Sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni matemaatiline mudel. Sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni automaatjuhtimissüsteemi väljatöötamine. Toite- ja väljalaskeventilaatorid

Lugupeetud atesteerimiskomisjoni liikmed, annan teie tähelepanu kooli lõpetamisele kvalifitseeriv töö, mille eesmärgiks on süsteemi väljatöötamine automaatne juhtimine tootmistsehhide sisse- ja väljatõmbeventilatsioon.

Teadaolevalt on automatiseerimine üks olulisemaid tegureid tööviljakuse kasvus tööstuslikus tootmises, toodete ja teenuste kvaliteedi kasvus. Automaatikavaldkonna pidev laienemine on praeguses etapis tööstuse üks põhijooni. Arendatav lõputöö on üks ideedest pärida areneva kontseptsiooni ehitamiseks "intelligentsete" hoonete ehk objektide ehitamiseks, milles inimelu tingimusi kontrollitakse tehniliste vahenditega.

Peamised projekteerimisel lahendatud ülesanded on olemasoleva õhuventilatsioonisüsteemi kaasajastamine teostuskohas - VOMZ OJSC tootmistsehhid - selle efektiivsuse tagamiseks (energia- ja soojusressursside tarbimise kokkuhoid, süsteemi hoolduskulude vähendamine, seisakuaegade vähendamine), mugava mikrokliima ja õhu puhtuse säilitamine tööpiirkondades, töökindlus ja stabiilsus, süsteemi töökindlus avarii- / kriitilistes režiimides.

Diplomiprojektis käsitletud probleem on tingitud PVA olemasoleva juhtimissüsteemi moraalsest ja tehnilisest vananemisest (kulumisest). IOP ehitamisel kasutatav hajutatud põhimõte välistab tsentraliseeritud kontrolli (seisundi käivitamise ja jälgimise) võimaluse. Süsteemi ebausaldusväärseks muudab ka süsteemi käivitamise / seiskamise selge algoritmi puudumine inimlik viga, ja avariirežiimide puudumine on lahendatavate ülesannete suhtes ebastabiilne.

Diplomikujunduse probleemi aktuaalsus on tingitud üldine kasv hingamisteede haigestumus ja töötajate külmetushaigused, üldine tööviljakuse ja toodete kvaliteedi langus selles valdkonnas. Uue ACS PVV väljatöötamine on otseselt seotud tehase kvaliteedipoliitikaga (ISO 9000), samuti tehase seadmete moderniseerimise ja taimede elu toetavate süsteemide automatiseerimise programmidega.

Süsteemi keskseks juhtelemendiks on turundusuuringute tulemuste järgi valitud automaatikakapp mikrokontrolleri ja seadmetega (plakat 1). Turupakkumisi on palju, kuid valitud seadmed on vähemalt sama head kui kolleegid. Oluliseks kriteeriumiks oli seadmete maksumus, energiakulu ja kaitsevõime.

IWS-i automatiseerimise funktsionaalne skeem on näidatud joonisel 1. ACS-i projekteerimisel valiti põhiliseks tsentraliseeritud lähenemine, mis võimaldab viia süsteemi vajadusel juurutusse vastavalt segakäsitlusele, mis eeldab väljasaatmise võimalust ja ühendusi teiste tööstusvõrkudega. Tsentraliseeritud lähenemine on väga skaleeritav, piisavalt paindlik - kõik need kvaliteediomadused on määratud valitud mikrokontrolleri - WAGO I / O System -, aga ka juhtimisprogrammi rakendamisega.

Projekteerimise käigus valiti välja automaatikaelemendid - täiturid, andurid, valikukriteeriumiks oli funktsionaalsus, töö stabiilsus kriitilistes režiimides, parameetri mõõtmis-/juhtimisvahemik, paigaldusomadused, signaali väljundi vorm ja režiimid. operatsioonist. Peamine matemaatilised mudelid ja simuleeris õhutemperatuuri reguleerimissüsteemi tööd kolmekäigulise klapi siibri asendi juhtimisega. Simulatsioon viidi läbi VisSim keskkonnas.

Reguleerimiseks valiti kontrollitud väärtuste valdkonnas "parameetri tasakaalustamise" meetod. Valitakse proportsionaalse juhtimise seadus, kuna süsteemi täpsusele ja kiirusele pole kõrgeid nõudeid ning sisend- / väljundväärtuste vahemikud on väikesed. Regulaatori funktsioone täidab üks kontrolleri portidest vastavalt juhtimisprogrammile. Selle ploki simulatsiooni tulemused on toodud plakatil 2.

Süsteemi algoritm on näidatud joonisel 2. Seda algoritmi realiseeriv juhtimisprogramm koosneb funktsionaalplokkidest, konstantide plokist, kasutatakse standard- ja erifunktsioone. Süsteemi paindlikkus ja skaleeritavus on tagatud nii programmiliselt (kasutades FB-sid, konstante, silte ja üleminekuid, programmi kompaktsus kontrolleri mälus) kui ka tehniliselt (säästlik I/O-portide kasutamine, üleliigsed pordid).

Tarkvara võimaldab süsteemi toiminguid avariirežiimides (ülekuumenemine, ventilaatori rike, ülejahtumine, filtri ummistus, tulekahju). Süsteemi tuletõkkerežiimis töötamise algoritm on näidatud joonisel 3. See algoritm võtab arvesse evakuatsiooniaja standardite nõudeid ja tulekaitsesüsteemi toiminguid tulekahju korral. Üldiselt on selle algoritmi rakendamine tõhus ja testidega tõestatud. Lahendatud sai ka väljatõmbekatete tuleohutuse aspektist kaasajastamise ülesanne. Leitud lahendused vaadati üle ja võeti soovitustena.

Projekteeritud süsteemi töökindlus sõltub täielikult töökindlusest tarkvara ja kontrollerilt tervikuna. Väljatöötatud juhtimisprogrammiga viidi läbi silumisprotsess, käsitsi, struktuuri- ja funktsionaalne testimine. Automaatikaseadmete töökindluse ja garantiitingimuste täitmise tagamiseks valiti ainult soovitatavad ja sertifitseeritud agregaadid. Tootjapoolne garantii valitud automaatikakapile garantiikohustuste järgimisel on 5 aastat.

Samuti töötati välja süsteemi üldistatud struktuur, koostati süsteemi töö kellatsükli skeem, ühenduste ja kaablite märgistuse tabel, ACS paigaldusskeem.

Minu poolt korralduslikus ja majanduslikus osas arvutatud projekti majandusnäitajad on toodud plakatil nr 3. Samal plakatil on kujutatud projekteerimisprotsessi ribakaart. Kontrolliprogrammi kvaliteedi hindamiseks kasutati GOST RISO / IEC 926-93 kriteeriume. Arenduse majandusliku efektiivsuse hindamine viidi läbi SWOT analüüsi abil. On ilmne, et kavandatud süsteemil on madal hind (kulustruktuur - plakat 3) ja üsna kiire tasuvusaeg (kui arvutada minimaalse säästu abil). Seega võib järeldada arenduse kõrget majanduslikku efektiivsust.

Lisaks lahendati töökaitse, elektriohutuse ja süsteemi keskkonnasõbralikkuse küsimused. Põhjendatud on juhtivate kaablite, õhukanalifiltrite valik.

Seega täitmise tulemusena lõputöö on välja töötatud moderniseerimisprojekt, mis on kõigi seatud nõuete suhtes optimaalne. Seda projekti soovitatakse ellu viia vastavalt tehase seadmete moderniseerimise tingimustele.

Kui katseperiood kinnitab projekti efektiivsust ja kvaliteeti, on kavas rakendada ettevõtte lokaalset võrku kasutades väljasaatmistasand, samuti kaasajastada ülejäänute ventilatsioon. tööstusruumid eesmärgiga ühendada need ühtseks tööstusvõrguks. Vastavalt sellele hõlmavad need etapid dispetšeritarkvara väljatöötamist, süsteemi oleku, vigade, häirete (DB) logimist, automatiseeritud tööjaama või juhtimisjaama (KPU) korraldamist. disainilahendused töökodade õhk-termokardinate juhtimise probleemide lahendamiseks. Samuti on võimalik välja töötada olemasoleva süsteemi nõrgad kohad, näiteks puhastussõlmede kaasajastamine, samuti õhuvõtuventiilide viimistlemine koos külmumisvastase mehhanismiga.

annotatsioon

Diplomitöö sisaldab sissejuhatust, 8 peatükki, järeldust, kasutatud allikate loetelu, lisasid ja on 141 lehekülge trükitud teksti koos illustratsioonidega.

Esimeses osas antakse ülevaade ja analüüs tootmistsehhide sissepuhke-väljatõmbeventilatsiooni automaatjuhtimissüsteemi (ACS PVV) projekteerimise vajadusest, automaatikakappide turundusuuring. Arvestatud tüüpilised skeemid ventilatsioon ja alternatiivsed lähenemisviisid diplomikujunduse probleemide lahendamiseks.

Teises jaotises kirjeldatakse olemasolevat PVV-süsteemi rakenduskohas - OJSC "VOMZ", as tehnoloogiline protsess... Moodustatakse õhu ettevalmistamise tehnoloogilise protsessi automatiseerimise üldistatud plokkskeem.

Kolmandas osas sõnastatakse laiendatud tehniline ettepanek diplomikujunduse probleemide lahendamiseks.

Neljas osa on pühendatud ACS PVV arendamisele. Valitakse automaatika ja juhtimise elemendid, esitatakse nende tehnilised ja matemaatilised kirjeldused. Kirjeldatakse temperatuuri reguleerimise algoritmi. toiteõhk... Moodustati mudel ja viidi läbi ACS PVV töö modelleerimine ruumi õhutemperatuuri hoidmiseks. Elektrijuhtmestik valitud ja põhjendatud. Ehitatakse süsteemi kella tsüklogramm.

Viies osa sisaldab spetsifikatsioonid programmeeritav loogikakontroller (PLC) WAGO I / O süsteem. PLC-portidega andurite ja täiturmehhanismide ühenduste tabelid, sh. ja virtuaalne.

Kuues osa on pühendatud PLC juhtimisprogrammi toimimise ja kirjutamise algoritmide väljatöötamisele. Programmeerimiskeskkonna valik on põhjendatud. Esitatakse plokialgoritmid hädaolukordade töötlemiseks süsteemi poolt, funktsionaalplokkide plokialgoritmid, mis lahendavad käivitamise, juhtimise ja reguleerimise ülesandeid. See jaotis sisaldab PLC juhtimisprogrammi testimise ja silumise tulemusi.

Seitsmendas jaotises käsitletakse projekti ohutust ja jätkusuutlikkust. Teostatakse ACS PVV töö käigus tekkivate ohtlike ja kahjulike tegurite analüüs, antakse lahendusi töökaitse ja projekti keskkonnasõbralikkuse tagamise kohta. Arendatakse süsteemikaitset hädaolukordade eest, sh. süsteemi tugevdamine tulekaitse osas ja töö stabiilsuse tagamine, kui hädaolukorrad... Arenenud fundamentaal funktsionaalne diagramm automaatika spetsifikatsiooniga.

Kaheksas osa on pühendatud arenduse organisatsioonilisele ja majanduslikule põhjendamisele. Projekti arenduse omahinna, efektiivsuse ja tasuvusaja arvestus, sh. võttes arvesse rakendamise etappi. Projekti arendamise etapid on kajastatud, töö töömahukus on hinnanguline. Antakse hinnang projekti majanduslikule efektiivsusele kasutades arenduse SWOT analüüsi.

Kokkuvõttes on antud järeldused diplomitöö kohta.

Sissejuhatus

Automatiseerimine on tööstustoodangu tööviljakuse kasvu üks olulisemaid tegureid. Automatiseerimise kasvutempo kiirenemise pidev tingimus on automatiseerimise tehniliste vahendite arendamine. Automatiseerimise tehnilised vahendid hõlmavad kõiki juhtimissüsteemi kuuluvaid seadmeid, mis on ette nähtud teabe vastuvõtmiseks, edastamiseks, salvestamiseks ja teisendamiseks, samuti tehnoloogilise juhtimisobjekti juhtimis- ja regulatiivsete toimingute rakendamiseks.

Automatiseerimise tehnoloogiliste vahendite väljatöötamine on keeruline protsess, mis põhineb ühelt poolt tarbijate automatiseeritud tootmise huvidel ja teiselt poolt tootmisettevõtete majanduslikel võimalustel. Arengu esmaseks tõukejõuks on tootmise efektiivsuse tõstmine – tarbijad, juurutamise kaudu uus tehnoloogia saab olla teostatav ainult siis, kui kulud kiiresti hüvitatakse. Seetõttu peaks kõigi uute fondide väljatöötamist ja rakendamist puudutavate otsuste kriteeriumiks olema majanduslik koguefekt, võttes arvesse kõiki arendus-, tootmis- ja rakendamise kulusid. Sellest lähtuvalt tuleks tootmise arendamiseks kasutada eelkõige neid tehniliste vahendite võimalusi, mis annavad maksimaalse koguefekti.

Automaatikavaldkonna pidev laienemine on praeguses etapis üks tööstuse põhijooni.

Erilist tähelepanu pööratakse tööstusökoloogia ja tööohutuse küsimustele. Projekteerimisel moodne tehnoloogia, seadmed ja konstruktsioonid, on vaja teaduslikult põhjendatud lähenemist töö ohutuse ja kahjutuse arendamisele.

Praeguses arengujärgus Rahvamajandus riigi üks peamisi ülesandeid on sotsiaalse tootmise efektiivsuse tõstmine, mis põhineb teaduslik-tehnilisel protsessil ja kõigi reservide täielikumal kasutamisel. See ülesanne on lahutamatult seotud disainilahenduste optimeerimise probleemiga, mille eesmärk on luua vajalikud eeldused kapitaliinvesteeringute efektiivsuse suurendamiseks, nende tasuvusaja lühendamiseks ja suurima toodangu kasvu tagamiseks iga kulutatud rubla kohta. Tööviljakuse tõstmist, kvaliteetsete toodete tootmist, töötajate töö- ja puhketingimuste parandamist tagavad õhuventilatsioonisüsteemid, mis loovad ruumides vajaliku mikrokliima ja õhukeskkonna kvaliteedi.

Diplomiprojekti eesmärgiks on tootmistsehhi sissepuhke-väljatõmbeventilatsiooni (ACS PVV) automaatjuhtimissüsteemi väljatöötamine.

Diplomiprojektis käsitletud probleem on tingitud OJSC "Vologda optika- ja mehaanilise tehase" PVV automaatikasüsteemi halvenemisest. Lisaks on süsteem konstrueeritud hajutatud viisil, mis välistab tsentraliseeritud halduse ja jälgimise võimaluse. Teostusobjektiks valiti survevalu sektsioon (B-kategooria tuleohutus), samuti külgnevad ruumid - CNC-pinkide sektsioon, planeerimis- ja dispetšerkontor, laod.

Diplomiprojekti eesmärgid on sõnastatud ACS PVV hetkeseisu uurimise tulemusena ja analüütilise ülevaate põhjal, on toodud punktis 3 "Tehniline ettepanek".

Kontrollitud ventilatsiooni kasutamine avab uusi võimalusi eeltoodud probleemide lahendamiseks. Välja töötatud automaatjuhtimissüsteem peaks olema näidatud funktsioonide täitmiseks optimaalne.

Nagu eespool märgitud, on arenduse asjakohasus tingitud nii olemasoleva ACS PVV vananemisest kui ka arvu suurenemisest. renoveerimistööd ventilatsiooni "marsruutidele" ning töötajate hingamisteede ja külmetushaiguste esinemissageduse üldisele tõusule, tervise halvenemisele pika töö ajal ning selle tagajärjel tööviljakuse ja toodete kvaliteedi üldisele langusele. Oluline on märkida, et olemasolev ACS PVV ei ole ühendatud tuletõrjeautomaatikaga, mis on sellise tootmise puhul vastuvõetamatu. Uue ACS PVV väljatöötamine on otseselt seotud tehase kvaliteedipoliitikaga (ISO 9000), samuti tehase seadmete moderniseerimise ja taimede elu toetavate süsteemide automatiseerimise programmidega.

Diplomiprojektis kasutatakse Interneti-ressursse (foorumid, elektroonilised raamatukogud, artiklid ja väljaanded, elektroonilised portaalid), samuti nõutava ainevaldkonna tehniline kirjandus ja standardite tekstid (GOST, SNIP, SanPiN). Samuti toimub ACS PVV väljatöötamine, võttes arvesse spetsialistide ettepanekuid ja soovitusi, tuginedes olemasolevatele paigaldusplaanidele, kaablite trassidele, õhukanalisüsteemidele.

Väärib märkimist, et diplomiprojektis käsitletud probleem leiab aset peaaegu kõigis sõjatööstuskompleksi vanades tehastes, töökodade ümberseadmine on üks olulisemaid ülesandeid toodete kvaliteedi tagamisel. lõppkasutaja. Seega kajastab diplomi kujundus sarnase tootmisega ettevõtetes sarnaste probleemide lahendamisel kogunenud kogemusi.

1. Analüütiline ülevaade

1.1 Üldine analüüs vajadus kavandada ACS PVV

Olulise soojus- ja elektritarbimisega suurte tööstushoonete soojusvarustusele kuluva kütuse ja energiaressursside säästmise olulisim allikas on süsteemi efektiivsuse tõstmine. sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioon(PVV), mis põhineb arvutus- ja juhtimistehnoloogia kaasaegsete edusammude kasutamisel.

Tavaliselt kasutatakse ventilatsioonisüsteemi juhtimiseks kohalikke automatiseerimisvahendeid. Sellise reguleerimise peamiseks puuduseks on asjaolu, et see ei võta arvesse hoone tegelikku õhu- ja soojusbilanssi ning tegelikke ilmastikutingimusi: välistemperatuuri, tuule kiirust ja suunda, õhurõhku.

Seetõttu ei tööta õhuventilatsioonisüsteem kohaliku automaatika mõjul tavaliselt optimaalses režiimis.

Sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioonisüsteemi efektiivsust saab oluliselt tõsta, kui teostada süsteemide optimaalne juhtimine, mis põhineb vastava riist- ja tarkvarakomplekti kasutamisel.

Moodustamine termilised tingimused võib kujutada häirivate ja reguleerivate tegurite koosmõjuna. Juhttoimingu määramiseks on vaja teavet sisend- ja väljundparameetrite omaduste ja arvu ning soojusülekande protsessi tingimuste kohta. Kuna ventilatsiooniseadmete juhtimise eesmärk on tagada siseruumides vajalikud õhutingimused tööpiirkond hoonete ruumid minimaalsete energia- ja materjalikuluga, siis on arvuti abil võimalik leida parim variant ja töötama välja selle süsteemi jaoks sobivad kontrollimeetmed. Selle tulemusena moodustab arvuti koos vastava riist- ja tarkvarakomplektiga hoonete ruumide soojusrežiimi automatiseeritud juhtimissüsteemi (ACS TRP). Samuti tuleb märkida, et arvuti all võib mõista nii PVA juhtpaneeli kui ka PVA oleku jälgimise konsooli, aga ka lihtsaimat arvutit, millel on programm ACS PVV modelleerimiseks, tulemuste töötlemiseks ja töötlemiseks. nendel põhinev operatiivjuhtimine.

Automaatjuhtimissüsteem on kombinatsioon juhtimisobjektist (juhitud tehnoloogiline protsess) ja juhtseadmetest, mille koostoime tagab protsessi automaatse kulgemise vastavalt etteantud programmile. Tehnoloogilise protsessi all mõistetakse sel juhul toimingute jada, mis tuleb läbi viia selleks, et saada toorainest valmistoode. PVH puhul on valmistooteks mehitatud ruumi õhk, millel on määratud parameetrid (temperatuur, gaasi koostis jne) ning tooraineks välis- ja väljatõmbeõhk, soojuskandjad, elekter jne.

ACS PVV töö, nagu iga juhtimissüsteem, peaks põhinema põhimõttel tagasisidet(OS): juhtimistoimingute väljatöötamine, mis põhinevad objektile paigaldatud või jaotatud andurite abil saadud teabel objekti kohta.

Iga konkreetne ACS on välja töötatud sisselaskeõhu voolu töötlemise kindlaksmääratud tehnoloogia alusel. Sageli on sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioonisüsteem seotud kliimaseadme (ettevalmistus) süsteemiga, mis kajastub juhtimisautomaatika konstruktsioonis.

Kui kasutate eraldiseisvaid seadmeid või täielikku tehnoloogilised paigaldisedõhukäitluse ACS-id tarnitakse juba seadmesse sisseehitatud ja teatud juhtimisfunktsioonidega, mida tavaliselt kirjeldatakse üksikasjalikult tehnilises dokumentatsioonis. Sel juhul tuleb selliste juhtimissüsteemide reguleerimine, hooldamine ja kasutamine toimuda rangelt vastavalt kindlaksmääratud dokumentatsioonile.

Analüüs tehnilisi lahendusi juhtivate ettevõtete kaasaegsed õhukäitlusseadmed - ventilatsiooniseadmete tootjad näitasid, et juhtimisfunktsioonid saab tinglikult jagada kahte kategooriasse:

Juhtimisfunktsioonid, mis on määratud õhukäitlustehnoloogia ja -seadmetega;

Täiendavad funktsioonid, mis on valdavalt teenindusfunktsioonid, on esitatud ettevõtete oskusteabena ja neid siin ei käsitleta.

Üldiselt võib IWV juhtimise peamised tehnoloogilised funktsioonid jagada järgmistesse rühmadesse (joonis 1.1).

Riis. 1.1 - IWV-juhtimise peamised tehnoloogilised funktsioonid

Kirjeldame, mida mõeldakse joonisel fig 1 näidatud RWV funktsioonide all. 1.1.

1.1.1 Funktsioon "parameetrite juhtimine ja registreerimine"

Vastavalt SNiP 2.04.05-91 on kohustuslikud juhtimisparameetrid:

temperatuur ja rõhk ühistes toite- ja tagasivoolutorustikes ning iga soojusvaheti väljalaskeava juures;

Välisõhu temperatuur, sissepuhkeõhk peale soojusvahetit, samuti sisetemperatuur;

MPC standardid kahjulikud ained ruumist tõmmatud õhus (gaaside, põlemisproduktide, mittetoksilise tolmu olemasolu).

Muid parameetreid sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioonisüsteemides kontrollitakse nõudmisel tehnilised tingimused seadmeid või töötingimusi.

Kaugjuhtimispult on ette nähtud tehnoloogilise protsessi põhiparameetrite või muude juhtimisfunktsioonide rakendamisega seotud parameetrite mõõtmiseks. Selline juhtimine toimub andurite ja mõõtemuundurite abil koos mõõdetud parameetrite väljundiga (vajadusel) juhtseadme (juhtpaneel, arvutimonitor) indikaatorile või ekraanile.

Muude parameetrite mõõtmiseks kasutatakse tavaliselt lokaalseid (kaasaskantavaid või statsionaarseid) instrumente - näidutermomeetreid, manomeetreid, õhu koostise spektraalanalüüsi seadmeid jne.

Kohalike juhtimisseadmete kasutamine ei riku juhtimissüsteemide põhiprintsiipi – tagasiside põhimõtet. Sel juhul realiseeritakse see kas inimese (operaatori või teeninduspersonali) abiga või mikroprotsessori mällu "juhtmega ühendatud" juhtprogrammi abil.

1.1.2 Funktsioon "operatsiooni- ja tarkvarajuhtimine"

Samuti on oluline rakendada sellist valikut nagu "algusjärjestus". IWV-süsteemi normaalse käivitamise tagamiseks tuleks arvesse võtta järgmist:

Õhusiibrite eelavamine enne ventilaatorite käivitamist. Seda tehakse seetõttu, et mitte kõik suletud olekus olevad siibrid ei talu ventilaatori tekitatud rõhuerinevust ja elektriajamiga siibri täieliku avanemise aeg ulatub kahe minutini.

Elektrimootorite käivitamise hetkede eraldamine. Asünkroonsed mootorid võivad sageli olla suured käivitusvoolud. Kui ventilaatorid, õhusiibri ajamid ja muud ajamid käivitatakse korraga, siis hoone elektrivõrgu suure koormuse tõttu langeb pinge hüppeliselt, elektrimootorid ei pruugi käivituda. Seetõttu tuleb elektrimootorite, eriti suure võimsusega mootorite käivitamine aja peale hajutada.

Küttekeha eelsoojendamine. Kui sooja vee spiraali pole eelsoojendatud, saab külmakaitse rakenduda madalate välistemperatuuride korral. Seetõttu on süsteemi käivitamisel vaja avada sissepuhkeõhu siibrid, avada kolmekäiguline ventiil veesoojendi ja soojendage kütteseadet. Reeglina aktiveeritakse see funktsioon, kui välistemperatuur on alla 12 °C.

Vastupidine valik - "peatusjärjestus" Süsteemi väljalülitamisel kaaluge:

Elektriküttega seadmete sissepuhkeõhu ventilaatori seiskamise viivitus. Pärast elektrisoojendi pinge eemaldamist jahutage seda mõnda aega ilma sissepuhkeõhu ventilaatorit välja lülitamata. Vastasel juhul võib õhusoojendi kütteelement (soojuselektriline küttekeha - kütteelement) ebaõnnestuda. Diplomikujunduse seniste ülesannete puhul pole see võimalus boileri kasutamise tõttu oluline, kuid oluline on ka see ära märkida.

Seega on esiletoodud töö- ja programmijuhtimise võimaluste põhjal võimalik esitada tüüpiline PVV-seadmete seadmete sisse- ja väljalülitamise ajakava.

Riis. 1.2 - ACS PVV töö tavaline tsüklogramm veesoojendiga

Kogu see tsükkel (joonis 1.2) peaks süsteem töötama automaatselt ja lisaks peaks toimuma seadmete individuaalne käivitamine, mis on vajalik reguleerimiseks ja ennetavaks tööks.

Programmi juhtimise funktsioonid, näiteks "talv-suvi" režiimi muutmine, ei oma vähest tähtsust. Nende funktsioonide rakendamine aastal kaasaegsed tingimused energiaressursside nappus. Normatiivdokumentides on selle funktsiooni täitmine soovitusliku iseloomuga - "avalike, haldus- ja mugavus- ning tööstushoonete puhul tuleks reeglina ette näha parameetrite programmregulatsioon, et tagada soojustarbimise vähenemine."

Lihtsamal juhul pakuvad need funktsioonid IWA sisse või keelavad need üldiselt teatud hetk aeg või juhitava parameetri (näiteks temperatuuri) seatud väärtuse vähenemine (tõus) sõltuvalt soojuskoormuse muutusest mehitatud ruumis.

Tõhusam, kuid ka raskemini rakendatav on tarkvarajuhtimine, mis näeb ette PVA struktuuri ja selle toimimise algoritmi automaatse muutmise mitte ainult traditsioonilises "talv-suvi" režiimis, vaid ka siirderežiimides. Struktuuri ja selle toimimise algoritmi analüüs ja süntees viiakse tavaliselt läbi nende termodünaamilise mudeli alusel.

Sel juhul on peamiseks motivatsiooni- ja optimeerimiskriteeriumiks reeglina soov tagada võimalikult minimaalne energiatarbimine koos kapitalikulude, mõõtmete jms piirangutega.

1.1.3 Funktsioon " kaitsefunktsioonid ja blokeerimine"

Automaatikasüsteemidele ja elektriseadmetele ühised kaitsefunktsioonid ja blokeeringud (kaitse lühise, ülekuumenemise, liikumispiirangute jms eest) lepivad kokku asutustevahelised reguleerivad dokumendid... Selliseid funktsioone teostavad tavaliselt eraldi seadmed (kaitsmed, rikkevoolu seadmed, piirlülitid jne). Nende kasutamist reguleerivad elektripaigaldiste reeglid (PUE), eeskirjad tuleohutus(PPB).

Külmakaitse. Piirkondades, mille välisõhu temperatuur on külmaks perioodiks miinus 5 ° C ja alla selle, peaks olema automaatne külmumiskaitsefunktsioon. Kaitse alla kuuluvad esimese kütte soojusvahetid (veeboiler) ja rekuperaatorid (olemasolul).

Tavaliselt põhineb soojusvahetite külmumiskaitse anduritel või anduritel-releedel, mis näitavad seadmest allavoolu õhutemperatuuri ja tagasivoolutorus oleva jahutusvedeliku temperatuuri.

Külmumisohtu ennustab õhutemperatuur seadme ees (tн<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.

Külmakaitsega süsteemide töövälisel ajal peab klapp jääma paokile (5-25%) suletud välisõhu siibriga. Kaitse suuremaks töökindluseks, kui süsteem on välja lülitatud, rakendatakse mõnikord tagasivoolutorustikus vee temperatuuri automaatse reguleerimise (stabiliseerimise) funktsiooni.

1.1.4 Funktsioon "tehnoloogiliste seadmete ja elektriseadmete kaitse"

1. Filtri ummistumise kontroll

Filtri ummistumise kontrolli hinnatakse filtri rõhulanguse järgi, mida mõõdetakse diferentsiaalrõhuanduriga. Andur mõõdab õhurõhu erinevust enne ja pärast filtrit. Lubatud rõhukadu filtris on näidatud selle passis (tehase hingamisteedes esitatud manomeetrite puhul vastavalt andmelehele - 150-300 Pa). See erinevus määratakse süsteemi kasutuselevõtul diferentsiaalanduri juures (anduri seadepunkt). Seadepunkti saavutamisel saadab andur signaali filtri maksimaalsest tolmusisaldusest ja selle hoolduse või väljavahetamise vajadusest. Kui filtrit ei puhastata ega vahetata teatud aja jooksul (tavaliselt 24 tunni jooksul) pärast tolmupiirangu alarmi väljastamist, on soovitatav tagada süsteemi hädaseiskamine.

Sarnased andurid on soovitatav paigaldada ka ventilaatoritele. Kui ventilaator või ventilaatori ajamirihm ebaõnnestub, tuleb süsteem avariirežiimis välja lülitada. Sellised andurid jäetakse aga säästlikkuse huvides sageli tähelepanuta, mis raskendab tulevikus oluliselt süsteemi diagnostikat ja tõrkeotsingut.

2. Muud automaatlukud

Lisaks peaksid automaatsed lukud olema ette nähtud:

Välisõhu siibrite avamine ja sulgemine ventilaatorite (siibrite) sisse- ja väljalülitamisel;

Õhukanalitega ühendatud ventilatsioonisüsteemide avamis- ja sulgeventiilid täielikuks või osaliseks vahetamiseks ühe süsteemi rikke korral;

Gaasikustutusseadmetega kaitstud ruumide ventilatsioonisüsteemide ventiilide sulgemine, kui nende ruumide ventilatsioonisüsteemide ventilaatorid on välja lülitatud;

Minimaalse välisõhu tarbimise tagamine muutuva mahuga süsteemides jne.

1.1.5 Reguleerivad funktsioonid

Reguleerimisfunktsioonid – seadistatud parameetrite automaatne hooldus on oma olemuselt põhilised sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioonisüsteemidele, mis töötavad muutuva vooluhulga, õhuringluse ja õhuküttega.

Neid funktsioone teostatakse suletud juhtimisahelate abil, milles tagasiside põhimõte on selgesõnaliselt olemas: anduritelt tulev teave objekti kohta muudetakse reguleerivate seadmete abil juhtimistoiminguteks. Joonisel fig. 1.3 on näide sissepuhkeõhu temperatuuri reguleerimise kontuurist kanaliga kliimaseadmes. Õhutemperatuuri hoiab veesoojendi, mille kaudu juhitakse jahutusvedelikku. Küttekeha läbiv õhk soojeneb. Veesoojendi järgset õhutemperatuuri mõõdetakse anduriga (T), seejärel suunatakse selle väärtus mõõdetud temperatuuri ja sättepunkti temperatuuri võrdlusseadmesse (US). Sõltuvalt temperatuuri sättepunkti (Tset) ja mõõdetud temperatuuri väärtuse (Tmeas) erinevusest genereerib juhtseade (P) signaali, mis mõjutab täiturmehhanismi (M - kolmekäigulise ventiili mootor). Elektriline täiturmehhanism avab või sulgeb kolmekäigulise klapi asendisse, kus viga:

e = Tust – Tism

saab olema minimaalne.

Riis. 1.3 - Veesoojusvahetiga õhukanalis olev sissepuhkeõhu temperatuuri reguleerimisahel: T - andur; USA - võrdlusseade; Р - reguleerimisseade; M - täitevseade

Seega taandub automaatjuhtimissüsteemi (ACS) ehitamine täpsuse ja selle töö muude parameetrite (stabiilsus, võnkumine jne) nõuetest lähtuvalt selle struktuuri ja elementide valikule, samuti automaatjuhtimissüsteemi (ACS) väljatöötamisele. kontrolleri parameetrid. Tavaliselt teevad seda automaatikaspetsialistid, kasutades klassikalist juhtimisteooriat. Märgin vaid, et regulaatori häälestuse parameetrid määravad juhtobjekti dünaamilised omadused ja valitud regulatsiooniseadus. Reguleerimisseadus on regulaatori sisend- (?) ja väljundsignaalide (Uр) vaheline suhe.

Lihtsaim on proportsionaalse regulatsiooni seadus, millises? ja Uр on omavahel ühendatud konstantse koefitsiendiga Кп. See koefitsient on sellise regulaatori häälestusparameeter, mida nimetatakse P-regulaatoriks. Selle rakendamiseks on vaja kasutada reguleeritavat võimenduselementi (mehaaniline, pneumaatiline, elektriline jne), mis võib toimida nii täiendava energiaallika kaasamisel kui ka ilma selleta.

Üks P-kontrollerite variante on positsioonikontrollerid, mis rakendavad proportsionaalset juhtimisseadust Kp juures ja genereerivad väljundsignaali Uр, millel on teatud arv konstantseid väärtusi, näiteks kaks või kolm, mis vastavad kahe- või kolmepositsioonilisele. kontrollerid. Selliseid kontrollereid nimetatakse mõnikord releekontrolleriteks, kuna nende graafilised omadused sarnanevad relee omadustega. Selliste regulaatorite seadistusparameeter on surnud tsooni De väärtus.

Ventilatsioonisüsteemide automatiseerimise tehnoloogias on sisse-välja regulaatorid oma lihtsust ja töökindlust silmas pidades leidnud laialdast rakendust temperatuuri (termostaadid), rõhu (rõhulülitid) ja muude protsessi oleku parameetrite reguleerimisel.

Sisse-välja kontrollereid kasutatakse ka automaatsetes kaitsesüsteemides, blokeeringutes ja lülitusseadmete töörežiimides. Sel juhul täidavad nende funktsioone relee andurid.

Vaatamata P-kontrollerite näidatud eelistele on neil suur staatiline viga (madala Kp väärtuste korral) ja kalduvus isevõnkumisele (suurte Kp väärtuste korral). Seetõttu kasutatakse automaatikasüsteemide juhtimisfunktsioonidele kõrgemate nõuetega täpsuse ja stabiilsuse osas ka keerukamaid juhtimisseadusi, näiteks PI ja PID seadusi.

Samuti saab õhukütte temperatuuri reguleerida P-regulaatoriga, mis töötab tasakaalustamise põhimõttel: tõsta temperatuuri, kui selle väärtus on seadeväärtusest väiksem, ja vastupidi. Selline seaduse tõlgendus on leidnud rakendust ka süsteemides, mis ei nõua suurt täpsust.

1.2 Tootmistsehhi ventilatsiooniautomaatika olemasolevate tüüpiliste skeemide analüüs

Sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioonisüsteemi automatiseerimisel on mitmeid standardseid rakendusi, millest igaühel on mitmeid eeliseid ja puudusi. Tahaksin märkida, et hoolimata paljude tüüpiliste skeemide ja arenduste olemasolust on väga raske luua sellist ACS-i, mis oleks paindlik seadetes seoses selle tootmisega, kus seda rakendatakse. Seega on ACS PVV projekteerimiseks vajalik olemasoleva ventilatsioonikonstruktsiooni põhjalik analüüs, tootmistsükli tehnoloogiliste protsesside analüüs, samuti töökaitse, ökoloogia, elektri- ja tuleohutuse nõuete analüüs. . Lisaks on sageli kavandatud ACS PVV spetsialiseerunud oma rakendusvaldkonnale.

Igal juhul peetakse esialgses projekteerimisetapis tüüpilisteks lähteandmeteks tavaliselt järgmisi rühmi:

1. Üldandmed: objekti territoriaalne asukoht (linn, linnaosa); objekti tüüp ja otstarve.

2. Teave hoone ja ruumide kohta: plaanid ja lõiked, millel on märgitud kõik mõõtmed ja kõrgused maapinna suhtes; ruumide kategooriate märkimine (arhitektuursetel plaanidel) vastavalt tuletõrjeeeskirjadele; tehniliste alade olemasolu koos nende suuruse märkega; olemasolevate ventilatsioonisüsteemide asukoht ja omadused; energiakandjate omadused;

3. Teave tehnoloogilise protsessi kohta: tehnoloogilise projekti (plaanide) joonised, millel on näidatud tehnoloogiliste seadmete asukoht; seadmete spetsifikatsioon, mis näitab paigaldatud võimsusi; tehnoloogilise režiimi omadused - töövahetuste arv, keskmine töötajate arv vahetuses; seadmete töörežiim (samaaegne töö, koormustegurid jne); õhku eralduvate kahjulike heitmete hulk (kahjulike ainete MPC).

PVV-süsteemi automatiseerimise arvutamise lähteandmetena võtke välja:

Olemasoleva süsteemi jõudlus (võimsus, õhuvahetus);

Reguleeritavate õhuparameetrite loetelu;

Reguleerimise piirid;

Automatiseerimine, kui signaale võetakse vastu teistest süsteemidest.

Seega kujundatakse automatiseerimissüsteemi täitmine lähtuvalt talle pandud ülesannetest, võttes arvesse reegleid ja eeskirju ning üldisi lähteandmeid ja skeeme. Ventilatsiooniautomaatika süsteemi skeemi koostamine ja seadmete valik toimub individuaalselt.

Toome välja olemasolevad tüüpilised sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni juhtimissüsteemide skeemid, iseloomustame mõnda neist nende rakendamise võimaluse osas diplomitöö probleemide lahendamisel (joon. 1.4 - 1.5, 1.9).

Riis. 1,4 -SAU otsevooluventilatsioon

Need automaatikasüsteemid on leidnud aktiivset kasutust tehastes, tehastes ja kontoriruumides. Juhtimisobjektiks on siin automaatikakapp (juhtpaneel), kinnitusseadmeteks kanaliandurid, juhttegevus avaldatakse ventilaatorimootorite mootoritele, siibrimootoritele. Samuti on olemas ACS õhu soojendamiseks/jahutamiseks. Tulevikku vaadates võib märkida, et joonisel 1.4a kujutatud süsteem on süsteemi prototüüp, mida tuleb kasutada OJSC “Vologda optika- ja mehaanilise tehase” survevaluosakonnas. Õhkjahutus tööstusruumides on nende ruumide mahu tõttu ebaefektiivne ning ACS PVV korrektse toimimise eelduseks on küte.

Riis. 1,5- ACS ventilatsioon soojusvahetitega

ACS PVH ehitamine soojusvahetite (rekuperaatorite) kasutamisega võimaldab lahendada liigse elektritarbimise (elektriküttekehade puhul), keskkonda sattumise probleemi. Taastumise mõte seisneb selles, et ruumist, mille temperatuur on ruumis seatud, pöördumatult eemaldatud õhk vahetab energiat sissetuleva välisõhuga, mille parameetrid reeglina erinevad oluliselt seatud omadest. Need. talvel soojendab väljatõmmatav soe väljatõmbeõhk osaliselt välisõhku ja suvel jahutab külmem väljatõmbeõhk osaliselt sissepuhkeõhku. Parimal juhul saab rekuperatsiooniga energiakulu sissepuhkeõhu töötlemiseks vähendada 80%.

Tehniliselt toimub rekuperatsioon sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioonis pöörlevate soojusvahetite ja vahesoojuskandjaga süsteemide abil. Seega saame võitu nii õhu soojendamisel kui ka siibrite avanemise vähendamisel (lubatud on rohkem siibreid juhtivate mootorite tühikäiguaega) - see kõik annab energiasäästu osas üldise võitu.

Soojustagastusega süsteemid on perspektiivsed ja aktiivsed ning neid võetakse kasutusele vanade ventilatsioonisüsteemide asemel. Siiski väärib märkimist, et sellised süsteemid on väärt lisainvesteeringut, kuid nende tasuvusaeg on suhteliselt lühike, samas kui tasuvus on väga kõrge. Samuti suurendab pideva keskkonda sattumise puudumine sellise PVA automatiseerimise organisatsiooni keskkonnatoimet. Õhust soojustagastusega (õhu retsirkulatsiooniga) süsteemi lihtsustatud töö on näidatud joonisel 1.6.

Riis. 1.6 - Õhuvahetussüsteemi kasutamine retsirkulatsiooniga (rekuperatsioon)

Ristvoolu- ehk plaatrekuperaatorid (joonis 1.5 c, d) koosnevad plaatidest (alumiinium), mis kujutavad endast kanalite süsteemi kahe õhuvoolu liikumiseks. Kanali seinad on ühised sissepuhke- ja väljatõmbeõhu jaoks ning on kergesti ülekantavad. Tänu suurele vahetuspinnale ja turbulentsele õhuvoolule kanalites saavutatakse kõrge soojustagastuse (soojusülekande) aste suhteliselt madala hüdraulilise takistusega. Plaadirekuperaatorite kasutegur ulatub 70%-ni.

Riis. 1.7 - ACS PVV õhuvahetuse korraldamine plaatrekuperaatorite baasil

Taastatakse ainult väljatõmbeõhu mõistlik soojus. sissepuhke- ja väljatõmbeõhk ei segune mingil moel ning väljatõmbeõhu jahutamisel tekkiv kondensaat jääb separaatorisse kinni ja eemaldatakse drenaažisüsteemiga äravooluanumast. Kondensaadi külmumise vältimiseks madalatel temperatuuridel (kuni -15 ° C) moodustatakse automaatikale vastavad nõuded: see peab tagama toiteventilaatori perioodilise seiskamise või osa välisõhu eemaldamise möödavoolukanalisse. rekuperaatori kanalid. Ainsaks piiranguks selle meetodi rakendamisel on toite- ja väljalaskeharude kohustuslik ristumiskoht ühes kohas, mis ACS-i lihtsa moderniseerimise korral tekitab mitmeid raskusi.

Vahesoojuskandjaga rekuperatsioonisüsteemid (joon. 1.5 a, b) on suletud torustikuga ühendatud soojusvahetite paar. Üks soojusvaheti asub väljalaskekanalis ja teine toitekanalis. Antifriisglükooli segu ringleb suletud ahelas, kandes soojust ühelt soojusvahetilt teisele ja sel juhul võib kaugus toiteseadmest väljalaskeseadmesse olla üsna märkimisväärne.

Soojustagastuse efektiivsus selle meetodiga ei ületa 60%. Maksumus on suhteliselt kõrge, kuid mõnel juhul võib see olla ainuke soojustagastusvõimalus.

Riis. 1.8 - soojustagastuse põhimõte, kasutades vahesoojuskandjat

Rotatsioonsoojusvaheti (pöörlev soojusvaheti, rekuperaator) on horisontaalse õhu läbipääsu kanalitega rootor. Osa rootorist asub väljalaskekanalis ja osa toitekanalis. Pöörledes võtab rootor vastu väljatõmbeõhu soojuse ja annab selle edasi sissepuhkeõhule ning edasi kandub nii sensiivne kui ka varjatud soojus, aga ka niiskus. Soojustagastuse efektiivsus on maksimaalne ja ulatub 80% -ni.

Riis. 1.9 - ACS PVV koos pöörleva rekuperaatoriga

Selle meetodi kasutamisele seab piirangu eelkõige asjaolu, et kuni 10% väljatõmbeõhust on segatud sissepuhkeõhuga ning mõnel juhul on see vastuvõetamatu või ebasoovitav (kui õhus on märkimisväärne saastetase) . Projekteerimisnõuded on sarnased eelmisele versioonile - väljatõmbe- ja sissepuhkeõhu masin asuvad ühes kohas. See meetod on kallim kui esimene ja seda kasutatakse harvemini.

Üldjuhul on rekuperatsiooniga süsteemid 40-60% kallimad kui sarnased ilma rekuperatsioonita süsteemid, kuid kasutuskulud erinevad oluliselt. Ka tänaste energiahindade juures ei ületa rekuperatsioonisüsteemi tasuvusaeg kahte küttehooaega.

Tahaksin märkida, et energiasäästu mõjutavad ka juhtimisalgoritmid. Siiski tuleb alati meeles pidada, et kõik ventilatsioonisüsteemid on mõeldud teatud keskmistele tingimustele. Näiteks määrati välisõhu tarbimine ühe inimeste arvu kohta, kuid tegelikkuses võib ruum olla alla 20% aktsepteeritud väärtusest, loomulikult on sellisel juhul hinnanguline välisõhu tarbimine selgelt ülemäärane, töö ülemäärane ventilatsioon põhjustab energiaressursside põhjendamatut kadu. Sel juhul on loogiline kaaluda mitut töörežiimi, näiteks talvel / suvel. Kui automaatika suudab selliseid režiime luua, on kokkuhoid ilmselge. Teine lähenemine on seotud välisõhu vooluhulga reguleerimisega sõltuvalt siseruumide gaasikeskkonna kvaliteedist, s.o. automaatikasüsteem sisaldab gaasianalüsaatoreid kahjulike gaaside jaoks ja valib välisõhuvoolu väärtuse nii, et kahjulike gaaside sisaldus ei ületaks lubatud piirväärtusi.

1.3 Turundusuuringud

Praegu on sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni automatiseerimise turul laialdaselt esindatud kõik maailma juhtivad ventilatsiooniseadmete tootjad, igaüks neist on spetsialiseerunud teatud segmendi seadmete tootmisele. Kogu ventilatsiooniseadmete turu võib laias laastus jagada järgmisteks kasutusvaldkondadeks:

Majapidamis- ja pooltööstuslik otstarve;

Tööstuslikuks otstarbeks;

"Eriotstarbelised" ventilatsiooniseadmed.

Kuna diplomitöös on käsitletud tööstusruumide sisse- ja väljatõmbesüsteemide automaatika projekteerimist, siis selleks, et võrrelda kavandatavat arendust turul pakutavaga, on vaja valida sarnased olemasolevad automaatikapaketid tuntud tootjatelt.

Olemasolevate ACS PVV pakettide turundusuuringu tulemused on toodud lisas A.

Seega võeti turundusuuringute tulemusena vaatluse alla mitmed enamkasutatavad ACS PVV-d erinevatelt tootjatelt, nende tehnilist dokumentatsiooni uurides saadi infot:

ACS PVV vastava paketi koostis;

Juhtimisparameetrite register (rõhk õhukanalites, temperatuur, puhtus, õhuniiskus);

Programmeeritava loogikakontrolleri ja selle seadmete mark (tarkvara, käsusüsteem, programmeerimispõhimõtted);

Ühenduste olemasolu teiste süsteemidega (kas on ühendus tuletõrjeautomaatikaga, kas on LAN-protokollide tugi);

Kaitseomadused (elektriohutus, tuleohutus, tolmukaitse, mürakindlus, niiskuskindlus).

2. Tootmistsehhi ventilatsioonivõrgu kui automaatjuhtimise objekti kirjeldus

Üldiselt võib ventilatsiooni- ja õhu ettevalmistamise süsteemide automatiseerimise olemasolevate lähenemisviiside analüüsi tulemuste ning tüüpiliste skeemide analüütiliste ülevaadete põhjal järeldada, et diplomitöös käsitletud ülesanded on asjakohane ja praegu on spetsialiseerunud disainibürood (SKB) seda aktiivselt kaalunud ja uurinud.

Märgin, et ventilatsioonisüsteemi automatiseerimise rakendamisel on kolm peamist lähenemisviisi:

Hajutatud lähenemine: IWV automatiseerimise rakendamine kohalikel lülitusseadmetel, iga ventilaatorit juhib vastav seade.

Seda lähenemist kasutatakse suhteliselt väikeste ventilatsioonisüsteemide automatiseerimise kavandamisel, mille puhul edasist laienemist ei ole oodata. Ta on vanim. Selle lähenemisviisi eeliste hulka kuulub näiteks asjaolu, et õnnetuse korral ühes jälgitavas ventilatsiooniharus teeb süsteem hädaseiskamise ainult selle lingi / sektsiooni jaoks. Lisaks on seda lähenemist suhteliselt lihtne rakendada, see ei nõua keerulisi juhtimisalgoritme ja lihtsustab ventilatsioonisüsteemi seadmete hooldust.

Tsentraliseeritud lähenemine: PVV automaatika juurutamine loogiliste kontrollerite rühma või programmeeritava loogikakontrolleri (PLC) baasil, kogu ventilatsioonisüsteemi juhitakse tsentraalselt vastavalt programmile ja andmetele.

Tsentraliseeritud lähenemine on usaldusväärsem kui hajutatud. Kogu IAP juhtimine on jäik, seda tehakse programmi alusel. See asjaolu seab lisanõudeid nii programmikoodi kirjutamisele (arvestada on vaja paljusid tingimusi, sh tegevusi hädaolukordades) kui ka juhtiva PLC erikaitsele. See lähenemisviis on leidnud rakendust väikeste haldus- ja tööstuskomplekside jaoks. Seda eristab seadete paindlikkus, võime skaleerida süsteemi mõistlike piirideni, aga ka võimalus süsteemi mobiilseks integreerimiseks vastavalt segatud korralduspõhimõttele;

Segalähenemine: kasutatakse suurte süsteemide projekteerimisel (suur hulk hallatavaid tohutu jõudlusega seadmeid), see on hajutatud ja tsentraliseeritud lähenemisviisi kombinatsioon. Üldjuhul eeldab see lähenemine tasemehierarhiat, mille eesotsas on juhtarvuti ja alluvad "mikroarvutid", moodustades seega ettevõtte suhtes globaalse kontrolli tootmisvõrgu. Teisisõnu, see lähenemisviis on hajutatud-tsentraliseeritud lähenemisviis koos süsteemi saatmisega.

Diplomi kujundamisel lahendatud probleemi aspektist on eelistatuim tsentraliseeritud lähenemine PVA automatiseerimise rakendamisele. Kuna süsteemi arendatakse väikeste tööstuspindade jaoks, on seda lähenemisviisi võimalik kasutada ka teiste rajatiste jaoks, et need hiljem integreerida ühtsesse ACS PVV-sse.

Sageli on ventilatsiooni juhtkappide jaoks ette nähtud liides, mis võimaldab jälgida ventilatsioonisüsteemi olekut arvutimonitorile edastatava teabega. Siiski väärib märkimist, et see rakendamine nõuab juhtimisprogrammi täiendavaid komplikatsioone, seisundit jälgiva ja operatiivseid otsuseid tegeva spetsialisti koolitamist küsitlevate andurite visuaalselt saadud andmete põhjal. Lisaks on hädaolukordades alati omane inimliku eksimuse tegur. Seetõttu on selle tingimuse rakendamine pigem lisavõimalus PVV automatiseerimispaketi projekteerimisel.

2.1 Olemasoleva tootmistsehhi sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni automaatjuhtimissüsteemi kirjeldus

Tootmistöökodade ventilatsiooni põhiprintsiibi tagamiseks, mis seisneb õhu parameetrite ja koostise hoidmises lubatud piirides, on vaja töötajate asukohtadesse varustada puhast õhku, millele järgneb õhu jaotamine kogu ulatuses. tuba.

Allpool joonisel fig. Joonisel 2.1 on kujutatud tüüpiline sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioonisüsteem, mis on sarnane selle kasutuselevõtu kohas.

Tööstusruumide ventilatsioonisüsteem koosneb ventilaatoritest, õhukanalitest, välisõhu sissevõtuseadmetest, atmosfääri siseneva ja väljuva õhu puhastamise seadmetest ning õhkkütteseadmest (veesoojendist).

Olemasolevate sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioonisüsteemide projekteerimine viidi läbi vastavalt SNiP II 33-75 "Küte, ventilatsioon ja kliimaseade", samuti GOST 12.4.021-75 "SSBT" nõuetele. Ventilatsioonisüsteemid. Üldnõuded ", mis määrab paigaldamise, kasutuselevõtu ja kasutamise nõuded.

Atmosfääri paisatud saastunud õhu puhastamine toimub spetsiaalsete seadmete abil - tolmuseparaatorid (kasutatakse survevalu tootmiskohas), õhukanalite filtrid jne. Tuleb arvestada, et tolmuseparaatorid ei vaja täiendavat juhtimist ja käivituvad kui väljatõmbeventilatsioon on sisse lülitatud.

Samuti saab tööpiirkonnast väljatõmmatud õhku puhastada tolmu settimiskambrites (ainult jämeda tolmu jaoks) ja elektrostaatilistes filtrites (peentolmu jaoks). Õhu puhastamine kahjulikest gaasidest toimub spetsiaalsete absorbeerivate ja dekontamineerivate ainete abil, sealhulgas filtritele (filtrirakkudes) kantavate ainete abil.

Riis. 2.1 - Tootmisosakonna sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioonisüsteem 1 - õhu sisselaskeseade; 2 - kalorifeerid kütmiseks; 3- toiteventilaator; 4 - peamine õhukanal; 5 - õhukanali oksad; 6 - toitepihustid; 7 - kohalik imemine; 8 ja 9 - meister. väljatõmbeõhu kanal; 10 - tolmu eraldaja; 11 - väljatõmbeventilaator; 12 - puhastatud õhu kaevandamine atmosfääri

Olemasoleva süsteemi automatiseerimine on suhteliselt lihtne. Ventilatsiooniprotsess on järgmine:

1. töövahetuse algus - käivitatakse sissepuhke-väljatõmbe ventilatsioonisüsteem. Ventilaatoreid juhib tsentraliseeritud starter. Teisisõnu, juhtpaneel koosneb kahest starterist - käivitamiseks ja hädaseiskamiseks / seiskamiseks. Vahetus kestab 8 tundi - tunnise vaheajaga ehk süsteem on tööajal jõude keskmiselt 1 tund. Lisaks on selline "blokeeriv" juhtimine majanduslikult ebaefektiivne, kuna see toob kaasa elektrienergia ületarbimise.

Tuleb märkida, et väljatõmbeventilatsiooni pidevaks tööks puudub tootmisvajadus, õhu saastumise korral on soovitatav see sisse lülitada või näiteks tööpiirkonnast liigne soojusenergia eemaldada.

2. õhuvõtuseadmete siibrite avanemist juhib ka lokaalne käivitusseade, väliskeskkonna parameetritega õhk (temperatuur, puhtus) juhitakse õhukanalitesse sissepuhkeventilaatori abil, kuna erinevus survet.

3. Väliskeskkonnast võetud õhk läbib veesoojendi, soojeneb lubatud temperatuuriväärtusteni ja pumbatakse õhukanalite kaudu toiteotsikute kaudu ruumi. Veesoojendi soojendab oluliselt õhku, küttekeha juhitakse käsitsi, elektrik avab siibri klapi. Suveperioodiks on kütteseade välja lülitatud. Soojuskandjana kasutatakse majasisesest katlamajast tarnitud sooja vett. Automaatse õhutemperatuuri reguleerimise süsteemi ei pakuta, mille tagajärjel tekib suur ressursi ületamine.

Sarnased dokumendid

Kontrolleril MC8.2 põhineva toiteventilatsiooniseadme juhtimissüsteemi kasutamise omadused. Kontrolleri põhifunktsioonid. Näide spetsifikatsioonist MC8.2 alusel vooluahela sissepuhkeventilatsiooni paigaldamise automatiseerimiseks.

praktiline töö, lisatud 25.05.2010

Tüüpiliste jahutustornide konstruktsioonide tehniliste omaduste võrdlev analüüs. Veevarustussüsteemide elemendid ja nende klassifikatsioon. Ringlusveevarustuse protsessi matemaatiline mudel, automaatikaseadmete ja juhtimiselementide valik ja kirjeldamine.

lõputöö, lisatud 09.04.2013

Sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni automaatjuhtimissüsteemi toimimise alused, selle ehitus ja matemaatiline kirjeldus. Tehnoloogilise protsessi seadmed. Regulaatori valik ja arvutamine. ATS stabiilsuse uuring, selle kvaliteedi näitajad.

kursusetöö, lisatud 16.02.2011

Tsementbetoonil põhinevate toodete kuum- ja niiskustöötluse protsessi kirjeldus. Aurukambri ventilatsiooniprotsessi automatiseeritud juhtimine. Diferentsiaalmanomeetri tüübi valik ja piirava seadme arvutamine. Automaatse potentsiomeetri mõõteahel.

kursusetöö, lisatud 25.10.2009

Ussiratta töötlemise tehnoloogilise marsruudi kaart. Toote töötlemise saaste ja piirmõõtmete arvutamine. Kontrolliprogrammi väljatöötamine. Armatuuri põhjendus ja valik. Tööstusruumide ventilatsiooni arvutamine.

lõputöö, lisatud 29.08.2012

Projekteeritava kompleksi omadused ja tootmisprotsesside tehnoloogia valik. Loomade veevarustuse ja jootmise mehhaniseerimine. Tehnoloogiline arvutus ja seadmete valik. Ventilatsiooni- ja õhkküttesüsteemid. Õhuvahetuse ja valgustuse arvutamine.

kursusetöö, lisatud 12.01.2008

Sissepuhkeventilatsioonisüsteem, selle sisemine ehitus ja elementide omavaheline ühendamine, kasutuse eeliste ja puuduste hindamine, nõuded seadmetele. Energiasäästumeetmed, energiatõhusate ventilatsioonisüsteemide juhtimise automatiseerimine.

Kursitöö lisatud 08.04.2015

Elektriküttega põranda automatiseerimise tehnoloogilise skeemi väljatöötamine. Automatiseerimiselementide arvutamine ja valik. Nõuete analüüs kontrolliskeemis. Usaldusväärsuse põhinäitajate määramine. Ohutusmeetmed automaatikaseadmete paigaldamisel.

kursusetöö, lisatud 30.05.2015

Seade katalüütilise reformimise tehnoloogiliseks protsessiks. Automatiseerimisturu omadused. Juhtarvutite kompleksi ja väliautomaatika seadmete valik. Regulaatori seadistuste arvutamine ja valik. Automatiseerimise tehnilised vahendid.

lõputöö, lisatud 23.05.2015

Küllastunud süsivesinikgaaside töötlemise automatiseerimise projekti struktuurskeemi tehnoloogiline kirjeldus. Automatiseerimise funktsionaalse skeemi uurimine ja paigalduse mõõteriistade valiku põhjendus. Juhtkontuuri matemaatiline mudel.

Kirjeldagem selles jaotises juhtimissüsteemi põhielemente, andke neile tehniline omadus ja matemaatiline kirjeldus. Räägime lähemalt küttekeha läbiva sissepuhkeõhu temperatuuri automaatseks reguleerimiseks arendatavast süsteemist. Kuna preparaadi põhitooteks on õhutemperatuur, siis diplomitöö raames võib jätta tähelepanuta matemaatiliste mudelite konstrueerimise ning tsirkulatsiooni ja õhuvoolu protsesside modelleerimise. Samuti võib selle ACS PVV toimimise matemaatilise põhjenduse tähelepanuta jätta ruumide arhitektuuri iseärasuste tõttu - töökodadesse ja ladudesse siseneb märkimisväärne välise ettevalmistamata õhu sissevool pilude, tühimike kaudu. Seetõttu on selle töökoja töötajatel praktiliselt võimatu kogeda "hapnikunälga" igasuguse õhuvoolu kiiruse juures.

Seega jätame tähelepanuta ruumis õhujaotuse termodünaamilise mudeli koostamise, samuti õhuvoolu kiiruse ACS-i matemaatilise kirjelduse, pidades silmas nende ebaotstarbekust. Vaatleme lähemalt sissepuhkeõhu temperatuuri ACS-i väljatöötamist. Tegelikult on see süsteem õhutõrjeklapi asendi automaatseks reguleerimiseks sõltuvalt sissepuhkeõhu temperatuurist. Regulatsioon – proportsionaalne õigus väärtusi tasakaalustades.

Tutvustame ACS-is sisalduvaid põhielemente, anname nende tehnilised omadused, mis võimaldavad tuvastada nende juhtimise omadused. Seadmete ja automaatikatööriistade valikul lähtume nende tehnilistest andmelehtedest ja vana süsteemi varasematest insenertehnilistest arvutustest, samuti katsete ja katsetuste tulemustest.

Toite- ja väljalaskeventilaatorid

Tavaline tsentrifugaalventilaator on spiraalses korpuses paiknevate töölabadega ratas, mille pöörlemisel sisselaskeava kaudu sisenev õhk siseneb labadevahelistesse kanalitesse ja liigub tsentrifugaaljõu toimel läbi nende kanalite, kogutakse spiraalsesse korpusesse ja suunatud selle väljalaskeavasse. Korpuse eesmärk on ka muuta dünaamiline pea staatiliseks. Surve suurendamiseks asetatakse korpuse taha difuusor. Joonisel fig. 4.1 on tsentrifugaalventilaatori üldvaade.

Tavaline tsentrifugaaltiivik koosneb labadest, tagumisest kettast, rummust ja esikettast. Valatud või meislitud rumm, mis on ette nähtud ratta paigaldamiseks võllile, on needitud, kruvitud või keevitatud tagumise ketta külge. Terad on needitud ketta külge. Terade esiservad on tavaliselt kinnitatud esirõnga külge.

Spiraalkestad on valmistatud terasplekist ja paigaldatud iseseisvatele tugedele, väikese võimsusega ventilaatorite puhul kinnitatakse need voodite külge.

Kui ratas pöörleb, kandub osa mootorile antavast energiast õhku. Ratta poolt tekitatav rõhk sõltub õhutihedusest, labade geomeetriast ja labade otste perifeersest kiirusest.

Tsentrifugaalventilaatorite labade väljalaskeservi saab painutada ettepoole, radiaalselt ja tahapoole. Kuni viimase ajani olid labade servad peamiselt ettepoole kõverdatud, kuna see võimaldas ventilaatorite üldmõõtmeid vähendada. Tänapäeval leitakse sageli tahapoole kumerate labadega tiivikuid, sest see võimaldab suurendada efektiivsust. fänn.

Riis. 4.1

Ventilaatorite kontrollimisel tuleb meeles pidada, et labade väljalaskeava (mööda õhuteed) servad, et tagada põrutusteta sissepääs, peavad olema alati painutatud ratta pöörlemissuunale vastupidises suunas.

Samad ventilaatorid võivad pöörlemiskiiruse muutmisel omada erinevat vooluhulka ja arendada erinevat rõhku, sõltudes mitte ainult ventilaatori omadustest ja pöörlemiskiirusest, vaid ka nendega ühendatud õhukanalitest.

Ventilaatorite omadused väljendavad selle töö peamiste parameetrite vahelist seost. Ventilaatori täielikku karakteristikku võlli konstantsel pöörete arvul (n = const) väljendavad sõltuvused toite Q ja rõhu P, võimsuse N ja kasuteguri vahel Sõltuvused P (Q), N (Q) ja T (Q) ) on tavaliselt üles ehitatud ühele graafikale. Neile valitakse ventilaator. Iseloomustus on üles ehitatud testide põhjal. Joonisel fig. 4.2 näitab tsentrifugaalventilaatori VTs-4-76-16 aerodünaamilisi omadusi, mida kasutatakse paigalduskohas toiteventilaatorina

Riis. 4.2

Ventilaatori võimsus on 70 000 m3 / h või 19,4 m3 / s. Ventilaatori kiirus - 720 pööret minutis. või 75,36 rad / sek., ventilaatori asünkroonse ajami mootori võimsus on 35 kW.

Ventilaator puhub välisõhu õhusoojendisse. Soojusvaheti torusid läbinud kuuma veega õhu soojusvahetuse tulemusena soojendatakse läbiv õhk.

Vaatleme ventilaatori VTs-4-76 nr 16 töörežiimi reguleerimise skeemi. Joonisel fig. 4.3 on näidatud kiiruse reguleerimisega ventilaatoriüksuse funktsionaalne skeem.

Riis. 4.3

Ventilaatori ülekandefunktsiooni võib kujutada võimendusena, mis määratakse ventilaatori aerodünaamiliste omaduste põhjal (joonis 4.2). Ventilaatori võimendus tööpunktis on 1,819 m3 / s (madalaim võimalik, katseliselt kindlaks tehtud).

Riis. 4.4

Eksperimentaalselt leiti, et ventilaatori vajalike töörežiimide rakendamiseks on vaja juhtsagedusmuundurile anda järgmised pinge väärtused (tabel 4.1):

Tabel 4.1 Sissepuhkeventilatsiooni töörežiimid

Samal ajal ei ole nii toite- kui ka väljatõmbesektsiooni ventilaatorite elektrimootori töökindluse suurendamiseks vaja seada neile maksimaalse jõudlusega töörežiime. Eksperimentaaluuringu ülesandeks oli leida sellised juhtpinged, mille juures järgitaks allpool arvutatud õhuvahetuskursse.

Väljatõmbeventilatsiooni esindavad kolm marki VTs-4-76-12 tsentrifugaalventilaatorit (võimsus 28000 m3 / h n = 350 p / min, asünkroonse ajami võimsus N = 19,5 kW) ja VTs-4-76-10 (võimsus 20 000 m3 / h kiirusel n = 270 p/min, asünkroonse ajami võimsus N = 12,5 kW). Sarnaselt väljatõmbeventilatsiooni haru toitepingele saadi katseliselt ka juhtpingete väärtused (tabel 4.2).

Et vältida "hapnikunälga" seisundit töötajate kauplustes, arvutame välja õhuvahetuse määrad valitud ventilaatorite töörežiimide jaoks. See peab vastama tingimusele:

Tabel 4.2 Väljatõmbeventilatsiooni töörežiimid

Arvestusel jätame tähelepanuta väljast tuleva sissepuhkeõhu, samuti hoone arhitektuuri (seinad, põrandad).

Ruumide mõõdud ventilatsiooniks: 150x40x10 m, ruumi kogumaht on Vroom?60 000 m3. Nõutav sissepuhkeõhu maht on 66000 m3 / h (koefitsiendi 1,1 jaoks valitakse see minimaalseks, kuna väljastpoolt tuleva õhu sissevoolu ei võeta arvesse). On ilmne, et toiteventilaatori valitud töörežiimid vastavad märgitud tingimusele.

Väljatõmmatava õhu kogumaht arvutatakse järgmise valemi abil

Väljalaske jala arvutamiseks valiti "hädaväljalaske" režiimid. Võttes arvesse parandustegurit 1,1 (kuna avariirežiimi peetakse minimaalseks võimalikuks), on väljatõmmatava õhu maht 67,76 m3 / h. See väärtus lubatavate vigade ja eelnevalt aktsepteeritud reservatsioonide piires vastab tingimusele (4.2), mis tähendab, et ventilaatorite valitud töörežiimid saavad hakkama õhuvahetuse tagamise ülesandega.

Ka ventilaatori mootorites on sisseehitatud ülekuumenemiskaitse (termostaat). Kui temperatuur mootoril tõuseb, peatab termostaadi releekontakt elektrimootori töö. Diferentsiaalrõhuandur registreerib elektrimootori seiskumise ja saadab signaali juhtpaneelile. On vaja ette näha ACS PVV reaktsioon ventilaatori mootorite hädaseiskamisele.

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Sarnased dokumendid

kursusetöö, lisatud 16.02.2011

Sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni automaatjuhtimissüsteemi üldised omadused ja otstarve, praktilise kasutusvaldkonnad. Reguleerimisprotsessi automatiseerimine, selle põhimõtted ja rakendamise etapid. Fondide valik ja nende majanduslik põhjendus.

lõputöö, lisatud 10.04.2011

Tootmistsehhi ventilatsiooniautomaatika olemasolevate tüüpiliste skeemide analüüs. Tööstusruumide ventilatsiooniprotsessi matemaatiline mudel, automaatikaseadmete ja juhtimisseadmete valik ja kirjeldus. Automatiseerimisprojekti maksumuse arvutamine.

lõputöö, lisatud 11.06.2012

lõputöö, lisatud 09.04.2013

Naftajuhtme üldised omadused. Saidi klimaatilised ja geoloogilised omadused. Pumbajaama üldine paigutus. Magistraalpumbajaamad ja mahutipark PS-3 "Almetjevsk". Pumbatsehhi sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioonisüsteemi arvutamine.

lõputöö, lisatud 17.04.2013

Dekoratiivkepi kujundusprojekti väljatöötamise analüüs. Heraldika kui vappide uurimisega tegelev eriteadus. Vahalaadsete mudelite tööriistade valmistamise meetodid. Sulatuskambri sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni arvutamise etapid.

lõputöö, lisatud 26.01.2013

Paigalduse kui automatiseerimisobjekti kirjeldus, võimalused tehnoloogilise protsessi täiustamiseks. Tehniliste vahendite kompleksi elementide arvutamine ja valik. Automaatjuhtimissüsteemi arvutamine. Rakendustarkvara arendus.

lõputöö, lisatud 24.11.2014

Töös uuritakse ventilatsiooni modelleerimise protsesse ja selle heitmete hajumist atmosfääri. Modelleerimine põhineb Navier-Stokesi võrrandite süsteemi, massi, impulsi, soojuse jäävuse seaduste lahendamisel. Vaadeldakse nende võrrandite arvulise lahenduse erinevaid aspekte. Fooni turbulentsiteguri väärtuse arvutamiseks pakutakse välja võrrandisüsteem. Hüperheliliseks lähendamiseks pakutakse koos artiklis esitatud vedeliku dünaamika võrranditega ideaalse reaalse gaasi ja auru seisuvõrrandi lahendus. See võrrand on van der Waalsi võrrandi modifikatsioon ja võtab täpsemalt arvesse gaasi- või aurumolekulide suurust ja nende vastastikmõju. Lähtudes termodünaamilise stabiilsuse tingimusest, saadakse seos, mis võimaldab võrrandi lahendamisel mahu suhtes välistada füüsiliselt realiseerimata juured. Teostatakse teadaolevate arvutusmudelite ja vedeliku dünaamika arvutuspakettide analüüs.

modelleerimine

ventilatsioon

turbulents

soojus- ja massiülekande võrrandid

olekuvõrrand

päris gaas

hajumine

1. Berlyand ME Atmosfääri difusiooni ja õhusaaste kaasaegsed probleemid. - L .: Gidrometeoizdat, 1975 .-- 448 lk.

2. Belyaev NN Mürgise gaasi hajumise protsessi modelleerimine ehitustingimustes // DIIT bülletään. - 2009. - nr 26 - S. 83-85.

3. Byzova NL Atmosfäärilise difusiooni eksperimentaalsed uuringud ja lisandite hajumise arvutused / NL Byzova, EK Garger, VN Ivanov. - L .: Gidrometeoizdat, 1985 .-- 351 lk.

4. Datsyuk TA Ventilatsiooniheitmete hajumise modelleerimine. - SPb: SPBGASU, 2000 .-- 210 lk.

5. Sauts AV Kognitiivse graafika algoritmide ja matemaatilise analüüsi meetodite rakendamine isobutaani R660A termodünaamiliste omaduste uurimiseks küllastusjoonel: Grant nr 2C / 10: uurimisaruanne (kokkuvõte) / GOUVPO SPBGASU; käed. Gorokhov V.L., isp .: Sauts A.V.- SPb, 2011.- 30 lk .: ill .- Bibliograafia: lk. 30.- nr.GR 01201067977.-Inv. nr 02201158567.

Sissejuhatus

Tööstuskomplekside ja unikaalsete rajatiste projekteerimisel tuleb igakülgselt põhjendada õhukeskkonna kvaliteedi ja standardiseeritud mikrokliima parameetrite tagamisega seotud küsimusi. Arvestades ventilatsiooni- ja kliimaseadmete valmistamise, paigaldamise ja käitamise kõrgeid kulusid, seatakse insenertehniliste arvutuste kvaliteedile kõrgendatud nõuded. Ventilatsiooni valdkonna ratsionaalsete projektlahenduste valimiseks on vaja osata analüüsida olukorda tervikuna, s.o. paljastada ruumides ja atmosfääris toimuvate dünaamiliste protsesside ruumiline seos. Hinnake ventilatsiooni efektiivsust, mis ei sõltu ainult ruumi juhitava õhu kogusest, vaid ka vastuvõetud õhujaotusskeemist ja kahjulike ainete kontsentratsioonist välisõhus õhuvõtuavade asukohtades.

Artikli eesmärk- analüütiliste sõltuvuste kasutamine, mille abil tehakse kahjulike emissioonide hulga arvutused, kanalite, õhukanalite, kaevanduste mõõtmete määramiseks ja õhupuhastusmeetodi valikuks jne. Sel juhul on soovitatav kasutada Potoki tarkvaratoodet koos VSV mooduliga. Algandmete ettevalmistamiseks on vaja projekteeritud ventilatsioonisüsteemide skeeme, mis näitavad sektsioonide pikkused ja õhuvooluhulgad otsasektsioonides. Arvutuse sisendandmeteks on ventilatsioonisüsteemide kirjeldus ja sellele esitatavad nõuded. Matemaatilise modelleerimise abil lahendatakse järgmised probleemid:

parimate võimaluste valik õhu juurdevooluks ja eemaldamiseks;
mikrokliima parameetrite jaotus ruumide mahu järgi;
hoone aerodünaamilise režiimi hindamine;
õhu sissevõtu ja õhu eemaldamise kohtade valik.

Kiiruse, rõhu, temperatuuri, kontsentratsioonide väljad ruumis ja atmosfääris tekivad paljude tegurite mõjul, mille kombinatsiooni on arvutit kasutamata insenerarvutusmeetodites raske arvestada.

Matemaatilise modelleerimise kasutamine ventilatsiooni- ja aerodünaamikaülesannetes põhineb Navier - Stokesi võrrandisüsteemi lahendamisel.

Turbulentse voolu simuleerimiseks on vaja lahendada massi ja Reynoldsi (impulsi jäävuse) võrrandite süsteem:

(2)

kus t- aeg, X= X i , j , k- ruumilised koordinaadid, u=u i , j , k - kiirusvektori komponendid, R- piesomeetriline rõhk, ρ - tihedus, τ ij- pingetensori komponendid, s m- massiallikas, s i- impulsiallika komponendid.

Pingetensorit väljendatakse järgmiselt:

(3)

kus s ij- deformatsioonikiiruste tensor; δ ij- turbulentsi olemasolust tekkivate lisapingete tensor.

Teabe saamiseks temperatuuriväljade kohta T ja keskendumine koos kahjulikke aineid, täiendatakse süsteemi järgmiste võrranditega:

soojuse säilimise võrrand

passiivse lisandi jäävuse võrrand koos

(5)

kus CR- soojusmahtuvuse koefitsient, λ - soojusjuhtivuse koefitsient, k= k i , j , k on turbulentsustegur.

Turbulentsi põhitegur k alused määratakse võrrandisüsteemi abil:

(6)

kus k f - tausta turbulentsustegur, k f = 1-15 m2/s; e = 0,1-04;

Turbulentsi koefitsiendid määratakse võrrandite abil:

(7)

Väikese hajumisega avatud alal väärtus k z määratakse võrrandiga:

k k = k 0 z /z 0 ; (8)

kus k 0 - väärtus k k kõrgel z 0 (k 0 = 0,1 m 2 / s at z 0 = 2 m).

Avatud alal tuule kiiruse profiil ei deformeeru;

Tundmatu atmosfäärikihistumise korral avatud alal saab tuule kiiruse profiili määrata:

; (9)

kus z 0 on etteantud kõrgus (tuulelipu kõrgus); u 0 - tuule kiirus kõrgusel z 0 ; B = 0,15.

Tingimusel (10) on kohalik Richardsoni kriteerium Ri defineeritud kui:

(11)

Diferentseerime võrrandit (9), võrdsustame võrrandid (7) ja (8), sealt edasi väljendame k alused

(12)

Võrdlustame võrrandi (12) süsteemi (6) võrranditega. Asendame (11) ja (9) saadud võrrandisse, lõppkujul saame võrrandisüsteemi:

(13)

Boussinesqi ideid järgiv pulseeriv termin on kujutatud järgmiselt:

(14)

kus μ t- turbulentne viskoossus ja lisaliikmed energiaülekande võrrandites ja lisandite komponentides on modelleeritud järgmiselt:

(15)

(16)

Võrrandisüsteem on suletud, kasutades ühte allpool kirjeldatud turbulentsimudelitest.

Ventilatsioonipraktikas uuritud turbulentsete voogude puhul on soovitav kasutada kas Boussinesqi hüpoteesi tiheduse muutuste väiksuse kohta või nn "hüpersonilist" lähendust. Eeldatakse, et Reynoldsi pinged on proportsionaalsed ajakeskmiste deformatsioonikiirustega. Kasutusele võetakse turbulentse viskoossuse koefitsient, seda mõistet väljendatakse järgmiselt:

. (17)

Efektiivne viskoossustegur arvutatakse molekulaar- ja turbulentsete koefitsientide summana:

(18)

"Hüsooniline" lähendus eeldab koos ülaltoodud võrranditega ideaalse gaasi seisuvõrrandi lahendust:

ρ = lk/(RT) (19)

kus lk - surve keskkonnas; R- gaasikonstant.

Täpsemate arvutuste jaoks saab lisandite tiheduse määrata reaalsete gaaside ja aurude modifitseeritud van der Waalsi võrrandi abil

(20)

kus konstandid N ja M- arvestama gaasi- või aurumolekulide assotsiatsiooni/dissotsiatsiooniga; a- võtab arvesse muid interaktsioone; b" - gaasimolekulide suurust arvesse võttes; υ = 1/ρ.

Eraldades võrrandist (12) rõhk R ja eristades seda mahu järgi (võttes arvesse termodünaamilist stabiilsust), saadakse järgmine seos:

. (21)

See lähenemisviis võimaldab oluliselt lühendada arvutusaega võrreldes kokkusurutava gaasi täielike võrrandite kasutamisega, ilma et see vähendaks saadud tulemuste täpsust. Ülaltoodud võrranditele ei ole analüütilist lahendust. Sellega seoses kasutatakse numbrilisi meetodeid.

Skalaarsete ainete turbulentse vooluga ülekandmisega seotud ventilatsiooniprobleemide lahendamiseks kasutatakse diferentsiaalvõrrandite lahendamisel füüsikaliste protsesside jaotusskeemi. Vastavalt poolitamise põhimõtetele on hüdrodünaamika ja skalaaraine konvektiiv-difuusse ülekande võrrandite lõplik integreerimine igal ajasammul Δ t viiakse läbi kahes etapis. Esimeses etapis arvutatakse hüdrodünaamilised parameetrid. Teises etapis lahendatakse difusioonivõrrandid arvutatud hüdrodünaamiliste väljade põhjal.

Soojusülekande mõju õhu kiirusvälja kujunemisele võetakse arvesse Boussinesqi lähenduse abil: vertikaalse kiiruse komponendi liikumisvõrrandisse lisatakse täiendav termin, mis võtab arvesse ujuvusjõude.

Turbulentse vedeliku liikumise probleemide lahendamiseks on neli lähenemisviisi:

otsemodelleerimine "DNS" (mittestatsionaarsete Navier-Stokesi võrrandite lahendus);
keskmistatud Reynoldsi võrrandite "RANS" lahendus, mille süsteem ei ole aga suletud ja vajab täiendavaid sulgemisseoseid;
suur pööris meetod «LES » , mis põhineb mittestatsionaarsete Navier-Stokes'i võrrandite lahendamisel alamvõrgu skaala keeriste parametriseerimisega;
meetod "DES" , mis on kahe meetodi kombinatsioon: eraldatud voolude tsoonis - "LES" ja "sujuva" voolu piirkonnas - "RANS".

Saadud tulemuste täpsuse seisukohalt on kahtlemata kõige atraktiivsem otsese numbrilise simulatsiooni meetod. Praegu aga ei võimalda arvutitehnoloogia võimalused veel lahendada ülesandeid reaalse geomeetria ja arvudega. Re, ja igas suuruses keeriste eraldusvõimega. Seetõttu kasutatakse paljude inseneriülesannete lahendamisel Reynoldsi võrrandite arvulisi lahendusi.

Praegu kasutatakse ventilatsiooniülesannete simuleerimiseks edukalt selliseid sertifitseeritud pakette nagu "STAR-CD", "FLUENT" või "ANSYS / FLOTRAN". Õigesti sõnastatud ülesande ja ratsionaalse lahendusalgoritmi korral võimaldab saadava teabe hulk projekteerimisetapis valida optimaalse variandi, kuid nende programmide abil arvutuste tegemine nõuab vastavat ettevalmistust ning nende ebaõige kasutamine võib viia ekslike tulemusteni.

"Baasjuhtumiks" võib pidada üldtunnustatud bilansi arvutamise meetodite tulemusi, mis võimaldavad võrrelda vaadeldavale probleemile iseloomulikke integraalväärtusi.

Universaalsete tarkvarasüsteemide kasutamisel ventilatsiooniprobleemide lahendamisel on üheks oluliseks punktiks turbulentsimudeli valik. Praeguseks on teada suur hulk erinevaid turbulentsimudeleid, mida kasutatakse Reynoldsi võrrandite sulgemiseks. Turbulentsimudelid liigitatakse turbulentsi omaduste parameetrite arvu järgi vastavalt ühe-, kahe- ja kolmeparameetriliseks.

Enamik turbulentsi poolempiirilisi mudeleid kasutavad ühel või teisel viisil "turbulentse ülekandemehhanismi asukoha hüpoteesi", mille kohaselt turbulentse impulsi ülekande mehhanism määratakse täielikult kindlaks keskmiste kiiruste ja füüsikaliste omaduste lokaalsete tuletistega. vedelikust. See hüpotees ei võta arvesse vaadeldavast punktist kaugel toimuvate protsesside mõju.

Lihtsamad on üheparameetrilised mudelid, mis kasutavad turbulentse viskoossuse mõistet «n t», Ja turbulentsi peetakse isotroopseks. Mudeli "n t-92" on soovitatav joa ja eraldatud voolude modelleerimiseks. Katsetulemustega annab hästi kokku ka ühe parameetri mudel "S-A" (Spalart - Almaras), mis sisaldab koguse ülekandevõrrandit.

Ühe transpordivõrrandiga mudelite puudumine on seotud asjaoluga, et neil puudub teave turbulentsi skaala jaotuse kohta L... Summa järgi L mõjutatakse ülekandeprotsesse, turbulentsi tekkimise meetodeid, turbulentse energia hajumist. Universaalne sõltuvus määrata L ei eksisteeri. Turbulentsi skaala võrrand L sageli osutub täpselt võrrandiks, mis määrab mudeli täpsuse ja vastavalt selle rakendusala. Põhimõtteliselt on nende mudelite kasutusala piiratud suhteliselt lihtsate nihkevooludega.

Kahe parameetriga mudelites, välja arvatud turbulentsi skaala L, kasutatakse teise parameetrina turbulentse energia hajumise kiirust . Selliseid mudeleid kasutatakse tänapäevases arvutuspraktikas kõige sagedamini ja need sisaldavad turbulentsi energiaülekande ja energia hajumise võrrandeid.

Tuntud mudel sisaldab turbulentsienergia ülekande võrrandeid k ja turbulentse energia hajumise kiirust ε. Modellid nagu " k- e" saab kasutada nii seinalähedaste voolude kui ka keerukamate eraldatud voolude jaoks.

Kahe parameetriga mudeleid kasutatakse madala ja kõrge Reynoldsi versioonis. Esimeses võetakse otseselt arvesse molekulaarse ja turbulentse transpordi interaktsiooni mehhanismi tahke pinna lähedal. Kõrge Reynoldsi versioonis kirjeldatakse turbulentse ülekande mehhanismi tahke piiri lähedal spetsiaalsete seinalähedaste funktsioonidega, mis seovad vooluparameetrid kaugusega seinast.

Praegu on kõige lootustandvamate mudelite hulgas SSG ja Gibson-Launderi mudelid, mis kasutavad mittelineaarset seost Reynoldsi turbulentse pingetensori ja keskmiste deformatsioonikiiruste tensori vahel. Need olid mõeldud eraldusvoolude prognoosimise parandamiseks. Kuna neis on arvutatud kõik tensorikomponendid, nõuavad need kaheparameetriliste mudelitega võrreldes suuri arvutiressursse.

Komplekssete eraldatud voogude puhul ilmnes üheparameetriliste mudelite „n t-92 "," S-A "vooluparameetrite ennustamise täpsuses ja loenduskiiruses võrreldes kaheparameetriliste mudelitega.

Näiteks pakub programm "STAR-CD" selliste mudelite kasutamist nagu " k- e ”, Spalart - Almaras, „ SSG ”, „ Gibson-Launder ”, samuti suure keerise meetod „ LES ” ja meetod „ DES ”. Viimased kaks meetodit sobivad paremini õhu liikumise arvutamiseks keerukate geomeetriate korral, kus tekib arvukalt eraldatud keerise piirkondi, kuid need nõuavad suuri arvutusressursse.

Arvutustulemused sõltuvad oluliselt arvutusvõrgu valikust. Praegu kasutatakse spetsiaalseid võrgustamisprogramme. Võrgusilmarakud võivad olla erineva kuju ja suurusega, et need sobiksid kõige paremini teie konkreetse rakendusega. Lihtsaim ruudustiku tüüp on siis, kui lahtrid on ühesugused ja kuup- või ristkülikukujulised. Praegu inseneripraktikas kasutatavad universaalsed arvutiprogrammid võimaldavad töötada suvaliste struktureerimata võredega.

Ventilatsiooniprobleemide numbrilise simulatsiooni arvutuste tegemiseks on vaja paika panna piir- ja algtingimused, s.o. sõltuvate muutujate väärtused või nende normaalsed gradiendid arvutusvaldkonna piiridel.

Uuritava objekti geomeetriliste tunnuste piisava täpsusega täpsustamine. Nendel eesmärkidel on võimalik kolmemõõtmeliste mudelite ehitamiseks soovitada selliseid pakette nagu "SolidWorks", "Pro / Engeneer", "NX Nastran". Arvutusruudustiku koostamisel valitakse lahtrite arv nii, et saadakse usaldusväärne lahendus minimaalse arvutusajaga. Tuleks valida üks poolempiirilistest turbulentsimudelitest, mis on vaadeldava voolu jaoks kõige efektiivsem.

V järeldus lisame, et hea arusaamine käimasolevate protsesside kvalitatiivsest aspektist on vajalik selleks, et õigesti sõnastada probleemi piirtingimused ja hinnata tulemuste usaldusväärsust. Käitise keskkonnaohutuse tagamisele suunatud infomodelleerimise üheks aspektiks võib pidada ventilatsiooniheitmete modelleerimist rajatiste projekteerimisetapis.

Arvustajad:

Volikov Anatoli Nikolajevitš, tehnikateaduste doktor, õhubasseini soojus- ja gaasivarustuse ja kaitse osakonna professor, FGBOU VPOI "SPBGASU", Peterburi.
Poluškin Vitali Ivanovitš, tehnikateaduste doktor, professor, kütte, ventilatsiooni ja kliimaseadmete osakonna professor, FGBOU VPO "SPbGASU", Peterburi.

Bibliograafiline viide

Datsjuk T.A., Sauts A.V., Yurmanov B.N., Taurit V.R. VENTILATSIOONI PROTSESSIDE MODELLEERIMINE // Teaduse ja hariduse kaasaegsed probleemid. - 2012. - nr 5 .;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6744 (vaatamise kuupäev: 17.10.2019). Juhime teie tähelepanu "Loodusteaduste Akadeemia" väljaantavatele ajakirjadele Daria Denisikhina, Maria Lukanina, Mihhail Samoletov

Kaasaegses maailmas on ventilatsioonisüsteemide projekteerimisel juba võimatu hakkama saada ilma õhuvoolu matemaatilise modelleerimiseta.

Kaasaegses maailmas on ventilatsioonisüsteemide projekteerimisel juba võimatu hakkama saada ilma õhuvoolu matemaatilise modelleerimiseta. Tavapärased inseneritehnikad sobivad hästi tüüpiliste ruumide ja standardsete õhujaotuslahenduste jaoks. Kui disainer seisab silmitsi mittestandardsete objektidega, peaksid talle appi tulema matemaatilise modelleerimise meetodid. Artikkel on pühendatud õhujaotuse uurimisele külmal aastaajal torude tootmistsehhis. See töökoda on osa teravalt kontinentaalses kliimas asuvast tehasekompleksist.

Veel 19. sajandil saadi vedelike ja gaaside voolu kirjeldamiseks diferentsiaalvõrrandid. Need on sõnastanud prantsuse füüsik Louis Navier ja Briti matemaatik George Stokes. Navier-Stokesi võrrandid on hüdrodünaamikas ühed olulisemad ja neid kasutatakse paljude loodusnähtuste ja tehniliste probleemide matemaatilises modelleerimises.

Viimastel aastatel on ehituses kogunenud väga palju erinevaid geomeetriliselt ja termodünaamiliselt keerukaid objekte. Arvutuslike vedelike dünaamika meetodite kasutamine suurendab oluliselt ventilatsioonisüsteemide projekteerimise võimalusi, võimaldades suure täpsusega ennustada kiiruse, rõhu, temperatuuri, komponentide kontsentratsiooni jaotusi hoone või selle ruumi mis tahes punktis. .

Arvutusvedeliku dünaamika meetodite intensiivne kasutamine algas 2000. aastal, kui ilmusid universaalsed tarkvara kestad (CFD paketid), mis võimaldasid leida huvipakkuva objekti suhtes arvulisi lahendusi Navier - Stokesi võrrandisüsteemile. Sellest ajast peale on "BURO TEKHNIKI" tegelenud ventilatsiooni ja kliimaseadmete probleemide matemaatilise modelleerimisega.

Ülesande kirjeldus

Selles uuringus viidi läbi numbrilised simulatsioonid, kasutades CD-Adapco välja töötatud CFD paketti STAR-CCM +. Selle paketi jõudlus ventilatsiooniprobleemide lahendamisel oli
Seda on korduvalt testitud erineva keerukusega objektidel alates kontoriruumidest kuni teatrisaalide ja staadionideni.

Probleem pakub suurt huvi nii disaini kui ka matemaatilise modelleerimise seisukohalt.

Välisõhu temperatuur -31 °C. Ruumis on olulise soojussisendiga esemeid: karastusahi, karastusahi jne. Seega on väliste piirdekonstruktsioonide ja sisemiste soojust tekitavate objektide vahel suured temperatuuride erinevused. Järelikult ei saa simulatsioonis tähelepanuta jätta kiirgusliku soojusülekande panust. Ülesande matemaatilise sõnastamise lisaraskus seisneb selles, et raske rong, mille temperatuur on -31 ° C, tuuakse hoonesse mitu korda vahetuses. See soojeneb järk-järgult, jahutades ümbritsevat õhku.

Nõutava õhutemperatuuri säilitamiseks töökoja mahus (külmal aastaajal vähemalt 15 ° C) on projektis ette nähtud ventilatsiooni- ja kliimaseadmed. Projekteerimisetapis arvutati nõutavate parameetrite säilitamiseks vajalik tarnitava õhu voolukiirus ja temperatuur. Küsimus jäi - kuidas varustada õhku töökoja mahtu, et tagada võimalikult ühtlane temperatuurijaotus kogu mahus. Modelleerimine võimaldas suhteliselt lühikese aja jooksul (kaks kuni kolm nädalat) näha mitme õhuvarustuse variandi õhuvoolumustrit ja neid seejärel võrrelda.

MATEMAATILISE MODELLEERIMISE ETAPID

Tahke geomeetria ehitamine.
Tööruumi jagamine arvutusvõrgu lahtriteks. Eelnevalt tuleks ette näha piirkonnad, kus on vaja rakke täiendavalt täpsustada. Ruudustiku ehitamisel on väga oluline leida kuldne kesktee, kus lahtri suurus on õigete tulemuste saamiseks piisavalt väike, samas kui lahtrite koguarv ei ole nii suur, et venitada arvutusaega vastuvõetamatu aja jooksul. Seetõttu on võre ehitamine terve kunst, mis tuleb kogemustega.
Piir- ja lähtetingimuste seadmine vastavalt ülesande sõnastusele. Vajalik on arusaamine ventilatsiooniülesannete spetsiifikast. Turbulentsimudeli õigel valikul on arvutuse koostamisel oluline roll.
Sobiva füüsilise mudeli ja turbulentsimudeli valimine.

Simulatsiooni tulemused

Käesolevas artiklis käsitletud probleemi lahendamiseks läbiti kõik matemaatilise modelleerimise etapid.

Ventilatsiooni efektiivsuse võrdlemiseks valiti kolm õhuvarustuse võimalust: vertikaalse nurga all 45 °, 60 ° ja 90 °. Õhk toideti tavalistest õhujaotusvõredest.

Arvutamise tulemusena saadud temperatuuri- ja kiirusväljad sissepuhkeõhu juurdevoolu erinevate nurkade juures on näidatud joonisel fig. 1.

Pärast tulemuste analüüsimist valiti töökoja ventilatsiooni kaalutud valikutest kõige edukamaks sissepuhkeõhu sissepuhkenurk 90 °. Selle söötmisviisiga ei teki tööpiirkonnas suuremaid kiirusi ning on võimalik saavutada üsna ühtlane pilt temperatuurist ja kiirusest kogu töökoja mahu ulatuses.

Lõplik otsus

Temperatuuri- ja kiirusväljad kolmes ristlõikes, mis läbivad sissepuhkeõhu võreid, on näidatud joonisel fig. 2 ja 3. Temperatuuri jaotus kogu ruumis on ühtlane. Ainult ahjude kontsentreeritud piirkonnas on lae all kõrgem temperatuur. Ahjudest kõige kaugemal toa paremas nurgas on külmem ala. Siia sisenevad tänavalt tulnud külmad vankrid.

Joonis fig. 3 on selgelt näha, kuidas toiteõhu horisontaalsed joad levivad. Selle toitemeetodi korral on toitejoa piisavalt pikk. Niisiis, võrest 30 m kaugusel on voolukiirus 0,5 m / s (restist väljumisel kiirus 5,5 m / s). Ülejäänud ruumis on õhu liikuvus madal, tasemel 0,3 m / s.

Karastusahjust tulev kuumutatud õhk suunab sissepuhkeõhuvoolu ülespoole (joonis 4 ja 5). Ahi soojendab ümbritsevat õhku väga palju. Põranda temperatuur on siin kõrgem kui ruumi keskel.

Temperatuuriväli ja voolujooned kuuma poe kahes osas on näidatud joonisel fig. 6.

järeldused

Arvutused võimaldasid analüüsida erinevate torude tootmistsehhi õhuvarustuse meetodite efektiivsust. Leiti, et horisontaalse vooluga varustamisel levib toidetav õhk ruumi kaugemale, aidates kaasa selle ühtlasemale soojendamisele. See ei tekita tööpiirkonnas liiga suure õhuliikuvusega piirkondi, nagu juhtub siis, kui sissepuhkeõhk juhitakse allapoole suunatud nurga all.

Matemaatiliste modelleerimismeetodite kasutamine ventilatsiooni- ja kliimaseadmete probleemide lahendamisel on väga paljulubav suund, mis võimaldab projekteerimisetapis lahendust korrigeerida, et vältida vajadust korrigeerida ebaõnnestunud projektlahendusi pärast objektide kasutuselevõttu. ●

Daria Denisikhina - "Matemaatilise modelleerimise" osakonna juhataja;
Maria Lukanina - "Matemaatilise modelleerimise" osakonna juhtivinsener;
Mihhail Samoletov - LLC "MM-Technologies" tegevdirektor