Wiskundig model van het ventilatieproces van industriële gebouwen, selectie en beschrijving van automatiseringsapparatuur en bedieningselementen. Moderne problemen van wetenschap en onderwijs Aan- en afvoer van centrifugaalventilatoren

Glebov R. S., promovendus Tumanov M. P., kandidaat Technische Wetenschappen, universitair hoofddocent

Antyushin S. S., postdoctorale student (Moscow State Institute of Electronics and Mathematics (Technical University)

PRAKTISCHE ASPECTEN VAN WISKUNDE MODEL-IDENTIFICATIE

VENTILATIE-EENHEID

Door de opkomst van nieuwe eisen aan ventilatiesystemen kunnen experimentele methoden voor het opzetten van gesloten regelkringen de automatiseringsproblemen niet volledig oplossen. technologisch proces. Experimentele afstemmingsmethoden hebben ingebouwde optimalisatiecriteria (controlekwaliteitscriteria), wat hun reikwijdte beperkt. Parametrische synthese van een controlesysteem dat rekening houdt met alle vereisten referentiekader, vereist een wiskundig model van het object. Het artikel geeft een analyse van de structuren van wiskundige modellen ventilatie unit, wordt een methode voor het identificeren van een ventilatie-eenheid overwogen en wordt de mogelijkheid beoordeeld om de verkregen modellen voor praktische toepassing te gebruiken.

Trefwoorden: identificatie, wiskundig model, ventilatie-eenheid, experimentele studie van het wiskundig model, kwaliteitscriteria van het wiskundig model.

PRAKTISCHE ASPECTEN VAN IDENTIFICATIE VAN WISKUNDIG MODEL

VAN VENTILERENDE INSTALLATIE

In verband met het optreden van nieuwe eisen aan ventilatiesystemen, kunnen experimentele methoden voor het aanpassen van de gesloten contouren van het management een probleem van automatisering van technologische processen niet volledig oplossen. Experimentele aanpassingsmethoden hebben de gestelde criteria van optimalisatie (criterium van kwaliteit van het management) dat het toepassingsgebied ervan beperkt. Parametrische synthese van het besturingssysteem, het technische project dat alle vereisten in aanmerking neemt, vereist een wiskundig model van het object. van ventilatie-installatie wordt overwogen, de mogelijkheid van toepassing van de ontvangen modellen voor toepassing in praktijk wordt geschat.

Trefwoorden: identificatie, wiskundig model, ventilatie-installatie, experimenteel onderzoek van wiskundig model, kwaliteitscriteria van wiskundig model.

Invoering

Regeling van ventilatiesystemen is een van de belangrijkste taken van automatisering technische systemen het opbouwen van. Eisen aan regelsystemen van ventilatie-units zijn geformuleerd als kwaliteitscriteria in het tijdsdomein.

Belangrijkste kwaliteitscriteria:

1 keer overgangsproces(tnn) - tijd voor de ventilatie-unit om in de bedrijfsmodus te gaan.

2. Constante fout (eust) - maximum tolerantie toevoerluchttemperatuur van de ingestelde temperatuur.

Indirecte kwaliteitscriteria:

3. Overshoot (Ah) - overmatig stroomverbruik bij aansturing ventilatie-unit.

4. De mate van fluctuatie (y) - overmatige slijtage van ventilatieapparatuur.

5. De mate van verzwakking (y) - kenmerkt de kwaliteit en snelheid van het vaststellen van het vereiste temperatuurregime.

De belangrijkste taak van het automatiseren van het ventilatiesysteem is de parametrische synthese van de controller. Parametrische synthese bestaat uit het bepalen van de coëfficiënten van de controller om de kwaliteitscriteria voor het ventilatiesysteem te waarborgen.

Voor de synthese van een ventilatie-unitcontroller worden technische methoden gekozen die handig zijn voor toepassing in de praktijk en die geen studie van een wiskundig model van het object vereisen: de methode Nabo18-21Seg1er (G), de methode Chin-NgoneS-KeS , nck(SNK). Aan moderne ventilatie-automatiseringssystemen worden hoge eisen gesteld aan kwaliteitsindicatoren, de toegestane randvoorwaarden van indicatoren worden verkleind en controletaken met meerdere criteria verschijnen. Technische methoden voor het aanpassen van regelgevers maken het niet mogelijk de daarin vervatte criteria voor de controlekwaliteit te wijzigen. Bij gebruik van de N2-methode om de controller af te stemmen, is het kwaliteitscriterium bijvoorbeeld een dempingsfactor van vier en bij gebruik van de SHA-methode is het kwaliteitscriterium de maximale zwenksnelheid bij afwezigheid van overshoot. Het gebruik van deze methoden bij het oplossen van controleproblemen met meerdere criteria vereist extra handmatige aanpassing van de coëfficiënten. De tijd en kwaliteit van het afstemmen van de regelkringen is in dit geval afhankelijk van de ervaring van de servicemonteur.

Sollicitatie moderne middelen wiskundige modellering voor de synthese van het regelsysteem van de ventilatie-eenheid verbetert de kwaliteit van de regelprocessen aanzienlijk, verkort de installatietijd van het systeem en maakt ook de synthese mogelijk van algoritmische middelen voor het detecteren en voorkomen van ongevallen. Om het regelsysteem te simuleren, is het noodzakelijk om een adequaat wiskundig model van de ventilatie-eenheid (regelobject) te maken.

Het praktisch gebruik van wiskundige modellen zonder de toereikendheid te beoordelen levert een aantal problemen op:

1. Regelaarinstellingen verkregen met wiskundige modellering, garanderen in de praktijk niet de conformiteit van kwaliteitsindicatoren.

2. Het gebruik in de praktijk van regelaars met ingebouwd wiskundig model (forceringscontrole, Smith's extrapolator, etc.) kan leiden tot een verslechtering van kwaliteitsindicatoren. Als de tijdconstante niet overeenkomt of de winst wordt onderschat, neemt de tijd die de ventilatie-eenheid nodig heeft om de bedrijfsmodus te bereiken toe, als de winst te hoog is, treedt overmatige slijtage van de ventilatieapparatuur op, enz.

3. De praktische toepassing van adaptieve regelaars met een schatting volgens het referentiemodel veroorzaakt ook een verslechtering van kwaliteitsindicatoren vergelijkbaar met het bovenstaande voorbeeld.

4. Regelaarinstellingen verkregen door optimale controlemethoden garanderen in de praktijk geen naleving van kwaliteitsindicatoren.

doel deze studie is het bepalen van de structuur van het rekenmodel van de ventilatie-unit (volgens de regelkring temperatuur regime) en beoordeling van de geschiktheid ervan voor echte fysieke processen van luchtverwarming in ventilatiesystemen.

De ervaring met het ontwerpen van besturingssystemen toont aan dat het onmogelijk is om alleen op basis van theoretische studies van de fysieke processen van het systeem een wiskundig model te verkrijgen dat geschikt is voor een echt systeem. Daarom werden tijdens het proces van het synthetiseren van het ventilatie-eenheidmodel, gelijktijdig met theoretische studies, experimenten uitgevoerd om het wiskundige model van het systeem te bepalen en te verfijnen - de identificatie ervan.

Technologisch proces van het ventilatiesysteem, organisatie van het experiment

en structurele identificatie

Het regelobject van het ventilatiesysteem is de centrale airconditioning, waarin de luchtstroom wordt verwerkt en aan de geventileerde ruimten wordt toegevoerd. De taak van het lokale ventilatiecontrolesysteem is: automatisch onderhoud toevoerluchttemperatuur in het kanaal. De huidige waarde van de luchttemperatuur wordt geschat door een sensor die in het toevoerkanaal of in de serviceruimte is geïnstalleerd. De toevoerluchttemperatuur wordt geregeld door een elektrische of waterverwarmer. Bij gebruik van een boiler is het uitvoerend orgaan een driewegklep, bij gebruik van een elektrische verwarming - een pulsbreedte- of thyristor-vermogensregelaar.

Het standaard regelalgoritme voor de toevoerluchttemperatuur is: gesloten systeem automatische regeling (CAP), met een PID-regelaar als regelapparaat. De structuur van het geautomatiseerde regelsysteem voor de temperatuur van de toevoerlucht voor ventilatie wordt getoond (Fig. 1).

Rijst. 1. Constructieschema van het automatische regelsysteem van de ventilatie-unit (regelkanaal toevoerluchttemperatuur). Wreg - PF van de regelaar, Lio - PF van het uitvoerend orgaan, Wcal - PF van de luchtverwarmer, Wvv - overdrachtsfunctie van het luchtkanaal. u1 - temperatuurinstelpunt, XI - temperatuur in het kanaal, XI - sensoruitlezingen, E1 - regelfout, U1 - regelactie van de regelaar, U2 - verwerking van het regelaarsignaal door de aandrijving, U3 - warmte overgedragen door de verwarming naar de kanaal.

De synthese van een wiskundig model van een ventilatiesysteem gaat ervan uit dat de structuur van elke overdrachtsfunctie die er deel van uitmaakt, bekend is. De toepassing van een wiskundig model dat de overdrachtsfuncties van individuele elementen van het systeem bevat, is: uitdagende taak en garandeert in de praktijk niet de superpositie van afzonderlijke elementen met origineel systeem. Om het wiskundige model te identificeren, is het handig om de structuur van het ventilatieregelsysteem in twee delen te verdelen: a priori bekend (controller) en onbekend (object). De overdrachtsfunctie van het object ^ob) omvat: de overdrachtsfunctie van het uitvoerend orgaan ^o), de overdrachtsfunctie van de luchtverwarmer ^cal), de overdrachtsfunctie van het luchtkanaal ^vv), de overdrachtsfunctie van de sensor ^datum). De taak van het identificeren van de ventilatie-eenheid bij het regelen van de temperatuur van de luchtstroom wordt beperkt tot het bepalen van de functionele relatie tussen het stuursignaal naar het bedieningselement van de luchtverwarmer U1 en de temperatuur van de luchtstroom XI.

Om de structuur van het wiskundige model van de ventilatie-eenheid te bepalen, is het noodzakelijk om een identificatie-experiment uit te voeren. Het verkrijgen van de gewenste eigenschappen is mogelijk door passief en actief te experimenteren. De passieve experimentmethode is gebaseerd op de registratie van gecontroleerde procesparameters in de normale bedrijfsmodus van het object zonder dat er opzettelijke verstoringen in worden aangebracht. In de installatiefase is het ventilatiesysteem niet in normale werking, dus de passieve experimentmethode is niet geschikt voor onze doeleinden. De actieve experimentmethode is gebaseerd op het gebruik van bepaalde kunstmatige verstoringen die volgens een vooraf gepland programma in het object worden geïntroduceerd.

Er zijn drie fundamentele methoden voor actieve identificatie van een object: de methode van voorbijgaande kenmerken (de reactie van een object op een "stap"), de methode om een object te storen met periodieke signalen (de reactie van een object op harmonische storingen met verschillende frequenties) en de methode van de reactie van het object op een delta-puls. Vanwege de grote traagheid van ventilatiesystemen (TOB varieert van tientallen seconden tot enkele minuten), identificatie door signalen van peri

Voor het verder lezen van het artikel dient u de volledige tekst aan te schaffen. Artikelen worden verzonden in het formaat PDF naar het e-mailadres dat tijdens de betaling is opgegeven. Levertijd is minder dan 10 minuten. Kosten per artikel 150 roebel.

Vergelijkbare wetenschappelijke werken over het onderwerp "Algemene en complexe problemen van de natuur- en exacte wetenschappen"

ADAPTIEVE BESTURING VAN EEN VENTILATIE-UNIT MET DYNAMISCHE LUCHTTOEVOER
Glebov R.S., Tumanov MP - 2012
Het probleem van beheer en modellering van noodsituaties in oliemijnen
Liskova M.Yu., Naumov I.S. - 2013
OVER DE TOEPASSING VAN DE THEORIE VAN PARAMETRISCHE CONTROLE VOOR COMPUTABLE MODELLEN VAN ALGEMEEN EVENWICHT
ADILOV ZHEKSENBEK MAKEEVICH, ASHIMOV ABDYKAPPAR ASHIMOVICH, ASHIMOV ASCAR ABDIKAPPAROVICH, BOROVSKY NIKOLAY YURIEVICH, BOROVSKY YURI VYACHESLAVOVICH, SULTANOV BAKHYT TURLYKHANOVICH - 2010
MODELLEN VAN EEN BIOCLIMATISCH DAK MET NATUURLIJKE VENTILATIE
OUEDRAOGO A., OUEDRAOGO I., PALM K., ZEGHMATI B. - 2008

Geachte leden van de certificatiecommissie, ik presenteer onder uw aandacht het laatste kwalificerende werk, met als doel de ontwikkeling van een automatisch controlesysteem voor toevoer- en afvoerventilatie productie winkels.

We weten dat automatisering een van de kritische factoren productiviteitsgroei in industriële productie, het verhogen van de kwaliteit van producten en diensten. De constante uitbreiding van de reikwijdte van automatisering is een van de belangrijkste kenmerken van de industrie in dit stadium. Het ontwikkelde afstudeerproject is een van de ideeën om het zich ontwikkelende concept van het bouwen van "intelligente" gebouwen te erven, dat wil zeggen objecten waarin de omstandigheden van het menselijk leven met technische middelen worden gecontroleerd.

De belangrijkste taken die in het ontwerp moeten worden opgelost, zijn de modernisering van het bestaande luchtventilatiesysteem op de implementatielocatie - de productiewerkplaatsen van VOMZ OJSC - om de efficiëntie te waarborgen (besparing op energie- en warmteverbruik, verlaging van systeemonderhoudskosten, vermindering van uitvaltijd) , behoud van een comfortabel microklimaat en zuivere lucht in werkgebieden, bruikbaarheid en stabiliteit, betrouwbaarheid van het systeem in nood-/kritieke modi.

Het probleem dat in het afstudeerproject aan de orde is geweest, wordt veroorzaakt door de veroudering en technische veroudering (slijtage) van het bestaande controlesysteem van de PVV. Het gedistribueerde principe dat bij de constructie van de IPV is gebruikt, sluit de mogelijkheid van gecentraliseerde controle (lancering en monitoring van de staat) uit. Het ontbreken van een duidelijk start/stop-algoritme van het systeem maakt het systeem ook onbetrouwbaar vanwege menselijke fouten, en het ontbreken van noodbedieningsmodi maakt het onstabiel met betrekking tot de taken die worden opgelost.

De relevantie van het probleem van diploma-ontwerp is te wijten aan de algemene toename van de incidentie van luchtwegen en verkoudheden van werknemers, de algemene daling van de arbeidsproductiviteit en de kwaliteit van producten op dit gebied. De ontwikkeling van een nieuwe ACS PVV houdt rechtstreeks verband met het kwaliteitsbeleid van de fabriek (ISO 9000), evenals met programma's voor de modernisering van fabrieksuitrusting en automatisering van levensondersteunende systemen voor werkplaatsen.

Het centrale besturingselement van het systeem is een automatiseringskast met een microcontroller en apparatuur, geselecteerd op basis van de resultaten van marktonderzoek (poster 1). Er zijn veel marktaanbiedingen, maar de geselecteerde apparatuur is minstens zo goed als zijn tegenhangers. Een belangrijk criterium waren de kosten, het energieverbruik en de beschermende prestaties van de apparatuur.

Het functionele schema van de automatisering van de IPV is weergegeven in tekening 1. Bij het ontwerp van de ACS is als hoofdaanpak gekozen voor de centrale aanpak, waardoor het systeem eventueel mobiel tot uitvoering kan worden gebracht volgens een gemengde aanpak , wat de mogelijkheid inhoudt van verzending en communicatie met andere industriële netwerken. De gecentraliseerde aanpak is zeer schaalbaar, flexibel genoeg - al deze kwaliteitseigenschappen worden bepaald door de geselecteerde microcontroller - WAGO I / O-systeem, evenals de implementatie van het besturingsprogramma.

Tijdens het ontwerp werden automatiseringselementen geselecteerd - actuatoren, sensoren, het selectiecriterium was functionaliteit, stabiliteit van het werk in kritieke modi, parametermeet-/regelbereik, montagekenmerken, signaaluitgangsvorm, bedrijfsmodi. De belangrijkste wiskundige modellen worden geselecteerd en de werking van het luchttemperatuurregelsysteem met de regeling van de positie van de demper van de driewegklep wordt gesimuleerd. De simulatie is uitgevoerd in de VisSim-omgeving.

Voor de regeling is gekozen voor de methode van "parameterbalancering" op het gebied van gecontroleerde waarden. Proportioneel werd gekozen als de regelwet, omdat er geen hoge eisen worden gesteld aan de nauwkeurigheid en snelheid van het systeem, en het bereik van input/output-waarden klein is. De controllerfuncties worden uitgevoerd door een van de controllerpoorten in overeenstemming met het besturingsprogramma. De simulatieresultaten van dit blok worden gepresenteerd in poster 2.

Het systeembedieningsalgoritme wordt getoond in tekening 2. Het besturingsprogramma dat dit algoritme implementeert, bestaat uit functionele blokken, een blok met constanten, standaard- en gespecialiseerde functies worden gebruikt. De flexibiliteit en schaalbaarheid van het systeem is zowel programmatisch (gebruik van FB's, constanten, labels en overgangen, compactheid van het programma in het geheugen van de controller) als technisch (zuinig gebruik van input/output-poorten, redundante poorten) verzekerd.

Zorgt programmatisch voor de acties van het systeem in noodmodi(oververhitting, ventilatorstoring, onderkoeling, verstopt filter, brand). Het algoritme van de werking van het systeem in de brandbeveiligingsmodus is weergegeven in tekening 3. Dit algoritme houdt rekening met de eisen van de normen voor evacuatietijd en brandveiligheidsmaatregelen. Over het algemeen is de toepassing van dit algoritme effectief en bewezen door tests. Ook het probleem van de modernisering van afzuigkappen op het gebied van brandveiligheid werd opgelost. De gevonden oplossingen werden beschouwd en aanvaard als aanbevelingen.

De betrouwbaarheid van het ontworpen systeem hangt volledig af van de betrouwbaarheid software en van de controller als geheel. Het ontwikkelde besturingsprogramma is onderworpen aan het proces van debuggen, handmatig, structureel en functioneel testen. Alleen aanbevolen en gecertificeerde units zijn geselecteerd om de betrouwbaarheid en naleving van de garantie op de automatiseringsapparatuur te garanderen. De fabrieksgarantie voor de geselecteerde automatiseringskast is, mits naleving van de garantieverplichtingen, 5 jaar.

Ook werd een algemene structuur van het systeem ontwikkeld, een klokcyclogram van de systeemwerking gebouwd, een tabel met verbindingen en kabelmarkeringen, een ACS-installatieschema gevormd.

De economische indicatoren van het project, door mij berekend in het organisatorische en economische deel, zijn weergegeven op poster nr. 3. Dezelfde poster toont een stripschema van het ontwerpproces. Criteria volgens GOST RISO/IEC 926-93 werden gebruikt om de kwaliteit van het controleprogramma te evalueren. De evaluatie van de economische efficiëntie van de ontwikkeling werd uitgevoerd met behulp van een SWOT-analyse. Het is duidelijk dat het ontworpen systeem lage kosten heeft (kostenstructuur - poster 3) en het is voldoende snelle deadlines terugverdientijd (berekend met minimale besparingen). We kunnen dus concluderen over de hoge economische efficiëntie van de ontwikkeling.

Bovendien werden problemen met arbeidsbescherming, elektrische veiligheid en milieuvriendelijkheid van het systeem opgelost. De keuze voor geleidende kabels, luchtkanaalfilters is onderbouwd.

Zo is naar aanleiding van de scriptie een moderniseringsproject ontwikkeld dat optimaal aansluit bij alle gestelde eisen. Dit project wordt aanbevolen voor uitvoering in overeenstemming met de voorwaarden voor modernisering van de fabrieksuitrusting.

Als de kosteneffectiviteit en kwaliteit van het project worden bevestigd proeftijd, het is de bedoeling om het verzenderniveau te implementeren met behulp van lokaal netwerk ondernemingen, evenals modernisering van ventilatie van andere industriële gebouwen om ze te combineren tot één industrieel netwerk. Die fasen omvatten dan ook de ontwikkeling van dispatchersoftware, logging van systeemstatus, fouten, ongevallen (DB), de inrichting van een geautomatiseerde werkplek of een controlepost (CCP). Werken kan ook zwakke punten het bestaande systeem, zoals de modernisering van behandelingsunits, evenals de voltooiing van luchtinlaatkleppen met een vriesmechanisme.

annotatie

Het diplomaproject omvat een inleiding, 8 hoofdstukken, een conclusie, een literatuurlijst, toepassingen en bestaat uit 141 pagina's getypte tekst met illustraties.

Het eerste deel geeft een overzicht en analyse van de noodzaak voor het ontwerpen van een automatisch regelsysteem voor toe- en afvoerventilatie (SAU SVV) van productiewinkels, marktonderzoek automatisering kasten. Typische ventilatieschema's en alternatieve benaderingen voor het oplossen van afstudeerontwerpproblemen worden overwogen.

In de tweede paragraaf wordt een beschrijving gegeven van het bestaande systeem van PVW op het doel van implementatie - OAO VOMZ, als technologisch proces. Een algemeen blokschema van automatisering voor het technologische proces van luchtvoorbereiding wordt gevormd.

In het derde deel wordt een uitgebreid technisch voorstel geformuleerd om de problemen van het afstudeerontwerp op te lossen.

Het vierde deel is gewijd aan de ontwikkeling van zelfrijdende kanonnen. Elementen van automatisering en controle worden geselecteerd, hun technische en wiskundige beschrijvingen worden gepresenteerd. Er wordt een algoritme beschreven voor het regelen van de toevoerluchttemperatuur. Er is een model gevormd en er is een simulatie uitgevoerd van de werking van de ACS voor het op peil houden van de luchttemperatuur in de ruimte. Geselecteerd en gerechtvaardigd elektrische bedrading. Er is een klokcyclogram gemaakt van de werking van het systeem.

Het vijfde deel bevat de technische kenmerken van het programmeerbare logische controller (PLC) WAGO I/O-systeem. De tabellen met aansluitingen van sensoren en actuatoren met PLC-poorten worden gegeven, incl. en virtueel.

Het zesde deel is gewijd aan de ontwikkeling van functionerende algoritmen en het schrijven van een PLC-besturingsprogramma. De keuze van de programmeeromgeving wordt gemotiveerd. Blok-algoritmen voor het uitwerken door het systeem worden gegeven Spoedgevallen, blok-algoritmen van functionele blokken, probleemoplossing starten, controleren en regelen. De sectie bevat de resultaten van het testen en debuggen van het PLC-besturingsprogramma.

Het zevende deel gaat over de veiligheid en milieuvriendelijkheid van het project. Er wordt een analyse gemaakt van gevaarlijke en schadelijke factoren tijdens de werking van ACS PVV, er wordt een beslissing genomen over arbeidsbescherming en het waarborgen van de milieuvriendelijkheid van het project. Bescherming van het systeem tegen noodsituaties wordt ontwikkeld, incl. versterking van het systeem op het gebied van brandbeveiliging en waarborging van de stabiliteit van de operatie in noodsituaties. Het ontwikkelde belangrijkste functionele diagram van automatisering met specificatie wordt gegeven.

Het achtste deel is gewijd aan de organisatorische en economische rechtvaardiging van de ontwikkeling. De berekening van de kosten, efficiëntie en terugverdientijd van ontwerpontwikkeling, incl. rekening houdend met het stadium van uitvoering. De stadia van projectontwikkeling worden weergegeven, de arbeidsintensiteit van het werk wordt geschat. Er wordt een beoordeling gegeven van de economische efficiëntie van het project met behulp van een SWOT-analyse van de ontwikkeling.

Tot slot worden conclusies over het afstudeerproject gegeven.

Invoering

Automatisering is een van de belangrijkste factoren in de groei van de arbeidsproductiviteit in de industriële productie. Een continue voorwaarde om het groeitempo van automatisering te versnellen is de ontwikkeling technische middelen automatisering. De technische automatiseringsmiddelen omvatten alle apparaten die deel uitmaken van het besturingssysteem en zijn ontworpen om informatie te ontvangen, te verzenden, op te slaan en om te zetten, evenals om controle- en regelgevende acties op het technologische besturingsobject uit te voeren.

De ontwikkeling van technologische automatiseringsmiddelen is een complex proces, dat enerzijds gebaseerd is op de belangen van geautomatiseerde consumentenproductie en anderzijds op de economische mogelijkheden van productiebedrijven. De belangrijkste stimulans voor ontwikkeling is het verhogen van de efficiëntie van de productie - consumenten, door de introductie van nieuwe technologie kan alleen geschikt zijn als de kosten snel worden terugverdiend. Daarom moet het criterium voor alle beslissingen over de ontwikkeling en implementatie van nieuwe tools het totale economische effect zijn, rekening houdend met alle kosten van ontwikkeling, productie en implementatie. Dienovereenkomstig moet voor de ontwikkeling in de eerste plaats die opties voor technische middelen worden genomen die voor het maximale totale effect zorgen.

De constante uitbreiding van de reikwijdte van automatisering is een van de belangrijkste kenmerken van de industrie in dit stadium.

Bijzondere aandacht wordt besteed aan de kwesties van industriële ecologie en arbeidsveiligheid in de productie. Bij het ontwerpen moderne technologie, apparatuur en constructies, is het noodzakelijk om de ontwikkeling van veiligheid en onschadelijkheid van het werk wetenschappelijk te onderbouwen.

In het huidige stadium van ontwikkeling nationale economie land is een van de belangrijkste taken het verhogen van de efficiëntie van de sociale productie op basis van het wetenschappelijke en technologische proces en het vollediger gebruik van alle reserves. Deze taak is onlosmakelijk verbonden met het probleem van het optimaliseren van ontwerpoplossingen, met als doel de noodzakelijke voorwaarden te creëren voor het verhogen van de efficiëntie van kapitaalinvesteringen, het verkorten van hun terugverdientijden en het zorgen voor de grootste toename van de productie per uitgegeven roebel. De verhoging van de arbeidsproductiviteit, de productie van kwaliteitsproducten, de verbetering van de arbeids- en rustomstandigheden voor werknemers worden verzekerd door luchtventilatiesystemen die het noodzakelijke microklimaat en de luchtkwaliteit in de gebouwen creëren.

Het doel van het diplomaproject is de ontwikkeling van een automatisch besturingssysteem voor de aan- en afvoerventilatie (ACS PVV) van productiewinkels.

Het probleem dat in het afstudeerproject aan de orde is geweest, is te wijten aan de slijtage van het automatische apparatuursysteem van de PVV bij JSC "Vologda Optical and Mechanical Plant". Bovendien is het systeem gedistribueerd ontworpen, wat de mogelijkheid van gecentraliseerd beheer en monitoring elimineert. De locatie van het spuitgieten (B-categorie voor brandveiligheid), evenals het aangrenzende pand - de locatie van CNC-machines, plannings- en verzendingsbureau, magazijnen, werd gekozen als object van implementatie.

De taken van het afstudeerproject zijn geformuleerd naar aanleiding van een onderzoek naar de huidige stand van zaken van de ACS PVV en zijn op basis van een analytische review weergegeven in paragraaf 3 "Technisch voorstel".

Het gebruik van gecontroleerde ventilatie opent nieuwe mogelijkheden om bovenstaande problemen op te lossen. Het ontwikkelde automatische besturingssysteem moet optimaal zijn voor het uitvoeren van de aangewezen functies.

Zoals hierboven opgemerkt, is de relevantie van de ontwikkeling te wijten aan zowel de veroudering van de bestaande zelfrijdende kanonnen als een toename van het aantal reparatiewerkzaamheden op de ventilatie "routes", evenals een algemene toename van de incidentie van luchtwegen en verkoudheden van werknemers, een neiging tot verslechtering van de gezondheid tijdens lang werk en als gevolg daarvan een algemene daling van de arbeidsproductiviteit en de productkwaliteit. Het is belangrijk op te merken dat het bestaande vuurleidingssysteem niet is aangesloten op vuurautomaten, wat onaanvaardbaar is voor dit soort productie. De ontwikkeling van een nieuwe ACS PVV houdt rechtstreeks verband met het kwaliteitsbeleid van de fabriek (ISO 9000), evenals met programma's voor de modernisering van fabrieksuitrusting en automatisering van levensondersteunende systemen voor werkplaatsen.

Het afstudeerproject maakt gebruik van internetbronnen (forums, digitale bibliotheken, artikelen en publicaties, elektronische portalen), evenals technische literatuur van het vereiste vakgebied en teksten van normen (GOST, SNIP, SanPiN). Ook wordt bij de ontwikkeling van ACS PVV rekening gehouden met de voorstellen en aanbevelingen van specialisten, op basis van bestaande installatieplannen, kabeltracés, luchtkanaalsystemen.

Het is vermeldenswaard dat het in het afstudeerproject aan de orde gestelde probleem zich afspeelt in bijna alle oude fabrieken van het militair-industriële complex, het opnieuw uitrusten van werkplaatsen is een van de belangrijkste taken in termen van het waarborgen van de productkwaliteit voor de eindgebruiker. Het diplomaontwerp weerspiegelt dus de opgebouwde ervaring bij het oplossen van vergelijkbare problemen bij bedrijven met een vergelijkbaar type productie.

1. Analytische beoordeling

1.1 Algemene analyse van de noodzaak voor het ontwerpen van ACS PVV

De belangrijkste bron van besparing van brandstof en energiebronnen die worden besteed aan de warmtevoorziening van grote industriële gebouwen met een aanzienlijk warmteverbruik en elektrische energie, is het verhogen van de efficiëntie van het systeem van toevoer- en afvoerventilatie (PVV) op basis van het gebruik van moderne verworvenheden in computer- en regeltechnologie.

Meestal worden lokale automatiseringstools gebruikt om het ventilatiesysteem te regelen. Het belangrijkste nadeel van een dergelijke regeling is dat er geen rekening wordt gehouden met de werkelijke lucht- en warmtebalans van het gebouw en met reële weersomstandigheden: buitenluchttemperatuur, windsnelheid en -richting, atmosferische druk.

Daarom werkt het luchtventilatiesysteem onder invloed van lokale automatisering in de regel niet in de optimale modus.

De efficiëntie van het toevoer- en afvoerventilatiesysteem kan aanzienlijk worden verhoogd als de systemen optimaal worden aangestuurd op basis van het gebruik van een set geschikte hardware- en softwaretools.

Vorming thermisch regime kan worden weergegeven als een interactie van storende en regulerende factoren. Om de regelactie te bepalen, is informatie nodig over de eigenschappen en het aantal invoer- en uitvoerparameters en de voorwaarden waaronder het warmteoverdrachtsproces kan verlopen. Aangezien het doel van het regelen van ventilatieapparatuur is om de vereiste luchtcondities in werkgebied gebouwen van gebouwen met minimale energie- en materiaalkosten, dan zal het met behulp van een computer mogelijk zijn om te vinden beste optie en passende controleacties op dit systeem te ontwikkelen. Als gevolg hiervan vormt een computer met een geschikte set hardware en software geautomatiseerd systeem beheer van het thermische regime van gebouwen van gebouwen (ACS TRP). Tegelijkertijd moet ook worden opgemerkt dat men onder de computer zowel het controlepaneel van de PVV als het panel voor het bewaken van de toestand van de PVV kan begrijpen, evenals eenvoudige computer met een programma voor het modelleren van ACS PVV, het verwerken van de resultaten en op basis daarvan de bedrijfsvoering.

Een automatisch besturingssysteem is een combinatie van een besturingsobject (een gecontroleerd technologisch proces) en besturingsapparaten, waarvan de interactie zorgt voor de automatische stroom van het proces in overeenstemming met een bepaald programma. In dit geval wordt het technologische proces opgevat als een opeenvolging van bewerkingen die moeten worden uitgevoerd om een eindproduct uit de grondstof te verkrijgen. In geval van PVV afgewerkt product is de lucht in de onderhouden ruimten met gespecificeerde parameters (temperatuur, gassamenstelling, enz.), en de grondstof is buiten- en afvoerlucht, warmtedragers, elektriciteit, enz.

De basis voor het functioneren van ACS PVV, evenals elk controlesysteem, moet gebaseerd zijn op het principe van feedback (OS): de ontwikkeling van controleacties op basis van informatie over het object verkregen met behulp van sensoren die op het object zijn geïnstalleerd of verspreid.

Elke specifieke ACS is ontwikkeld op basis van een bepaalde technologie voor het verwerken van de inlaatluchtstroom. Vaak wordt het toevoer- en afvoerventilatiesysteem geassocieerd met een airconditioning (voorbereiding) systeem, wat ook tot uiting komt in het ontwerp van regelautomatisering.

Wanneer toegepast offline apparaten of compleet technologische installaties luchtbehandeling ACS worden al ingebouwd in de apparatuur geleverd en zijn al ingebouwd met bepaalde regelfuncties, die meestal in detail worden beschreven in de technische documentatie. In dit geval moeten de afstelling, het onderhoud en de bediening van dergelijke controlesystemen worden uitgevoerd in strikte overeenstemming met de gespecificeerde documentatie.

Een analyse van de technische oplossingen van moderne ventilatieapparatuur van toonaangevende fabrikanten van ventilatieapparatuur toonde aan dat regelfuncties in twee categorieën kunnen worden onderverdeeld:

Regelfuncties bepaald door luchtbehandelingstechnologie en -apparatuur;

Extra functies, die meestal servicefuncties zijn, worden gepresenteerd als knowhow van de bedrijven en worden hier niet beschouwd.

BIJ algemeen beeld de belangrijkste technologische functies van de besturing van de luchtbehandelingsapparatuur kunnen worden onderverdeeld in de volgende groepen (Fig. 1.1)

Rijst. 1.1 - De belangrijkste technologische functies van de controle van de PVV

Laten we beschrijven wat wordt bedoeld met de PWV-functies getoond in Fig. 1.1.

1.1.1 Functie "Bewaking en registratie van parameters"

In overeenstemming met SNiP 2.04.05-91 zijn de verplichte controleparameters:

Temperatuur en druk in de gemeenschappelijke aanvoer- en retourleidingen en aan de uitgang van elke warmtewisselaar;

De temperatuur van de buitenlucht, toevoerlucht na de warmtewisselaar, evenals de temperatuur in de ruimte;

MPC-normen schadelijke stoffen in de lucht die aan de kamer wordt onttrokken (aanwezigheid van gassen, verbrandingsproducten, niet-giftig stof).

Andere parameters in toevoer- en afvoerventilatiesystemen worden op aanvraag geregeld specificaties: apparatuur of bedrijfsomstandigheden.

Afstandsbediening is bedoeld voor het meten van de belangrijkste parameters van het technologische proces of parameters die betrokken zijn bij de implementatie van andere besturingsfuncties. Een dergelijke controle wordt uitgevoerd met behulp van sensoren en meetomvormers met de output (indien nodig) van de gemeten parameters op de indicator of het scherm van het controleapparaat (bedieningspaneel, computermonitor).

Om andere parameters te meten, worden meestal lokale (draagbare of stationaire) instrumenten gebruikt - indicatiethermometers, manometers, apparaten voor spectrale analyse van de luchtsamenstelling, enz.

Het gebruik van lokale besturingsapparatuur is niet in strijd met het basisprincipe van besturingssystemen - het principe van feedback. In dit geval wordt het geïmplementeerd met de hulp van een persoon (operator of onderhoudspersoneel), of met behulp van een besturingsprogramma dat "hardwired" is in het geheugen van de microprocessor.

1.1.2 Functie "operationele en programmabesturing"

Het is ook belangrijk om een optie als "startvolgorde" te implementeren. Om de normale opstart van het PVV-systeem te garanderen, moet met het volgende rekening worden gehouden:

Voorlopige opening van de luchtkleppen voor het starten van de ventilatoren. Dit komt door het feit dat niet alle dempers in gesloten toestand bestand zijn tegen het drukverschil dat door de ventilator wordt gecreëerd, en de tijd voor de volledige opening van de demper door de elektrische aandrijving bedraagt twee minuten.

Scheiding van de momenten van starten van elektromotoren. Asynchrone motoren kunnen vaak grote startstromen hebben. Als de ventilatoren, klepaandrijvingen en andere aandrijvingen tegelijkertijd worden gestart, dan is vanwege de grote belasting op elektrisch netwerk gebouw, zal de spanning sterk dalen en kunnen de elektromotoren niet starten. Daarom, vooral de start van elektromotoren: hoog vermogen, moet in de tijd worden gespreid.

Voorverwarmen van de kachel. Als de boiler niet is voorverwarmd, kan de vorstbeveiliging worden geactiveerd bij lage buitentemperaturen. Daarom is het bij het starten van het systeem noodzakelijk om de toevoerluchtkleppen te openen, de driewegklep van de boiler te openen en de verwarming op te warmen. Deze functie wordt in de regel geactiveerd wanneer de buitentemperatuur lager is dan 12 °C.

De omgekeerde optie is de "uitschakelvolgorde". Houd bij het afsluiten van het systeem rekening met:

Stopvertraging van de toevoerluchtventilator in units met een elektrische verwarming. Nadat de spanning van de elektrische verwarming is verwijderd, moet deze enige tijd worden afgekoeld zonder de toevoerluchtventilator uit te schakelen. Anders kan het verwarmingselement van de luchtverwarmer (thermische elektrische verwarming - verwarmingselement) defect raken. Voor de bestaande taken van diplomaontwerp is deze optie niet van belang in verband met het gebruik van een boiler, maar is het ook belangrijk om er rekening mee te houden.

Op basis van de geselecteerde opties voor operationele en programmabesturing is het dus mogelijk om een typisch schema te presenteren voor het in- en uitschakelen van de apparaten van de luchtbehandelingsapparaten.

Rijst. 1.2 - Typisch cyclogram van ACS PVV-werking met een boiler

Deze hele cyclus (Fig. 1.2) zou het systeem automatisch moeten werken, en bovendien zou er gezorgd moeten worden voor een individuele opstart van de apparatuur, die nodig is tijdens afstelling en preventief onderhoud.

Even belangrijk zijn de functies van programmabesturing, zoals het wijzigen van de winter-zomermodus. De implementatie van deze functies is vooral relevant in moderne omstandigheden tekort aan energiebronnen. In regelgevende documenten is de uitvoering van deze functie adviserend van aard - "voor openbare, administratieve, residentiële en industriële gebouwen moet in de regel worden voorzien in programmatische regulering van parameters, waardoor het warmteverbruik wordt verminderd."

In het eenvoudigste geval zorgen deze functies voor een algemene uitschakeling van de airconditioner op een bepaald tijdstip, of een verlaging (verhoging) van de ingestelde waarde van een gecontroleerde parameter (bijvoorbeeld temperatuur) afhankelijk van veranderingen in de warmtebelasting in de verzorgde kamer.

Efficiënter, maar ook moeilijker te implementeren, is softwarebesturing, die zorgt voor automatische verandering in de structuur van het airconditioningsysteem en het algoritme voor de werking ervan, niet alleen in de traditionele winter-zomermodus, maar ook in overgangsmodi. De analyse en synthese van de structuur van de EWP en het algoritme van de werking ervan wordt meestal uitgevoerd op basis van hun thermodynamisch model.

In dit geval is het belangrijkste motivatie- en optimalisatiecriterium in de regel de wens om, mogelijk, het minimale energieverbruik te garanderen met beperkingen op kapitaalkosten, afmetingen, enz.

1.1.3 Functie " beschermende functies en sloten"

Veiligheidsfuncties en vergrendelingen die gemeenschappelijk zijn voor automatiseringssystemen en elektrische apparatuur (bescherming tegen kortsluiting, oververhitting, bewegingsbeperkingen, enz.) worden bepaald door interdepartementale normatieve documenten. Dergelijke functies worden meestal uitgevoerd door afzonderlijke apparaten (zekeringen, aardlekschakelaars, eindschakelaars, enz.). Het gebruik ervan wordt gereguleerd door de elektrische installatieregels (PUE), brandveiligheidsregels (PPB).

Vorstbescherming. Functie automatische bescherming tegen bevriezing moet worden voorzien in gebieden met een geschatte buitentemperatuur voor de koude periode van min 5 ° C en lager. De warmtewisselaars van de eerste verwarming (geiser) en recuperatoren (indien aanwezig) zijn beschermd.

Gewoonlijk wordt de vorstbeveiliging van warmtewisselaars uitgevoerd op basis van sensoren of sensorrelais van de luchttemperatuur stroomafwaarts van het apparaat en de temperatuur van de warmtedrager in de retourleiding.

Het gevaar voor bevriezing wordt voorspeld door de luchttemperatuur voor het apparaat (tн<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.

Tijdens niet-werkuren moet bij systemen met vorstbeveiliging de klep een beetje open blijven (5-25%) met de buitenluchtklep gesloten. Voor een grotere betrouwbaarheid van de bescherming wanneer het systeem is uitgeschakeld, wordt soms de functie van automatische regeling (stabilisatie) van de watertemperatuur in de retourleiding geïmplementeerd.

1.1.4 Functie "bescherming van technologische apparatuur en elektrische apparatuur"

1. Controle op filterverontreiniging

De controle van filterverstopping wordt beoordeeld door de drukval over het filter, die wordt gemeten door een verschildruksensor. De sensor meet het verschil in luchtdruk voor en na het filter. De toelaatbare drukval over het filter wordt aangegeven in het paspoort (voor manometers gepresenteerd op fabrieksluchtroutes, volgens het gegevensblad - 150-300 Pa). Dit verschil wordt ingesteld tijdens de inbedrijfstelling van het systeem op de differentieelsensor (sensorinstelling). Wanneer het setpoint is bereikt, stuurt de sensor een signaal over de maximale stoffigheid van het filter en de noodzaak van onderhoud of vervanging. Als het filter niet wordt schoongemaakt of vervangen binnen een bepaalde tijd (meestal 24 uur) nadat het stofgrensalarm is afgegeven, wordt aanbevolen om het systeem in noodgevallen uit te schakelen.

Het wordt aanbevolen om soortgelijke sensoren op ventilatoren te installeren. Als de ventilator of de aandrijfriem van de ventilator uitvalt, moet het systeem in de noodmodus worden uitgeschakeld. Dergelijke sensoren worden echter om economische redenen vaak verwaarloosd, wat de systeemdiagnose en probleemoplossing in de toekomst aanzienlijk bemoeilijkt.

2. Andere automatische sloten

Daarnaast moeten automatische sloten worden voorzien voor:

Openen en sluiten van buitenluchtkleppen bij aan- en uitzetten van ventilatoren (demper);

Openen en sluiten van kleppen van ventilatiesystemen verbonden door luchtkanalen voor volledige of gedeeltelijke uitwisselbaarheid in geval van storing van een van de systemen;

Het sluiten van kleppen van ventilatiesystemen voor ruimtes die worden beschermd door gasblusinstallaties wanneer de ventilatoren van de ventilatiesystemen van deze ruimtes zijn uitgeschakeld;

Zorgen voor een minimale stroom van buitenlucht in systemen met variabele stroom, enz.

1.1.5 Besturingsfuncties

Regelgevende functies - automatisch onderhoud van de ingestelde parameters zijn per definitie de belangrijkste voor toevoer- en afvoerventilatiesystemen die werken met variabel debiet, luchtrecirculatie, luchtverwarming.

Deze functies worden uitgevoerd met behulp van gesloten regelkringen, waarin het feedbackprincipe expliciet aanwezig is: informatie over het object afkomstig van sensoren wordt door regelapparatuur omgezet in regelacties. Op afb. 1.3 toont een voorbeeld van een regelkring voor de temperatuur van de toevoerlucht in een airconditioner met kanalen. De luchttemperatuur wordt op peil gehouden door een waterverwarmer waardoor het koelmiddel wordt geleid. De lucht die door de kachel gaat, wordt warm. De luchttemperatuur na de boiler wordt gemeten door een sensor (T), vervolgens wordt de waarde ervan naar het vergelijkingsapparaat (US) van de gemeten temperatuurwaarde en de ingestelde temperatuur gestuurd. Afhankelijk van het verschil tussen de gewenste temperatuur (Tset) en de gemeten temperatuurwaarde (Tmeas), genereert het regelapparaat (P) een signaal dat inwerkt op de servomotor (M - driewegklep elektrische aandrijving). De aandrijving opent of sluit de driewegklep naar een positie waar de fout is:

e \u003d Tust - Tism

minimaal zal zijn.

Rijst. 1.3 - Regelcircuit van de toevoerluchttemperatuur in het luchtkanaal met een waterwarmtewisselaar: T - sensor; VS - vergelijkingsapparaat; P - besturingsapparaat; M - uitvoerend apparaat

Zo wordt de constructie van een automatisch regelsysteem (ACS) op basis van de vereisten voor nauwkeurigheid en andere parameters van de werking ervan (stabiliteit, oscillatie, enz.) beperkt tot de keuze van de structuur en elementen, evenals tot de bepaling van de regelaarparameters. Meestal wordt dit gedaan door automatiseringsspecialisten met behulp van klassieke regeltheorie. Ik zal alleen opmerken dat de instellingen van de controller worden bepaald door de dynamische eigenschappen van het besturingsobject en de gekozen besturingswet. De regelwet is de relatie tussen de input (?) en output (Ur) signalen van de regelaar.

De eenvoudigste is de proportionele wet van regelgeving, waarin? en Ur zijn onderling verbonden door een constante coëfficiënt Kp. Deze coëfficiënt is de instelparameter van een dergelijke regelaar, die de P-regelaar wordt genoemd. De implementatie ervan vereist het gebruik van een instelbaar versterkingselement (mechanisch, pneumatisch, elektrisch, enz.), dat zowel met als zonder een extra energiebron kan functioneren.

Een van de varianten van P-controllers zijn positionele controllers die een proportionele regelwet bij Kp implementeren en een uitgangssignaal Ur vormen met een bepaald aantal constante waarden, bijvoorbeeld twee of drie, overeenkomend met twee- of drie-positiecontrollers. Dergelijke controllers worden soms relaiscontrollers genoemd vanwege de gelijkenis van hun grafische kenmerken met die van een relais. De instelparameter van dergelijke regelaars is de waarde van de dode zone De.

In de technologie van automatisering van ventilatiesystemen hebben aan-uit-controllers, vanwege hun eenvoud en betrouwbaarheid, een brede toepassing gevonden bij het regelen van temperatuur (thermostaten), druk (drukschakelaars) en andere parameters van de processtatus.

Regelaars met twee standen worden ook gebruikt in systemen voor automatische bescherming, blokkering en omschakeling van bedrijfsmodi van apparatuur. In dit geval worden hun functies uitgevoerd door sensorrelais.

Ondanks deze voordelen van P-regelaars hebben ze een grote statische fout (voor kleine waarden van Kp) en een neiging tot zelfoscillatie (voor grote waarden van Kp). Daarom worden, met hogere eisen aan de regulerende functies van automatiseringssystemen in termen van nauwkeurigheid en stabiliteit, ook complexere regelwetten gebruikt, bijvoorbeeld PI- en PID-wetten.

Ook kan de regeling van de luchtverwarmingstemperatuur worden uitgevoerd door een P-regelaar, die werkt volgens het principe van balanceren: verhoog de temperatuur wanneer de waarde lager is dan de ingestelde waarde, en vice versa. Deze interpretatie van de wet vindt ook toepassing in systemen die geen hoge nauwkeurigheid vereisen.

1.2 Analyse van bestaande typische schema's voor automatische ventilatie van productiewinkels

Er zijn een aantal standaard implementaties van de automatisering van het toe- en afvoerventilatiesysteem, die elk een aantal voor- en nadelen hebben. Ik merk op dat ondanks de aanwezigheid van veel standaardschema's en ontwikkelingen, het erg moeilijk is om zo'n ACS te creëren die flexibel zou zijn in termen van instellingen ten opzichte van de productie waar het wordt geïmplementeerd. Dus voor het ontwerp van een ACS voor lucht- en luchtventilatie, een grondige analyse van de bestaande ventilatiestructuur, een analyse van de technologische processen van de productiecyclus, evenals een analyse van de vereisten voor arbeidsbescherming, ecologie, elektrische en brandveiligheid vereist. Bovendien is het vaak ontworpen ACS PVV gespecialiseerd in haar toepassingsgebied.

In ieder geval worden de volgende groepen gewoonlijk beschouwd als typische initiële gegevens in de initiële ontwerpfase:

1. Algemene gegevens: territoriale ligging van het object (stad, wijk); type en doel van het object.

2. Gegevens over het gebouw en het terrein: plattegronden en doorsneden met daarop alle afmetingen en verhogingen ten opzichte van het maaiveld; aanduiding van de categorieën van gebouwen (op bouwkundige plannen) in overeenstemming met brandveiligheidsnormen; beschikbaarheid van technische ruimtes met vermelding van hun afmetingen; locatie en kenmerken van bestaande ventilatiesystemen; kenmerken van energiedragers;

3. Informatie over het technologische proces: tekeningen van het technologische project (plannen) met aanduiding van de plaatsing van technologische apparatuur; specificatie van apparatuur met aanduiding van geïnstalleerde capaciteiten; kenmerken van het technologische regime -- het aantal ploegendiensten, het gemiddelde aantal werknemers per ploeg; bedrijfsmodus van de apparatuur (gelijktijdige werking, belastingsfactoren, enz.); de hoeveelheid schadelijke emissies naar de lucht (MAC van schadelijke stoffen).

Als initiële gegevens voor het berekenen van de automatisering van het PVV-systeem, nemen ze:

De prestaties van het bestaande systeem (stroom, luchtverversing);

Lijst van te regelen luchtparameters;

Grenzen aan regelgeving;

De werking van automatisering bij het ontvangen van signalen van andere systemen.

De uitvoering van het automatiseringssysteem is dus ontworpen op basis van de taken die eraan zijn toegewezen, rekening houdend met de normen en regels, evenals met algemene initiële gegevens en schema's. Het opstellen van het schema en de selectie van apparatuur voor het wordt individueel uitgevoerd.

Laten we de bestaande standaardschema's van regelsystemen voor toevoer- en afvoerventilatie presenteren, we zullen er enkele karakteriseren met betrekking tot de mogelijkheid om ze te gebruiken om de problemen van het afstudeerproject op te lossen (Fig. 1.4 - 1.5, 1.9).

Rijst. 1.4 - ACS directe ventilatie

Deze automatiseringssystemen zijn actief gebruikt in fabrieken, fabrieken, kantoorgebouwen. Het object van controle is hier de automatiseringskast (bedieningspaneel), de bevestigingsmiddelen zijn kanaalsensoren, de regelactie is op de motoren van de ventilatormotoren, dempermotoren. Er is ook een ATS voor verwarming/koeling. Vooruitkijkend kan worden opgemerkt dat het systeem getoond in Fig. 1.4a een prototype is van het systeem dat moet worden gebruikt in het spuitgietgedeelte van de optische en mechanische fabriek van OAO Vologda. Luchtkoeling in industriële gebouwen is niet effectief vanwege het volume van deze gebouwen en verwarming is een voorwaarde voor het correct functioneren van het automatische regelsysteem van de luchtbehandelingsapparatuur.

Rijst. 1.5- ACS ventilatie met warmtewisselaars

De constructie van een automatisch regelsysteem voor PVV met behulp van warmteterugwinningseenheden (recuperatoren) maakt het mogelijk om de problemen van overmatig elektriciteitsverbruik (voor elektrische kachels), de problemen van emissies naar het milieu op te lossen. De betekenis van recuperatie is dat de lucht die onherroepelijk uit de ruimte wordt verwijderd, met een in de ruimte ingestelde temperatuur, energie uitwisselt met de binnenkomende buitenlucht, waarvan de parameters in de regel aanzienlijk verschillen van de ingestelde. Die. in de winter verwarmt de afgevoerde warme afvoerlucht gedeeltelijk de toevoerlucht buiten, terwijl in de zomer de koelere afvoerlucht de toevoerlucht gedeeltelijk afkoelt. In het beste geval kan recuperatie het energieverbruik voor de toevoerluchtbehandeling met 80% verminderen.

Technisch wordt terugwinning in toe- en afvoerventilatie uitgevoerd met behulp van roterende warmtewisselaars en systemen met een tussenliggende warmtedrager. We behalen dus zowel winst bij het verwarmen van de lucht als bij het verminderen van de opening van de dempers (meer stationaire tijd van de motoren die de dempers aansturen is toegestaan) - dit alles geeft een algemene winst in termen van besparing van elektriciteit.

Warmteterugwinningssystemen zijn veelbelovend en actief en worden geïntroduceerd ter vervanging van oudere ventilatiesystemen. Het is echter vermeldenswaard dat dergelijke systemen extra kapitaalinvesteringen kosten, maar dat hun terugverdientijd relatief kort is, terwijl de winstgevendheid zeer hoog is. Ook verhoogt de afwezigheid van een constante afgifte in het milieu de milieuprestaties van een dergelijke organisatie van automatische apparatuur. Vereenvoudigde werking van het systeem met warmteterugwinning uit lucht (luchtrecirculatie) is weergegeven in Fig. 1.6.

Rijst. 1.6 - Werking van het luchtverversingssysteem met recirculatie (recuperatie)

Dwarsstroom- of platenwarmtewisselaars (Fig. 1.5 c, d) bestaan uit platen (aluminium), die een systeem van kanalen vertegenwoordigen voor de stroming van twee luchtstromen. De kanaalwanden zijn gebruikelijk voor toevoer- en afvoerlucht en zijn eenvoudig te verplaatsen. Door het grote uitwisselingsoppervlak en de turbulente luchtstroom in de kanalen wordt een hoge mate van warmteterugwinning (warmteoverdracht) bereikt bij een relatief lage hydraulische weerstand. Het rendement van platenwarmtewisselaars bereikt 70%.

Rijst. 1.7 - Organisatie van luchtuitwisseling van ACS PVV op basis van platenwarmtewisselaars

Alleen de voelbare warmte van de afvoerlucht wordt benut, omdat De toevoer- en afvoerlucht vermengen zich op geen enkele manier en het condensaat dat ontstaat tijdens het afkoelen van de afvoerlucht wordt vastgehouden door de afscheider en afgevoerd door het drainagesysteem uit de opvangbak. Om bevriezing van condensaat bij lage temperaturen (tot -15°C) te voorkomen, worden de overeenkomstige vereisten voor automatisering gevormd: het moet zorgen voor periodieke uitschakeling van de toevoerventilator of het verwijderen van een deel van de buitenlucht in het bypass-kanaal dat de warmte omzeilt wisselaar kanalen. De enige beperking bij de toepassing van deze methode is de verplichte kruising van de toevoer- en afvoertakken op één plek, wat bij een eenvoudige modernisering van het ACS een aantal moeilijkheden met zich meebrengt.

Recuperatiesystemen met een tussenkoelmiddel (Fig. 1.5 a, b) zijn een paar warmtewisselaars die zijn verbonden door een gesloten pijpleiding. De ene warmtewisselaar bevindt zich in het afvoerkanaal en de andere in het toevoerkanaal. Een niet-bevriezend glycolmengsel circuleert in een gesloten circuit, waarbij warmte van de ene warmtewisselaar naar de andere wordt overgedragen, en in dit geval kan de afstand van de luchtbehandelingsunit tot de uitlaatunit erg groot zijn.

Het rendement van warmteterugwinning met deze methode is niet groter dan 60%. De kosten zijn relatief hoog, maar in sommige gevallen kan dit de enige optie zijn voor warmteterugwinning.

Rijst. 1.8 - Het principe van warmteterugwinning met een tussenliggende warmtedrager

Roterende warmtewisselaar (roterende warmtewisselaar, recuperator) - is een rotor met kanalen voor horizontale luchtpassage. Een deel van de rotor bevindt zich in het uitlaatkanaal en een deel in het toevoerkanaal. Roterend ontvangt de rotor warmte van de afvoerlucht en geeft deze af aan de toevoerlucht, en zowel voelbare als latente warmte, evenals vochtigheid, wordt overgedragen. Het rendement van warmteterugwinning is maximaal en bereikt 80%.

Rijst. 1.9 - ACS PVV met een roterende warmtewisselaar

De beperking van het gebruik van deze methode wordt voornamelijk opgelegd door het feit dat tot 10% van de afgevoerde lucht wordt gemengd met de toevoerlucht, en in sommige gevallen is dit onaanvaardbaar of ongewenst (als de lucht een aanzienlijke mate van vervuiling heeft) . De ontwerpvereisten zijn vergelijkbaar met de vorige versie - de uitlaat- en toevoermachines bevinden zich op dezelfde plaats. Deze methode is duurder dan de eerste en wordt zelden gebruikt.

Over het algemeen zijn systemen met herstel 40-60% duurder dan vergelijkbare systemen zonder herstel, maar de operationele kosten zullen aanzienlijk verschillen. Zelfs bij de huidige energieprijzen is de terugverdientijd van een terugwinningssysteem niet langer dan twee stookseizoenen.

Ik zou willen opmerken dat energiebesparing ook wordt beïnvloed door regelalgoritmen. Er moet echter altijd rekening mee worden gehouden dat alle ventilatiesystemen zijn ontworpen voor bepaalde gemiddelde omstandigheden. Zo is het buitenluchtdebiet bepaald voor één aantal personen, maar in werkelijkheid kan de ruimte minder dan 20% van de aanvaarde waarde zijn, uiteraard zal in dit geval het berekende buitenluchtdebiet duidelijk te hoog zijn, ventilatie in overmatige modus zal leiden tot een onredelijk verlies van energiebronnen. Het is in dit geval logisch om verschillende bedrijfsmodi te overwegen, bijvoorbeeld winter / zomer. Als automatisering dergelijke modi kan instellen, liggen de besparingen voor de hand. Een andere benadering houdt verband met de regeling van de buitenluchtstroom afhankelijk van de kwaliteit van de gasomgeving in de kamer, d.w.z. het automatiseringssysteem omvat gasanalysatoren voor schadelijke gassen en selecteert de waarde van de buitenluchtstroom zodat het gehalte aan schadelijke gassen de maximaal toelaatbare waarden niet overschrijdt.

1.3 Marktonderzoek

Momenteel zijn alle toonaangevende fabrikanten van ventilatieapparatuur wereldwijd vertegenwoordigd op de markt van automatisering voor toevoer- en uitlaatventilatie, en elk van hen is gespecialiseerd in de productie van apparatuur in een bepaald segment. De gehele markt van ventilatieapparatuur is onder te verdelen in de volgende toepassingsgebieden:

Huishoudelijke en semi-industriële doeleinden;

Industrieel doel;

Ventilatieapparatuur voor "speciale" doeleinden.

Aangezien het afstudeerproject rekening houdt met het ontwerp van automatisering voor de aan- en afvoersystemen van industriële gebouwen, is het, om de voorgestelde ontwikkeling te vergelijken met die op de markt, noodzakelijk om vergelijkbare bestaande automatiseringspakketten van bekende fabrikanten te selecteren.

De resultaten van het marktonderzoek van de bestaande ACS PVV-pakketten zijn weergegeven in bijlage A.

Dus als resultaat van het marktonderzoek werden verschillende van de meest gebruikte zelfrijdende pistolen van verschillende fabrikanten overwogen, door hun technische documentatie te bestuderen, werd de volgende informatie verkregen:

De samenstelling van het bijbehorende ACS PVV-pakket;

Het merk van de programmeerbare logische controller en zijn apparatuur (software, commandosysteem, programmeerprincipes);

Beschikbaarheid van verbindingen met andere systemen (wordt voorzien in communicatie met brandautomaten, is er ondersteuning voor local area network protocollen);

Beschermend ontwerp (elektrische veiligheid, brandveiligheid, stofbescherming, geluidsimmuniteit, vochtbescherming).

2. Beschrijving van het ventilatienetwerk van de productiewerkplaats als object van automatische besturing

In het algemeen kan op basis van de resultaten van de analyse van bestaande benaderingen van automatisering van ventilatie- en luchtvoorbereidingssystemen, evenals het resultaat van analytische beoordelingen van typische schema's, worden geconcludeerd dat de taken die in het afstudeerproject worden overwogen, relevant zijn voor de huidige tijd, actief overwogen en bestudeerd door gespecialiseerde ontwerpbureaus (SKB).

Ik merk op dat er drie hoofdbenaderingen zijn voor de implementatie van automatisering voor het ventilatiesysteem:

Gedistribueerde aanpak: de implementatie van de automatisering van de PVV op basis van lokale schakelapparatuur, waarbij elke ventilator wordt aangestuurd door het bijbehorende apparaat.

Deze aanpak wordt gebruikt om de automatisering van relatief kleine ventilatiesystemen te ontwerpen waarin geen verdere uitbreiding is voorzien. Hij is de oudste. Voordelen van de aanpak zijn bijvoorbeeld dat bij een ongeval op een van de gecontroleerde ventilatie-aftakkingen het systeem een noodstop maakt van alleen deze schakel/sectie. Bovendien is deze aanpak relatief eenvoudig te implementeren, vereist geen complexe regelalgoritmen en vereenvoudigt het onderhoud van ventilatiesysteemapparatuur.

Centrale aanpak: door de implementatie van het automatisch ventilatiesysteem op basis van een groep logische controllers of een programmeerbare logische controller (PLC), wordt het gehele ventilatiesysteem centraal aangestuurd volgens de geprogrammeerde gegevens.

De gecentraliseerde aanpak is betrouwbaarder dan de gedistribueerde. Alle management van VVV is rigide, uitgevoerd op basis van het programma. Deze omstandigheid stelt aanvullende eisen aan zowel het schrijven van de programmacode (er moet rekening worden gehouden met veel voorwaarden, waaronder acties in noodsituaties) als aan de speciale beveiliging van de besturings-PLC. Deze aanpak heeft toepassing gevonden voor kleine administratieve en industriële complexen. Het onderscheidt zich door de flexibiliteit van instellingen, de mogelijkheid om het systeem tot redelijke limieten te schalen, evenals de mogelijkheid van mobiele integratie van het systeem volgens een gemengd organisatieprincipe;

Gemengde aanpak: gebruikt bij het ontwerpen van grote systemen (een groot aantal gecontroleerde apparatuur met enorme prestaties), is een combinatie van een gedistribueerde en gecentraliseerde aanpak. In het algemene geval gaat deze benadering uit van een hiërarchie op het niveau die wordt geleid door een besturingscomputer en slave-"microcomputers", waardoor een globaal besturingsproductienetwerk wordt gevormd in relatie tot de onderneming. Met andere woorden, deze benadering is een gedistribueerd-gecentraliseerde benadering met systeemverzending.

Wat betreft de op te lossen opgave bij het afstudeerontwerp verdient een centrale aanpak van de uitvoering van de automatisering van de PVV de voorkeur. Aangezien het systeem wordt ontwikkeld voor kleine bedrijfsruimten, is het mogelijk om deze benadering ook voor andere objecten te gebruiken met het oog op hun latere integratie in één enkel ACS van het IPV.

Vaak zijn ventilatiebedieningskasten voorzien van een interface waarmee de toestand van het ventilatiesysteem kan worden bewaakt met informatie die wordt weergegeven op een computermonitor. Het is echter vermeldenswaard dat deze implementatie extra complicaties van het controleprogramma vereist, training van een specialist die de staat bewaakt en operationele beslissingen neemt op basis van visueel verkregen gegevens van het sensoronderzoek. Bovendien is er altijd een factor van menselijke fouten in noodsituaties. Het implementeren van deze voorwaarde is dan ook eerder een extra optie op het ontwerp van het PVV-automatiseringspakket.

2.1 Beschrijving van het bestaande automatische controlesysteem voor toe- en afvoerventilatie van productiewerkplaatsen

Om het basisprincipe van ventilatie van productiewinkels te waarborgen, dat erin bestaat de parameters en samenstelling van de lucht binnen aanvaardbare limieten te houden, is het noodzakelijk om schone lucht toe te voeren aan de plaatsen waar werknemers zich bevinden, gevolgd door luchtverdeling door de kamer.

Hieronder in afb. 2.1 toont een afbeelding van een typisch toe- en afvoerventilatiesysteem, vergelijkbaar met dat op de uitvoeringslocatie beschikbaar is.

Het ventilatiesysteem van de bedrijfsruimten bestaat uit ventilatoren, luchtkanalen, buitenluchtinlaten, apparaten voor het reinigen van de lucht die binnenkomt en wordt uitgestoten in de atmosfeer, en een luchtverwarmingsapparaat (waterverwarmer).

Het ontwerp van de bestaande toevoer- en afvoerventilatiesystemen is uitgevoerd in overeenstemming met de vereisten van SNiP II 33-75 "Verwarming, ventilatie en airconditioning", evenals GOST 12.4.021-75 "SSBT. Ventilatie systemen. Algemene eisen”, die de eisen voor installatie, inbedrijfstelling en bediening specificeert.

Zuivering van vervuilde lucht die in de atmosfeer wordt uitgestoten, wordt uitgevoerd door speciale apparaten - stofafscheiders (gebruikt op de productielocatie voor spuitgieten), luchtkanaalfilters, enz. Houd er rekening mee dat stofafscheiders geen extra controle vereisen en worden geactiveerd wanneer de afzuiging is ingeschakeld.

Ook kan de reiniging van de uit het werkgebied afgezogen lucht worden uitgevoerd in stofopvangkamers (alleen voor grof stof) en elektrostatische stofvangers (voor fijn stof). Luchtzuivering van schadelijke gassen wordt uitgevoerd met speciale absorberende en ontsmettende stoffen, ook voor filters (in filtercellen).

Rijst. 2.1 - Toevoer- en afvoerventilatiesysteem van de productiewerkplaats 1 - luchtinlaatapparaat; 2 - kachels voor verwarming; 3- toevoerventilator; 4 - hoofdluchtkanaal; 5 - takken van het kanaal; 6 - toevoermondstukken; 7 - lokale afzuiging; 8 en 9 - meester. afvoerluchtkanaal; 10 - stofafscheider; 11 - afzuigventilator; 12 - schacht voor het uitstoten van gezuiverde lucht in de atmosfeer

De automatisering van het bestaande systeem is relatief eenvoudig. Het technologische proces van ventilatie is als volgt:

1. het begin van de werkploeg - het systeem van toevoer- en afvoerventilatie wordt gestart. De ventilatoren worden aangedreven door een centrale starter. Met andere woorden, het bedieningspaneel bestaat uit twee starters - voor start en noodstop / uitschakeling. De dienst duurt 8 uur - met een uur pauze, dat wil zeggen dat het systeem tijdens werkuren gemiddeld 1 uur inactief is. Bovendien is een dergelijke "blokkering" van de controle economisch inefficiënt, omdat het leidt tot te hoge elektriciteitskosten.

Opgemerkt moet worden dat er geen productiebehoefte is voor afzuigventilatie om constant te werken, het is raadzaam om het aan te zetten wanneer de lucht vervuild is, of het bijvoorbeeld nodig is om overtollige warmte-energie uit het werkgebied te verwijderen.

2. De opening van de dempers van de luchtinlaatinrichtingen wordt ook geregeld door de lokale startapparatuur, de lucht met de parameters van de externe omgeving (temperatuur, reinheid) wordt door de toevoerventilator in de luchtkanalen gezogen vanwege het verschil in druk.

3. De lucht uit de buitenomgeving gaat door de boiler, warmt op tot acceptabele temperatuurwaarden en wordt via de luchtkanalen via de toevoermondstukken de kamer in geblazen. De boiler zorgt voor een aanzienlijke verwarming van de lucht, de bediening van de verwarming is handmatig, de elektricien opent de demperklep. Voor de zomerperiode staat de verwarming uit. Warm water aangevoerd vanuit het interne ketelhuis wordt gebruikt als warmtedrager. Er is geen automatisch luchttemperatuurregelsysteem, waardoor er een grote overschrijding van de bron is.

Vergelijkbare documenten

Bijzonderheden bij het gebruik van het regelsysteem van de toevoerventilatie-unit op basis van de MS8.2-controller. Basisfunctionaliteit van de controller. Een voorbeeld van een specificatie voor automatisering van een toevoerventilatie-installatie voor een schema op basis van MC8.2.

praktisch werk, toegevoegd 25-05-2010

Vergelijkende analyse van technische kenmerken van standaardontwerpen van koeltorens. Elementen van watervoorzieningssystemen en hun classificatie. Wiskundig model van het waterrecyclingproces, selectie en beschrijving van automatiseringsapparatuur en -besturingen.

proefschrift, toegevoegd 09/04/2013

Grondbeginselen van de werking van het automatische regelsysteem voor toevoer- en afvoerventilatie, de constructie en wiskundige beschrijving ervan. Technologische procesapparatuur. Selectie en berekening van de regelaar. ATS-stabiliteitsstudie, indicatoren van de kwaliteit ervan.

scriptie, toegevoegd 16/02/2011

Beschrijving van het proces van warmte-vochtbehandeling van producten op basis van cementbeton. Geautomatiseerde regeling van het ventilatieproces van de stoomkamer. De keuze van het type verschildrukmeter en de berekening van de vernauwingsinrichting. Meetschakeling van een automatische potentiometer.

scriptie, toegevoegd 25-10-2009

Kaart van de technologische route voor het verwerken van het wormwiel. Berekening van toeslagen en limietmaten voor productverwerking. Ontwikkeling van een controleprogramma. Rechtvaardiging en keuze van kleminrichting. Berekening van ventilatie van industriële gebouwen.

proefschrift, toegevoegd 29-08-2012

Kenmerken van het ontworpen complex en de keuze van technologie voor productieprocessen. Mechanisatie van watervoorziening en drenken van dieren. Technologische berekening en apparatuurkeuze. Ventilatie- en luchtverwarmingssystemen. Berekening van luchtverversing en verlichting.

scriptie, toegevoegd 12/01/2008

Levering ventilatiesysteem, de interne structuur en de relatie van elementen, beoordeling van de voor- en nadelen van gebruik, apparatuurvereisten. Maatregelen voor energiebesparing, automatisering van aansturing van energiezuinige ventilatiesystemen.

scriptie, toegevoegd 04/08/2015

Ontwikkeling van een technologisch schema voor de automatisering van een elektrisch verwarmde vloer. Berekening en selectie van automatiseringselementen. Analyse van eisen in het controleschema. Bepaling van de belangrijkste indicatoren van betrouwbaarheid. Veiligheidsmaatregelen bij het installeren van automatiseringsapparatuur.

scriptie, toegevoegd 30/05/2015

Apparatuur voor het technologische proces van katalytische hervorming. Kenmerken van de automatiseringsmarkt. Keuze uit een besturingscomputercomplex en middelen voor veldautomatisering. Berekening en selectie van de instellingen van de regelaar. Technische middelen van automatisering.

proefschrift, toegevoegd 23-05-2015

Technologische beschrijving van het structurele schema van het project voor de automatisering van de verwerking van verzadigde koolwaterstofgassen. De studie van het functionele diagram van automatisering en de reden voor de keuze van de instrumentatie van de installatie. Wiskundig model van de regelkring.

In deze sectie beschrijven we de belangrijkste elementen waaruit het regelsysteem bestaat, geven ze een technische beschrijving en een wiskundige beschrijving. Laten we in meer detail stilstaan bij het ontwikkelde systeem van automatische regeling van de temperatuur van de toevoerlucht die door de verwarmer gaat. Aangezien het belangrijkste product van training de luchttemperatuur is, kan men in het kader van het afstudeerproject de constructie van wiskundige modellen en het modelleren van circulatie- en luchtstroomprocessen verwaarlozen. Ook kan deze wiskundige onderbouwing van het functioneren van de ACS PVV worden verwaarloosd vanwege de eigenaardigheden van de architectuur van het pand - de instroom van externe onvoorbereide lucht in de werkplaatsen en magazijnen via sleuven en openingen is aanzienlijk. Dat is de reden waarom, bij elke luchtstroomsnelheid, de toestand van "zuurstofgebrek" onder de arbeiders van deze werkplaats praktisch onmogelijk is.

We negeren dus de constructie van een thermodynamisch model van luchtverdeling in de kamer, evenals de wiskundige beschrijving van de ACS in termen van luchtstroom, vanwege hun ondoelmatigheid. Laten we wat dieper ingaan op de ontwikkeling van de toevoerluchttemperatuur ACS. In feite is dit systeem een systeem van automatische regeling van de positie van de luchtverdedigingsklep, afhankelijk van de temperatuur van de toevoerlucht. Regelgeving is een proportionele wet door de methode van het balanceren van waarden.

Laten we de belangrijkste elementen in de ACS presenteren, we zullen hun technische kenmerken geven, die het mogelijk maken om de kenmerken van hun controle te identificeren. Bij het kiezen van apparatuur en automatiseringstools laten we ons leiden door hun technische paspoorten en eerdere technische berekeningen van het oude systeem, evenals de resultaten van experimenten en tests.

Aan- en afvoer van centrifugaalventilatoren

Een conventionele centrifugaalventilator is een wiel met werkende bladen in een spiraalvormige behuizing, tijdens de rotatie waarvan de lucht die door de inlaat binnenkomt de kanalen tussen de bladen binnenkomt en door deze kanalen beweegt onder invloed van middelpuntvliedende kracht, wordt verzameld door de spiraal behuizing en gericht naar de uitlaat. De behuizing dient ook om dynamische kop om te zetten in statische kop. Om de druk te verhogen is achter de behuizing een diffusor geplaatst. Op afb. 4.1 toont een algemeen beeld van een centrifugaalventilator.

Een conventioneel centrifugaalwiel bestaat uit bladen, een achterschijf, een naaf en een voorschijf. Een gegoten of gedraaide naaf, ontworpen om het wiel op de as te passen, is geklonken, geschroefd of gelast aan de achterste schijf. De bladen zijn aan de schijf geklonken. De voorranden van de bladen zijn meestal bevestigd aan de voorste ring.

Spiraalbehuizingen zijn gemaakt van plaatstaal en geïnstalleerd op onafhankelijke steunen; voor ventilatoren met een laag vermogen worden ze aan de bedden bevestigd.

Wanneer het wiel draait, wordt een deel van de aan de motor geleverde energie overgedragen aan de lucht. De druk die door het wiel wordt ontwikkeld, hangt af van de dichtheid van de lucht, de geometrische vorm van de bladen en de omtreksnelheid aan de uiteinden van de bladen.

De uitgangsranden van de bladen van centrifugaalventilatoren kunnen naar voren, radiaal en naar achteren worden gebogen. Tot voor kort waren de randen van de bladen voornamelijk naar voren gebogen, omdat hierdoor de totale afmetingen van de ventilatoren konden worden verminderd. Tegenwoordig worden vaak waaiers met achterovergebogen schoepen aangetroffen, omdat hierdoor het rendement kan worden verhoogd. fan.

Rijst. 4.1

Bij het inspecteren van ventilatoren moet er rekening mee worden gehouden dat de uitlaat (in de richting van de lucht) bladranden altijd in de richting tegengesteld aan de draairichting van de waaier moeten worden gebogen om een stootvrije toegang te garanderen.

Dezelfde ventilatoren kunnen bij het veranderen van het toerental een andere toevoer hebben en verschillende drukken ontwikkelen, niet alleen afhankelijk van de eigenschappen van de ventilator en het toerental, maar ook van de daarop aangesloten luchtkanalen.

Ventilatorkenmerken drukken de relatie uit tussen de belangrijkste parameters van de werking ervan. De volledige karakteristiek van de ventilator bij constant astoerental (n = const) wordt uitgedrukt door de afhankelijkheden tussen toevoer Q en druk P, vermogen N en rendement. Afhankelijkheden P (Q), N (Q) en T (Q) zijn meestal gebouwd op één kaart. Ze kiezen een ventilator. Het kenmerk is gebouwd op basis van tests. Op afb. 4.2 toont de aerodynamische eigenschappen van de centrifugaalventilator VTS-4-76-16, die wordt gebruikt als toevoerventilator op de uitvoeringslocatie

Rijst. 4.2

De ventilatorcapaciteit is 70.000 m3/h of 19,4 m3/s. Ventilatorassnelheid - 720 tpm. of 75,36 rad/sec., het vermogen van de asynchrone ventilatormotor van de aandrijving is 35 kW.

De ventilator blaast buitenlucht de kachel in. Door warmtewisseling van lucht met heet water dat door de buizen van de warmtewisselaar wordt gevoerd, wordt de passerende lucht verwarmd.

Overweeg het schema voor het regelen van de bedrijfsmodus van de ventilator VTS-4-76 nr. 16. Op afb. 4.3 toont een functioneel diagram van de ventilatoreenheid met snelheidsregeling.

Rijst. 4.3

De overdrachtsfunctie van de ventilator kan worden weergegeven als een versterkingsfactor, die wordt bepaald op basis van de aerodynamische eigenschappen van de ventilator (Fig. 4.2). De ventilatorversterkingsfactor op het werkpunt is 1.819 m3/s (het minimaal mogelijke, experimenteel vastgesteld).

Rijst. 4.4

experimenteel Er is vastgesteld dat om de noodzakelijke bedrijfsmodi van de ventilator te implementeren, het noodzakelijk is om de volgende spanningswaarden te leveren aan de stuurfrequentie-omvormer (tabel 4.1):

Tabel 4.1 Bedrijfsmodi Toevoerventilatie

Tegelijkertijd is het niet nodig om hun bedrijfsmodi met maximale prestaties in te stellen om de betrouwbaarheid van de elektromotor van de ventilatoren van zowel de toevoer- als de uitlaatsecties te vergroten. De taak van de experimentele studie was om dergelijke stuurspanningen te vinden waarbij de normen van de hieronder berekende luchtuitwisselingssnelheid zouden worden nageleefd.

Afzuigventilatie wordt vertegenwoordigd door drie centrifugaalventilatoren VC-4-76-12 (capaciteit 28.000 m3/h bij n=350 rpm, asynchroon aandrijfvermogen N=19,5 kW) en VC-4-76-10 (capaciteit 20.000 m3/h bij n=270 rpm, asynchroon aandrijfvermogen N=12,5 kW). Net als bij de voeding voor de uitlaattak van ventilatie, werden de waarden van de stuurspanningen experimenteel verkregen (tabel 4.2).

Om de toestand van "zuurstofgebrek" in de werkplaatsen te voorkomen, berekenen we de luchtuitwisselingssnelheden voor de geselecteerde ventilatorbedrijfsmodi. Het moet voldoen aan de voorwaarde:

Tabel 4.2 Bedrijfsmodi afzuigventilatie

Bij de berekening verwaarlozen we zowel de toevoerlucht die van buiten komt als de architectuur van het gebouw (muren, plafonds).

De afmetingen van de kamers voor ventilatie: 150x40x10 m, het totale volume van de kamer is Vroom 60.000 m3. Het benodigde volume toevoerlucht is 66.000 m3/h (bij een coëfficiënt van 1,1 is als minimum gekozen, aangezien er geen rekening wordt gehouden met de luchtinstroom van buitenaf). Het is duidelijk dat de gekozen bedrijfsmodi van de toevoerventilator voldoen aan de gestelde voorwaarde.

Het totale volume afgevoerde lucht wordt berekend met behulp van de volgende formule:

Om de uitlaattak te berekenen, worden de modi "noodafzuiging" geselecteerd. Rekening houdend met de correctiefactor van 1,1 (aangezien de noodbediening als zo min mogelijk wordt geaccepteerd), zal het volume afgevoerde lucht gelijk zijn aan 67,76 m3/h. Deze waarde voldoet aan voorwaarde (4.2) binnen de limieten van toelaatbare fouten en eerder geaccepteerde reserveringen, wat betekent dat de geselecteerde ventilatorbedrijfsmodi de taak aankunnen om de luchtuitwisselingssnelheid te waarborgen.

Ook in de elektromotoren van de ventilatoren zit een ingebouwde beveiliging tegen oververhitting (thermostaat). Wanneer de motortemperatuur stijgt, zal het relaiscontact van de thermostaat de motor stoppen. De verschildruksensor registreert de stop van de elektromotor en geeft een signaal aan het bedieningspaneel. Er moet worden voorzien in de reactie van de ACS van de PVV op een noodstop van de ventilatormotoren.

Stuur uw goede werk in de kennisbank is eenvoudig. Gebruik het onderstaande formulier

Studenten, afstudeerders, jonge wetenschappers die de kennisbasis gebruiken in hun studie en werk zullen je zeer dankbaar zijn.

Vergelijkbare documenten

scriptie, toegevoegd 16/02/2011

Algemene kenmerken en doel, toepassingsgebieden van het automatische regelsysteem voor toevoer- en afvoerventilatie. Automatisering van het regelgevingsproces, de principes en uitvoeringsfasen. De keuze van fondsen en hun economische rechtvaardiging.

proefschrift, toegevoegd 04/10/2011

Analyse van bestaande standaardschema's voor automatische ventilatie van productiewerkplaatsen. Wiskundig model van het ventilatieproces van industriële gebouwen, selectie en beschrijving van automatiseringsapparatuur en bedieningselementen. Berekening van de kosten van een automatiseringsproject.

proefschrift, toegevoegd 06/11/2012

proefschrift, toegevoegd 09/04/2013

Algemene kenmerken van de oliepijpleiding. Klimatologische en geologische kenmerken van de site. Masterplan van het gemaal. Hoofdpomp- en tankpark PS-3 "Almetyevsk". Berekening van het aan- en afvoerventilatiesysteem van de pompshop.

proefschrift, toegevoegd 17-04-2013

Analyse van de ontwikkeling van een ontwerpproject voor een decoratieve wandelstok. Heraldiek als een speciale discipline die zich bezighoudt met de studie van wapenschilden. Methoden voor het maken van gereedschappen voor wasmodellen. Stadia van berekening van aan- en afvoerventilatie voor de smeltafdeling.

proefschrift, toegevoegd 26/01/2013

Beschrijving van de installatie als object van automatisering, mogelijkheden om het technologische proces te verbeteren. Berekening en selectie van elementen van een complex van technische middelen. Berekening van het automatische controlesysteem. Ontwikkeling van applicatiesoftware.

proefschrift, toegevoegd 24-11-2014

Het voorspellen van het thermische regime in servicegebieden is een multifactoriële taak. Het is bekend dat het thermische regime wordt gecreëerd met behulp van verwarmings-, ventilatie- en airconditioningsystemen. Bij het ontwerpen van verwarmingssystemen wordt echter geen rekening gehouden met de impact van luchtstromen die door andere systemen worden gecreëerd. Dit wordt gedeeltelijk gerechtvaardigd door het feit dat de invloed van luchtstromen op het thermische regime onbeduidend kan zijn met de normatieve luchtmobiliteit in de servicegebieden.

Het gebruik van stralingsverwarmingssystemen vereist nieuwe benaderingen. Dit omvat de noodzaak om te voldoen aan de blootstellingsnormen van de mens op werkplekken en rekening te houden met de verdeling van stralingswarmte over de interne oppervlakken van de gebouwschil. Bij stralingsverwarming worden deze oppervlakken namelijk voornamelijk verwarmd, die op hun beurt warmte afgeven aan de ruimte door convectie en straling. Hierdoor wordt de vereiste temperatuur van de binnenlucht gehandhaafd.

In de regel zijn voor de meeste soorten gebouwen, naast verwarmingssystemen, ventilatiesystemen vereist. Dus bij gebruik van stralingsverwarmingssystemen op gas, moet de kamer zijn uitgerust met ventilatiesystemen. De minimale luchtuitwisseling van gebouwen met het vrijkomen van schadelijke gassen en dampen wordt bepaald door SP 60.13330.12. Verwarming, ventilatie en airconditioning en is ten minste eenmaal, en op een hoogte van meer dan 6 m - ten minste 6 m 3 per 1 m 2 vloeroppervlak. Bovendien wordt de prestatie van ventilatiesystemen ook bepaald door het doel van het pand en wordt berekend op basis van de voorwaarden voor assimilatie van warmte- of gasemissies of compensatie voor lokale afzuiging. Uiteraard moet de hoeveelheid luchtuitwisseling ook worden gecontroleerd op de toestand van assimilatie van verbrandingsproducten. Compensatie van volumes van de verwijderde lucht wordt uitgevoerd door toevoerventilatiesystemen. Tegelijkertijd is een belangrijke rol bij de vorming van het thermische regime in de servicegebieden weggelegd voor de toevoerstralen en de door hen geïntroduceerde warmte.

Onderzoeksmethode en resultaten

Er is dus behoefte aan de ontwikkeling van een benaderend wiskundig model van complexe processen van warmte- en massaoverdracht die plaatsvinden in een ruimte met stralingsverwarming en ventilatie. Het wiskundige model is een systeem van lucht-warmtebalansvergelijkingen voor de karakteristieke volumes en oppervlakken van de kamer.

De oplossing van het systeem maakt het mogelijk om de luchtparameters in de servicegebieden te bepalen met verschillende opties voor het plaatsen van stralingsverwarmingstoestellen, rekening houdend met de invloed van ventilatiesystemen.

We zullen de constructie van een wiskundig model overwegen aan de hand van het voorbeeld van een productiefaciliteit die is uitgerust met een stralingsverwarmingssysteem en geen andere bronnen van warmteopwekking heeft. Warmtestromen van radiatoren worden als volgt verdeeld. Convectieve stromen stijgen naar de bovenste zone onder het plafond en geven warmte af aan het binnenoppervlak. De stralingscomponent van de warmtestroom van de radiator wordt waargenomen door de binnenoppervlakken van de buitenste omsluitende structuren van de kamer. Deze oppervlakken geven op hun beurt warmte af door convectie aan de interne lucht en door straling aan andere interne oppervlakken. Een deel van de warmte wordt via de externe omhullende structuren overgedragen aan de buitenlucht. Het berekeningsschema van warmteoverdracht wordt getoond in Fig. 1a.

We zullen de constructie van een wiskundig model overwegen aan de hand van het voorbeeld van een productiefaciliteit die is uitgerust met een stralingsverwarmingssysteem en geen andere bronnen van warmteafgifte heeft. Convectieve stromen stijgen naar de bovenste zone onder het plafond en geven warmte af aan het binnenoppervlak. De stralingscomponent van de warmtestroom van de radiator wordt waargenomen door de binnenoppervlakken van de buitenste omsluitende structuren van de kamer

Overweeg vervolgens de constructie van het luchtstroomcirculatieschema (figuur 1b). Laten we het schema van de organisatie van luchtuitwisseling "top-up" accepteren. Lucht wordt in hoeveelheid geleverd M pr in de richting van het servicegebied en wordt met een stroomsnelheid uit de bovenste zone verwijderd M in = M enz. Op het niveau van de bovenkant van het servicegebied is de luchtstroom in de jet M pagina De toename van de luchtstroom in de toevoerstraal ontstaat door de circulerende lucht, die loskomt van de straal.

Laten we de voorwaardelijke grenzen van stromen introduceren - oppervlakken waarop de snelheden alleen normale componenten hebben. Op afb. 1b worden de stroomgrenzen weergegeven door een stippellijn. Vervolgens selecteren we de geschatte volumes: serviced area (een ruimte met een permanent verblijf van mensen); volumes van de toevoerstraal en convectieve stromingen in de buurt van de muur. De richting van convectieve stromingen nabij de wand hangt af van de temperatuurverhouding van het binnenoppervlak van de buitenste omsluitende constructies en de omgevingslucht. Op afb. 1b toont een diagram met een dalende convectieve stroming nabij de wand.

Dus de luchttemperatuur in het onderhouden gebied t wz wordt gevormd als gevolg van het mengen van lucht uit toevoerstralen, convectieve stromingen nabij de muur en convectieve warmte van de interne oppervlakken van de vloer en wanden.

Rekening houdend met de ontwikkelde schema's van warmteoverdracht en circulatie van luchtstromen (Fig. 1), zullen we de vergelijkingen van warmte-luchtbalansen opstellen voor de toegewezen volumes:

Hier met— warmtecapaciteit van lucht, J/(kg °C); Q van is het vermogen van het gasstralingssysteem, W; Q met en Q* c - convectieve warmteoverdracht van de binnenoppervlakken van de muur binnen het servicegebied en de muur boven het servicegebied, W; t bladzijde, t c en t wz zijn de luchttemperaturen in de toevoerstraal bij de ingang van het werkgebied, in de convectieve stroming nabij de wand en in het werkgebied, °C; Q tp - warmteverlies van de kamer, W, gelijk aan de som van warmteverliezen door de externe omhullende structuren:

De luchtstroom in de toevoerstraal bij de ingang van het servicegebied wordt berekend met behulp van de afhankelijkheden die zijn verkregen door M. I. Grimitlin.

Voor luchtroosters die compacte jets creëren, is het debiet in de jet bijvoorbeeld:

waar m is de snelheidsdempingsfactor; F 0 - dwarsdoorsnede van de inlaatpijp van de luchtverdeler, m 2; x- afstand van de luchtverdeler tot de plaats van binnenkomst in het servicegebied, m; Tot n is de coëfficiënt van niet-isothermaliteit.

De luchtstroom in de convectieve stroming nabij de wand wordt bepaald door:

waar t c is de temperatuur van het binnenoppervlak van de buitenmuren, °C.

De warmtebalansvergelijkingen voor grensvlakken hebben de vorm:

Hier Q c , Q* c , Q pl en Q pt - convectieve warmteoverdracht van de binnenoppervlakken van de muur binnen het onderhouden gebied - muren boven het onderhouden gebied, vloer en coating, respectievelijk; Q tp.s, Q* tp.s, Q smp, Q tp.pt - warmteverliezen door de overeenkomstige structuren; W met, W* c , W mv., W nm zijn de stralingswarmtefluxen van de zender die op deze oppervlakken aankomen. Convectieve warmteoverdracht wordt bepaald door de bekende relatie:

waar m J is een coëfficiënt die wordt bepaald rekening houdend met de ligging van het oppervlak en de richting van de warmtestroom; F J is de oppervlakte, m2; t J is het temperatuurverschil tussen het oppervlak en de omgevingslucht, °C; J— oppervlaktetype-index.

Warmteverlies Q tJ kan worden uitgedrukt als

waar t n is de buitenluchttemperatuur, °C; t J is de temperatuur van de interne oppervlakken van de externe omsluitende structuren, °C; R en R n - thermische en warmteoverdrachtsweerstand van de buitenste omheining, m 2 ° C / W.

Een wiskundig model van warmte- en massaoverdrachtsprocessen onder de gecombineerde werking van stralingsverwarming en ventilatie is verkregen. De resultaten van de oplossing maken het mogelijk om de belangrijkste kenmerken van het thermische regime te verkrijgen bij het ontwerpen van stralingsverwarmingssystemen voor gebouwen voor verschillende doeleinden uitgerust met ventilatiesystemen

Stralingswarmtestromen van emitters van stralingsverwarmingssystemen wj worden berekend in termen van onderlinge stralingsoppervlakken volgens de methode voor willekeurige oriëntatie van emitters en omringende oppervlakken:

waar met 0 is de emissiviteit van een absoluut zwart lichaam, W / (m 2 K 4); ε IJ is de verminderde emissiviteit van de oppervlakken die betrokken zijn bij warmtewisseling l en J; H IJ is het onderlinge stralingsoppervlak van de oppervlakken l en J, m2 ; T I is de gemiddelde temperatuur van het stralingsoppervlak, bepaald uit de warmtebalans van de radiator, K; T J is de temperatuur van het warmteopnemende oppervlak, K.

Door de uitdrukkingen voor warmtestromen en luchtstroomsnelheden in jets te vervangen, verkrijgen we een systeem van vergelijkingen dat een benaderend wiskundig model is van warmte- en massaoverdrachtsprocessen bij stralingsverwarming. Standaard computerprogramma's kunnen worden gebruikt om het systeem op te lossen.