Matematički model procesa ventilacije industrijskih prostorija, izbor i opis opreme za automatizaciju i upravljanje. Savremeni problemi nauke i obrazovanja Dovodno-ispušni centrifugalni ventilatori

Glebov R. S., doktorant Tumanov M. P., kandidat tehničkih nauka, vanr.

Antyushin S. S., postdiplomski student (Moskovski državni institut za elektroniku i matematiku (Tehnički univerzitet)

PRAKTIČNI ASPEKTI IDENTIFIKACIJE MATEMATIČKOG MODELA

VENTILACIJSKA JEDINICA

Zbog pojave novih zahtjeva za ventilacijske sisteme, eksperimentalne metode za postavljanje zatvorenih kontrolnih petlji ne mogu u potpunosti riješiti probleme automatizacije. tehnološki proces. Eksperimentalne metode podešavanja imaju ugrađene kriterijume optimizacije (kriterijumi kvaliteta kontrole), što ograničava njihov opseg. Parametrijska sinteza upravljačkog sistema koji uzima u obzir sve zahtjeve projektni zadatak, zahtijeva matematički model objekta. Članak daje analizu struktura matematičkih modela ventilaciona jedinica, razmatra se metoda identifikacije ventilacijske jedinice i procjenjuje mogućnost korištenja dobijenih modela za praktičnu primjenu.

Ključne reči: identifikacija, matematički model, ventilaciona jedinica, eksperimentalno proučavanje matematičkog modela, kriterijumi kvaliteta matematičkog modela.

PRAKTIČNI ASPEKTI IDENTIFIKACIJE MATEMATIČKOG MODELA

VENTILACIONE INSTALACIJE

U vezi sa pojavom novih zahteva za ventilacionim sistemima, eksperimentalne metode prilagođavanja zatvorenih kontura upravljanja ne mogu u potpunosti da reše problem automatizacije tehnološkog procesa. Eksperimentalne metode podešavanja imaju postavljene kriterijume optimizacije (kriterijum za kvaliteta upravljanja) što ograničava područje njihove primjene Parametarska sinteza upravljačkog sistema, tehnički projekat s obzirom na sve zahtjeve, zahtijeva matematički model objekta ventilacijske instalacije, razmatra se mogućnost primjene dobijenih modela za primjenu u praksa je procijenjena.

Ključne riječi: identifikacija, matematički model, ventilacijske instalacije, eksperimentalno istraživanje matematičkog modela, kriteriji kvalitete matematičkog modela.

Uvod

Kontrola ventilacionih sistema jedan je od glavnih zadataka automatizacije inženjerski sistemi zgrada. Zahtjevi za sisteme upravljanja ventilacijskim jedinicama formulirani su kao kriteriji kvaliteta u vremenskom domenu.

Glavni kriterijumi kvaliteta:

1. Vrijeme proces tranzicije(tnn) - vrijeme za ulazak ventilacijske jedinice u radni mod.

2. Stalna greška (eust) - maksimum tolerancije temperatura dovodnog vazduha od podešene.

Indirektni kriterijumi kvaliteta:

3. Prekoračenje (Ah) - prekomjerna potrošnja energije pri kontroli ventilacijske jedinice.

4. Stepen fluktuacije (y) - prekomjerno trošenje ventilacijske opreme.

5. Stepen slabljenja (y) - karakteriše kvalitet i brzinu uspostavljanja potrebnog temperaturnog režima.

Glavni zadatak automatizacije ventilacionog sistema je parametarska sinteza regulatora. Parametrijska sinteza se sastoji u određivanju koeficijenata regulatora kako bi se osigurali kriterijumi kvaliteta ventilacionog sistema.

Za sintezu kontrolera ventilacijske jedinice odabrane su inženjerske metode koje su pogodne za primjenu u praksi i ne zahtijevaju proučavanje matematičkog modela objekta: metoda Nabo18-21Seg1er (G), metoda Chin-NgoneS-KeS , nck(SNK). Savremenim sistemima za automatizaciju ventilacije postavljaju se visoki zahtjevi za indikatorima kvaliteta, sužavaju se dopušteni granični uvjeti indikatora, a pojavljuju se zadaci višekriterijumske kontrole. Inženjerske metode za podešavanje regulatora ne dozvoljavaju promjenu kriterija kvalitete upravljanja koji su ugrađeni u njih. Na primjer, kada se koristi N2 metoda za podešavanje kontrolera, kriterij kvalitete je faktor prigušenja jednak četiri, a kada se koristi SHA metoda, kriterij kvalitete je maksimalna brzina nagiba u odsustvu prekoračenja. Upotreba ovih metoda u rješavanju problema višekriterijumskog upravljanja zahtijeva dodatno ručno podešavanje koeficijenata. Vrijeme i kvalitet podešavanja upravljačkih petlji, u ovom slučaju, ovisi o iskustvu servisera.

Aplikacija savremenim sredstvima matematičko modeliranje za sintezu upravljačkog sistema ventilacijske jedinice značajno poboljšava kvalitetu procesa upravljanja, skraćuje vrijeme postavljanja sistema, a također vam omogućava da sintetizirate algoritamska sredstva za otkrivanje i sprječavanje nesreća. Za simulaciju upravljačkog sistema potrebno je izraditi adekvatan matematički model ventilacijske jedinice (upravljačkog objekta).

Praktična upotreba matematičkih modela bez procjene adekvatnosti uzrokuje niz problema:

1. Postavke regulatora dobivene sa matematičko modeliranje, ne garantuju usklađenost indikatora kvaliteta u praksi.

2. Upotreba u praksi kontrolera sa ugrađenim matematičkim modelom (upravljanje prisilom, Smithov ekstrapolator itd.) može uzrokovati pogoršanje pokazatelja kvaliteta. Ako se vremenska konstanta ne poklapa ili je pojačanje podcijenjeno, vrijeme za ventilacijsku jedinicu da dostigne radni režim se povećava, ako je pojačanje preveliko, dolazi do prekomjernog trošenja opreme za ventilaciju itd.

3. Praktična primjena adaptivnih regulatora sa procjenom prema referentnom modelu također uzrokuje pogoršanje pokazatelja kvaliteta slično kao u gornjem primjeru.

4. Postavke kontrolera dobijene optimalnim metodama upravljanja ne garantuju usklađenost sa pokazateljima kvaliteta u praksi.

cilj ovu studiju je odrediti strukturu matematičkog modela ventilacijske jedinice (prema regulacijskoj petlji temperaturni režim) i ocjenu njegove adekvatnosti realnim fizičkim procesima zagrijavanja zraka u ventilacijskim sistemima.

Iskustvo projektovanja sistema upravljanja pokazuje da je nemoguće dobiti matematički model adekvatan realnom sistemu samo na osnovu teorijskih proučavanja fizičkih procesa sistema. Zbog toga su u procesu sinteze modela ventilacione jedinice, istovremeno sa teorijskim istraživanjima, sprovedeni eksperimenti za određivanje i preciziranje matematičkog modela sistema – njegove identifikacije.

Tehnološki proces ventilacionog sistema, organizacija eksperimenta

i strukturnu identifikaciju

Upravljački objekat ventilacionog sistema je centralni klima uređaj, u kome se protok vazduha obrađuje i dovodi u ventilisane prostorije. Zadatak lokalnog sistema za kontrolu ventilacije je automatsko održavanje temperatura dovodnog vazduha u kanalu. Trenutnu vrijednost temperature zraka procjenjuje senzor instaliran u dovodnom kanalu ili u servisiranoj prostoriji. Temperaturu dovodnog zraka kontrolira električni ili bojler. Kada se koristi bojler, izvršno tijelo je trosmjerni ventil, kada se koristi električni grijač - pulsni ili tiristorski regulator snage.

Standardni algoritam kontrole temperature dovodnog zraka je zatvoreni sistem automatsko upravljanje (CAP), sa PID regulatorom kao upravljačkim uređajem. Prikazana je struktura automatizovanog sistema kontrole temperature dovodnog vazduha za ventilaciju (Sl. 1).

Rice. 1. Strukturni dijagram automatizovanog sistema upravljanja ventilacione jedinice (kanal za kontrolu temperature dovodnog vazduha). Wreg - PF regulatora, Lio - PF izvršnog organa, Wcal - PF grijača zraka, Wvv - prijenosna funkcija vazdušnog kanala. u1 - zadana vrijednost temperature, XI - temperatura u kanalu, XI - očitanja senzora, E1 - greška u regulaciji, U1 - upravljačko djelovanje regulatora, U2 - obrada signala regulatora od strane aktuatora, U3 - toplina koju grijač prenosi na grijač duct.

Sinteza matematičkog modela ventilacijskog sistema pretpostavlja da je poznata struktura svake prijenosne funkcije koja je njegov dio. Primena matematičkog modela koji sadrži funkcije prenosa pojedinih elemenata sistema je izazovan zadatak i ne garantuje u praksi superpoziciju pojedinačnih elemenata sa originalni sistem. Za identifikaciju matematičkog modela, zgodno je podijeliti strukturu sustava upravljanja ventilacijom na dva dijela: a priori poznat (kontroler) i nepoznat (objekat). Prijenosna funkcija objekta ^ob) uključuje: prijenosnu funkciju izvršnog organa ^o), prijenosnu funkciju grijača zraka ^cal), prijenosnu funkciju zračnog kanala ^vv), prijenosnu funkciju senzora. ^datum). Zadatak identifikacije ventilacijske jedinice prilikom upravljanja temperaturom protoka zraka svodi se na određivanje funkcionalnog odnosa između upravljačkog signala na pokretačkom elementu grijača zraka U1 i temperature protoka zraka XI.

Za utvrđivanje strukture matematičkog modela ventilacijske jedinice potrebno je provesti identifikacijski eksperiment. Dobivanje željenih karakteristika moguće je pasivnim i aktivnim eksperimentom. Metoda pasivnog eksperimenta zasniva se na registraciji kontrolisanih parametara procesa u režimu normalnog rada objekta bez unošenja ikakvih namernih poremećaja u njega. U fazi podešavanja ventilacioni sistem nije u normalnom radu, tako da metoda pasivnog eksperimenta nije prikladna za naše potrebe. Metoda aktivnog eksperimenta zasniva se na korištenju određenih umjetnih perturbacija koje se unose u objekt prema unaprijed planiranom programu.

Postoje tri osnovne metode aktivne identifikacije objekta: metoda prolaznih karakteristika (reakcija objekta na "korak"), metoda uznemiravanja objekta periodičnim signalima (reakcija objekta na harmonijske poremećaje s različitim frekvencije) i metodu odgovora objekta na delta impuls. Zbog velike inercije ventilacionih sistema (TOB se kreće od nekoliko desetina sekundi do nekoliko minuta), identifikacija po signalima perifernih

Za dalje čitanje članka morate kupiti cijeli tekst. Članci se šalju u formatu PDF na email adresu navedenu prilikom plaćanja. Vrijeme isporuke je manje od 10 minuta. Cijena po artiklu 150 rubalja.

Slični naučni radovi na temu "Opći i složeni problemi prirodnih i egzaktnih nauka"

ADAPTIVNO UPRAVLJANJE VENTILACIJSKIM JEDINICAMA SA DINAMIČKIM PROTOKOM DOVODNOG ZRAKA
Glebov R.S., Tumanov M.P. - 2012
Problem upravljanja i modeliranja vanrednih situacija u naftnim rudnicima
Liskova M.Yu., Naumov I.S. - 2013
O PRIMJENI TEORIJE PARAMETARSKOG UPRAVLJANJA ZA IZRAČUNALNE MODELE OPĆE RAVNOTEŽE
ADILOV ZHEKSENBEK MAKEEVICH, ASHIMOV ABDYKAPPAR ASHIMOVICH, ASHIMOV ASCAR ABDIKAPPAROVICH, BOROVSKY NIKOLAY YURIEVICH, BOROVSKY YURI VYACHESLAVOVICH, SULTANOV BAKHYT TURLYKHANOVICH -
MODELIRANJE BIOKLIMATSKOG KROVA PRIRODNOM VENTILACIJOM
OUEDRAOGO A., OUEDRAOGO I., PALM K., ZEGHMATI B. - 2008.

Poštovani članovi komisije za sertifikaciju, predstavljam Vašoj pažnji završni kvalifikacioni rad, čija je svrha razvoj automatskog upravljačkog sistema za dovodnu i izduvnu ventilaciju proizvodne radnje.

Znamo da je automatizacija jedna od kritični faktori rast produktivnosti u industrijska proizvodnja, povećanje kvaliteta proizvoda i usluga. Stalno širenje opsega automatizacije jedna je od glavnih karakteristika industrije u ovoj fazi. Izrađeni diplomski projekat jedna je od ideja nasljeđivanja razvojnog koncepta izgradnje "inteligentnih" zgrada, odnosno objekata u kojima se tehničkim sredstvima kontroliraju uvjeti ljudskog života.

Glavni zadaci koji se rešavaju u projektu su modernizacija postojećeg sistema ventilacije vazduha na mestu implementacije - proizvodnim radionicama AD VOMZ kako bi se obezbedila njegova efikasnost (ušteda u potrošnji energije i toplote, smanjenje troškova održavanja sistema, smanjenje zastoja), održavanje ugodne mikroklime i čistoće vazduha u radnim prostorima, operativnost i stabilnost, pouzdanost sistema u hitnim/kritičnim režimima.

Problem koji se razmatra u diplomskom projektu je zbog zastarelosti i tehničke zastarelosti (istrošenosti) postojećeg sistema upravljanja PVV. Distribuirani princip koji se koristi u izgradnji IPV-a isključuje mogućnost centralizirane kontrole (pokretanje i praćenje stanja). Odsustvo jasnog algoritma start/stop sistema takođe čini sistem nepouzdanim zbog ljudskih grešaka, a odsustvo režima rada u hitnim slučajevima čini ga nestabilnim u odnosu na zadatke koji se rešavaju.

Aktuelnost problema diplomskog dizajna je zbog opšteg porasta incidencije respiratornog trakta i prehlade radnika, opšteg pada produktivnosti rada i kvaliteta proizvoda u ovoj oblasti. Razvoj novog ACS PVV u direktnoj je vezi sa politikom kvaliteta fabrike (ISO 9000), kao i programima modernizacije fabričke opreme i automatizacije sistema održavanja života za radionice.

Centralni upravljački element sistema je ormar za automatizaciju sa mikrokontrolerom i opremom, odabran na osnovu rezultata marketinškog istraživanja (poster 1). Postoji mnogo ponuda na tržištu, ali odabrana oprema je barem jednako dobra kao i njeni kolege. Važan kriterij bio je trošak, potrošnja energije i zaštitni učinak opreme.

Funkcionalni dijagram automatizacije PVV-a prikazan je na crtežu 1. Kao glavni u projektovanju ACS-a izabran je centralizovani pristup, koji omogućava dovođenje mobilnog sistema, ako je potrebno, do implementacije prema mešovitoj pristup, koji podrazumijeva mogućnost dispečerstva i komunikacije sa drugim industrijskim mrežama. Centralizirani pristup je visoko skalabilan, dovoljno fleksibilan - sva ova svojstva kvaliteta određuju odabrani mikrokontroler - WAGO I/O sistem, kao i implementacija upravljačkog programa.

Prilikom projektovanja odabrani su elementi automatizacije - aktuatori, senzori, kriterijum izbora je bila funkcionalnost, stabilnost rada u kritični režimi, opseg mjerenja/kontrole parametara, karakteristike montaže, oblik izlaznog signala, načini rada. Odabrani su glavni matematički modeli i simuliran rad sistema za regulaciju temperature zraka uz kontrolu položaja klapne trosmjernog ventila. Simulacija je izvedena u VisSim okruženju.

Za regulaciju je odabrana metoda "balansiranja parametara" u području kontroliranih vrijednosti. Proporcionalni je odabran kao zakon upravljanja, jer ne postoje visoki zahtjevi za tačnost i brzinu sistema, a rasponi ulazno/izlaznih vrijednosti su mali. Funkcije kontrolera obavlja jedan od portova kontrolera u skladu sa upravljačkim programom. Rezultati simulacije ovog bloka predstavljeni su na posteru 2.

Algoritam rada sistema je prikazan na crtežu 2. Upravljački program koji implementira ovaj algoritam sastoji se od funkcionalnih blokova, bloka konstanti, koriste se standardne i specijalizovane funkcije. Fleksibilnost i skalabilnost sistema je osigurana kako programski (upotreba FB-ova, konstanti, oznaka i prijelaza, kompaktnost programa u memoriji kontrolera) tako i tehnički (ekonomično korištenje ulazno/izlaznih portova, redundantnih portova).

Programski predviđa radnje sistema u hitni režimi(pregrijavanje, kvar ventilatora, hipotermija, začepljen filter, požar). Algoritam rada sistema u režimu zaštite od požara prikazan je na crtežu 3. Ovaj algoritam uzima u obzir zahtjeve standarda za vrijeme evakuacije i mjere zaštite od požara. Općenito, primjena ovog algoritma je efikasna i dokazana testovima. Rešen je i problem modernizacije izduvnih hauba u smislu zaštite od požara. Pronađena rješenja su razmotrena i prihvaćena kao preporuke.

Pouzdanost projektovanog sistema u potpunosti zavisi od pouzdanosti softver i od kontrolora u cjelini. Izrađeni upravljački program podvrgnut je procesu otklanjanja grešaka, ručnog, strukturalnog i funkcionalnog ispitivanja. Odabrane su samo preporučene i certificirane jedinice kako bi se osigurala pouzdanost i usklađenost s jamstvom opreme za automatizaciju. Garancija proizvođača za odabrani ormar za automatizaciju, uz poštovanje garancijskih obaveza, je 5 godina.

Takođe, razvijena je generalizovana struktura sistema, izgrađen satni ciklogram rada sistema, formirana je tabela priključaka i oznaka kablova, formiran je dijagram instalacije ACS-a.

Ekonomski pokazatelji projekta, koje sam ja izračunao u organizacionom i ekonomskom dijelu, prikazani su na plakatu br. 3. Isti poster prikazuje trakasti dijagram procesa dizajna. Za procenu kvaliteta kontrolnog programa korišćeni su kriterijumi prema GOST RISO/IEC 926-93. Procjena ekonomske efikasnosti razvoja izvršena je pomoću SWOT analize. Očigledno je da projektovani sistem ima niske troškove (struktura troškova - poster 3) i to je dovoljno brzi rokovi povrat (izračunato korištenjem minimalne uštede). Dakle, možemo zaključiti o visokoj ekonomskoj efikasnosti razvoja.

Osim toga, riješena su pitanja zaštite rada, električne sigurnosti i ekološke prihvatljivosti sistema. Utemeljen je izbor provodnih kablova, filtera vazdušnih kanala.

Tako je kao rezultat rada izrađen projekt modernizacije koji je optimalan u odnosu na sve postavljene zahtjeve. Ovaj projekat se preporučuje za realizaciju u skladu sa uslovima modernizacije opreme postrojenja.

Ako se potvrde isplativost i kvalitet projekta probnog perioda, planira se implementacija nivoa dispečera korištenjem lokalna mreža preduzeća, kao i modernizacija ventilacije dr industrijskih prostorija kako bi ih spojili u jedinstvenu industrijsku mrežu. U skladu s tim, ove faze uključuju razvoj dispečerskog softvera, evidentiranje statusa sistema, greške, nezgode (DB), organizaciju automatiziranog radnog mjesta ili kontrolnog mjesta (CCP). Moguće je i raditi slabosti postojeći sistem, kao što je modernizacija uređaja za tretman, kao i kompletiranje usisnih ventila sa mehanizmom za zamrzavanje.

anotacija

Diplomski projekat sadrži uvod, 8 poglavlja, zaključak, spisak literature, prijave i sastoji se od 141 stranice kucanog teksta sa ilustracijama.

U prvom dijelu daje se pregled i analiza potrebe za projektovanjem sistema automatskog upravljanja dovodno-ispušnom ventilacijom (SAU SVV) proizvodnih radnji, marketinško istraživanje ormari za automatizaciju. Razmatraju se tipične sheme ventilacije i alternativni pristupi rješavanju problema gradacije.

U drugom delu dat je opis postojećeg sistema PVW na objektu implementacije - OAO VOMZ, kao tehnološkom procesu. Formira se generalizovani blok dijagram automatizacije tehnološkog procesa pripreme vazduha.

U trećem dijelu formuliran je prošireni tehnički prijedlog za rješavanje problema diplomskog dizajna.

Četvrti dio posvećen je razvoju samohodnih topova. Odabrani su elementi automatizacije i upravljanja, dati su njihovi tehnički i matematički opisi. Opisan je algoritam za kontrolu temperature dovodnog zraka. Formiran je model i izvršena simulacija rada ACS-a za održavanje temperature zraka u prostoriji. Odabrano i opravdano električne instalacije. Konstruisan je satni ciklogram rada sistema.

Peti odjeljak sadrži tehničke karakteristike programabilnog logičkog kontrolera (PLC) WAGO I/O sistema. Date su tabele veza senzora i aktuatora sa PLC portovima, uklj. i virtuelno.

Šesti dio je posvećen razvoju funkcionalnih algoritama i pisanju PLC upravljačkog programa. Potvrđen je izbor programskog okruženja. Dati su blok-algoritmi za razradu sistema hitne slučajeve, blok-algoritmi funkcionalnih blokova, rješavanje problema start, kontrola i regulacija. Odjeljak uključuje rezultate testiranja i otklanjanja grešaka u upravljačkom programu PLC-a.

Sedmi dio se bavi bezbednošću i ekološkom prihvatljivošću projekta. Provodi se analiza opasnih i štetnih faktora tokom rada ACS PVV, donosi se odluka o zaštiti rada i osiguravanju ekološke prihvatljivosti projekta. Razvija se zaštita sistema od vanrednih situacija, uklj. jačanje sistema u pogledu zaštite od požara i osiguranje stabilnosti rada u vanrednim situacijama. Prikazan je razvijen glavni funkcionalni dijagram automatizacije sa specifikacijom.

Osmi dio posvećen je organizacionoj i ekonomskoj opravdanosti razvoja. Obračun troškova, efikasnosti i perioda povrata razvoja dizajna, uklj. s obzirom na fazu implementacije. Oslikavaju se faze razvoja projekta, procjenjuje se radni intenzitet posla. Daje se procjena ekonomske efikasnosti projekta korištenjem SWOT analize razvoja.

U zaključku su dati zaključci o diplomskom projektu.

Uvod

Automatizacija je jedan od najvažnijih faktora rasta produktivnosti rada u industrijskoj proizvodnji. Kontinuirani uslov za ubrzanje stope rasta automatizacije je razvoj tehnička sredstva automatizacija. Tehnička sredstva automatizacije obuhvataju sve uređaje koji su uključeni u sistem upravljanja i dizajnirani da primaju informacije, prenose ih, pohranjuju i pretvaraju ih, kao i da sprovode kontrolne i regulatorne radnje na objektu tehnološkog upravljanja.

Razvoj tehnoloških sredstava automatizacije je složen proces, koji se zasniva na interesima automatizovane potrošačke proizvodnje, s jedne strane, i ekonomskim mogućnostima proizvodnih preduzeća, s druge strane. Primarni podsticaj za razvoj je povećanje efikasnosti proizvodnje – potrošači, kroz uvođenje nove tehnologije mogu biti primjereni samo ako se troškovi brzo vraćaju. Stoga bi kriterij za sve odluke o razvoju i implementaciji novih alata trebao biti ukupan ekonomski učinak, uzimajući u obzir sve troškove razvoja, proizvodnje i implementacije. U skladu s tim, za razvoj, proizvodnju treba uzeti, prije svega, one opcije tehničkih sredstava koja pružaju maksimalni ukupni učinak.

Stalno širenje opsega automatizacije jedna je od glavnih karakteristika industrije u ovoj fazi.

Posebna pažnja posvećena je pitanjima industrijske ekologije i sigurnosti rada u proizvodnji. Prilikom projektovanja moderna tehnologija, opreme i konstrukcija, neophodno je naučno obrazložiti razvoj bezbednosti i neškodljivosti rada.

U sadašnjoj fazi razvoja Nacionalna ekonomija zemlje jedan od glavnih zadataka je povećanje efikasnosti društvene proizvodnje na osnovu naučno-tehnološkog procesa i potpunijeg korišćenja svih rezervi. Ovaj zadatak je neraskidivo povezan s problemom optimizacije dizajnerskih rješenja, čija je svrha stvaranje potrebnih preduvjeta za povećanje efikasnosti kapitalnih ulaganja, smanjenje perioda njihovog povrata i osiguranje najvećeg povećanja proizvodnje za svaku potrošenu rublju. Povećanje produktivnosti rada, proizvodnju kvalitetnih proizvoda, poboljšanje uslova rada i odmora radnika obezbeđuju se ventilacionim sistemima koji stvaraju potrebnu mikroklimu i kvalitet vazduha u prostorijama.

Svrha diplomskog projekta je razvoj automatskog upravljačkog sistema za dovodnu i izduvnu ventilaciju (ACS PVV) proizvodnih radnji.

Problem koji se razmatra u diplomskom projektu nastaje usled dotrajalosti sistema automatske opreme PVV-a u AD „Vologdski optičko-mehanički kombinat“. Pored toga, sistem je dizajniran distribuirano, što eliminiše mogućnost centralizovanog upravljanja i nadzora. Za objekt realizacije odabrano je mjesto brizganja (B-kategorija za protupožarnu sigurnost), kao i susjedne prostorije - lokacija CNC mašina, projektno-otpremni ured, skladišta.

Zadaci diplomskog projekta formulisani su kao rezultat studije trenutnog stanja ACS PVV i na osnovu analitičkog pregleda dati su u odeljku 3 „Tehnički predlog“.

Upotreba kontrolirane ventilacije otvara nove mogućnosti za rješavanje navedenih problema. Razvijeni sistem automatskog upravljanja treba da bude optimalan u pogledu obavljanja zadatih funkcija.

Kao što je gore navedeno, relevantnost razvoja je zbog zastarjelosti postojećih samohodnih topova, povećanja broja radovi na popravci na ventilacijskim "putevima", kao i opći porast incidencije respiratornog trakta i prehlade radnika, tendencija pogoršanja zdravlja tokom dug rad i, kao rezultat, opšti pad produktivnosti rada i kvaliteta proizvoda. Važno je napomenuti i činjenicu da postojeći sistem za upravljanje vatrom nije povezan sa vatrogasnom automatikom, što je neprihvatljivo za ovu vrstu proizvodnje. Razvoj novog ACS PVV u direktnoj je vezi sa politikom kvaliteta fabrike (ISO 9000), kao i programima modernizacije fabričke opreme i automatizacije sistema održavanja života za radionice.

Diplomski projekat koristi internet resurse (forumi, digitalne biblioteke, članci i publikacije, elektronski portali), kao i tehnička literatura iz tražene predmetne oblasti i tekstovi standarda (GOST, SNIP, SanPiN). Takođe, razvoj ACS PVV se vrši uzimajući u obzir predloge i preporuke stručnjaka, na osnovu postojećih planova ugradnje, kablovskih trasa, sistema vazdušnih kanala.

Vrijedi napomenuti da se problem pokrenut u diplomskom projektu odvija u gotovo svim starim tvornicama vojno-industrijskog kompleksa, preopremanje radionica je jedan od najvažnijih zadataka u smislu osiguranja kvaliteta proizvoda za krajnjeg potrošača. Dakle, diplomski dizajn će odražavati stečeno iskustvo u rješavanju sličnih problema u preduzećima sa sličnim tipom proizvodnje.

1. Analitički pregled

1.1 Opšta analiza potrebe za projektovanjem ACS PVV

Najvažniji izvor uštede goriva i energetskih resursa koji se troše na opskrbu toplinom velikih industrijske zgrade uz značajnu potrošnju toplote i električna energija, je povećanje efikasnosti sistema dovodne i izduvne ventilacije (PVV) zasnovanog na korišćenju savremenih dostignuća računarske i upravljačke tehnologije.

Obično se za kontrolu ventilacionog sistema koriste lokalni alati za automatizaciju. Glavni nedostatak ovakve regulacije je što ne uzima u obzir stvarni balans zraka i topline zgrade i stvarne vremenske uslove: temperaturu vanjskog zraka, brzinu i smjer vjetra, atmosferski pritisak.

Stoga, pod uticajem lokalnih sredstava automatizacije, sistem ventilacije vazduha, po pravilu, ne radi u optimalnom režimu.

Efikasnost sistema dovodne i izduvne ventilacije može se značajno povećati ako se sistemi optimalno kontrolišu na osnovu upotrebe skupa odgovarajućih hardverskih i softverskih alata.

Formacija termički režim može se predstaviti kao interakcija remetilačkih i regulacionih faktora. Da bi se odredilo regulacijsko djelovanje, potrebne su informacije o svojstvima i broju ulaznih i izlaznih parametara i uvjetima za nastavak procesa prijenosa topline. Budući da je svrha kontrole ventilacione opreme da obezbedi potrebne uslove vazduha u radni prostor prostorije zgrada sa minimalnim troškovima energije i materijala, tada će se uz pomoć kompjutera moći pronaći najbolja opcija i razviti odgovarajuće kontrolne akcije na ovom sistemu. Kao rezultat, računar sa odgovarajućim setom hardvera i softvera formira automatizovani sistem upravljanje toplotnim režimom prostorija zgrada (ACS TRP). Istovremeno, treba napomenuti da se pod računarom mogu razumeti i kontrolna tabla PVV-a, i panel za praćenje stanja PVV-a, kao i jednostavan kompjuter sa programom za modeliranje ACS PVV, obradu rezultata i operativno upravljanje na osnovu njih.

Sistem automatskog upravljanja je kombinacija kontrolnog objekta (upravljanog tehnološkog procesa) i upravljačkih uređaja, čija interakcija osigurava automatski tok procesa u skladu sa zadatim programom. U ovom slučaju, pod tehnološkim procesom se podrazumijeva niz operacija koje se moraju izvesti da bi se iz sirovine dobio gotov proizvod. U slučaju PVV gotov proizvod je vazduh u opsluživanim prostorijama sa zadatim parametrima (temperatura, sastav gasa i sl.), a sirovina je spoljašnji i izduvni vazduh, nosači toplote, električna energija itd.

Osnova za funkcionisanje ACS PVV, kao i svakog upravljačkog sistema, treba da se zasniva na principu povratne sprege (OS): razvoj upravljačkih akcija na osnovu informacija o objektu dobijenih pomoću senzora instaliranih ili distribuiranih na objektu.

Svaki specifični ACS je razvijen na osnovu zadate tehnologije za obradu ulaznog protoka vazduha. Često je sistem dovodne i izduvne ventilacije povezan sa sistemom klimatizacije (pripremom), što se odražava i na dizajn automatizacije upravljanja.

Kada se primeni vanmrežni uređaji ili kompletan tehnološke instalacije ACS za obradu vazduha se isporučuju već ugrađeni u opremu i već ugrađeni sa određenim upravljačkim funkcijama, koje su obično detaljno opisane u tehničkoj dokumentaciji. U tom slučaju, podešavanje, održavanje i rad ovakvih kontrolnih sistema mora se izvršiti u strogom skladu sa navedenom dokumentacijom.

Analiza tehničkih rješenja moderne ventilacijske opreme vodećih proizvođača ventilacijske opreme pokazala je da se kontrolne funkcije mogu podijeliti u dvije kategorije:

Kontrolne funkcije određene tehnologijom i opremom za obradu zraka;

Dodatne funkcije, koje su uglavnom uslužne, predstavljene su kao know-how kompanija i ovdje se ne razmatraju.

IN opšti pogled glavne tehnološke funkcije kontrole opreme za klimatizaciju mogu se podijeliti u sljedeće grupe (slika 1.1)

Rice. 1.1 - Glavne tehnološke funkcije upravljanja PVV

Hajde da opišemo šta se podrazumeva pod PWV funkcijama prikazanim na Sl. 1.1.

1.1.1 Funkcija "Praćenje i snimanje parametara".

U skladu sa SNiP 2.04.05-91, obavezni kontrolni parametri su:

Temperatura i pritisak u zajedničkim dovodnim i povratnim cevovodima i na izlazu svakog izmenjivača toplote;

Temperatura spoljašnjeg vazduha, dovodnog vazduha posle izmenjivača toplote, kao i temperatura u prostoriji;

MPC norme štetne materije u vazduhu koji se izvlači iz prostorije (prisustvo gasova, produkata sagorevanja, netoksične prašine).

Ostali parametri u sistemima dovodne i izduvne ventilacije se kontrolišu na zahtev specifikacije opreme ili radnih uslova.

Daljinsko upravljanje je predviđeno za mjerenje glavnih parametara tehnološkog procesa ili parametara uključenih u realizaciju drugih upravljačkih funkcija. Takva kontrola se vrši pomoću senzora i mjernih pretvarača sa izlazom (ako je potrebno) izmjerenih parametara na indikatoru ili ekranu kontrolnog uređaja (kontrolna ploča, monitor kompjutera).

Za mjerenje drugih parametara obično se koriste lokalni (prijenosni ili stacionarni) instrumenti - indikatorski termometri, manometri, uređaji za spektralnu analizu sastava zraka itd.

Upotreba lokalnih upravljačkih uređaja ne krši osnovni princip sistema upravljanja – princip povratne sprege. U ovom slučaju se implementira ili uz pomoć osobe (operatera ili osoblja za održavanje), ili uz pomoć upravljačkog programa „žičano“ utkanog u memoriju mikroprocesora.

1.1.2 Funkcija "operativno i programsko upravljanje"

Također je važno implementirati takvu opciju kao što je "početna sekvenca". Da bi se osiguralo normalno pokretanje PVV sistema, treba uzeti u obzir sljedeće:

Prethodno otvaranje zračnih zaklopki prije pokretanja ventilatora. To je zbog činjenice da ne mogu sve klapne u zatvorenom stanju izdržati razliku tlaka koju stvara ventilator, a vrijeme za potpuno otvaranje zaklopke električnim pogonom doseže dvije minute.

Razdvajanje momenata pokretanja elektromotora. Asinhroni motoričesto mogu imati velike početne struje. Ako se ventilatori, klapne i drugi pogoni pokrenu istovremeno, onda zbog velikog opterećenja električna mreža zgrade, napon će naglo pasti, a elektromotori se možda neće pokrenuti. Stoga početak elektromotora, posebno velike snage, mora se rasporediti tokom vremena.

Predgrijavanje grijača. Ako bojler nije prethodno zagrijan, zaštita od smrzavanja može se aktivirati pri niskim vanjskim temperaturama. Stoga je prilikom pokretanja sistema potrebno otvoriti zaklopke dovodnog zraka, otvoriti trosmjerni ventil bojlera i zagrijati grijač. U pravilu se ova funkcija aktivira kada je vanjska temperatura ispod 12 °C.

Obrnuta opcija je "sekvenca gašenja" Prilikom gašenja sistema, uzmite u obzir:

Zaustavljanje odgode ventilatora dovodnog zraka u jedinicama s električnim grijačem. Nakon uklanjanja napona sa električnog grijača, treba ga neko vrijeme hladiti bez isključivanja ventilatora za dovod zraka. U suprotnom, grijaći element grijača zraka (termoelektrični grijač - grijač) može pokvariti. Za postojeće zadatke diplomskog projektovanja ova opcija nije bitna zbog upotrebe bojlera, ali je isto tako važno napomenuti.

Tako je na osnovu odabranih opcija operativnog i programskog upravljanja moguće prikazati tipičan raspored uključivanja i isključivanja uređaja klima uređaja.

Rice. 1.2 - Tipični ciklogram rada ACS PVV sa bojlerom

Ceo ovaj ciklus (slika 1.2) sistem treba da radi automatski, a pored toga treba obezbediti i individualno puštanje u rad opreme koje je neophodno prilikom podešavanja i preventivnog održavanja.

Jednako važne su i funkcije upravljanja programom, kao što je promjena zimsko-ljetnog režima. Implementacija ovih funkcija je posebno relevantna u savremenim uslovima nedostatak energetskih resursa. U regulatornim dokumentima obavljanje ove funkcije je savjetodavne prirode - "za javne, administrativne, kućne i industrijske zgrade po pravilu treba predvidjeti programsko reguliranje parametara, čime se osigurava smanjenje potrošnje toplinske energije."

U najjednostavnijem slučaju, ove funkcije omogućavaju ili isključivanje klimatizacijskog sistema u određenom trenutku ili smanjenje (povećanje) zadate vrijednosti kontroliranog parametra (na primjer, temperature) ovisno o promjenama toplinskih opterećenja u servisirana soba.

Efikasnije, ali i teže za implementaciju je softversko upravljanje, koje omogućava automatsku promjenu strukture klimatizacijskog sistema i algoritma za njegov rad ne samo u tradicionalnom režimu "zima-ljeto", već i u prelaznom. modovima. Analiza i sinteza strukture EWP-a i algoritma njegovog rada obično se provodi na osnovu njihovog termodinamičkog modela.

U ovom slučaju, glavni kriterij motivacije i optimizacije, po pravilu, je želja da se osigura, eventualno, minimalna potrošnja energije uz ograničenja kapitalnih troškova, dimenzija itd.

1.1.3 Funkcija " zaštitne funkcije i brave"

Zaštitne funkcije i blokade zajedničke za automatske sisteme i električnu opremu (zaštita od kratki spoj, pregrijavanje, ograničenja kretanja i sl.) propisani su međuresornim normativni dokumenti. Takve funkcije se obično provode posebnim uređajima (osigurači, uređaji za diferencijalnu struju, krajnji prekidači, itd.). Njihovo korištenje regulirano je pravilima o električnim instalacijama (PUE), pravilima zaštite od požara (PPB).

Zaštita od smrzavanja. Funkcija automatska zaštita od smrzavanja treba osigurati u područjima sa procijenjenom vanjskom temperaturom za hladni period od minus 5°C i niže. Izmjenjivači topline prvog grijanja (bojler) i rekuperatori (ako ih ima) podliježu zaštiti.

Obično se zaštita izmjenjivača topline protiv smrzavanja izvodi na osnovu senzora ili senzora-releja temperature zraka iza aparata i temperature nosača topline u povratnom cjevovodu.

Opasnost od smrzavanja predviđa se temperaturom vazduha ispred aparata (tn<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.

Tokom neradnog vremena, za sisteme sa zaštitom od smrzavanja, ventil mora ostati blago otvoren (5-25%) sa zatvorenom klapnom vanjskog zraka. Za veću pouzdanost zaštite kada je sistem isključen, ponekad se implementira funkcija automatske regulacije (stabilizacije) temperature vode u povratnom cjevovodu.

1.1.4 Funkcija "zaštita tehnološke opreme i električne opreme"

1. Kontrola kontaminacije filtera

Kontrola začepljenja filtera se ocenjuje padom pritiska na filteru, koji se meri senzorom diferencijalnog pritiska. Senzor mjeri razliku u tlaku zraka prije i poslije filtera. Dozvoljeni pad pritiska na filteru je naveden u njegovom pasošu (za manometare prikazane na fabričkim vazdušnim rutama, prema tehničkom listu - 150-300 Pa). Ova razlika se postavlja prilikom puštanja u rad sistema na diferencijalnom senzoru (podešavanje senzora). Kada se postigne zadana vrijednost, senzor šalje signal o maksimalnoj zaprašenosti filtera i potrebi njegovog održavanja ili zamjene. Ako filter nije očišćen ili zamijenjen unutar određenog vremena (obično 24 sata) nakon izdavanja signala ograničenja prašine, preporučuje se da se osigura hitno gašenje sistema.

Preporučljivo je instalirati slične senzore na ventilatorima. Ako ventilator ili pogonski remen ventilatora pokvari, sistem se mora isključiti u hitnom režimu. Međutim, takvi senzori se često zanemaruju iz razloga ekonomičnosti, što uvelike otežava dijagnostiku sistema i otklanjanje kvarova u budućnosti.

2. Ostale automatske brave

Osim toga, treba osigurati automatske brave za:

Otvaranje i zatvaranje ventila za vanjski zrak kada su ventilatori uključeni i isključeni (prigušivač);

Ventili za otvaranje i zatvaranje ventilacionih sistema povezanih vazdušnim kanalima za potpunu ili delimičnu izmjenjivost u slučaju kvara jednog od sistema;

Zatvarači ventilacionih sistema za prostorije zaštićene gasnim instalacijama za gašenje požara kada su ventilatori ventilacionih sistema ovih prostorija isključeni;

Osiguravanje minimalnog protoka vanjskog zraka u sistemima sa promjenjivim protokom itd.

1.1.5 Kontrolne funkcije

Regulatorne funkcije - automatsko održavanje zadanih parametara su po definiciji glavne za sisteme dovodne i izduvne ventilacije koji rade sa promjenjivim protokom, recirkulacijom zraka, grijanjem zraka.

Ove funkcije se izvode korištenjem zatvorenih upravljačkih petlji, u kojima je princip povratne sprege prisutan u eksplicitnom obliku: informacije o objektu koje dolaze od senzora pretvaraju se upravljačkim uređajima u kontrolne akcije. Na sl. 1.3 prikazuje primjer petlje za kontrolu temperature dovodnog zraka u kanalnom klima uređaju. Temperaturu vazduha održava bojler kroz koji prolazi rashladna tečnost. Zrak koji prolazi kroz grijač se zagrijava. Temperaturu zraka nakon bojlera mjeri senzor (T), a zatim se njena vrijednost prenosi na uređaj za upoređivanje (US) izmjerene vrijednosti temperature i zadane temperature. Ovisno o razlici između zadane temperature (Tset) i izmjerene vrijednosti temperature (Tmeas), upravljački uređaj (P) generira signal koji djeluje na aktuator (M - trosmjerni ventil električni pogon). Pogon otvara ili zatvara trosmjerni ventil do položaja u kojem je greška:

e \u003d Tust - Tism

biće minimalan.

Rice. 1.3 - Krug za kontrolu temperature dovodnog zraka u zračnom kanalu s vodenim izmjenjivačem topline: T - senzor; US - uređaj za poređenje; P - upravljački uređaj; M - izvršni uređaj

Dakle, konstrukcija automatskog upravljačkog sistema (ACS) na osnovu zahteva za tačnost i drugih parametara njegovog rada (stabilnost, oscilovanje, itd.) svodi se na izbor njegove strukture i elemenata, kao i na određivanje parametri kontrolera. Obično to rade stručnjaci za automatizaciju koristeći klasičnu teoriju upravljanja. Napomenuću samo da su postavke kontrolera određene dinamičkim svojstvima kontrolnog objekta i odabranim zakonom upravljanja. Zakon regulacije je odnos između ulaznog (?) i izlaznog (Ur) signala regulatora.

Najjednostavniji je proporcionalni zakon regulacije, u kojem? i Ur su međusobno povezani konstantnim koeficijentom Kp. Ovaj koeficijent je parametar podešavanja takvog regulatora, koji se naziva P-regulator. Njegova implementacija zahtijeva korištenje podesivog pojačala (mehaničkog, pneumatskog, električnog, itd.), koji može funkcionirati i sa i bez dodatnog izvora energije.

Jedna od varijanti P-kontrolera su pozicioni regulatori koji implementiraju proporcionalni zakon upravljanja na Kp i formiraju izlazni signal Ur koji ima određeni broj konstantnih vrijednosti, na primjer, dvije ili tri, što odgovara dvo- ili tropoložajnim regulatorima. Takvi kontroleri se ponekad nazivaju relejnim kontrolerima zbog sličnosti njihovih grafičkih karakteristika sa karakteristikama releja. Parametar podešavanja takvih regulatora je vrijednost mrtve zone De.

U tehnologiji automatizacije ventilacionih sistema, on-off regulatori su zbog svoje jednostavnosti i pouzdanosti našli široku primenu u kontroli temperature (termostati), pritiska (prekidači pritiska) i drugih parametara stanja procesa.

Dvopoložajni regulatori se takođe koriste u sistemima automatske zaštite, blokiranja i prebacivanja režima rada opreme. U ovom slučaju, njihove funkcije obavljaju senzori-releji.

Unatoč ovim prednostima P-regulatora, oni imaju veliku statičku grešku (za male vrijednosti Kp) i sklonost samoosciliranju (za velike vrijednosti Kp). Stoga, uz veće zahtjeve za regulatorne funkcije sistema automatizacije u smislu tačnosti i stabilnosti, koriste se i složeniji zakoni upravljanja, na primjer, PI i PID zakoni.

Takođe, regulaciju temperature grijanja zraka moguće je vršiti i P-regulatorom, koji radi po principu balansiranja: povećavati temperaturu kada je njena vrijednost manja od zadate vrijednosti, i obrnuto. Ovakvo tumačenje zakona našlo je primenu i u sistemima koji ne zahtevaju visoku tačnost.

1.2 Analiza postojećih tipskih shema za automatsku ventilaciju proizvodnih radnji

Postoji niz standardnih implementacija automatizacije dovodnog i izduvnog ventilacionog sistema, od kojih svaka ima niz prednosti i nedostataka. Napominjem da je uprkos prisutnosti mnogih standardnih shema i razvoja, vrlo teško stvoriti takav ACS koji bi bio fleksibilan u pogledu postavki u odnosu na proizvodnju u kojoj se implementira. Tako je za projektovanje ACS-a za snabdevanje vazduhom i gasom izvršena detaljna analiza postojeće ventilacione konstrukcije, analiza tehnoloških procesa proizvodnog ciklusa, kao i analiza zahteva za zaštitu rada, ekologiju, elektro i protivpožarnost. potrebna je sigurnost. Štaviše, često dizajnirani ACS PVV je specijalizovan u odnosu na svoje polje primene.

U svakom slučaju, sljedeće grupe se obično smatraju tipičnim početnim podacima u početnoj fazi projektiranja:

1. Opšti podaci: teritorijalna lokacija objekta (grad, okrug); vrstu i namenu objekta.

2. Podaci o objektu i prostorijama: planovi i presjeci sa naznakom svih dimenzija i kota u odnosu na nivo tla; navođenje kategorija prostorija (na arhitektonskim planovima) u skladu sa standardima zaštite od požara; dostupnost tehničkih područja sa naznakom njihove veličine; lokacija i karakteristike postojećih ventilacionih sistema; karakteristike energetskih nosača;

3. Podaci o tehnološkom procesu: nacrti tehnološkog projekta (planovi) na kojima je naznačeno postavljanje tehnološke opreme; specifikacija opreme sa naznakom instaliranih kapaciteta; karakteristike tehnološkog režima -- broj radnih smjena, prosječan broj radnika po smjeni; način rada opreme (istovremenost rada, faktori opterećenja, itd.); količina štetnih emisija u zrak (MAC štetnih tvari).

Kao početne podatke za proračun automatizacije PVV sistema uzimaju:

Performanse postojećeg sistema (snaga, razmena vazduha);

Spisak parametara vazduha koje treba regulisati;

Granice regulacije;

Rad automatike pri prijemu signala od drugih sistema.

Dakle, izvođenje sistema automatizacije je dizajnirano na osnovu zadataka koji su mu dodeljeni, uzimajući u obzir norme i pravila, kao i opšte početne podatke i šeme. Izrada šeme i izbor opreme za sistem automatizacije ventilacije vrši se pojedinačno.

Predstavimo postojeće standardne šeme sistema za kontrolu dovodne i izduvne ventilacije, neke od njih ćemo okarakterisati u pogledu mogućnosti njihovog korišćenja za rešavanje problema diplomskog projekta (sl. 1.4 - 1.5, 1.9).

Rice. 1.4 - ACS ventilacija direktnog protoka

Ovi sistemi automatizacije našli su aktivnu upotrebu u fabrikama, fabrikama, poslovnim zgradama. Predmet upravljanja ovdje je ormar za automatizaciju (kontrolni panel), uređaji za pričvršćivanje su kanalni senzori, kontrolno djelovanje je na motore motora ventilatora, motora zaklopke. Tu je i ATS za grijanje/hlađenje. Gledajući unapred, može se primetiti da je sistem prikazan na slici 1.4a prototip sistema koji se mora koristiti u sekciji za brizganje u OAO Vologda optičko-mehanički kombinat. Hlađenje vazduha u industrijskim prostorijama je neefikasno zbog zapremine ovih prostorija, a grejanje je preduslov za pravilno funkcionisanje sistema automatskog upravljanja klima uređaja.

Rice. 1.5- ACS ventilacija sa izmenjivačima toplote

Izgradnja automatskog sistema upravljanja PVV pomoću jedinica za rekuperaciju topline (rekuperatora) omogućava rješavanje problema prekomjerne potrošnje električne energije (za električne grijače), problema emisija u okoliš. Smisao rekuperacije je da vazduh koji je nepovratno uklonjen iz prostorije, sa zadatom temperaturom u prostoriji, razmenjuje energiju sa ulaznim spoljnim vazduhom, čiji se parametri po pravilu značajno razlikuju od zadanih. One. zimi, topli odvodni vazduh koji se uklanja delimično zagreva spoljašnji dovodni vazduh, dok ljeti hladniji odvodni vazduh delimično hladi dovodni vazduh. U najboljem slučaju, rekuperacija može smanjiti potrošnju energije za tretman dovodnog zraka za 80%.

Tehnički, oporavak u dovodnoj i izduvnoj ventilaciji provodi se pomoću rotirajućih izmjenjivača topline i sistema sa srednjim nosačem topline. Tako dobijamo dobitak kako u zagrijavanju zraka tako i u smanjenju otvaranja zaklopki (dozvoljeno je više vremena mirovanja motora koji kontroliraju klapne) - sve to daje ukupni dobitak u smislu uštede električne energije.

Sistemi povrata topline su obećavajući i aktivni i uvode se kako bi zamijenili starije ventilacijske sisteme. Međutim, vrijedno je napomenuti da takvi sistemi koštaju dodatna kapitalna ulaganja, međutim, njihov period povrata je relativno kratak, dok je profitabilnost vrlo visoka. Također, odsustvo stalnog ispuštanja u okoliš povećava ekološke performanse takve organizacije automatske opreme. Pojednostavljeni rad sistema sa povratom toplote iz vazduha (recirkulacija vazduha) prikazan je na slici 1.6.

Rice. 1.6 - Rad sistema za izmjenu zraka sa recirkulacijom (rekuperacijom)

Unakrsni ili pločasti izmjenjivači topline (sl. 1.5 c, d) se sastoje od ploča (aluminijskih), koje predstavljaju sistem kanala za protok dvije struje zraka. Zidovi kanala su uobičajeni za dovod i odvod vazduha i lako se prenose. Zbog velike površine razmjene i turbulentnog strujanja zraka u kanalima, postiže se visok stupanj povrata topline (prijenos topline) uz relativno mali hidraulični otpor. Efikasnost pločastih izmenjivača toplote dostiže 70%.

Rice. 1.7 - Organizacija razmjene zraka ACS PVV na bazi pločastih izmjenjivača topline

Iskorištava se samo osjetljiva toplina odvodnog zraka, jer Dovodni i odvodni vazduh se ne mešaju ni na koji način, a kondenzat koji nastaje tokom hlađenja izduvnog vazduha zadržava separator i odvodi ga drenažnim sistemom iz odvodne posude. Da bi se spriječilo smrzavanje kondenzata na niskim temperaturama (do -15°C), formiraju se odgovarajući zahtjevi za automatizaciju: mora osigurati periodično gašenje dovodnog ventilatora ili odvođenje dijela vanjskog zraka u bajpas kanal zaobilazeći toplinu. kanali razmenjivača. Jedino ograničenje u primjeni ove metode je obavezno ukrštanje dovodnih i izduvnih grana na jednom mjestu, što u slučaju jednostavne modernizacije ACS-a nameće niz poteškoća.

Sistemi za rekuperaciju sa srednjim rashladnim sredstvom (sl. 1.5 a, b) su par izmjenjivača topline povezanih zatvorenim cjevovodom. Jedan izmjenjivač topline nalazi se u ispušnom kanalu, a drugi u dovodnom kanalu. Smjesa glikola koja se ne smrzava cirkulira u zatvorenom krugu, prenoseći toplinu s jednog izmjenjivača topline na drugi, a u ovom slučaju udaljenost od jedinice za obradu zraka do ispušne jedinice može biti vrlo značajna.

Efikasnost povrata toplote ovom metodom ne prelazi 60%. Trošak je relativno visok, ali u nekim slučajevima ovo može biti jedina opcija za povrat topline.

Rice. 1.8 - Princip povrata topline pomoću srednjeg nosača topline

Rotacioni izmenjivač toplote (rotacioni izmenjivač toplote, rekuperator) - je rotor sa kanalima za horizontalni prolaz vazduha. Dio rotora se nalazi u izduvnom kanalu, a dio u dovodnom kanalu. Rotirajući, rotor prima toplinu iz izduvnog zraka i prenosi je na dovodni zrak, a prenosi se i osjetna i latentna toplina, kao i vlaga. Efikasnost povrata toplote je maksimalna i dostiže 80%.

Rice. 1.9 - ACS PVV sa rotacionim izmenjivačem toplote

Ograničenje upotrebe ove metode nameće prvenstveno činjenica da se do 10% odvodnog zraka pomiješa sa dovodnim, au nekim slučajevima je to neprihvatljivo ili nepoželjno (ako je zrak značajno zagađen) . Zahtjevi dizajna su slični prethodnoj verziji - izduvni i dovodni strojevi nalaze se na istom mjestu. Ova metoda je skuplja od prve i rijetko se koristi.

Generalno, sistemi sa oporavkom su 40-60% skuplji od sličnih sistema bez oporavka, međutim, operativni troškovi će se značajno razlikovati. Čak i po današnjim cijenama energije, period povrata za sistem oporavka ne prelazi dvije sezone grijanja.

Napominjem da na uštedu energije utiču i kontrolni algoritmi. Međutim, uvijek treba uzeti u obzir da su svi ventilacijski sistemi dizajnirani za neke prosječne uvjete. Na primjer, brzina vanjskog zraka određena je za jedan broj ljudi, ali u stvarnosti prostorija može biti manja od 20% prihvaćene vrijednosti, naravno, u ovom slučaju će izračunata brzina vanjskog zraka biti očito prevelika, rad ventilacije u režimu viška dovest će do nerazumnog gubitka energetskih resursa. Logično je u ovom slučaju razmotriti nekoliko načina rada, na primjer, zima / ljeto. Ako automatizacija može postaviti takve načine rada, uštede su očigledne. Drugi pristup se odnosi na regulaciju protoka vanjskog zraka u zavisnosti od kvaliteta plinske sredine unutar prostorije, tj. sistem automatizacije uključuje gasne analizatore za štetne gasove i bira vrednost protoka spoljašnjeg vazduha tako da sadržaj štetnih gasova ne prelazi maksimalno dozvoljene vrednosti.

1.3 Marketing istraživanje

Trenutno su svi vodeći svjetski proizvođači ventilacijske opreme široko zastupljeni na tržištu automatizacije za dovodnu i izduvnu ventilaciju, a svaki od njih specijaliziran je za proizvodnju opreme u određenom segmentu. Cijelo tržište ventilacijske opreme može se podijeliti na sljedeća područja primjene:

Kućanske i poluindustrijske namjene;

Industrijska namjena;

Oprema za ventilaciju za "specijalne" namjene.

Budući da se u diplomskom projektu razmatra projektovanje automatizacije dovodno-ispušnih sistema industrijskih prostorija, kako bi se uporedio predloženi razvoj sa onima koji su dostupni na tržištu, potrebno je odabrati slične postojeće pakete automatizacije poznatih proizvođača.

Rezultati marketinškog istraživanja postojećih ACS PVV paketa prikazani su u Dodatku A.

Tako je kao rezultat marketinškog istraživanja razmotreno nekoliko najčešće korištenih samohodnih topova različitih proizvođača, proučavanjem njihove tehničke dokumentacije došlo se do sljedećih podataka:

Sastav odgovarajućeg ACS PVV paketa;

Registar kontrolnih parametara (pritisak u vazdušnim kanalima, temperatura, čistoća, vlažnost vazduha);

Marka programabilnog logičkog kontrolera i njegove opreme (softver, komandni sistem, principi programiranja);

Dostupnost konekcija sa drugim sistemima (da li je obezbeđena komunikacija sa vatrogasnom automatikom, da li postoji podrška za protokole lokalne mreže);

Zaštitni dizajn (elektrosigurnost, zaštita od požara, zaštita od prašine, otpornost na buku, zaštita od vlage).

2. Opis ventilacione mreže proizvodne radionice kao objekta automatskog upravljanja

Generalno, na osnovu rezultata analize postojećih pristupa automatizaciji sistema ventilacije i pripreme vazduha, kao i rezultata analitičkih pregleda tipskih šema, može se zaključiti da su zadaci razmatrani u diplomskom projektu relevantni za sadašnje vrijeme, aktivno razmatraju i proučavaju specijalizovani dizajnerski biroi (SKB).

Napominjem da postoje tri glavna pristupa implementaciji automatizacije za ventilacijski sistem:

Distribuirani pristup: implementacija automatizacije PVV-a na bazi lokalne rasklopne opreme, svaki ventilator kontroliše odgovarajući uređaj.

Ovaj pristup se koristi za projektovanje automatizacije relativno malih ventilacionih sistema u kojima nije predviđeno dalje proširenje. On je najstariji. Prednosti pristupa uključuju, na primjer, činjenicu da u slučaju udesa na jednoj od kontrolisanih ventilacionih grana, sistem vrši hitno zaustavljanje samo ove veze/sekcije. Osim toga, ovaj pristup je relativno jednostavan za implementaciju, ne zahtijeva složene algoritme upravljanja i pojednostavljuje održavanje uređaja ventilacionog sistema.

Centralizovani pristup: implementacija automatskog ventilacionog sistema zasnovanog na grupi logičkih kontrolera ili programabilnog logičkog kontrolera (PLC), ceo sistem ventilacije se kontroliše centralno u skladu sa programiranim podacima i programom.

Centralizirani pristup je pouzdaniji od distribuiranog pristupa. Cijelo upravljanje VVV-om je rigidno, provodi se na osnovu programa. Ova okolnost nameće dodatne zahtjeve kako za pisanje programskog koda (potrebno je uzeti u obzir mnoge uslove, uključujući radnje u vanrednim situacijama), tako i za posebnu zaštitu upravljačkog PLC-a. Ovaj pristup je našao primjenu za male administrativne i industrijske komplekse. Odlikuje se fleksibilnošću podešavanja, mogućnošću skaliranja sistema do razumnih granica, kao i mogućnošću mobilne integracije sistema po principu mešovite organizacije;

Mješoviti pristup: koristi se u dizajnu velikih sistema (veliki broj kontrolirane opreme sa ogromnim performansama), kombinacija je distribuiranog i centraliziranog pristupa. U opštem slučaju, ovaj pristup pretpostavlja hijerarhiju nivoa na čelu sa kontrolnim računarom i podređenim „mikroračunarima“, čime se formira globalna kontrolna proizvodna mreža u odnosu na preduzeće. Drugim riječima, ovaj pristup je distribuirano-centralizirani pristup sa dispečiranjem sistema.

U pogledu zadatka koji se rješava u diplomskom dizajnu, najpoželjniji je centralizirani pristup implementaciji automatizacije PVV-a. Budući da se sistem razvija za male industrijske prostore, ovaj pristup je moguće koristiti i za druge objekte sa ciljem njihove naknadne integracije u jedinstveni ACS IPV.

Često, ormari za kontrolu ventilacije imaju interfejs koji omogućava praćenje stanja ventilacionog sistema sa informacijama koje se prikazuju na monitoru računara. Međutim, vrijedno je napomenuti da ova implementacija zahtijeva dodatne komplikacije programa kontrole, obuku stručnjaka koji prati stanje i donosi operativne odluke na osnovu vizualno dobijenih podataka iz senzorskog istraživanja. Osim toga, uvijek postoji faktor ljudske greške u vanrednim situacijama. Stoga je implementacija ovog uvjeta prije dodatna opcija dizajnu paketa PVV automatizacije.

2.1 Opis postojećeg sistema automatskog upravljanja za dovodnu i izduvnu ventilaciju proizvodnih pogona

Da bi se osigurao osnovni princip ventilacije proizvodnih radnji, koji se sastoji u održavanju parametara i sastava zraka u prihvatljivim granicama, potrebno je dovod čistog zraka u mjesta gdje se nalaze radnici, nakon čega slijedi distribucija zraka po prostoriji.

Ispod na sl. 2.1 prikazuje ilustraciju tipičnog sistema dovodne i izduvne ventilacije, sličnog onom koji je dostupan na lokaciji implementacije.

Sistem ventilacije industrijskih prostorija sastoji se od ventilatora, vazdušnih kanala, usisnika spoljašnjeg vazduha, uređaja za prečišćavanje vazduha koji ulazi i emituje u atmosferu i uređaja za zagrevanje vazduha (bojler).

Projektovanje postojećih sistema dovodne i izduvne ventilacije izvedeno je u skladu sa zahtevima SNiP II 33-75 „Grijanje, ventilacija i klimatizacija“, kao i GOST 12.4.021-75 „SSBT. Sistemi ventilacije. Opšti zahtjevi”, koji specificira zahtjeve za instalaciju, puštanje u rad i rad.

Prečišćavanje zagađenog vazduha koji se emituje u atmosferu vrši se pomoću posebnih uređaja - separatora prašine (koristi se na mestu proizvodnje brizganja), filtera za vazdušne kanale itd. Treba imati u vidu da separatori prašine ne zahtevaju dodatnu kontrolu i da se aktiviraju. kada je uključena izduvna ventilacija.

Takođe, čišćenje izvađenog vazduha iz radnog prostora može se vršiti u komorama za taloženje prašine (samo za krupnu prašinu) i elektrofilterima (za finu prašinu). Pročišćavanje zraka od štetnih plinova provodi se pomoću posebnih upijajućih i dekontaminirajućih supstanci, uključujući i one koje se nanose na filtere (u filterskim ćelijama).

Rice. 2.1 - Sistem dovodne i izduvne ventilacije proizvodne radionice 1 - uređaj za usis vazduha; 2 - grijači za grijanje; 3- dovodni ventilator; 4 - glavni vazdušni kanal; 5 - grane kanala; 6 - dovodne mlaznice; 7 - lokalni usis; 8 i 9 - master. kanal za odvod zraka; 10 - separator prašine; 11 - izduvni ventilator; 12 - osovina za izbacivanje pročišćenog zraka u atmosferu

Automatizacija postojećeg sistema je relativno jednostavna. Tehnološki proces ventilacije je sljedeći:

1. početak radne smjene - pokreće se sistem dovodne i izduvne ventilacije. Ventilatori se pokreću centralizovanim starterom. Drugim riječima, upravljačka ploča se sastoji od dva pokretača - za pokretanje i zaustavljanje/isključivanje u nuždi. Smjena traje 8 sati - sa pauzom od sat vremena, odnosno sistem ne radi u prosjeku 1 sat tokom radnog vremena. Osim toga, takvo „blokiranje“ kontrole je ekonomski neefikasno, jer dovodi do prekomjerne potrošnje električne energije.

Treba napomenuti da nema proizvodne potrebe da ispušna ventilacija radi konstantno, preporučljivo je uključiti je kada je zrak zagađen ili je, na primjer, potrebno ukloniti višak toplinske energije iz radnog prostora.

2. Otvaranje zaklopki uređaja za usis vazduha kontroliše i lokalna startna oprema, vazduh sa parametrima spoljašnje sredine (temperatura, čistoća) se uvlači u vazdušne kanale dovodnim ventilatorom zbog razlike u pritisak.

3. Vazduh koji se uzima iz spoljašnje sredine prolazi kroz bojler, zagreva se do prihvatljivih temperaturnih vrednosti i kroz dovodne mlaznice se ubacuje u prostoriju kroz vazdušne kanale. Bojler osigurava značajno zagrijavanje zraka, upravljanje grijačem je ručno, električar otvara zaklopku. Za ljetni period grijač je isključen. Topla voda koja se isporučuje iz unutrašnje kotlovnice koristi se kao nosač toplote. Ne postoji sistem automatske kontrole temperature zraka, zbog čega dolazi do velikog prekoračenja resursa.

Slični dokumenti

Osobenosti korišćenja upravljačkog sistema dovodne ventilacione jedinice baziran na kontroleru MS8.2. Osnovna funkcionalnost kontrolera. Primjer specifikacije za automatizaciju instalacije dovodne ventilacije za shemu zasnovanu na MC8.2.

praktičan rad, dodato 25.05.2010

Komparativna analiza tehničkih karakteristika tipskih projekata rashladnih tornjeva. Elementi vodovodnih sistema i njihova klasifikacija. Matematički model procesa reciklaže vode, izbor i opis opreme za automatizaciju i upravljanje.

rad, dodato 04.09.2013

Osnove funkcionisanja sistema automatskog upravljanja dovodnom i izduvnom ventilacijom, njegova konstrukcija i matematički opis. Oprema tehnološkog procesa. Izbor i proračun regulatora. Studija stabilnosti ATS-a, pokazatelji njenog kvaliteta.

seminarski rad, dodan 16.02.2011

Opis procesa toplotno-vlažne obrade proizvoda na bazi cementnog betona. Automatsko upravljanje procesom ventilacije parne komore. Izbor tipa diferencijalnog manometra i proračun uređaja za sužavanje. Mjerni krug automatskog potenciometra.

seminarski rad, dodan 25.10.2009

Karta tehnološke rute za obradu pužnog točka. Obračun dopuštenja i graničnih dimenzija za obradu proizvoda. Izrada kontrolnog programa. Opravdanje i izbor steznog uređaja. Proračun ventilacije industrijskih prostorija.

disertacije, dodato 29.08.2012

Karakteristike projektovanog kompleksa i izbor tehnologije za proizvodne procese. Mehanizacija vodosnabdijevanja i pojenja životinja. Tehnološki proračun i izbor opreme. Sistemi ventilacije i grijanja zraka. Proračun razmjene zraka i osvjetljenja.

seminarski rad, dodan 01.12.2008

Sistem dovodne ventilacije, njegova unutrašnja struktura i odnos elemenata, procjena prednosti i nedostataka upotrebe, zahtjevi opreme. Mere za uštedu energije, automatizacija upravljanja energetski efikasnim ventilacionim sistemima.

seminarski rad, dodan 08.04.2015

Izrada tehnološke sheme za automatizaciju električnog grijanog poda. Proračun i izbor elemenata automatizacije. Analiza zahtjeva u šemi upravljanja. Određivanje glavnih pokazatelja pouzdanosti. Sigurnosne mjere pri ugradnji opreme za automatizaciju.

seminarski rad, dodan 30.05.2015

Oprema za tehnološki proces katalitičkog reforminga. Karakteristike tržišta automatizacije. Izbor upravljačkog računarskog kompleksa i sredstava terenske automatizacije. Proračun i izbor podešavanja regulatora. Tehnička sredstva automatizacije.

rad, dodato 23.05.2015

Tehnološki opis strukturne šeme projekta automatizacije prerade zasićenih ugljovodoničnih gasova. Proučavanje funkcionalnog dijagrama automatizacije i obrazloženja za izbor instrumentacije instalacije. Matematički model regulacijske petlje.

U ovom odeljku opisujemo glavne elemente koji čine upravljački sistem, dajemo im tehnički i matematički opis. Zaustavimo se detaljnije na razvijenom sistemu automatske kontrole temperature dovodnog zraka koji prolazi kroz grijač. Budući da je glavni proizvod obuke temperatura vazduha, onda se u okviru diplomskog projekta može zanemariti konstrukcija matematičkih modela i modeliranje procesa cirkulacije i strujanja vazduha. Takođe, ova matematička utemeljenost funkcionisanja ACS PVV može se zanemariti zbog specifičnosti arhitekture prostorija – značajan je dotok spoljnog nepripremljenog vazduha u radionice i skladišta kroz proreze i praznine. Zato je, pri bilo kojoj brzini protoka vazduha, stanje „gladovanja kiseonikom“ kod radnika ove radionice praktično nemoguće.

Dakle, zanemarujemo konstrukciju termodinamičkog modela distribucije vazduha u prostoriji, kao i matematički opis ACS-a u smislu protoka vazduha, zbog njihove nesvrsishodnosti. Zaustavimo se detaljnije na razvoju ACS temperature dovodnog zraka. U stvari, ovaj sistem je sistem automatske kontrole položaja zaklopke PVO u zavisnosti od temperature dovodnog vazduha. Regulacija je proporcionalni zakon po metodi balansiranja vrijednosti.

Hajde da predstavimo glavne elemente uključene u ACS, daćemo njihove tehničke karakteristike, koje omogućavaju identifikaciju karakteristika njihovog upravljanja. Prilikom odabira opreme i alata za automatizaciju, vodimo se njihovim tehničkim pasošima i prethodnim inženjerskim proračunima starog sistema, kao i rezultatima eksperimenata i ispitivanja.

Dovodni i ispušni centrifugalni ventilatori

Konvencionalni centrifugalni ventilator je točak s radnim lopaticama smještenim u spiralnom kućištu, pri čijoj rotaciji zrak koji ulazi kroz ulaz ulazi u kanale između lopatica i kreće se kroz te kanale pod djelovanjem centrifugalne sile, sakuplja se spiralom. kućište i usmjereno na njegov izlaz. Kućište također služi za pretvaranje dinamičke glave u statičku. Da bi se povećao pritisak, iza kućišta se postavlja difuzor. Na sl. 4.1 prikazuje opšti prikaz centrifugalnog ventilatora.

Konvencionalni centrifugalni točak sastoji se od lopatica, stražnjeg diska, glavčine i prednjeg diska. Izlivena ili tokovana glavčina, dizajnirana da stane na kotač na osovinu, zakovuje se, zašrafljuje ili zavaruje na stražnji disk. Oštrice su pričvršćene zakovicama za disk. Prednje ivice oštrica obično su pričvršćene za prednji prsten.

Spiralna kućišta su izrađena od čeličnog lima i postavljena na nezavisne nosače, a za ventilatore male snage pričvršćena su na krevete.

Kada se kotač okreće, dio energije koja se dovodi do motora prenosi se u zrak. Pritisak koji razvija točak zavisi od gustine vazduha, geometrijskog oblika lopatica i obodne brzine na krajevima lopatica.

Izlazne ivice lopatica centrifugalnih ventilatora mogu biti savijene naprijed, radijalno i nazad. Do nedavno su ivice lopatica bile uglavnom savijene prema naprijed, jer je to omogućilo smanjenje ukupnih dimenzija ventilatora. Danas se često nalaze impeleri sa nazad zakrivljenim lopaticama, jer to omogućava povećanje efikasnosti. fan.

Rice. 4.1

Prilikom pregleda ventilatora, treba imati na umu da ivice lopatica izlaza (u smjeru zraka) uvijek trebaju biti savijene u smjeru suprotnom od smjera rotacije radnog kola kako bi se osigurao ulazak bez udarca.

Isti ventilatori, pri promjeni brzine vrtnje, mogu imati različito napajanje i razvijati različite pritiske, ovisno ne samo o svojstvima ventilatora i brzini rotacije, već i o zračnim kanalima koji su na njih povezani.

Karakteristike ventilatora izražavaju odnos između glavnih parametara njegovog rada. Kompletna karakteristika ventilatora pri konstantnoj brzini osovine (n = const) izražava se zavisnošću između napajanja Q i pritiska P, snage N i efikasnosti. Zavisnosti P (Q), N (Q) i T (Q) su obično izgrađen na jednom grafikonu. Oni biraju ventilator. Karakteristika se gradi na osnovu testova. Na sl. 4.2 prikazane su aerodinamičke karakteristike centrifugalnog ventilatora VTS-4-76-16, koji se koristi kao dovodni ventilator na mjestu implementacije

Rice. 4.2

Kapacitet ventilatora je 70.000 m3/h ili 19,4 m3/s. Brzina osovine ventilatora - 720 o/min. ili 75,36 rad/sec., snaga pogonskog asinhronog motora ventilatora je 35 kW.

Ventilator ubacuje vanjski atmosferski zrak u grijač. Kao rezultat izmjene topline zraka sa toplom vodom koja prolazi kroz cijevi izmjenjivača topline, zrak koji prolazi se zagrijava.

Razmotrite šemu za regulaciju načina rada ventilatora VTS-4-76 br. 16. Na sl. 4.3 prikazuje funkcionalni dijagram ventilatorske jedinice sa kontrolom brzine.

Rice. 4.3

Prijenosna funkcija ventilatora može se predstaviti kao pojačanje, koje se određuje na osnovu aerodinamičkih karakteristika ventilatora (slika 4.2). Faktor pojačanja ventilatora u radnoj tački je 1.819 m3/s (minimalno mogući, eksperimentalno utvrđeno).

Rice. 4.4

eksperimentalni Utvrđeno je da je za implementaciju potrebnih režima rada ventilatora potrebno na pretvarač upravljačke frekvencije dostaviti sljedeće vrijednosti napona (tabela 4.1):

Tabela 4.1 Načini rada dovodne ventilacije

Istovremeno, kako bi se povećala pouzdanost elektromotora ventilatora i dovodnog i ispušnog dijela, nema potrebe za postavljanjem njihovih načina rada s maksimalnim performansama. Zadatak eksperimentalne studije bio je pronaći takve upravljačke napone pri kojima bi se poštovale dole izračunate norme brzine izmjene zraka.

Odsisnu ventilaciju predstavljaju tri centrifugalna ventilatora VC-4-76-12 (kapaciteta 28.000 m3/h pri n=350 o/min, asinhrona pogonska snaga N=19,5 kW) i VC-4-76-10 (kapaciteta 20.000 m3/h pri n=270 o/min, snaga asinhronog pogona N=12,5 kW). Slično kao i za dovod za odvodnu granu ventilacije, eksperimentalno su dobijene vrijednosti kontrolnih napona (tabela 4.2).

Kako bismo spriječili stanje "izgladnjivanja kisikom" u radnim radionicama, izračunavamo stope izmjene zraka za odabrane režime rada ventilatora. Mora zadovoljiti uslov:

Tabela 4.2 Načini rada izduvne ventilacije

U proračunu zanemarujemo dovodni vazduh koji dolazi spolja, kao i arhitekturu objekta (zidovi, plafoni).

Dimenzije prostorija za ventilaciju: 150x40x10 m, ukupna zapremina prostorije je Vroom?60.000 m3. Potrebna zapremina dovodnog vazduha je 66.000 m3/h (za koeficijent od 1,1 izabran je kao minimalan, jer se ne uzima u obzir dotok vazduha izvana). Očigledno je da odabrani režimi rada dovodnog ventilatora zadovoljavaju postavljeni uslov.

Ukupna zapremina odvodnog vazduha se izračunava pomoću sledeće formule

Za izračunavanje ispušne grane odabiru se načini "hitne ekstrakcije". Uzimajući u obzir faktor korekcije od 1,1 (pošto je režim rada u nuždi uzet kao najmanji mogući), zapremina odvodnog zraka bit će jednaka 67,76 m3 / h. Ova vrijednost zadovoljava uvjet (4.2) u granicama dozvoljenih grešaka i prethodno prihvaćenih rezervacija, što znači da će se odabrani režimi rada ventilatora nositi sa zadatkom obezbjeđivanja brzine izmjene zraka.

Također u elektromotorima ventilatora ugrađena je zaštita od pregrijavanja (termostat). Kada temperatura motora poraste, kontakt releja termostata će zaustaviti motor. Senzor diferencijalnog pritiska će snimiti zaustavljanje elektromotora i dati signal kontrolnoj tabli. Potrebno je osigurati reakciju ACS-a PVV-a na hitno zaustavljanje motora ventilatora.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite obrazac ispod

Studenti, postdiplomci, mladi naučnici koji koriste bazu znanja u svom studiranju i radu biće vam veoma zahvalni.

Slični dokumenti

seminarski rad, dodan 16.02.2011

Opće karakteristike i namjena, područja praktične primjene automatskog upravljačkog sistema za dovodnu i izduvnu ventilaciju. Automatizacija procesa regulacije, njeni principi i faze implementacije. Izbor sredstava i njihova ekonomska opravdanost.

disertacije, dodato 10.04.2011

Analiza postojećih standardnih shema za automatsku ventilaciju proizvodnih radnji. Matematički model procesa ventilacije industrijskih prostorija, izbor i opis opreme za automatizaciju i upravljanje. Proračun troškova projekta automatizacije.

teza, dodana 11.06.2012

rad, dodato 04.09.2013

Opće karakteristike naftovoda. Klimatske i geološke karakteristike lokaliteta. Master plan crpne stanice. Glavna pumpna i rezervoarska farma PS-3 "Almetyevsk". Proračun dovodnog i izduvnog ventilacionog sistema pumpne radnje.

rad, dodato 17.04.2013

Analiza izrade dizajnerskog projekta za ukrasni štap. Heraldika kao posebna disciplina koja se bavi proučavanjem grbova. Metode izrade alata za voštane modele. Faze proračuna dovodne i izduvne ventilacije za odjel za topljenje.

disertacije, dodato 26.01.2013

Opis instalacije kao objekta automatizacije, mogućnosti unapređenja tehnološkog procesa. Proračun i izbor elemenata kompleksa tehničkih sredstava. Proračun sistema automatskog upravljanja. Razvoj aplikativnog softvera.

rad, dodato 24.11.2014

Predviđanje termičkog režima u opsluživanim područjima je multifaktorski zadatak. Poznato je da se toplinski režim stvara uz pomoć sistema grijanja, ventilacije i klimatizacije. Međutim, prilikom projektovanja sistema grejanja, uticaj protoka vazduha koji stvaraju drugi sistemi se ne uzima u obzir. Ovo je delimično opravdano činjenicom da uticaj strujanja vazduha na termički režim može biti neznatan uz normativnu pokretljivost vazduha u opsluživanim prostorima.

Upotreba sistema grijanja zračenjem zahtijeva nove pristupe. Ovo uključuje potrebu da se poštuju standardi o izloženosti ljudi na radnim mjestima i uzimanje u obzir distribucije topline zračenja preko unutrašnjih površina omotača zgrada. Zaista, zračenjem, ove površine se uglavnom zagrijavaju, koje zauzvrat odaju toplinu u prostoriju konvekcijom i zračenjem. Zbog toga se održava potrebna temperatura unutrašnjeg zraka.

U pravilu, za većinu tipova prostorija, uz sisteme grijanja, potrebni su i ventilacijski sistemi. Dakle, kada koristite sisteme grejanja na gas, prostorija mora biti opremljena ventilacionim sistemima. Minimalna izmjena zraka prostorija uz ispuštanje štetnih plinova i para propisana je SP 60.13330.12. Grijanje ventilacija i klimatizacija je najmanje jednom, a na visini većoj od 6 m - najmanje 6 m 3 po 1 m 2 površine. Osim toga, učinak ventilacijskih sistema je također određen namjenom prostorija i izračunava se iz uslova asimilacije emisije toplote ili gasa ili kompenzacije lokalnih izduvnih gasova. Naravno, količina izmjene zraka također se mora provjeriti za stanje asimilacije produkata izgaranja. Kompenzacija zapremine uklonjenog vazduha vrši se dovodnim ventilacionim sistemima. Istovremeno, značajnu ulogu u formiranju toplotnog režima u opsluživanim prostorima imaju dovodni mlaznici i toplota koju oni unose.

Metoda i rezultati istraživanja

Stoga postoji potreba za razvojem približnog matematičkog modela složenih procesa prijenosa topline i mase koji se odvijaju u prostoriji sa zračnim grijanjem i ventilacijom. Matematički model je sistem jednačina ravnoteže zraka i topline za karakteristične zapremine i površine prostorije.

Rešenje sistema omogućava određivanje parametara vazduha u opsluživanim prostorima sa različitim opcijama postavljanja uređaja za grejanje, uzimajući u obzir uticaj ventilacionih sistema.

Razmotrit ćemo konstrukciju matematičkog modela na primjeru proizvodnog pogona opremljenog zračnim grijanjem i bez drugih izvora proizvodnje topline. Toplotni tokovi iz radijatora raspoređuju se na sljedeći način. Konvektivni tokovi se dižu do gornje zone ispod plafona i odaju toplotu unutrašnjoj površini. Zračuća komponenta toplotnog toka radijatora percipira se unutrašnjim površinama vanjskih ogradnih struktura prostorije. Zauzvrat, ove površine odaju toplotu konvekcijom unutrašnjem vazduhu i zračenjem drugim unutrašnjim površinama. Dio topline se kroz vanjske ogradne konstrukcije prenosi na vanjski zrak. Shema proračuna prijenosa topline prikazana je na sl. 1a.

Razmotrit ćemo konstrukciju matematičkog modela na primjeru proizvodnog pogona opremljenog sistemom grijanja zračenjem i bez drugih izvora oslobađanja topline. Konvektivni tokovi se dižu do gornje zone ispod plafona i odaju toplotu unutrašnjoj površini. Zračuća komponenta toplotnog toka radijatora percipira se unutrašnjim površinama vanjskih ograđenih struktura prostorije

Zatim razmotrite konstrukciju šeme cirkulacije protoka vazduha (slika 1b). Prihvatimo shemu organizacije razmjene zraka "dopuna". Zrak se isporučuje u količini M pr u pravcu servisiranog područja i uklanja se iz gornje zone sa protokom M u = M itd. Na nivou vrha servisiranog prostora strujanje vazduha u mlazu je M strana Povećanje protoka vazduha u dovodnom mlazu nastaje usled cirkulisanja vazduha koji se odvaja od mlaza.

Hajde da uvedemo uslovne granice strujanja - površine na kojima brzine imaju samo komponente normalne na njih. Na sl. 1b, granice protoka su prikazane isprekidanom linijom. Zatim biramo procijenjene količine: opsluživane površine (prostor sa stalnim boravkom ljudi); zapremine dovodnog mlaza i uzzidnih konvektivnih tokova. Smjer konvektivnih strujanja uz zid ovisi o odnosu temperatura unutrašnje površine vanjskih ogradnih konstrukcija i okolnog zraka. Na sl. 1b prikazuje dijagram sa padajućim konvektivnim strujanjem u blizini zida.

Dakle, temperatura vazduha u servisiranoj zoni t wz nastaje kao rezultat miješanja zraka iz dovodnih mlaznica, konvektivnih strujanja uz zid i konvektivne topline sa unutrašnjih površina poda i zidova.

Uzimajući u obzir razvijene šeme prijenosa topline i cirkulacije protoka zraka (slika 1), sastavit ćemo jednadžbe bilansa topline i zraka za dodijeljene zapremine:

Evo With— toplotni kapacitet vazduha, J/(kg °C); Q from je snaga sistema grijanja na plin, W; Q sa i Q* c - konvektivni prenos toplote sa unutrašnjih površina zida unutar servisiranog prostora i zida iznad servisiranog prostora, W; t stranica, t c i t wz su temperature zraka u dovodnom mlazu na ulazu u radni prostor, u uzzidnom konvektivnom strujanju iu radnom području, °C; Q tp - toplinski gubitak prostorije, W, jednak zbroju gubitaka topline kroz vanjske ogradne konstrukcije:

Protok zraka u dovodnom mlazu na ulazu u servisirano područje izračunava se korištenjem ovisnosti dobivenih od M. I. Grimitlina.

Na primjer, za difuzore zraka koji stvaraju kompaktne mlaznice, brzina protoka u mlazu je:

Gdje m je faktor prigušenja brzine; F 0 - površina poprečnog presjeka ulazne cijevi razdjelnika zraka, m 2; x- udaljenost od razvodnika zraka do mjesta ulaska u servisirano područje, m; TO n je koeficijent neizotermnosti.

Protok zraka u konvektivnom strujanju uz zid određen je:

Gdje t c je temperatura unutrašnje površine vanjskih zidova, °C.

Jednačine toplotnog bilansa za granične površine imaju oblik:

Evo Q c , Q* c , Q pl i Q pt - konvektivni prenos toplote sa unutrašnjih površina zida unutar servisiranog prostora - zidovi iznad servisiranog prostora, pod i premaz; Q tp.s, Q* tp.s, Q m.p., Q tp.pt - toplinski gubici kroz odgovarajuće strukture; W sa, W* c , W pl, W nm su toplotni tokovi zračenja iz emitera koji dolaze na ove površine. Konvektivni prijenos topline određen je poznatim odnosom:

Gdje m J je koeficijent određen uzimajući u obzir položaj površine i smjer toka topline; F J je površina, m 2 ; Δ t J je temperaturna razlika između površine i okolnog zraka, °C; J— indeks tipa površine.

Gubitak toplote Q tJ se može izraziti kao

Gdje t n je temperatura vanjskog zraka, °C; t J je temperatura unutrašnjih površina vanjskih ogradnih konstrukcija, °C; R I R n - otpor topline i prijenosa topline vanjske ograde, m 2 ° C / W.

Dobijen je matematički model procesa prijenosa topline i mase pod kombiniranim djelovanjem zračnog grijanja i ventilacije. Rezultati rješenja omogućavaju dobijanje glavnih karakteristika toplinskog režima pri projektovanju sistema zračnog grijanja za zgrade različite namjene opremljene ventilacijskim sistemima.

Toplotni tokovi zračenja iz emitera sistema radijacijskog grijanja wj izračunavaju se u smislu međusobnih površina zračenja prema metodi za proizvoljnu orijentaciju emitera i okolnih površina:

Gdje With 0 je emisivnost apsolutno crnog tijela, W / (m 2 K 4); ε IJ je smanjeni stepen emisivnosti površina uključenih u izmjenu topline I I J; H IJ je površina međusobnog zračenja površina I I J, m 2 ; T I je srednja temperatura zračeće površine, određena iz toplotnog bilansa radijatora, K; T J je temperatura površine koja prima toplinu, K.

Zamjenom izraza za toplinske tokove i brzine protoka zraka u mlaznicama, dobijamo sistem jednadžbi koji predstavlja približni matematički model procesa prijenosa topline i mase u zračnom grijanju. Za rješavanje sistema mogu se koristiti standardni kompjuterski programi.