Matematički model ventilacijskih sustava. Suvremeni problemi znanosti i obrazovanja. Dovodni i odsisni centrifugalni ventilatori

1

U radu se razmatraju procesi modeliranja ventilacije i disperzije njezinih emisija u atmosferi. Modeliranje se temelji na rješavanju sustava Navier-Stokesovih jednadžbi, zakona održanja mase, količine gibanja i topline. Razmatraju se različiti aspekti numeričkog rješavanja ovih jednadžbi. Predložen je sustav jednadžbi koji omogućuje izračunavanje vrijednosti koeficijenta pozadinske turbulencije. Za hiposoničnu aproksimaciju predloženo je rješenje, zajedno s jednadžbama hidroplinodinamike danim u članku, za jednadžbu stajanja idealnog realnog plina i pare. Ova jednadžba je modifikacija van der Waalsove jednadžbe i točnije uzima u obzir veličinu molekula plina ili pare i njihovu interakciju. Na temelju uvjeta termodinamičke stabilnosti dobiva se relacija koja omogućuje isključivanje fizički neostvarivih korijena pri rješavanju jednadžbe za volumen. Provedena je analiza dobro poznatih računalnih modela i računskih paketa dinamike fluida.

modeliranje

ventilacija

turbulencija

jednadžbe prijenosa topline i mase

jednadžba stanja

pravi plin

rasipanje

1. Berlyand M. E. Suvremena pitanja atmosferske difuzije i onečišćenja zraka. - L.: Gidrometeoizdat, 1975. - 448 str.

2. Belyaev N. N. Modeliranje procesa disperzije otrovnog plina u uvjetima razvoja // Bilten DIIT-a. - 2009. - br. 26 - S. 83-85.

3. Byzova N. L., Garger E. K., Ivanov V. N. Eksperimentalna istraživanja atmosferske difuzije i proračuni raspršenja nečistoća. - L.: Gidrometeoizdat, 1985. - 351 str.

4. Datsyuk T. A. Modeliranje disperzije ventilacijskih emisija. - St. Petersburg: SPbGASU, 2000. - 210 str.

5. Sauts A. V. Primjena algoritama kognitivne grafike i metoda matematičke analize za proučavanje termodinamičkih svojstava izobutana R660A na liniji zasićenja: Potpora br. 2S/10: izvješće o istraživanju (konačno) / GOUVPO SPbGASU; ruke Gorokhov V.L. 30.- Br. GR 01201067977.- Inv. Broj 02201158567.

Uvod

Pri projektiranju industrijskih kompleksa i jedinstvenih objekata potrebno je sveobuhvatno obrazložiti pitanja koja se odnose na osiguranje kvalitete zračnog okoliša i normaliziranih parametara mikroklime. S obzirom na visoke troškove proizvodnje, ugradnje i rada ventilacijskih i klimatizacijskih sustava, postavljaju se povećani zahtjevi za kvalitetu inženjerskih proračuna. Da biramo racionalno dizajnerska rješenja u području ventilacije potrebno je moći analizirati situaciju u cjelini, tj. otkriti prostorni odnos dinamičkih procesa koji se odvijaju u zatvorenom prostoru iu atmosferi. Procijenite učinkovitost ventilacije, koja ne ovisi samo o količini zraka koji se dovodi u prostoriju, već io usvojenoj shemi distribucije zraka i koncentraciji štetne tvari u vanjskom zraku na mjestima usisnika zraka.

Svrha članka- korištenje analitičkih ovisnosti, pomoću kojih se izvode proračuni količine štetnih emisija, za određivanje veličine kanala, zračnih kanala, šahtova i izbor načina obrade zraka i sl. U tom slučaju preporučljivo je koristiti programski proizvod Potok s VSV modulom. Za pripremu početnih podataka potrebno je imati dijagrame projektiranih ventilacijskih sustava s naznačenim duljinama sekcija i protokom zraka na krajnjim sekcijama. Ulazni podaci za proračun su opis ventilacijskih sustava i zahtjeva za iste. Matematičkim modeliranjem rješavaju se sljedeća pitanja:

• izbor optimalnih opcija za dovod i uklanjanje zraka;
• raspodjela parametara mikroklime po volumenu prostorija;
• procjena aerodinamičkog režima razvoja;
• izbor mjesta za dovod i odvod zraka.

Polja brzine, tlaka, temperature, koncentracije u prostoriji i atmosferi formiraju se pod utjecajem mnogih čimbenika čiju je ukupnost prilično teško uzeti u obzir u inženjerskim proračunskim metodama bez uporabe računala.

Primjena matematičkog modeliranja u problemima ventilacije i aerodinamike temelji se na rješavanju sustava Navier-Stokesovih jednadžbi.

Za simulaciju turbulentnih strujanja potrebno je riješiti sustav masa i Reynoldsovih jednadžbi očuvanja (očuvanje momenta):

(2)

gdje t- vrijeme, x= X i , j , k- prostorne koordinate, u=u i , j , k su komponente vektora brzine, R- pijezometrijski tlak, ρ - gustoća, τ i J su komponente tenzora naprezanja, s m- masovni izvor, s i su komponente izvora impulsa.

Tenzor napona se izražava kao:

(3)

gdje sij- tenzor brzine deformacije; δ i J- tenzor dodatnih naprezanja koji nastaju zbog prisutnosti turbulencije.

Za informacije o temperaturnim poljima T i koncentracija Sštetnih tvari, sustav je dopunjen sljedećim jednadžbama:

jednadžba očuvanja topline

pasivna jednadžba očuvanja primjesa S

(5)

gdje CR- koeficijent toplinskog kapaciteta, λ - koeficijent toplinske vodljivosti, k= k i , j , k- koeficijent turbulencije.

Osnovni faktor turbulencije k baze se određuje pomoću sustava jednadžbi:

(6)

gdje k f - koeficijent pozadinske turbulencije, k f \u003d 1-15 m 2 / s; ε = 0,1-04;

Koeficijenti turbulencije određuju se pomoću jednadžbi:

(7)

Na otvorenom prostoru s malom disipacijom, vrijednost k z je određen jednadžbom:

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

gdje k 0 - vrijednost kk na visokom z 0 (k 0 \u003d 0,1 m 2 / s pri z 0 = 2 m).

Na otvorenom prostoru profil brzine vjetra nije deformiran;

Uz nepoznatu atmosfersku stratifikaciju na otvorenom području, profil brzine vjetra može se odrediti:

; (9)

gdje je z 0 - zadana visina (visina lopatice); u 0 - brzina vjetra na visini z 0 ; B = 0,15.

Pod uvjetom (10), lokalni Richardsonov kriterij Ri definirano kao:

(11)

Razlikujemo jednadžbu (9), izjednačavamo jednadžbe (7) i (8), odatle izražavamo k baze

(12)

Izjednačimo jednadžbu (12) s jednadžbama sustava (6). Zamijenimo (11) i (9) u dobivenu jednakost, u konačnom obliku dobivamo sustav jednadžbi:

(13)

Pojam pulsiranja, slijedeći ideje Boussinesqa, predstavljen je kao:

(14)

gdje je μ t- turbulentna viskoznost i dodatni članovi u jednadžbama prijenosa energije i komponente nečistoća modeliraju se kako slijedi:

(15)

(16)

Sustav jednadžbi zatvoren je pomoću jednog od niže opisanih modela turbulencije.

Za turbulentna strujanja koja se proučavaju u ventilacijskoj praksi preporučljivo je koristiti ili Boussinesqovu hipotezu o malosti promjena gustoće ili tzv. "hiposoničnu" aproksimaciju. Pretpostavlja se da su Reynoldsovi naponi proporcionalni vremenski prosječnim brzinama deformacije. Uvodi se koeficijent turbulentne viskoznosti, ovaj koncept se izražava kao:

. (17)

Efektivni koeficijent viskoznosti izračunava se kao zbroj molekularnog i turbulentnog koeficijenta:

(18)

"Hiposonična" aproksimacija uključuje rješavanje, zajedno s gornjim jednadžbama, jednadžbe stanja za idealni plin:

ρ = str/(RT) (19)

gdje str - pritisak u okoliš; R je plinska konstanta.

Za točnije izračune, gustoća nečistoća može se odrediti pomoću modificirane van der Waalsove jednadžbe za stvarne plinove i pare

(20)

gdje su konstante N i M- uzeti u obzir asocijaciju/disocijaciju molekula plina ili pare; a- uzima u obzir druge interakcije; b" - uzimajući u obzir veličinu molekula plina; υ=1/ρ.

Odvojivši iz jednadžbe (12) tlak R i diferencirajući ga po volumenu (uzimajući u obzir termodinamičku stabilnost), dobivamo sljedeću relaciju:

. (21)

Ovaj pristup omogućuje značajno smanjenje vremena izračuna u usporedbi sa slučajem korištenja potpunih jednadžbi za stlačivi plin bez smanjenja točnosti dobivenih rezultata. Ne postoji analitičko rješenje gornjih jednadžbi. U tom smislu koriste se numeričke metode.

Rješavanje problema ventilacije povezanih s prijenosom skalarnih tvari turbulentnim strujanjem, pri rješavanju diferencijalne jednadžbe koristiti shemu cijepanja fizikalnim procesima. Prema principima cijepanja, integracije s konačnim razlikama jednadžbi hidrodinamike i konvektivno-difuznog transporta skalarne tvari u svakom vremenskom koraku Δ t provodi se u dvije faze. U prvoj fazi izračunavaju se hidrodinamički parametri. U drugoj fazi rješavaju se jednadžbe difuzije na temelju izračunatih hidrodinamičkih polja.

Utjecaj prijenosa topline na formiranje polja brzine zraka uzet je u obzir pomoću Boussinesqove aproksimacije: u jednadžbu gibanja za okomitu komponentu brzine uveden je dodatni član koji uzima u obzir sile uzgona.

Za rješavanje problema turbulentnog gibanja fluida poznata su četiri pristupa:

• izravno modeliranje "DNS" (rješavanje nestacionarnih Navier-Stokesovih jednadžbi);
• rješenje usrednjenih Reynoldsovih jednadžbi "RANS", čiji sustav, međutim, nije zatvoren i treba dodatne zatvarajuće relacije;
• metoda velikih vrtloga „LES » , koji se temelji na rješavanju nestacionarnih Navier-Stokesovih jednadžbi s parametrizacijom vrtloga podmrežne skale;
• DES metoda , koji predstavlja kombinaciju dva načina: u zoni odvojenih tokova - "LES", i u području "glatkog" toka - "RANS".

Najprivlačnija sa stajališta točnosti dobivenih rezultata nedvojbeno je metoda izravne numeričke simulacije. Međutim, trenutno mogućnosti računalne tehnologije još ne dopuštaju rješavanje problema s realnom geometrijom i brojevima. Ponovno, i s rezolucijom vrtloga svih veličina. Stoga se pri rješavanju širokog spektra inženjerskih problema koriste numerička rješenja Reynoldsovih jednadžbi.

Trenutno se certificirani paketi kao što su STAR-CD, FLUENT ili ANSYS/FLOTRAN uspješno koriste za simulaciju problema s ventilacijom. S ispravno formuliranim problemom i racionalnim algoritmom rješenja, rezultirajuća količina informacija omogućuje vam odabir u fazi projektiranja najbolja opcija, ali izvođenje izračuna pomoću ovih programa zahtijeva odgovarajuću obuku, a njihova nepravilna uporaba može dovesti do pogrešnih rezultata.

Kao "osnovni slučaj" možemo uzeti u obzir rezultate općepriznatih metoda izračuna bilance, koji nam omogućuju usporedbu integralnih vrijednosti karakterističnih za problem koji se razmatra.

Jedan od važne točke pri korištenju univerzalnih programskih sustava za rješavanje problema ventilacije je izbor modela turbulencije. Do sada se zna veliki broj različiti modeli turbulencije koji se koriste za zatvaranje Reynoldsovih jednadžbi. Modeli turbulencije klasificiraju se prema broju parametara za karakteristike turbulencije i to jednoparametarski, dvoparametarski i troparametarski.

Većina poluempirijskih modela turbulencije, na ovaj ili onaj način, koristi "hipotezu o lokalitetu turbulentnog transportnog mehanizma", prema kojoj je mehanizam turbulentnog prijenosa momenta potpuno određen postavljanjem lokalnih izvodnica prosječnih brzina i fizička svojstva tekućine. Ova hipoteza ne uzima u obzir utjecaj procesa koji se odvijaju daleko od razmatrane točke.

Najjednostavniji su jednoparametarski modeli koji koriste koncept turbulentne viskoznosti "n t”, a pretpostavlja se da je turbulencija izotropna. Modificirana verzija "n t-92" preporučuje se za modeliranje mlaza i odvojenih tokova. Dobro slaganje s eksperimentalnim rezultatima daje i jednoparametarski model "S-A" (Spalart - Almaras), koji sadrži transportnu jednadžbu za količinu .

Nedostatak modela s jednom transportnom jednadžbom je nedostatak informacija o distribuciji skale turbulencije L. Po iznosu L procesi prijenosa, metode nastanka turbulencije, disipacija utjecaja turbulentne energije. Univerzalna ovisnost za definiranje L ne postoji. Jednadžba skale turbulencije Lčesto se pokaže upravo ona jednadžba koja određuje točnost modela i, sukladno tome, područje njegove primjenjivosti. U osnovi, opseg ovih modela ograničen je na relativno jednostavna posmična strujanja.

U dvoparametarskim modelima, osim skale turbulencije L, koristite kao drugi parametar brzinu disipacije turbulentne energije . Takvi se modeli najčešće koriste u suvremenoj računskoj praksi i sadrže jednadžbe prijenosa i disipacije energije turbulencije.

Dobro poznati model uključuje jednadžbe za prijenos energije turbulencije k a brzina disipacije turbulentne energije ε. Modeli poput " k- e" može se koristiti i za strujanja uz zid i za složenija odvojena strujanja.

Dva modela parametara koriste se u niskim i visokim Reynolds verzijama. U prvom se izravno uzima u obzir mehanizam interakcije između molekularnog i turbulentnog transporta u blizini čvrste površine. U visoko-Reynoldsovoj verziji, mehanizam turbulentnog transporta u blizini čvrste granice opisuje se posebnim funkcijama blizu stijenke koje povezuju parametre strujanja s udaljenosti do stijenke.

Trenutačno su među onima koji najviše obećavaju SSG i Gibson-Launder modeli, koji koriste nelinearni odnos između Reynoldsovog turbulentnog tenzora naprezanja i tenzora prosječne brzine deformacije. Razvijeni su za poboljšanje predviđanja odvojenih tokova. Budući da se u njima izračunavaju sve komponente tenzora, zahtijevaju velike računalne resurse u usporedbi s dvoparametarskim modelima.

Za složene odvojene tokove, neke su prednosti otkrivene korištenjem jednoparametarskih modela "n t-92", "S-A" u pogledu točnosti predviđanja parametara protoka i brzine brojanja u usporedbi s dvoparametarskim modelima.

Na primjer, program STAR-CD omogućuje korištenje modela tipa " k- e", Spalarta - Almaras, "SSG", "Gibson-Launder", kao i metoda velikih vrtloga "LES", te metoda "DES". Zadnje dvije metode su prikladnije za proračun kretanja zraka u uvjetima složene geometrije, gdje će se pojaviti brojna odvojena vrtložna područja, ali zahtijevaju velike računske resurse.

Rezultati proračuna značajno ovise o izboru računske mreže. Trenutno se za izradu rešetki koriste posebni programi. Mrežne ćelije mogu imati različite oblike i veličine, najprikladnije za rješavanje određenog problema. Najjednostavnija vrsta mreže, kada su ćelije iste i imaju kubični ili pravokutni oblik. Univerzalni računalni programi koji se trenutno koriste u inženjerskoj praksi omogućuju rad na proizvoljnim nestrukturiranim mrežama.

Za izvođenje proračuna numeričke simulacije problema ventilacije potrebno je postaviti rubne i početne uvjete, tj. vrijednosti zavisnih varijabli ili njihovih normalnih gradijenata na granicama računske domene.

Zadatak s dovoljnim stupnjem točnosti geometrijskih značajki predmeta koji se proučava. U ove svrhe mogu se preporučiti paketi kao što su SolidWorks, Pro / Engeneer, NX Nastran za izradu trodimenzionalnih modela. Prilikom konstruiranja računske mreže, broj ćelija se bira tako da se dobije pouzdano rješenje uz minimalno vrijeme izračuna. Treba odabrati jedan od poluempirijskih modela turbulencije koji je najučinkovitiji za razmatrano strujanje.

NA zaključak dodajemo da je potrebno dobro razumijevanje kvalitativne strane procesa koji se odvijaju kako bi se pravilno formulirali rubni uvjeti problema i procijenila pouzdanost rezultata. Modeliranje ventilacijskih emisija u fazi projektiranja objekata može se smatrati jednim od aspekata informacijskog modeliranja usmjerenog na osiguranje ekološke sigurnosti objekta.

Recenzenti:

• Volikov Anatolij Nikolajevič, doktor tehničkih znanosti, profesor Katedre za opskrbu toplinom i plinom i zaštitu zraka, FGBOU VPOU "SPbGASU", St. Petersburg.
• Poluškin Vitalij Ivanovič, doktor tehničkih znanosti, profesor, profesor Katedre za grijanje, ventilaciju i klimatizaciju, FGBOU VPO "SPbGASU", St. Petersburg.

Bibliografska poveznica

Datsyuk T.A., Sauts A.V., Yurmanov B.N., Taurit V.R. MODELIRANJE PROCESA VENTILACIJE // Suvremeni problemi znanosti i obrazovanja. - 2012. - br. 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6744 (datum pristupa: 17.10.2019.). Predstavljamo vam časopise koje izdaje izdavačka kuća "Academy of Natural History"

Glebov R. S., doktorand Tumanov M. P., kandidat tehničkih znanosti, izvanredni profesor

Antjušin S. S., postdiplomski student (Moskva državni institut Elektronika i matematika (Tehničko sveučilište)

PRAKTIČNI ASPEKTI IDENTIFIKACIJE MATEMATIČKOG MODELA

VENTILACIONA JEDINICA

Zbog pojave novih zahtjeva za ventilacijske sustave, eksperimentalne metode za postavljanje zatvorenih regulacijskih petlji ne mogu u potpunosti riješiti probleme automatizacije. tehnološki proces. Eksperimentalne metode ugađanja imaju ugrađene kriterije optimizacije (kriteriji kvalitete kontrole), što ograničava njihov opseg. Parametarska sinteza sustava upravljanja koja uvažava sve zahtjeve projektni zadatak, zahtijeva matematički model objekta. U članku se daje analiza struktura matematičkih modela ventilacijska jedinica, razmatra se metoda za identifikaciju ventilacijske jedinice, te procjenjuje mogućnost korištenja dobivenih modela za praktičnu primjenu.

Ključne riječi: identifikacija, matematički model, ventilacijska jedinica, eksperimentalna studija matematičkog modela, kriteriji kvalitete matematičkog modela.

PRAKTIČNI ASPEKTI IDENTIFIKACIJE MATEMATIČKOG MODELA

INSTALACIJE VENTILACIJE

U vezi s pojavom novih zahtjeva za ventilacijske sustave, eksperimentalne metode podešavanja zatvorenih kontura upravljanja ne mogu u potpunosti riješiti problem automatizacije tehnološkog procesa. Eksperimentalne metode podešavanja imaju postavljene kriterije optimizacije (kriterij kvaliteta upravljanja) što ograničava područje njihove primjene. Parametarska sinteza sustava upravljanja, tehnički projekt uvažavajući sve zahtjeve, zahtijeva matematički model objekta. ventilacijskih instalacija, razmatra se mogućnost primjene dobivenih modela za primjenu u praksa se procjenjuje.

Ključne riječi: identifikacija, matematički model, ventilacijska instalacija, eksperimentalno istraživanje matematičkog modela, kriteriji kvalitete matematičkog modela.

Uvod

Kontrola ventilacijskih sustava jedan je od glavnih zadataka automatizacije građevinskih inženjerskih sustava. Zahtjevi za sustave upravljanja ventilacijskim jedinicama formulirani su kao kriteriji kvalitete u vremenskoj domeni.

Glavni kriteriji kvalitete:

1. Vrijeme prijelaznog procesa (tnn) - vrijeme kada ventilacijska jedinica ulazi u način rada.

2. Stalna pogreška (eust) - najveće dopušteno odstupanje temperature dovodnog zraka od zadane.

Neizravni kriteriji kvalitete:

3. Prekoračenje (Ah) - prekomjerna potrošnja energije pri upravljanju ventilacijskom jedinicom.

4. Stupanj fluktuacije (y) - prekomjerno trošenje ventilacijske opreme.

5. Stupanj prigušenja (y) - karakterizira kvalitetu i brzinu uspostavljanja potrebnog temperaturnog režima.

Glavni zadatak automatizacije ventilacijskog sustava je parametarska sinteza regulatora. Parametarska sinteza sastoji se u određivanju koeficijenata regulatora za osiguranje kriterija kvalitete ventilacijskog sustava.

Za sintezu regulatora ventilacijske jedinice odabrane su inženjerske metode koje su pogodne za primjenu u praksi i ne zahtijevaju proučavanje matematičkog modela objekta: metoda Nabo18-21Seg1er (G), metoda Chin-NgoneS-KeS , nck(SNK). Do moderni sustavi automatizacija ventilacije, postavljaju se visoki zahtjevi na pokazatelje kvalitete, sužavaju se dopušteni granični uvjeti pokazatelja i pojavljuju se višekriterijski kontrolni zadaci. Inženjerske metode za podešavanje regulatora ne dopuštaju promjenu kriterija kvalitete upravljanja ugrađenih u njih. Na primjer, kada se koristi metoda N2 za ugađanje regulatora, kriterij kvalitete je faktor prigušenja jednak četiri, a kada se koristi metoda SHA, kriterij kvalitete je maksimalna brzina uspona u odsutnosti prekoračenja. Korištenje ovih metoda u rješavanju višekriterijskih problema zahtijeva dodatno ručno podešavanje koeficijenata. Vrijeme i kvaliteta podešavanja regulacijskih petlji u ovom slučaju ovisi o iskustvu servisera.

Primjena modernim sredstvima matematičko modeliranje za sintezu sustava upravljanja ventilacijskom jedinicom značajno poboljšava kvalitetu upravljačkih procesa, smanjuje vrijeme postavljanja sustava, a također vam omogućuje sintezu algoritamskih sredstava za otkrivanje i sprječavanje nesreća. Za simulaciju sustava upravljanja potrebno je izraditi odgovarajući matematički model ventilacijske jedinice (objekta upravljanja).

Praktična uporaba matematičkih modela bez procjene primjerenosti uzrokuje niz problema:

1. Postavke regulatora dobivene s matematičko modeliranje, ne jamče sukladnost pokazatelja kvalitete u praksi.

2. Primjena u praksi regulatora s ugrađenim matematičkim modelom (forsing kontrola, Smithov ekstrapolator itd.) može uzrokovati pogoršanje pokazatelja kvalitete. Ako vremenska konstanta ne odgovara ili je pojačanje podcijenjeno, vrijeme potrebno ventilacijskoj jedinici da dođe u način rada se povećava, ako je pojačanje preveliko, dolazi do prekomjernog trošenja ventilacijske opreme itd.

3. Praktična primjena adaptivnih regulatora s procjenom prema referentnom modelu također uzrokuje pogoršanje pokazatelja kvalitete slično gornjem primjeru.

4. Postavke regulatora dobivene optimalnim metodama upravljanja ne jamče usklađenost s pokazateljima kvalitete u praksi.

Svrha ovog rada je utvrditi strukturu matematičkog modela ventilacijske jedinice (prema regulacijskoj petlji temperaturni režim) i procjena njegove primjerenosti stvarnim fizikalnim procesima zagrijavanja zraka u ventilacijskim sustavima.

Iskustvo projektiranja sustava upravljanja pokazuje da je nemoguće dobiti matematički model adekvatan realnom sustavu samo na temelju teorijskih istraživanja fizikalnih procesa u sustavu. Stoga su u procesu sinteze modela ventilacijske jedinice, paralelno s teorijskim istraživanjima, provedeni eksperimenti za utvrđivanje i doradu matematičkog modela sustava – njegovu identifikaciju.

Tehnološki proces ventilacijskog sustava, organizacija pokusa

i strukturna identifikacija

Upravljački objekt ventilacijskog sustava je centralni klima uređaj, u kojem se protok zraka obrađuje i dovodi u ventilirane prostorije. Zadatak sustava kontrole lokalne ventilacije je automatsko održavanje temperature dovod zraka u kanalu. Trenutnu vrijednost temperature zraka procjenjuje senzor instaliran u dovodnom kanalu ili u servisiranoj prostoriji. Temperatura dovodnog zraka kontrolira se električnim ili vodenim grijačem. Pri korištenju bojlera izvršni organ je troputni ventil, kada koristite električni grijač - pulsni ili tiristorski regulator snage.

Standardni algoritam regulacije temperature dovodnog zraka je sustav upravljanja zatvorenom petljom (CAP), s PID regulatorom kao regulacijskim uređajem. Prikazana je struktura automatiziranog sustava za regulaciju temperature dovodnog zraka za ventilaciju (slika 1).

Riža. 1. Strukturni dijagram automatiziranog upravljačkog sustava ventilacijske jedinice (kontrolni kanal temperature dovodnog zraka). Wreg - PF regulatora, Lio - PF izvršnog tijela, Wcal - PF grijača zraka, Wvv - prijenosna funkcija zračnog kanala. u1 - zadana vrijednost temperature, XI - temperatura u kanalu, XI - očitanja senzora, E1 - pogreška upravljanja, U1 - upravljačko djelovanje regulatora, U2 - obrada signala regulatora od strane aktuatora, U3 - toplina koju grijač prenosi na kanal.

Sinteza matematičkog modela ventilacijskog sustava pretpostavlja da je poznata struktura svake prijenosne funkcije koja je njegov dio. Primjena matematičkog modela koji sadrži prijenosne funkcije pojedinih elemenata sustava složen je zadatak i u praksi ne jamči superpoziciju pojedinih elemenata s izvornim sustavom. Za identifikaciju matematičkog modela zgodno je strukturu sustava upravljanja ventilacijom podijeliti na dva dijela: apriori poznati (kontrolor) i nepoznat (objekt). Prijenosna funkcija objekta ^ob) uključuje: prijenosnu funkciju izvršnog tijela ^o), prijenosnu funkciju grijača zraka ^cal), prijenosnu funkciju zračnog kanala ^vv), prijenosnu funkciju senzora. ^datum). Zadatak identifikacije ventilacijske jedinice pri upravljanju temperaturom strujanja zraka svodi se na utvrđivanje funkcionalnog odnosa između upravljačkog signala na pokretačkom elementu grijača zraka U1 i temperature strujanja zraka XI.

Za određivanje strukture matematičkog modela ventilacijske jedinice potrebno je provesti identifikacijski eksperiment. Dobivanje željenih karakteristika moguće je pasivnim i aktivnim pokusom. Metoda pasivnog eksperimenta temelji se na registraciji kontroliranih parametara procesa u režimu normalnog rada objekta bez unošenja namjernih poremećaja u njega. U fazi postavljanja, ventilacijski sustav ne radi normalno, tako da metoda pasivnog eksperimenta nije prikladna za naše potrebe. Metoda aktivnog eksperimenta temelji se na korištenju određenih umjetnih poremećaja koji se uvode u objekt prema unaprijed planiranom programu.

Tri su temeljne metode aktivne identifikacije objekta: metoda prijelaznih karakteristika (reakcija objekta na "korak"), metoda perturbiranja objekta periodičkim signalima (reakcija objekta na harmonijske poremećaje različitim frekvencije) i metoda odgovora objekta na delta puls. Zbog velike inercije ventilacijskih sustava (TOB se kreće od desetaka sekundi do nekoliko minuta), identifikacija signalima peri

Za daljnje čitanje članka morate kupiti cijeli tekst. Članci se šalju u formatu PDF na e-mail adresu navedenu prilikom plaćanja. Vrijeme isporuke je manje od 10 minuta. Cijena po artiklu 150 rubalja.

Slični znanstveni radovi na temu "Opći i složeni problemi prirodnih i egzaktnih znanosti"

• ADAPTIVNO UPRAVLJANJE VENTILACIONOM JEDINICOM S DINAMIČKIM PROTOKOM DOSOBNOG ZRAKA

  Glebov R.S., Tumanov M.P. - 2012. (prikaz).

• Problem upravljanja i modeliranja izvanrednih situacija u rudnicima nafte

  Liskova M.Yu., Naumov I.S. - 2013. (prikaz).

• O PRIMJENI TEORIJE PARAMETRIJSKE KONTROLE ZA IZRAČUNALNE MODELE OPĆE RAVNOTEŽE

  ADILOV ZHEKSENBEK MAKEEVICH, ASHIMOV ABDYKAPPAR ASHIMOVICH, ASHIMOV ASCAR ABDIKAPPAROVICH, BOROVSKY NIKOLAY JURIEVICH, BOROVSKY YURI VYACHESLAVOVICH, SULTANOV BAKHYT TURLYKHANOVICH - 2010.

• MODELIRANJE BIOKLIMATSKOG KROVA PRIMJENOM PRIRODNE VENTILACIJE

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

Poštovani članovi povjerenstva za ovjeravanje, predstavljam vam diplomu kvalifikacijski rad, čija je svrha razviti sustav automatska kontrola prisilna i ispušna ventilacija proizvodnih pogona.

Poznato je da je automatizacija jedan od najvažnijih čimbenika rasta produktivnosti rada u industrijskoj proizvodnji, rasta kvalitete proizvoda i usluga. Stalno širenje opsega automatizacije jedno je od glavnih obilježja industrije u ovoj fazi. Izrađeni diplomski projekt jedna je od ideja nasljeđivanja razvojnog koncepta izgradnje "inteligentnih" zgrada, odnosno objekata u kojima se tehničkim sredstvima kontroliraju uvjeti ljudskog života.

Glavni zadaci koje treba riješiti u dizajnu su modernizacija postojećeg sustava ventilacije zraka na mjestu implementacije - proizvodne radionice JSC VOMZ kako bi se osigurala njegova učinkovitost (ušteda u potrošnji energije i topline, smanjenje troškova održavanja sustava, smanjenje zastoja), održavanje ugodne mikroklime i čistoće zraka u radnim prostorima, operativnost i stabilnost, pouzdanost sustava u hitnim / kritičnim načinima rada.

Problem koji se razmatra u diplomskom projektu je zbog dotrajalosti i tehničke dotrajalosti (istrošenosti) postojećeg sustava upravljanja PVV. Distribuirani princip korišten u izgradnji IPV-a isključuje mogućnost centraliziranog upravljanja (pokretanje i praćenje stanja). Nedostatak jasnog algoritma za pokretanje/zaustavljanje sustava također čini sustav nepouzdanim zbog ljudska pogreška, i odsutnost hitnih načina rada - nestabilno u odnosu na zadatke koji se rješavaju.

Aktualnost problema dizajna diplome je zbog ukupni rast bolesti dišnog sustava i prehlade radnika, opći pad produktivnosti rada i kvalitete proizvoda u ovoj oblasti. Razvoj novog ACS PVV izravno je povezan s politikom kvalitete tvornice (ISO 9000), kao i programima modernizacije tvorničke opreme i automatizacije sustava za održavanje života u radionicama.

Središnji upravljački element sustava je ormar automatizacije s mikrokontrolerom i opremom, odabranom na temelju rezultata marketinškog istraživanja (poster 1). Ponuda na tržištu je mnoga, ali odabrana oprema je barem jednako dobra kao i analogne. Važan kriterij bio je trošak, potrošnja energije i zaštitna izvedba opreme.

Funkcionalni dijagram automatizacije PVV-a prikazan je na crtežu 1. Centralizirani pristup odabran je kao glavni u dizajnu ACS-a, što omogućuje mobilno dovođenje sustava, ako je potrebno, do implementacije prema mješovitoj pristup, koji podrazumijeva mogućnost dispečiranja i komunikacije s drugim industrijskim mrežama. Centralizirani pristup je visoko skalabilan, dovoljno fleksibilan – sva ova svojstva kvalitete određena su odabranim mikrokontrolerom – WAGO I/O sustavom, kao i implementacijom upravljačkog programa.

Tijekom projektiranja odabrani su elementi automatizacije - aktuatori, senzori, kriterij odabira bio je funkcionalnost, stabilnost rada u kritičnim načinima rada, raspon mjerenja / kontrole parametra, značajke instalacije, oblik izlaznog signala, načini rada. Glavni matematički modeli te simulirao rad sustava regulacije temperature zraka uz kontrolu položaja zaklopke troputnog ventila. Simulacija je provedena u okruženju VisSim.

Za regulaciju je odabrana metoda "balansiranja parametara" u području kontroliranih vrijednosti. Kao zakon upravljanja odabran je proporcionalni jer nema visokih zahtjeva za točnost i brzinu sustava, a rasponi ulazno/izlaznih vrijednosti su mali. Funkcije kontrolera obavlja jedan od priključaka kontrolera u skladu s programom upravljanja. Rezultati simulacije ovog bloka prikazani su na posteru 2.

Algoritam rada sustava prikazan je na crtežu 2. Upravljački program koji implementira ovaj algoritam sastoji se od funkcionalnih blokova, bloka konstanti, koriste se standardne i specijalizirane funkcije. Fleksibilnost i skalabilnost sustava osigurana je kako programski (korištenje FB-ova, konstanti, oznaka i prijelaza, kompaktnost programa u memoriji kontrolera) tako i tehnički (ekonomično korištenje ulazno/izlaznih portova, redundantni portovi).

Programski osigurava radnje sustava u hitnim načinima rada (pregrijavanje, kvar ventilatora, hipotermija, začepljenje filtera, požar). Algoritam rada sustava u režimu zaštite od požara prikazan je na crtežu 3. Ovaj algoritam uzima u obzir zahtjeve standarda za vrijeme evakuacije i mjere zaštite od požara. Općenito, primjena ovog algoritma je učinkovita i dokazana testovima. Također je riješen problem modernizacije ispušnih napa u smislu zaštite od požara. Pronađena rješenja su razmotrena i prihvaćena kao preporuke.

Pouzdanost projektiranog sustava u potpunosti ovisi o pouzdanosti softvera i upravljačkog sklopa u cjelini. Izrađeni upravljački program podvrgnut je procesu otklanjanja pogrešaka, ručnom, strukturnom i funkcionalnom ispitivanju. Odabrane su samo preporučene i certificirane jedinice kako bi se osigurala pouzdanost i usklađenost s jamstvom opreme za automatizaciju. Jamstvo proizvođača za odabrani ormarić automatike, uz poštivanje jamstvenih obveza, iznosi 5 godina.

Također, razvijena je generalizirana struktura sustava, izgrađen je satni ciklogram rada sustava, formirana je tablica priključaka i oznaka kabela, dijagram instalacije ACS-a.

Ekonomski pokazatelji projekta koje sam izračunao u organizacijskom i ekonomskom dijelu prikazani su na plakatu br.3. Isti poster prikazuje dijagram procesa dizajna. Za ocjenu kvalitete programa upravljanja korišteni su kriteriji prema GOST RISO/IEC 926-93. Razred ekonomska učinkovitost razvoj je proveden pomoću SWOT analize. Očigledno, projektirani sustav ima nisku cijenu (struktura troškova - poster 3) i relativno brza razdoblja povrata (izračunato uz minimalne uštede). Stoga možemo zaključiti o visokoj ekonomskoj učinkovitosti razvoja.

Osim toga, riješena su pitanja zaštite na radu, električne sigurnosti i ekološke prihvatljivosti sustava. Obrazložen je izbor vodljivih kabela, filtara zračnih kanala.

Dakle, kao rezultat činjenja diplomski rad izrađen je projekt modernizacije koji je optimalan u odnosu na sve postavljene zahtjeve. Ovaj projekt se preporučuje za realizaciju u skladu s uvjetima modernizacije opreme postrojenja.

Ako se isplativost i kvaliteta projekta potvrde probnim razdobljem, planira se implementacija razine dispečera korištenjem lokalne mreže poduzeća, kao i modernizacija ventilacije ostatka industrijski prostori kako bi ih spojili u jedinstvenu industrijsku mrežu. U skladu s tim, te faze uključuju razvoj dispečerskog softvera, bilježenje statusa sustava, grešaka, nezgoda (DB), organizaciju automatiziranog radnog mjesta ili kontrolnog mjesta (CCP). Također je moguće razraditi slabe točke postojećeg sustava, poput modernizacije jedinica za obradu, kao i dovršetak ventila za usis zraka s mehanizmom za zamrzavanje.

anotacija

Diplomski projekt sadrži uvod, 8 poglavlja, zaključak, popis literature, prijave te je 141 stranica strojanog teksta s ilustracijama.

U prvom dijelu dat je pregled i analiza potrebe za projektiranjem sustava automatskog upravljanja dovodno-odsisnom ventilacijom (ACS PVV) proizvodnih radionica, marketinška studija ormara automatizacije. Razmatraju se tipične sheme ventilacija i alternativni pristupi rješavanju problema dizajna diplome.

U drugom dijelu dan je opis postojećeg sustava PVW na objektu implementacije - OAO VOMZ, kao tehnološkog procesa. Formira se generalizirani blok dijagram automatizacije tehnološkog procesa pripreme zraka.

U trećem dijelu formuliran je prošireni tehnički prijedlog za rješavanje problema diplomskog dizajna.

Četvrti dio posvećen je razvoju samohodnih topova. Odabrani su elementi automatizacije i upravljanja, dat je njihov tehnički i matematički opis. Opisan je algoritam za regulaciju temperature dovodnog zraka. Formiran je model i provedena simulacija rada ACS-a za održavanje temperature zraka u prostoriji. Odabrano i opravdano električno ožičenje. Izrađen je taktni ciklogram rada sustava.

Peti dio sadrži tehnički podaci programabilni logički kontroler (PLC) WAGO I/O sustav. Dane su tablice veza senzora i aktuatora s PLC priključcima, uklj. i virtualni.

Šesti dio posvećen je razvoju algoritama funkcioniranja i pisanju PLC upravljačkog programa. Obrazložen je izbor programskog okruženja. Dani su blok-algoritmi za rješavanje izvanrednih situacija od strane sustava, blok-algoritmi za funkcionalne blokove koji rješavaju probleme pokretanja, upravljanja i regulacije. Odjeljak uključuje rezultate testiranja i otklanjanja pogrešaka upravljačkog programa PLC-a.

Sedmi odjeljak bavi se sigurnošću i ekološkom prihvatljivošću projekta. Provodi se analiza opasnih i štetnih čimbenika tijekom rada ACS PVV, donosi se odluka o zaštiti rada i osiguravanju ekološke prihvatljivosti projekta. Zaštita sustava od izvanrednih situacija se razvija, uklj. pojačanje sustava u smislu zaštite od požara i osiguranje stabilnosti rada tijekom hitne situacije. Razvijeni principal funkcionalni dijagram automatizacija specifikacije.

Osmi dio posvećen je organizacijskoj i ekonomskoj opravdanosti razvoja. Izračun troškova, učinkovitosti i razdoblja povrata razvoja dizajna, uklj. s obzirom na fazu provedbe. Odražene su faze razvoja projekta, procijenjen je intenzitet rada. Daje se procjena ekonomske učinkovitosti projekta korištenjem SWOT analize razvoja.

U zaključku se daju zaključci o diplomskom radu.

Uvod

Automatizacija je jedan od najvažnijih čimbenika rasta produktivnosti rada u industrijskoj proizvodnji. Stalni uvjet za ubrzanje stope rasta automatizacije je razvoj tehničkih sredstava automatizacije. Tehnička sredstva automatizacije uključuju sve uređaje uključene u sustav upravljanja i dizajnirane za primanje informacija, prijenos, pohranjivanje i pretvaranje, kao i za provedbu kontrolnih i regulatornih radnji na tehnološkom objektu upravljanja.

Razvoj tehnoloških sredstava automatizacije složen je proces koji se temelji na interesima automatizirane potrošačke proizvodnje, s jedne strane, i ekonomskim mogućnostima proizvodnih poduzeća, s druge strane. Primarni poticaj razvoju je povećanje učinkovitosti proizvodnje – potrošača kroz uvođenje nova tehnologija može biti izvedivo samo ako se troškovi brzo nadoknade. Stoga bi kriterij za sve odluke o razvoju i implementaciji novih alata trebao biti ukupni ekonomski učinak, uzimajući u obzir sve troškove razvoja, proizvodnje i implementacije. Sukladno tome, za razvoj, proizvodnju treba uzeti, prije svega, one mogućnosti tehničkih sredstava koje pružaju maksimalni ukupni učinak.

Stalno širenje opsega automatizacije jedno je od glavnih obilježja industrije u ovoj fazi.

Posebna pozornost posvećena je pitanjima industrijske ekologije i zaštite na radu u proizvodnji. Prilikom projektiranja Moderna tehnologija, opreme i konstrukcija, potrebno je znanstveno potkrijepiti razvoj sigurnosti i neškodljivosti rada.

Na sadašnja faza razvoj Nacionalna ekonomija zemlje jedan od glavnih zadataka je povećanje učinkovitosti društvene proizvodnje na temelju znanstveno-tehnološkog procesa i potpunijeg korištenja svih rezervi. Ovaj zadatak neraskidivo je povezan s problemom optimizacije dizajnerskih rješenja, čija je svrha stvoriti potrebne preduvjete za povećanje učinkovitosti kapitalnih ulaganja, smanjenje njihovih razdoblja povrata i osiguranje najvećeg povećanja proizvodnje za svaku potrošenu rublju. Povećanje produktivnosti rada, proizvodnju kvalitetnih proizvoda, poboljšanje uvjeta rada i odmora radnika osiguravaju sustavi ventilacije zraka koji stvaraju potrebnu mikroklimu i kvalitetu zraka u prostorijama.

Svrha diplomskog projekta je razvoj sustava automatskog upravljanja dovodno-odsisnom ventilacijom (ACS PVV) proizvodnih pogona.

Problem koji se razmatra u diplomskom projektu je zbog istrošenosti sustava automatske opreme PVV u JSC "Vologda Optical and Mechanical Plant". Osim toga, sustav je projektiran distribuirano, što eliminira mogućnost centraliziranog upravljanja i nadzora. Za objekt izvedbe odabrano je mjesto brizganja (B-kategorija zaštite od požara), kao i prostori uz njega - mjesto CNC strojeva, plansko-otpremni ured, skladišta.

Zadatci diplomskog projekta formulirani su kao rezultat proučavanja postojećeg stanja ACS PVV i na temelju analitičkog pregleda dani su u poglavlju 3. „Tehnički prijedlog“.

Korištenje kontrolirane ventilacije otvara nove mogućnosti za rješavanje navedenih problema. Razvijeni sustav automatskog upravljanja trebao bi biti optimalan u pogledu obavljanja zadanih funkcija.

Kao što je gore navedeno, relevantnost razvoja je zbog zastarjelosti postojećih samohodnih topova, povećanja broja popravci na ventilacijskim "rutama", te opći porast incidencije dišnih putova i prehlada radnika, sklonost pogoršanju osjećaja tijekom dugotrajnog rada, a posljedično i opći pad produktivnosti rada i kvalitete proizvoda. Važno je napomenuti da postojeći sustav upravljanja vatrom nije povezan s protupožarnom automatikom, što je nedopustivo za ovakvu proizvodnju. Razvoj novog ACS PVV izravno je povezan s politikom kvalitete tvornice (ISO 9000), kao i programima modernizacije tvorničke opreme i automatizacije sustava za održavanje života u radionicama.

Diplomski projekt koristi internetske resurse (forumi, elektroničke knjižnice, članke i publikacije, elektronički portali), kao i tehničku literaturu potrebnog područja i tekstove standarda (GOST, SNIP, SanPiN). Također, razvoj ACS PVV provodi se uzimajući u obzir prijedloge i preporuke stručnjaka, na temelju postojećih instalacijskih planova, kabelskih ruta, sustava zračnih kanala.

Vrijedno je napomenuti da se problem postavljen u diplomskom projektu odvija u gotovo svim starim tvornicama vojno-industrijskog kompleksa, ponovna oprema radionica jedan je od najvažnijih zadataka u smislu osiguranja kvalitete proizvoda za krajnjeg potrošača. Dakle, dizajn diplome će odražavati akumulirano iskustvo u rješavanju sličnih problema u poduzećima sa sličnim tipom proizvodnje.

1. Analitički pregled

1.1 Opća analiza potreba za projektiranjem ACS PVV

Najvažniji izvor uštede goriva i energetskih resursa koji se troše na opskrbu toplinom velikih industrijskih zgrada sa značajnom potrošnjom toplinske i električne energije je povećanje učinkovitosti sustava. dovodna i ispušna ventilacija(PVV) temeljen na korištenju suvremenih dostignuća računalne i upravljačke tehnike.

Obično se za upravljanje ventilacijskim sustavom koriste lokalni alati za automatizaciju. Glavni nedostatak takve regulacije je što ne uzima u obzir stvarnu zračnu i toplinsku bilancu zgrade i stvarne vremenske uvjete: vanjsku temperaturu zraka, brzinu i smjer vjetra, atmosferski tlak.

Stoga, pod utjecajem lokalne automatizacije, sustav ventilacije zraka u pravilu ne radi u optimalnom načinu rada.

Učinkovitost dovodno-odsisnog ventilacijskog sustava može se značajno povećati ako se sustavima optimalno upravlja na temelju upotrebe skupa odgovarajućih hardverskih i programskih alata.

Formiranje toplinski režim može se prikazati kao interakcija ometajućih i regulacijskih čimbenika. Za određivanje regulacijskog djelovanja potrebne su informacije o svojstvima i broju ulaznih i izlaznih parametara te uvjetima za odvijanje procesa prijenosa topline. Budući da je svrha upravljanja ventilacijskom opremom osigurati potrebne uvjete zraka u radno područje prostorima zgrada uz minimalne energetske i materijalne troškove, tada će uz pomoć računala biti moguće pronaći najbolju opciju i razviti odgovarajuće upravljačke radnje na ovom sustavu. Kao rezultat, računalo s odgovarajućim sklopom hardvera i softvera formira automatizirani sustav upravljanja toplinskim režimom prostorija zgrade (ACS TRP). Istodobno, također treba napomenuti da se pod računalom može razumjeti i upravljačka ploča EEW, i upravljačka ploča za praćenje stanja EEW, kao i najjednostavnije računalo sa simulacijskim programom za ACS. EEW-a, obrada rezultata i operativna kontrola na temelju njih.

Sustav automatskog upravljanja je kombinacija upravljačkog objekta (kontroliranog tehnološkog procesa) i upravljačkih uređaja čija interakcija osigurava automatski tijek procesa u skladu sa zadanim programom. U ovom slučaju, pod tehnološkim procesom podrazumijeva se slijed operacija koje je potrebno izvesti da bi se iz sirovine dobio gotov proizvod. U slučaju PVV-a, gotov proizvod je zrak u servisiranoj prostoriji sa zadanim parametrima (temperatura, sastav plina itd.), a sirovina je vanjski i otpadni zrak, nositelji topline, električna energija itd.

Osnova za funkcioniranje ACS PVV, kao i svaki sustav upravljanja, trebala bi se temeljiti Povratne informacije(OS): razvoj upravljačkih radnji na temelju informacija o objektu dobivenih pomoću senzora instaliranih ili raspoređenih na objektu.

Svaki specifičan ACS se razvija na temelju zadane tehnologije obrade protoka ulaznog zraka. Često je sustav opskrbe i ispušne ventilacije povezan sa sustavom klimatizacije (pripreme), što se također odražava u dizajnu automatizacije upravljanja.

Kada koristite samostalne uređaje ili kompletan tehnološke instalacije ACS za obradu zraka isporučuju se već ugrađeni u opremu i već ugrađeni s određenim upravljačkim funkcijama, koje su obično detaljno opisane u tehničkoj dokumentaciji. U tom slučaju, podešavanje, održavanje i rad takvih sustava upravljanja moraju se provoditi u strogom skladu s navedenom dokumentacijom.

Analiza tehnička rješenja modernog PVV-a vodećih tvrtki - proizvođača ventilacijske opreme pokazalo je da se upravljačke funkcije mogu podijeliti u dvije kategorije:

Kontrolne funkcije određene tehnologijom i opremom za obradu zraka;

Dodatne funkcije, koje su uglavnom servisne funkcije, prikazane su kao know-how poduzeća i ovdje nisu razmatrane.

Općenito, glavne tehnološke funkcije upravljanja opremom za obradu zraka mogu se podijeliti u sljedeće skupine (Sl. 1.1)

Riža. 1.1 - Glavne tehnološke funkcije upravljanja PVV-om

Opišimo što se podrazumijeva pod PWV funkcijama prikazanim na sl. 1.1.

1.1.1 Funkcija "Monitoring i snimanje parametara".

U skladu sa SNiP 2.04.05-91, obvezni kontrolni parametri su:

Temperatura i tlak u zajedničkim dovodnim i povratnim cjevovodima i na izlazu iz svakog izmjenjivača topline;

Temperatura vanjskog zraka, dovodni zrak nakon izmjenjivača topline, kao i temperatura u prostoriji;

MPC norme za štetne tvari u zraku koji se ispušta iz prostorije (prisutnost plinova, produkata izgaranja, neotrovne prašine).

Ostali parametri u dovodnim i odsisnim ventilacijskim sustavima kontroliraju se na zahtjev tehnički podaci opreme ili radnih uvjeta.

Daljinsko upravljanje je predviđeno za mjerenje glavnih parametara tehnološkog procesa ili parametara uključenih u provedbu drugih funkcija upravljanja. Takva se kontrola provodi pomoću senzora i mjernih pretvarača s izlazom (ako je potrebno) izmjerenih parametara na indikatoru ili zaslonu kontrolnog uređaja (upravljačka ploča, računalni monitor).

Za mjerenje ostalih parametara obično se koriste lokalni (prijenosni ili stacionarni) instrumenti - pokazni termometri, manometri, uređaji za spektralnu analizu sastava zraka i dr.

Primjenom lokalnih regulacijskih uređaja ne narušava se osnovno načelo sustava upravljanja – načelo povratne veze. U ovom slučaju, implementira se ili uz pomoć osobe (operatera ili osoblja za održavanje), ili uz pomoć upravljačkog programa "učvršćenog" u memoriju mikroprocesora.

1.1.2 Funkcija "operativna i programska kontrola"

Također je važno implementirati takvu opciju kao "početni niz". Kako bi se osiguralo normalno pokretanje PVV sustava, treba uzeti u obzir sljedeće:

Preliminarno otvaranje zračnih zaklopki prije pokretanja ventilatora. To je zbog činjenice da sve zaklopke u zatvorenom stanju ne mogu izdržati razliku tlaka koju stvara ventilator, a vrijeme potpunog otvaranja zaklopke električnim pogonom doseže dvije minute.

Razdvajanje momenata pokretanja elektromotora. Asinkroni motoričesto mogu imati velike startne struje. Ako se istodobno pokreću ventilatori, pogoni zaklopki i drugi pogoni, tada zbog velikog opterećenja na električna mreža zgrade, napon će naglo pasti, a elektromotori se možda neće pokrenuti. Stoga se pokretanje elektromotora, osobito velikih snaga, mora rasporediti u vremenu.

Predgrijavanje grijača. Ako grijač vode nije predgrijan, zaštita od smrzavanja može se aktivirati pri niskim vanjskim temperaturama. Stoga je prilikom pokretanja sustava potrebno otvoriti zaklopke dovodnog zraka, otvoriti troputni ventil bojlera i zagrijati grijač. U pravilu se ova funkcija aktivira kada je vanjska temperatura ispod 12 °C.

Obrnuta opcija je "slijed isključivanja". Prilikom isključivanja sustava, uzmite u obzir sljedeće:

Odgoda zaustavljanja ventilatora dovodnog zraka u jedinicama s električnim grijačem. Nakon uklanjanja napona iz električnog grijača, treba ga neko vrijeme hladiti bez isključivanja ventilatora dovodnog zraka. U protivnom može doći do kvara grijaćeg elementa grijača zraka (termički električni grijač - grijač). Za postojeće zadatke diplomskog dizajna ova mogućnost nije bitna zbog korištenja bojlera, ali ju je također važno napomenuti.

Dakle, na temelju odabranih mogućnosti pogonskog i programskog upravljanja moguće je prikazati tipski raspored uključivanja i isključivanja uređaja klima-uređaja.

Riža. 1.2 - Tipični ciklogram rada ACS PVV s bojlerom

Cijeli ovaj ciklus (Sl. 1.2) sustav bi trebao raditi automatski, a osim toga treba osigurati pojedinačno pokretanje opreme, što je potrebno tijekom podešavanja i preventivnog održavanja.

Jednako su važne i funkcije upravljanja programom, poput promjene zimsko-ljetnog načina rada. Implementacija ovih funkcija posebno je relevantna u modernim uvjetima nedostatak energetskih resursa. U regulatornim dokumentima, izvedba ove funkcije je savjetodavne prirode - "za javne, administrativne, kućanske i industrijske zgrade, u pravilu treba predvidjeti programsku regulaciju parametara, osiguravajući smanjenje potrošnje topline."

U najjednostavnijem slučaju, ove funkcije omogućuju ili onemogućavanje IVR-a općenito određeni trenutak vrijeme, ili smanjenje (povećanje) zadane vrijednosti kontroliranog parametra (primjerice, temperature) ovisno o promjeni toplinskih opterećenja u serviranoj prostoriji.

Učinkovitije, ali i teže implementirano je softversko upravljanje, koje omogućuje automatsku promjenu strukture klimatizacijskog sustava i algoritma za njegov rad ne samo u tradicionalnom režimu "zima-ljeto", već iu prijelaznom modovi. Analiza i sinteza strukture EWP-a i algoritma njegova rada obično se provodi na temelju njihovog termodinamičkog modela.

U ovom slučaju, glavna motivacija i kriterij optimizacije, u pravilu, je želja da se osigura, po mogućnosti, minimalna potrošnja energije uz ograničenja kapitalnih troškova, dimenzija itd.

1.1.3 Funkcija " zaštitne funkcije i brave"

Zaštitne funkcije i blokade zajedničke sustavima automatizacije i električnoj opremi (zaštita od kratkih spojeva, pregrijavanja, ograničenja kretanja itd.) propisane su međuresornim normativni dokumenti. Takve se funkcije obično provode pomoću zasebnih uređaja (osigurači, uređaji za zaostalu struju, granične sklopke itd.). Njihova uporaba regulirana je pravilima za ugradnju električnih instalacija (PUE), pravilima sigurnost od požara(PPB).

Zaštita od smrzavanja. Funkcija automatske zaštite od smrzavanja mora biti osigurana u područjima s izračunatom vanjskom temperaturom za hladno razdoblje od minus 5 °C i niže. Zaštiti podliježu izmjenjivači topline prvog grijanja (bojler) i rekuperatora (ako postoje).

Obično se zaštita izmjenjivača topline od smrzavanja izvodi na temelju senzora ili senzora-releja temperature zraka nizvodno od aparata i temperature nosača topline u povratnom cjevovodu.

Opasnost od smrzavanja predviđa temperatura zraka ispred aparata (tn<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.

Tijekom neradnog vremena, za sustave sa zaštitom od smrzavanja, ventil mora ostati malo otvoren (5-25%) sa zatvorenom zaklopkom vanjskog zraka. Za veću pouzdanost zaštite kada je sustav isključen, ponekad se provodi funkcija automatske regulacije (stabilizacije) temperature vode u povratnom cjevovodu.

1.1.4 Funkcija "zaštita tehnološke opreme i električne opreme"

1. Kontrola onečišćenja filtera

Kontrola začepljenja filtra procjenjuje se padom tlaka na filtru, koji se mjeri senzorom diferencijalnog tlaka. Senzor mjeri razliku u tlaku zraka prije i iza filtra. Dopušteni pad tlaka preko filtra naveden je u njegovoj putovnici (za manometre prikazane na tvorničkim zračnim putovima, prema podatkovnom listu - 150-300 Pa). Ova razlika se postavlja tijekom puštanja sustava u rad na diferencijalnom senzoru (postavka senzora). Kada se postigne zadana vrijednost, senzor šalje signal o maksimalnoj zaprašenosti filtra i potrebi njegovog održavanja ili zamjene. Ako se filtar ne očisti ili zamijeni unutar određenog vremena (obično 24 sata) nakon izdavanja signala ograničenja prašine, preporuča se osigurati hitno isključivanje sustava.

Slični senzori se preporučuju za ugradnju na ventilatore. Ako ventilator ili pogonski remen ventilatora ne uspije, sustav se mora isključiti u hitnom načinu rada. Međutim, takvi se senzori često zanemaruju zbog ekonomičnosti, što uvelike komplicira dijagnostiku sustava i otklanjanje problema u budućnosti.

2. Ostale automatske brave

Osim toga, treba osigurati automatske brave za:

Otvaranje i zatvaranje ventila vanjskog zraka kada su ventilatori uključeni i isključeni (zaklopke);

Otvaranje i zatvaranje ventila ventilacijskih sustava povezanih zračnim kanalima za potpunu ili djelomičnu zamjenjivost u slučaju kvara jednog od sustava;

Zatvaranje ventila ventilacijskih sustava za prostorije zaštićene instalacijama za gašenje požara plinom kada su ventilatori ventilacijskih sustava tih prostorija isključeni;

Osiguravanje minimalnog protoka vanjskog zraka u sustavima s promjenjivim protokom itd.

1.1.5 Upravljačke funkcije

Regulatorne funkcije - automatsko održavanje postavljenih parametara su glavni po definiciji za dovodne i ispušne ventilacijske sustave koji rade s promjenjivim protokom, recirkulacijom zraka, grijanjem zraka.

Ove se funkcije izvode pomoću zatvorenih regulacijskih petlji, u kojima je princip povratne sprege prisutan u eksplicitnom obliku: informacije o objektu koje dolaze od senzora upravljački uređaji pretvaraju u upravljačke akcije. Na sl. 1.3 prikazuje primjer regulacijske petlje temperature dovodnog zraka u kanalskom klimatizacijskom uređaju. Temperaturu zraka održava grijač vode kroz koji prolazi rashladna tekućina. Zrak koji prolazi kroz grijač se zagrijava. Temperatura zraka iza bojlera mjeri se senzorom (T), zatim se njegova vrijednost dovodi u uređaj za usporedbu (US) izmjerene vrijednosti temperature i zadane temperature. Ovisno o razlici između zadane temperature (Tset) i izmjerene vrijednosti temperature (Tmeas), upravljački uređaj (P) generira signal koji djeluje na aktuator (M - elektromotorni pogon troputnog ventila). Pokretač otvara ili zatvara trosmjerni ventil do položaja u kojem je pogreška:

e \u003d Tust - Tizam

će biti minimalan.

Riža. 1.3 - Regulacijski krug temperature dovodnog zraka u zračnom kanalu s vodenim izmjenjivačem topline: T - senzor; US - uređaj za usporedbu; P - upravljački uređaj; M - izvršni uređaj

Dakle, konstrukcija sustava automatskog upravljanja (ACS) temeljena na zahtjevima točnosti i drugim parametrima njegova rada (stabilnost, oscilacija itd.) svodi se na izbor njegove strukture i elemenata, kao i na određivanje parametre regulatora. Obično to rade stručnjaci za automatizaciju koristeći klasičnu teoriju upravljanja. Napomenut ću samo da su postavke regulatora određene dinamičkim svojstvima objekta upravljanja i odabranim zakonom upravljanja. Regulacijski zakon je odnos između ulaznog (?) i izlaznog (Ur) signala regulatora.

Najjednostavniji je proporcionalni zakon regulacije, u kojem? i Ur međusobno su povezani konstantnim koeficijentom Kp. Ovaj koeficijent je parametar podešavanja takvog regulatora, koji se naziva P-regulator. Njegova implementacija zahtijeva upotrebu podesivog pojačala (mehaničkog, pneumatskog, električnog itd.), koji može funkcionirati i sa i bez dodatnog izvora energije.

Jedna od varijanti P-regulatora su pozicijski regulatori koji provode proporcionalni zakon upravljanja na Kp i formiraju izlazni signal Ur koji ima određeni broj konstantnih vrijednosti, na primjer, dvije ili tri, što odgovara regulatorima s dva ili tri položaja. Takvi se regulatori ponekad nazivaju relejnim regulatorima zbog sličnosti njihovih grafičkih karakteristika s onima releja. Parametar podešavanja takvih regulatora je vrijednost mrtve zone De.

U tehnologiji automatizacije ventilacijskih sustava on-off regulatori su zbog svoje jednostavnosti i pouzdanosti našli široku primjenu u upravljanju temperaturom (termostati), tlakom (tlačne sklopke) i drugim parametrima procesnog stanja.

Regulatori s dva položaja također se koriste u sustavima automatske zaštite, blokiranja i prebacivanja načina rada opreme. U ovom slučaju njihove funkcije obavljaju senzori-releji.

Unatoč ovim prednostima P-regulatora, oni imaju veliku statičku grešku (za male vrijednosti Kp) i tendenciju samoosciliranja (za velike vrijednosti Kp). Stoga, uz veće zahtjeve za regulacijske funkcije sustava automatizacije u pogledu točnosti i stabilnosti, koriste se i složeniji zakoni upravljanja, na primjer, PI i PID zakoni.

Također, regulacija temperature grijanja zraka može se vršiti P-regulatorom, koji radi po principu balansiranja: povećava temperaturu kada je njena vrijednost manja od zadane vrijednosti i obrnuto. Ovakvo tumačenje zakona također je našlo primjenu u sustavima koji ne zahtijevaju visoku točnost.

1.2 Analiza postojećih tipičnih shema za automatsku ventilaciju proizvodnih trgovina

Postoji niz standardnih implementacija automatizacije sustava dovoda i ispušne ventilacije, od kojih svaka ima niz prednosti i nedostataka. Napominjem da je, unatoč prisutnosti mnogih standardnih shema i razvoja, vrlo teško stvoriti takav ACS koji bi bio fleksibilan u pogledu postavki u odnosu na proizvodnju u kojoj se implementira. Dakle, za projektiranje ACS za opskrbu zrakom i plinom potrebna je temeljita analiza postojeće strukture ventilacije, analiza tehnoloških procesa proizvodnog ciklusa, kao i analiza zahtjeva zaštite na radu, ekologije, električne i protupožarne zaštite. potrebna je sigurnost. Štoviše, često projektirani ACS PVV specijaliziran je u odnosu na svoje područje primjene.

U svakom slučaju, sljedeće skupine obično se smatraju tipičnim početnim podacima u početnoj fazi projektiranja:

1. Opći podaci: teritorijalni položaj objekta (grad, okrug); vrsti i namjeni objekta.

2. Podaci o zgradi i prostorijama: nacrti i presjeci s naznačenim svim dimenzijama i visinama u odnosu na razinu tla; naznaka kategorija prostora (na arhitektonskim planovima) u skladu sa standardima zaštite od požara; dostupnost tehničkih područja s naznakom njihovih veličina; položaj i karakteristike postojećih ventilacijskih sustava; karakteristike nositelja energije;

3. Podaci o tehnološkom procesu: nacrti tehnološkog projekta (planovi) s prikazom smještaja tehnološke opreme; specifikacija opreme s naznakom instaliranih kapaciteta; karakteristike tehnološkog režima - broj radnih smjena, prosječan broj radnika u smjeni; način rada opreme (istodobnost rada, faktori opterećenja itd.); količina štetnih emisija u zrak (MAC štetnih tvari).

Kao početni podaci za proračun automatizacije PVV sustava uzimaju se:

Performanse postojećeg sustava (snaga, izmjena zraka);

Popis parametara zraka koji se reguliraju;

Granice regulacije;

Rad automatizacije pri primanju signala iz drugih sustava.

Dakle, izvođenje sustava automatizacije dizajnirano je na temelju zadataka koji su mu dodijeljeni, uzimajući u obzir norme i pravila, kao i opće početne podatke i sheme. Izrada sheme i odabir opreme za sustav automatizacije ventilacije provodi se pojedinačno.

Predstavimo postojeće standardne sheme sustava upravljanja opskrbom i ispušnom ventilacijom, neke od njih ćemo okarakterizirati u pogledu mogućnosti korištenja za rješavanje problema diplomskog projekta (Sl. 1.4 - 1.5, 1.9).

Riža. 1.4 - ACS izravna ventilacija

Ovi sustavi automatizacije pronašli su aktivnu upotrebu u tvornicama, tvornicama, poslovnim zgradama. Predmet upravljanja ovdje je ormar za automatizaciju (upravljačka ploča), uređaji za pričvršćivanje su senzori kanala, kontrolno djelovanje je na motore motora ventilatora, motore zaklopke. Tu je i ATS za grijanje/hlađenje. Gledajući unaprijed, može se primijetiti da je sustav prikazan na slici 1.4a prototip sustava koji se mora koristiti u odjelu za injekcijsko prešanje OAO Vologda Optical and Mechanical Plant. Hlađenje zraka u industrijskim prostorima je neučinkovito zbog volumena tih prostora, a grijanje je preduvjet za ispravno funkcioniranje sustava automatskog upravljanja klima komorama.

Riža. 1.5- ACS ventilacija s izmjenjivačima topline

Izgradnja sustava za automatsku regulaciju PVV pomoću jedinica za povrat topline (rekuperatora) omogućuje rješavanje problema prekomjerne potrošnje električne energije (za električne grijalice), problema emisija u okoliš. Smisao rekuperacije je da zrak koji je nepovratno uklonjen iz prostora, a ima temperaturu zadanu u prostoriji, izmjenjuje energiju s ulaznim vanjskim zrakom, čiji se parametri u pravilu bitno razlikuju od zadanih. Oni. zimi topli odvodni zrak koji se odvodi djelomično zagrijava vanjski dovodni zrak, dok ljeti hladniji odvodni zrak djelomično hladi dovodni zrak. U najboljem slučaju, rekuperacija može smanjiti potrošnju energije za obradu dovodnog zraka za 80%.

Tehnički, oporavak u dovodnoj i ispušnoj ventilaciji provodi se pomoću rotirajućih izmjenjivača topline i sustava s međunosačem topline. Time dobivamo dobitak kako u grijanju zraka, tako i u smanjenju otvaranja zaklopki (dopušteno je više vremena mirovanja motora koji upravljaju zaklopkama) - sve to daje ukupni dobitak u smislu uštede električne energije.

Sustavi povrata topline obećavaju i aktivni su i uvode se kako bi zamijenili starije ventilacijske sustave. Međutim, vrijedi napomenuti da takvi sustavi zahtijevaju dodatna kapitalna ulaganja, međutim, njihovo je razdoblje povrata relativno kratko, dok je profitabilnost vrlo visoka. Također, odsutnost stalnog ispuštanja u okoliš povećava ekološki učinak takve organizacije automatske opreme. Pojednostavljeni rad sustava s povratom topline iz zraka (recirkulacija zraka) prikazan je na sl. 1.6.

Riža. 1.6 - Rad sustava za izmjenu zraka s recirkulacijom (rekuperacija)

Križni ili pločasti izmjenjivači topline (sl. 1.5 c, d) sastoje se od ploča (aluminij), koje predstavljaju sustav kanala za strujanje dviju struja zraka. Zidovi kanala zajednički su za dovodni i odvodni zrak i lako se prenose. Zbog velike površine izmjene i turbulentnog strujanja zraka u kanalima postiže se visok stupanj povrata topline (prijenos topline) uz relativno mali hidraulički otpor. Učinkovitost pločastih izmjenjivača topline doseže 70%.

Riža. 1.7 - Organizacija izmjene zraka ACS PVV na temelju pločastih izmjenjivača topline

Koristi se samo osjetna toplina odvodnog zraka, jer Dovodni i odvodni zrak se nikako ne miješaju, a kondenzat nastao tijekom hlađenja odvodnog zraka zadržava se pomoću separatora i odvodi sustavom odvodnje iz odvodne posude. Kako bi se spriječilo smrzavanje kondenzata na niskim temperaturama (do -15 ° C), formirani su odgovarajući zahtjevi za automatizaciju: mora osigurati periodično isključivanje dovodnog ventilatora ili uklanjanje dijela vanjskog zraka u obilazni kanal zaobilazeći toplinu kanali izmjenjivača. Jedino ograničenje u primjeni ove metode je obvezno križanje dovodnih i ispušnih grana na jednom mjestu, što u slučaju jednostavne modernizacije ACS-a nameće niz poteškoća.

Sustavi rekuperacije s međurashladnim sredstvom (sl. 1.5 a, b) su par izmjenjivača topline povezanih zatvorenim cjevovodom. Jedan izmjenjivač topline nalazi se u ispušnom kanalu, a drugi u dovodnom kanalu. Mješavina glikola koja se ne smrzava cirkulira u zatvorenom krugu, prenoseći toplinu s jednog izmjenjivača topline na drugi, a u ovom slučaju udaljenost od jedinice za obradu zraka do ispušne jedinice može biti vrlo značajna.

Učinkovitost povrata topline ovom metodom ne prelazi 60%. Trošak je relativno visok, ali u nekim slučajevima ovo može biti jedina opcija za povrat topline.

Riža. 1.8 - Načelo povrata topline pomoću međunosača topline

Rotacijski izmjenjivač topline (rotirajući izmjenjivač topline, rekuperator) - je rotor s kanalima za horizontalni prolaz zraka. Dio rotora nalazi se u ispušnom kanalu, a dio u dovodnom kanalu. Rotor rotirajući prima toplinu od otpadnog zraka i predaje je dovodnom zraku, a prenosi se i osjetna i latentna toplina, kao i vlaga. Učinkovitost povrata topline je maksimalna i doseže 80%.

Riža. 1.9 - ACS PVV s rotacijskim izmjenjivačem topline

Ograničenje u korištenju ove metode nameće se prije svega činjenicom da se do 10% ispušnog zraka miješa s dovodnim zrakom, au nekim slučajevima to je neprihvatljivo ili nepoželjno (ukoliko zrak ima značajnu razinu onečišćenja) . Zahtjevi dizajna slični su prethodnoj verziji - ispušni i opskrbni strojevi nalaze se na istom mjestu. Ova metoda je skuplja od prve i rijetko se koristi.

Općenito, sustavi s oporavkom su 40-60% skuplji od sličnih sustava bez oporavka, međutim operativni troškovi značajno će se razlikovati. Čak i pri današnjim cijenama energije, razdoblje povrata investicije za sustav za oporavak ne prelazi dvije sezone grijanja.

Želio bih napomenuti da na uštedu energije utječu i kontrolni algoritmi. No, uvijek treba uzeti u obzir da su svi ventilacijski sustavi projektirani za neke prosječne uvjete. Na primjer, brzina protoka vanjskog zraka određena je za jedan broj ljudi, ali u stvarnosti soba može biti manja od 20% prihvaćene vrijednosti, naravno, u ovom slučaju, izračunata brzina protoka vanjskog zraka bit će očito pretjerana, rad ventilacije u režimu viška dovest će do nerazumnog gubitka energetskih resursa. Logično je u ovom slučaju razmotriti nekoliko načina rada, na primjer, zima / ljeto. Ako automatizacija može postaviti takve načine rada, uštede su očite. Drugi pristup odnosi se na regulaciju protoka vanjskog zraka ovisno o kvaliteti plinskog okoliša u prostoriji, tj. sustav automatizacije uključuje analizatore plina za štetne plinove i odabire vrijednost protoka vanjskog zraka tako da sadržaj štetnih plinova ne prelazi maksimalno dopuštene vrijednosti.

1.3 Marketinško istraživanje

Trenutno su svi vodeći svjetski proizvođači ventilacijske opreme široko zastupljeni na tržištu automatizacije dovodne i ispušne ventilacije, a svaki od njih specijaliziran je za proizvodnju opreme u određenom segmentu. Cjelokupno tržište ventilacijske opreme može se podijeliti u sljedeća područja primjene:

Za kućanstvo i poluindustrijske svrhe;

Industrijska namjena;

Ventilacijski uređaji za "specijalne" namjene.

Budući da diplomski projekt razmatra projektiranje automatizacije dovodno-ispušnih sustava industrijskih prostora, kako bi se predloženi razvoj usporedio s onima dostupnima na tržištu, potrebno je odabrati slične postojeće pakete automatizacije poznatih proizvođača.

Rezultati marketinškog istraživanja postojećih ACS PVV paketa prikazani su u Dodatku A.

Tako je kao rezultat marketinškog istraživanja razmatrano nekoliko najčešće korištenih samohodnih topova različitih proizvođača, proučavanjem njihove tehničke dokumentacije dobiveni su sljedeći podaci:

Sastav odgovarajućeg paketa ACS PVV;

Registar kontrolnih parametara (tlak u zračnim kanalima, temperatura, čistoća, vlažnost zraka);

Marka programabilnog logičkog kontrolera i njegove opreme (softver, sustav naredbi, principi programiranja);

Dostupnost povezivanja s drugim sustavima (je li osigurana komunikacija s protupožarnom automatikom, postoji li podrška za protokole lokalne mreže);

Zaštitni dizajn (električna sigurnost, sigurnost od požara, zaštita od prašine, otpornost na buku, zaštita od vlage).

2. Opis ventilacijske mreže proizvodne radionice kao objekta automatskog upravljanja

Općenito, na temelju rezultata analize postojećih pristupa automatizaciji sustava ventilacije i pripreme zraka, kao i rezultata analitičkih pregleda tipičnih shema, može se zaključiti da su zadaci razmatrani u diplomskom projektu relevantni na današnje vrijeme, aktivno razmatraju i proučavaju specijalizirani projektni biroi (SKB).

Napominjem da postoje tri glavna pristupa implementaciji automatizacije ventilacijskog sustava:

Distribuirani pristup: implementacija automatizacije PVV-a na temelju lokalne rasklopne opreme, svakim ventilatorom upravlja odgovarajući uređaj.

Ovaj se pristup koristi za projektiranje automatizacije relativno malih ventilacijskih sustava u kojima nije predviđeno daljnje proširenje. On je najstariji. Prednosti pristupa su, primjerice, činjenica da u slučaju havarije na nekoj od grana kontrolirane ventilacije, sustav hitno zaustavlja samo ovu vezu/dionicu. Osim toga, ovaj pristup je relativno jednostavan za implementaciju, ne zahtijeva složene algoritme upravljanja i pojednostavljuje održavanje uređaja ventilacijskog sustava.

Centralizirani pristup: implementacija automatskog ventilacijskog sustava baziranog na grupi logičkih kontrolera ili programabilnom logičkom kontroleru (PLC), cijelim ventilacijskim sustavom upravlja se centralno u skladu s programiranim podacima i programom.

Centralizirani pristup je pouzdaniji od distribuiranog pristupa. Sve upravljanje VVV-om je kruto, provodi se na temelju programa. Ova okolnost nameće dodatne zahtjeve kako za pisanje programskog koda (potrebno je uzeti u obzir mnoge uvjete, uključujući radnje u hitnim situacijama), tako i za posebnu zaštitu upravljačkog PLC-a. Ovaj pristup pronašao je primjenu za male administrativne i industrijske komplekse. Odlikuje ga fleksibilnost postavki, mogućnost skaliranja sustava do razumnih granica, kao i mogućnost mobilne integracije sustava po principu mješovite organizacije;

Mješoviti pristup: koristi se u projektiranju velikih sustava (veliki broj kontrolirane opreme s velikim performansama), kombinacija je distribuiranog i centraliziranog pristupa. U općem slučaju, ovaj pristup pretpostavlja hijerarhiju razina na čelu s upravljačkim računalom i podređenim "mikroračunalima", čime se formira globalna upravljačka proizvodna mreža u odnosu na poduzeće. Drugim riječima, ovaj pristup je distribuirano-centralizirani pristup s otpremom sustava.

Što se tiče zadatka koji se rješava u diplomskom dizajnu, najpoželjniji je centralizirani pristup implementaciji automatizacije PVV-a. Budući da se sustav razvija za male industrijske prostore, moguće je koristiti ovaj pristup za druge objekte s ciljem njihove naknadne integracije u jedinstveni ACS IPV-a.

Ventilacijski upravljački ormari često imaju sučelje koje omogućuje praćenje stanja ventilacijskog sustava s informacijama prikazanim na monitoru računala. No, valja napomenuti da ovakva implementacija zahtijeva dodatne komplikacije programa upravljanja, obuku stručnjaka koji prati stanje i donosi operativne odluke na temelju vizualno dobivenih podataka iz senzorskog snimanja. Osim toga, u hitnim situacijama uvijek postoji faktor ljudske pogreške. Stoga je implementacija ovog uvjeta radije dodatna opcija za dizajn PVV paketa automatizacije.

2.1 Opis postojećeg sustava automatskog upravljanja dovodnom i ispušnom ventilacijom proizvodnih pogona

Za osiguranje osnovnog principa ventilacije proizvodnih pogona, koji se sastoji u održavanju parametara i sastava zraka u prihvatljivim granicama, potrebno je dovod čistog zraka u mjesta gdje se nalaze radnici, a zatim distribucija zraka po prostoriji.

Ispod na sl. 2.1 prikazuje ilustraciju tipičnog sustava dovoda i ispušne ventilacije, slično onome koji je dostupan na mjestu implementacije.

Sustav ventilacije industrijskih prostora sastoji se od ventilatora, zračnih kanala, dovoda vanjskog zraka, uređaja za čišćenje zraka koji ulazi i ispušta se u atmosferu, te uređaja za grijanje zraka (bojler).

Projektiranje postojećih sustava dovoda i ispušne ventilacije izvedeno je u skladu sa zahtjevima SNiP II 33-75 „Grijanje, ventilacija i klimatizacija“, kao i GOST 12.4.021-75 „SSBT. Ventilacijski sustavi. Opći zahtjevi”, koji specificira zahtjeve za ugradnju, puštanje u rad i rad.

Pročišćavanje onečišćenog zraka ispuštenog u atmosferu provodi se posebnim uređajima - separatorima prašine (koji se koriste na mjestu proizvodnje injekcijskog prešanja), filtrima zračnih kanala itd. Treba uzeti u obzir da separatori prašine ne zahtijevaju dodatnu kontrolu i aktiviraju se kada je uključena ispušna ventilacija.

Također, čišćenje zraka izvučenog iz radnog prostora može se provoditi u komorama za taloženje prašine (samo za grubu prašinu) i elektrofilterima (za finu prašinu). Pročišćavanje zraka od štetnih plinova provodi se posebnim upijajućim i dekontaminirajućim tvarima, uključujući one koje se nanose na filtre (u filtarskim ćelijama).

Riža. 2.1 - Sustav dovoda i ispušne ventilacije proizvodne radionice 1 - uređaj za dovod zraka; 2 - grijači za grijanje; 3- dovodni ventilator; 4 - glavni zračni kanal; 5 - grane kanala; 6 - dovodne mlaznice; 7 - lokalno usisavanje; 8 i 9 - majstor. kanal za ispušni zrak; 10 - separator prašine; 11 - ispušni ventilator; 12 - osovina za izbacivanje pročišćenog zraka u atmosferu

Automatizacija postojećeg sustava je relativno jednostavna. Tehnološki proces ventilacije je sljedeći:

1. početak radne smjene - pokreće se sustav dovodne i ispušne ventilacije. Ventilatore pokreće centralizirani starter. Drugim riječima, upravljačka ploča sastoji se od dva startera - za pokretanje i hitno zaustavljanje / isključivanje. Smjena traje 8 sati - sa sat vremena pauze, odnosno sustav u prosjeku miruje 1 sat tijekom radnog vremena. Osim toga, takvo "blokiranje" upravljanja je ekonomski neučinkovito, jer dovodi do prevelike potrošnje električne energije.

Treba napomenuti da nema proizvodne potrebe za stalnim radom ispušne ventilacije, preporučljivo je uključiti je kada je zrak onečišćen ili, na primjer, potrebno je ukloniti višak toplinske energije iz radnog prostora.

2. Otvaranjem zaklopki uređaja za usis zraka također upravlja lokalna startna oprema, zrak s parametrima vanjskog okruženja (temperatura, čistoća) uvlači se u zračne kanale dovodnim ventilatorom zbog razlike u pritisak.

3. Zrak uzet iz vanjskog okruženja prolazi kroz grijač vode, zagrijava se do prihvatljivih temperaturnih vrijednosti i upuhuje se u prostoriju kroz zračne kanale kroz dovodne mlaznice. Grijač vode osigurava značajno zagrijavanje zraka, upravljanje grijačem je ručno, električar otvara zaklopku zaklopke. Za ljetno razdoblje grijač je isključen. Topla voda koja se isporučuje iz interne kotlovnice koristi se kao nositelj topline. Ne postoji automatski sustav kontrole temperature zraka, zbog čega dolazi do velikog prekoračenja resursa.

Slični dokumenti

Osobitosti korištenja sustava upravljanja jedinicom dovodne ventilacije na temelju kontrolera MS8.2. Osnovna funkcionalnost regulatora. Primjer specifikacije za automatizaciju instalacije dovodne ventilacije za shemu temeljenu na MC8.2.

praktični rad, dodano 25.05.2010


Usporedna analiza tehničkih karakteristika tipskih izvedbi rashladnih tornjeva. Elementi vodoopskrbnih sustava i njihova klasifikacija. Matematički model procesa recikliranja vode, izbor i opis opreme za automatizaciju i upravljanja.

diplomski rad, dodan 04.09.2013


Osnove funkcioniranja sustava automatskog upravljanja dovodnom i odvodnom ventilacijom, njegova konstrukcija i matematički opis. Oprema za tehnološke procese. Izbor i proračun regulatora. Studija stabilnosti ATS-a, pokazatelji njezine kvalitete.

seminarski rad, dodan 16.02.2011


Opis procesa toplinsko-vlažne obrade proizvoda na bazi cementnog betona. Automatizirano upravljanje procesom ventilacije parne komore. Izbor tipa diferencijalnog manometra i proračun uređaja za suženje. Mjerni krug automatskog potenciometra.

seminarski rad, dodan 25.10.2009


Karta tehnološke trase za obradu pužnog kotača. Izračun dodataka i graničnih dimenzija za obradu proizvoda. Izrada upravljačkog programa. Opravdanost i izbor stezne naprave. Proračun ventilacije industrijskih prostora.

diplomski rad, dodan 29.08.2012


Značajke projektiranog kompleksa i izbor tehnologije proizvodnih procesa. Mehanizacija vodoopskrbe i napajanja životinja. Tehnološki proračun i izbor opreme. Sustavi ventilacije i grijanja zraka. Proračun izmjene zraka i rasvjete.

seminarski rad, dodan 01.12.2008


Sustav dovodne ventilacije, njegova unutarnja struktura i odnos elemenata, procjena prednosti i nedostataka primjene, zahtjevi za opremu. Mjere za uštedu energije, automatizacija upravljanja energetski učinkovitim ventilacijskim sustavima.

seminarski rad, dodan 08.04.2015


Izrada tehnološke sheme za automatizaciju električno grijanog poda. Proračun i izbor elemenata automatizacije. Analiza zahtjeva u upravljačkoj shemi. Određivanje glavnih pokazatelja pouzdanosti. Sigurnosne mjere opreza pri instaliranju opreme za automatizaciju.

seminarski rad, dodan 30.05.2015


Oprema za tehnološki proces katalitičkog reforminga. Značajke tržišta automatizacije. Izbor upravljačkog računalnog kompleksa i sredstava automatizacije terena. Proračun i odabir postavki regulatora. Tehnička sredstva automatizacije.

diplomski rad, dodan 23.05.2015


Tehnološki opis strukturne sheme projekta automatizacije obrade zasićenih ugljikovodičnih plinova. Studija funkcionalnog dijagrama automatizacije i obrazloženje izbora instrumentacije instalacije. Matematički model regulacijske petlje.

U ovom odjeljku opisujemo glavne elemente koji čine upravljački sustav, dajemo im tehnički i matematički opis. Zadržimo se detaljnije na razvijenom sustavu automatske kontrole temperature dovodnog zraka koji prolazi kroz grijač. Budući da je glavni proizvod obuke temperatura zraka, onda se u okviru diplomskog rada može zanemariti izrada matematičkih modela i modeliranje procesa cirkulacije i strujanja zraka. Također, ova matematička potkrijepljenost funkcioniranja ACS PVV može se zanemariti zbog osobitosti arhitekture prostora - značajan je dotok vanjskog nepripremljenog zraka u radionice i skladišta kroz proreze i praznine. Zato je, pri bilo kojoj brzini strujanja zraka, stanje "gladovanja kisikom" među radnicima ove radionice praktički nemoguće.

Tako zanemarujemo izradu termodinamičkog modela raspodjele zraka u prostoriji, kao i matematički opis ACS-a u smislu strujanja zraka, zbog njihove nesvrsishodnosti. Zadržimo se detaljnije na razvoju ACS temperature dovodnog zraka. Zapravo, ovaj sustav je sustav automatske kontrole položaja zaklopke PZO ovisno o temperaturi dovodnog zraka. Regulacija je proporcionalni zakon metodom uravnoteženja vrijednosti.

Predstavimo glavne elemente uključene u ACS, dat ćemo njihove tehničke karakteristike, koje omogućuju prepoznavanje značajki njihove kontrole. Pri odabiru opreme i alata za automatizaciju vodimo se njihovim tehničkim putovnicama i prethodnim inženjerskim proračunima starog sustava, kao i rezultatima eksperimenata i ispitivanja.

Dovodni i odsisni centrifugalni ventilatori

Konvencionalni centrifugalni ventilator je kotač s radnim lopaticama smještenim u spiralnom kućištu, tijekom čije rotacije zrak koji ulazi kroz ulaz ulazi u kanale između lopatica i kreće se kroz te kanale pod djelovanjem centrifugalne sile, skuplja se spiralom kućište i usmjereno na njegov izlaz. Kućište također služi za pretvaranje dinamičke visine u statičku visinu. Za povećanje tlaka iza kućišta se postavlja difuzor. Na sl. 4.1 prikazuje opći pogled na centrifugalni ventilator.

Konvencionalni centrifugalni kotač sastoji se od lopatica, stražnjeg diska, glavčine i prednjeg diska. Lijevana ili tokarena glavčina, dizajnirana za postavljanje kotača na osovinu, zakovicama je, vijcima ili zavarena na stražnji disk. Oštrice su zakovicama pričvršćene za disk. Prednji rubovi lopatica obično su pričvršćeni na prednji prsten.

Spiralna kućišta izrađena su od čeličnog lima i postavljena na neovisne nosače, a za ventilatore male snage pričvršćena su na krevete.

Kada se kotač okreće, dio energije dovedene u motor prenosi se u zrak. Tlak koji kotač razvija ovisi o gustoći zraka, geometrijskom obliku lopatica i obodnoj brzini na krajevima lopatica.

Izlazni rubovi lopatica centrifugalnih ventilatora mogu biti povijeni prema naprijed, radijalno i povijeni prema natrag. Donedavno su rubovi lopatica bili uglavnom savijeni prema naprijed, jer je to omogućilo smanjenje ukupnih dimenzija ventilatora. Danas se često nalaze impeleri s unatrag zakrivljenim lopaticama, jer to omogućuje povećanje učinkovitosti. ventilator.

Riža. 4.1

Prilikom pregleda ventilatora treba imati na umu da izlazni (u smjeru zraka) rubovi lopatica moraju uvijek biti savijeni u smjeru suprotnom od smjera vrtnje impelera kako bi se osigurao ulazak bez udaraca.

Isti ventilatori pri promjeni brzine vrtnje mogu imati različit dovod i razvijati različite tlakove, ovisno ne samo o svojstvima ventilatora i brzini vrtnje, već i o zračnim kanalima koji su na njih spojeni.

Karakteristike ventilatora izražavaju odnos između glavnih parametara njegovog rada. Kompletna karakteristika ventilatora pri konstantnoj brzini vrtnje osovine (n = const) izražava se ovisnostima između dovoda Q i tlaka P, snage N i učinkovitosti Ovisnosti P (Q), N (Q) i T (Q) obično su izgrađen na jednoj karti. Odaberu obožavatelja. Karakteristika je izgrađena na temelju ispitivanja. Na sl. 4.2 prikazuje aerodinamičke karakteristike centrifugalnog ventilatora VTS-4-76-16, koji se koristi kao dovodni ventilator na mjestu implementacije

Riža. 4.2

Kapacitet ventilatora je 70.000 m3/h ili 19,4 m3/s. Brzina osovine ventilatora - 720 o/min. ili 75,36 rad/sek., snaga pogonskog asinkronog motora ventilatora je 35 kW.

Ventilator upuhuje vanjski atmosferski zrak u grijač. Kao rezultat izmjene topline zraka s toplom vodom koja prolazi kroz cijevi izmjenjivača topline, zrak koji prolazi se zagrijava.

Razmotrite shemu za regulaciju načina rada ventilatora VTS-4-76 br. 16. Na sl. 4.3 prikazuje funkcionalni dijagram jedinice ventilatora s regulacijom brzine.

Riža. 4.3

Prijenosna funkcija ventilatora može se prikazati kao dobitak, koji se određuje na temelju aerodinamičkih karakteristika ventilatora (slika 4.2). Faktor pojačanja ventilatora u radnoj točki je 1,819 m3/s (minimalno moguće, eksperimentalno utvrđeno).

Riža. 4.4

eksperimentalni Utvrđeno je da je za implementaciju potrebnih načina rada ventilatora potrebno napajati sljedeće vrijednosti napona upravljačkom frekvencijskom pretvaraču (tablica 4.1):

Tablica 4.1 Načini rada dovodne ventilacije

Istodobno, kako bi se povećala pouzdanost elektromotora ventilatora dovodnog i ispušnog dijela, nema potrebe postavljati njihove načine rada s maksimalnim učinkom. Zadatak eksperimentalne studije bio je pronaći takve upravljačke napone pri kojima bi se poštivale dolje izračunate norme brzine izmjene zraka.

Odsisnu ventilaciju predstavljaju tri centrifugalna ventilatora VC-4-76-12 (kapaciteta 28.000 m3/h pri n=350 o/min, asinkroni pogon snage N=19,5 kW) i VC-4-76-10 (kapaciteta 20.000 m3/h pri n=270 o/min, snaga asinkronog pogona N=12,5 kW). Slično opskrbi za ispušnu granu ventilacije, eksperimentalno su dobivene vrijednosti upravljačkih napona (tablica 4.2).

Kako bismo spriječili stanje "gladovanja kisikom" u radnim radionicama, izračunavamo stope izmjene zraka za odabrane načine rada ventilatora. Mora zadovoljiti uvjet:

Tablica 4.2 Načini rada ispušne ventilacije

U proračunu zanemarujemo dovod zraka koji dolazi izvana, kao i arhitekturu objekta (zidovi, stropovi).

Dimenzije prostorija za ventilaciju: 150x40x10 m, ukupna zapremina prostorija je 60.000 m3. Potreban volumen dovodnog zraka je 66 000 m3 / h (za koeficijent 1,1 odabran je kao minimalni, jer se ne uzima u obzir dotok zraka izvana). Očito je da odabrani načini rada dovodnog ventilatora zadovoljavaju postavljeni uvjet.

Ukupni volumen ispušnog zraka izračunava se pomoću sljedeće formule

Za izračunavanje ispušne grane odabiru se načini "ekstrakcije u nuždi". Uzimajući u obzir faktor korekcije od 1,1 (budući da je način rada u nuždi uzet kao najmanji mogući), volumen ispušnog zraka bit će jednak 67,76 m3 / h. Ova vrijednost zadovoljava uvjet (4.2) u granicama dopuštenih pogrešaka i prethodno prihvaćenih rezervacija, što znači da će se odabrani načini rada ventilatora nositi sa zadatkom osiguranja brzine izmjene zraka.

Također u elektromotore ventilatora ugrađena je zaštita od pregrijavanja (termostat). Kada temperatura motora poraste, kontakt releja termostata će zaustaviti motor. Senzor diferencijalnog tlaka će zabilježiti zaustavljanje elektromotora i dati signal upravljačkoj ploči. Potrebno je osigurati odgovor ACS-a PVV-a na hitno zaustavljanje motora ventilatora.