравнителен анализ на техническите характеристики на типовите проекти на охладителни кули. Елементи на водоснабдителните системи и тяхната класификация. Математически модел на процеса на рециклиране на водата, избор и описание на оборудване и средства за управление.

дисертация, добавена на 04.09.2013г


Обща характеристика на нефтопровода. Климатични и геоложки характеристики на обекта. Генерален план на помпената станция. Главна помпена и резервуарна ферма PS-3 "Алметьевск". Изчисляване на захранващата и смукателната вентилационна система на помпения цех.

дисертация, добавена на 17.04.2013г


Анализ на разработването на проект за декоративен бастун. Хералдиката като специална дисциплина, занимаваща се с изучаване на гербовете. Методи за изработка на инструментална екипировка за восъчни модели. Етапи на изчисляване на приточно-смукателната вентилация за топилния отдел.

дисертация, добавена на 26.01.2013г


Описание на инсталацията като обект на автоматизация, възможности за подобряване на технологичния процес. Изчисляване и избор на елементи от комплекс от технически средства. Изчисляване на автоматичната система за управление. Разработка на приложен софтуер.

дисертация, добавена на 24.11.2014г

Прогнозирането на топлинния режим в обслужваните зони е многофакторна задача. Известно е, че топлинният режим се създава с помощта на отоплителни, вентилационни и климатични системи. Въпреки това, при проектирането на отоплителни системи не се взема предвид въздействието на въздушните потоци, създадени от други системи. Това отчасти се обосновава с факта, че влиянието на въздушните потоци върху топлинния режим може да бъде незначително при нормативната подвижност на въздуха в обслужваните зони.

Използването на системи за лъчисто отопление изисква нови подходи. Това включва необходимостта от спазване на стандартите за излагане на хора на работните места и отчитане на разпределението на лъчиста топлина върху вътрешните повърхности на обвивките на сградите. Всъщност при лъчисто отопление тези повърхности се нагряват предимно, които от своя страна отдават топлина в помещението чрез конвекция и радиация. Благодарение на това се поддържа необходимата температура на вътрешния въздух.

По правило за повечето видове помещения, наред с отоплителните системи, са необходими вентилационни системи. Така че, когато използвате газови лъчисти отоплителни системи, стаята трябва да бъде оборудвана с вентилационни системи. Минималният обмен на въздух в помещенията с отделяне на вредни газове и пари е предвиден в SP 60.13330.12. Отоплителната вентилация и климатизация е най-малко веднъж, а на височина повече от 6 m - най-малко 6 m 3 на 1 m 2 от подовата площ. В допълнение, производителността на вентилационните системи също се определя от предназначението на помещението и се изчислява от условията на усвояване на топлинни или газови емисии или компенсация за локално засмукване. Естествено, количеството на въздушния обмен също трябва да се провери за състоянието на усвояване на продуктите от горенето. Компенсирането на обемите на отстранения въздух се извършва чрез приточна вентилационна система. Същевременно значителна роля при формирането на топлинния режим в обслужваните зони имат захранващите струи и внасяната от тях топлина.

Метод на изследване и резултати

Следователно е необходимо да се разработи приблизителен математически модел на сложни процеси на топло- и масопренос, протичащи в помещение с лъчисто отопление и вентилация. Математическият модел е система от уравнения на баланса въздух-топлина за характерните обеми и повърхности на помещението.

Решението на системата дава възможност да се определят параметрите на въздуха в обслужваните зони с различни варианти за поставяне на лъчисти отоплителни уреди, като се отчита влиянието на вентилационните системи.

Ще разгледаме изграждането на математически модел, като използваме примера на производствено съоръжение, оборудвано със система за лъчисто отопление и без други източници на генериране на топлина. Топлинните потоци от радиаторите се разпределят по следния начин. Конвективните потоци се издигат до горната зона под тавана и отдават топлина към вътрешната повърхност. Излъчващият компонент на топлинния поток на радиатора се възприема от вътрешните повърхности на външните ограждащи конструкции на помещението. От своя страна тези повърхности отделят топлина чрез конвекция към вътрешния въздух и чрез излъчване към други вътрешни повърхности. Част от топлината се пренася през външните ограждащи конструкции към външния въздух. Схемата за изчисление на топлопреминаването е показана на фиг. 1а.

Ще разгледаме изграждането на математически модел, като използваме примера на производствено съоръжение, оборудвано със система за лъчисто отопление и без други източници на отделяне на топлина. Конвективните потоци се издигат до горната зона под тавана и отдават топлина към вътрешната повърхност. Лъчистият компонент на топлинния поток на радиатора се възприема от вътрешните повърхности на външните ограждащи конструкции на помещението

След това разгледайте конструкцията на схемата за циркулация на въздушния поток (фиг. 1b). Да приемем схемата на организацията на въздушния обмен "допълване". Въздухът се подава в количество М pr в посока на обслужваната зона и се отстранява от горната зона с дебит Мв = Мпр. На нивото на горната част на обслужваната зона въздушният поток в струята е Мстр. Увеличаването на въздушния поток в захранващата струя се дължи на циркулиращия въздух, който се отделя от струята.

Нека въведем условните граници на потоците - повърхности, на които скоростите имат само нормални към тях компоненти. На фиг. 1b, границите на потока са показани с пунктирана линия. След това избираме прогнозните обеми: обслужвана площ (пространство с постоянен престой на хора); обеми на подаващата струя и пристенни конвективни потоци. Посоката на пристенните конвективни потоци зависи от съотношението на температурите на вътрешната повърхност на външните ограждащи конструкции и околния въздух. На фиг. 1b показва диаграма с падащ околостенен конвективен поток.

И така, температурата на въздуха в обслужваната зона т wz се образува в резултат на смесване на въздух от подаващи струи, пристенни конвективни потоци и конвективна топлина от вътрешните повърхности на пода и стените.

Като се вземат предвид разработените схеми за топлопренос и циркулация на въздушните потоци (фиг. 1), ще съставим уравненията на топлинно-въздушните баланси за разпределените обеми:

Тук с— топлинен капацитет на въздуха, J/(kg °C); В from е мощността на газовата лъчиста отоплителна система, W; Вс и В* c - конвективен топлопренос от вътрешните повърхности на стената в обслужваната зона и стената над обслужваната зона, W; тстраница, тв и т wz са температурите на въздуха в подаващата струя на входа на работната зона, в пристенния конвективен поток и в работната зона, °C; В tp - топлинните загуби на помещението, W, равна на сумата от топлинните загуби през външните ограждащи конструкции:

Въздушният поток в захранващата струя на входа на обслужваната зона се изчислява с помощта на зависимостите, получени от M. I. Grimitlin.

Например, за въздушни дифузори, които създават компактни струи, скоростта на потока в струята е:

където ме коефициентът на затихване на скоростта; Ф 0 - площ на напречното сечение на входната тръба на въздушния разпределител, m 2; х- разстояние от разпределителя на въздуха до мястото на влизане в обслужваната зона, m; Да се n е коефициентът на неизотермичност.

Въздушният поток в пристенния конвективен поток се определя от:

където т c е температурата на вътрешната повърхност на външните стени, °C.

Уравненията на топлинния баланс за граничните повърхности имат формата:

Тук В° С , В* ° С , В pl и В pt - конвективен топлопренос от вътрешните повърхности на стената в рамките на обслужваната зона - стени над обслужваната зона, съответно под и покритие; В tp.s, В* tp.s, Вт.т., В tp.pt - топлинни загуби през съответните конструкции; Ус, У* ° С , У pl, У nm са лъчистите топлинни потоци от излъчвателя, пристигащи на тези повърхности. Конвективният пренос на топлина се определя от известната зависимост:

където м J е коефициент, определен, като се вземе предвид положението на повърхността и посоката на топлинния поток; Ф J е повърхността, m 2 ; Δ т J е температурната разлика между повърхността и околния въздух, °C; Дж— индекс на типа повърхност.

Загуба на топлина В tJ може да се изрази като

където т n е температурата на външния въздух, °C; т J е температурата на вътрешните повърхности на външните ограждащи конструкции, °C; Ри Р n - съпротивление на топло- и топлопреминаване на външната ограда, m 2 ° C / W.

Получен е математически модел на топло- и масопреносните процеси при комбинирано действие на лъчисто отопление и вентилация. Резултатите от решението позволяват да се получат основните характеристики на топлинния режим при проектиране на системи за лъчисто отопление на сгради с различни цели, оборудвани с вентилационни системи

Лъчисти топлинни потоци от емитери на лъчисти отоплителни системи wjсе изчисляват по отношение на взаимните радиационни площи по метода за произволна ориентация на излъчвателите и околните повърхности:

където с 0 е излъчвателната способност на абсолютно черно тяло, W / (m 2 K 4); ε IJ е намалената степен на излъчване на повърхностите, участващи в топлообмена ази Дж; Х IJ е взаимната радиационна площ на повърхностите ази Дж, m 2 ; т I е средната температура на излъчващата повърхност, определена от топлинния баланс на радиатора, К; т J е температурата на топлоприемащата повърхност, K.

Чрез заместване на изразите за топлинни потоци и скорости на въздушния поток в струи, получаваме система от уравнения, която е приблизителен математически модел на процесите на топло- и масообмен при лъчисто отопление. За решаване на системата могат да се използват стандартни компютърни програми.

Получен е математически модел на топло- и масопреносните процеси при комбинирано действие на лъчисто отопление и вентилация. Резултатите от решението позволяват да се получат основните характеристики на топлинния режим при проектиране на системи за лъчисто отопление на сгради с различни цели, оборудвани с вентилационни системи.