Modèle mathématique du processus de ventilation des locaux industriels, le choix et la description des outils et des contrôles d'automatisation. Développement d'un système de contrôle automatique pour la ventilation d'approvisionnement et d'échappement Ventilateurs centrifuges de passion et d'échappement
Prévision régime thermique Dans les zones desservies est une tâche multifactorium. On sait que le mode thermique est créé à l'aide de systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation. Cependant, lors de la conception de systèmes de chauffage, l'impact des flux d'air créés par le reste des systèmes n'est pas pris en compte. En partie, cela est justifié par le fait que l'effet des flux d'air sur le régime thermique peut être insignifiant à la mobilité de l'air réglementaire dans les zones servies.
Systèmes d'application chauffage radiant Nécessite de nouvelles approches. Cela inclut la nécessité de remplir les normes de l'irradiation humaine sur les lieux de travail et de la comptabilisation de la distribution de la chaleur rayonnante dans les surfaces internes des structures entourant. Après tout, avec chauffage radiant, ces surfaces sont de préférence chauffées, ce qui, à son tour, de la chaleur dans la pièce avec convection et radiation. Il est au détriment de celui-ci que la température nécessaire de l'air interne est prise en charge.
En règle générale, pour la plupart des types de pièces, ainsi que des systèmes de chauffage, un dispositif de systèmes de ventilation est requis. Ainsi, lors de l'utilisation de systèmes de chauffage par rayonnement à gaz, la pièce doit être équipée de systèmes de ventilation. L'échange d'air minimum de locaux avec la libération de gaz nocifs et de vapeur stipulé SP 60.13330.12. Ventilation de chauffage et climatisation et n'est pas moins célibataire et à une hauteur de plus de 6 m - au moins 6 m 3 pour 1 m 2 surface de plancher. En outre, la performance des systèmes de ventilation est également déterminée par l'objectif des locaux et est calculée à partir des conditions d'assimilation des divisions de chaleur ou de gaz ou de compensation des soleils locaux. Naturellement, l'ampleur de l'échange d'air doit être vérifiée et sur l'état d'assimilation des produits de combustion. La compensation du volume d'air supprimé est effectuée par des systèmes ventilation de l'offre. Dans le même temps, un rôle important dans la formation du régime thermique dans les zones desservies appartient au jet d'alimentation et à la chaleur introduite par eux.
Méthode de recherche et résultats
Ainsi, il est nécessaire de développer un modèle mathématique approximatif de procédés de chaleur complexes et de transfert de masse dans une pièce de chauffage et de ventilation rayonnant. Le modèle mathématique est un système d'équations d'équilibres thermiques aériens pour des volumes caractéristiques et des surfaces de la pièce.
La solution système vous permet de déterminer les paramètres de l'air dans les zones desservies lorsque options différentes Placement de dispositifs de chauffage radiants en tenant compte de l'influence des systèmes de ventilation.
Construire un modèle mathématique Considérez sur un exemple d'une salle de production équipée d'un système de chauffage radiant et d'autres sources de génération de chaleur. Les flux de chaleur des émetteurs sont répartis comme suit. Les flux de convectif montent dans la zone supérieure sous le chevauchement et donnent la chaleur de la surface interne. Le composant radiant du flux thermique de l'émetteur est perçu par les surfaces internes des conceptions de salles d'externe. À son tour, ces surfaces donnent à la convection de chaleur de l'air intérieur et du rayonnement - d'autres surfaces internes. Une partie de la chaleur est transmise à travers les conceptions d'escrime externe de l'air extérieur. Le circuit d'échange de chaleur calculé est représenté sur la Fig. 1a.
Bâtiment Matmodel considère sur l'exemple d'une salle de production équipée d'un système de chauffage radiant et d'autres sources de génération de chaleur. Les flux de convectif montent dans la zone supérieure sous le chevauchement et donnent la chaleur de la surface interne. Le composant radiant du flux thermique de l'émetteur est perçu par les surfaces internes des structures de salles de ferme externes
Ensuite, nous considérons la construction de la circulation des flux d'air (Fig. 1B). Nous allons prendre un schéma de l'organisation de l'échange d'air "de haut en haut". L'air est servi en un montant M. Pr dans la direction de la zone desservie et est retiré de la zone supérieure avec une consommation M. In \u003d. M. Ave. Au niveau supérieur de la zone desservie, le flux d'air dans le jet est M. La croissance du flux d'air dans le jet d'alimentation est due à l'air de circulation déconnecté du jet.
Nous introduisons les limites conditionnelles des flux - surfaces sur lesquelles seuls les composants normaux ont des vitesses. En figue. 1b Les limites des flux sont indiquées par la ligne de bord. Ensuite, nous soulignons les volumes calculés: la zone desservie (espace avec un séjour constant de personnes); Flux complets et flux convectifs assis. La direction des flux convoiquants assis dépend du rapport de la température de la surface interne des structures d'amélioration externes et de l'air environnant. En figue. 1b montre un schéma avec un flux convectif sans abaissement.
Donc, la température de l'air dans la zone desservie t. WZ est formé à la suite d'un mélange d'air de jets d'alimentation, d'utilisait des flux convectifs et une conversion de la chaleur convective de surfaces internes Paul et murs.
Compte tenu des systèmes développés de l'échange de chaleur et de la circulation (Fig. 1), les équations de balances aérodynamiques pour les volumes sélectionnés:
Ici de - capacité de chaleur aérienne, j / (kg · ° C); Q. de la puissance du système de chauffage radiant à gaz, W; Q. avec moi Q.* C - Transfert de chaleur convectif sur les surfaces internes de la paroi dans la zone servie et la paroi au-dessus de la zone desservie, W; t. page t. C I. t. WZ - température de l'air dans le jet d'alimentation à l'entrée de la zone de travail, dans un flux convectif utilisé et dans zone de travail, ° c; Q. TP - Perte de chaleur, WT, égale à la somme de la perte de chaleur à travers des structures englobantes externes:
Le flux d'air dans le jet d'alimentation à l'entrée de la zone desservie est calculé à l'aide des dépendances obtenues par M. I. Grimitlin.
Par exemple, pour les distributeurs d'air créant des jets compacts, le débit dans le jet est:
où m. - coefficient d'atténuation de la vitesse; F. 0 est la zone sectionnelle du tuyau d'entrée du distributeur d'air, M 2; x. - distance du distributeur d'air sur le lieu d'entrée dans la zone desservie, M; À H est le coefficient de non-érosité.
Le flux d'air dans un courant convectif utilisé est déterminé par:
où t. C est la température de la surface interne des parois extérieures, ° C.
Équations balance thermique Pour les surfaces des limites, regardez:
Ici Q. c, Q.* C, Q. Pl i. Q. PT - Transfert de chaleur convectif sur les surfaces internes du mur dans la zone desservie - les murs au-dessus de la zone desservie, du sexe et du revêtement, respectivement; Q. Tp.s. Q.* TP.S. Q. Tp.pl, Q. TP PT - Perte de chaleur à travers les structures correspondantes; W. de, W.* C, W. PL W. PT - Écrims thermiques radiants de l'émetteur entrant dans ces surfaces. Le transfert de chaleur convectif est déterminé par une certaine dépendance:
où m. J - coefficient de coefficient déterminé en tenant compte de la position de la surface et de la direction du flux de chaleur; F. J - surface de surface, m 2; Δ. t. J est la différence de température de surface et d'air ambiant, ° C; J. - Index du type de surface.
Teplopoteri Q. TJ peut être exprimé comme
où t. H est la température extérieure, ° C; t. J - la température des surfaces internes des structures d'enceintes extérieures, ° C; R et R H - Transfert thermique et thermique de résistance de clôture externe, M 2. ° C / W.
Des procédés matmeodel de chaleur et de transfert de masse au cours de l'action commune du chauffage et de la ventilation rayonnants sont obtenus. Les résultats de la solution permettent d'obtenir les principales caractéristiques du régime thermique lors de la conception de systèmes de chauffage rayonnant de bâtiments de diverses fins équipées de systèmes de ventilation
Écrims thermiques radiants des radiateurs de systèmes de chauffage radiants WJ.calculé à travers la zone mutuelle de rayonnement selon la procédure d'orientation arbitraire des émetteurs et des surfaces environnantes:
où de 0 - le coefficient de rayonnement du corps absolument noir, W / (m 2 · k 4); ε ij - le degré réduit de Noirs participant à l'échange de chaleur des surfaces JE. et J.; H. IJ - zone mutuelle de surfaces de rayonnement JE. et J., m 2; T. JE - température moyenne Surface rayonnante, déterminée à partir de la balance thermique de l'émetteur, K; T. J - Surface de température chaleureuse, K.
Lors de la substitution d'expressions pour les flux thermiques et les dépenses aériennes dans des jets, nous obtenons un système d'équations qui constituent un modèle mathématique approximatif des processus de chaleur et de transfert de masse lors du chauffage rayonnant. Pour résoudre le système, des programmes informatiques standard peuvent être utilisés.
Un modèle mathématique de processus de transfert de chaleur et de transfert de masse dans l'action articulaire du chauffage et de ventilation rayonnantes est obtenu. Les résultats de la solution permettent d'obtenir les principales caractéristiques du régime thermique lors de la conception de systèmes de chauffage radiant de bâtiments de diverses fins équipées de systèmes de ventilation.
Nous décrivons dans cette section les éléments principaux inclus dans le système de contrôle leur donneront une caractéristique technique et une description mathématique. Laissez-nous ménager plus en détail sur le système de contrôle automatique de la température de l'air d'alimentation traversant le calorifer. Étant donné que le produit principal de la préparation est la température de l'air, puis dans le cadre du projet de graduation peut être négligé par la construction de modèles mathématiques et de modélisation de processus de circulation et de processus d'écoulement d'air. En outre, cette justification mathématique du fonctionnement de SAU PVV peut être négligée à la suite des caractéristiques de l'architecture des locaux - l'afflux d'air externe non préparé dans l'atelier et les entrepôts à travers les machines à sous, les lacunes sont importantes. C'est pourquoi, dans n'importe quel flux d'air, il est presque impossible de l'état de "la famine d'oxygène" parmi les travailleurs de cet atelier.
Ainsi, la construction d'un modèle thermodynamique de distribution d'air dans la pièce, ainsi qu'une description mathématique de la Sau par la consommation d'air négligeant leur inexperthicologie. Laissez-nous ménager plus en détail sur le développement de la température de l'air SAR. En fait, ce système est un système de contrôle automatique de la position de la vanne de l'imprimante, en fonction de la température de l'air d'alimentation. Règlement - loi proportionnelle en équilibrant les valeurs.
Imaginez les éléments de base inclus dans le SAU, nous leur donnons caractéristiquesvous permettant d'identifier les caractéristiques de la gestion d'eux. Nous sommes guidés par le choix des outils d'équipement et d'automatisation par des passeports techniques et des calculs d'ingénierie antérieurs de l'ancien système, ainsi que des résultats des expériences et des tests effectués.
Ventilateurs centrifuges de patch et d'échappement
Le ventilateur centrifuge habituel est une roue avec des lames de travail situées dans un boîtier en spirale, lorsque l'air entrant dans l'entrée est tourné à travers l'entrée, entrez les canaux entre les lames et sous l'action de la force centrifuge se déplace le long de ces canaux, est collectée par un boîtier en spirale et est envoyé à sa sortie. Le boîtier sert également à convertir une pression dynamique en statique. Pour améliorer la tête du boîtier, ils ont mis un diffuseur. En figue. 4.1 présente une vue générale d'un ventilateur centrifuge.
La roue centrifuge habituelle est constituée de lames, de disque arrière, de moyeux et de disques avant. La litière ou une concentrateur précise, conçue pour fixer la roue à l'arbre, coller, apportée ou souder sur le disque arrière. Lames éraflées sur le disque. Les bords avant des lames sont généralement attachés à la bague avant.
Les boîtiers en spirale sont effectués à partir d'une feuille d'acier et installés sur des supports indépendants, des fans batterie faible Ils sont attachés aux lits.
Lorsque la roue est tournée, l'air est transmis une partie de l'entrée d'énergie au moteur. Développé par la pression de la roue dépend de la densité d'air, forme géométrique lames et vitesse de district aux extrémités des lames.
Les bords de sortie des lames de ventilateur centrifuge peuvent être pliés en avant, radial et courbé. Jusqu'à récemment, ils ont principalement fait les bords des lames courbées, comme il est permis de réduire dimensions Ventilateurs. Actuellement, il y a souvent des roues de travail avec des lames, repliées, car elle vous permet de lever KP. Ventilateur.
Figure. 4.1.
Lors de l'inspection des fans, il convient de garder à l'esprit que le week-end (au cours de l'air) les bords des lames pour que l'entrée non accueillie doit toujours être pliée dans la direction opposée à la direction de la rotation de la roue.
Les mêmes ventilateurs lors de la modification de la vitesse de rotation peuvent avoir des aliments différents et développer une pression différente, selon ne pas seulement sur les propriétés du ventilateur et la vitesse de rotation, mais également des conduits d'air attachés à ceux-ci.
Les spécifications des fans expriment la relation entre les principaux paramètres de son fonctionnement. Caractéristique complète Le ventilateur à une fréquence constante de rotation de l'arbre (n \u003d const) est exprimé par les dépendances entre l'alimentation q et la pression P, la puissance N et KPD la dépendance P (q), n (q) et t (q ) est généralement construit sur un tableau. Ils prennent le ventilateur. La caractéristique est construite sur la base des tests. En figue. 4.2 montre les caractéristiques aérodynamiques du ventilateur centrifuge du TC-4-76-16, qui est utilisée comme une alimentation à l'objet Introduction
Figure. 4.2.
La performance du ventilateur est de 70 000 m3 / h ou 19,4 m3 / s. Fréquence de rotation de l'arbre de ventilateur - 720 tr / min. ou 75,36 rad / sec., puissance d'entraînement moteur asynchrone Le ventilateur est de 35 kW.
Le ventilateur est inséré en extérieur air atmosphérique en calorifer. À la suite d'un transfert de chaleur aérienne avec eau chaude, transmis à travers les tubes de l'échangeur de chaleur, l'air de passage est chauffé.
Considérez le schéma de réglementation du ventilateur du ventilateur du VC-4-76 N ° 16. En figue. 4.3 Le diagramme fonctionnel de l'unité de ventilateur lors du réglage de la fréquence de rotation est montré.
Figure. 4.3.
La fonction de transfert du ventilateur peut être représentée sous forme de coefficient d'amplification, qui est déterminée en fonction des caractéristiques aérodynamiques du ventilateur (Fig. 4.2). Le gain du ventilateur au point de fonctionnement est de 1 819 m3 / s (le minimum possible, installé expérimentalement).
Figure. 4.4.
Expérimental Il a été établi que pour mettre en œuvre les modes nécessaires de l'opération de ventilateur, les valeurs de tension suivantes sont nécessaires pour contrôler le convertisseur de fréquence (tableau 4.1):
Tableau 4.1 Support Modes de ventilation
Dans le même temps, pour augmenter la fiabilité du moteur électrique des ventilateurs en tant que section d'approvisionnement et d'échappement, il n'est pas nécessaire de les définir des modes de fonctionnement avec des performances maximales. Une tâche recherche expérimentale Il s'agissait de trouver de telles contraintes de contrôle, dans lesquelles les normes de taux de change d'air seraient plus précises.
La ventilation d'échappement est représentée par trois ventilateurs centrifuges Marques de VTS-4-76-12 (performances 28000 m3 / h avec N \u003d 350 tr / min, entraînement asynchrone de puissance N \u003d 19.5 KW) et VTS-4-76-10 (capacité de 20 000 m3 / h à n \u003d 270 tr / min, le Puissance de l'entraînement asynchrone N \u003d 12,5 kW). De même, les valeurs des contraintes de contrôle ont été obtenues expérimentalement pour la ventilation d'échappement (tableau 4.2).
Pour empêcher la condition de «la famine d'oxygène» dans les ateliers de travail, nous calculons les normes d'échange d'air avec les modes de ventilateurs sélectionnés. Il doit satisfaire la condition:
Tableau 4.2 Modes de ventilation d'échappement
Dans le calcul de l'air incomplète, venant de l'extérieur, ainsi que l'architecture du bâtiment (murs, chevauchement).
La taille des locaux de ventilation: 150x40x10 m, le volume total de la pièce est une vertu? 60000 m3. La quantité requise d'air d'alimentation est de 66 000 m3 / h (pour le coefficient de 1,1 - le minimum est choisi, car le flux d'air n'est pas extrait de l'extérieur). Évidemment, les modes de fonctionnement sélectionnés ventilateur d'approvisionnement Satisfaire la condition.
L'air étendu total calculera en fonction de la formule suivante
Les modes d'échappement d'urgence sont sélectionnés pour calculer la branche d'échappement. Compte tenu du coefficient de correction 1.1 (puisque le mode d'opération d'urgence est adopté comme le moins possible), l'air étendu sera égal à 67,76 m3 / h. Cette valeur dans le cadre des erreurs admissibles et des réserves précédemment adoptées satisfait la condition (4.2), ce qui signifie que les modes de fonctionnement sélectionnés des ventilateurs vont faire face à la tâche d'assurer la multiplicité de l'échange d'air.
En outre, dans les moteurs électriques du ventilateur, il existe une protection de surchauffe intégrée (thermostat). Avec une augmentation de la température sur le moteur, le contact de relais de thermostat arrêtera le fonctionnement du moteur électrique. Le capteur de chute de pression verrouille l'arrêt du moteur et donnera un signal au panneau de commande. Il est nécessaire de fournir une réaction de SAU PVV à l'arrêt d'urgence des moteurs de ventilateur.
Daria Denisikhina, Maria Lukanina, Airplanes MikhailDANS monde moderne Il n'est plus possible de faire sans modélisation mathématique Courants d'air lors de la conception de systèmes de ventilation.
Dans le monde moderne, il n'est plus possible de passer sans modélisation mathématique de flux d'air lors de la conception de systèmes de ventilation. Les techniques d'ingénierie conventionnelles conviennent bien aux chambres typiques et aux solutions standard sur la distribution de l'air. Lorsque le concepteur est confronté à des objets non standard, les méthodes de modélisation mathématique devraient venir à la rescousse. L'article est consacré à l'étude de la distribution de l'air pendant l'année froide de l'année dans l'atelier de production de tuyaux. Cet atelier fait partie du complexe d'usine situé sous un climat fortement continental.
De retour au XIXe siècle ont été obtenus Équations différentielles Décrire le flux de liquides et de gaz. Ils ont été formulés par le physicien français Louis Navier et Mathématicien britannique George Stokes. Navier - Les équations Stokes sont l'une des plus importantes hydrodynamiques et sont utilisées dans la modélisation mathématique de nombreux phénomènes naturels et tâches techniques.
Par dernières années Une grande variété d'objets complexes géométriquement et thermodynamiquement dans la construction s'est accumulé. L'utilisation de méthodes d'hydrodynamique informatique améliore considérablement les possibilités de conception de systèmes de ventilation, ce qui permet de prédire la répartition de la vitesse, de la pression, de la température, de la concentration de composants à tout moment du bâtiment ou de sa place.
L'utilisation intensive des méthodes d'hydrodynamique informatique a débuté en 2000, lorsque des coquillages logiciels universels sont apparus (paquets CFD), qui donnent la possibilité de trouver des solutions numériques du système d'équation Navier - Stokes par rapport à l'objet d'intérêt. À cette époque, depuis cette période, le Bureau of Technology est engagé dans une modélisation mathématique par rapport aux tâches de la ventilation et de la climatisation.
Description de la tâche
Dans cette étude, la simulation numérique a été réalisée à l'aide du package STAR-CCM + - CFD développé par CD-Adapco. Performance ce paquet Lors de la résolution des tâches de la ventilation était
Il est testé à plusieurs reprises sur les objets de diverses complexes, de l'espace de bureau aux salles de théâtre et de stades.
La tâche est d'un grand intérêt du point de vue de la conception et de la modélisation mathématique.
Température de l'air extérieur -31 ° C. Dans la chambre, il y a des objets avec des gains de chaleur essentiels: un four ordinaire, une fournaise de vacances, etc. Ainsi, il existe donc de grandes différences de température entre les structures d'enceintes extérieures et des objets de carburant internes. Par conséquent, la contribution de l'échange de chaleur de rayonnement lors de la modélisation ne peut être négligée. La complexité supplémentaire de la formulation mathématique du problème est qu'une composition de chemin de fer sévère est fournie à plusieurs reprises à la chambre, ayant une température de -31 ° C. Il se réchauffe progressivement, refroidir l'air autour de lui.
Pour maintenir la température de l'air souhaitée dans le volume de l'atelier (dans la saison froide, pas moins de 15 ° C), le projet prévoit des systèmes de ventilation et de climatisation. Au stade de la conception, le débit et la température de l'air fourni requis pour maintenir les paramètres requis ont été calculés. La question est restée - comment soumettre de l'air au volume de l'atelier pour assurer la distribution de température la plus uniforme tout au long du volume. Modélisation autorisée pour une limite de temps relativement faible (deux ou trois semaines) pour voir le modèle d'écoulement d'air pour plusieurs options d'alimentation en air, puis les comparer.
Étapes de la modélisation mathématique
- Construction de la géométrie solide.
- Fractionnement de l'espace de travail sur les cellules de la grille de compactage. Il devrait être fourni dans les zones anticipées dans lesquelles une rectification supplémentaire des cellules sera requise. Lors de la construction d'une grille, il est très important de trouver le milieu doré, dans lequel la taille de la cellule est assez petite pour obtenir les bons résultats, tandis que le nombre total de cellules ne sera pas si grosse pour resserrer le temps de calcul à un moment inacceptable. Par conséquent, la construction de la grille est un art entier avec l'expérience.
- La tâche de la limite et des conditions initiales conformément à la formulation du problème. Nécessite une compréhension des spécificités des tâches de ventilation. Grand rôle dans la préparation des jeux de calcul bon choix Modèles de turbulence.
- Choisir un modèle physique approprié et un modèle de turbulence.
Résultats de la modélisation
Pour résoudre le problème à l'examen de cet article, toutes les étapes de la modélisation mathématique ont été adoptées.
Pour comparaison de l'efficacité de ventilation, trois options d'alimentation en air ont été choisies: selon un angle à 45 ° vertical, 60 ° et 90 °. L'alimentation en air a été réalisée à partir de lignes de distribution d'air standard.
Les champs de température et de vitesse obtenus à la suite d'un calcul à différents angles d'alimentation en air d'alimentation sont présentés à la Fig. une.
Après avoir analysé les résultats, l'angle d'alimentation à l'air égal à 90 ° a été sélectionné comme options les plus performantes de la ventilation de l'atelier. Avec ce procédé d'alimentation, aucune vitesse plus élevée n'est créée dans la zone de travail et il est possible d'obtenir un modèle de température et de vitesse suffisamment uniformes tout au long du volume de l'atelier.
Décision finale
Les champs de température et de vélocité en trois sections transversales traversant les grilles d'admission sont illustrées à la Fig. 2 et 3. La distribution de la température sur la pièce est uniforme. Seulement dans la zone de concentration de fours il y a plus valeurs élevées Températures sous le plafond. Dans la zone droite du coin de la pièce, il y a une zone plus froide. C'est l'endroit où les voitures froides entrent dans la rue.
De la Fig. 3 Il est clairement visible comment les jets horizontaux de l'air fourni sont distribués. Avec cette méthode d'alimentation, le jet d'alimentation a une gamme suffisamment grande. Ainsi, à une distance de 30 m du réseau, le débit est de 0,5 m / s (à la sortie de la vitesse de réseau - 5,5 m / s). Dans le reste de la pièce, la mobilité de l'air est faible, au niveau de 0,3 m / s.
L'air chauffé du four de durcissement dévie le jet de l'air d'alimentation vers le haut (Fig. 4 et 5). La fournaise réchauffe beaucoup l'air autour de lui. La température du sol est plus élevée qu'au milieu de la pièce.
Le champ de température et la ligne de courant dans deux sections de l'atelier chaud sont illustrés à la Fig. 6
conclusions
Calculs rendus autorisés à analyser l'efficacité différentes façons Alimentation en air à l'atelier de fabrication de tubes. On a obtenu que lorsque le jet horizontal a été soumis, l'air de rognage s'applique en outre à la pièce, contribuant à son chauffage plus uniforme. Dans le même temps, il n'y a pas de zones avec trop de mobilité de l'air dans la zone de travail, car elle se produit lorsque l'air de l'alimentation est appliqué à un angle.
L'utilisation de méthodes de modélisation mathématique dans les tâches de ventilation et de climatisation est une direction très prometteuse qui vous permet de corriger la décision à la phase du projet, empêchant la nécessité de corriger l'infructueuse solutions de conception Après avoir entré des installations. ●
Daria Denisikhina -
Chef du département "modélisation mathématique";
Maria Lukanina -
Ingénieur principal "Modélisation mathématique";
Avion mikhail -
Directeur exécutif de MM-Technologies
Chers membres de la Commission de l'attestation, je présente votre attention une graduation travail de qualificationdont le but est de développer un système contrôle automatique Ventilation d'échappement d'approvisionnement des ateliers de production.
On sait que l'automatisation est l'un des facteurs les plus importants pour la croissance de la productivité du travail dans la production industrielle, la croissance de la qualité et des services du produit. L'expansion constante de l'automatisation est l'une des principales caractéristiques de l'industrie à ce stade. Le projet de défendeur est l'une des idées d'héritage du concept en développement de bâtiments «intellectuels», c'est-à-dire des objets dans lesquels des conditions d'activité humaines sont contrôlées par des moyens techniques.
Les principales tâches résolues dans la conception - modernisation de la mise en œuvre existante sur l'installation - Ateliers de production des systèmes de ventilation de l'OJSC Vomz - Air pour assurer leur efficacité (économie d'énergie et de consommation de ressources thermiques, réduisant les coûts de maintenance du système, réduire les temps d'arrêt), maintenir un confortable Microclimate et pureté de l'air dans les zones de travail, l'efficacité et la stabilité, la fiabilité du système dans des modes d'urgence / critiques.
Le problème considéré dans le projet d'études supérieures est due à une obsolescence morale et technique (usure) du système de gestion PVV existant. Le principe distribué appliqué lors de la construction du PVV élimine la possibilité d'une gestion centralisée (statut de lancement et de surveillance). L'absence d'un algorithme de départ / arrêt clair du système rend également le système peu fiable en raison des erreurs humaines et l'absence de mode d'opération d'urgence est instable par rapport aux tâches résolues.
La pertinence du problème de la conception de graduation est due croissance générale L'incidence des voies respiratoires et des rhumes des travailleurs, la chute globale de la productivité du travail et de la qualité du produit dans ce domaine. Le développement d'un nouveau SAU PVV est directement lié à la politique de la plante de la qualité (ISO 9000), ainsi qu'avec les programmes de modernisation des équipements d'usine et de l'automatisation des systèmes d'ateliers de moyens de subsistance.
L'élément de commande central du système est l'armoire d'automatisation avec un microcontrôleur et un équipement sélectionné selon les résultats de la recherche sur le marketing (affiche 1). Il existe de nombreuses propositions de marché, mais l'équipement sélectionné n'est au moins pire que ses analogues. Un critère important était le coût, la consommation d'énergie et la performance de protection des équipements.
Le schéma fonctionnel de l'automatisation PVV est donné dans le dessin 1. Une approche centralisée est choisie comme la principale dans la conception de la SAU, qui vous permet de marquer le système si nécessaire pour la mise en oeuvre selon une approche mixte impliquant la possibilité de dépêcher de l'expédition. et connexions avec d'autres réseaux industriels. Une approche centralisée est bien évolutive, suffisamment flexible - toutes ces propriétés qualitatives sont déterminées par le système de microcontrôleur sélectionné - Wago E / S, ainsi que la mise en œuvre du programme de contrôle.
Au cours de la conception, des éléments d'automatisation ont été choisis - des mécanismes d'actionnement, des capteurs, le critère de choix était la fonctionnalité, la stabilité du travail dans des modes critiques, la plage de mesure / le contrôle des paramètres, les fonctions d'installation, le formulaire d'émission de signal, les modes de fonctionnement. Choisi modèles mathématiques Et le fonctionnement du système de contrôle de la température de l'air avec le contrôle de la position de l'accélérateur de la vanne à trois voies est modélisé. La modélisation a été menée à Vissim.
Pour réglementer, la méthode d'équilibrage des paramètres a été sélectionnée dans la zone de valeurs contrôlées. Au fur et à mesure que la loi réglementaire, proportionnelle est sélectionnée, car il n'existait aucune exigence élevée pour la précision et la vitesse du système, et les gammes de modifications apportées aux grandeurs d'entrée / de sortie sont petites. Les fonctions de régulateur exécutes l'un des ports du contrôleur conformément au programme de contrôle. Les résultats de la simulation de ce bloc sont représentés sur l'affiche 2.
L'algorithme de travail du système est présenté dans le dessin 2. Le programme de contrôle qui implémente cet algorithme comprend des blocs fonctionnels, des fonctions constantes, des fonctions standard et spécialisées sont utilisées. La flexibilité et l'évolutivité du système sont fournies comme programmatismatiquement (à l'aide de FB, de constantes, de balises et de transitions, une compacité de programme dans la mémoire du contrôleur) et techniquement (utilisation économique des ports d'E / S, des ports de sauvegarde).
Le logiciel est fourni par programme par le système dans des modes d'urgence (surchauffe, rupture de ventilateur. Alimentation, encrassement du filtre. Feu). L'algorithme du système du système dans la protection incendie est présenté dans le dessin 3. Cet algorithme prend en compte les exigences du temps d'évacuation et des actions en PVV au cours d'un incendie. En général, l'utilisation de cet algorithme est efficacement et prouvée par des tests. La mise à niveau de la mise à niveau des parasols d'échappement dans le plan de sécurité incendie a également été résolue. Les décisions constatées étaient considérées et adoptées comme consultatif.
La fiabilité du système conçu dépend entièrement de la fiabilité logiciel et du contrôleur dans son ensemble. Le programme de gestion développé a été soumis à un processus de débogage, manuel, essais structurel et fonctionnel. Pour assurer la fiabilité et le respect des termes de la garantie sur les équipements d'automatisation, seuls les agrégats recommandés et certifiés ont été sélectionnés. Garantie du fabricant sur le cas d'automatisation sélectionné, à condition que les passifs de garantie soient respectés de 5 ans.
Une structure de système généralisée a également été développée, une horloge cyclique du système a été construite, une table composée et un étiquetage de câble ont été formées, un schéma de montage SAAU.
Les indicateurs économiques du projet, calculés par moi dans la partie organisationnelle et économique, sont représentés sur l'affiche n ° 3. Sur la même affiche affichée un graphisme de ruban du processus de conception. Pour évaluer la qualité du programme de gestion, des critères ont été utilisés conformément à GOST RISI / CEI 926-93. L'évaluation de l'efficacité économique du développement a été réalisée à l'aide d'une analyse SWOT. Il est évident que le système projeté a un faible coût (structure de coûts - poster 3) et de périodes de récupération assez rapides (lors du calcul de la valeur minimale d'épargne). Ainsi, il est possible de conclure une efficacité économique élevée de développement.
De plus, des questions de protection du travail, garantissant la résolution de la sécurité électrique et de la convivialité de l'environnement du système. Le choix des câbles conducteurs, les filtres à conduits d'air sont justifiés.
Ainsi, à la suite de l'exécution thèse Un projet de modernisation a été développé, optimal en ce qui concerne toutes les exigences. Ce projet est recommandé pour la mise en œuvre en fonction des termes de la modernisation des équipements d'usine.
Si la rentabilité et la qualité du projet seront confirmées par une période d'essai, il est prévu de mettre en œuvre un niveau d'expédition à l'aide du réseau local de l'entreprise, ainsi que de la modernisation de la ventilation restante. locaux de production Afin de les unir dans un seul réseau industriel. En conséquence, les étapes de données comprennent le développement du logiciel Dispatcher, la gestion de l'état du système, des erreurs, des accidents (base de données), l'organisation du poste de contrôle AWP ou de contrôle (CPU) est possible de diffuser des solutions de conception pour résoudre le Tâches de contrôle des bouchons d'ateliers thermiques aériens. Il est également possible de déterminer les points faibles du système existant, tels que la modernisation des unités de traitement, ainsi que l'amélioration des vannes d'admission d'air avec le mécanisme de congélation.
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Le projet de remise des diplômes comprend l'introduction, 8 sections, la conclusion, une liste de sources d'occasion, des applications et mesure 141 pages de texte visitant la machine avec des illustrations.
La première section fournit un examen et une analyse de la nécessité de concevoir le système de contrôle automatique de la ventilation d'approvisionnement et d'échappement (SAU PVV) d'ateliers de production, une étude marketing des armoires d'automatisation. Sont considérés schémas typiques Ventilation et approches alternatives pour résoudre les tâches de la conception de la thèse.
Dans la deuxième section, une description du système PVV existant à l'installation d'introduction - OJSC VOMZ, comme processus technologique. Un schéma d'automatisation structurel généralisé pour le processus technologique du processus de préparation de l'air est formé.
Dans la troisième section, une proposition technique étendue a été formulée pour résoudre les tâches de la conception de la thèse.
La quatrième section est consacrée au développement de SAU PVV. Les éléments d'automatisation et de contrôle sont sélectionnés, leurs descriptions techniques et mathématiques sont présentées. Décrit l'algorithme de régulation de la température de l'air d'alimentation. Le modèle a été formé et la modélisation du fonctionnement de SAU PVV pour maintenir la température de l'air dans la pièce est effectuée. Le câblage électrique est sélectionné et justifié. Construit le cyclicogramme de l'horloge du système.
Dans la cinquième section, les caractéristiques techniques du système d'E / S WAGO de contrôleur logique programmable (PLC) sont données. Il y a des tables de connexions de capteurs et d'actionneurs avec des ports d'automate, incl. et virtuel.
La sixième section est consacrée au développement des algorithmes de fonctionnement et à la rédaction du programme de contrôle de l'automate. Le choix de l'environnement de programmation est justifié. Les algorithmes de blocs pour élaborer le système d'urgence, bloquer les algorithmes de blocs fonctionnels qui décident que les tâches de démarrage, de contrôle et de régulation sont données. La section comprend les tests et le débogage du programme de contrôle de l'automate.
La septième section traite de la sécurité et de la convivialité de l'environnement du projet. Une analyse de facteurs dangereux et nocifs pendant le fonctionnement de SAU Pvv est effectué, une décision sur la protection du travail et l'environnement de l'environnement économique est donnée. La protection du système des situations d'urgence est en cours de développement, y compris renforcement du système en termes de résistance au feu et à la durabilité du fonctionnement à situations d'urgence. Un système d'automatisation fonctionnel fondamental développé avec une spécification est donné.
La huitième section est consacrée à la justification organisationnelle et économique du développement. Le calcul du coût, la rentabilité et les termes de la récupération du développement de la conception sont donnés, y compris Prendre en compte la phase de mise en œuvre. Les étapes de développement du projet sont reflétées, la complexité du travail est estimée. Une évaluation de l'efficacité économique du projet utilisant l'analyse SWOT-ANALYSE du développement est donnée.
La conclusion résume le projet de diplôme.
introduction
L'automatisation est l'un des facteurs les plus importants pour la croissance de la productivité de la production industrielle. Une condition continue pour accélérer les taux de croissance de l'automatisation est le développement de moyens techniques d'automatisation. Les outils d'automatisation technique incluent tous les périphériques inclus dans le système de gestion et sont destinés à obtenir des informations, son transfert, un stockage et une transformation, ainsi que pour la mise en œuvre du contrôle et la régulation des influences sur l'objet de contrôle de contrôle.
L'élaboration de moyens technologiques d'automatisation est un processus complexe, qui repose sur les intérêts des industries de consommation automatisés, d'une part et des opportunités économiques des entreprises - les fabricants de l'autre. Le stimulus de développement principal est d'accroître l'efficacité de la production - les consommateurs, en raison de la mise en œuvre nouvelle technique peut être approprié uniquement sous la condition de récupération rapide. Par conséquent, le critère de toutes les décisions relatives à l'élaboration et à la mise en œuvre de nouveaux fonds devrait être l'effet économique total, en tenant compte de tous les coûts de développement, de fabrication et de mise en œuvre. En conséquence, le développement devrait d'abord être pris, tout d'abord, ces versions de moyens techniques assurant le maximum de l'effet total.
L'expansion constante de l'automatisation est l'une des principales caractéristiques de l'industrie à ce stade.
Une attention particulière est accordée aux problèmes d'écologie industrielle et de sécurité de la production. Lors de la conception technologie moderneLes équipements et les structures sont nécessaires scientifiquement étayés pour aborder la sécurité et le défi du travail.
Au stade actuel du développement économie nationale Les pays de l'une des tâches principales consistent à accroître l'efficacité de la production sociale basée sur le processus scientifique et technique et l'utilisation plus complète de toutes les réserves. Cette tâche est inextricablement liée au problème de l'optimisation des solutions de conception, dont le but est de créer les conditions préalables nécessaires pour accroître l'efficacité des investissements, réduisant ainsi le calendrier de leur retour sur investissement et en garantissant la plus grande augmentation des produits pour chaque rouble de dépenses. La productivité accrue, la production de produits de qualité, l'amélioration des conditions de travail et des ouvriers de loisirs fournissent des systèmes de ventilation d'air qui créent le microclimat nécessaire et la qualité de l'air intérieur.
Le projet de graduation a pour objectif de développer un système de contrôle automatique de la ventilation d'approvisionnement et d'échappement (SAU PVV) des ateliers de production.
Le problème considéré dans le projet de remise des diplômes est dû à l'usure du système de systèmes d'automatisation du PVV existant sur l'OJSC "végétale opto-mécanique de Vologda". De plus, le système est conçu de manière distribuée, ce qui élimine la possibilité d'une gestion et d'une surveillance centralisées. Un graphique de moulage par injection (dans la catégorie pour la sécurité incendie) a été choisi comme objet d'introduction (dans la catégorie de la sécurité incendie), ainsi que les locaux adjacents à celle-ci - les machines CNC, le bureau d'expédition prévu, les entrepôts.
Les tâches du projet de remise des diplômes sont formulées à la suite de l'étude de l'état actuel de SAU PVV et sur la base d'un examen analytique, voir la section 3 «Proposition technique».
L'utilisation d'une ventilation contrôlée ouvre de nouvelles fonctionnalités pour résoudre les tâches ci-dessus. Le système de contrôle automatique développé doit être optimal par rapport à l'exécution des fonctions désignées.
Comme indiqué précédemment, la pertinence du développement est due à l'obsolestien du SAU PVV existant, une augmentation du nombre de travaux de réparation Sur la ventilation des «pistes» et l'augmentation générale de l'incidence des voies respiratoires et des rhumes des travailleurs, la tendance de la détérioration du bien-être dans un long travail et, par conséquent, la chute totale de la productivité et de la qualité des produits. Il est important de noter que le SAU PVV existant n'est pas associé à une automatisation des incendies, inacceptable pour ce type de production. Le développement d'un nouveau SAU PVV est directement lié à la politique de la plante de la qualité (ISO 9000), ainsi qu'avec les programmes de modernisation des équipements d'usine et de l'automatisation des systèmes d'ateliers de moyens de subsistance.
Le projet de projet utilise des ressources Internet (forums, bibliothèques électroniques, articles et publications, portails électroniques), ainsi que la littérature technique du domaine nécessaire et des textes de normes (GOST, SNIP, SANPIN). En outre, le développement de SAU PVV est basé sur des propositions et des recommandations de spécialistes, sur la base des plans d'installation existants, des guichets de câbles, des systèmes de conduits d'air.
Il convient de noter que le problème concerné dans le projet de remise des diplômes a lieu presque dans toutes les anciennes plantes du complexe de défense et industrielle, la rééquipement des ateliers est l'une des tâches les plus importantes en termes de qualité des produits pour l'utilisateur final. Ainsi, l'expérience accumulée de résoudre ces tâches dans des entreprises ayant un type de production similaire sera reflétée dans la conception de graduation.
1. Aperçu analytique
1.1 Analyse générale La nécessité de la conception de SAU PVV
La source la plus importante des ressources en carburant et en énergie consacrées aux économies de chaleur de grands bâtiments industriels présentant une consommation importante d'énergie thermique et électrique améliore l'efficacité du système. ventilation de soutien et d'échappement (PVV) sur la base de l'utilisation de réalisations modernes d'informatique et de gestion de la technologie.
Habituellement, des moyens d'automatisation locaux sont utilisés pour contrôler le système de ventilation. Le principal inconvénient d'une telle réglementation est qu'il ne tient pas compte de l'air et de la balance thermique réels du bâtiment et des conditions météorologiques réelles: la température de l'air extérieur, la vitesse et la direction du vent, la pression atmosphérique.
Par conséquent, sous l'influence de l'automatisation locale, le système de ventilation de l'air fonctionne, en règle générale, n'est pas optimale.
L'efficacité du système de ventilation d'approvisionnement et d'échappement peut être augmentée de manière significative si une gestion optimale des systèmes basée sur l'utilisation de l'ensemble des outils techniques et logiciels pertinents.
La formation du régime thermique peut être représentée comme interaction des facteurs de pertrogog et de régulation. Pour déterminer l'exposition à la commande, vous avez besoin d'informations sur les propriétés et le nombre de paramètres d'entrée et de sortie et les conditions du processus de transfert de chaleur. Depuis la gestion des équipements de ventilation, il est possible de fournir les conditions de climatisation requises dans la zone de travail des bâtiments à des coûts d'énergie et de matériaux minimes, il sera possible de trouver option optimale et développer des impacts de contrôle appropriés sur ce système. En conséquence, l'ordinateur avec le complexe technique et le logiciel correspondant constitue un système automatisé de contrôle du régime thermique des bâtiments (ACS TRP). Il convient également de noter que le panneau de commande PVV et la console de surveillance de l'état PVV peuvent être compris et la console de surveillance de l'état PVV, ainsi que l'ordinateur le plus simple avec le programme de modélisation SAU PVV, les résultats de traitement et la gestion opérationnelle basés sur eux.
Le système de contrôle automatique est un ensemble d'objets de contrôle (processus technologique géré) et de dispositifs de contrôle, dont l'interaction garantit le processus automatique de processus conformément au programme spécifié. Dans le même temps, dans le processus technologique, une séquence d'opérations doit être effectuée pour obtenir un produit fini de la matière première initiale. Dans le cas de PVV, le produit fini est de l'air dans la pièce desservie avec des paramètres donnés (température, composition de gaz, etc.), et la matière première est l'air extérieur et l'air, les liquides de refroidissement, l'électricité, etc.
La base de l'exploitation de SAU PVV, comme tout système de contrôle, devrait être le principe rétroaction (OS): Développement d'influences de contrôle basées sur les informations d'objet obtenues à l'aide de capteurs installés ou distribués sur l'objet.
Chaque SAU spécifique est développé sur la base d'une technologie donnée pour traiter le flux d'air d'entrée. Souvent, le système de ventilation d'alimentation et d'échappement est associé au système de climatisation (préparation) de l'air, qui est reflété dans la conception de l'automatisation de contrôle.
Lors de l'application de périphériques hors ligne ou de compléter installations technologiques Le traitement de l'air SAU est fourni à l'équipement et des fonctions de contrôle spécifiques déjà intégrées, qui sont généralement décrites en détail dans la documentation technique. Dans ce cas, l'ajustement, le service et le fonctionnement de ces systèmes de gestion doivent être effectués avec précision en fonction de la documentation spécifiée.
Analyse solutions techniques Les entreprises avancées de PVV modernes - Les fabricants d'équipements de ventilation ont montré que les fonctions de contrôle peuvent être divisées en deux catégories:
Fonctions de contrôle, définies par la technologie et l'équipement de traitement de l'air;
Des fonctionnalités supplémentaires qui sont principalement des services sont présentées comme des entreprises de savoir-faire ne sont pas considérées ici.
En général, les principales fonctions technologiques du contrôle PVV peuvent être divisées en groupes suivants (Fig. 1.1)
Figure. 1.1 - Fonctions technologiques de base de la gestion PVV
Nous décrivons ce que l'on entend sous les fonctions de PVV montrées à la Fig. 1.1.
1.1.1 Fonction "Contrôle et enregistrement des paramètres"
Conformément au SNIP 2.04.05-91, les paramètres de contrôle obligatoire sont les suivants:
La température et la pression dans les pipelines d'alimentation et de retour communs et à la sortie de chaque échangeur de chaleur;
Température de l'air de l'externe, alimentation après échangeur de chaleur, ainsi que la température ambiante;
NORMES DE PDK. substances dangereuses Dans l'air étiré de la pièce (la présence de gaz, de produits de combustion, de poussière non toxique).
D'autres paramètres des systèmes de ventilation d'alimentation et d'échappement sont surveillés sur demande. conditions techniques sur l'équipement ou sous la condition de fonctionnement.
La télécommande est fournie pour mesurer les paramètres principaux du processus technologique ou des paramètres impliqués dans la mise en œuvre d'autres fonctions de contrôle. Un tel contrôle est effectué à l'aide de capteurs et de mesure des transducteurs avec la sortie (si nécessaire) des paramètres mesurés à l'indicateur ou à l'écran de commande (le panneau de commande, le moniteur d'ordinateur).
Pour mesurer d'autres paramètres, les périphériques locaux (portables ou stationnaires) sont généralement utilisés - indiquant des thermomètres, des jauges de pression, des dispositifs d'analyse spectrale de composition d'air, etc.
L'utilisation de dispositifs de contrôle locaux ne violent pas le principe de base des systèmes de contrôle - le principe de retour d'information. Dans ce cas, il est mis en œuvre soit avec l'aide d'une personne (opérateur ou personnel de service), soit avec l'aide d'un programme de gestion, "cousu" dans la mémoire du microprocesseur.
1.1.2 Fonction "gestion opérationnelle et logicielle"
Il est important de mettre en œuvre une telle option que la "séquence de départ". Pour que le démarrage normal du système PVV soit pris en compte:
Amortisseurs d'air pré-ouverts avant de commencer les fans. Ceci est fait en raison du fait que toutes les rabats de l'état fermé ne peuvent pas résister aux gouttes de pression créées par le ventilateur et la durée d'ouverture complète de la vanne par le lecteur électrique arrive à deux minutes.
Diviser les moments des moteurs électriques courants. Les moteurs électriques asynchrones peuvent souvent avoir de grands courants de départ. Si vous démarrez simultanément les ventilateurs d'amortisseurs d'air et d'autres lecteurs, alors en raison de la charge lourde sur le réseau électrique du bâtiment tombera grandement la tension et que les moteurs électriques ne peuvent pas commencer. Par conséquent, le lancement de moteurs électriques, en particulier de puissance élevée, doit être distribué au fil du temps.
Chauffage préliminaire de la canopée. Si vous n'effectuez pas d'emprisonnement préliminaire du porteur d'eau, alors à des températures extérieures basses, la protection contre la congélation peut fonctionner. Par conséquent, lors du démarrage du système, vous devez ouvrir la fourniture d'air d'alimentation, ouverte vanne à trois voies Water Calrifer et réchauffer le calorifer. En règle générale, cette fonction s'allume à une température extérieure inférieure à 12 ° C.
Option inverse - "séquence de pose" lorsque le système est déconnecté:
Délai d'arrêt du ventilateur de l'air d'alimentation dans les installations avec électrocomatieffie. Après avoir retiré la tension de l'électrocalorifer, il doit être refroidi pendant un certain temps sans tourner le ventilateur d'air d'alimentation. Sinon, l'élément chauffant du support (chauffage électrique thermique - dix) peut échouer. Pour les tâches existantes de la conception de remise des diplômes, cette option n'est pas importante en raison de l'utilisation du transporteur d'eau, mais il est important de le constater.
Ainsi, sur la base des options de contrôle opérationnel et logicielles allouées, vous pouvez fournir un calendrier typique d'activation et de déconnexion des périphériques des périphériques PVV.
Figure. 1.2 - Cyclicogramme typique du fonctionnement de SAU Pvv avec calorifère d'eau
Le système complet (Fig. 1.2) doit fonctionner automatiquement et, en outre, une start-up individuelle d'équipement doit être fournie, ce qui est nécessaire lors de l'ajustement et des opérations préventives.
Une importance importante possède des fonctions de contrôle du programme, telles que la modification du mode "hiver-été". La mise en œuvre particulièrement pertinente de ces fonctions dans conditions modernes Le déficit des ressources énergétiques. Dans les documents réglementaires, la mise en œuvre de cette fonction est une noture de recommandation - "pour les bâtiments publics, administratifs et de production de ménages et de production, il devrait, en règle générale, devrait inclure une régulation logicielle des paramètres qui réduisent la consommation de chaleur."
Dans le cas le plus simple, ces fonctions fournissent ou désactivant le PVV à un certain point à un certain temps, ou une diminution (augmentation) d'une valeur spécifiée du paramètre réglable (par exemple, la température), en fonction de la variation des charges de chaleur dans les services desservis. chambre.
Plus efficace, mais plus compliquée dans la mise en œuvre, la gestion du logiciel fournissant le changement automatique dans la structure PVV et son algorithme de fonctionnement non seulement dans le mode traditionnel "hiver-été", mais également dans des modes transitoires. L'analyse et la synthèse de la structure PVV et de son algorithme de fonctionnement sont généralement faites sur la base de leur modèle thermodynamique.
Dans ce cas, la principale motivation et critère d'optimisation, en règle générale, est le désir de garantir une consommation d'énergie éventuellement une consommation d'énergie minimale dans les restrictions des coûts, des dimensions, etc.
1.1.3 Fonction "Fonctions de protection et serrures"
Les fonctions de protection et les blocages sont communs aux systèmes d'automatisation et d'équipement électrique (protection contre les courts-circuits, la surchauffe, les restrictions de déplacement, etc.) sont stipulés par interministériel documents réglementaires. De telles fonctions sont généralement implémentées par des dispositifs distincts (fusibles, dispositifs d'arrêt de protection, commutateurs finaux, etc.). Leur application est régie par les règles du dispositif d'installation électrique (PUE), des règles de sécurité incendie (PPB).
Protection de la congélection. La fonction de protection de congélation automatique doit être prévue dans des zones à la température calculée de l'air extérieur pendant la période froide moins 5 ° C et le fond. La protection des premiers échangeurs de chaleur de chauffage (calorifère d'eau) et de récupérateurs sont soumises à une protection (si disponible).
En règle générale, la protection contre le congélation des échangeurs de chaleur est effectuée sur la base de capteurs ou de capteurs-relais Relais de température de l'air pour le dispositif et la température du liquide de refroidissement dans le pipeline de retour.
Le risque de congélation est prédit par la température de l'air devant l'appareil (TN<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.
Plus de temps de travail pour les systèmes avec protection contre la congélation, la vanne doit rester AJAR (5-25%) avec la vanne extérieure fermée. Pour une plus grande fiabilité de la protection, la fonction de régulation automatique (stabilisation) de la température de l'eau dans le pipeline de retour est parfois mise en œuvre pendant le système déconnecté.
1.1.4 Fonction "Protection des équipements technologiques et des équipements électriques"
1. Contrôle de la pollution du filtre
Le contrôle de la pollution du filtre est estimé par une chute de pression sur celle-ci, qui est mesurée par un capteur de pression différentielle. Le capteur mesure la différence de pression d'air avant et après le filtre. La chute de pression autorisée sur le filtre est indiquée dans son passeport (pour les jauges de pression présentées sur les voies respiratoires d'usine, selon le service technique - 150-300 PA). Cette différence est définie lors du réglage du système sur un capteur différentiel (point de consigne du capteur). Lorsque le point de consigne est atteint à partir du capteur, un signal est reçu sur la poussière limite du filtre et la nécessité de sa maintenance ou de son remplacement. Si dans un certain temps (généralement 24 heures) après avoir délivré un signal de poussière limite, le filtre ne sera ni nettoyé ni remplacé, il est recommandé de fournir un système d'arrêt d'urgence.
Des capteurs similaires sont recommandés pour être installé sur les ventilateurs. Si le ventilateur ou la courroie d'entraînement du ventilateur échoue, le système doit être arrêté en mode d'urgence. Cependant, souvent, ces capteurs ont négligé des considérations d'épargne, ce qui rend fortement difficile de diagnostiquer le système et de trouver des défauts à l'avenir.
2. Autres serrures automatiques
De plus, les verrous automatiques doivent être fournis pour:
Ouverture et fermeture des vannes d'extérieur lorsque les ventilateurs sont allumés et déconnectés (amortisseurs);
Vannes d'ouverture et de fermeture des systèmes de ventilation reliés par des corps aériens pour une interchangeabilité complète ou partielle à la défaillance de l'un des systèmes;
Vannes de fermeture des systèmes de ventilation Pour les locaux protégés par des installations d'extinction de gaz à gaz lorsque les ventilateurs sont déconnectés par les systèmes de ventilation de ces salles;
Assurer la consommation d'air externe minimale dans les systèmes à débit variable, etc.
1.1.5 Fonctions réglementaires
Fonctions de réglementation - La maintenance automatique des paramètres donnés est basique par définition pour les systèmes de ventilation d'alimentation et d'échappement, fonctionnant avec un écoulement variable, un recyclage de l'air, de l'air chauffé.
Ces fonctions sont effectuées à l'aide de contours réglementaires fermés dans lesquels le principe de rétroaction est présent sous forme explicite: les informations sur l'objet provenant des capteurs sont converties par des dispositifs de régulation en exposition de contrôle. En figue. 1.3 Un exemple du contour du réglage de la température de la température de la température dans le climatiseur de canal est donné. La température de l'air est maintenue par calorifère d'eau à travers laquelle le liquide de refroidissement est passé. L'air, en passant par la calorifère, chauffe. La température de l'air après la mesure du support d'eau est mesurée par le capteur (T), puis sa valeur arrive sur le dispositif de comparaison (USA) de la valeur de la température mesurée et de la température de consigne. Selon la différence entre la température de point de consigne (ville) et la valeur mesurée de la température (Tim), le dispositif de commande (P) produit un signal agissant sur l'actionneur (M - le lecteur électrique de la vanne à trois voies). L'entraînement électrique ouvre ou ferme la vanne à trois voies à la position dans laquelle l'erreur:
e \u003d Town - Tim
ce sera minime.
Figure. 1.3 - Circuit de régulation de la température de l'air d'alimentation dans le conduit d'air avec un échangeur de chaleur à eau: Capteur T; Nous est un appareil de comparaison; P - Dispositif de réglage; M - Dispositif exécutif
Ainsi, la construction d'un système de contrôle automatique (SAR) basée sur les exigences en matière de précision et d'autres paramètres de son fonctionnement (stabilité, oscillativité, etc.) est réduite à la sélection de sa structure et de ses éléments, ainsi que de déterminer les paramètres du régulateur. Habituellement, cela est effectué par des spécialistes automatisés utilisant la théorie de la régulation automatique classique. Je noterai seulement que les paramètres des paramètres de régulateur sont déterminés par les propriétés dynamiques de l'objet de contrôle et la loi de régulation sélectionnée. La loi sur la réglementation est la relation entre les signaux d'entrée (?) Et de sortie (ur) du régulateur.
Le plus simple est la loi proportionnelle de la réglementation dans laquelle? et UR sont interconnectés par un coefficient de QP permanent. Ce coefficient est le paramètre de réglage d'un tel régulateur, appelé Régulateur P. Sa mise en œuvre nécessite l'utilisation d'un élément d'amplification réglable (mécanique, pneumatique, électrique, etc.), qui peut fonctionner comme avec l'attraction d'une source d'énergie supplémentaire et sans elle.
L'une des variétés des régulateurs de P est des régulateurs de position qui mettent en œuvre la loi proportionnelle du contrôle du CP et forment un signal de sortie de votre choix de valeurs constantes, par exemple deux ou trois correspondant à deux ou trois régulateurs. Ces régulateurs sont parfois appelés relais en raison des similitudes de leurs caractéristiques graphiques avec les caractéristiques de relais. Le paramètre de réglage de ces régulateurs est la taille de la zone d'insensibilité de.
Dans la technique de l'automatisation des systèmes de ventilation, des régulateurs à deux positions en vue de la simplicité et de la fiabilité ont été largement utilisés lors de la réglage de la température (thermostats), de la pression (pressostats) et d'autres paramètres d'état du processus.
Les régulateurs à deux positions sont également utilisés dans des modes de protection, de serrures et de commutation automatique. Dans ce cas, leurs fonctions effectuent des capteurs relais.
Malgré les avantages spécifiés des régulateurs de P, elles ont une vaste erreur statique (avec de petites valeurs de KP) et une tendance à des oscillations auto-oscillations (à des valeurs de KP de grandes KP). Par conséquent, avec des exigences plus élevées pour les fonctions de réglementation des systèmes d'automatisation, des réglementations plus complexes, telles que les lois PID et PID, sont appliquées.
De plus, le réglage de la température de chauffage de l'air peut être effectué par le régulateur P fonctionnant sur le principe d'équilibrage: augmentez la température de sa valeur, inférieure au point de consigne, et inversement. Une telle interprétation de la loi a également constaté que la demande de systèmes ne nécessite pas une grande précision.
1.2 Analyse des systèmes d'automatisation typiques existants de ventilation des ateliers de production
Il existe un certain nombre d'implémentations standard de l'automatisation du système de ventilation d'approvisionnement et d'échappement, chacun et ils présentent plusieurs avantages et inconvénients. Je note que malgré la présence de nombreux régimes et développements typiques, il est très difficile de créer un tel SAU qui serait flexible par des paramètres relatifs à la production sur laquelle elle est mise en œuvre. Ainsi, une analyse minutieuse de la structure de ventilation existante est nécessaire pour la conception de la structure de ventilation existante, l'analyse des processus technologiques du cycle de production, ainsi que l'analyse des exigences de protection du travail, de l'écologie, de la sécurité électrique et de la sécurité incendie. De plus, le SAU PVV projeté est souvent spécialisé par rapport au domaine de son application.
Dans tous les cas, les groupes suivants sont généralement considérés comme des données sources typiques à la phase de conception initiale:
1. Données générales: emplacement territorial de l'objet (ville, district); Type et but de l'objet.
2. Informations sur le bâtiment et les locaux: plans et réductions avec l'indication de toutes tailles et marques de hauteurs concernant le niveau du sol; Indication des catégories de locaux (sur les plans architecturaux) conformément aux normes d'incendie; la présence d'espace technique indiquant leur taille; l'emplacement et les caractéristiques des systèmes de ventilation existants; caractéristiques de l'énergie;
3. Informations sur le processus technologique: les dessins du projet technologique (plans) indiquant le placement des équipements technologiques; Spécification de l'équipement indiquant la capacité installée; Les caractéristiques technologiques du régime sont le nombre de changements de travail, le nombre moyen de travailleurs au changement; Le mode de fonctionnement de l'équipement (la simultanéité du travail, les coefficients de démarrage, etc.); Le nombre de sections nocives dans l'environnement de l'air (MPC des substances nocives).
En tant que données de source pour calculer l'automatisation, le système PVV est effectué:
Performance du système existant (puissance, échange d'air);
Liste des paramètres aériens à réguler;
Limites de la réglementation;
Le fonctionnement de l'automatisation lorsque les signaux arrivent d'autres systèmes.
Ainsi, l'exécution du système d'automatisation est conçue sur la base des tâches qui lui sont assignées, en tenant compte des normes et des règles, ainsi que des données et des schémas généraux. Établissement du circuit et la sélection de l'équipement du système d'automatisation de ventilation individuellement.
Nous présentons les systèmes typiques existants pour les systèmes de contrôle de la ventilation d'approvisionnement par gaz d'échappement, caractérisent certains d'entre eux par rapport à la possibilité d'appliquer pour résoudre les tâches du projet de remise des diplômes (Fig. 1.4 - 1,5, 1.9).
Figure. 1,4 ventilation de flux direct
Ces systèmes d'automatisation ont trouvé une application active dans les usines, les usines, dans les espaces de bureaux. L'objet de contrôle Voici une armoire d'automatisation (panneau de commande), des dispositifs de fixation - capteurs de canal, l'exposition de contrôle s'avère des moteurs de moteurs automobiles, des moteurs d'amortisseur. Présentez également l'air de chauffage / de refroidissement SAR. À l'avenir, il est à noter que le système montré à la figure 1.4a est un prototype de système, qui doit être utilisé sur l'intrigue de la coulée sous pression de la plante opto-mécanique de Vologda OJSC. L'air de refroidissement dans les locaux de production est inefficace en raison du volume de ces locaux, et le chauffage est une condition préalable au bon fonctionnement de SAU PVV.
Figure. 1.5- Ventilation Sau avec des utilitaires de chaleur
La construction de SAU PVV utilisant des exciseurs de chaleur (récupérateurs) vous permet de résoudre des problèmes de recalcul de l'électricité (pour les électrocafeuraux), des problèmes d'émissions dans l'environnement. La signification de la récupération est que l'air retiré est irrémédiablement de la pièce avec une température de la pièce spécifiée dans la pièce, échange l'énergie avec l'air extérieur entrant, les paramètres, qui diffèrent considérablement de la spécifiée. Ceux. En hiver, l'air d'échappement chaud enlevé chauffe partiellement l'air de garniture extérieure et, en été, l'air d'échappement plus froid est partiellement refroidi par l'air de garniture. Au mieux, lors de la récupération, les coûts de l'énergie peuvent être réduits de 80% pour le traitement de l'air d'admission.
La récupération technique dans la ventilation d'alimentation et d'échappement est effectuée en utilisant des exciseurs de chaleur et des systèmes de chaleur rotatifs avec un liquide de refroidissement intermédiaire. Ainsi, nous obtenons les gains à la fois sur le chauffage de l'air et sur la réduction de l'ouverture des rabats (temps plus long du ralenti des moteurs contrôlant les rabats) - tout cela donne un gain commun en termes d'électricité économique.
Les systèmes de récupération de chaleur sont prometteurs et activement et mis en œuvre au lieu d'anciens systèmes de ventilation. Cependant, il convient de noter que de tels systèmes coûtent des investissements supplémentaires, cependant, leur période de récupération est relativement faible, tandis que la rentabilité est très élevée. En outre, le manque d'émission permanente améliore les indicateurs environnementaux d'une telle organisation de l'automatisation PVV. Le fonctionnement simplifié du système avec récupération de chaleur de l'air (recyclage de l'air) est présenté à la Fig.1.6.
Figure. 1.6 - Fonctionnement du système d'échange d'air avec recirculation (récupération)
Les carrefours ou les récupérateurs lamellaires (Fig. 1,5 V, D) sont constitués de plaques (aluminium) représentant un système de canal pour le débit de deux flux d'air. Les murs des canaux sont courants pour l'alimentation et l'air d'échappement et transmettent facilement. En raison de la grande surface de l'échange et du flux d'air turbulent dans les canaux, ils atteignent un degré de chaleur élevé (transfert de chaleur) avec une résistance hydraulique relativement faible. L'efficacité des récupérateurs lamellaires atteint 70%.
Figure. 1.7 - Organisation de l'échange d'air SAU Pvv basé sur des récupérateurs lamellaires
Seule la chaleur explicite d'air d'échappement est utilisée. L'air passionné et d'échappement n'est pas nécessairement mélangé et le condensat forme l'air d'échappement formé lorsque l'air d'échappement est refroidi est retardé par le séparateur et rêvé par le système de drainage de la palette de drainage. Pour prévenir le gel des condensats à basse température (jusqu'à -15 ° C), des exigences d'automatisation appropriées sont formées: il devrait fournir une interruption périodique du ventilateur d'alimentation ou une suppression d'une partie de l'air extérieur dans le canal de la corde dans les canaux de récupérateur. La seule limitation de l'application de cette méthode consiste en l'intersection obligatoire de la branche d'approvisionnement et d'échappement au même endroit, qui en cas de modernisation simple de Sau impose un certain nombre de difficultés.
Les systèmes de récupération avec un liquide de refroidissement intermédiaire (Fig. 1.5 A, B) sont quelques échangeurs de chaleur reliés par un pipeline fermée. Un échangeur de chaleur est dans le canal d'échappement et l'autre est dans l'alimentation. Par un contour fermé, le mélange de glycol non congelant circule, portant la chaleur d'un échangeur de chaleur à l'autre et, dans ce cas, la distance de l'unité d'alimentation à l'échappement peut être très significative.
L'efficacité de l'élimination de la chaleur avec cette méthode ne dépasse pas 60%. Le coût est relativement important, mais dans certains cas, il peut s'agir du seul moyen de chauffer le compteur.
Figure. 1.8 - Le principe de l'élimination de la chaleur à l'aide du liquide de refroidissement intermédiaire
Un échangeur de chaleur rotatif (échangeur de chaleur rotatif, récupérateur) - est un rotor avec des canaux pour le passage horizontal de l'air. La partie du rotor est dans le canal d'échappement et la pièce est dans l'alimentation. En arrondissement, le rotor obtient la chaleur de l'air d'échappement et le transmet à l'alimentation, et il est transmis à la fois de chaleur explicite et cachée, ainsi que de l'humidité. L'efficacité de l'élimination de la chaleur est maximale et atteint 80%.
Figure. 1.9 - SAU PVV avec un récupérateur rotatif
La restriction sur l'utilisation de cette méthode impose tout d'abord que jusqu'à 10% d'air d'échappement est mélangée à l'alimentation et, dans certains cas, il est inacceptable ou indésirable (si l'air a un niveau de pollution significatif). Les exigences de conception sont similaires à l'option précédente - l'échappement et la machine d'alimentation sont au même endroit. Cette méthode est plus chère que l'utilisation première et moins fréquente.
En général, les systèmes de récupération sont 40 à 60% plus coûteux que des systèmes similaires sans récupération, mais le coût de fonctionnement différera parfois. Même aux prix de l'énergie d'aujourd'hui, le temps de récupération du système de récupération ne dépasse pas deux saisons de chauffage.
Je voudrais noter que l'économie d'énergie est influencée par les algorithmes de contrôle. Cependant, il faut toujours respecter que tous les systèmes de ventilation sont calculés sur certaines conditions moyennées. Par exemple, la consommation d'air externe a été déterminée à un certain nombre de personnes, et moins de 20% de la valeur reçue peut être dans la salle, bien sûr, dans ce cas, la consommation d'air externe calculée sera explicitement redondante, le fonctionnement de La ventilation en mode excessif entraînera une perte déraisonnable des ressources énergétiques. Il est dans ce cas de considérer plusieurs modes de fonctionnement - par exemple un hiver / été. Si l'automatisation est capable d'établir de tels modes - les économies sont évidentes. Une autre approche est associée à la réglementation de la consommation d'air extérieur en fonction de la qualité de l'environnement gazeux à l'intérieur, c'est-à-dire Le système d'automatisation comprend des analyseurs de gaz pour les gaz nocives et sélectionne la valeur de consommation d'air externe de sorte que la teneur en gaz nocives ne dépasse pas les valeurs maximales admissibles.
1.3 Recherche marketing
Actuellement, tous les principaux fabricants de matériel de ventilation au monde sont largement représentés sur le marché de l'automatisation de la ventilation de l'offre et des gaz d'échappement, et chacun d'entre eux est spécialisé dans la production d'équipements dans un segment spécifique. L'ensemble du marché de l'équipement de ventilation peut être divisé en applications suivantes:
Objectifs nationaux et semi-industriels;
But industriel;
Équipement de ventilation "spécial" destination.
Étant donné que le projet de conception examine la conception de l'automatisation des systèmes d'approvisionnement et d'échappement de locaux industriels, alors afin de comparer le développement proposé avec le marché disponible sur le marché, vous devez sélectionner des paquets d'automatisation existants similaires de fabricants bien connus.
Les résultats de l'étude marketing des forfaits SAU PVV existants sont présentés à l'annexe A.
Ainsi, à la suite de la recherche sur le marketing, plusieurs les plus fréquemment utilisés SAU PVV ont reçu différents fabricants, des informations ont été obtenues en étudiant leur documentation technique:
La composition du paquet SAU PVV correspondant;
Registre des paramètres de contrôle (pression dans les conduits d'air, température, pureté, humidité de l'air);
Marque du contrôleur logique programmable et de son équipement (logiciel, système de commande, principes de programmation);
La présence de liens avec d'autres systèmes (s'il existe une connexion avec une automatisation des incendies, qu'il soit en faveur des protocoles de réseau locaux);
Version protectrice (sécurité électrique, sécurité incendie, protection contre la poussière, immunité de bruit, résistance à l'humidité).
2. Description du réseau de ventilation de l'atelier de fabrication en tant qu'objet de contrôle automatique
En règle générale, selon les résultats de l'analyse des approches existantes de l'automatisation des systèmes de systèmes de ventilation et de préparation de l'air, ainsi que des examens analytiques des systèmes typiques, nous pouvons conclure que les tâches considérées dans le projet d'études supérieures sont pertinents et actuellement pris en compte et étudiés par un bureau de design spécialisé (SKB).
Je remarque qu'il existe trois approches principales de la mise en œuvre de l'automatisation du système de ventilation:
Approche distribuée: mise en oeuvre du PVV automatique basé sur les équipements de commutation locaux, le contrôle de chaque ventilateur est effectué par le dispositif correspondant.
Cette approche est utilisée pour concevoir une automatisation de systèmes de ventilation relativement faibles dans lesquels une nouvelle expansion n'est pas prévue. Il est le plus vieux. Les avantages de l'approche peuvent être attribués, par exemple, le fait qu'en cas d'accident sur l'une des branches de ventilation contrôlées, le système fournit une interruption d'urgence de ce lien / section. De plus, cette approche est relativement facile à mettre en œuvre, ne nécessite pas d'algorithmes de contrôle complexes, simplifie la maintenance des dispositifs du système de ventilation.
Approche centralisée: la mise en œuvre de l'automatisation PVV basée sur un groupe de contrôleurs logiques ou d'un contrôleur logique programmable (PLC), le contrôle de l'ensemble du système de ventilation est de manière centralisée conformément au programme et aux données posés.
L'approche centralisée est plus fiable que distribuée. Tout contrôle PVV est rigide, est basé sur le programme. Cette circonstance impose des exigences supplémentaires pour la rédaction du code du programme (de nombreuses conditions doivent être prises en compte, incl. Des actions dans des situations d'urgence) et à la protection spéciale de l'automate de contrôle. Cette approche a trouvé une demande de petits complexes administratifs et de production. Il distingue la flexibilité des paramètres, la capacité d'élaborer le système à des limites raisonnables, ainsi que la possibilité d'une combinaison mobile du système pour le principe combiné de l'organisation;
Approche mixte: Utilisé dans la conception de grands systèmes (un grand nombre d'équipements géré avec une performance énorme) est une combinaison d'une approche distribuée et centralisée. En général, cette approche suggère une hiérarchie de niveau dirigée par l'ordinateur de contrôle et le "microvm" conduit, tel. La formation d'un réseau de fabrication contrôlé global par rapport à l'entreprise. En d'autres termes, cette approche est une approche centralisée distribuée avec l'envoi du système.
Dans l'aspect de la tâche résolue dans la conception de remise des diplômes, l'approche centralisée de la mise en œuvre de l'automatisation PVV est la plus préférable. Étant donné que le système est développé pour les petits locaux industriels, il est possible d'utiliser cette approche pour d'autres objets afin de suivre leur association ultérieure en un seul PVV SAU.
Souvent, pour les armoires de ventilation, une interface est fournie qui permet de surveiller l'état du système de ventilation avec la sortie d'informations sur le moniteur de l'ordinateur. Cependant, il convient de noter que cette mise en œuvre nécessite des complications supplémentaires du programme de gestion, la formation d'un spécialiste qui suit l'État et la réception de solutions opérationnelles basées sur des données reçues visuellement de l'enquête sur les capteurs. En outre, il y a toujours un facteur d'erreur humaine dans les situations d'urgence. Par conséquent, la mise en œuvre de cette condition est plus probablement une option supplémentaire de concevoir le package d'automatisation PVV.
2.1 Description du système de contrôle automatique existant de l'approvisionnement et de la ventilation d'échappement des ateliers de production
Pour assurer le principe de base de la ventilation des ateliers de production, qui consiste à maintenir sous les limites admissibles des paramètres et de la composition de l'air, il est nécessaire de fournir de l'air pur aux emplacements des travailleurs, suivi de la distribution de l'air dans toute la pièce.
Ci-dessous sur la Fig. 2.1 montre une illustration d'un système typique de ventilation d'échappement d'alimentation, similaire auquel est disponible sur le site de déploiement.
Le système de ventilation de la salle de production est composé de ventilateurs, de conduits d'air, de dispositifs de réception d'air extérieurs, de dispositifs de nettoyage de l'air émédé de l'air, du chauffage à l'air (canorifère d'eau).
La conception des systèmes de ventilation d'approvisionnement et d'échappement existants a été réalisée conformément aux exigences de la chaleur, de la ventilation et de la climatisation SNIP II 33-75 ", ainsi que du GOST 12.4.021-75" PRT. Systèmes de ventilation. Exigences générales ", dans laquelle les exigences en matière d'installation et de mise en service et d'exploitation sont spécifiées.
Nettoyage de l'air contaminé émis dans l'atmosphère est effectué par des dispositifs spéciaux - séparateurs de poussières (appliqués sur le site de production de moulage par injection), les filtres de conduits d'air, etc. Il convient de noter que les séparateurs de poussière ne nécessitent pas de contrôle supplémentaire et sont déclenchés. lorsque la ventilation d'échappement est allumée.
De plus, le nettoyage de l'air étendu peut être effectué dans des haut-parleurs de poussière (pour une poussière importante uniquement) et des filtres électriques (pour la poussière fine). L'air de nettoyage des gaz nocifs est effectué à l'aide de substances spéciales absorbantes et désactivantes, y compris celles appliquées à des filtres (dans les filtres).
Figure. 2.1 - Système de la ventilation d'approvisionnement et d'échappement de l'atelier de production 1 -TEXIPAL DISPOSITIF; 2 -Orifères pour le chauffage; Ventilateur à trois garnitures; 4 - Conduit d'air principal; 5 - branches du conduit; 6 - buses d'admission; 7 - aspiration locale; 8 et 9 - Maître. installation d'échappement de conduit; 10 - séparateur de poussière; 11 - ventilateur d'échappement; 12 - Émissions des mines d'air purifié à l'atmosphère
L'automatisation du système existant est relativement simple. Le processus de ventilation est le suivant:
1. Le début du changement de travail est le début du système de ventilation d'alimentation et d'échappement. Les ventilateurs sont conduits par un dispositif de lancement centralisé. En d'autres termes, le panneau de commande est deux entrées - pour le démarrage et l'arrêt d'urgence. Le changement dure 8 heures - avec une pause heure, c'est-à-dire que le système est en moyenne 1 heure pendant les heures de travail. En outre, une telle "sélection" de gestion est économiquement inefficace, car elle conduit à une nouvelle consommation d'électricité.
Il convient de noter qu'il n'y a pas de besoin de production que la ventilation d'échappement fonctionnait constamment, il est conseillé de l'inclure lorsque l'air est contaminé ou, par exemple, une suppression de l'excès d'énergie thermique de la zone de travail est requise.
2. L'ouverture des rabats de dispositifs d'admission d'air est également contrôlé par les équipements de funérailles locaux, l'air avec les paramètres d'environnement externe (température, propreté) due à la différence de pression est retardée dans les conduits d'air par le ventilateur d'alimentation.
3. L'air pris de l'environnement extérieur passe à travers la calorifère d'eau, chauffe jusqu'à des valeurs de température admissibles et à travers les conduits d'air à travers les buses d'alimentation est injectée dans la pièce. L'eau calorifère fournit un échauffement de l'air important, le contrôle du calorifer est manuel, un spécialiste de l'installation électrique ouvre le rabat de soupape. Pour l'été, le calorifer est éteint. En tant que liquide de refroidissement, l'eau chaude est utilisée, fournie à partir d'une chaudière intra-eau. Le système de contrôle automatique de la température de l'air n'est pas fourni, à la suite de laquelle il existe une grande dépassement de la ressource.
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En raison de l'émergence de nouvelles exigences en matière de systèmes de ventilation, les méthodes expérimentales pour la définition de circuits de contrôle fermés ne peuvent résoudre complètement la tâche d'automatisation du processus. Les paramètres expérimentaux ont mis en place des critères d'optimisation (critères de qualité de gestion), ce qui limite leur champ d'application. La synthèse paramétrique du système de gestion, qui prend en compte toutes les exigences de la tâche technique nécessite un modèle mathématique de l'objet. L'article analyse les structures de modèles mathématiques de l'unité de ventilation, la méthode d'identification de l'installation de ventilation est prise en compte, la possibilité d'appliquer les modèles obtenus à utiliser dans la pratique est considérée.
Mots-clés: identification, modèle mathématique, installation de ventilation, étude expérimentale du modèle mathématique, critères de qualité du modèle mathématique.
Aspects pratiques de l'identification du modèle mathématique
De l'installation de ventilation
En ce qui concerne l'occurrence de nouvelles exigences de la ventilation des systèmes, des méthodes expérimentales d'ajustement des contours de gestion fermées peuvent "résoudre un problème d'automatisation du processus technologique. Les méthodes expérimentales d'ajustement ont les critères d'optimisation (critère de qualité de la direction) qui limite la zone de leur application. Synthèse paramétricale du système de contrôle, le projet technique compte tenu de toutes les exigences, exige un modèle mathématique d'objet. Dans l'article à résulter de l'analyse des structures de modèles mathématiques de l'installation de ventilation, la méthode L'identification de l'installation de ventilation est envisagée, la possibilité d'application des modèles reçus d'application dans la pratique est estimée.
Mots clés: identification, modèle mathématique, installation de ventilation, recherche expérimentale du modèle mathématique, critères de qualité du modèle mathématique.
introduction
La gestion des systèmes de ventilation est l'une des tâches principales de l'automatisation des systèmes d'ingénierie du bâtiment. Les exigences relatives aux systèmes d'installation de ventilation sont formulées en tant que critères de qualité dans le domaine temporel.
Critères de qualité principaux:
1. Heure de transition (TNN) - Temps de sortie du mode de ventilation au mode de fonctionnement.
2. L'erreur établie (EUST) est la déviation maximale autorisée de la température de l'air fourni par la spécifiée.
Critères de qualité indirects:
3. Overbill (AH) - permission de puissance lors du contrôle de l'unité de ventilation.
4. Le degré d'oscillativité (Y) est une usure excessive de l'équipement de ventilation.
5. Le degré d'atténuation (Y) - caractérise la qualité et la vitesse d'établissement du mode de température souhaité.
La tâche principale de l'automatisation du système de ventilation est la synthèse paramétrique du régulateur. La synthèse paramétrique consiste à déterminer les coefficients de régulateur afin de fournir des critères de qualité du système de ventilation.
Pour la synthèse de l'unité de ventilation, des méthodes d'ingénierie sont sélectionnées, pratiques pour une utilisation dans la pratique, qui ne nécessitent pas de recherche du modèle mathématique de l'objet: Méthode n ° Subso18-21§1eg (g), méthode de Syep-Ngope8- KE8, SCS (SNK). Les systèmes modernes de systèmes d'automatisation de ventilation sont fabriqués selon des exigences élevées d'indicateurs de qualité, les conditions limites admissibles des indicateurs sont réduites, des tâches de gestion multi-critères apparaissent. Les méthodes d'ingénierie pour la configuration des régulateurs ne permettent pas de modifier les critères de qualité posés. Par exemple, lors de l'utilisation de la méthode N2 de réglage du régulateur, le critère de qualité est que la diminution de l'atténuation est égale à quatre, et lors de l'utilisation de la méthode de référence, le critère de qualité est le taux d'augmentation maximale en l'absence d'ensemble. L'utilisation de ces méthodes dans la résolution de tâches de gestion multi-critères nécessite une correction manuelle supplémentaire des coefficients. Le temps et la qualité de la configuration des circuits de contrôle, dans ce cas, dépend de l'expérience d'un ingénieur de l'ajusteur.
L'utilisation de moyens modernes de modélisation mathématique pour la synthèse du système d'installation de ventilation améliore considérablement la qualité des processus de contrôle, réduit le temps de configuration du système et vous permet également de synthétiser des moyens algorithmiques de détection et de prévenir les accidents. Pour simuler le système de contrôle, vous devez créer un modèle mathématique adéquat de l'unité de ventilation (objet de contrôle).
L'utilisation pratique des modèles mathématiques sans évaluer l'adéquation provoque un certain nombre de problèmes:
1. Les réglages du régulateur obtenu lors de la modélisation mathématique ne garantissent pas la conformité aux indicateurs de qualité dans la pratique.
2. L'application dans la pratique des régulateurs avec un modèle mathématique hypothécaire (gestion forcée, extrapolateur Smith, etc.) peut provoquer une détérioration des indicateurs de qualité. Si la constante de temps constante ou une gaine sous-estimée augmente la durée de sortie de l'unité de ventilation sur le mode de fonctionnement, avec un coefficient de gain submergé, une usure excessive d'équipement de ventilation se produit, etc.
3. Demande dans la pratique Les régulateurs adaptatifs avec une évaluation sur le modèle de référence provoquent également la détérioration des indicateurs de qualité au même exemple.
4. Les paramètres d'ajustement obtenus par des méthodes de contrôle optimales ne garantissent pas la conformité des indicateurs de qualité dans la pratique.
Le but de cette étude est de déterminer la structure du modèle mathématique de l'unité de ventilation (en fonction du circuit de contrôle du régime de température) et d'évaluer son adéquation aux processus de chauffage physique réels dans les systèmes de ventilation.
L'expérience de la conception des systèmes de gestion montre qu'il est impossible d'obtenir un modèle mathématique, un système réel adéquat, uniquement sur la base d'études théoriques des processus physiques du système. Par conséquent, lors de la synthèse du modèle de la centrale de ventilation, des expériences ont été effectuées en même temps que des études théoriques ont été effectuées pour déterminer et clarifier le modèle mathématique du système - son identification.
Processus technologique du système de ventilation, l'organisation de l'expérience
et identification structurelle
L'objet de contrôle du système de ventilation est le climatiseur central dans lequel le flux d'air est accessible et son alimentation dans des salles ventilées. La tâche du système de contrôle de la ventilation locale maintient automatiquement la température de l'air d'alimentation dans le canal. La valeur actuelle de la température de l'air est estimée par le capteur installé dans le canal d'alimentation ou dans la salle de maintenance. Le réglage de la température de l'air d'alimentation est effectué par calorifère électrique ou en eau. Lors de l'utilisation d'un support d'eau, l'actionneur est une vanne à trois voies, lors de l'utilisation d'un support électrique - un régulateur de puissance d'impulsion et de thyristor.
L'algorithme de contrôle de la température de l'air standard est un système de commande automatique fermé (SAR), avec un contrôleur PID en tant que dispositif de commande. La structure du système de commande automatisé pour contrôler la température de l'air de la ventilation d'air est donnée (Fig. 1).
Figure. 1. Schéma structurel d'un système de contrôle de ventilation automatisé (canal de commande d'air de fourniture). WTP - Régulateur PF, Life - PF de l'organe exécutif, WCal - Calrifer PF, WW - Fonction de transmission de conduit d'air. et1 est le point de consigne de la température, XI - la température dans le canal, XI - les lectures du capteur, E1 est l'erreur de contrôle, effet de contrôle U1 du régulateur, U2 - Test de l'actionneur du signal de régulateur, U3 - Heat transmis par le calorior dans le canal.
La synthèse du modèle mathématique du système de ventilation suppose que la structure de chaque fonction de transfert est connue, qui est incluse dans sa composition. L'utilisation d'un modèle mathématique contenant les fonctions de transfert d'éléments individuels du système est une tâche stimulante et ne garantit pas en pratique la superposition d'éléments individuels avec le système source. Pour identifier un modèle mathématique, la structure du système de contrôle de ventilation est commodément divisée en deux parties: a priori connu (régulateur) et un inconnu (objet). Le rapport d'engrenage de l'objet ^ o) comprend: la fonction de transfert de l'actionneur ^ io), la fonction de transfert du canal Calrifer ^), la fonction de transfert du conduit ^ bb), le rapport engrenage du capteur ^ DATES) . La tâche d'identifier l'unité de ventilation lors du contrôle de la température du flux d'air est réduite à la définition de la dépendance fonctionnelle entre le signal de commande à l'actionneur du califer u1 et la température du flux d'air XI.
Pour déterminer la structure du modèle mathématique de l'unité de ventilation, il est nécessaire de mener une expérience sur l'identification. L'obtention des caractéristiques souhaitées est possible par expérience passive et active. La méthode d'expérimentation passive est basée sur l'enregistrement des paramètres de processus contrôlés dans le fonctionnement normal de l'objet sans faire de perturbations intentionnelles. Au stade de la configuration, le système de ventilation n'est pas en fonctionnement normal. La méthode d'expérimentation passif ne convient pas à nos fins. La méthode d'expérimentation active repose sur l'utilisation de certaines perturbations artificielles entrées dans un objet sur un programme prédéterminé.
Il existe trois méthodes de principe pour l'identification active de l'objet: la méthode caractéristique transitoire (réaction d'objet à la "étape"), le procédé de perturbation de l'objet par des signaux de la forme périodique (la réaction de l'objet pour les perturbations harmoniques avec différents fréquences) et la méthode de réaction de l'objet sur la delta-impulsion. En raison de la grande inertie des systèmes de ventilation (le TOB provient de dizaines de secondes à quelques minutes) Identification par des signaux de course
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