Ανάπτυξη συστήματος αυτόματου ελέγχου τροφοδοσίας και εξαερισμού εξαγωγής. Μαθηματικό μοντέλο της διαδικασίας εξαερισμού βιομηχανικών χώρων, επιλογή και περιγραφή εξοπλισμού αυτοματισμού και στοιχείων ελέγχου Φυγοκεντρικοί ανεμιστήρες τροφοδοσίας και εξαγωγής

Daria Denisikhina, Maria Lukanina, Mikhail Samoletov

V σύγχρονος κόσμοςδεν είναι πλέον δυνατό να γίνει χωρίς μαθηματική μοντελοποίηση της ροής του αέρα στο σχεδιασμό συστημάτων εξαερισμού.

Στον σύγχρονο κόσμο, δεν είναι πλέον δυνατό να γίνει χωρίς μαθηματική μοντελοποίηση της ροής του αέρα κατά το σχεδιασμό συστημάτων εξαερισμού. Οι συμβατικές τεχνικές μηχανικής είναι κατάλληλες για τυπικούς χώρους και τυπικές λύσειςμε διανομή αέρα. Όταν ένας σχεδιαστής έρχεται αντιμέτωπος με μη τυποποιημένα αντικείμενα, μέθοδοι μαθηματικής μοντελοποίησης θα πρέπει να τον βοηθήσουν. Το άρθρο είναι αφιερωμένο στη μελέτη της διανομής αέρα την κρύα εποχή στο κατάστημα παραγωγής σωλήνων. Αυτό το εργαστήριο είναι μέρος ενός εργοστασιακού συγκροτήματος που βρίσκεται σε ένα έντονα ηπειρωτικό κλίμα.

Πίσω στον 19ο αιώνα, διαφορικές εξισώσειςνα περιγράψει τη ροή υγρών και αερίων. Διατυπώθηκαν από τον Γάλλο φυσικό Louis Navier και τον Βρετανό μαθηματικό George Stokes. Οι εξισώσεις Navier - Stokes είναι από τις πιο σημαντικές στην υδροδυναμική και χρησιμοποιούνται σε μαθηματική μοντελοποίησηπολλά φυσικά φαινόμενα και τεχνικά προβλήματα.

Ανά τα τελευταία χρόνιασυσσώρευσε μια μεγάλη ποικιλία από γεωμετρικά και θερμοδυναμικά πολύπλοκα αντικείμενα στην κατασκευή. Η χρήση υπολογιστικών μεθόδων δυναμικής ρευστών αυξάνει σημαντικά τις δυνατότητες σχεδιασμού συστημάτων εξαερισμού, καθιστώντας δυνατή την πρόβλεψη με υψηλό βαθμό ακρίβειας των κατανομών της ταχύτητας, της πίεσης, της θερμοκρασίας, της συγκέντρωσης των εξαρτημάτων σε οποιοδήποτε σημείο ενός κτιρίου ή οποιουδήποτε από τους χώρους του. .

Η εντατική χρήση των μεθόδων υπολογιστικής δυναμικής ρευστών ξεκίνησε το 2000, όταν εμφανίστηκαν τα καθολικά κελύφη λογισμικού (πακέτα CFD), τα οποία κατέστησαν δυνατή την εύρεση αριθμητικών λύσεων στο σύστημα εξισώσεων Navier - Stokes σε σχέση με ένα αντικείμενο ενδιαφέροντος. Από τότε η «BURO ΤΕΧΝΙΚΗ» ασχολείται με τη μαθηματική μοντελοποίηση σε σχέση με τα προβλήματα εξαερισμού και κλιματισμού.

Περιγραφή της εργασίας

Σε αυτή τη μελέτη, πραγματοποιήθηκαν αριθμητικές προσομοιώσεις χρησιμοποιώντας το STAR-CCM +, ένα πακέτο CFD που αναπτύχθηκε από την CD-Adapco. Λειτουργικότητα αυτό το πακέτοόταν η επίλυση προβλημάτων αερισμού ήταν
Έχει δοκιμαστεί επανειλημμένα σε αντικείμενα ποικίλης πολυπλοκότητας, από χώρους γραφείων έως αίθουσες θεάτρων και στάδια.

Το πρόβλημα παρουσιάζει μεγάλο ενδιαφέρον τόσο από την άποψη του σχεδιασμού όσο και της μαθηματικής μοντελοποίησης.

Θερμοκρασία εξωτερικού αέρα -31°C. Υπάρχουν αντικείμενα με σημαντική εισροή θερμότητας στο δωμάτιο: φούρνος σβέσης, κλίβανος σκλήρυνσης κ.λπ. Έτσι, υπάρχουν μεγάλες διαφορές θερμοκρασίας μεταξύ των εξωτερικών δομών που περικλείουν και των εσωτερικών αντικειμένων που παράγουν θερμότητα. Κατά συνέπεια, η συμβολή της μεταφοράς θερμότητας ακτινοβολίας δεν μπορεί να παραμεληθεί στην προσομοίωση. Μια επιπλέον δυσκολία στη μαθηματική διατύπωση του προβλήματος έγκειται στο γεγονός ότι ένα βαρύ τρένο με θερμοκρασία -31 ° C εισάγεται στο κτίριο πολλές φορές ανά βάρδια. Σταδιακά θερμαίνεται, δροσίζοντας τον αέρα γύρω του.

Για να διατηρηθεί η απαιτούμενη θερμοκρασία αέρα στον όγκο του εργαστηρίου (στην κρύα εποχή τουλάχιστον 15 ° C), το έργο προβλέπει συστήματα εξαερισμού και κλιματισμού. Στο στάδιο του σχεδιασμού, υπολογίστηκαν ο ρυθμός ροής και η θερμοκρασία του παρεχόμενου αέρα που είναι απαραίτητα για τη διατήρηση των απαιτούμενων παραμέτρων. Το ερώτημα παρέμενε - πώς να παρέχεται αέρας στον όγκο του συνεργείου για να εξασφαλιστεί η πιο ομοιόμορφη κατανομή θερμοκρασίας σε όλο τον όγκο. Η μοντελοποίηση έδωσε τη δυνατότητα για σχετικά σύντομο χρονικό διάστημα (δύο έως τρεις εβδομάδες) να δούμε το μοτίβο ροής αέρα για πολλές επιλογές παροχής αέρα και στη συνέχεια να τις συγκρίνουμε.

ΣΤΑΔΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗΣ ΜΟΝΤΕΛΗΣΗΣ

• Χτίζοντας σταθερή γεωμετρία.
• Διαχωρισμός του χώρου εργασίας σε κελιά του υπολογιστικού πλέγματος.Θα πρέπει να προβλεφθούν εκ των προτέρων οι περιοχές στις οποίες θα απαιτηθεί πρόσθετη βελτίωση των κυττάρων. Κατά την κατασκευή ενός πλέγματος, είναι πολύ σημαντικό να βρείτε μια μέση λύση όπου το μέγεθος κελιών είναι αρκετά μικρό για να ληφθούν σωστά αποτελέσματα, ενώ ο συνολικός αριθμός κελιών δεν θα είναι τόσο μεγάλος ώστε να σύρετε τον χρόνο υπολογισμού σε ένα απαράδεκτο χρονικό πλαίσιο. Επομένως, η κατασκευή πλέγματος είναι μια ολόκληρη τέχνη που συνοδεύεται από εμπειρία.
• Ρύθμιση των ορίων και των αρχικών συνθηκών σύμφωνα με τη δήλωση προβλήματος.Απαιτείται κατανόηση των ιδιαιτεροτήτων των εργασιών αερισμού. Σημαντικό ρόλο στην προετοιμασία του υπολογισμού διαδραματίζει σωστή επιλογήμοντέλα αναταράξεων.
• Επιλογή κατάλληλου φυσικού μοντέλου και μοντέλου αναταράξεων.

Αποτελέσματα προσομοίωσης

Για να λυθεί το πρόβλημα που εξετάζεται σε αυτό το άρθρο, πέρασαν όλα τα στάδια της μαθηματικής μοντελοποίησης.

Για να συγκριθεί η απόδοση του αερισμού, επιλέχθηκαν τρεις επιλογές παροχής αέρα: σε γωνίες προς την κατακόρυφη 45 °, 60 ° και 90 °. Ο αέρας τροφοδοτούνταν από τυπικές γρίλιες διανομής αέρα.

Τα πεδία θερμοκρασίας και ταχύτητας υπολογίζονται σε διαφορετικές γωνίες τροφοδοσίας παροχή αέραφαίνονται στο Σχ. 1.

Μετά την ανάλυση των αποτελεσμάτων, η γωνία παροχής αέρα ίση με 90 ° επιλέχθηκε ως η πιο επιτυχημένη από τις εξεταζόμενες επιλογές για τον αερισμό του συνεργείου. Με αυτή τη μέθοδο τροφοδοσίας δεν δημιουργούνται αυξημένες ταχύτητες περιοχή εργασίαςκαι είναι δυνατό να επιτευχθεί μια αρκετά ομοιόμορφη εικόνα θερμοκρασίας και ταχύτητας σε όλο τον όγκο του συνεργείου.

Τελική απόφαση

Πεδία θερμοκρασίας και ταχύτητας σε τρία διατομέςπου διέρχεται από τις γρίλιες τροφοδοσίας φαίνονται στο Σχ. 2 και 3. Η κατανομή της θερμοκρασίας σε όλο το δωμάτιο είναι ομοιόμορφη. Μόνο στην περιοχή που είναι συγκεντρωμένοι οι φούρνοι είναι περισσότεροι υψηλές αξίεςθερμοκρασία κάτω από την οροφή. Υπάρχει μια πιο κρύα περιοχή στη δεξιά γωνία του δωματίου πιο μακριά από τους φούρνους. Εδώ μπαίνουν κρύες άμαξες από το δρόμο.

Από το σχ. 3 φαίνεται καθαρά πώς διαδίδονται οι οριζόντιοι πίδακες του παρεχόμενου αέρα. Με αυτή τη μέθοδο τροφοδοσίας, ο πίδακας τροφοδοσίας έχει αρκετά μεγάλη εμβέλεια. Έτσι, σε απόσταση 30 m από το πλέγμα, η ταχύτητα ρεύματος είναι 0,5 m / s (στην έξοδο από το πλέγμα, η ταχύτητα είναι 5,5 m / s). Στο υπόλοιπο δωμάτιο, η κινητικότητα του αέρα είναι χαμηλή, στο επίπεδο των 0,3 m / s.

Ο θερμαινόμενος αέρας από τον κλίβανο σκλήρυνσης εκτρέπει το ρεύμα αέρα τροφοδοσίας προς τα πάνω (Εικ. 4 και 5). Η σόμπα θερμαίνει πολύ τον αέρα γύρω της. Η θερμοκρασία στο πάτωμα είναι υψηλότερη εδώ από ό,τι στη μέση του δωματίου.

Το πεδίο θερμοκρασίας και οι γραμμές εξορθολογισμού σε δύο τμήματα του hot shop φαίνονται στην Εικ. 6.

συμπεράσματα

Οι υπολογισμοί κατέστησαν δυνατή την ανάλυση της αποτελεσματικότητας διαφορετικοί τρόποιπαροχή αέρα στο συνεργείο σωλήνων. Διαπιστώθηκε ότι όταν παρέχεται με οριζόντιο ρεύμα, ο παρεχόμενος αέρας εξαπλώνεται περαιτέρω μέσα στο δωμάτιο, συμβάλλοντας στην πιο ομοιόμορφη θέρμανση του. Αυτό δεν δημιουργεί περιοχές με υπερβολική κινητικότητα αέρα στην περιοχή εργασίας, όπως συμβαίνει όταν ο αέρας τροφοδοσίας παρέχεται υπό γωνία προς τα κάτω.

Η χρήση μαθηματικών μεθόδων μοντελοποίησης σε προβλήματα εξαερισμού και κλιματισμού είναι μια πολλά υποσχόμενη κατεύθυνση, που επιτρέπει στο στάδιο του σχεδιασμού να διορθωθεί η λύση, να αποτραπεί η ανάγκη διόρθωσης ανεπιτυχών λύσεων σχεδιασμού μετά τη θέση σε λειτουργία των αντικειμένων. ●

Ντάρια Ντενισίκινα - Προϊστάμενος του Τμήματος "Μαθηματική Μοντελοποίηση"?
Μαρία Λουκανίνα - Επικεφαλής Μηχανικός του Τμήματος «Μαθηματική Μοντελοποίηση»;
Μιχαήλ Σαμολέτοφ - Εκτελεστικός Διευθυντής της LLC "MM-Technologies"

Πρόβλεψη θερμικές συνθήκεςστους εξυπηρετούμενους χώρους είναι μια πολυπαραγοντική εργασία. Είναι γνωστό ότι το θερμικό καθεστώς δημιουργείται με τη βοήθεια συστημάτων θέρμανσης, εξαερισμού και κλιματισμού. Ωστόσο, κατά το σχεδιασμό συστημάτων θέρμανσης, δεν λαμβάνονται υπόψη οι επιπτώσεις των ρευμάτων αέρα που δημιουργούνται από άλλα συστήματα. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο γεγονός ότι η επίδραση των ροών αέρα στο θερμικό καθεστώς μπορεί να είναι ασήμαντη με την τυπική κινητικότητα του αέρα στους εξυπηρετούμενους χώρους.

Εφαρμογή συστημάτων ακτινοβολούμενη θέρμανσηαπαιτεί νέες προσεγγίσεις. Αυτό περιλαμβάνει την ανάγκη συμμόρφωσης με τα πρότυπα έκθεσης του ανθρώπου στους χώρους εργασίας και να λαμβάνεται υπόψη η κατανομή της ακτινοβολούμενης θερμότητας στις εσωτερικές επιφάνειες των κατασκευών που περικλείουν. Πράγματι, με τη θέρμανση με ακτινοβολία, αυτές οι επιφάνειες θερμαίνονται κυρίως, οι οποίες, με τη σειρά τους, εκπέμπουν θερμότητα στο δωμάτιο μέσω μεταφοράς και ακτινοβολίας. Λόγω αυτού, διατηρείται η απαιτούμενη εσωτερική θερμοκρασία αέρα.

Κατά κανόνα, για τους περισσότερους τύπους χώρων, μαζί με συστήματα θέρμανσης, απαιτούνται συστήματα εξαερισμού. Έτσι, όταν χρησιμοποιείτε συστήματα θέρμανσης με ακτινοβόλο αέριο, το δωμάτιο πρέπει να είναι εξοπλισμένο με συστήματα εξαερισμού. Η ελάχιστη ανταλλαγή αέρα στις εγκαταστάσεις με την απελευθέρωση επιβλαβών αερίων και ατμών ορίζεται από το SP 60.13330.12. Η θέρμανση, ο εξαερισμός και ο κλιματισμός είναι τουλάχιστον μία φορά και σε ύψος μεγαλύτερο από 6 m - τουλάχιστον 6 m 3 ανά 1 m 2 επιφάνειας δαπέδου. Επιπλέον, η απόδοση των συστημάτων εξαερισμού καθορίζεται επίσης από το σκοπό των χώρων και υπολογίζεται από τις συνθήκες αφομοίωσης εκπομπών θερμότητας ή αερίων ή αντιστάθμισης τοπικής αναρρόφησης. Φυσικά, η ποσότητα της ανταλλαγής αέρα πρέπει επίσης να ελεγχθεί για την κατάσταση αφομοίωσης των προϊόντων καύσης. Η αντιστάθμιση των όγκων του αέρα εξαγωγής πραγματοποιείται από συστήματα εξαερισμός παροχής... Στην περίπτωση αυτή, σημαντικό ρόλο στη διαμόρφωση του θερμικού καθεστώτος στους εξυπηρετούμενους χώρους έχουν οι πίδακες τροφοδοσίας και η θερμότητα που εισάγουν από αυτούς.

Μέθοδος έρευνας και αποτελέσματα

Έτσι, καθίσταται απαραίτητο να αναπτυχθεί ένα κατά προσέγγιση μαθηματικό μοντέλο των πολύπλοκων διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας και μάζας που λαμβάνουν χώρα σε ένα δωμάτιο με θέρμανση και αερισμό ακτινοβολίας. Μαθηματικό μοντέλοείναι ένα σύστημα εξισώσεων για τις ισορροπίες αέρα-θερμότητας για χαρακτηριστικούς όγκους και επιφάνειες ενός δωματίου.

Η λύση του συστήματος σας επιτρέπει να προσδιορίσετε τις παραμέτρους του αέρα στις περιοχές που εξυπηρετούνται όταν διαφορετικές επιλογέςτοποθέτηση συσκευών θέρμανσης με ακτινοβολία, λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση των συστημάτων εξαερισμού.

Ας εξετάσουμε την κατασκευή ενός μαθηματικού μοντέλου χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός δωματίου παραγωγής εξοπλισμένου με σύστημα θέρμανσης ακτινοβολίας και χωρίς άλλες πηγές απελευθέρωσης θερμότητας. Οι ροές θερμότητας από τα θερμαντικά σώματα κατανέμονται ως εξής. Τα συναγωγικά ρεύματα ανεβαίνουν στην επάνω ζώνη κάτω από την οροφή και εκπέμπουν θερμότητα στην εσωτερική επιφάνεια. Η ακτινοβολούμενη συνιστώσα της ροής θερμότητας του εκπομπού γίνεται αντιληπτή από τις εσωτερικές επιφάνειες των εξωτερικών δομών που περικλείουν το δωμάτιο. Με τη σειρά τους, αυτές οι επιφάνειες εκπέμπουν θερμότητα μέσω μεταφοράς στον εσωτερικό αέρα και ακτινοβολία σε άλλες εσωτερικές επιφάνειες. Μέρος της θερμότητας μεταφέρεται μέσω των εξωτερικών δομών που περικλείουν στον εξωτερικό αέρα. Το υπολογισμένο σχήμα μεταφοράς θερμότητας φαίνεται στο Σχ. 1α.

Ας εξετάσουμε την κατασκευή ενός μαθηματικού μοντέλου χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός δωματίου παραγωγής εξοπλισμένου με σύστημα θέρμανσης ακτινοβολίας και χωρίς άλλες πηγές απελευθέρωσης θερμότητας. Τα συναγωγικά ρεύματα ανεβαίνουν στην επάνω ζώνη κάτω από την οροφή και εκπέμπουν θερμότητα στην εσωτερική επιφάνεια. Η ακτινοβολούμενη συνιστώσα της ροής θερμότητας του εκπομπού γίνεται αντιληπτή από τις εσωτερικές επιφάνειες των εξωτερικών δομών που περικλείουν το δωμάτιο

Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε την κατασκευή του σχήματος κυκλοφορίας ροής αέρα (Εικ. 1β). Ας πάρουμε το πρόγραμμα οργάνωσης ανταλλαγής αέρα ανανέωσης. Ο αέρας παρέχεται σε ποσότητα Μ pr προς την κατεύθυνση της εξυπηρετούμενης περιοχής και αφαιρείται από την επάνω περιοχή με παροχή Μσε = Μπρ. Στο επίπεδο της κορυφής της περιοχής εξυπηρέτησης, ο ρυθμός ροής αέρα στον πίδακα είναι Μσ. Η αύξηση του ρυθμού ροής αέρα στο πίδακα τροφοδοσίας οφείλεται στον αέρα που κυκλοφορεί, ο οποίος είναι αποσυνδεδεμένος από τον πίδακα.

Ας εισάγουμε υπό όρους όρια ροών - επιφάνειες στις οποίες οι ταχύτητες έχουν μόνο συνιστώσες κανονικές προς αυτές. Στο σχ. 1β, τα όρια ροής φαίνονται με διακεκομμένη γραμμή. Στη συνέχεια θα επιλέξουμε τους υπολογισμένους όγκους: την εξυπηρετούμενη περιοχή (ο χώρος με τη συνεχή παραμονή των ανθρώπων). όγκους του πίδακα τροφοδοσίας και τις ροές μεταφοράς κοντά στο τοίχωμα. Η κατεύθυνση των ροών μεταφοράς κοντά στον τοίχο εξαρτάται από την αναλογία των θερμοκρασιών της εσωτερικής επιφάνειας των εξωτερικών δομών εγκλεισμού και του αέρα του περιβάλλοντος. Στο σχ. Το Σχήμα 1b δείχνει ένα διάγραμμα με φθίνουσα συναγωγική ροή κοντά στο τοίχωμα.

Έτσι, η θερμοκρασία του αέρα στην περιοχή εξυπηρέτησης tΤο wz σχηματίζεται ως αποτέλεσμα της ανάμειξης αέρα των πίδακες τροφοδοσίας, των ροών μεταφοράς κοντά στο τοίχωμα και της μεταφοράς θερμότητας από εσωτερικές επιφάνειεςδάπεδο και τοίχους.

Λαμβάνοντας υπόψη τα αναπτυγμένα σχήματα ανταλλαγής θερμότητας και κυκλοφορίας των ροών αέρα (Εικ. 1), θα συνθέσουμε τις εξισώσεις των ισορροπιών θερμότητας-αέρα για τους επιλεγμένους όγκους:

Εδώ με- θερμοχωρητικότητα αέρα, J / (kg ° С); Qαπό είναι η ισχύς του συστήματος θέρμανσης με ακτινοβολία αερίου, W; Qμε και Q* γ - μεταφορά θερμότητας μέσω μεταφοράς στις εσωτερικές επιφάνειες του τοίχου εντός της εξυπηρετούμενης περιοχής και του τοίχου πάνω από την περιοχή εξυπηρέτησης, W. tσελ, tγ και t wz είναι η θερμοκρασία του αέρα στο ρεύμα τροφοδοσίας στην είσοδο της περιοχής εργασίας, στη ροή μεταφοράς κοντά στον τοίχο και στην περιοχή εργασίας, ° C. QΤο TP είναι η απώλεια θερμότητας του δωματίου, W, ίση με το άθροισμα της απώλειας θερμότητας μέσω των εξωτερικών δομών που περικλείουν:

Ο ρυθμός ροής αέρα στο ρεύμα τροφοδοσίας στην είσοδο στην περιοχή εξυπηρέτησης υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τις εξαρτήσεις που λαμβάνονται από το M.I.Grimitlin.

Για παράδειγμα, για διαχυτές που παράγουν συμπαγείς πίδακες, ο ρυθμός ροής στον πίδακα είναι:

όπου Μ- συντελεστής απόσβεσης ταχύτητας. φά 0 - περιοχή διατομής του σωλήνα εισόδου του διανομέα αέρα, m 2. Χ- απόσταση από τον διανομέα αέρα έως το σημείο εισόδου στην περιοχή εξυπηρέτησης, m. ΠΡΟΣ ΤΟ n - συντελεστής μη ισοθερμικότητας.

Η κατανάλωση αέρα στη ροή μεταφοράς κοντά στον τοίχο καθορίζεται από:

όπου tс - θερμοκρασία της εσωτερικής επιφάνειας των εξωτερικών τοιχωμάτων, ° C.

Εξισώσεις ισορροπία θερμότηταςγια οριακές επιφάνειες είναι:

Εδώ Qντο, Q* γ, Q pl και Q Fri - μεταφορά θερμότητας με συναγωγή στις εσωτερικές επιφάνειες του τοίχου εντός της εξυπηρετούμενης περιοχής - ο τοίχος πάνω από την περιοχή εξυπηρέτησης, το δάπεδο και το κάλυμμα, αντίστοιχα. Q tp.s, Q* TP.s., Q TP.pl, Q tp.pt - απώλεια θερμότητας μέσω των αντίστοιχων δομών. Wμε, W* γ, W pl, WΡοές θερμότητας ακτινοβολίας Fri από τον πομπό εισέρχονται σε αυτές τις επιφάνειες. Η μεταφορά θερμότητας με συναγωγή καθορίζεται από τη γνωστή σχέση:

όπου Μ J - συντελεστής που προσδιορίζεται λαμβάνοντας υπόψη τη θέση της επιφάνειας και την κατεύθυνση της ροής θερμότητας. φά J - επιφάνεια, m 2; Δ t J είναι η διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ της επιφάνειας και του αέρα του περιβάλλοντος, ° C. J- δείκτης τύπου επιφάνειας.

Απώλεια θερμότητας QтJ μπορεί να εκφραστεί ως

όπου t n - θερμοκρασία εξωτερικού αέρα, ° C; t J - θερμοκρασίες εσωτερικών επιφανειών εξωτερικών δομών εγκλεισμού, ° C. Rκαι R n - θερμική αντίσταση και μεταφορά θερμότητας του εξωτερικού φράχτη, m 2 · ° C / W.

Έχει ληφθεί ένα μαθηματικό μοντέλο διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας και μάζας υπό τη συνδυασμένη δράση ακτινοβολίας θέρμανσης και αερισμού. Τα αποτελέσματα της λύσης μας επιτρέπουν να αποκτήσουμε τα κύρια χαρακτηριστικά του θερμικού καθεστώτος στο σχεδιασμό συστημάτων θέρμανσης ακτινοβολίας για κτίρια για διάφορους σκοπούς, εξοπλισμένα με συστήματα εξαερισμού.

Ροές ακτινοβολίας θερμότητας από θερμαντικά σώματα συστημάτων θέρμανσης ακτινοβολίας Wjυπολογίζονται μέσω των αμοιβαίων περιοχών ακτινοβολίας σύμφωνα με τη μέθοδο για αυθαίρετο προσανατολισμό των εκπομπών και των γύρω επιφανειών:

όπου με 0 είναι η ικανότητα εκπομπής ενός απολύτως μαύρου σώματος, W / (m 2 · K 4). ε IJ - μειωμένη εκπομπή επιφανειών που εμπλέκονται στη μεταφορά θερμότητας Εγώκαι J; H IJ - αμοιβαία περιοχή ακτινοβολίας των επιφανειών Εγώκαι J m 2; ΤΕΓΩ - μέση θερμοκρασίαεπιφάνεια εκπομπής, που προσδιορίζεται από το ισοζύγιο θερμότητας του πομπού, K; Τ J είναι η θερμοκρασία της επιφάνειας που απορροφά τη θερμότητα, K.

Όταν αντικαθιστούμε εκφράσεις για ροές θερμότητας και ρυθμούς ροής αέρα σε πίδακες, λαμβάνουμε ένα σύστημα εξισώσεων που είναι ένα κατά προσέγγιση μαθηματικό μοντέλο διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας και μάζας κατά τη θέρμανση με ακτινοβολία. Τα τυπικά προγράμματα υπολογιστή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την επίλυση του συστήματος.

Λαμβάνεται ένα μαθηματικό μοντέλο διαδικασιών μεταφοράς θερμότητας και μάζας υπό τη συνδυασμένη δράση ακτινοβολίας θέρμανσης και αερισμού. Τα αποτελέσματα της λύσης μας επιτρέπουν να αποκτήσουμε τα κύρια χαρακτηριστικά του θερμικού καθεστώτος στο σχεδιασμό συστημάτων θέρμανσης ακτινοβολίας για κτίρια για διάφορους σκοπούς, εξοπλισμένα με συστήματα εξαερισμού.

Glebov R.S., μεταπτυχιακός φοιτητής Tumanov M.P., υποψήφιος τεχνικών επιστημών, αναπληρωτής καθηγητής

Antyushin S.S., Μεταπτυχιακός Φοιτητής (Κρατικό Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής και Μαθηματικών της Μόσχας (Τεχνικό Πανεπιστήμιο)

ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ ΠΤΥΧΕΣ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗΣ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ

ΜΟΝΑΔΑ ΑΕΡΙΣΜΟΥ

Λόγω της εμφάνισης νέων απαιτήσεων για συστήματα εξαερισμού, οι πειραματικές μέθοδοι συντονισμού κλειστών βρόχων ελέγχου δεν μπορούν να λύσουν πλήρως προβλήματα αυτοματισμού. τεχνολογική διαδικασία... Οι πειραματικές μέθοδοι συντονισμού έχουν εγγενή κριτήρια βελτιστοποίησης (κριτήρια ποιότητας ελέγχου), τα οποία περιορίζουν το εύρος της εφαρμογής τους. Παραμετρική σύνθεση συστήματος ελέγχου που λαμβάνει υπόψη όλες τις απαιτήσεις όροι αναφοράς, απαιτεί ένα μαθηματικό μοντέλο του αντικειμένου. Το άρθρο παρέχει μια ανάλυση των δομών των μαθηματικών μοντέλων μονάδα εξαερισμού, εξετάζεται η μέθοδος αναγνώρισης της μονάδας εξαερισμού, αξιολογείται η δυνατότητα χρήσης των ληφθέντων μοντέλων για πρακτική εφαρμογή.

Λέξεις κλειδιά: αναγνώριση, μαθηματικό μοντέλο, μονάδα αερισμού, πειραματική μελέτη του μαθηματικού μοντέλου, κριτήρια ποιότητας για το μαθηματικό μοντέλο.

ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ ΠΤΥΧΕΣ ΑΝΑΓΝΩΡΙΣΗΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ

ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗΣ ΑΕΡΙΣΜΟΥ

Σε σχέση με την εμφάνιση νέων απαιτήσεων στον εξαερισμό των συστημάτων, οι πειραματικές μέθοδοι προσαρμογής των κλειστών περιγραμμάτων διαχείρισης δεν μπορούν να λύσουν πλήρως ένα πρόβλημα αυτοματοποίησης της τεχνολογικής διαδικασίας. Οι πειραματικές μέθοδοι προσαρμογής έχουν τα κριτήρια βελτιστοποίησης (κριτήριο ποιότητας της διαχείρισης) που περιορίζει την περιοχή εφαρμογής τους. Παραμετρική σύνθεση του συστήματος ελέγχου, το τεχνικό έργο λαμβάνοντας υπόψη όλες τις απαιτήσεις, απαιτεί μαθηματικό μοντέλο αντικειμένου. Στο άρθρο που θα προκύψει η ανάλυση των δομών των μαθηματικών μοντέλων εγκατάστασης αερισμού, η μέθοδος εξετάζεται η αναγνώριση της εγκατάστασης εξαερισμού, εκτιμάται η δυνατότητα εφαρμογής των ληφθέντων μοντέλων για εφαρμογή στην πράξη.

Λέξεις κλειδιά: αναγνώριση, μαθηματικό μοντέλο, εγκατάσταση αερισμού, πειραματική έρευνα του μαθηματικού μοντέλου, κριτήρια ποιότητας του μαθηματικού μοντέλου.

Εισαγωγή

Ο έλεγχος των συστημάτων εξαερισμού είναι ένα από τα κύρια καθήκοντα του αυτοματισμού συστημάτων μηχανικής κτιρίων. Οι απαιτήσεις για συστήματα ελέγχου των μονάδων εξαερισμού διατυπώνονται με τη μορφή ποιοτικών κριτηρίων στον τομέα του χρόνου.

Κύρια κριτήρια ποιότητας:

1. Μεταβατικός χρόνος (tnn) - χρόνος για να φτάσει η μονάδα διαχείρισης αέρα στον τρόπο λειτουργίας.

2. Σφάλμα σταθερής κατάστασης (eust) - η μέγιστη επιτρεπόμενη απόκλιση της θερμοκρασίας του αέρα παροχής από την καθορισμένη.

Έμμεσα κριτήρια ποιότητας:

3. Υπέρβαση (Ah) - υπέρβαση ισχύος κατά τον έλεγχο της μονάδας διαχείρισης αέρα.

4. Βαθμός ταλάντωσης (y) - υπερβολική φθορά του εξοπλισμού αερισμού.

5. Βαθμός εξασθένησης (y) - χαρακτηρίζει την ποιότητα και την ταχύτητα δημιουργίας του απαιτούμενου καθεστώτος θερμοκρασίας.

Το κύριο καθήκον του αυτοματισμού του συστήματος εξαερισμού είναι η παραμετρική σύνθεση του ελεγκτή. Η παραμετρική σύνθεση συνίσταται στον προσδιορισμό των συντελεστών του ρυθμιστή για τη διασφάλιση των ποιοτικών κριτηρίων για το σύστημα εξαερισμού.

Για τη σύνθεση του ρυθμιστή της μονάδας εξαερισμού, επιλέγονται μέθοδοι μηχανικής που είναι βολικές για εφαρμογή στην πράξη, οι οποίες δεν απαιτούν τη μελέτη του μαθηματικού μοντέλου του αντικειμένου: η μέθοδος Ncbo18-21gler (W), η μέθοδος Chien- HropeS-Re8, wsk (SNK). ΠΡΟΣ ΤΟ σύγχρονα συστήματααυτοματοποίηση του αερισμού, επιβάλλονται υψηλές απαιτήσεις σε δείκτες ποιότητας, οι επιτρεπόμενες οριακές συνθήκες των δεικτών περιορίζονται, εμφανίζονται προβλήματα ελέγχου πολλαπλών κριτηρίων. Οι μηχανικές μέθοδοι ρύθμισης του ρυθμιστή δεν επιτρέπουν την αλλαγή των κριτηρίων ποιότητας ελέγχου που είναι ενσωματωμένα σε αυτές. Για παράδειγμα, όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος N2 για τον συντονισμό του ρυθμιστή, το κριτήριο ποιότητας είναι μια μείωση απόσβεσης ίση με τέσσερα, και όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος SAE, το κριτήριο ποιότητας είναι ο μέγιστος ρυθμός περιστροφής απουσία υπέρβασης. Η χρήση αυτών των μεθόδων στην επίλυση προβλημάτων πολυκριτηριακού ελέγχου απαιτεί πρόσθετη χειροκίνητη προσαρμογή των συντελεστών. Ο χρόνος και η ποιότητα του συντονισμού των βρόχων ελέγχου, σε αυτήν την περίπτωση, εξαρτάται από την εμπειρία του μηχανικού σέρβις.

Εφαρμογή σύγχρονα μέσαΗ μαθηματική μοντελοποίηση για τη σύνθεση του συστήματος ελέγχου της μονάδας εξαερισμού βελτιώνει σημαντικά την ποιότητα των διαδικασιών ελέγχου, μειώνει τον χρόνο εγκατάστασης του συστήματος και επιτρέπει επίσης τη σύνθεση αλγοριθμικών μέσων για τον εντοπισμό και την πρόληψη ατυχημάτων. Για την προσομοίωση του συστήματος ελέγχου, είναι απαραίτητο να δημιουργηθεί ένα κατάλληλο μαθηματικό μοντέλο της μονάδας αερισμού (αντικείμενο ελέγχου).

Η πρακτική χρήση μαθηματικών μοντέλων χωρίς αξιολόγηση της επάρκειάς τους εγείρει μια σειρά προβλημάτων:

1. Οι ρυθμίσεις του ρυθμιστή που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια της μαθηματικής μοντελοποίησης δεν εγγυώνται τη συμμόρφωση των δεικτών ποιότητας στην πράξη.

2. Η εφαρμογή στην πράξη ρυθμιστών με ενσωματωμένο μαθηματικό μοντέλο (αναγκαστικός έλεγχος, παρεκβολή Smith, κ.λπ.) μπορεί να προκαλέσει υποβάθμιση των δεικτών ποιότητας. Εάν η σταθερά χρόνου δεν ταιριάζει ή το κέρδος είναι πολύ χαμηλό, ο χρόνος για να φτάσει η μονάδα διαχείρισης αέρα στον τρόπο λειτουργίας αυξάνεται, όταν το κέρδος υπερεκτιμάται, εμφανίζεται υπερβολική φθορά του εξοπλισμού αερισμού κ.λπ.

3. Η πρακτική εφαρμογή προσαρμοστικών ελεγκτών με εκτίμηση σύμφωνα με το μοντέλο αναφοράς θα προκαλέσει επίσης επιδείνωση των δεικτών ποιότητας, παρόμοια με το παραπάνω παράδειγμα.

4. Οι ρυθμίσεις του ρυθμιστή που λαμβάνονται με τις μεθόδους βέλτιστου ελέγχου δεν εγγυώνται τη συμμόρφωση των δεικτών ποιότητας στην πράξη.

Σκοπός αυτής της μελέτης είναι να προσδιοριστεί η δομή του μαθηματικού μοντέλου της μονάδας εξαερισμού (κατά μήκος του βρόχου ελέγχου καθεστώς θερμοκρασίας) και αξιολόγηση της καταλληλότητάς του σε πραγματικές φυσικές διεργασίες θέρμανσης αέρα σε συστήματα εξαερισμού.

Η εμπειρία του σχεδιασμού συστημάτων ελέγχου δείχνει ότι είναι αδύνατο να αποκτηθεί ένα μαθηματικό μοντέλο κατάλληλο για ένα πραγματικό σύστημα μόνο με βάση θεωρητικές μελέτες των φυσικών διεργασιών του συστήματος. Επομένως, κατά τη διαδικασία σύνθεσης του μοντέλου της μονάδας εξαερισμού, ταυτόχρονα με θεωρητικές μελέτες, πραγματοποιήθηκαν πειράματα για τον προσδιορισμό και τη βελτίωση του μαθηματικού μοντέλου του συστήματος - την αναγνώρισή του.

Η τεχνολογική διαδικασία του συστήματος εξαερισμού, η οργάνωση του πειράματος

και δομική ταυτοποίηση

Αντικείμενο ελέγχου του συστήματος εξαερισμού είναι το κεντρικό κλιματιστικό, στο οποίο η ροή του αέρα επεξεργάζεται και τροφοδοτείται στους αεριζόμενους χώρους. Το καθήκον του τοπικού συστήματος ελέγχου εξαερισμού είναι να διατηρεί αυτόματα τη θερμοκρασία του αέρα παροχής στον αγωγό. Η τρέχουσα τιμή της θερμοκρασίας του αέρα εκτιμάται από έναν αισθητήρα εγκατεστημένο στον αγωγό παροχής ή στο επανδρωμένο δωμάτιο. Η θερμοκρασία του αέρα παροχής ελέγχεται από ηλεκτρικό ή θερμοσίφωνα. Όταν χρησιμοποιείτε θερμοσίφωνα, το εκτελεστικό όργανο είναι βαλβίδα τριών κατευθύνσεων, όταν χρησιμοποιείτε ηλεκτρική θερμάστρα - ρυθμιστή ισχύος πλάτους παλμού ή θυρίστορ.

Ο τυπικός αλγόριθμος ελέγχου για τη θερμοκρασία του αέρα παροχής είναι ένα σύστημα αυτόματου ελέγχου κλειστού βρόχου (ACS), με έναν ελεγκτή PID ως συσκευή ελέγχου. Εμφανίζεται η δομή του αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου θερμοκρασίας αέρα παροχής μέσω εξαερισμού (Εικ. 1).

Ρύζι. 1. Μπλοκ διάγραμμα του αυτοματοποιημένου συστήματος ελέγχου της μονάδας εξαερισμού (κανάλι ελέγχου θερμοκρασίας αέρα παροχής). Wreg - PF του ρυθμιστή, Zhio - PF του εκτελεστικού οργάνου, Wcal - PF του θερμαντήρα, Wvv - λειτουργία μεταφοράς του αγωγού. u1 - σημείο ρύθμισης θερμοκρασίας, XI - θερμοκρασία στον αγωγό, XI - μετρήσεις αισθητήρα, E1 - σφάλμα ελέγχου, U1 - ενέργεια ελέγχου του ρυθμιστή, U2 - επεξεργασία του σήματος του ρυθμιστή από τον ενεργοποιητή, U3 - θερμότητα που μεταφέρεται από τη θερμάστρα στο αγωγός.

Η σύνθεση ενός μαθηματικού μοντέλου του συστήματος αερισμού προϋποθέτει ότι η δομή κάθε συνάρτησης μεταφοράς που περιλαμβάνεται στη σύνθεσή του είναι γνωστή. Η χρήση ενός μαθηματικού μοντέλου που περιέχει τις συναρτήσεις μεταφοράς μεμονωμένων στοιχείων του συστήματος είναι μια δύσκολη εργασία και δεν εγγυάται στην πράξη την υπέρθεση μεμονωμένων στοιχείων με το αρχικό σύστημα. Για τον προσδιορισμό του μαθηματικού μοντέλου, η δομή του συστήματος ελέγχου αερισμού μπορεί εύκολα να χωριστεί σε δύο μέρη: a priori γνωστό (ελεγκτής) και άγνωστο (αντικείμενο). Η λειτουργία μεταφοράς του αντικειμένου ^ περίπου) περιλαμβάνει: τη λειτουργία μεταφοράς του εκτελεστικού οργάνου ^ uo), τη λειτουργία μεταφοράς του θερμαντήρα ^ cal), τη λειτουργία μεταφοράς του αγωγού αέρα ^ vv), τη λειτουργία μεταφοράς του αισθητήρα ^ ημερομηνίες). Η εργασία αναγνώρισης της μονάδας εξαερισμού κατά τον έλεγχο της θερμοκρασίας της ροής αέρα περιορίζεται στον προσδιορισμό της λειτουργικής σχέσης μεταξύ του σήματος ελέγχου προς το στοιχείο ενεργοποιητή του θερμαντήρα U1 και της θερμοκρασίας της ροής αέρα XI.

Για να προσδιοριστεί η δομή του μαθηματικού μοντέλου της μονάδας εξαερισμού, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί ένα πείραμα αναγνώρισης. Η απόκτηση των επιθυμητών χαρακτηριστικών είναι δυνατή μέσω ενός παθητικού και ενεργητικού πειράματος. Η μέθοδος του παθητικού πειράματος βασίζεται στην καταγραφή των ελεγχόμενων παραμέτρων της διαδικασίας στην κανονική λειτουργία του αντικειμένου χωρίς να εισάγονται σκόπιμες διαταραχές σε αυτό. Κατά τη φάση της εγκατάστασης, το σύστημα εξαερισμού δεν βρίσκεται σε κανονική λειτουργία, επομένως η μέθοδος του παθητικού πειράματος δεν είναι κατάλληλη για τους σκοπούς μας. Η μέθοδος του ενεργού πειράματος βασίζεται στη χρήση ορισμένων τεχνητών διαταραχών που εισάγονται στο αντικείμενο σύμφωνα με ένα προσχεδιασμένο πρόγραμμα.

Υπάρχουν τρεις θεμελιώδεις μέθοδοι αναγνώρισης ενεργού αντικειμένου: η μέθοδος των παροδικών χαρακτηριστικών (η αντίδραση του αντικειμένου στο "βήμα"), η μέθοδος διατάραξης του αντικειμένου με σήματα περιοδικής μορφής (η αντίδραση του αντικειμένου σε αρμονικές διαταραχές με διαφορετικές συχνότητες) και τη μέθοδο αντίδρασης του αντικειμένου στον παλμό δέλτα. Λόγω της υψηλής αδράνειας των συστημάτων εξαερισμού (το TOB είναι από δεκάδες δευτερόλεπτα έως αρκετά λεπτά), η αναγνώριση με σήματα περι

Για περαιτέρω ανάγνωση του άρθρου, πρέπει να αγοράσετε το πλήρες κείμενο. Τα άρθρα αποστέλλονται σε μορφή PDFστο ταχυδρομείο που υποδεικνύεται κατά την πληρωμή. Ο χρόνος παράδοσης είναι λιγότερο από 10 λεπτά... Κόστος ενός άρθρου - 150 ρούβλια.

Παρόμοιες επιστημονικές εργασίες με θέμα "Γενικά και σύνθετα προβλήματα των φυσικών και ακριβών επιστημών"

• ΠΡΟΣΑΡΜΟΓΜΕΝΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΑΕΡΑ ΜΕ ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΠΑΡΟΧΗ ΡΟΗ ΑΕΡΑ

  R.S. GLEBOVM. P. TUMANOV - 2012

• Το πρόβλημα διαχείρισης και μοντελοποίησης καταστάσεων έκτακτης ανάγκης στα πετρελαιωρυχεία

  M. Yu. Liskova και I. S. Naumov - 2013

• ΠΕΡΙ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΗΣ ΘΕΩΡΙΑΣ ΤΟΥ ΠΑΡΑΜΕΤΡΙΚΟΥ ΕΛΕΓΧΟΥ ΓΙΑ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑΣ

  ADILOV ZHEKSENBEK MAKEEVICH, ASHIMOV ABDYKAPPAR ASHIMOVICH, ASHIMOV ASKAR ABDYKAPPAROVICH, BOROVSKY NIKOLAI YURIEVICH, BOROVSKY YURI VYACHESLAVOVICH, SULTANOVYTCHY-20BAKH

• ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΒΙΟΚΛΙΜΑΤΙΚΗΣ ΣΤΕΓΗΣ ΜΕ ΧΡΗΣΗ ΦΥΣΙΚΟΥ ΑΕΡΙΣΜΟΥ

  OUEDRAOGO A., OUEDRAOGO I., PALM K., ZEGHMATI B. - 2008

Στείλτε την καλή δουλειά σας στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Παρόμοια έγγραφα

Βασικά στοιχεία της λειτουργίας του συστήματος αυτόματο έλεγχοεξαερισμός παροχής και εξαγωγής, κατασκευή και μαθηματική περιγραφή του. Εξοπλισμός τεχνολογικής διεργασίας. Επιλογή και υπολογισμός του ρυθμιστή. Μελέτη σταθερότητας ATS, δείκτες ποιότητάς του.

θητεία, προστέθηκε 16/02/2011


γενικά χαρακτηριστικάκαι σκοπός, πεδίο εφαρμογής της πρακτικής εφαρμογής του συστήματος αυτόματου ελέγχου για τον εξαερισμό τροφοδοσίας και εξαγωγής. Αυτοματοποίηση της διαδικασίας ρύθμισης, των αρχών και των σταδίων εφαρμογής της. Η επιλογή των ταμείων και η οικονομική τους αιτιολόγηση.

διατριβή, προστέθηκε 04/10/2011


Ανάλυση υφιστάμενων τυπικών σχημάτων αυτοματισμού αερισμού εργαστήρια παραγωγής... Μαθηματικό μοντέλο της διαδικασίας αερισμού βιομηχανικές εγκαταστάσεις, επιλογή και περιγραφή εργαλείων και ελέγχων αυτοματισμού. Υπολογισμός κόστους έργου αυτοματισμού.

διατριβή, προστέθηκε 06/11/2012


Συγκριτική ανάλυσητεχνικά χαρακτηριστικά τυπικά σχέδιαπύργους ψύξης. Στοιχεία συστημάτων ύδρευσης και ταξινόμηση τους. Μαθηματικό μοντέλο της διαδικασίας παροχής κυκλοφορούντος νερού, επιλογή και περιγραφή εξοπλισμού αυτοματισμού και στοιχείων ελέγχου.

διατριβή, προστέθηκε 09/04/2013


Γενικά χαρακτηριστικά του πετρελαιαγωγού. Κλιματικά και γεωλογικά χαρακτηριστικά της τοποθεσίας. Γενική διάταξη του αντλιοστασίου. Αντλιοστάσια κορμού και φάρμα δεξαμενών PS-3 "Almetyevsk". Υπολογισμός του συστήματος τροφοδοσίας και εξαερισμού του αντλιοστασίου.

διατριβή, προστέθηκε 17/04/2013


Ανάλυση ανάπτυξης σχεδιαστικού έργου για διακοσμητικό μπαστούνι. Η εραλδική ως ειδικός κλάδος που ασχολείται με τη μελέτη των θυρεών. Μέθοδοι κατασκευής εργαλείων για μοντέλα που μοιάζουν με κερί. Στάδια υπολογισμού παροχής και εξαερισμού εξαγωγής για το διαμέρισμα τήξης.

διατριβή, προστέθηκε 26/01/2013


Περιγραφή της εγκατάστασης ως αντικείμενο αυτοματισμού, επιλογές για τη βελτίωση της τεχνολογικής διαδικασίας. Υπολογισμός και επιλογή στοιχείων ενός συγκροτήματος τεχνικών μέσων. Υπολογισμός του συστήματος αυτόματου ελέγχου. Ανάπτυξη λογισμικού εφαρμογών.

διατριβή, προστέθηκε 24/11/2014

Ας περιγράψουμε σε αυτή την ενότητα τα κύρια στοιχεία του συστήματος ελέγχου, δώσουμε ένα τεχνικό χαρακτηριστικό και μια μαθηματική περιγραφή. Ας σταθούμε λεπτομερέστερα στο σύστημα που αναπτύσσεται για την αυτόματη ρύθμιση της θερμοκρασίας του αέρα παροχής που διέρχεται από τον θερμαντήρα αέρα. Δεδομένου ότι το κύριο προϊόν προετοιμασίας είναι η θερμοκρασία του αέρα, τότε στο πλαίσιο της διπλωματικής εργασίας, η κατασκευή μαθηματικών μοντέλων και η μοντελοποίηση των διαδικασιών κυκλοφορίας και ροής αέρα μπορεί να παραμεληθεί. Επίσης, αυτή η μαθηματική αιτιολόγηση για τη λειτουργία του ACS PVV μπορεί να παραμεληθεί λόγω των ιδιαιτεροτήτων της αρχιτεκτονικής των χώρων - υπάρχει σημαντική εισροή εξωτερικού απροετοίμαστου αέρα σε εργαστήρια και αποθήκες μέσω υποδοχών, κενών. Γι' αυτό, σε οποιαδήποτε ταχύτητα ροής αέρα, είναι πρακτικά αδύνατο για τους εργάτες αυτού του συνεργείου να βιώσουν «πείνα οξυγόνου».

Έτσι, παραμελούμε την κατασκευή ενός θερμοδυναμικού μοντέλου κατανομής αέρα σε ένα δωμάτιο, καθώς και μια μαθηματική περιγραφή του ACS για τον ρυθμό ροής του αέρα λόγω της αστοχίας τους. Ας σταθούμε λεπτομερέστερα στην ανάπτυξη του ACS για τη θερμοκρασία του αέρα παροχής. Στην πραγματικότητα, αυτό το σύστημα είναι ένα σύστημα αυτόματης ρύθμισης της θέσης του αποσβεστήρα αεράμυνας ανάλογα με τη θερμοκρασία του αέρα παροχής. Κανονισμός - αναλογικός νόμος με εξισορροπητικές τιμές.

Θα παρουσιάσουμε τα κύρια στοιχεία που περιλαμβάνονται στο ACS, θα τα δώσουμε Προδιαγραφές, επιτρέποντας τον εντοπισμό των χαρακτηριστικών της διαχείρισής τους. Κατά την επιλογή εξοπλισμού και εργαλείων αυτοματισμού, καθοδηγούμαστε από τα τεχνικά τους δελτία δεδομένων και τους προηγούμενους μηχανικούς υπολογισμούς του παλιού συστήματος, καθώς και από τα αποτελέσματα πειραμάτων και δοκιμών.

Φυγοκεντρικοί ανεμιστήρες τροφοδοσίας και εξαγωγής

Ένας συμβατικός φυγόκεντρος ανεμιστήρας είναι ένας τροχός με λεπίδες εργασίας που βρίσκονται σε ένα σπειροειδές περίβλημα, όταν περιστρέφεται, ο αέρας που εισέρχεται μέσω της οπής εισόδου εισέρχεται στα κανάλια μεταξύ των πτερυγίων και κινείται μέσω αυτών των καναλιών υπό τη δράση της φυγόκεντρης δύναμης, συλλέγεται από το σπειροειδές περίβλημα και κατευθύνεται στην πρίζα του. Το περίβλημα χρησιμεύει επίσης για τη μετατροπή της δυναμικής κεφαλής σε στατική κεφαλή. Για να αυξηθεί η πίεση, τοποθετείται ένας διαχύτης πίσω από το περίβλημα. Στο σχ. Το 4.1 δείχνει μια γενική άποψη ενός φυγοκεντρικού ανεμιστήρα.

Μια συμβατική φυγοκεντρική πτερωτή αποτελείται από λεπίδες, έναν πίσω δίσκο, μια πλήμνη και έναν μπροστινό δίσκο. Μια χυτή ή πελεκημένη πλήμνη, σχεδιασμένη για να εφαρμόζει έναν τροχό σε έναν άξονα, είναι καρφωμένη, βιδωμένη ή συγκολλημένη στον πίσω δίσκο. Οι λεπίδες είναι καρφωμένες στο δίσκο. Τα μπροστινά άκρα των λεπίδων συνήθως συνδέονται στον μπροστινό δακτύλιο.

Τα σπειροειδή περιβλήματα είναι κατασκευασμένα από λαμαρίνα και τοποθετούνται σε ανεξάρτητα στηρίγματα, κοντά σε ανεμιστήρες χαμηλή ενέργειαείναι στερεωμένα στα κρεβάτια.

Όταν ο τροχός περιστρέφεται, μέρος της ενέργειας που παρέχεται στον κινητήρα μεταφέρεται στον αέρα. Η πίεση που αναπτύσσεται από τον τροχό εξαρτάται από την πυκνότητα του αέρα, γεωμετρικό σχήμαλεπίδες και περιφερειακή ταχύτητα στις άκρες των λεπίδων.

Τα άκρα εξόδου των πτερυγίων των φυγοκεντρικών ανεμιστήρων μπορούν να είναι λυγισμένα προς τα εμπρός, ακτινικά και λυγισμένα προς τα πίσω. Μέχρι πρόσφατα, οι άκρες των λεπίδων ήταν κυρίως κυρτές προς τα εμπρός, καθώς αυτό επέτρεπε τη μείωση διαστάσειςθαυμαστές. Σήμερα, συχνά συναντώνται πτερωτές με κυρτές λεπίδες προς τα πίσω, επειδή αυτό σας επιτρέπει να αυξήσετε την απόδοση. ανεμιστήρας.

Ρύζι. 4.1

Κατά την επιθεώρηση των ανεμιστήρων, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη ότι τα άκρα εξόδου (κατά μήκος της διαδρομής αέρα) των πτερυγίων για να διασφαλιστεί η είσοδος χωρίς κραδασμούς πρέπει πάντα να είναι λυγισμένα προς την αντίθετη κατεύθυνση από την φορά περιστροφής του τροχού.

Οι ίδιοι ανεμιστήρες, όταν αλλάζει η ταχύτητα περιστροφής, μπορούν να έχουν διαφορετικούς ρυθμούς ροής και να αναπτύσσουν διαφορετικές πιέσεις, ανάλογα όχι μόνο με τις ιδιότητες του ανεμιστήρα και την ταχύτητα περιστροφής, αλλά και από τους αεραγωγούς που συνδέονται με αυτούς.

Τα χαρακτηριστικά των ανεμιστήρων εκφράζουν τη σχέση μεταξύ των κύριων παραμέτρων λειτουργίας του. Πλήρες χαρακτηριστικόανεμιστήρας σε σταθερή ταχύτητα άξονα (n = const) εκφράζεται από τις εξαρτήσεις μεταξύ της παροχής Q και της πίεσης P, την ισχύ N και την απόδοση. Οι εξαρτήσεις P (Q), N (Q) και T (Q) είναι συνήθως σχεδιάζονται στο ίδιο γράφημα. Ένας ανεμιστήρας επιλέγεται πάνω τους. Ο χαρακτηρισμός βασίζεται σε δοκιμές. Στο σχ. Το 4.2 δείχνει τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά του φυγοκεντρικού ανεμιστήρα VTs-4-76-16, ο οποίος χρησιμοποιείται ως ανεμιστήρας τροφοδοσίας στο χώρο υλοποίησης

Ρύζι. 4.2

Η χωρητικότητα του ανεμιστήρα είναι 70.000 m3 / h ή 19,4 m3 / s. Ταχύτητα ανεμιστήρα - 720 rpm. ή 75,36 rad / sec., ισχύς μετάδοσης κίνησης ασύγχρονος κινητήραςο ανεμιστήρας είναι 35 kW.

Ο ανεμιστήρας φυσάει το εξωτερικό ατμοσφαιρικός αέραςστον θερμαντήρα αέρα. Ως αποτέλεσμα της ανταλλαγής θερμότητας του αέρα με ζεστό νερό, περασμένος από τους σωλήνες του εναλλάκτη θερμότητας, ο αέρας που διέρχεται θερμαίνεται.

Ας εξετάσουμε το σχέδιο για τη ρύθμιση του τρόπου λειτουργίας του ανεμιστήρα VTs-4-76 No. 16. Στο σχ. Δίνεται το 4.3 λειτουργικό διάγραμμαμονάδα ανεμιστήρα με έλεγχο ταχύτητας.

Ρύζι. 4.3

Η λειτουργία μεταφοράς του ανεμιστήρα μπορεί να αναπαρασταθεί ως κέρδος, το οποίο προσδιορίζεται με βάση τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά του ανεμιστήρα (Εικ. 4.2). Το κέρδος ανεμιστήρα στο σημείο λειτουργίας είναι 1.819 m3 / s (το χαμηλότερο δυνατό, που έχει καθοριστεί πειραματικά).

Ρύζι. 4.4

Πειραματικάδιαπιστώθηκε ότι για την εφαρμογή των απαραίτητων τρόπων λειτουργίας του ανεμιστήρα, είναι απαραίτητο να τροφοδοτηθούν οι ακόλουθες τιμές τάσης στον μετατροπέα συχνότητας ελέγχου (Πίνακας 4.1):

Πίνακας 4.1 Τρόποι λειτουργίας εξαερισμού παροχής

Ταυτόχρονα, για να αυξηθεί η αξιοπιστία του ηλεκτροκινητήρα των ανεμιστήρων τόσο του τμήματος τροφοδοσίας όσο και της εξαγωγής, δεν χρειάζεται να τους ρυθμίσετε τρόπους λειτουργίας με μέγιστη απόδοση. Εργο πειραματική έρευναήταν να βρεθούν τέτοιες τάσεις ελέγχου στις οποίες θα παρατηρούνταν οι τιμές ανταλλαγής αέρα που υπολογίζονται παρακάτω.

Ο εξαερισμός αντιπροσωπεύεται από τρεις φυγοκεντρικούς ανεμιστήρες των εμπορικών σημάτων VTs-4-76-12 (χωρητικότητα 28000 m3 / h σε n = 350 rpm, ασύγχρονη ισχύς κίνησης N = 19,5 kW) και VTs-4-76-10 (χωρητικότητα 20,0 m30,0 h στις n = 270 rpm, ισχύς ασύγχρονης κίνησης N = 12,5 kW). Οι τιμές των τάσεων ελέγχου λήφθηκαν πειραματικά παρόμοια με την τάση τροφοδοσίας για τον κλάδο εξαγωγής αερισμού (Πίνακας 4.2).

Για να αποτρέψουμε την κατάσταση «ασιτίας οξυγόνου» στα εργατικά καταστήματα, θα υπολογίσουμε τους ρυθμούς ανταλλαγής αέρα για τους επιλεγμένους τρόπους λειτουργίας των ανεμιστήρων. Πρέπει να πληροί την προϋπόθεση:

Πίνακας 4.2 Τρόποι λειτουργίας εξαερισμού καυσαερίων

Στον υπολογισμό, παραμελούμε τον αέρα παροχής που προέρχεται από το εξωτερικό, καθώς και την αρχιτεκτονική του κτιρίου (τοίχοι, δάπεδα).

Οι διαστάσεις των χώρων για αερισμό: 150x40x10 m, ο συνολικός όγκος του δωματίου είναι Vroom; 60.000 m3. Ο απαιτούμενος όγκος αέρα τροφοδοσίας είναι 66000 m3 / h (για τον συντελεστή 1,1 επιλέγεται ως ελάχιστος, αφού δεν λαμβάνεται υπόψη η εισροή αέρα από το εξωτερικό). Είναι προφανές ότι οι επιλεγμένοι τρόποι λειτουργίας ανεμιστήρας τροφοδοσίαςπληρούν την αναφερόμενη προϋπόθεση.

Ο συνολικός όγκος του τραβηγμένου αέρα υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο

Για τον υπολογισμό του σκέλους της εξάτμισης, επιλέχθηκαν οι λειτουργίες «έκτακτης εξάτμισης». Λαμβάνοντας υπόψη τον συντελεστή διόρθωσης 1.1 (καθώς ο τρόπος λειτουργίας έκτακτης ανάγκης λαμβάνεται όσο το δυνατόν λιγότερο), ο όγκος του εξαγόμενου αέρα θα είναι ίσος με 67,76 m3 / h. Αυτή η τιμή, εντός των ορίων των επιτρεπτών σφαλμάτων και των προηγούμενων επιφυλάξεων, ικανοποιεί την προϋπόθεση (4.2), πράγμα που σημαίνει ότι οι επιλεγμένοι τρόποι λειτουργίας των ανεμιστήρων θα αντεπεξέλθουν στο έργο της διασφάλισης της τιμής ανταλλαγής αέρα.

Επίσης, τα μοτέρ ανεμιστήρων διαθέτουν ενσωματωμένη προστασία υπερθέρμανσης (θερμοστάτης). Όταν η θερμοκρασία στον κινητήρα αυξηθεί, η επαφή ρελέ του θερμοστάτη θα σταματήσει τη λειτουργία του ηλεκτροκινητήρα. Ο αισθητήρας διαφορικής πίεσης θα καταγράψει το σταμάτημα του ηλεκτροκινητήρα και θα στείλει ένα σήμα στον πίνακα ελέγχου. Είναι απαραίτητο να προβλεφθεί η αντίδραση του ACS PVV στη διακοπή έκτακτης ανάγκης των κινητήρων ανεμιστήρα.