Ventilatsioonisüsteemide matemaatiline mudel. Sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni automaatjuhtimissüsteemi väljatöötamine. Toite- ja väljatõmbe tsentrifugaalventilaatorid

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

Süsteemi toimimise põhitõed automaatjuhtimine sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsioon, selle ehitus ja matemaatiline kirjeldus. Varustus tehnoloogiline protsess... Regulaatori valik ja arvutamine. ATS stabiilsuse uuring, selle kvaliteedi näitajad.

kursusetöö, lisatud 16.02.2011


üldised omadused sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni automaatjuhtimissüsteemi otstarve, praktiline rakendusala. Reguleerimisprotsessi automatiseerimine, selle põhimõtted ja rakendamise etapid. Fondide valik ja nende majanduslik põhjendus.

lõputöö, lisatud 10.04.2011


Olemasolevate tüüpiliste ventilatsiooniautomaatika skeemide analüüs tootmistöökojad... Ventilatsiooniprotsessi matemaatiline mudel tööstusruumid, automaatika tööriistade ja juhtseadmete valik ja kirjeldamine. Automatiseerimisprojekti maksumuse arvutamine.

lõputöö, lisatud 11.06.2012


Võrdlev analüüs tehnilised omadused tüüpilised kujundused jahutustornid. Veevarustussüsteemide elemendid ja nende klassifikatsioon. Ringlusveevarustuse protsessi matemaatiline mudel, automaatikaseadmete ja juhtimiselementide valik ja kirjeldamine.

lõputöö, lisatud 09.04.2013


Naftajuhtme üldised omadused. Saidi klimaatilised ja geoloogilised omadused. Pumbajaama üldine planeering. 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 automatiseerimise objekti kirjeldus, tehnoloogilise protsessi täiustamise võimalused. Tehniliste vahendite kompleksi elementide arvutamine ja valik. Automaatjuhtimissüsteemi arvutamine. Rakendusliku arendamine tarkvara.

lõputöö, lisatud 24.11.2014

Prognoosimine termilised tingimused teeninduspiirkondades on mitmefaktoriline ülesanne. Teatavasti luuakse soojusrežiim kütte-, ventilatsiooni- ja kliimaseadmete abil. Küttesüsteemide projekteerimisel aga ei võeta arvesse teiste süsteemide tekitatud õhuvoolude mõju. See on osaliselt tingitud asjaolust, et õhuvoolude mõju termilisele režiimile võib tavapärase õhuliikuvuse korral teenindatavates piirkondades olla ebaoluline.

Süsteemide rakendamine kiirgusküte nõuab uusi lähenemisi. See hõlmab vajadust järgida töökohtadel inimeste kokkupuute norme ja võtta arvesse kiirgussoojuse jaotumist ümbritsevate konstruktsioonide sisepindadel. Tõepoolest, kiirgusküttega need pinnad on valdavalt kuumutatud, mis omakorda eraldavad ruumi soojust konvektsiooni ja kiirguse teel. Tänu sellele säilib vajalik siseõhu temperatuur.

Reeglina on enamiku ruumide tüüpide jaoks koos küttesüsteemidega vaja ka ventilatsioonisüsteeme. Seega peab kiirgusega gaasiküttesüsteemide kasutamisel ruum olema varustatud ventilatsioonisüsteemidega. Minimaalne õhuvahetus ruumides, kus eralduvad kahjulikud gaasid ja aurud, on sätestatud SP 60.13330.12. Küte, ventilatsioon ja kliimaseade on vähemalt ühekordne ning üle 6 m kõrgusel - vähemalt 6 m 3 1 m 2 põrandapinna kohta. Lisaks sellele määrab ventilatsioonisüsteemide toimimise ka ruumide otstarve ja see arvutatakse soojuse või gaasi emissiooni assimilatsiooni või lokaalse imemise kompenseerimise tingimustest. Põlemisproduktide assimilatsiooni seisukorra osas tuleb loomulikult kontrollida ka õhuvahetuse mahtu. Väljatõmbeõhu mahtude kompenseerimine toimub süsteemide abil toiteventilatsioon... Sel juhul on hooldustsoonide soojusrežiimi kujunemisel oluline roll toitejugadel ja nende poolt sisestatud soojusel.

Uurimismeetod ja tulemused

Seega on vaja välja töötada ligikaudne matemaatiline mudel soojus- ja massiülekande keerulistest protsessidest, mis toimuvad kiirguskütte ja ventilatsiooniga ruumis. Matemaatiline mudel on ruumi iseloomulike ruumalade ja pindade õhu-soojuse tasakaalu võrrandite süsteem.

Süsteemi lahendus võimaldab määrata hooldatavate piirkondade õhu parameetreid millal erinevaid valikuid kiirguskütteseadmete paigutus, võttes arvesse ventilatsioonisüsteemide mõju.

Vaatleme matemaatilise mudeli koostamist tootmisruumi näitel, mis on varustatud kiirgusküttesüsteemiga ja millel puuduvad muud soojuseraldusallikad. Radiaatorite soojusvood jaotuvad järgmiselt. Konvektiivvoolud tõusevad lae alla ülemisse tsooni ja annavad soojust sisepinnale. Emitteri soojusvoo kiirguskomponenti tajuvad ruumi väliste ümbritsevate konstruktsioonide sisepinnad. Need pinnad omakorda eraldavad soojust konvektsiooni teel siseõhku ja kiirgust teistele sisepindadele. Osa soojusest kandub läbi väliste ümbritsevate konstruktsioonide välisõhku. Arvutatud soojusülekande skeem on näidatud joonisel fig. 1a.

Vaatleme matemaatilise mudeli koostamist kiirgusküttesüsteemiga varustatud tootmisruumi näitel, millel puuduvad muud soojuseraldusallikad. Konvektiivvoolud tõusevad lae alla ülemisse tsooni ja annavad soojust sisepinnale. Emitteri soojusvoo kiirguskomponenti tajuvad ruumi väliste ümbritsevate konstruktsioonide sisepinnad

Järgmisena käsitleme õhuvoolu tsirkulatsiooni skeemi ülesehitust (joonis 1b). Võtame top-up õhuvahetuse korraldamise skeemi. Õhku tarnitakse koguses M pr hooldatava ala suunas ja eemaldatakse ülemisest piirkonnast voolukiirusega M sisse = M jne. Hooldusala ülaosa tasemel on õhuvoolu kiirus joas M lk Õhuvoolu kiiruse suurenemine etteandejoas on tingitud ringlevast õhust, mis on joast lahti ühendatud.

Tutvustame voogude tingimuslikke piire - pindu, millel on kiirustel ainult neile normaalsed komponendid. Joonisel fig. 1b on voolu piirid näidatud katkendjoonega. Seejärel valime hinnangulised mahud: hooldatav ala (pind, kus viibib pidevalt inimesi); toitejoa ja seinalähedaste konvektiivvoogude mahud. Seinalähedaste konvektiivsete voolude suund sõltub välispiirdekonstruktsioonide sisepinna temperatuuride ja välisõhu temperatuuride suhtest. Joonisel fig. 1b on diagramm seinalähedase konvektiivvooluga laskuva vooluga.

Niisiis, õhutemperatuur hooldatavas piirkonnas t wz tekib toitejugade õhu segunemise, seinalähedaste konvektiivvoogude ja konvektiivse soojussisendi tulemusena sisepinnad põrand ja seinad.

Võttes arvesse väljatöötatud soojusvahetuse ja õhuvoogude ringluse skeeme (joonis 1), koostame valitud mahtude jaoks soojus-õhu tasakaalu võrrandid:

Siin koos- õhu soojusmahtuvus, J / (kg · ° С); K alates on gaasi kiirgusküttesüsteemi võimsus, W; K koos ja K* с - konvektiivne soojusülekanne seina sisepindadel hooldatavas piirkonnas ja seinal hooldatava ala kohal, W; t pp, t c ja t wz - õhutemperatuurid tööpiirkonna sissepääsu juures etteandevoolus, seinalähedases konvektiivses voolus ja tööpiirkond, ° C; K TP - ruumi soojuskadu, W, võrdne väliste väliskonstruktsioonide kaudu tekkivate soojuskadude summaga:

Õhuvoolu kiirus toitevoos teeninduspiirkonna sissepääsu juures arvutatakse M.I.Grimitlini saadud sõltuvuste abil.

Näiteks õhujaoturite puhul, mis loovad kompaktseid jugasid, on joa voolukiirus:

kus m- kiiruse summutustegur; F 0 - õhujaoturi sisselasketoru ristlõikepindala, m 2; x- kaugus õhujaoturist kuni teeninduspiirkonna sisenemispunktini, m; TO n - mitteisotermilisuse koefitsient.

Õhukulu seinalähedases konvektiivses voolus määratakse:

kus tс - välisseinte sisepinna temperatuur, ° C.

Võrrandid soojusbilanss piirpindade jaoks on:

Siin K c, K*c, K pl ja K P - konvektiivne soojusülekanne seina sisepindadel hooldatavas piirkonnas - vastavalt hooldatava ala kohal olev sein, põrand ja kate; K tp.s, K* TP.s., K TP.pl, K tp.pt - soojuskadu vastavate struktuuride kaudu; W koos, W*c, W pl, W Re - kiirgussoojusvood emitterist, mis sisenevad nendele pindadele. Konvektiivse soojusülekande määrab teadaolev seos:

kus m J - koefitsient, mis määratakse, võttes arvesse pinna asendit ja soojusvoo suunda; F J - pindala, m 2; Δ t J on pinna ja välisõhu temperatuuride erinevus, ° C; J- pinnatüübi indeks.

Soojuskadu KтJ saab väljendada kui

kus t n - välisõhu temperatuur, ° C; t J - väliste ümbritsevate konstruktsioonide sisepindade temperatuurid, ° C; R ja R n - välise tara soojustakistus ja soojusülekanne, m 2 · ° C / W.

Saadud on soojus- ja massiülekandeprotsesside matemaatiline mudel kiirguskütte ja ventilatsiooni koosmõjul. Lahenduse tulemused võimaldavad saada soojusrežiimi põhiomadused ventilatsioonisüsteemidega varustatud erineva otstarbega hoonete kiirgusküttesüsteemide projekteerimisel.

Kiirgusküttesüsteemide radiaatorite kiirgussoojusvood Wj arvutatakse vastastikuste kiirgusalade kaudu vastavalt meetodile emitterite ja ümbritsevate pindade suvaliseks orientatsiooniks:

kus koos 0 - absoluutselt musta keha kiirgusvõime, W / (m 2 · K 4); ε IJ – soojusülekandes osalevate pindade vähenenud emissioon ma ja J; H IJ - pindade vastastikune kiirguspind ma ja J, m 2; T mina - keskmine temperatuur kiirgav pind, mis määratakse emitteri soojusbilansi järgi, K; T J on soojust neelava pinna temperatuur, K.

Asendades avaldiste soojusvoogude ja õhuvoolukiiruste jaoks jugades, saame võrrandisüsteemi, mis on kiirguskuumutamise ajal toimuva soojus- ja massiülekandeprotsesside ligikaudne matemaatiline mudel. Süsteemi lahendamiseks saab kasutada standardseid arvutiprogramme.

Saadud on soojus- ja massiülekandeprotsesside matemaatiline mudel kiirguskütte ja ventilatsiooni koosmõjul. Lahenduse tulemused võimaldavad saada soojusrežiimi põhiomadused ventilatsioonisüsteemidega varustatud erineva otstarbega hoonete kiirgusküttesüsteemide projekteerimisel.

Daria Denisikhina, Maria Lukanina, Mihhail Samoletov

V kaasaegne maailm ilma ei saa juba hakkama matemaatiline modelleerimineõhuvool ventilatsioonisüsteemide projekteerimisel.

Kaasaegses maailmas ei saa ventilatsioonisüsteemide projekteerimisel enam läbi ilma õhuvoolu matemaatilise modelleerimiseta. Tavapärased inseneritehnikad sobivad hästi tüüpilistesse ruumidesse ja standardlahendusedõhujaotuse teel. 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 diferentsiaalvõrrandid vedelike ja gaaside voolu kirjeldamiseks. 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.

Per viimased aastad kogunud ehituses väga erinevaid geomeetriliselt ja termodünaamiliselt keerulisi objekte. Arvutuslike vedelike dünaamika meetodite kasutamine suurendab oluliselt ventilatsioonisüsteemide projekteerimise võimalusi, võimaldades suure täpsusega ennustada kiiruse, rõhu, temperatuuri ja komponentide kontsentratsiooni jaotusi hoone või selle ruumi mis tahes punktis. .

Arvutusvedeliku dünaamika meetodite intensiivne kasutamine algas 2000. aastal, mil ilmusid universaalsed tarkvara kestad (CFD paketid), mis võimaldasid leida huvipakkuva objekti suhtes arvulisi lahendusi Navier - Stokesi võrranditele. 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 +. Kasutatavus see pakett ventilatsiooniprobleemide lahendamisel oli
Seda on korduvalt katsetatud 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 mitu korda vahetuses tuuakse hoonesse raske rong, mille temperatuur on -31 °C. 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 alad, 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 oleks nii suur, et venitada arvutusaega vastuvõetamatu ajaraamini. Seetõttu on võre ehitamine terve kunst, mis tuleb kogemustega.
• Piir- ja lähtetingimuste seadmine vastavalt ülesandepüstitusele. Vajalik on arusaamine ventilatsiooniülesannete spetsiifikast. Arvutuse koostamisel mängib olulist rolli õige valik turbulentsi mudelid.
• 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.

Erinevate etteandenurkade juures arvutatud temperatuuri- ja kiirusväljad sissepuhkeõhk on näidatud joonisel fig. 1.

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

Lõplik otsus

Temperatuuri ja kiiruse väljad kolmes ristlõiked toitevõre läbivad on näidatud joonisel fig. 2 ja 3. Temperatuuri jaotus kogu ruumis on ühtlane. Ainult piirkonnas, kus ahjud on koondunud, on rohkem kõrged väärtused temperatuur lae all. Ahjudest kõige kaugemal asuvas ruumi 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. Seega on võrest 30 m kaugusel voolu kiirus 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 efektiivsust erinevaid viiseõhuvarustus torutöökojale. Leiti, et horisontaalse vooluga varustamisel levib sissepuhkeõhk 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

Lugupeetud atesteerimiskomisjoni liikmed, juhin teie tähelepanu kooli lõpetamisele kvalifitseeriv töö, mille eesmärgiks on tootmistsehhi sissepuhke- ja väljatõmbeventilatsiooni automaatjuhtimissüsteemi väljatöötamine.

Teatavasti on automatiseerimine üks olulisemaid tegureid tööviljakuse kasvus tööstuslikus tootmises, toodete ja teenuste kvaliteedi kasvus. Automatiseerimise valdkonna 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, seisakuaja vähendamine), mugava mikrokliima ja õhu puhtuse säilitamine tööpiirkondades, töökindlus ja stabiilsus, süsteemi töökindlus avarii- / kriitilistes režiimides.

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

Diplomikujunduse probleemi aktuaalsus tuleneb töötajate hingamisteede haiguste ja külmetushaiguste esinemissageduse üldisest tõusust, üldisest tööviljakuse ja selle valdkonna toodete kvaliteedi langusest. 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 põhjal valitud automaatikakapp mikrokontrolleri ja seadmetega (plakat 1). Turupakkumisi on palju, kuid valitud varustus on vähemalt sama hea kui tema kolleegid. Oluliseks kriteeriumiks oli seadmete maksumus, energiakulu ja kaitsevõime.

IWS-i automatiseerimise funktsionaalne skeem on toodud joonisel 1. ACS-i projekteerimisel valiti põhiliseks tsentraliseeritud lähenemine, mis võimaldab viia süsteemi vajadusel ka mobiilsesse juurutamiseks segakäsitluse järgi, 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 automaatika elemendid - täiturid, andurid, valikukriteeriumiks oli funktsionaalsus, töö stabiilsus kriitilistes režiimides, parameetri mõõtmise/juhtimise ulatus, 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 juhtprogramm koosneb funktsionaalplokkidest, struktuuris konstantide plokist, kasutatakse standard- ja erifunktsioone. Süsteemi paindlikkus ja mastaapsus 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 pakub süsteemi toiminguid avariirežiimides (ülekuumenemine, ventilaatori rike, ülejahutus, 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 tarkvara töökindlusest ja kontrollerist tervikuna. Arendatavale juhtimisprogrammile viidi läbi silumisprotsess, käsitsi, struktuuri- ja funktsionaalne testimine. Automaatikaseadmete töökindluse ja garantiitingimuste täitmise tagamiseks valiti ainult soovitatavad ja sertifitseeritud agregaadid. Tootjapoolne garantii valitud automaatikakapile, eeldusel, et järgitakse garantiikohustusi, 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 järgi). Seega võime järeldada arenduse kõrget majanduslikku efektiivsust.

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

Seega teostamise 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 lähetamistasand, samuti kaasajastada ülejäänud tootmisruumide ventilatsioon, et ühendada need ühtseks. tööstusvõrk. Vastavalt sellele hõlmavad need etapid dispetšeritarkvara arendust, süsteemi oleku, vigade, õnnetuste (DB) logide pidamist, automatiseeritud tööjaama või juhtimisjaama (KPU) organiseerimist, mille lahendamiseks on võimalik levitada projekteerimislahendusi. töökodade õhk-soojuskardinate juhtimise probleemid. Samuti on võimalik välja töötada olemasoleva süsteemi nõrgad kohad, näiteks puhastussõlmede kaasajastamine, samuti õhuvõtuventiilide viimistlemine koos külmumisvastase mehhanismiga.

annotatsioon

Diplomitöö sisaldab sissejuhatust, 8 peatükki, kokkuvõtet, 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. Vaadeldakse tüüpilisi ventilatsiooniskeeme ja alternatiivseid lähenemisi diplomikujunduse probleemide lahendamiseks.

Teises jaotises kirjeldatakse rakenduskohas olemasolevat PVA-süsteemi - OJSC “VOMZ” tehnoloogilise protsessina. 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. Kirjeldatud on sissepuhkeõhu temperatuuri reguleerimise algoritm. 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 väljatöötamise 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 lähtub ühelt poolt tarbijate automatiseeritud tootmise huvidest ja teiselt poolt tootmisettevõtete majanduslikest võimalustest. Arengu esmaseks stiimuliks on tootmise – tarbijate – efektiivsuse tõstmine läbi juurutamise 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 juurutamiskulusid. Sellest lähtuvalt tuleks tootmise arendamiseks kasutada ennekõike neid tehniliste vahendite võimalusi, mis annavad maksimaalse koguefekti.

Automatiseerimise valdkonna pidev laienemine on praeguses etapis tööstuse üks 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 projekteerimislahenduste 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 tootmistsehhide sissepuhke-väljatõmbeventilatsiooni (ACS PVV) automaatjuhtimissüsteemi väljatöötamine.

Diplomiprojektis käsitletud probleem on tingitud OJSC "Vologda optika- ja mehaanilise tehase" PVV automaatikasüsteemi riknemisest. Lisaks on süsteem konstrueeritud hajutatult, mis välistab tsentraliseeritud haldamise ja jälgimise võimaluse. Teostusobjektiks valiti survevalu sektsioon (tuleohutuse B-kategooria) ning kõrvalpinnad - 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, kalduvusele tervise halvenemisele pika töö ajal ning sellest tulenevalt üldise tööviljakuse ja toodete kvaliteedi 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, lähtudes olemasolevatest paigaldusplaanidest, kaablite trassidest, õhukanalisüsteemidest.

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

1. Analüütiline ülevaade

1.1 Üldine analüüs vajadus kavandada ACS PVV

Olulise soojus- ja elektritarbimisega suurte tööstushoonete soojusvarustuseks kulutatud kütuse ja energiaressursside säästmise kõige olulisem allikas on sissepuhke-väljatõmbeventilatsioonisüsteemi (PVV) efektiivsuse tõstmine, mis põhineb kaasaegsete arvutustehnika ja arvutustehnika edusammude kasutamisel. juhtimistehnoloogia.

Tavaliselt kasutatakse ventilatsioonisüsteemi juhtimiseks lokaalseid automatiseerimisvahendeid. Sellise regulatsiooni 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.

Soojusrežiimi kujunemist 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 hoonete ruumide töötsoonis minimaalse energia- ja materjalikuluga vajalikud õhutingimused, on arvuti abil võimalik leida parim variant ja töötama välja selle süsteemi jaoks sobivad kontrollimeetmed. Selle tulemusena moodustab arvuti koos sobiva 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 arendamine, mis põhinevad objektile paigaldatud või levitatud andurite abil saadud teabel objekti kohta.

Iga konkreetne ACS on välja töötatud sisendõhuvoolu töötlemiseks ette nähtud 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 juba varustatud 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:

Õhukäitlustehnoloogia ja -seadmete poolt määratud juhtimisfunktsioonid;

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

Üldiselt võib IWA juhtseadme 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 "juhtimis- ja registriparameetrid"

Vastavalt SNiP 2.04.05-91 on kohustuslikud kontrolliparameetrid:

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, mille mõõdetud parameetrite väljund (vajadusel) suunatakse 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 võib sageli olla kõrge käivitusvooluga. Kui ventilaatorid, õhusiibri ajamid ja muud ajamid käivitatakse korraga, siis hoone elektrivõrgu suure koormuse tõttu langeb pinge hüppeliselt ning 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 madalal välistemperatuuril. 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 - "seiskamisjada" 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 see ka ära märkida.

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

Riis. 1.2 - ACS PVV töö tavaline tsüklogramm veesoojendiga

Kogu selle tsükli (joonis 1.2) puhul peaks süsteem töötama automaatselt ning lisaks peaks olema tagatud seadmete individuaalne käivitamine, mis on vajalik reguleerimis- ja hooldustöödeks.

Programmeeritud juhtimisfunktsioonid, nagu 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 näevad need funktsioonid ette kas IHV väljalülitamist teatud ajahetkel või juhitava parameetri (näiteks temperatuuri) seatud väärtuse alandamist (suurendamist), olenevalt mehitatud soojuskoormuse muutusest. tuba.

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 ajutistes režiimides. 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) lepitakse kokku asutuste vahel 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 (veesoojendi) ja rekuperaatorid (olemasolul).

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

Külmumisohtu ennustab õhutemperatuur aparaadi 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 tuleks ette näha automaatsed lukud:

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 vooluhulgaga, 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 soojuskandjat. 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 ventiili 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 ainult, et regulaatori häälestuse parameetrid määravad juhtobjekti dünaamilised omadused ja valitud reguleerimisseadus. 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 nende graafiliste omaduste sarnasuse tõttu 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 regulaatoreid 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. Ventilatsiooni automaatikasüsteemi skeemi koostamine ja seadmete valik tehakse individuaalselt.

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

Riis. 1.4 - ACS 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 ebaefektiivne nende ruumide mahu tõttu ning küte on ACS PVV korrektse toimimise eelduseks.

Riis. 1,5- ACS ventilatsioon soojusvahetitega

ACS PVV ehitamine soojusvahetite (rekuperaatorite) kasutamisega võimaldab lahendada liigse elektritarbimise (elektriküttekehade puhul), keskkonda sattumise probleemi. Rekuperatsiooni 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) - kõik see 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 lisainvesteeringuid, kuid nende tasuvusaeg on suhteliselt lühike, samas kui tasuvus on väga kõrge. Samuti suurendab pideva keskkonda sattumise puudumine sellise PVA automatiseerimise organisatsiooni keskkonnatoimet. Süsteemi lihtsustatud töö õhust soojustagastusega (õhu retsirkulatsioon) on näidatud joonisel 1.6.

Riis. 1.6 - Õhuvahetussüsteemi kasutamine retsirkulatsiooniga (rekuperatsioon)

Ristvoolu- või 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 kuidagi ning väljatõmbeõhu jahutamisel tekkiv kondensaat hoiab separaatoris 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 kanalitest mööda minnes. 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 kanalitega rootor horisontaalseks õhu läbipääsuks. 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 õhu saastatuse tase on märkimisväärne) . 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 kütteperioodi.

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 selliselt, 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:

Majapidamises ja pooltööstuslikel eesmärkidel;

Tööstuslikuks otstarbeks;

"Eriotstarbelised" ventilatsiooniseadmed.

Kuna diplomitöös käsitletakse tööstuspindade 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, mille 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 automatiseerimisel 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 pole oodata. Ta on vanim. Selle lähenemise eeliste hulka kuulub näiteks asjaolu, et õnnetuse korral ühes jälgitavas ventilatsiooniharus teeb süsteem hädaseiskamise ainult selle lingi/lõigu jaoks. Lisaks on seda lähenemist suhteliselt lihtne rakendada, see ei nõua keerulisi juhtimisalgoritme ja lihtsustab ventilatsioonisüsteemi seadmete hooldust.

Tsentraliseeritud lähenemine: PVV automatiseerimise 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.

Diplomikujunduses lahendatava 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 tüsistusi, seisundit jälgiva ja operatiivseid otsuseid tegeva spetsialisti koolitamist, mis põhinevad anduritelt visuaalselt saadud andmetel. Lisaks on hädaolukordades alati omane inimliku eksimuse tegur. Seetõttu on selle tingimuse rakendamine pigem lisavõimalus PVV automatiseerimispaketi projekteerimisel.

2.1 Olemasoleva tootmistsehhi sisse- ja väljatõmbeventilatsiooni automaatjuhtimissüsteemi kirjeldus

Tootmistöökodade ventilatsiooni põhiprintsiibi tagamiseks, mis seisneb õhu parameetrite ja koostise hoidmises lubatud piirides, on vaja töötajate asukohtadesse varustada puhas õhk, 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 eralduva 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 väljatõmmatava õhu puhastamist läbi viia tolmusettimiskambrites (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 - tolmueraldaja; 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 temperatuurini ja pumbatakse õhukanalite kaudu ruumi toiteotsikute kaudu. Veesoojendi annab olulise õhu soojendamise, 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 niiskustöötlusprotsessi 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.

Kursitöö lisatud 30.05.2015


Seade katalüütilise reformimise tehnoloogiliseks protsessiks. Automatiseerimisseadmete turu omadused. Juhtarvutite kompleksi ja väliautomaatika seadmete valik. Regulaatori seadistuste arvutamine ja valik. Tehnilised automaatikaseadmed.

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.

1

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 välja lahendus koos artiklis toodud vedeliku dünaamika võrranditega ideaalse reaalse gaasi ja auru seismise võrrandile. See võrrand on van der Waalsi võrrandi modifikatsioon ja võtab täpsemalt arvesse gaasi- või aurumolekulide suurust ja nende vastastikmõju. Termodünaamilise stabiilsuse tingimuse alusel 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 Atmosfääri 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: uurimistöö aruanne (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 tuleks igakülgselt põhjendada õhukeskkonna kvaliteedi ja standardiseeritud mikrokliima parameetrite tagamisega seotud küsimusi. Arvestades ventilatsiooni- ja kliimaseadmete valmistamise, paigaldamise ja käitamise kõrgeid kulusid, seatakse kõrgendatud nõuded inseneriarvutuste kvaliteedile. Ratsionaalsete projektlahenduste valimiseks ventilatsioonivaldkonnas 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 õhutöötlusmeetodi valikuks jne. Sel juhul on soovitatav kasutada Potoki tarkvaratoodet koos VSV mooduliga. Algandmete koostamiseks 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 ilma arvutit kasutamata insenerarvutusmeetodites raske arvestada.

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

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.

Põhiline turbulentsustegur 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 atmosfääri kihistumise korral avatud alal saab tuule kiiruse profiili määrata:

; (9)

kus z 0 on etteantud kõrgus (ilmalipu 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 viskoossuse koefitsient 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 assotsieerumist/dissotsieerumist; 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 pole analüütilist lahendust. Sellega seoses kasutatakse numbrilisi meetodeid.

Skalaarsete ainete turbulentse vooluga ülekandmisega seotud ventilatsiooniprobleemide lahendamiseks kasutatakse diferentsiaalvõrrandite lahendamisel füüsikaliste protsesside jaotusskeemi. Vastavalt poolitamise põhimõtetele skalaaraine hüdrodünaamika ja konvektiiv-difuusse ülekande võrrandite lõpliku erinevusega 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 probleemi ja ratsionaalse lahendusalgoritmi korral võimaldab saadava teabe hulk projekteerimisetapis valida optimaalse variandi, kuid nende programmide abil arvutuste tegemine nõuab vastavat ettevalmistust ning nende vale 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 kasutab 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 muudetud versioon "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 tingitud sellest, et neil puudub teave turbulentsi skaala jaotuse kohta L... Summa järgi L mõjutatakse turbulentsi 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 kõik tensorikomponendid on neis arvutatud, 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 suur pöörismeetod „ 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 see, 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. Ventilatsiooniheitmete modelleerimist rajatiste projekteerimisetapis võib pidada üheks objekti keskkonnaohutuse tagamisele suunatud infomodelleerimise aspektist.

Arvustajad:

• Volikov Anatoli Nikolajevitš, tehnikateaduste doktor, soojus- ja gaasivarustuse ning õhubasseinide 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. VENTILATSIOONIPROTSESSIDE 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