Model matematika dari proses ventilasi tempat industri, pemilihan dan deskripsi peralatan dan kontrol otomatisasi. Masalah modern sains dan pendidikan Pasokan dan buang kipas sentrifugal

Glebov R. S., mahasiswa PhD Tumanov M. P., Kandidat Ilmu Teknik, Associate Professor

Antyushin S. S., mahasiswa pasca sarjana (Institut Elektronik dan Matematika Negeri Moskow (Universitas Teknik)

ASPEK PRAKTIS IDENTIFIKASI MODEL MATEMATIKA

UNIT VENTILASI

Karena munculnya persyaratan baru untuk sistem ventilasi, metode eksperimental untuk menyiapkan loop kontrol tertutup tidak dapat sepenuhnya menyelesaikan masalah otomatisasi. proses teknologi. Metode penyetelan eksperimental memiliki kriteria pengoptimalan yang disematkan (kriteria kualitas kontrol), yang membatasi ruang lingkupnya. Sintesis parametrik dari sistem kontrol yang memperhitungkan semua persyaratan kerangka acuan, membutuhkan model matematika dari objek. Artikel ini memberikan analisis struktur model matematika unit ventilasi, metode untuk mengidentifikasi unit ventilasi dipertimbangkan, dan kemungkinan menggunakan model yang diperoleh untuk aplikasi praktis dinilai.

Kata kunci: identifikasi, model matematis, unit ventilasi, studi eksperimen model matematis, kriteria kualitas model matematis.

ASPEK PRAKTIS IDENTIFIKASI MODEL MATEMATIKA

INSTALASI VENTILASI

Sehubungan dengan terjadinya persyaratan baru untuk sistem ventilasi, metode eksperimental penyesuaian kontur tertutup manajemen tidak dapat memecahkan masalah otomatisasi proses teknologi secara penuh. Metode penyesuaian eksperimental memiliki kriteria optimalisasi (kriteria kualitas manajemen) yang membatasi area penerapannya. Sintesis parametrik dari sistem kontrol, proyek teknis yang mempertimbangkan semua persyaratan, menuntut model matematis objek. Instalasi ventilasi dipertimbangkan, kemungkinan penerapan model yang diterima untuk aplikasi di praktek diperkirakan.

Kata kunci: identifikasi, model matematis, instalasi ventilasi, penelitian eksperimen model matematis, kriteria kualitas model matematis.

pengantar

Kontrol sistem ventilasi adalah salah satu tugas utama otomatisasi sistem rekayasa bangunan. Persyaratan untuk sistem kontrol unit ventilasi dirumuskan sebagai kriteria kualitas dalam domain waktu.

Kriteria kualitas utama:

1 kali proses transisi(tnn) - waktu untuk unit ventilasi memasuki mode operasi.

2. Kesalahan mantap (eust) - maksimum toleransi pasokan suhu udara dari set satu.

Kriteria kualitas tidak langsung:

3. Overshoot (Ah) - konsumsi daya yang berlebihan saat mengontrol unit ventilasi.

4. Tingkat fluktuasi (y) - keausan berlebihan pada peralatan ventilasi.

5. Tingkat atenuasi (y) - mencirikan kualitas dan kecepatan menetapkan rezim suhu yang diperlukan.

Tugas utama mengotomatisasi sistem ventilasi adalah sintesis parametrik pengontrol. Sintesis parametrik terdiri dalam menentukan koefisien pengontrol untuk memastikan kriteria kualitas untuk sistem ventilasi.

Untuk sintesis pengontrol unit ventilasi, metode rekayasa dipilih yang nyaman untuk aplikasi dalam praktik dan tidak memerlukan studi model matematika objek: metode Nabo18-21Seg1er (G), metode Chin-NgoneS-KeS , nck(SNK). Persyaratan tinggi untuk indikator kualitas dikenakan pada sistem otomasi ventilasi modern, kondisi batas yang diizinkan dari indikator dipersempit, dan tugas kontrol multi-kriteria muncul. Metode rekayasa untuk menyesuaikan regulator tidak memungkinkan perubahan kriteria kualitas kontrol yang tertanam di dalamnya. Misalnya, saat menggunakan metode N2 untuk menyetel pengontrol, kriteria kualitas adalah faktor redaman empat, dan saat menggunakan metode SHA, kriteria kualitas adalah laju perubahan tegangan maksimum tanpa adanya overshoot. Penggunaan metode ini dalam memecahkan masalah kontrol multikriteria memerlukan penyesuaian manual tambahan dari koefisien. Waktu dan kualitas penyetelan loop kontrol, dalam hal ini, tergantung pada pengalaman teknisi servis.

Aplikasi sarana modern pemodelan matematika untuk sintesis sistem kontrol unit ventilasi secara signifikan meningkatkan kualitas proses kontrol, mengurangi waktu pengaturan sistem, dan juga memungkinkan sintesis sarana algoritmik untuk mendeteksi dan mencegah kecelakaan. Untuk mensimulasikan sistem kontrol, perlu dibuat model matematis yang memadai dari unit ventilasi (objek kontrol).

Penggunaan praktis model matematika tanpa menilai kecukupan menyebabkan sejumlah masalah:

1. Pengaturan regulator diperoleh dengan pemodelan matematika, tidak menjamin kesesuaian indikator kualitas dalam praktik.

2. Penggunaan dalam praktik pengontrol dengan model matematika bawaan (kontrol paksa, ekstrapolator Smith, dll.) dapat menyebabkan penurunan indikator kualitas. Jika konstanta waktu tidak sesuai atau penguatannya terlalu rendah, waktu unit ventilasi untuk mencapai mode operasi meningkat, jika penguatannya terlalu tinggi, terjadi keausan berlebihan pada peralatan ventilasi, dll.

3. Penerapan praktis pengontrol adaptif dengan perkiraan menurut model referensi juga menyebabkan penurunan indikator kualitas yang serupa dengan contoh di atas.

4. Pengaturan pengontrol yang diperoleh dengan metode kontrol yang optimal tidak menjamin kepatuhan dengan indikator kualitas dalam praktik.

tujuan pelajaran ini adalah untuk menentukan struktur model matematika dari unit ventilasi (sesuai dengan loop kontrol rezim suhu) dan penilaian kecukupannya untuk proses fisik nyata dari pemanasan udara dalam sistem ventilasi.

Pengalaman merancang sistem kontrol menunjukkan bahwa tidak mungkin untuk mendapatkan model matematis yang memadai untuk sistem nyata hanya berdasarkan studi teoretis dari proses fisik sistem. Oleh karena itu, dalam proses mensintesis model unit ventilasi, bersamaan dengan studi teoretis, eksperimen dilakukan untuk menentukan dan menyempurnakan model matematis sistem - identifikasinya.

Proses teknologi sistem ventilasi, organisasi eksperimen

dan identifikasi struktural

Objek kontrol dari sistem ventilasi adalah AC sentral, di mana aliran udara diproses dan disuplai ke tempat berventilasi. Tugas sistem kontrol ventilasi lokal adalah perawatan otomatis memasok suhu udara di saluran. Nilai suhu udara saat ini diperkirakan oleh sensor yang dipasang di saluran pasokan atau di ruang servis. Suhu udara suplai dikendalikan oleh pemanas listrik atau air. Saat menggunakan pemanas air, badan eksekutif adalah katup tiga arah, saat menggunakan pemanas listrik - pengontrol daya lebar pulsa atau thyristor.

Algoritme kontrol suhu udara suplai standar adalah sistem tertutup kontrol otomatis (CAP), dengan kontroler PID sebagai perangkat kontrol. Struktur sistem kontrol suhu udara suplai otomatis untuk ventilasi ditunjukkan (Gbr. 1).

Beras. 1. Diagram struktural sistem kontrol otomatis unit ventilasi (saluran kontrol suhu udara suplai). Wreg - PF regulator, Lio - PF badan eksekutif, Wcal - PF pemanas udara, Wvv - fungsi transfer saluran udara. u1 - setpoint suhu, XI - suhu di saluran, XI - pembacaan sensor, E1 - kesalahan kontrol, U1 - tindakan kontrol regulator, U2 - pemrosesan sinyal regulator oleh aktuator, U3 - panas yang ditransfer oleh pemanas ke saluran.

Sintesis model matematis dari sistem ventilasi mengasumsikan bahwa struktur setiap fungsi transfer yang merupakan bagian darinya diketahui. Penerapan model matematika yang memuat fungsi alih masing-masing elemen sistem adalah tugas yang menantang dan tidak menjamin dalam praktiknya superposisi elemen individu dengan sistem asli. Untuk mengidentifikasi model matematika, akan lebih mudah untuk membagi struktur sistem kontrol ventilasi menjadi dua bagian: apriori yang diketahui (pengontrol) dan yang tidak diketahui (objek). Fungsi alih benda ^ob) meliputi: fungsi alih badan eksekutif ^o), fungsi alih pemanas udara ^cal), fungsi alih saluran udara ^vv), fungsi alih sensor ^tanggal). Tugas mengidentifikasi unit ventilasi saat mengontrol suhu aliran udara dikurangi untuk menentukan hubungan fungsional antara sinyal kontrol ke elemen penggerak pemanas udara U1 dan suhu aliran udara XI.

Untuk menentukan struktur model matematis unit ventilasi, perlu dilakukan percobaan identifikasi. Mendapatkan karakteristik yang diinginkan dimungkinkan dengan eksperimen pasif dan aktif. Metode eksperimen pasif didasarkan pada pendaftaran parameter proses terkontrol dalam mode operasi normal objek tanpa memasukkan gangguan yang disengaja ke dalamnya. Pada tahap penyiapan, sistem ventilasi tidak beroperasi secara normal, sehingga metode eksperimen pasif tidak sesuai untuk tujuan kita. Metode eksperimen aktif didasarkan pada penggunaan gangguan buatan tertentu yang dimasukkan ke dalam objek sesuai dengan program yang telah direncanakan sebelumnya.

Ada tiga metode dasar identifikasi aktif suatu objek: metode karakteristik transien (reaksi suatu objek terhadap "langkah"), metode gangguan suatu objek dengan sinyal periodik (reaksi suatu objek terhadap gangguan harmonik dengan berbagai frekuensi) dan metode respons objek terhadap pulsa delta. Karena inersia besar sistem ventilasi (TOB berkisar dari puluhan detik hingga beberapa menit), identifikasi dengan sinyal peri

Untuk membaca artikel lebih lanjut, Anda harus membeli teks lengkapnya. Artikel dikirim dalam format PDF ke alamat email yang diberikan saat pembayaran. Waktu pengiriman adalah kurang dari 10 menit. Biaya per artikel 150 rubel.

Karya ilmiah serupa pada topik "Masalah umum dan kompleks ilmu alam dan eksakta"

KONTROL ADAPTIF UNIT VENTILASI DENGAN ALIRAN UDARA SUPPLY DINAMIS
Glebov R.S., Tumanov M.P. - 2012
Masalah manajemen dan pemodelan situasi darurat di tambang minyak
Liskova M.Yu., Naumov I.S. - 2013
TENTANG APLIKASI TEORI KONTROL PARAMETRIK UNTUK MODEL KESETIMBANGAN UMUM YANG DAPAT DIHUBUNGI
ADILOV ZHEKSENBEK MAKEEVICH, ASHIMOV ABDYKAPPAR ASHIMOVICH, ASHIMOV ASCAR ABDIKAPPAROVICH, BOROVSKY NIKOLAY YURIEVICH, BOROVSKY YURI VYACHESLAVOVICH, SULTANOV BAKHYT TURLYKHANOVICH - 2010
PEMODELAN ATAP BIOKLIMATIK MENGGUNAKAN VENTILASI ALAMI
OUEDRAOGO A., OUEDRAOGO I., PALM K., ZEGHMATI B. - 2008

Anggota komite sertifikasi yang terhormat, saya mempersembahkan kepada Anda pekerjaan kualifikasi akhir, yang tujuannya adalah pengembangan sistem kontrol otomatis untuk ventilasi suplai dan pembuangan. toko produksi.

Kita tahu bahwa otomatisasi adalah salah satu dari faktor kritis pertumbuhan produktivitas di produksi industri, meningkatkan kualitas produk dan layanan. Perluasan ruang lingkup otomatisasi yang konstan adalah salah satu fitur utama industri di tahap ini. Proyek kelulusan yang dikembangkan adalah salah satu ide pewarisan konsep pembangunan bangunan "cerdas", yaitu benda-benda di mana kondisi kehidupan manusia dikendalikan dengan cara teknis.

Tugas utama yang harus diselesaikan dalam desain adalah modernisasi sistem ventilasi udara yang ada di lokasi implementasi - bengkel produksi VOMZ OJSC - untuk memastikan efisiensinya (penghematan energi dan konsumsi panas, mengurangi biaya pemeliharaan sistem, mengurangi waktu henti) , menjaga iklim mikro yang nyaman dan kebersihan udara di area kerja, pengoperasian dan stabilitas, keandalan sistem dalam mode darurat/kritis.

Masalah yang dipertimbangkan dalam proyek kelulusan adalah karena keusangan dan keusangan teknis (keausan) dari sistem kontrol PVV yang ada. Prinsip terdistribusi yang digunakan dalam pembangunan IPV mengecualikan kemungkinan kontrol terpusat (peluncuran dan pemantauan negara). Tidak adanya algoritma start/stop sistem yang jelas juga membuat sistem tidak dapat diandalkan karena kesalahan manusia, dan tidak adanya mode operasi darurat membuatnya tidak stabil dalam kaitannya dengan tugas yang sedang diselesaikan.

Relevansi masalah desain diploma adalah karena peningkatan umum insiden saluran pernapasan dan pilek pekerja, penurunan umum produktivitas tenaga kerja dan kualitas produk di daerah ini. Pengembangan ACS PVV baru secara langsung terkait dengan kebijakan mutu pabrik (ISO 9000), serta program untuk modernisasi peralatan pabrik dan otomatisasi sistem pendukung kehidupan untuk bengkel.

Elemen kontrol pusat dari sistem ini adalah kabinet otomatisasi dengan mikrokontroler dan peralatan, yang dipilih berdasarkan hasil riset pemasaran (poster 1). Ada banyak penawaran pasar, tetapi peralatan yang dipilih setidaknya sebagus rekan-rekannya. Kriteria penting adalah biaya, konsumsi energi dan kinerja pelindung peralatan.

Diagram fungsional otomatisasi IPV ditunjukkan pada gambar 1. Pendekatan terpusat dipilih sebagai yang utama dalam desain ACS, yang memungkinkan sistem untuk dibawa ke implementasi secara mobile, jika perlu, menurut pendekatan campuran , yang menyiratkan kemungkinan pengiriman dan komunikasi dengan jaringan industri lainnya. Pendekatan terpusat sangat skalabel, cukup fleksibel - semua properti kualitas ini ditentukan oleh mikrokontroler yang dipilih - Sistem I / O WAGO, serta implementasi program kontrol.

Selama desain, elemen otomasi dipilih - aktuator, sensor, kriteria pemilihan adalah fungsionalitas, stabilitas kerja di mode kritis, pengukuran parameter/rentang kendali, fitur pemasangan, bentuk keluaran sinyal, mode pengoperasian. Model matematika utama dipilih dan pengoperasian sistem kontrol suhu udara dengan kontrol posisi peredam katup tiga arah disimulasikan. Simulasi dilakukan di lingkungan VisSim.

Untuk regulasi, metode "penyeimbangan parameter" di area nilai terkontrol dipilih. Proporsional dipilih sebagai hukum kontrol, karena tidak ada persyaratan tinggi untuk akurasi dan kecepatan sistem, dan rentang nilai input/output kecil. Fungsi pengontrol dilakukan oleh salah satu port pengontrol sesuai dengan program kontrol. Hasil simulasi blok ini disajikan pada poster 2.

Algoritma operasi sistem ditunjukkan pada gambar 2. Program kontrol yang mengimplementasikan algoritma ini terdiri dari blok fungsional, blok konstanta, fungsi standar dan khusus yang digunakan. Fleksibilitas dan skalabilitas sistem dipastikan baik secara terprogram (penggunaan FB, konstanta, label dan transisi, kekompakan program dalam memori pengontrol) dan secara teknis (penggunaan port input/output yang ekonomis, port redundan).

Secara terprogram menyediakan tindakan sistem di mode darurat(panas berlebih, kegagalan kipas, hipotermia, filter tersumbat, kebakaran). Algoritme operasi sistem dalam mode proteksi kebakaran ditunjukkan pada gambar 3. Algoritme ini memperhitungkan persyaratan standar untuk waktu evakuasi dan tindakan keselamatan kebakaran. Secara umum, penerapan algoritma ini efektif dan dibuktikan dengan pengujian. Masalah modernisasi kap knalpot dalam hal keselamatan kebakaran juga terpecahkan. Solusi yang ditemukan dipertimbangkan dan diterima sebagai rekomendasi.

Keandalan sistem yang dirancang sepenuhnya bergantung pada keandalan perangkat lunak dan dari controller secara keseluruhan. Program kontrol yang dikembangkan menjadi sasaran proses debugging, manual, pengujian struktural dan fungsional. Hanya unit yang direkomendasikan dan bersertifikat yang telah dipilih untuk memastikan keandalan dan kepatuhan terhadap garansi peralatan otomasi. Garansi pabrik untuk kabinet otomasi yang dipilih, yang tunduk pada kepatuhan terhadap kewajiban garansi, adalah 5 tahun.

Juga, struktur umum sistem dikembangkan, siklogram jam dari operasi sistem dibangun, tabel koneksi dan penandaan kabel, diagram instalasi ACS dibentuk.

Indikator ekonomi proyek, yang saya hitung di bagian organisasi dan ekonomi, ditunjukkan pada poster No. 3. Poster yang sama menunjukkan strip chart dari proses desain. Kriteria menurut GOST RISO/IEC 926-93 digunakan untuk mengevaluasi kualitas program kontrol. Evaluasi efisiensi ekonomi pembangunan dilakukan dengan menggunakan analisis SWOT. Jelas bahwa sistem yang dirancang memiliki biaya rendah (struktur biaya - poster 3) dan itu sudah cukup tenggat waktu cepat pengembalian (dihitung menggunakan penghematan minimum). Dengan demikian, kita dapat menyimpulkan tentang efisiensi ekonomi yang tinggi dari pembangunan.

Selain itu, masalah perlindungan tenaga kerja, keamanan listrik, dan keramahan lingkungan dari sistem telah diselesaikan. Pilihan kabel konduktif, filter saluran udara dibuktikan.

Dengan demikian, sebagai hasil dari tesis, proyek modernisasi dikembangkan yang optimal dalam kaitannya dengan semua persyaratan yang ditetapkan. Proyek ini direkomendasikan untuk dilaksanakan sesuai dengan persyaratan modernisasi peralatan pabrik.

Jika efektivitas biaya dan kualitas proyek dikonfirmasi masa percobaan, direncanakan untuk mengimplementasikan level dispatcher menggunakan jaringan lokal perusahaan, serta modernisasi ventilasi lainnya tempat industri untuk menggabungkannya menjadi satu jaringan industri. Dengan demikian, tahapan ini mencakup pengembangan perangkat lunak operator, pencatatan status sistem, kesalahan, kecelakaan (DB), organisasi tempat kerja otomatis atau pos kontrol (CCP). Bisa juga untuk bekerja kelemahan sistem yang ada, seperti modernisasi unit perawatan, serta penyempurnaan katup pemasukan udara dengan mekanisme pembekuan.

anotasi

Proyek diploma mencakup pengantar, 8 bab, kesimpulan, daftar referensi, aplikasi dan 141 halaman teks yang diketik dengan ilustrasi.

Bagian pertama memberikan gambaran dan analisis kebutuhan untuk merancang sistem kontrol otomatis untuk pasokan dan ventilasi buang (SAU SVV) dari toko-toko produksi, penelitian pemasaran lemari otomatisasi. Skema ventilasi khas dan pendekatan alternatif untuk memecahkan masalah desain kelulusan dipertimbangkan.

Pada bagian kedua, diberikan gambaran tentang sistem PLTS yang ada pada objek implementasi - OAO VOMZ, sebagai proses teknologi. Diagram blok umum otomatisasi untuk proses teknologi persiapan udara sedang dibentuk.

Pada bagian ketiga, proposal teknis yang diperluas dirumuskan untuk memecahkan masalah desain kelulusan.

Bagian keempat dikhususkan untuk pengembangan senjata self-propelled. Elemen otomatisasi dan kontrol dipilih, deskripsi teknis dan matematisnya disajikan. Sebuah algoritma untuk mengontrol suhu pasokan udara dijelaskan. Telah terbentuk model dan simulasi pengoperasian ACS untuk menjaga suhu udara di dalam ruangan telah dilakukan. Dipilih dan dibenarkan kabel listrik. Sebuah siklogram jam dari operasi sistem telah dibangun.

Bagian kelima berisi karakteristik teknis dari Sistem I/O WAGO pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC). Tabel koneksi sensor dan aktuator dengan port PLC diberikan, termasuk. dan maya.

Bagian keenam dikhususkan untuk pengembangan algoritma yang berfungsi dan penulisan program kontrol PLC. Pilihan lingkungan pemrograman dibuktikan. Blok-algoritma untuk bekerja dengan sistem diberikan darurat, blok-algoritma blok fungsional, penyelesaian masalah mulai, kontrol dan regulasi. Bagian ini mencakup hasil pengujian dan debugging program kontrol PLC.

Bagian ketujuh berkaitan dengan keselamatan dan keramahan lingkungan proyek. Analisis faktor berbahaya dan berbahaya selama pengoperasian ACS PVV dilakukan, keputusan dibuat tentang perlindungan tenaga kerja dan memastikan keramahan lingkungan proyek. Perlindungan sistem dari situasi darurat sedang dikembangkan, termasuk. memperkuat sistem dalam hal proteksi kebakaran dan memastikan stabilitas operasi dalam situasi darurat. Diagram fungsional utama otomatisasi yang dikembangkan dengan spesifikasi disajikan.

Bagian kedelapan dikhususkan untuk pembenaran organisasi dan ekonomi pembangunan. Perhitungan biaya, efisiensi dan periode pengembalian pengembangan desain, termasuk. mempertimbangkan tahap implementasi. Tahapan pengembangan proyek tercermin, intensitas tenaga kerja dari pekerjaan diperkirakan. Penilaian efisiensi ekonomi proyek menggunakan analisis SWOT pembangunan diberikan.

Sebagai kesimpulan, kesimpulan tentang proyek kelulusan diberikan.

pengantar

Otomasi merupakan salah satu faktor terpenting dalam pertumbuhan produktivitas tenaga kerja dalam produksi industri. Kondisi berkelanjutan untuk mempercepat laju pertumbuhan otomatisasi adalah pengembangan sarana teknis otomatisasi. Sarana teknis otomatisasi mencakup semua perangkat yang termasuk dalam sistem kontrol dan dirancang untuk menerima informasi, mengirimkannya, menyimpan dan mengubahnya, serta untuk menerapkan tindakan kontrol dan pengaturan pada objek kontrol teknologi.

Pengembangan sarana teknologi otomatisasi adalah proses yang kompleks, yang didasarkan pada kepentingan produksi konsumen otomatis, di satu sisi, dan kemampuan ekonomi perusahaan manufaktur, di sisi lain. Insentif utama untuk pembangunan adalah untuk meningkatkan efisiensi produksi - konsumen, melalui pengenalan teknologi baru dapat tepat hanya jika biaya cepat dibayar kembali. Oleh karena itu, kriteria untuk semua keputusan tentang pengembangan dan penerapan alat baru harus merupakan efek ekonomi total, dengan mempertimbangkan semua biaya pengembangan, produksi, dan implementasi. Oleh karena itu, untuk pengembangan, manufaktur harus diambil, pertama-tama, opsi-opsi untuk sarana teknis yang memberikan efek total maksimum.

Perluasan ruang lingkup otomatisasi yang konstan adalah salah satu fitur utama industri pada tahap ini.

Perhatian khusus diberikan pada isu-isu ekologi industri dan keselamatan tenaga kerja dalam produksi. Saat mendesain teknologi modern, peralatan dan struktur, perlu untuk secara ilmiah mendukung perkembangan keselamatan dan tidak berbahayanya pekerjaan.

Pada tahap perkembangan saat ini ekonomi Nasional negara salah satu tugas utama adalah untuk meningkatkan efisiensi produksi sosial berdasarkan proses ilmiah dan teknologi dan penggunaan yang lebih penuh dari semua cadangan. Tugas ini terkait erat dengan masalah mengoptimalkan solusi desain, yang tujuannya adalah untuk menciptakan prasyarat yang diperlukan untuk meningkatkan efisiensi investasi modal, mengurangi periode pengembaliannya dan memastikan peningkatan terbesar dalam produksi per rubel yang dihabiskan. Meningkatkan produktivitas tenaga kerja, menghasilkan produk berkualitas tinggi, meningkatkan kondisi kerja dan istirahat bagi pekerja disediakan oleh sistem ventilasi udara yang menciptakan iklim mikro dan kualitas udara yang diperlukan di tempat.

Tujuan dari proyek diploma adalah pengembangan sistem kontrol otomatis untuk pasokan dan ventilasi buang (ACS PVV) toko produksi.

Masalah yang dipertimbangkan dalam proyek kelulusan adalah karena keausan sistem peralatan otomatis PVV di JSC "Vologda Optical and Mechanical Plant". Selain itu, sistem ini dirancang terdistribusi, yang menghilangkan kemungkinan pengelolaan dan pemantauan terpusat. Situs cetakan injeksi (kategori B untuk keselamatan kebakaran), serta bangunan yang berdekatan dengannya - situs mesin CNC, kantor perencanaan dan pengiriman, gudang, dipilih sebagai objek implementasi.

Tugas proyek kelulusan dirumuskan sebagai hasil studi tentang keadaan ACS PVV saat ini dan berdasarkan tinjauan analitis, diberikan di bagian 3 "Proposal teknis".

Penggunaan ventilasi terkontrol membuka kemungkinan baru untuk memecahkan masalah di atas. Sistem kontrol otomatis yang dikembangkan harus optimal dalam melakukan fungsi yang ditentukan.

Seperti disebutkan di atas, relevansi pengembangan ini disebabkan oleh keusangan senjata self-propelled yang ada, peningkatan jumlah pekerjaan perbaikan pada "rute" ventilasi, serta peningkatan umum dalam kejadian saluran pernapasan dan pilek pekerja, kecenderungan untuk memperburuk kesehatan selama kerja panjang, dan, sebagai akibatnya, penurunan umum dalam produktivitas tenaga kerja dan kualitas produk. Penting untuk dicatat fakta bahwa sistem pengendalian kebakaran yang ada tidak terhubung dengan otomatisasi kebakaran, yang tidak dapat diterima untuk jenis produksi ini. Pengembangan ACS PVV baru secara langsung terkait dengan kebijakan mutu pabrik (ISO 9000), serta program untuk modernisasi peralatan pabrik dan otomatisasi sistem pendukung kehidupan untuk bengkel.

Proyek kelulusan menggunakan sumber daya Internet (forum, perpustakaan digital, artikel dan publikasi, portal elektronik), serta literatur teknis dari bidang subjek yang diperlukan dan teks standar (GOST, SNIP, SanPiN). Juga, pengembangan ACS PVV dilakukan dengan mempertimbangkan proposal dan rekomendasi dari spesialis, berdasarkan rencana pemasangan yang ada, rute kabel, sistem saluran udara.

Perlu dicatat bahwa masalah yang diangkat dalam proyek kelulusan terjadi di hampir semua pabrik tua di kompleks industri militer, peralatan ulang bengkel adalah salah satu tugas terpenting dalam hal memastikan kualitas produk bagi konsumen akhir. Dengan demikian, desain diploma akan mencerminkan akumulasi pengalaman dalam memecahkan masalah serupa di perusahaan dengan jenis produksi yang serupa.

1. Tinjauan analitis

1.1 Analisis umum kebutuhan untuk merancang ACS PVV

Sumber paling penting dari penghematan bahan bakar dan sumber daya energi yang dihabiskan untuk pasokan panas besar bangunan industri dengan konsumsi panas yang signifikan dan energi listrik, adalah untuk meningkatkan efisiensi sistem pasokan dan ventilasi buang (PVV) berdasarkan penggunaan prestasi modern dalam teknologi komputer dan kontrol.

Biasanya, alat otomatisasi lokal digunakan untuk mengontrol sistem ventilasi. Kerugian utama dari peraturan tersebut adalah tidak memperhitungkan keseimbangan udara dan panas aktual bangunan dan kondisi cuaca nyata: suhu udara luar, kecepatan dan arah angin, tekanan atmosfer.

Oleh karena itu, di bawah pengaruh otomatisasi lokal, sistem ventilasi udara, sebagai suatu peraturan, tidak bekerja dalam mode optimal.

Efisiensi sistem ventilasi suplai dan pembuangan dapat ditingkatkan secara signifikan jika sistem dikontrol secara optimal berdasarkan penggunaan seperangkat perangkat keras dan perangkat lunak yang sesuai.

Pembentukan rezim termal dapat direpresentasikan sebagai interaksi faktor-faktor yang mengganggu dan mengatur. Untuk menentukan tindakan kontrol, diperlukan informasi tentang sifat dan jumlah parameter input dan output dan kondisi untuk proses perpindahan panas untuk melanjutkan. Karena tujuan dari pengontrolan peralatan ventilasi adalah untuk memastikan kondisi udara yang dibutuhkan di area kerja bangunan gedung dengan biaya energi dan material minimal, maka dengan bantuan komputer akan mungkin untuk menemukan pilihan terbaik dan mengembangkan tindakan pengendalian yang tepat pada sistem ini. Akibatnya, komputer dengan perangkat keras dan perangkat lunak yang sesuai terbentuk sistem otomatis manajemen rezim termal bangunan (ACS TRP). Pada saat yang sama, perlu juga dicatat bahwa di bawah komputer seseorang dapat memahami panel kontrol PVV, dan panel untuk memantau keadaan PVV, serta komputer sederhana dengan program untuk pemodelan ACS PVV, pengolahan hasil dan manajemen operasional berdasarkan mereka.

Sistem kontrol otomatis adalah kombinasi dari objek kontrol (proses teknologi yang dikendalikan) dan perangkat kontrol, interaksi yang memastikan aliran proses otomatis sesuai dengan program yang diberikan. Dalam hal ini, proses teknologi dipahami sebagai urutan operasi yang harus dilakukan untuk mendapatkan produk jadi dari bahan baku. Dalam kasus PVV produk jadi adalah udara di tempat servis dengan parameter tertentu (suhu, komposisi gas, dll.), dan bahan bakunya adalah udara luar dan pembuangan, pembawa panas, listrik, dll.

Dasar untuk berfungsinya ACS PVV, serta sistem kontrol apa pun, harus didasarkan pada prinsip umpan balik (OS): pengembangan tindakan kontrol berdasarkan informasi tentang objek yang diperoleh dengan menggunakan sensor yang dipasang atau didistribusikan pada objek.

Setiap ACS spesifik dikembangkan berdasarkan teknologi tertentu untuk memproses aliran udara masuk. Seringkali, sistem ventilasi suplai dan pembuangan dikaitkan dengan sistem pendingin udara (persiapan), yang juga tercermin dalam desain otomatisasi kontrol.

Saat diterapkan perangkat offline atau lengkap instalasi teknologi pengolahan udara ACS dipasok sudah terpasang ke dalam peralatan dan sudah digabungkan dengan fungsi kontrol tertentu, yang biasanya dijelaskan secara rinci dalam dokumentasi teknis. Dalam hal ini, penyesuaian, pemeliharaan, dan pengoperasian sistem kontrol tersebut harus dilakukan sesuai dengan dokumentasi yang ditentukan.

Analisis solusi teknis peralatan ventilasi modern dari produsen peralatan ventilasi terkemuka menunjukkan bahwa fungsi kontrol dapat dibagi menjadi dua kategori:

Fungsi kontrol ditentukan oleh teknologi dan peralatan penanganan udara;

Fungsi tambahan, yang sebagian besar merupakan fungsi layanan, disajikan sebagai pengetahuan perusahaan dan tidak dipertimbangkan di sini.

PADA pandangan umum fungsi teknologi utama dari kontrol peralatan penanganan udara dapat dibagi menjadi beberapa kelompok berikut (Gbr. 1.1)

Beras. 1.1 - Fungsi teknologi utama dari kontrol PVV

Mari kita jelaskan apa yang dimaksud dengan fungsi PWV yang ditunjukkan pada Gambar. 1.1.

1.1.1 Fungsi "Pemantauan dan perekaman parameter"

Sesuai dengan SNiP 2.04.05-91, parameter kontrol wajib adalah:

Temperatur dan tekanan di pipa suplai dan pengembalian umum dan di outlet setiap penukar panas;

Suhu udara di luar, suplai udara setelah penukar panas, serta suhu di dalam ruangan;

norma MPC zat berbahaya di udara yang diekstraksi dari ruangan (adanya gas, produk pembakaran, debu tidak beracun).

Parameter lain dalam sistem ventilasi suplai dan pembuangan dikontrol sesuai permintaan spesifikasi peralatan atau kondisi operasi.

Remote control disediakan untuk mengukur parameter utama dari proses teknologi atau parameter yang terlibat dalam implementasi fungsi kontrol lainnya. Kontrol tersebut dilakukan dengan menggunakan sensor dan transduser pengukuran dengan output (jika perlu) dari parameter yang diukur pada indikator atau layar perangkat kontrol (panel kontrol, monitor komputer).

Untuk mengukur parameter lain, instrumen lokal (portabel atau stasioner) biasanya digunakan - termometer penunjuk, pengukur tekanan, perangkat untuk analisis spektral komposisi udara, dll.

Penggunaan perangkat kontrol lokal tidak melanggar prinsip dasar sistem kontrol - prinsip umpan balik. Dalam hal ini, ini diimplementasikan baik dengan bantuan seseorang (operator atau personel pemeliharaan), atau dengan bantuan program kontrol yang "terpasang" ke dalam memori mikroprosesor.

1.1.2 Fungsi "pengendalian operasional dan program"

Penting juga untuk menerapkan opsi seperti "urutan awal". Untuk memastikan start-up normal sistem PVV, hal-hal berikut harus diperhitungkan:

Pembukaan awal peredam udara sebelum menyalakan kipas. Ini disebabkan oleh kenyataan bahwa tidak semua peredam dalam keadaan tertutup dapat menahan perbedaan tekanan yang dibuat oleh kipas, dan waktu pembukaan penuh peredam oleh penggerak listrik mencapai dua menit.

Pemisahan momen start motor listrik. Motor asinkron sering dapat memiliki arus awal yang besar. Jika kipas, drive peredam, dan drive lain dimulai pada saat yang bersamaan, maka karena beban besar pada jaringan listrik gedung, tegangan akan turun tajam, dan motor listrik mungkin tidak dapat dihidupkan. Oleh karena itu, start motor listrik terutama kekuatan tinggi, harus tersebar dari waktu ke waktu.

Pemanasan awal pemanas. Jika pemanas air tidak dipanaskan terlebih dahulu, pelindung embun beku dapat diaktifkan pada suhu luar ruangan yang rendah. Oleh karena itu, ketika memulai sistem, perlu untuk membuka peredam udara suplai, membuka katup tiga arah pemanas air dan menghangatkan pemanas. Biasanya, fungsi ini diaktifkan saat suhu luar ruangan di bawah 12 °C.

Opsi sebaliknya adalah "urutan shutdown" Saat mematikan sistem, pertimbangkan:

Hentikan penundaan kipas angin suplai di unit dengan pemanas listrik. Setelah melepas tegangan dari pemanas listrik, itu harus didinginkan selama beberapa waktu tanpa mematikan kipas angin suplai. Jika tidak, elemen pemanas pemanas udara (pemanas listrik termal - elemen pemanas) mungkin gagal. Untuk tugas-tugas desain diploma yang ada, opsi ini tidak penting karena penggunaan pemanas air, tetapi juga penting untuk diperhatikan.

Jadi, berdasarkan opsi yang dipilih untuk kontrol operasional dan program, dimungkinkan untuk menyajikan jadwal khas untuk menghidupkan dan mematikan perangkat perangkat penanganan udara.

Beras. 1.2 - Sikogram tipikal operasi ACS PVV dengan pemanas air

Seluruh siklus ini (Gbr. 1.2) sistem harus bekerja secara otomatis, dan, sebagai tambahan, pengaktifan peralatan secara individual, yang diperlukan selama penyesuaian dan pemeliharaan preventif, harus disediakan.

Sama pentingnya adalah fungsi kontrol program, seperti mengubah mode musim dingin-musim panas. Implementasi fungsi-fungsi ini sangat relevan dalam kondisi modern kekurangan sumber energi. Dalam dokumen peraturan, kinerja fungsi ini bersifat penasihat - "untuk bangunan publik, administrasi, perumahan dan industri, sebagai aturan, pengaturan parameter terprogram harus disediakan untuk memastikan pengurangan konsumsi panas."

Dalam kasus paling sederhana, fungsi-fungsi ini menyediakan pemadaman umum AC pada titik waktu tertentu, atau penurunan (kenaikan) nilai yang ditetapkan dari parameter yang dikontrol (misalnya, suhu) tergantung pada perubahan beban panas di kamar berlayanan.

Lebih efisien, tetapi juga lebih sulit untuk diterapkan, adalah kontrol perangkat lunak, yang menyediakan perubahan otomatis dalam struktur sistem pendingin udara dan algoritma untuk operasinya tidak hanya dalam mode musim dingin-musim panas tradisional, tetapi juga dalam mode transisi. Analisis dan sintesis struktur EWP dan algoritma operasinya biasanya dilakukan berdasarkan model termodinamikanya.

Dalam hal ini, motivasi utama dan kriteria pengoptimalan, sebagai suatu peraturan, adalah keinginan untuk memastikan, mungkin, konsumsi energi minimum dengan pembatasan biaya modal, dimensi, dll.

1.1.3 Fungsi " fungsi pelindung dan kunci"

Fungsi pelindung dan interlock umum untuk sistem otomasi dan peralatan listrik (perlindungan terhadap sirkuit pendek, panas berlebih, pembatasan gerakan, dll.) Ditetapkan oleh antardepartemen dokumen normatif. Fungsi seperti itu biasanya diimplementasikan oleh perangkat terpisah (sekring, perangkat arus sisa, sakelar batas, dll.). Penggunaannya diatur oleh aturan instalasi listrik (PUE), aturan keselamatan kebakaran (PPB).

Perlindungan beku. Fungsi perlindungan otomatis dari pembekuan harus disediakan di area dengan perkiraan suhu luar ruangan untuk periode dingin minus 5 ° C dan di bawahnya. Penukar panas dari pemanas pertama (pemanas air) dan recuperator (jika ada) harus dilindungi.

Biasanya, perlindungan antibeku dari penukar panas dilakukan berdasarkan sensor atau sensor-relai suhu udara di hilir peralatan dan suhu pembawa panas di pipa balik.

Bahaya pembekuan diprediksi oleh suhu udara di depan peralatan (tн<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.

Selama jam tidak bekerja, untuk sistem dengan pelindung embun beku, katup harus tetap terbuka sedikit (5-25%) dengan peredam udara luar tertutup. Untuk keandalan perlindungan yang lebih besar saat sistem dimatikan, fungsi pengaturan otomatis (stabilisasi) suhu air di pipa balik terkadang diterapkan.

1.1.4 Fungsi “perlindungan peralatan teknologi dan peralatan listrik”

1. Filter kontrol kontaminasi

Kontrol penyumbatan filter dinilai dengan penurunan tekanan melintasi filter, yang diukur dengan sensor tekanan diferensial. Sensor mengukur perbedaan tekanan udara sebelum dan sesudah filter. Penurunan tekanan yang diizinkan melintasi filter ditunjukkan dalam paspornya (untuk pengukur tekanan yang disajikan pada rute udara pabrik, menurut lembar data - 150-300 Pa). Perbedaan ini diatur selama commissioning sistem pada sensor diferensial (pengaturan sensor). Ketika setpoint tercapai, sensor mengirimkan sinyal tentang tingkat debu maksimum filter dan kebutuhan untuk perawatan atau penggantiannya. Jika filter tidak dibersihkan atau diganti dalam jangka waktu tertentu (biasanya 24 jam) setelah sinyal batas debu dikeluarkan, disarankan untuk melakukan shutdown darurat pada sistem.

Sensor serupa direkomendasikan untuk dipasang pada kipas. Jika kipas atau sabuk penggerak kipas gagal, sistem harus dimatikan dalam mode darurat. Namun, sensor tersebut sering diabaikan karena alasan ekonomi, yang sangat memperumit diagnostik sistem dan pemecahan masalah di masa mendatang.

2. Kunci otomatis lainnya

Selain itu, kunci otomatis harus disediakan untuk:

Membuka dan menutup katup udara luar saat kipas dihidupkan dan dimatikan (peredam);

Membuka dan menutup katup sistem ventilasi yang dihubungkan oleh saluran udara untuk pertukaran penuh atau sebagian jika terjadi kegagalan salah satu sistem;

Katup penutup sistem ventilasi untuk ruangan yang dilindungi oleh instalasi pemadam api gas ketika kipas sistem ventilasi ruangan ini dimatikan;

Memastikan aliran minimum udara luar dalam sistem dengan aliran variabel, dll.

1.1.5 Fungsi kontrol

Fungsi pengaturan - pemeliharaan otomatis dari parameter yang ditetapkan adalah yang utama menurut definisi untuk sistem ventilasi suplai dan pembuangan yang beroperasi dengan aliran variabel, resirkulasi udara, pemanas udara.

Fungsi-fungsi ini dilakukan menggunakan loop kontrol tertutup, di mana prinsip umpan balik hadir dalam bentuk eksplisit: informasi tentang objek yang berasal dari sensor diubah oleh perangkat kontrol menjadi tindakan kontrol. pada gambar. 1.3 menunjukkan contoh loop kontrol suhu udara suplai dalam AC bersaluran. Suhu udara dipertahankan oleh pemanas air yang melaluinya cairan pendingin dilewatkan. Udara yang melewati pemanas memanas. Temperatur udara setelah water heater diukur dengan sensor (T), kemudian nilainya diumpankan ke alat pembanding (US) dari nilai temperatur terukur dan temperatur setpoint. Bergantung pada perbedaan antara suhu setpoint (Tset) dan nilai suhu terukur (Tmeas), perangkat kontrol (P) menghasilkan sinyal yang bekerja pada aktuator (M - penggerak listrik katup tiga arah). Aktuator membuka atau menutup katup tiga arah ke posisi di mana kesalahannya adalah:

e \u003d Tust - Tism

akan minimal.

Beras. 1.3 - Pasokan sirkuit kontrol suhu udara di saluran udara dengan penukar panas air: T - sensor; AS - perangkat perbandingan; P - perangkat kontrol; M - perangkat eksekutif

Dengan demikian, konstruksi sistem kontrol otomatis (ACS) berdasarkan persyaratan untuk akurasi dan parameter lain dari operasinya (stabilitas, osilasi, dll.) direduksi menjadi pilihan struktur dan elemennya, serta penentuan parameter pengontrol. Biasanya, ini dilakukan oleh spesialis otomasi dengan menggunakan teori kontrol klasik. Saya hanya akan mencatat bahwa pengaturan pengontrol ditentukan oleh properti dinamis dari objek kontrol dan hukum kontrol yang dipilih. Hukum regulasi adalah hubungan antara sinyal input (?) dan output (Ur) dari regulator.

Yang paling sederhana adalah hukum regulasi proporsional, di mana? dan Ur saling berhubungan dengan koefisien konstan Kp. Koefisien ini adalah parameter pengaturan pengontrol semacam itu, yang disebut P-regulator. Implementasinya membutuhkan penggunaan elemen penguat yang dapat disesuaikan (mekanik, pneumatik, listrik, dll.), Yang dapat berfungsi baik dengan dan tanpa sumber energi tambahan.

Salah satu jenis pengontrol P adalah pengontrol posisi yang menerapkan hukum kontrol proporsional pada Kp dan membentuk sinyal keluaran Ur yang memiliki sejumlah nilai konstan, misalnya, dua atau tiga, sesuai dengan pengontrol dua atau tiga posisi. Pengendali semacam itu kadang-kadang disebut pengendali relai karena kesamaan karakteristik grafisnya dengan relai. Parameter pengaturan regulator tersebut adalah nilai zona mati De.

Dalam teknologi otomatisasi sistem ventilasi, pengontrol on-off, karena kesederhanaan dan keandalannya, telah menemukan aplikasi luas dalam mengontrol suhu (termostat), tekanan (saklar tekanan) dan parameter lain dari status proses.

Regulator dua posisi juga digunakan dalam sistem perlindungan otomatis, pemblokiran, dan peralihan mode operasi peralatan. Dalam hal ini, fungsinya dilakukan oleh sensor-relay.

Terlepas dari keunggulan P-regulator ini, mereka memiliki kesalahan statis yang besar (untuk nilai Kp yang kecil) dan kecenderungan untuk berosilasi sendiri (untuk nilai Kp yang besar). Oleh karena itu, dengan persyaratan yang lebih tinggi untuk fungsi pengaturan sistem otomasi dalam hal akurasi dan stabilitas, undang-undang kontrol yang lebih kompleks juga digunakan, misalnya, undang-undang PI dan PID.

Juga, pengaturan suhu pemanasan udara dapat dilakukan oleh P-regulator, yang bekerja sesuai dengan prinsip keseimbangan: naikkan suhu ketika nilainya kurang dari nilai yang ditetapkan, dan sebaliknya. Penafsiran undang-undang ini juga menemukan penerapan dalam sistem yang tidak memerlukan akurasi tinggi.

1.2 Analisis skema tipikal yang ada untuk ventilasi otomatis toko produksi

Ada sejumlah implementasi standar otomatisasi sistem ventilasi suplai dan pembuangan, yang masing-masing memiliki sejumlah kelebihan dan kekurangan. Saya perhatikan bahwa meskipun terdapat banyak skema dan pengembangan standar, sangat sulit untuk membuat ACS seperti itu yang akan fleksibel dalam hal pengaturan relatif terhadap produksi di mana ia diimplementasikan. Jadi, untuk desain ACS untuk ventilasi udara dan udara, analisis menyeluruh dari struktur ventilasi yang ada, analisis proses teknologi dari siklus produksi, serta analisis persyaratan untuk perlindungan tenaga kerja, ekologi, listrik dan keselamatan kebakaran diperlukan. Selain itu, ACS PVV sering dirancang khusus dalam kaitannya dengan bidang aplikasinya.

Bagaimanapun, kelompok berikut biasanya dianggap sebagai data awal yang khas pada tahap desain awal:

1. Data umum: lokasi teritorial objek (kota, kabupaten); jenis dan tujuan benda.

2. Informasi tentang bangunan dan bangunan: denah dan bagian yang menunjukkan semua dimensi dan elevasi relatif terhadap permukaan tanah; indikasi kategori bangunan (pada rencana arsitektur) sesuai dengan standar keselamatan kebakaran; ketersediaan bidang teknis dengan indikasi ukurannya; lokasi dan karakteristik sistem ventilasi yang ada; karakteristik pembawa energi;

3. Informasi tentang proses teknologi: gambar proyek teknologi (rencana) yang menunjukkan penempatan peralatan teknologi; spesifikasi peralatan dengan indikasi kapasitas terpasang; karakteristik rezim teknologi -- jumlah shift kerja, jumlah rata-rata pekerja per shift; mode operasi peralatan (simultanitas operasi, faktor beban, dll.); jumlah emisi berbahaya ke udara (MAC zat berbahaya).

Sebagai data awal untuk menghitung otomatisasi sistem PVV, mereka mengambil:

Kinerja sistem yang ada (daya, pertukaran udara);

Daftar parameter udara yang akan diatur;

Batas regulasi;

Pengoperasian otomatisasi saat menerima sinyal dari sistem lain.

Dengan demikian, pelaksanaan sistem otomasi dirancang berdasarkan tugas yang diberikan padanya, dengan mempertimbangkan norma dan aturan, serta data dan skema awal umum. Penyusunan skema dan pemilihan peralatan untuk sistem otomasi ventilasi dilakukan secara individual.

Mari kita sajikan skema khas sistem kontrol pasokan dan ventilasi pembuangan yang ada, kami akan mengkarakterisasi beberapa di antaranya mengenai kemungkinan menggunakannya untuk menyelesaikan masalah proyek kelulusan (Gbr. 1.4 - 1.5, 1.9).

Beras. 1.4 - Ventilasi aliran langsung ACS

Sistem otomasi ini telah digunakan secara aktif di pabrik, pabrik, gedung perkantoran. Objek kontrol di sini adalah kabinet otomasi (panel kontrol), perangkat pemasangannya adalah sensor saluran, aksi kontrol ada pada motor motor kipas, motor peredam. Ada juga ATS pemanas/pendingin. Ke depan, dapat dicatat bahwa sistem yang ditunjukkan pada Gambar. 1.4a adalah prototipe dari sistem yang harus digunakan di bagian cetakan injeksi Pabrik Optik dan Mekanik OAO Vologda. Pendinginan udara di tempat industri tidak efektif karena volume tempat ini, dan pemanasan merupakan prasyarat untuk berfungsinya sistem kontrol udara otomatis dengan benar.

Beras. 1.5- Ventilasi ACS dengan penukar panas

Pembangunan sistem kontrol otomatis untuk PVV menggunakan unit pemulihan panas (recuperator) memungkinkan pemecahan masalah konsumsi listrik yang berlebihan (untuk pemanas listrik), masalah emisi ke lingkungan. Arti pemulihan adalah bahwa udara yang dikeluarkan secara tidak dapat ditarik kembali dari ruangan, memiliki suhu yang diatur di dalam ruangan, bertukar energi dengan udara luar yang masuk, yang parameternya, sebagai suatu peraturan, berbeda secara signifikan dari yang ditetapkan. Itu. di musim dingin, udara ekstrak hangat yang dikeluarkan sebagian memanaskan pasokan udara luar, sementara di musim panas udara ekstrak yang lebih dingin mendinginkan sebagian udara pasokan. Dalam kasus terbaik, pemulihan dapat mengurangi konsumsi energi untuk pengolahan udara pasokan hingga 80%.

Secara teknis, pemulihan pasokan dan ventilasi pembuangan dilakukan dengan menggunakan penukar panas berputar dan sistem dengan pembawa panas perantara. Dengan demikian, kami mendapatkan keuntungan baik dalam memanaskan udara dan mengurangi pembukaan peredam (lebih banyak waktu idle motor yang mengendalikan peredam diperbolehkan) - semua ini memberikan keuntungan keseluruhan dalam hal penghematan listrik.

Sistem pemulihan panas menjanjikan dan aktif dan sedang diperkenalkan untuk menggantikan sistem ventilasi yang lebih tua. Namun, perlu dicatat bahwa sistem seperti itu memerlukan investasi modal tambahan, namun, periode pengembaliannya relatif singkat, sedangkan profitabilitasnya sangat tinggi. Juga, tidak adanya pelepasan konstan ke lingkungan meningkatkan kinerja lingkungan dari organisasi peralatan otomatis semacam itu. Pengoperasian sistem yang disederhanakan dengan pemulihan panas dari udara (resirkulasi udara) ditunjukkan pada Gambar 1.6.

Beras. 1.6 - Pengoperasian sistem pertukaran udara dengan resirkulasi (pemulihan)

Penukar panas aliran silang atau pelat (Gbr. 1.5 c, d) terdiri dari pelat (aluminium), yang mewakili sistem saluran untuk aliran dua aliran udara. Dinding saluran umum untuk suplai dan pembuangan udara dan mudah dipindahkan. Karena luas permukaan pertukaran yang besar dan aliran udara turbulen di saluran, tingkat pemulihan panas yang tinggi (perpindahan panas) dicapai dengan resistensi hidrolik yang relatif rendah. Efisiensi penukar panas pelat mencapai 70%.

Beras. 1.7 - Organisasi pertukaran udara ACS PVV berdasarkan penukar panas pelat

Hanya panas sensibel dari udara ekstrak yang digunakan, karena Pasokan dan udara buangan tidak bercampur dengan cara apa pun, dan kondensat yang terbentuk selama pendinginan udara buangan ditahan oleh pemisah dan dikeluarkan oleh sistem drainase dari panci pembuangan. Untuk mencegah pembekuan kondensat pada suhu rendah (turun hingga -15°C), persyaratan yang sesuai untuk otomatisasi dibentuk: ia harus memastikan penghentian berkala kipas suplai atau pemindahan sebagian udara luar ke saluran bypass melewati panas saluran penukar. Satu-satunya batasan dalam penerapan metode ini adalah penyeberangan wajib cabang pasokan dan pembuangan di satu tempat, yang dalam kasus modernisasi sederhana ACS menimbulkan sejumlah kesulitan.

Sistem pemulihan dengan pendingin perantara (Gbr. 1.5 a, b) adalah sepasang penukar panas yang dihubungkan oleh pipa tertutup. Satu penukar panas terletak di saluran pembuangan, dan yang lainnya di saluran pasokan. Campuran glikol yang tidak membeku bersirkulasi dalam sirkuit tertutup, mentransfer panas dari satu penukar panas ke penukar panas lainnya, dan dalam hal ini, jarak dari unit penanganan udara ke unit pembuangan bisa sangat signifikan.

Efisiensi pemulihan panas dengan metode ini tidak melebihi 60%. Biayanya relatif tinggi, tetapi dalam beberapa kasus ini mungkin satu-satunya pilihan untuk pemulihan panas.

Beras. 1.8 - Prinsip pemulihan panas menggunakan pembawa panas perantara

Penukar panas putar (penukar panas berputar, recuperator) - adalah rotor dengan saluran untuk saluran udara horizontal. Bagian dari rotor terletak di saluran pembuangan, dan sebagian lagi di saluran suplai. Berputar, rotor menerima panas dari udara buang dan mentransfernya ke udara suplai, dan panas sensibel dan laten, serta kelembaban, ditransfer. Efisiensi pemulihan panas maksimum dan mencapai 80%.

Beras. 1.9 - ACS PVV dengan penukar panas putar

Pembatasan penggunaan metode ini terutama disebabkan oleh fakta bahwa hingga 10% dari udara buangan dicampur dengan udara suplai, dan dalam beberapa kasus ini tidak dapat diterima atau tidak diinginkan (jika udara memiliki tingkat polusi yang signifikan) . Persyaratan desain mirip dengan versi sebelumnya - mesin knalpot dan pasokan terletak di tempat yang sama. Cara ini lebih mahal dari yang pertama dan jarang digunakan.

Secara umum, sistem dengan pemulihan 40-60% lebih mahal daripada sistem serupa tanpa pemulihan, namun, biaya pengoperasian akan berbeda secara signifikan. Bahkan dengan harga energi saat ini, periode pengembalian untuk sistem pemulihan tidak melebihi dua musim pemanasan.

Saya ingin mencatat bahwa penghematan energi juga dipengaruhi oleh algoritma kontrol. Namun, harus selalu diperhitungkan bahwa semua sistem ventilasi dirancang untuk beberapa kondisi rata-rata. Misalnya, laju aliran udara luar ditentukan untuk satu jumlah orang, tetapi dalam kenyataannya ruangan mungkin kurang dari 20% dari nilai yang diterima, tentu saja, dalam hal ini, laju aliran udara luar yang dihitung akan jelas berlebihan, ventilasi dalam mode berlebihan akan menyebabkan hilangnya sumber daya energi yang tidak masuk akal. Adalah logis dalam hal ini untuk mempertimbangkan beberapa mode operasi, misalnya, musim dingin / musim panas. Jika otomatisasi dapat mengatur mode seperti itu, penghematannya jelas. Pendekatan lain terkait dengan pengaturan aliran udara luar ruangan tergantung pada kualitas lingkungan gas di dalam ruangan, yaitu. sistem otomasi mencakup penganalisis gas untuk gas berbahaya dan memilih nilai aliran udara luar ruangan sehingga kandungan gas berbahaya tidak melebihi nilai maksimum yang diizinkan.

1.3 Riset pemasaran

Saat ini, semua produsen peralatan ventilasi terkemuka di dunia diwakili secara luas di pasar otomatisasi untuk pasokan dan ventilasi buang, dan masing-masing berspesialisasi dalam produksi peralatan di segmen tertentu. Seluruh pasar peralatan ventilasi dapat dibagi menjadi area aplikasi berikut:

Keperluan rumah tangga dan semi industri;

tujuan industri;

Peralatan ventilasi untuk tujuan "khusus".

Karena proyek kelulusan mempertimbangkan desain otomasi untuk sistem pasokan dan pembuangan tempat industri, untuk membandingkan pengembangan yang diusulkan dengan yang tersedia di pasar, perlu untuk memilih paket otomasi serupa yang ada dari produsen terkenal.

Hasil riset pemasaran paket PVV ACS yang ada disajikan pada Lampiran A.

Jadi, sebagai hasil dari riset pemasaran, beberapa senjata self-propelled yang paling umum digunakan dari berbagai produsen dipertimbangkan, dengan mempelajari dokumentasi teknisnya, informasi berikut diperoleh:

Komposisi paket PVV ACS yang sesuai;

Daftar parameter kontrol (tekanan di saluran udara, suhu, kebersihan, kelembaban udara);

Merek pengontrol logika yang dapat diprogram dan peralatannya (perangkat lunak, sistem perintah, prinsip pemrograman);

Ketersediaan koneksi dengan sistem lain (apakah komunikasi dengan otomatisasi kebakaran disediakan, apakah ada dukungan untuk protokol jaringan area lokal);

Desain pelindung (keselamatan listrik, keselamatan kebakaran, perlindungan debu, kekebalan kebisingan, perlindungan kelembaban).

2. Deskripsi jaringan ventilasi bengkel produksi sebagai objek kontrol otomatis

Secara umum, berdasarkan hasil analisis pendekatan yang ada untuk otomatisasi sistem ventilasi dan persiapan udara, serta hasil tinjauan analitis dari skema tipikal, dapat disimpulkan bahwa tugas yang dipertimbangkan dalam proyek kelulusan relevan di saat ini, secara aktif dipertimbangkan dan dipelajari oleh biro desain khusus (SKB).

Saya perhatikan bahwa ada tiga pendekatan utama untuk penerapan otomatisasi untuk sistem ventilasi:

Pendekatan terdistribusi: penerapan otomatisasi PVV berdasarkan peralatan switching lokal, setiap kipas dikendalikan oleh perangkat yang sesuai.

Pendekatan ini digunakan untuk merancang otomatisasi sistem ventilasi yang relatif kecil di mana tidak ada ekspansi lebih lanjut yang diperkirakan. Dia yang paling tua. Keuntungan dari pendekatan ini termasuk, misalnya, fakta bahwa jika terjadi kecelakaan pada salah satu cabang ventilasi yang dikendalikan, sistem membuat penghentian darurat hanya pada tautan/bagian ini. Selain itu, pendekatan ini relatif sederhana untuk diterapkan, tidak memerlukan algoritma kontrol yang rumit, dan menyederhanakan pemeliharaan perangkat sistem ventilasi.

Pendekatan terpusat: penerapan sistem ventilasi otomatis berdasarkan sekelompok pengontrol logika atau pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC), seluruh sistem ventilasi dikendalikan secara terpusat sesuai dengan data yang diprogram.

Pendekatan terpusat lebih dapat diandalkan daripada pendekatan terdistribusi. Semua pengelolaan VVV bersifat kaku, dilakukan atas dasar program. Keadaan ini memberlakukan persyaratan tambahan baik pada penulisan kode program (perlu mempertimbangkan banyak kondisi, termasuk tindakan dalam situasi darurat), dan pada perlindungan khusus dari PLC kontrol. Pendekatan ini telah menemukan aplikasi untuk kompleks administrasi dan industri kecil. Ini dibedakan oleh fleksibilitas pengaturan, kemampuan untuk menskalakan sistem hingga batas yang wajar, serta kemungkinan integrasi seluler sistem sesuai dengan prinsip organisasi campuran;

Pendekatan campuran: digunakan dalam desain sistem besar (sejumlah besar peralatan terkontrol dengan kinerja besar), merupakan kombinasi dari pendekatan terdistribusi dan terpusat. Dalam kasus umum, pendekatan ini mengasumsikan hierarki tingkat yang dipimpin oleh komputer kontrol dan "komputer mikro" budak, sehingga membentuk jaringan produksi kontrol global dalam kaitannya dengan perusahaan. Dengan kata lain, pendekatan ini merupakan pendekatan sentralisasi terdistribusi dengan sistem pengiriman.

Dalam hal tugas yang harus diselesaikan dalam desain kelulusan, yang paling disukai adalah pendekatan terpusat untuk implementasi otomatisasi PVV. Karena sistem sedang dikembangkan untuk tempat industri kecil, adalah mungkin untuk menggunakan pendekatan ini untuk objek lain dengan tujuan integrasi selanjutnya ke dalam satu ACS dari IPV.

Seringkali, lemari kontrol ventilasi dilengkapi dengan antarmuka yang memungkinkan pemantauan status sistem ventilasi dengan informasi yang ditampilkan pada monitor komputer. Namun, perlu dicatat bahwa implementasi ini memerlukan komplikasi tambahan dari program kontrol, pelatihan spesialis yang memantau keadaan dan membuat keputusan operasional berdasarkan data yang diperoleh secara visual dari survei sensor. Selain itu, selalu ada faktor kesalahan manusia dalam situasi darurat. Oleh karena itu, penerapan kondisi ini lebih merupakan opsi tambahan untuk desain paket otomatisasi PVV.

2.1 Deskripsi sistem kontrol otomatis yang ada untuk suplai dan ventilasi pembuangan di bengkel produksi

Untuk memastikan prinsip dasar ventilasi bengkel produksi, yang terdiri dari menjaga parameter dan komposisi udara dalam batas yang dapat diterima, perlu untuk memasok udara bersih ke tempat-tempat di mana pekerja berada, diikuti dengan distribusi udara ke seluruh ruangan.

Di bawah pada gambar. 2.1 menunjukkan ilustrasi sistem ventilasi suplai dan pembuangan yang khas, serupa dengan yang tersedia di lokasi implementasi.

Sistem ventilasi tempat industri terdiri dari kipas angin, saluran udara, saluran masuk udara luar, perangkat untuk membersihkan udara yang masuk dan keluar ke atmosfer, dan perangkat pemanas udara (pemanas air).

Desain sistem pasokan dan ventilasi pembuangan yang ada dilakukan sesuai dengan persyaratan SNiP II 33-75 "Pemanasan, ventilasi, dan pendingin udara", serta GOST 12.4.021-75 "SSBT. Sistem ventilasi. Persyaratan umum", yang menentukan persyaratan untuk instalasi, commissioning dan operasi.

Pemurnian udara tercemar yang dipancarkan ke atmosfer dilakukan oleh perangkat khusus - pemisah debu (digunakan di lokasi produksi cetakan injeksi), filter saluran udara, dll. Harus diperhitungkan bahwa pemisah debu tidak memerlukan kontrol tambahan dan dipicu saat ventilasi buang dihidupkan.

Selain itu, pembersihan udara yang diekstraksi dari area kerja dapat dilakukan di ruang pengendapan debu (hanya untuk debu kasar) dan presipitator elektrostatik (untuk debu halus). Pemurnian udara dari gas berbahaya dilakukan dengan menggunakan zat penyerap dan dekontaminasi khusus, termasuk yang diterapkan pada filter (dalam sel filter).

Beras. 2.1 - Sistem ventilasi suplai dan pembuangan dari bengkel produksi 1 - perangkat pemasukan udara; 2 - pemanas untuk pemanasan; 3- kipas pasokan; 4 - saluran udara utama; 5 - cabang saluran; 6 - suplai nozel; 7 - hisap lokal; 8 dan 9 - tuan. saluran pembuangan udara; 10 - pemisah debu; 11 - kipas angin; 12 - poros untuk mengeluarkan udara murni ke atmosfer

Otomatisasi sistem yang ada relatif sederhana. Proses teknologi ventilasi adalah sebagai berikut:

1. awal shift kerja - sistem pasokan dan ventilasi buang dimulai. Kipas digerakkan oleh starter terpusat. Dengan kata lain, panel kontrol terdiri dari dua starter - untuk start dan stop/shutdown darurat. Pergeseran berlangsung 8 jam - dengan jam istirahat, yaitu, sistem diam selama rata-rata 1 jam selama jam kerja. Selain itu, “pemblokiran” kontrol seperti itu secara ekonomi tidak efisien, karena menyebabkan pengeluaran listrik yang berlebihan.

Perlu dicatat bahwa tidak ada kebutuhan produksi untuk ventilasi pembuangan untuk bekerja terus-menerus, disarankan untuk menyalakannya ketika udara tercemar, atau, misalnya, diperlukan untuk menghilangkan energi panas berlebih dari area kerja.

2. Pembukaan peredam perangkat asupan udara juga dikendalikan oleh peralatan awal lokal, udara dengan parameter lingkungan eksternal (suhu, kemurnian) ditarik ke saluran udara oleh kipas suplai karena perbedaan dalam tekanan.

3. Udara yang diambil dari lingkungan eksternal melewati pemanas air, memanas hingga nilai suhu yang dapat diterima, dan dihembuskan ke dalam ruangan melalui saluran udara melalui nozel suplai. Pemanas air memberikan pemanasan udara yang signifikan, kontrol pemanas dilakukan secara manual, tukang listrik membuka peredam peredam. Untuk periode musim panas, pemanas dimatikan. Air panas yang dipasok dari rumah boiler internal digunakan sebagai pembawa panas. Tidak ada sistem kontrol suhu udara otomatis, akibatnya ada kelebihan sumber daya yang besar.

Dokumen serupa

Keunikan penggunaan sistem kontrol unit ventilasi suplai berdasarkan pengontrol MS8.2. Fungsionalitas dasar pengontrol. Contoh spesifikasi untuk otomatisasi instalasi ventilasi suplai untuk skema berdasarkan MC8.2.

kerja praktek, ditambahkan 25/05/2010

Analisis komparatif karakteristik teknis desain standar menara pendingin. Elemen sistem pasokan air dan klasifikasinya. Model matematis dari proses daur ulang air, pemilihan dan deskripsi peralatan dan kontrol otomatisasi.

tesis, ditambahkan 09/04/2013

Dasar-dasar fungsi sistem kontrol otomatis untuk suplai dan ventilasi buang, konstruksinya, dan deskripsi matematisnya. peralatan proses teknologi. Pemilihan dan perhitungan regulator. Studi stabilitas ATS, indikator kualitasnya.

makalah, ditambahkan 16/02/2011

Deskripsi proses perlakuan panas-kelembaban produk berbasis beton semen. Kontrol otomatis proses ventilasi ruang uap. Pilihan jenis pengukur tekanan diferensial dan perhitungan perangkat penyempitan. Rangkaian pengukuran potensiometer otomatis.

makalah, ditambahkan 25/10/2009

Peta rute teknologi untuk memproses roda cacing. Perhitungan kelonggaran dan batasan dimensi untuk pemrosesan produk. Pengembangan program kontrol. Pembenaran dan pilihan perangkat penjepit. Perhitungan ventilasi tempat industri.

tesis, ditambahkan 29/08/2012

Karakteristik kompleks yang dirancang dan pilihan teknologi untuk proses produksi. Mekanisasi pasokan air dan penyiraman hewan. Perhitungan teknologi dan pemilihan peralatan. Ventilasi dan sistem pemanas udara. Perhitungan pertukaran udara dan pencahayaan.

makalah, ditambahkan 12/01/2008

Sistem ventilasi pasokan, struktur internal dan hubungan elemen, penilaian keuntungan dan kerugian penggunaan, persyaratan peralatan. Langkah-langkah untuk penghematan energi, otomatisasi kontrol sistem ventilasi hemat energi.

makalah, ditambahkan 08/04/2015

Pengembangan skema teknologi untuk otomatisasi lantai berpemanas listrik. Perhitungan dan pemilihan elemen otomatisasi. Analisis kebutuhan dalam skema kontrol. Penentuan indikator utama keandalan. Tindakan pencegahan keselamatan saat memasang peralatan otomatisasi.

makalah, ditambahkan 30/05/2015

Peralatan untuk proses teknologi reformasi katalitik. Fitur pasar otomatisasi. Pilihan kompleks komputer kontrol dan sarana otomatisasi lapangan. Perhitungan dan pemilihan pengaturan regulator. Sarana teknis otomatisasi.

tesis, ditambahkan 23/05/2015

Deskripsi teknologi skema struktural proyek untuk mengotomatisasi pemrosesan gas hidrokarbon jenuh. Studi tentang diagram fungsional otomatisasi dan alasan pemilihan instrumentasi instalasi. Model matematika dari loop kontrol.

Pada bagian ini, kami menjelaskan elemen utama yang membentuk sistem kontrol, memberi mereka deskripsi teknis dan deskripsi matematis. Mari kita membahas lebih detail tentang sistem kontrol otomatis suhu pasokan udara yang melewati pemanas yang dikembangkan. Karena produk utama pelatihan adalah suhu udara, maka dalam kerangka proyek kelulusan, seseorang dapat mengabaikan konstruksi model matematika dan pemodelan proses sirkulasi dan aliran udara. Juga, pembuktian matematis dari fungsi ACS PVV ini dapat diabaikan karena kekhasan arsitektur bangunan - masuknya udara eksternal yang tidak siap ke bengkel dan gudang melalui slot dan celah adalah signifikan. Itulah sebabnya, pada kecepatan aliran udara berapa pun, keadaan “kelaparan oksigen” di antara para pekerja bengkel ini praktis tidak mungkin.

Dengan demikian, kami mengabaikan konstruksi model termodinamika distribusi udara di dalam ruangan, serta deskripsi matematis ACS dalam hal aliran udara, karena ketidaksesuaiannya. Mari kita membahas lebih detail tentang pengembangan ACS suhu udara pasokan. Bahkan, sistem ini merupakan sistem kontrol otomatis posisi peredam pertahanan udara tergantung pada suplai suhu udara. Regulasi adalah hukum proporsional dengan metode penyeimbangan nilai.

Mari kita sajikan elemen utama yang termasuk dalam ACS, kami akan memberikan karakteristik teknisnya, yang memungkinkan untuk mengidentifikasi fitur kontrolnya. Saat memilih peralatan dan alat otomatisasi, kami dipandu oleh paspor teknis mereka dan perhitungan teknik sebelumnya dari sistem lama, serta hasil eksperimen dan pengujian.

Pasokan dan buang kipas sentrifugal

Kipas sentrifugal konvensional adalah roda dengan bilah kerja yang terletak di selubung spiral, selama rotasi di mana udara yang masuk melalui saluran masuk memasuki saluran di antara bilah dan bergerak melalui saluran ini di bawah aksi gaya sentrifugal, dikumpulkan oleh spiral casing dan diarahkan ke outletnya. Casing juga berfungsi untuk mengubah dynamic head menjadi static head. Untuk meningkatkan tekanan, diffuser ditempatkan di belakang casing. pada gambar. 4.1 menunjukkan pandangan umum dari kipas sentrifugal.

Roda sentrifugal konvensional terdiri dari bilah, cakram belakang, hub, dan cakram depan. Sebuah cast atau hub yang diputar, dirancang agar sesuai dengan roda pada poros, dipaku, disekrup atau dilas ke cakram belakang. Pisau terpaku ke disk. Tepi utama bilah biasanya melekat pada cincin depan.

Selubung spiral terbuat dari baja lembaran dan dipasang pada penyangga independen; untuk kipas berdaya rendah, mereka dipasang ke tempat tidur.

Ketika roda berputar, sebagian energi yang disuplai ke mesin dipindahkan ke udara. Tekanan yang dihasilkan oleh roda tergantung pada kerapatan udara, bentuk geometris bilah dan kecepatan keliling di ujung bilah.

Tepi keluar bilah kipas sentrifugal dapat ditekuk ke depan, radial, dan ditekuk ke belakang. Sampai baru-baru ini, tepi bilah sebagian besar ditekuk ke depan, karena ini memungkinkan untuk mengurangi dimensi keseluruhan kipas. Saat ini banyak ditemukan impeler dengan sudu melengkung ke belakang, karena hal ini dapat meningkatkan efisiensi. penggemar.

Beras. 4.1

Saat memeriksa kipas, harus diingat bahwa tepi bilah outlet (ke arah udara) harus selalu ditekuk ke arah yang berlawanan dengan arah putaran impeler untuk memastikan masuknya bebas benturan.

Kipas yang sama, ketika mengubah kecepatan rotasi, dapat memiliki suplai yang berbeda dan mengembangkan tekanan yang berbeda, tidak hanya bergantung pada sifat kipas dan kecepatan rotasi, tetapi juga pada saluran udara yang terhubung dengannya.

Karakteristik kipas mengungkapkan hubungan antara parameter utama operasinya. Karakteristik lengkap kipas pada kecepatan poros konstan (n = const) dinyatakan oleh ketergantungan antara suplai Q dan tekanan P, daya N dan efisiensi.Ketergantungan P (Q), N (Q) dan T (Q) biasanya dibangun di atas satu grafik. Mereka memilih kipas. Karakteristik dibangun atas dasar tes. pada gambar. 4.2 menunjukkan karakteristik aerodinamis dari kipas sentrifugal VTS-4-76-16, yang digunakan sebagai kipas suplai di lokasi implementasi

Beras. 4.2

Kapasitas kipas adalah 70.000 m3/jam atau 19,4 m3/s. Kecepatan poros kipas - 720 rpm. atau 75,36 rad/dtk., daya penggerak motor kipas asinkron adalah 35 kW.

Kipas angin meniup udara luar ke dalam pemanas. Sebagai hasil dari pertukaran panas udara dengan air panas melewati tabung penukar panas, udara yang lewat dipanaskan.

Pertimbangkan skema untuk mengatur mode operasi kipas VTS-4-76 No. 16. pada gambar. 4.3 menunjukkan diagram fungsional unit kipas dengan kontrol kecepatan.

Beras. 4.3

Fungsi transfer kipas dapat direpresentasikan sebagai penguatan, yang ditentukan berdasarkan karakteristik aerodinamis kipas (Gbr. 4.2). Faktor amplifikasi kipas pada titik operasi adalah 1,819 m3/s (minimal mungkin, berdasarkan percobaan).

Beras. 4.4

eksperimental Telah ditetapkan bahwa untuk menerapkan mode operasi kipas yang diperlukan, perlu untuk memasok nilai tegangan berikut ke konverter frekuensi kontrol (Tabel 4.1):

Tabel 4.1 Mode operasi ventilasi suplai

Pada saat yang sama, untuk meningkatkan keandalan motor listrik dari kipas baik di bagian suplai dan knalpot, tidak perlu mengatur mode operasinya dengan kinerja maksimum. Tugas studi eksperimental adalah untuk menemukan tegangan kontrol seperti itu di mana norma-norma nilai tukar udara yang dihitung di bawah akan diamati.

Ventilasi pembuangan diwakili oleh tiga kipas sentrifugal VC-4-76-12 (kapasitas 28.000 m3/jam pada n=350 rpm, daya penggerak asinkron N=19.5 kW) dan VC-4-76-10 (kapasitas 20.000 m3 /jam pada n=270 rpm, daya penggerak asinkron N=12,5 kW). Sama halnya dengan suplai untuk cabang ventilasi buang, nilai tegangan kontrol diperoleh secara eksperimental (Tabel 4.2).

Untuk mencegah keadaan "kelaparan oksigen" di bengkel kerja, kami menghitung nilai tukar udara untuk mode operasi kipas yang dipilih. Itu harus memenuhi syarat:

Tabel 4.2 Mode operasi ventilasi pembuangan

Dalam perhitungan, kami mengabaikan pasokan udara yang datang dari luar, serta arsitektur bangunan (dinding, langit-langit).

Dimensi ruangan untuk ventilasi: 150x40x10 m, volume total ruangan adalah Vroom? 60.000 m3. Volume pasokan udara yang diperlukan adalah 66.000 m3 / jam (untuk koefisien 1,1, dipilih sebagai minimum, karena aliran udara dari luar tidak diperhitungkan). Jelas bahwa mode operasi yang dipilih dari kipas suplai memenuhi kondisi yang disetel.

Total volume udara buangan dihitung dengan menggunakan rumus berikut:

Untuk menghitung cabang knalpot, mode "ekstraksi darurat" dipilih. Dengan mempertimbangkan faktor koreksi 1,1 (karena mode operasi darurat diambil seminimal mungkin), volume udara buangan akan sama dengan 67,76 m3 / jam. Nilai ini memenuhi kondisi (4.2) dalam batas kesalahan yang diizinkan dan reservasi yang diterima sebelumnya, yang berarti bahwa mode operasi kipas yang dipilih akan mengatasi tugas memastikan nilai tukar udara.

Juga di motor listrik kipas ada perlindungan bawaan terhadap panas berlebih (termostat). Ketika suhu motor naik, kontak relay termostat akan menghentikan motor. Sensor tekanan diferensial akan merekam penghentian motor listrik dan memberikan sinyal ke panel kontrol. Hal ini diperlukan untuk menyediakan respons ACS PVV terhadap penghentian darurat motor kipas.

Kirim karya bagus Anda di basis pengetahuan sederhana. Gunakan formulir di bawah ini

Mahasiswa, mahasiswa pascasarjana, ilmuwan muda yang menggunakan basis pengetahuan dalam studi dan pekerjaan mereka akan sangat berterima kasih kepada Anda.

Dokumen serupa

makalah, ditambahkan 16/02/2011

Karakteristik umum dan tujuan, area aplikasi praktis dari sistem kontrol otomatis untuk suplai dan ventilasi pembuangan. Otomatisasi proses regulasi, prinsip dan tahapan implementasinya. Pilihan dana dan justifikasi ekonominya.

tesis, ditambahkan 04/10/2011

Analisis skema standar yang ada untuk ventilasi otomatis toko produksi. Model matematika dari proses ventilasi tempat industri, pemilihan dan deskripsi peralatan dan kontrol otomatisasi. Perhitungan biaya proyek otomatisasi.

tesis, ditambahkan 11/06/2012

tesis, ditambahkan 09/04/2013

Karakteristik umum dari pipa minyak. Karakteristik iklim dan geologi situs. Rencana induk stasiun pompa. Pemompaan utama dan pertanian tangki PS-3 "Almetyevsk". Perhitungan sistem ventilasi pasokan dan pembuangan dari toko pompa.

tesis, ditambahkan 17/04/2013

Analisis pengembangan proyek desain untuk tongkat dekoratif. Lambang sebagai disiplin khusus yang mempelajari tentang lambang. Metode pembuatan perkakas untuk model lilin. Tahapan perhitungan ventilasi suplai dan pembuangan untuk departemen peleburan.

tesis, ditambahkan 26/01/2013

Deskripsi instalasi sebagai objek otomatisasi, opsi untuk meningkatkan proses teknologi. Perhitungan dan pemilihan elemen dari sarana teknis yang kompleks. Perhitungan sistem kontrol otomatis. Pengembangan perangkat lunak aplikasi.

tesis, ditambahkan 24/11/2014

Peramalan rezim termal di area yang dilayani adalah tugas multifaktorial. Diketahui bahwa rezim termal dibuat dengan bantuan sistem pemanas, ventilasi, dan pendingin udara. Namun, saat merancang sistem pemanas, dampak aliran udara yang diciptakan oleh sistem lain tidak diperhitungkan. Ini sebagian dibenarkan oleh fakta bahwa pengaruh aliran udara pada rezim termal dapat menjadi tidak signifikan dengan mobilitas udara normatif di area yang dilayani.

Penggunaan sistem pemanas berseri membutuhkan pendekatan baru. Ini termasuk kebutuhan untuk mematuhi standar paparan manusia di tempat kerja dan dengan mempertimbangkan distribusi panas radiasi di atas permukaan internal selubung bangunan. Memang, dengan pemanasan berseri, permukaan ini terutama dipanaskan, yang, pada gilirannya, mengeluarkan panas ke ruangan dengan konveksi dan radiasi. Karena inilah suhu udara internal yang dibutuhkan dipertahankan.

Sebagai aturan, untuk sebagian besar jenis bangunan, bersama dengan sistem pemanas, sistem ventilasi diperlukan. Jadi, ketika menggunakan sistem pemanas berseri-seri gas, ruangan harus dilengkapi dengan sistem ventilasi. Pertukaran udara minimum tempat dengan pelepasan gas dan uap berbahaya ditentukan oleh SP 60.13330.12. Ventilasi pemanas dan pendingin udara dan setidaknya sekali, dan pada ketinggian lebih dari 6 m - setidaknya 6 m 3 per 1 m 2 luas lantai. Selain itu, kinerja sistem ventilasi juga ditentukan oleh tujuan tempat dan dihitung dari kondisi asimilasi panas atau emisi gas atau kompensasi untuk hisap lokal. Secara alami, jumlah pertukaran udara juga harus diperiksa untuk kondisi asimilasi produk pembakaran. Kompensasi volume udara yang dikeluarkan dilakukan oleh sistem ventilasi suplai. Pada saat yang sama, peran penting dalam pembentukan rezim termal di area yang dilayani adalah milik jet pasokan dan panas yang diperkenalkan oleh mereka.

Metode dan hasil penelitian

Jadi, ada kebutuhan untuk mengembangkan model matematis perkiraan dari proses kompleks perpindahan panas dan massa yang terjadi di ruangan dengan pemanas dan ventilasi berseri-seri. Model matematika adalah sistem persamaan keseimbangan udara-panas untuk volume karakteristik dan permukaan ruangan.

Solusi sistem memungkinkan untuk menentukan parameter udara di area yang dilayani dengan berbagai opsi untuk menempatkan perangkat pemanas berseri-seri, dengan mempertimbangkan pengaruh sistem ventilasi.

Kami akan mempertimbangkan konstruksi model matematika menggunakan contoh fasilitas produksi yang dilengkapi dengan sistem pemanas berseri-seri dan tidak memiliki sumber pembangkit panas lainnya. Fluks panas dari radiator didistribusikan sebagai berikut. Aliran konvektif naik ke zona atas di bawah langit-langit dan mengeluarkan panas ke permukaan bagian dalam. Komponen pancaran fluks panas radiator dirasakan oleh permukaan bagian dalam dari struktur penutup luar ruangan. Pada gilirannya, permukaan ini mengeluarkan panas dengan konveksi ke udara internal dan dengan radiasi ke permukaan internal lainnya. Bagian dari panas ditransfer melalui struktur penutup eksternal ke udara luar. Skema perhitungan perpindahan panas ditunjukkan pada gambar. 1a.

Kami akan mempertimbangkan konstruksi model matematika menggunakan contoh fasilitas produksi yang dilengkapi dengan sistem pemanas berseri dan tidak memiliki sumber pelepasan panas lainnya. Aliran konvektif naik ke zona atas di bawah langit-langit dan mengeluarkan panas ke permukaan bagian dalam. Komponen pancaran fluks panas radiator dirasakan oleh permukaan bagian dalam dari struktur penutup luar ruangan

Selanjutnya, pertimbangkan konstruksi skema sirkulasi aliran udara (Gbr. 1b). Mari kita terima skema organisasi "top-up" pertukaran udara. Udara disuplai dalam jumlah besar M pr ke arah area yang dilayani dan dihapus dari zona atas dengan laju aliran M di = M dll. Pada tingkat bagian atas area servis, aliran udara dalam jet adalah M halaman Peningkatan aliran udara di jet suplai terjadi karena udara yang bersirkulasi, yang terlepas dari jet.

Mari kita perkenalkan batas-batas bersyarat aliran - permukaan di mana kecepatan hanya memiliki komponen normal untuk mereka. pada gambar. 1b, batas aliran ditunjukkan dengan garis putus-putus. Kemudian kami memilih perkiraan volume: serviced area (ruang dengan tempat tinggal permanen orang); volume pancaran suplai dan aliran konveksi dekat dinding. Arah aliran konveksi dekat-dinding tergantung pada rasio suhu permukaan bagian dalam dari struktur penutup luar dan udara sekitar. pada gambar. 1b menunjukkan diagram dengan aliran konveksi jatuh di dekat dinding.

Jadi, suhu udara di area yang dilayani t wz terbentuk sebagai hasil pencampuran udara dari pancaran suplai, aliran konveksi dekat dinding, dan panas konvektif dari permukaan internal lantai dan dinding.

Dengan mempertimbangkan skema perpindahan panas dan sirkulasi aliran udara yang dikembangkan (Gbr. 1), kami akan menyusun persamaan keseimbangan panas-udara untuk volume yang dialokasikan:

Di Sini dengan— kapasitas panas udara, J/(kg °C); Q dari adalah kekuatan sistem pemanas berseri-seri gas, W; Q Dengan dan Q* c - perpindahan panas konvektif dari permukaan bagian dalam dinding di dalam area servis dan dinding di atas area servis, W; t halaman, t c dan t wz adalah suhu udara dalam pancaran suplai di pintu masuk ke area kerja, di aliran konvektif dekat-dinding dan di area kerja, °C; Q tp - kehilangan panas ruangan, W, sama dengan jumlah kehilangan panas melalui struktur penutup luar:

Aliran udara di jet suplai di pintu masuk ke area servis dihitung menggunakan dependensi yang diperoleh oleh M. I. Grimitlin.

Misalnya, untuk diffuser udara yang membuat jet kompak, laju aliran dalam jet adalah:

di mana m adalah faktor redaman kecepatan; F 0 - luas penampang pipa saluran masuk distributor udara, m 2; x- jarak dari distributor udara ke tempat masuk ke area servis, m; Ke n adalah koefisien non-isotermal.

Aliran udara dalam aliran konvektif dekat-dinding ditentukan oleh:

di mana t c adalah suhu permukaan bagian dalam dinding luar, °C.

Persamaan keseimbangan panas untuk permukaan batas memiliki bentuk:

Di Sini Q c , Q* c , Q tolong dan Q pt - perpindahan panas konvektif dari permukaan bagian dalam dinding di dalam area servis - masing-masing dinding di atas area servis, lantai dan pelapis; Q tp.s, Q* tp.s, Q mp, Q tp.pt - kehilangan panas melalui struktur yang sesuai; W dengan, W* c , W tolong, W nm adalah fluks panas radiasi dari emitor yang tiba di permukaan ini. Perpindahan panas konveksi ditentukan oleh ketergantungan yang diketahui:

di mana m J adalah koefisien yang ditentukan dengan mempertimbangkan posisi permukaan dan arah aliran panas; F J adalah luas permukaan, m 2 ; t J adalah perbedaan suhu antara permukaan dan udara sekitar, °C; J- indeks tipe permukaan.

Kehilangan panas Q tJ dapat dinyatakan sebagai

di mana t n adalah suhu udara luar, °C; t J adalah suhu permukaan internal struktur penutup luar, °C; R dan R n - ketahanan panas dan perpindahan panas dari pagar luar, m 2 ° / W.

Sebuah model matematis dari proses perpindahan panas dan massa di bawah aksi gabungan dari pemanasan berseri-seri dan ventilasi telah diperoleh. Hasil dari solusi memungkinkan untuk memperoleh karakteristik utama dari rezim termal ketika merancang sistem pemanas berseri-seri untuk bangunan untuk berbagai keperluan yang dilengkapi dengan sistem ventilasi.

Fluks panas radiasi dari emitor sistem pemanas berseri wj dihitung dalam hal area radiasi timbal balik sesuai dengan metode untuk orientasi sewenang-wenang dari emitor dan permukaan sekitarnya:

di mana dengan 0 adalah emisivitas benda yang benar-benar hitam, W / (m 2 K 4); IJ adalah tingkat emisivitas yang berkurang dari permukaan yang terlibat dalam pertukaran panas Saya dan J; H IJ adalah area radiasi timbal balik dari permukaan Saya dan J, m2 ; T I adalah suhu rata-rata permukaan pancaran, ditentukan dari keseimbangan panas radiator, K; T J adalah suhu permukaan penerima panas, K.

Dengan mengganti ekspresi untuk aliran panas dan laju aliran udara dalam jet, kami memperoleh sistem persamaan yang merupakan model matematika perkiraan dari proses perpindahan panas dan massa dalam pemanasan berseri. Program komputer standar dapat digunakan untuk memecahkan sistem.