Ipari helyiségek szellőztetési folyamatának matematikai modellje, automatizálási berendezések és vezérlőelemek kiválasztása és leírása. Automatikus vezérlőrendszer kifejlesztése a be- és elszívó szellőzéshez Táp- és kipufogó centrifugális ventilátorok

Előrejelzés termikus viszonyok a kiszolgált területeken többtényezős feladat. Ismeretes, hogy a termikus rezsim fűtési, szellőztetési és légkondicionáló rendszerek segítségével jön létre. A fűtési rendszerek tervezésénél azonban nem veszik figyelembe a más rendszerek által létrehozott légáramok hatását. Ez részben annak tudható be, hogy a légáramlások hőhatásra gyakorolt ​​hatása jelentéktelen lehet a kiszolgált területeken a szokásos légmozgás mellett.

Rendszerek alkalmazása sugárzó fűtésúj megközelítéseket igényel. Ide tartozik a munkahelyi emberi expozíciós előírások betartása és a sugárzó hő eloszlásának figyelembevétele a körülzáró szerkezetek belső felületein. Sugárzó fűtéssel ezek a felületek túlnyomórészt fűtésre kerülnek, ami viszont konvekcióval és sugárzással adja le a hőt a helyiségnek. Ennek köszönhető, hogy a szükséges belső levegő hőmérsékletet fenntartják.

Általános szabály, hogy a legtöbb helyiségtípushoz a fűtési rendszerekkel együtt szellőztető rendszerekre van szükség. Sugárzó gázfűtési rendszerek használata esetén a helyiséget szellőztető rendszerekkel kell felszerelni. A káros gázok és gőzök kibocsátásával járó helyiségekben a minimális légcserét az SP 60.13330.12 írja elő. A fűtés, szellőzés és légkondicionálás legalább egyszeri, és több mint 6 m magasságban - legalább 6 m 3/1 m 2 alapterület. Ezenkívül a szellőztető rendszerek teljesítményét a helyiség rendeltetése is meghatározza, és a hő- vagy gázkibocsátás asszimilációjának vagy a helyi elszívás kompenzálásának feltételeiből számítják ki. Természetesen ellenőrizni kell a légcsere mennyiségét az égéstermékek asszimilációjának állapotára vonatkozóan. Az elszívott levegő mennyiségének kompenzálását rendszerek végzik ellátó szellőzés... Ebben az esetben a szolgáltatott zónákban a hőmódszer kialakulásában jelentős szerepe van az ellátó sugároknak és az általuk bevezetett hőnek.

Kutatási módszer és eredmények

Így szükségessé válik egy sugárzó fűtéssel és szellőzéssel rendelkező helyiségben előforduló hő- és tömegátadás komplex folyamatainak hozzávetőleges matematikai modelljének kidolgozása. A matematikai modell a helyiség jellemző térfogatának és felületének levegő-hő egyensúlyának egyenletrendszere.

A rendszer megoldása lehetővé teszi a kiszolgált területek levegőjének paramétereinek meghatározását, amikor különböző lehetőségeket sugárzó fűtőberendezések elhelyezése, figyelembe véve a szellőzőrendszerek hatását.

Vegyük fontolóra egy matematikai modell felépítését egy sugárzó fűtőrendszerrel felszerelt és más hőkioldó forrás nélküli termelőhelyiség példáján. A radiátorok hőárama a következőképpen oszlik meg. A konvektív áramok a mennyezet alatti felső zónába emelkednek, és hőt adnak a belső felületre. Az emitter hőáramának sugárzó összetevőjét a szoba külső zárószerkezeteinek belső felületei érzékelik. Ezek a felületek viszont hőt adnak le a belső levegő konvekciójával és a többi belső felület sugárzásával. A hő egy része a külső zárószerkezeteken át a külső levegőbe kerül. A számított hőátadási sémát az ábra mutatja. 1a.

Vegyük fontolóra egy matematikai modell felépítését egy sugárzó fűtőrendszerrel felszerelt és egyéb hőkioldási forrás nélküli termelőhelyiség példáján. A konvektív áramok a mennyezet alatti felső zónába emelkednek, és hőt adnak a belső felületre. Az emitter hőáramának sugárzó összetevőjét a szoba külső zárószerkezeteinek belső felülete érzékeli

Ezután megvizsgáljuk a légáram cirkulációs sémájának felépítését (1b. Ábra). Vegyük a feltöltő légcsere-szervezési rendszert. A levegőt mennyiségben szállítják M pr a kiszolgált terület irányába, és áramlási sebességgel eltávolítja a felső területről M= M pr. A kiszolgált terület tetejének szintjén a sugárban a levegő áramlási sebessége M o A betápláló sugárban a levegő áramlási sebességének növekedése a keringő levegőnek köszönhető, amely leválasztásra kerül a sugárról.

Vezessük be az áramlások feltételes határait - olyan felületeket, amelyeken a sebességeknek csak normális komponensei vannak. Ábrán. Az 1b. Ábrán az áramlási határokat szaggatott vonal mutatja. Ezután kiválasztjuk a becsült mennyiségeket: kiszolgált terület (hely állandó tartózkodással); az ellátó sugár mennyisége és a falhoz közeli konvektív áramlások. A falhoz közeli konvektív áramlások iránya a külső zárószerkezetek belső felületének és a környezeti levegő hőmérsékletének arányától függ. Ábrán. Az 1b. Ábra egy leereszkedő, falközeli konvektív áramlást mutat.

Tehát a levegő hőmérséklete a kiszolgált területen t A wz a betápláló fúvókák, a falhoz közeli konvektív áramlások és a konvekciós hőbevitel következtében keletkezik belső felületek padló és falak.

Figyelembe véve a hőcsere és a légáramok keringésének kidolgozott sémáit (1. ábra), összeállítjuk a hő-levegő egyensúlyok egyenleteit a kiválasztott mennyiségekre:

Itt tól től- a levegő hőkapacitása, J / (kg · ° С); Q a gáz sugárzó fűtőrendszer teljesítménye, W; Qés Q* с - konvekciós hőátadás a fal belső felületein a kiszolgált területen belül és a fal felett a kiszolgált terület felett, W; t pp, t c és t wz - a levegő hőmérséklete a munkaterület bejáratánál lévő betápláló áramban, a falközeli konvektív áramban és a levegőben munkaterület° C; Q TP a helyiség hővesztesége, W, amely megegyezik a külső zárószerkezeteken keresztüli hőveszteség összegével:

A kiszolgált terület bejáratánál a betáplált áramban a levegő áramlási sebességét M. I. Grimitlin által kapott függőségek alapján számítják ki.

Például a kompakt fúvókákat létrehozó légelosztóknál a fúvóka áramlási sebessége:

Hol m- sebesség csillapítási együttható; F 0 - a légelosztó bemeneti csövének keresztmetszete, m 2; x- távolság a légelosztótól a kiszolgált terület belépési pontjáig, m; NAK NEK n - a nem-izotermitás együtthatója.

A falközeli konvektív áramlás levegőfogyasztását az alábbiak határozzák meg:

Hol tс - a külső falak belső felületének hőmérséklete, ° C

Egyenletek hőmérleg a határfelületek esetében:

Itt Q c, Q* c, Q pl és Q Fri - konvektív hőátadás a fal belső felületein a kiszolgált területen belül - a fal a kiszolgált terület felett, a padló és a burkolat; Q tp.s, Q* TP.s., Q TP.pl, Q tp.pt - hőveszteség a megfelelő szerkezeteken keresztül; W tól től, W* c, W pl, W Péntek - az emitter sugárzó hőárama ezekbe a felületekbe jut. A konvektív hőátadást az ismert összefüggés határozza meg:

Hol m J - a felület helyzetének és a hőáramlás irányának figyelembevételével meghatározott együttható; F J - felület, m 2; Δ t J a felület és a környezeti levegő közötti hőmérséklet-különbség, ° C; J- a felülettípus indexe.

Hőveszteség QтJ kifejezhető

Hol t n - külső levegő hőmérséklete, ° C; t J - a külső zárószerkezetek belső felületeinek hőmérséklete, ° C; Rés R n - a külső kerítés hőellenállása és hőátadása, m 2 · ° C / W

Matematikai modellt kaptunk a hő- és tömegátadási folyamatokról a sugárzó fűtés és a szellőzés együttes hatása alatt. A megoldás eredményei lehetővé teszik a termikus rezsim fő jellemzőinek megszerzését a különféle rendeltetésű, szellőzőrendszerekkel ellátott épületek sugárzó fűtési rendszereinek tervezésénél.

Sugárzó fűtési rendszerek radiátorainak sugárzó hőárama Wj a kölcsönös sugárzási területeken keresztül számolják a sugárzók és a környező felületek tetszőleges tájolásának módszere szerint:

Hol tól től 0 - abszolút fekete test emissziós képessége, W / (m 2 · K 4); ε IJ - a hőátadásban részt vevő felületek csökkentett emissziós képessége énés J; H IJ - a felületek sugárzásának kölcsönös területe énés J m 2; TÉn - átlaghőmérséklet kibocsátó felület, az emitter hőmérlegéből meghatározva, K; T J a hőelnyelő felület hőmérséklete, K.

Amikor a fúvókákban a hőáramok és a levegő áramlási sebességének kifejezését helyettesítjük, egy egyenletrendszert kapunk, amely a sugárzó fűtés során a hő- és tömegátadási folyamatok hozzávetőleges matematikai modellje. A rendszer megoldására standard számítógépes programok használhatók.

Matematikai modellt kapunk a hő- és tömegátadási folyamatokról a sugárzó fűtés és a szellőzés együttes hatása alatt. A megoldás eredményei lehetővé teszik a termikus rezsim fő jellemzőinek megszerzését a különféle rendeltetésű, szellőzőrendszerekkel ellátott épületek sugárzó fűtési rendszereinek tervezésénél.

Írjuk le ebben a szakaszban a vezérlőrendszer főbb elemeit, adjunk nekik műszaki jellemzőt és matematikai leírást. Tartózkodjunk részletesebben a fűtőberendezésen áthaladó betáplált levegő hőmérsékletének automatikus szabályozására kifejlesztett rendszeren. Mivel az előkészítés fő terméke a levegő hőmérséklete, akkor a diplomaprojekt keretein belül elhanyagolható a matematikai modellek felépítése, valamint a keringés és a légáramlás folyamatainak modellezése. Ezenkívül az ACS PVV működésének ez a matematikai megalapozottsága elhanyagolható a helyiségek felépítésének sajátosságai miatt - a külső előkészületlen levegő jelentős beáramlása a műhelyekbe és raktárakba rések, rések révén történik. Éppen ezért bármilyen légáramlási sebesség mellett gyakorlatilag lehetetlen, hogy a műhely dolgozói "oxigén éhezést" tapasztaljanak.

Így elhanyagoljuk a helyiség levegőeloszlásának termodinamikai modelljének felépítését, valamint az ACS matematikai leírását a levegő áramlási sebességére, tekintettel azok célszerűtlenségére. Vizsgáljuk meg részletesebben az ACS alakulását a befújt levegő hőmérsékletére vonatkozóan. Valójában ez a rendszer a légvédelmi csappantyú helyzetének automatikus szabályozására szolgál a betáplált levegő hőmérsékletétől függően. Szabályozás - arányos törvény az értékek kiegyenlítésével.

Bemutatjuk az ACS főbb elemeit, megadjuk őket specifikációk, amely lehetővé teszi, hogy azonosítsa a kezelésük jellemzőit. A felszerelések és automatizálási eszközök kiválasztásánál a műszaki adatlapjaik és a régi rendszer korábbi mérnöki számításai, valamint a kísérletek és tesztek eredményei vezetnek minket.

Táp- és kipufogó centrifugális ventilátorok

A hagyományos centrifugális ventilátor olyan kerék, amelynek működési pengéi spirálházban helyezkednek el, amikor a beömlőnyíláson át beáramló levegő forgatásakor belép a lapátok közötti csatornákba, és ezeken a csatornákon centrifugális erő hatására mozog, a spirálház összegyűjti és kimenetéhez irányítva. A burkolat arra is szolgál, hogy a dinamikus fejet statikus fejlé alakítsa. A nyomás növelése érdekében diffúzort helyeznek el a burkolat mögött. Ábrán. A 4.1 a centrifugális ventilátor általános képe.

A hagyományos centrifugális járókerék lapátokból, hátsó tárcsából, agyból és elülső tárcsából áll. Az öntött vagy vésett agy, amelyet úgy terveztek, hogy a kereket illessze a tengelyre, szegecselt, csavarozott vagy hegesztett a hátsó tárcsához. A pengék korongra vannak szegezve. A lapátok vezető élei általában az első gyűrűhöz vannak rögzítve.

A spirálházak acéllemezből készülnek, és független tartókra, ventilátorok közelében vannak felszerelve alacsony fogyasztású az ágyakhoz vannak rögzítve.

Amikor a kerék forog, a motorhoz juttatott energia egy része átkerül a levegőbe. A kerék által létrehozott nyomás a levegő sűrűségétől függ, geometriai alakzat pengék és kerületi sebesség a pengék csúcsainál.

A centrifugális ventilátorok lapátjainak kimeneti szélei előre hajlíthatók, radiálisak és hátrafelé hajlíthatók. Egészen a közelmúltig a pengék széle főleg előre volt hajlítva, mivel ez lehetővé tette a csökkentést méretek rajongók. Manapság gyakran találunk hátrafelé hajlított lapátú járókerékeket, mert ez lehetővé teszi a hatékonyság növelését. ventilátor.

Ábra. 4.1

A ventilátorok ellenőrzése során nem szabad megfeledkezni arról, hogy a lapátok kimeneti (a légút mentén) széleinek a sokk nélküli bejutás biztosítása érdekében mindig a kerék forgásirányával ellentétes irányba kell hajlani.

Ugyanazok a ventilátorok a forgási sebesség megváltoztatásakor eltérő áramlást és különböző nyomást képesek kifejleszteni, nemcsak a ventilátor tulajdonságaitól és a forgási sebességtől, hanem a hozzájuk kapcsolt légcsatornáktól is függően.

A ventilátorok jellemzői kifejezik a működésének fő paraméterei közötti kapcsolatot. Teljes jellemző A ventilátort állandó tengelysebesség mellett (n = konst) a Q táp és a P nyomás, az N teljesítmény és a hatásfok közötti függőség fejezi ki. A P (Q), N (Q) és T (Q) függőségeket általában ugyanazon a grafikonon ábrázoltuk. Rajongót választanak rajtuk. A jellemző tesztek alapján épül fel. Ábrán. A 4.2. Ábra bemutatja a VTs-4-76-16 centrifugális ventilátor aerodinamikai jellemzőit, amelyet ellátási ventilátorként használnak a megvalósítási helyen

Ábra. 4.2

A ventilátor teljesítménye 70 000 m3 / h vagy 19,4 m3 / s. Ventilátor sebessége - 720 1 / perc. vagy 75,36 rad / sec, meghajtó teljesítmény aszinkron motor a ventilátor 35 kW.

A ventilátor kifújja a külsőt légköri levegő a légfűtőbe. A levegő hőcseréjének eredményeként forró víz A hőcserélő csövein áthaladva az átáramló levegő felmelegszik.

Vizsgáljuk meg a VTs-4-76 №16 ventilátor üzemmódjának szabályozási sémáját. Ábrán. A 4.3. Ábra a ventilátor egység működési diagramját mutatja sebességszabályozással.

Ábra. 4.3

A ventilátor átviteli funkciója erősítésként ábrázolható, amelyet a ventilátor aerodinamikai jellemzői alapján határozunk meg (4.2. Ábra). A ventilátor erősítése az üzemi ponton 1,819 m3 / s (a lehető legkisebb, kísérletileg megállapítva).

Ábra. 4.4

Kísérletileg kiderült, hogy a ventilátor szükséges üzemmódjainak megvalósításához a következő feszültségértékeket kell ellátni a vezérlő frekvenciaváltóra (4.1. táblázat):

4.1. Táblázat: A szellőzés működési módjai

Ugyanakkor annak érdekében, hogy mind az ellátó, mind a kipufogó szakasz ventilátorainak villanymotorja megbízható legyen, nincs szükség maximális teljesítményű üzemmódok beállítására. Egy feladat kísérleti kutatás olyan szabályozási feszültségek megtalálása volt, amelyeknél az alábbiakban kiszámított légcsere-sebességek figyelhetők meg.

A kipufogó szellőztetés három centrifugális ventilátorok VTs-4-76-12 fokozat (28000 m3 / h teljesítmény n = 350 ford / percnél, aszinkron hajtás teljesítménye N = 19,5 kW) és VTs-4-76-10 fokozat (20 000 m3 / h teljesítmény n = 270 fordulat / perc mellett, aszinkron hajtás) teljesítmény N = 12,5 kW). A kipufogó szellőztető ág tápfeszültségéhez hasonlóan kísérletileg kaptuk meg a vezérlő feszültségek értékeit (4.2. Táblázat).

A munkavállalók üzleteiben az "oxigén éhezés" megelőzése érdekében kiszámoljuk a ventilátorok kiválasztott üzemmódjainak légcseréjét. Meg kell felelnie a következő feltételnek:

4.2. Táblázat A kipufogó szellőzés működési módjai

A számítás során elhanyagoljuk a kívülről érkező befújt levegőt, valamint az épület felépítését (falak, padlók).

A szellőztetésre szolgáló helyiségek méretei: 150x40x10 m, a helyiség teljes térfogata Vroom? 60.000 m3. A betáplált levegő szükséges mennyisége 66000 m3 / h (az 1.1-es együttható esetében ezt választották minimálisnak, mivel a kívülről érkező levegő beáramlását nem veszik figyelembe). Nyilvánvaló, hogy a kiválasztott működési módok ellátó ventilátor kielégíti a feltett feltételt.

A leszívott levegő teljes térfogatát a következő képlet segítségével számoljuk ki

A kipufogó láb kiszámításához a „vészkipufogó” módokat választották. Figyelembe véve az 1.1 korrekciós tényezőt (mivel a vészhelyzeti üzemmódot a lehető legkevésbé veszik figyelembe), az elszívott levegő térfogata 67,76 m3 / h lesz. Ez az érték a megengedett hibák és a korábban elfogadott fenntartások határain belül megfelel a (4.2) feltételnek, ami azt jelenti, hogy a ventilátorok kiválasztott üzemmódjai megbirkóznak a légcsere gyakoriságának biztosításával.

A ventilátor motorjaiban is van beépített túlmelegedés elleni védelem (termosztát). Amikor a motor hőmérséklete emelkedik, a termosztát relékontaktusa leállítja az elektromos motor működését. A nyomáskülönbség-érzékelő rögzíti az elektromos motor leállását és jelet küld a központnak. Rendelkezni kell az ACS PVV reakciójáról a ventilátor motorjának vészleállítására.

Daria Denisikhina, Maria Lukanina, Mihail Samoletov

BAN BEN modern világ már lehetetlen nélkülözni matematikai modellezés légáramlás a szellőztető rendszerek tervezésénél.

A modern világban már lehetetlen megtenni a levegő áramlásának matematikai modellezését a szellőztető rendszerek tervezésénél. A hagyományos mérnöki technikák jól alkalmazhatók tipikus helyiségekben és standard légelosztó megoldásokban. Ha egy tervező nem szabványos tárgyakkal szembesül, akkor a matematikai modellezés módszereinek kell segítségükre lenniük. A cikk a levegő eloszlásának tanulmányozását szenteli a hideg évszakban a csőgyártó üzletben. Ez a műhely egy gyárkomplexum része, élesen kontinentális éghajlaton.

Még a 19. században differenciál egyenletek a folyadékok és gázok áramlásának leírására. Louis Navier francia fizikus és George Stokes brit matematikus fogalmazta meg őket. A Navier-Stokes-egyenletek a hidrodinamikában a legfontosabbak, és számos természeti jelenség és technikai probléma matematikai modellezésében használják őket.

Per utóbbi évek geometriai és termodinamikai szempontból bonyolult tárgyak sokféleségét halmozta fel az építkezés során. A számítási folyadékdinamikai módszerek használata jelentősen megnöveli a szellőztető rendszerek tervezésének lehetőségeit, lehetővé téve a sebesség, a nyomás, a hőmérséklet és az alkatrészek koncentrációjának eloszlásának nagy pontossággal történő megjósolását az épület bármely pontján vagy annak bármely helyiségében .

A számítási folyadékdinamikai módszerek intenzív használata 2000-ben kezdődött, amikor megjelentek az univerzális szoftverhéjak (CFD csomagok), amelyek lehetővé tették a Navier - Stokes egyenletrendszer numerikus megoldásának megtalálását egy érdekes objektum vonatkozásában. Azóta a "BURO TEKHNIKI" matematikai modellezéssel foglalkozik a szellőzés és a légkondicionálás problémáival kapcsolatban.

A feladat leírása

Ebben a tanulmányban numerikus szimulációkat hajtottunk végre a STAR-CCM +, a CD-Adapco által kifejlesztett CFD csomag segítségével. Működtethetőség ezt a csomagot amikor a szellőztetési problémák megoldása volt
Többször tesztelték különböző összetettségű tárgyakon, az irodahelyiségektől a színháztermekig és a stadionokig.

A probléma mind a tervezés, mind a matematikai modellezés szempontjából nagyon érdekes.

Kültéri levegő hőmérséklete -31 ° C Vannak olyan tárgyak, amelyek jelentős hőbevitellel rendelkeznek a helyiségben: oltókemence, temperáló kemence stb. Így nagy hőmérséklet-különbségek vannak a külső zárószerkezetek és a belső hőtermelő tárgyak között. Következésképpen a sugárzó hőátadás hozzájárulása nem elhanyagolható a szimuláció során. A probléma matematikai megfogalmazásában további nehézség abban rejlik, hogy egy -31 ° C hőmérsékletű nehézvonatot műszakonként többször is bevisznek az épületbe. Fokozatosan felmelegszik, lehűti a körülötte lévő levegőt.

A műhely térfogatában a szükséges levegő hőmérsékletének fenntartása érdekében (a hideg évszakban legalább 15 ° C) a projekt szellőztető és légkondicionáló rendszereket ír elő. A tervezési szakaszban kiszámolták a szükséges paraméterek fenntartásához szükséges betáplált levegő áramlási sebességét és hőmérsékletét. Maradt a kérdés - hogyan juttassunk levegőt a műhely térfogatába annak érdekében, hogy a lehető legegyenletesebb hőmérséklet-eloszlást biztosítsuk az egész térfogatban. A modellezés viszonylag rövid ideig (két-három hétig) lehetővé tette több légellátási lehetőség légáramlási mintázatának megtekintését, majd összehasonlítását.

A MATEMATIKUS MODELLEZÉS FOLYAMATAI

• Szilárd geometria építése.
• A munkatér felosztása a számítási hálózat celláiba. Előzetesen gondoskodni kell azokról a területekről, ahol további cellafinomításra lesz szükség. A rács felépítésekor nagyon fontos olyan középutat találni, ahol a cellaméret elég kicsi a helyes eredmények eléréséhez, miközben a cellák összlétszáma nem lesz olyan nagy, hogy elfogadhatatlan időre húzza a számítási időt. Ezért a rácsépítés egy egész művészet, amely tapasztalattal jár.
• A határ és a kezdeti feltételek beállítása a problémamegállapítással összhangban. Szükség van a szellőztetési feladatok sajátosságainak megértésére. Fontos szerepet játszik a számítás előkészítésében jó választás turbulencia modellek.
• Megfelelő fizikai modell és turbulencia modell kiválasztása.

Szimulációs eredmények

Az ebben a cikkben szereplő probléma megoldása érdekében a matematikai modellezés minden szakaszát teljesítették.

A szellőzés hatékonyságának összehasonlításához három levegőellátási lehetőséget választottak: 45 °, 60 ° és 90 ° függőleges szöget zár be. A levegőt szokásos légelosztó rácsokból táplálták.

A beszívott levegő betáplálásának különböző szögein végzett számítás eredményeként kapott hőmérsékleti és sebességi mezőket a. egy.

Az eredmények elemzése után a műhely szellőzésének megfontolt lehetőségei közül a 90 ° -kal egyenlő befúvott levegő szöget választották a legsikeresebbnek. Ezzel az etetési módszerrel nem jön létre megnövekedett sebesség a munkaterületen, és a műhely teljes térfogatában meglehetősen egységes képet lehet elérni a hőmérsékletről és a sebességről.

Végső döntés

A hőmérséklet- és sebességmezőket három keresztmetszetben, amelyek áthaladnak a befújt levegőrácsokon, a 2. ábra mutatja. 2. és 3. A hőmérséklet eloszlása ​​a helyiségben egyenletes. Csak azon a helyen van több, ahol a kemencék koncentrálódnak magas értékek hőmérséklet a mennyezet alatt. A helyiség jobb sarkában van egy hidegebb terület a sütőktől legtávolabb. Ide lépnek be az utcáról érkező hideg kocsik.

Ábra. A 3. ábrán jól látható, hogy a betáplált levegő vízszintes sugárterjedése hogyan terjed. Ezzel az ellátási módszerrel az ellátó sugár kellően nagy hatótávolsággal rendelkezik. Tehát a rostélytól 30 m távolságra az áram sebessége 0,5 m / s (a rács kijáratánál a sebesség 5,5 m / s). A szoba többi részében a légmozgás alacsony, 0,3 m / s szinten.

Az edzőkemence felmelegített levegője a beszívott levegő áramlását felfelé tereli (4. és 5. ábra). A kályha nagyon felmelegíti körülötte a levegőt. A padló hőmérséklete itt magasabb, mint a szoba közepén.

A hőmérséklet-mezőt és az áramvonalakat a forró üzlet két szakaszában a 2. ábra mutatja. 6.

következtetések

A számítások lehetővé tették a hatékonyság elemzését különböző utak levegőellátás a csőműhelybe. Megállapították, hogy vízszintes áramlással ellátva a beáramló levegő továbbterjed a helyiségbe, hozzájárulva annak egyenletesebb felmelegedéséhez. Ez nem hoz létre olyan területeket, ahol a munkaterületen túl nagy a mozgékonyság, például akkor történik, amikor a befújt levegőt lefelé fordított szögben szállítják.

A matematikai modellezési módszerek alkalmazása a szellőztetés és a légkondicionálás problémáiban nagyon ígéretes irány, amely lehetővé teszi a projekt szakaszában a megoldás kijavítását, megelőzve a sikertelen kijavításának szükségességét tervezési megoldások tárgyak üzembe helyezése után. ●

Daria Denisikhina - „Matematikai modellezés” osztályvezető;
Maria Lukanina - A "Matematikai modellezés" tanszék vezető mérnöke;
Mihail Szamoletov - Az "MM-Technologies" LLC ügyvezető igazgatója

Tisztelt igazolási bizottsági tagok, figyelmébe ajánlom az érettségit minősítő munka, amelynek célja egy rendszer kifejlesztése automatikus vezérlés termelő műhelyek ellátása és elszívása.

Ismeretes, hogy az automatizálás az egyik legfontosabb tényező az ipari termelés munkaerő-termelékenységének növekedésében, a termékek és szolgáltatások minőségének növekedésében. Az automatizálás területének folyamatos bővülése az ipar egyik fő jellemzője ebben a szakaszban. A fejlesztés alatt álló érettségi projekt az „intelligens” épületek, vagyis olyan tárgyak építésének kialakulóban lévő koncepciójának öröklési ötlete, amelyekben az emberi élet körülményeit technikai eszközökkel irányítják.

A tervezés során megoldott fő feladatok a meglévő légszellőztető rendszer korszerűsítése a megvalósítás helyszínén - a VOMZ OJSC termelő műhelyeiben - annak hatékonyságának biztosítása érdekében (energiatakarékosság az energia- és hőforrások felhasználásában, a rendszerfenntartási költségek csökkentése, az állásidő csökkentése) a kényelmes mikroklíma és a levegő tisztaságának fenntartása a munkaterületeken, működőképesség és stabilitás, a rendszer megbízhatósága vészhelyzeti / kritikus üzemmódokban.

A diplomaprojektben figyelembe vett probléma a PVA meglévő ellenőrzési rendszerének morális és technikai elavulásának (kopásának) tudható be. Az IOP felépítésénél alkalmazott elosztott elv kizárja a központosított ellenőrzés lehetőségét (az állapot beindítása és ellenőrzése). A rendszer indításának / leállításának egyértelmű algoritmusának hiánya az emberi hibák miatt is megbízhatatlanná teszi a rendszert, a vészhelyzeti működési módok hiánya pedig instabillá teszi a megoldandó feladatokkal kapcsolatban.

Az oklevéltervezés problémájának relevanciája annak köszönhető általános növekedés a légzőszervi megbetegedések és a munkavállalók megfázásai, a munka termelékenységének és a termékek minőségének általános csökkenése ezen a területen. Az új ACS PVV fejlesztése közvetlenül kapcsolódik az üzem minőségpolitikájához (ISO 9000), valamint az üzemi berendezések korszerűsítésére és a növényi életet támogató rendszerek automatizálására irányuló programokkal.

A rendszer központi vezérlőeleme egy mikrokontrollerrel és berendezéssel ellátott automatizálási szekrény, amelyet a marketing kutatás eredményei alapján választanak ki (1. poszter). Sok a piaci ajánlat, de a kiválasztott felszerelés legalább olyan jó, mint a megfelelő. Fontos szempont volt a berendezés költsége, energiafogyasztása és védelmi teljesítménye.

Az IWS automatizálás funkcionális diagramját az 1. ábra szemlélteti. Az ACS kialakításakor a központi megközelítést választották főnek, amely lehetővé teszi a rendszer szükség esetén mobilba hozását a vegyes megközelítés szerint, ami a diszpécser és a más ipari hálózatokkal való kapcsolatok lehetősége. A központosított megközelítés nagymértékben skálázható, elég rugalmas - mindezeket a minőségi tulajdonságokat a választott mikrovezérlő - WAGO I / O System, valamint a vezérlőprogram megvalósítása határozza meg.

A tervezés során automatizálási elemeket választottak ki - működtetők, érzékelők, a kiválasztási kritérium a funkcionalitás, a működés stabilitása kritikus üzemmódokban, a paraméter mérési tartománya / vezérlése, telepítési jellemzők, a jel kimenetének formája, a művelet. A fő matematikai modellekés szimulálta a léghőmérséklet-szabályozó rendszer működését a háromutas szelep csappantyújának helyzetének szabályozásával. A szimulációt a VisSim környezetben végeztük.

A szabályozáshoz a "paraméter kiegyensúlyozásának" módját választották a szabályozott értékek területén. Az arányos szabályozási törvényt választják, mivel a rendszer pontosságára és sebességére nincsenek magas követelmények, és a bemeneti / kimeneti értékek tartománya kicsi. A szabályozó funkcióit az egyik vezérlőport látja el a vezérlőprogramnak megfelelően. A blokk szimulációs eredményeit a 2. plakáton mutatjuk be.

A rendszer algoritmusát a 2. ábra szemlélteti. Az algoritmust megvalósító vezérlőprogram funkcionális blokkokból áll, struktúrájú konstans blokkból, standard és speciális funkciókból áll. A rendszer rugalmasságát és méretezhetőségét mind programozásilag (FB-k, konstansok, címkék és átmenetek, a program tömörsége a vezérlő memóriájában), mind technikailag (I / O portok, tartalék portok gazdaságos használata) biztosítja.

A szoftver biztosítja a rendszer vészhelyzeti üzemmódban történő működését (túlmelegedés, ventilátor meghibásodása, túlhűtés, a szűrő eltömődése, tűz). A rendszer tűzvédelmi módban való működésének algoritmusát a 3. ábra mutatja. Ez az algoritmus figyelembe veszi a szabványok követelményeit a kiürítés idejére és a tűzvédelmi rendszer tűz esetén fellépő intézkedéseit. Általában ezen algoritmus alkalmazása hatékony és tesztekkel bizonyított. Megoldották a kipufogó burkolatok tűzbiztonsági szempontból korszerűsítésének feladatát is. A megtalált megoldásokat felülvizsgálták és ajánlásként elfogadták.

A tervezett rendszer megbízhatósága teljes mértékben a megbízhatóságtól függ szoftverés a vezérlő egészétől. A kidolgozott vezérlőprogramot hibakeresési folyamatnak vetették alá, kézi, szerkezeti és funkcionális teszteket végeztek. Az automatizálási berendezések megbízhatóságának és garanciális feltételeinek való megfelelés érdekében csak ajánlott és tanúsított egységeket választottak ki. A kiválasztott automatika szekrényére a gyártói garancia 5 év, a garanciális kötelezettségek betartása mellett.

Továbbá kidolgozták a rendszer általános szerkezetét, felépítették a rendszer működésének óraciklus-diagramját, összekötési táblázatot és kábeljelölést, ACS-telepítési diagramot készítettek.

A projekt gazdasági mutatóit, amelyeket a szervezeti és gazdasági részben számítottam ki, a 3. plakáton mutatjuk be. Ugyanezen a poszteren látható a tervezési folyamat sávdiagramja. Az ellenőrzési program minőségének értékeléséhez a GOST RISO / IEC 926-93 szerinti kritériumokat használták. A fejlesztés gazdasági hatékonyságának értékelését SWOT-analízissel végeztük. Nyilvánvaló, hogy az előrejelzett rendszernek alacsony költségei vannak (költségszerkezet - 3. poszter) és meglehetősen gyors megtérülési idő (a minimális megtakarítás felhasználásával történő kiszámításkor). Így következtethetünk a fejlesztés magas gazdasági hatékonyságára.

Ezenkívül megoldották a munkavédelem, az elektromos biztonság és a környezetbarát kérdéseket. A vezetőkábelek, a légcsatorna-szűrők megválasztását megalapozták.

Így a végrehajtás eredményeként tézis olyan modernizációs projektet dolgoztak ki, amely optimális az összes előírt követelményhez képest. Ezt a projektet az üzemi berendezések korszerűsítésének feltételeivel összhangban javasoljuk megvalósítani.

Ha a próbaidőszak megerősíti a projekt hatékonyságát és minőségét, akkor a tervek szerint a vállalkozás helyi hálózatának felhasználásával megvalósítják a diszpécserszintet, valamint a többiek szellőzését korszerűsítik. ipari helyiségek azzal a céllal, hogy egyetlen ipari hálózattá egyesítsék őket. Ennek megfelelően ezek a szakaszok magukban foglalják a diszpécser szoftver fejlesztését, a rendszer állapotának, hibáinak, baleseteinek (DB) naplóinak megőrzését, egy automatizált munkaállomás vagy egy vezérlő állomás (KPU) megszervezését. Lehetőség van tervezési megoldások terjesztésére a a műhelyek léghőfüggönyeinek szabályozásával kapcsolatos problémák. Kidolgozható a meglévő rendszer gyenge pontjai is, mint például a kezelőegységek korszerűsítése, valamint a légbeömlő szelepek fagyásgátló mechanizmussal történő finomítása.

annotáció

A diplomadokumentum bevezetőt, 8 fejezetet, következtetést, a felhasznált források felsorolását, mellékleteket tartalmaz, és 141 oldal gépelt szöveget tartalmaz illusztrációkkal.

Az első szakasz áttekintést és elemzést nyújt a termelőüzletek be- és elszívó szellőzésének (ACS PVV) automatikus vezérlőrendszerének megtervezéséről, az automatizálási szekrények marketing tanulmányáról. Figyelembe vett tipikus sémák szellőzés és alternatív megközelítések a diploma tervezésének problémáinak megoldásához.

A második szakasz ismerteti a megvalósítási helyszínen meglévő PVV-rendszert - az OJSC "VOMZ", as technológiai folyamat... A levegőkészítés technológiai folyamatának automatizált általános blokkvázlata készül.

A harmadik részben kibővített technikai javaslatot fogalmaznak meg az oklevéltervezés problémáinak megoldására.

A negyedik részt az ACS PVV fejlesztésének szenteljük. Kiválasztják az automatizálás és a vezérlés elemeit, bemutatják azok műszaki és matematikai leírását. Leírják a befújt levegő hőmérsékletének szabályozására szolgáló algoritmust. Kialakítottunk egy modellt, és az ACS PVV működés modellezését végeztük a helyiség levegő hőmérsékletének fenntartása érdekében. Az elektromos vezetékek kiválasztva és igazolva. Felépül a rendszer óra ciklogramja.

Az ötödik szakasz ismerteti a WAGO I / O rendszer programozható logikai vezérlőjének (PLC) műszaki jellemzőit. Érzékelők és működtetők csatlakozási táblázata PLC portokkal, beleértve és virtuális.

A hatodik szakasz a PLC vezérlőprogram működését és írását szolgáló algoritmusok fejlesztését szolgálja. A programozási környezet megválasztása megalapozott. Bemutatásra kerülnek a vészhelyzetek rendszer általi feldolgozására szolgáló blokkalgoritmusok, a beindítás, vezérlés és szabályozás problémáit megoldó funkcionális blokkok blokk algoritmusai. Ez a szakasz a PLC vezérlőprogram tesztelésének és hibakeresésének eredményeit tartalmazza.

A hetedik szakasz a projekt biztonságát és fenntarthatóságát taglalja. Elemzik a veszélyes és káros tényezőket az ACS PVV működése során, megoldásokat adnak a munkavédelemre és a projekt környezetbarát jellegének biztosítására. A vészhelyzetek elleni rendszervédelem fejlesztése folyamatban van, ide értve. a rendszer megerősítése a tűzvédelem szempontjából és a működés stabilitásának biztosítása, amikor vészhelyzetek... Bemutatjuk az automatizálás kidolgozott alapvető funkcionális diagramját a specifikációval.

A nyolcadik szakasz a fejlesztés szervezeti és gazdasági megalapozásával foglalkozik. A projektfejlesztés önköltségének, hatékonyságának és megtérülési idejének kiszámítása, beleértve a figyelembe véve a megvalósítás szakaszát. A projekt kidolgozásának szakaszai tükröződnek, becsülik a munka munkaigényét. A projekt gazdasági hatékonyságának értékelése a fejlesztés SWOT-elemzésével történik.

A befejezésben ismertetjük a diplomaprojekt következtetéseit.

Bevezetés

Az automatizálás az egyik legfontosabb tényező az ipari termelés munkaerő-termelékenységének növekedésében. Az automatizálás növekedési ütemének felgyorsulásának folyamatos feltétele az automatizálás technikai eszközeinek fejlesztése. Az automatizálás technikai eszközei magukban foglalják az összes olyan eszközt, amelyet a vezérlőrendszer tartalmaz, és amelynek célja az információk fogadása, továbbítása, tárolása és átalakítása, valamint a technológiai irányítási objektumon végrehajtott ellenőrzési és szabályozási intézkedések végrehajtása.

Az automatizálás technológiai eszközeinek fejlesztése összetett folyamat, amely egyrészt a fogyasztók automatizált termelésének érdekein, másrészt a gyártó vállalkozások gazdasági képességein alapul. A fejlesztés elsődleges ösztönzője a termelés - a fogyasztók hatékonyságának növelése a termék bevezetésével új technológia csak akkor valósítható meg, ha a költségeket gyorsan megtérítik. Ezért az új alapok fejlesztésével és végrehajtásával kapcsolatos valamennyi döntés kritériumának a teljes gazdasági hatásnak kell lennie, figyelembe véve a fejlesztés, a termelés és a megvalósítás összes költségét. Ennek megfelelően a fejlesztéshez elsősorban a technikai eszközök azon lehetőségeit kell választani, amelyek a maximális teljes hatást biztosítják.

Az automatizálás területének folyamatos bővülése az ipar egyik fő jellemzője ebben a szakaszban.

Különös figyelmet fordítanak az ipari ökológia és a munkavédelem kérdéseire. Tervezéskor modern technológia, felszerelések és szerkezetek, tudományos szempontból megalapozott megközelítést kell alkalmazni a munkavédelem és az ártalmatlanság fejlesztése terén.

A fejlődés jelenlegi szakaszában nemzetgazdaság ország egyik fő feladata a tudományos és technikai folyamatokon alapuló társadalmi termelés hatékonyságának növelése és az összes tartalék teljesebb felhasználása. Ez a feladat elválaszthatatlanul kapcsolódik a tervezési megoldások optimalizálásának problémájához, amelynek célja a szükséges előfeltételek megteremtése a tőkebefektetések hatékonyságának növelése, a megtérülési idő csökkentése és az egyes elköltött rubelek legnagyobb termelésnövekedésének biztosítása érdekében. A munka termelékenységének növelését, a minőségi termékek előállítását, a munkavállalók munka- és pihenési feltételeinek javítását olyan szellőztető rendszerek biztosítják, amelyek megteremtik a szükséges mikroklímát és a levegő környezetének minőségét a helyiségekben.

Az okleveles projekt célja egy automatikus vezérlőrendszer kifejlesztése a termelőüzletek be- és elszívásához (ACS PVV).

Az okleveles projektben figyelembe vett probléma a PVV automatizálási rendszer meghibásodásának köszönhető, amely az OJSC "Vologda Optikai és Mechanikai Üzemében" létezik. Ezenkívül a rendszert elosztott módon tervezik, amely kiküszöböli a központosított irányítás és ellenőrzés lehetőségét. A megvalósítás tárgyaként a fröccsöntő szakaszt (B-kategóriás tűzbiztonsági kategóriát) választották, valamint a szomszédos helyiségeket - a CNC-gépek szakaszát, a tervező és diszpécser irodát, a raktárakat.

A diplomaprojekt célkitűzéseit az ACS PVV jelenlegi állapotának tanulmányozása eredményeként fogják megfogalmazni, és egy elemző áttekintés alapján a 3. szakaszban "Műszaki javaslat" találhatók.

Az ellenőrzött szellőzés használata új lehetőségeket nyit meg a fenti problémák megoldására. A kifejlesztett automatikus vezérlőrendszernek optimálisnak kell lennie a jelzett funkciók ellátása szempontjából.

Mint fentebb említettük, a fejlesztés relevanciája a meglévő ACS PVV elavulásának, a felújítási munkálatok a szellőztetési "útvonalakon", valamint a munkavállalók légúti és nátha előfordulásának általános növekedése, az egészség romlásának tendenciája a hosszú munka során, és ennek következtében a munka termelékenységének és a termékek minőségének általános csökkenése. Fontos megjegyezni, hogy a meglévő ACS PVV nem kapcsolódik a tűzautomatikához, ami ez a fajta gyártás számára elfogadhatatlan. Az új ACS PVV fejlesztése közvetlenül kapcsolódik az üzem minőségpolitikájához (ISO 9000), valamint az üzemi berendezések korszerűsítésére és a növényi életet támogató rendszerek automatizálására irányuló programokkal.

A diplomaprojekt internetes forrásokat (fórumokat, elektronikus könyvtárakat, cikkeket és kiadványokat, elektronikus portálok), valamint a szükséges tantárgy szakirodalma és a szabványok szövege (GOST, SNIP, SanPiN). Ezenkívül az ACS PVV fejlesztését a szakemberek javaslatainak és ajánlásainak figyelembevételével végzik, a meglévő telepítési tervek, kábelvezetékek, légcsatorna rendszerek alapján.

Érdemes megjegyezni, hogy a diplomaprojektben érintett probléma a katonai-ipari komplexum szinte minden régi gyárában jelentkezik, a műhelyek újbóli felszerelése az egyik legfontosabb feladat a termékek minőségének biztosítása szempontjából. végfelhasználó. Így az oklevél megtervezése tükrözi a hasonló jellegű termeléssel rendelkező vállalkozások hasonló problémáinak megoldása során felhalmozott tapasztalatokat.

1. Elemző áttekintés

1.1 Általános elemzés az ACS PVV tervezésének szükségessége

A jelentős hő- és villamosenergia-fogyasztású nagy ipari épületek hőellátására fordított üzemanyag- és energiaforrások megtakarításának legfontosabb forrása a rendszer hatékonyságának növelése. befúvó és elszívó szellőzés(PVV) a számítástechnika és az irányítástechnika modern fejlődésének felhasználásán alapul.

Általában helyi automatizálási eszközöket használnak a szellőzőrendszer vezérlésére. Az ilyen szabályozás legfőbb hátránya, hogy nem veszi figyelembe az épület tényleges levegő- és hőegyensúlyát, valamint a valós időjárási viszonyokat: kültéri hőmérsékletet, szélsebességet és irányt, légköri nyomást.

Ezért a helyi automatizálás eszközeinek hatására a levegő szellőztető rendszer általában nem működik optimális üzemmódban.

A betápláló és elszívó szellőzőrendszer hatékonysága jelentősen növelhető, ha a rendszerek optimális vezérlését a megfelelő hardver és szoftver együttesének felhasználásával hajtják végre.

A termikus rezsim kialakulása zavaró és szabályozó tényezők kölcsönhatásaként jeleníthető meg. A szabályozási művelet meghatározásához információkra van szükség a bemeneti és kimeneti paraméterek tulajdonságairól, számáról és a hőátadási folyamat feltételeiről. Mivel a szellőzőberendezések vezérlésének célja az épületek helyiségeinek munkaterületén minimális energia- és anyagköltség mellett a szükséges levegőviszonyok biztosítása, számítógép segítségével megtalálható lesz a legjobb megoldásés megfelelő ellenőrzési intézkedéseket kell kidolgozni ehhez a rendszerhez. Ennek eredményeként a megfelelő hardver- és szoftverkészlettel rendelkező számítógép egy automatizált rendszert képez az épületek helyiségeinek hőmérsékleti szabályozására (ACS TRP). Azt is meg kell jegyezni, hogy egy számítógép alatt a PVA vezérlőpaneljét és a PVA állapotának felügyeletére szolgáló konzolt, valamint az ACS PVV modellezésére, az eredmények feldolgozására és az eredmények feldolgozására szolgáló legegyszerűbb számítógépet egyaránt felfoghatjuk. azokon alapuló működési ellenőrzés.

Az automatikus vezérlőrendszer egy vezérlőobjektum (vezérelt technológiai folyamat) és vezérlőeszközök kombinációja, amelyek kölcsönhatása biztosítja a folyamat automatikus áramlását egy adott programnak megfelelően. Ebben az esetben a technológiai folyamat alatt olyan műveletsorozatot értünk, amelyet el kell végezni annak érdekében, hogy egy kész terméket nyersanyagból nyerjünk. A PVH esetében a késztermék a meghatározott paraméterekkel (hőmérséklet, gázösszetétel stb.) Található, az emberiségben lévő levegő, a nyersanyag pedig kül- és elszívott levegő, hőhordozók, áram stb.

Az ACS PVV működésének, mint bármely más vezérlőrendszernek, az elven kell alapulnia Visszacsatolás(OS): vezérlési műveletek kidolgozása az objektumra vonatkozó információk alapján, amelyeket az objektumra telepített vagy elosztott szenzorok segítségével kaptak.

Minden egyes ACS a belépő levegő áramlásának feldolgozására szolgáló meghatározott technológián alapul. Gyakran a befúvó és elszívó szellőzőrendszer társul egy légkondicionáló (előkészítő) rendszerhez, ami tükröződik a vezérlés automatizálásának tervezésében.

Ha önálló eszközöket használ, vagy teljes technológiai berendezések A légkezelő ACS-ek már beépítve vannak a berendezésbe, és bizonyos vezérlési funkciókkal rendelkeznek, amelyeket általában részletesen leírnak a műszaki dokumentációban. Ebben az esetben az ilyen vezérlőrendszerek beállítását, szervizelését és üzemeltetését a megadott dokumentáció szigorú betartásával kell végrehajtani.

Elemzés technikai megoldások vezető vállalatok modern légkezelő egységei - a szellőzőberendezések gyártói megmutatták, hogy az irányítási funkciókat feltételesen két kategóriába sorolhatjuk:

A légkezelő technológia és berendezések által meghatározott vezérlési funkciók;

A további funkciókat, amelyek többnyire szolgáltatási funkciók, a vállalatok know-how-ként mutatják be, és itt nem veszik őket figyelembe.

Általánosságban elmondható, hogy az IWA vezérlés fő technológiai funkciói a következő csoportokra oszthatók (1.1. Ábra)

Ábra. 1.1 - Az IWV vezérlés fő technológiai funkciói

Írjuk le, hogy mit is értünk az RWV függvényeken, amelyek az 1. ábrán láthatók. 1.1.

1.1.1 "Paraméterek ellenőrzése és regisztrálása" funkció

Az SNiP 2.04.05-91 szerint a kötelező ellenőrzési paraméterek a következők:

Hőmérséklet és nyomás a közös betápláló és visszatérő csővezetékekben, valamint az egyes hőcserélők kimeneténél;

Kültéri levegő hőmérséklete, a hőcserélő után beáramló levegő, valamint a beltéri hőmérséklet;

MPC szabványok káros anyagok a helyiségből elszívott levegőben (gázok, égéstermékek, nem mérgező por jelenléte).

A befúvó és elszívó rendszerek egyéb paramétereit igény szerint vezérlik műszaki feltételek berendezések vagy működési feltételek.

A távvezérlés a technológiai folyamat fő paramétereinek vagy az egyéb vezérlési funkciók megvalósításában résztvevő paraméterek mérésére szolgál. Az ilyen vezérlést szenzorok és mérőátalakítók segítségével hajtják végre, a mért paraméterek kimenetével (ha szükséges) a vezérlő eszköz kijelzőjére vagy képernyőjére (kezelőpanel, számítógép-monitor).

Egyéb paraméterek mérésére általában helyi (hordozható vagy álló) műszereket használnak - hőmérőket, manométereket, a levegő összetételének spektrális elemzésére szolgáló eszközöket stb.

A helyi vezérlőeszközök használata nem sérti a vezérlőrendszerek alapelvét - a visszacsatolás elvét. Ebben az esetben vagy egy személy (kezelő vagy szervizszemélyzet) segítségével, vagy a mikroprocesszor memóriájába „bekötött” vezérlőprogram segítségével valósul meg.

1.1.2 "Működési és szoftvervezérlés" funkció

Fontos egy olyan opció megvalósítása is, mint például az "indítási sorrend". Az IWV rendszer normál indításának biztosítása érdekében a következőket kell figyelembe venni:

A légzárók előzetes kinyitása a ventilátorok beindítása előtt. Ez annak köszönhető, hogy zárt állapotban nem minden csappantyú képes ellenállni a ventilátor által létrehozott nyomáskülönbségnek, és a csappantyú elektromos meghajtással történő teljes nyitásának ideje eléri a két percet.

Az elektromos motorok indításának pillanatai. Az aszinkron motoroknak gyakran nagy az indítóárama. Ha a ventilátorok, a légcsappantyúk és az egyéb hajtások egyidejűleg indulnak, akkor az épület elektromos hálózatának nagy terhelése miatt a feszültség drámaian csökken, és előfordulhat, hogy az elektromos motorok nem indulnak el. Ezért az elektromos motorok indítását, különösen a nagy teljesítményűek, idővel kell elosztani.

A fűtés előmelegítése. Ha a melegvíz-tekercs nincs előmelegítve, akkor a fagyvédelem alacsony kültéri hőmérsékleten aktiválódhat. Ezért a rendszer beindításakor meg kell nyitni, be kell nyitni a befújt levegő csappantyúit háromutas szelep vízmelegítőt, és melegítse fel a melegítőt. Rendszerint ez a funkció akkor aktiválódik, ha a kültéri hőmérséklet 12 ° C alatt van.

Fordított opció - "leállítási sorrend" A rendszer leállításakor vegye figyelembe:

Késleltetés a befújt levegő ventilátor leállításával elektromos fűtéssel ellátott egységekben. Miután eltávolította a feszültséget az elektromos fűtőberendezésről, hűtse le egy ideig anélkül, hogy kikapcsolná a befújt levegőt. Ellenkező esetben a légfűtés fűtőeleme (elektromos hőfűtés - fűtőelem) meghibásodhat. Az oklevéltervezés meglévő feladataihoz ez a lehetőség a vízmelegítő használata miatt nem fontos, de azt is fontos megjegyezni.

Így az operatív és programvezérlés kiemelt opciói alapján lehetőség van egy tipikus ütemterv bemutatására a PVV készülékek eszközeinek be- és kikapcsolására.

Ábra. 1.2 - Az ACS PVV működésének tipikus ciklogramja vízmelegítővel

Ebben a teljes ciklusban (1.2. Ábra) a rendszernek automatikusan ki kell működnie, és emellett gondoskodni kell a berendezés egyedi beindításáról, amely szükséges a beállításhoz és a megelőző munkához.

A programozott vezérlési funkciók, mint például a "téli-nyári" üzemmód váltása, nem kis jelentőséggel bírnak. E funkciók megvalósítása 2007 - ben modern körülmények között energiaforrások hiánya. A szabályozási dokumentumokban ennek a funkciónak a végrehajtása ajánló jellegű - "a köz-, igazgatási és kényelmi és ipari épületek esetében főszabályként előírni kell a paraméterek programozott szabályozását, amely biztosítja a hőfogyasztás csökkenését. "

A legegyszerűbb esetben ezek a funkciók lehetővé teszik az IHO teljes kikapcsolását egy bizonyos időpontban, vagy az ellenőrzött paraméter (például hőmérséklet) beállított értékének csökkentését (növelését) az emberben lévő hőterhelés változásától függően. szoba.

Hatékonyabb, ugyanakkor nehezebben megvalósítható a szoftveres vezérlés, amely lehetővé teszi a PVA szerkezetének és működésének algoritmusának automatikus megváltoztatását nemcsak a hagyományos "téli-nyári", hanem átmeneti üzemmódokban is. A szerkezet és működésének algoritmusának elemzését és szintézisét általában ezek termodinamikai modellje alapján hajtják végre.

Ebben az esetben a fő motivációs és optimalizálási kritérium általában vágy a minimális energiafogyasztás biztosítására, tőkeköltségek, dimenziók stb. Korlátozásával.

1.1.3 "Védelmi funkciók és reteszelések" funkció

Az automatizálási rendszerek és az elektromos berendezések általános védelmi funkcióiról és reteszeléséről (rövidzárlat, túlmelegedés, mozgáskorlátozások stb. Elleni védelem) az ügynökségek megállapodnak szabályozási dokumentumok... Az ilyen funkciókat általában külön eszközök (biztosítékok, maradékáramú eszközök, végálláskapcsolók stb.) Hajtják végre. Használatukat az elektromos berendezésekre vonatkozó szabályok (PUE), a tűzbiztonsági szabályok (PPB) szabályozzák.

Fagyvédelem. Automatikus fagyvédelmi funkciót kell biztosítani olyan területeken, ahol a tervezett külső levegő hőmérséklete mínusz 5 ° C vagy annál alacsonyabb hideg időtartamra szól. Az első fűtés (vízmelegítő) hőcserélői és a rekuperátorok (ha vannak) védelem alatt állnak.

A hőcserélők fagyvédelme általában a készülék mögött levő levegő hőmérsékletének és a visszatérő csőben lévő hűtőfolyadék hőmérsékletének érzékelőin vagy érzékelő reléin alapul.

A fagyás veszélyét a készülék előtti levegő hőmérséklete jósolja (tн<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.

Munkaidőn kívül a fagyvédelemmel ellátott rendszereknél a szelepnek nyitva kell maradnia (5-25%), a külső légzáró zárva. A védelem nagyobb megbízhatósága érdekében, amikor a rendszer ki van kapcsolva, a visszatérő csővezetékben a víz hőmérsékletének automatikus szabályozásának (stabilizálásának) funkcióját néha megvalósítják.

1.1.4 Funkció "technológiai berendezések és elektromos berendezések védelme"

1. Szűrés szennyeződés-ellenőrzés

A szűrő eltömődésének ellenőrzését a nyomáskülönbség-érzékelővel mért nyomásesés értékeli. Az érzékelő méri a légnyomás különbségét a szűrő előtt és után. A szűrőn megengedett nyomásesést az útlevél jelzi (a gyári légutakon bemutatott nyomásmérőknél, az adatlap szerint - 150-300 Pa). Ezt a különbséget a rendszer üzembe helyezésekor állítják be a differenciálérzékelőnél (érzékelő alapjel). Az elért érték elérésekor az érzékelő jelet küld a szűrő maximális portartalmáról és annak karbantartásának vagy cseréjének szükségességéről. Ha a szűrőt a porhatár-riasztás kiadását követően egy bizonyos idő alatt (általában 24 órán belül) nem tisztítják vagy cserélik, akkor ajánlott a rendszer vészleállítását biztosítani.

Javasoljuk, hogy hasonló érzékelőket telepítsen a ventilátorokra. Ha a ventilátor vagy a ventilátor hajtószíja meghibásodik, a rendszert vészhelyzetben le kell állítani. Az ilyen érzékelőket azonban gazdaságossági okokból gyakran elhanyagolják, ami a jövőben nagymértékben bonyolítja a rendszer diagnosztikáját és hibaelhárítását.

2. Egyéb automatikus zárak

Ezen túlmenően automatikus zárakat kell biztosítani:

A külső légcsappantyúk kinyitása és bezárása a ventilátorok (csappantyú) be- és kikapcsolásakor;

A légcsatornákkal összekapcsolt szellőzőrendszerek nyitó és záró szelepei teljes vagy részleges cserélhetőség érdekében az egyik rendszer meghibásodása esetén;

Gáztűzoltó berendezésekkel védett helyiségek szellőzőrendszereinek szelepeinek bezárása, ha e helyiségek szellőzőrendszerének ventilátorai ki vannak kapcsolva;

A minimális kültéri levegőfogyasztás biztosítása változó térfogatú rendszerekben stb.

1.1.5 Szabályozási funkciók

Szabályozó funkciók - a beállított paraméterek automatikus karbantartása definíció szerint alapvető a változó áramlási sebességgel, levegő-visszavezetéssel és levegőmelegítéssel működő betápláló és elszívó szellőztető rendszerek számára.

Ezeket a funkciókat zárt vezérlõ hurkok segítségével hajtják végre, amelyekben a visszacsatolási elv kifejezett formában van jelen: az érzékelõkbõl érkezõ objektumra vonatkozó információkat szabályozó eszközök alakítják át vezérlési mûveletekké. Ábrán. Az 1.3. Ábra a befúvott levegő hőmérséklet-szabályozó hurok példáját mutatja egy csatornás légkondicionáló berendezésben. A levegő hőmérsékletét egy vízmelegítő tartja fenn, amelyen keresztül a hőhordozó átjut. A fűtőberendezésen áthaladó levegő felmelegszik. A vízmelegítő után mért levegő hőmérsékletét egy érzékelő (T) méri, majd annak értékét a hőmérséklet és az alapjel hőmérséklet mért értékének összehasonlító eszközéhez táplálják. Az alapjelhőmérséklet (Tset) és a mért hőmérsékleti érték (Tmeas) különbségétől függően a vezérlőberendezés (P) jelet generál, amely a működtetőre hat (M - háromutas szelepmotor). Az elektromos működtető nyitja vagy zárja a háromutas szelepet olyan helyzetbe, ahol a hiba:

e = Tust - Tism

minimális lesz.

Ábra. 1.3 - A befúvott levegő hőmérséklet-szabályozó hurka a légcsatornában vízhőcserélővel: T - érzékelő; USA - összehasonlító eszköz; Р - szabályozó eszköz; M - végrehajtó eszköz

Így az automatikus vezérlőrendszer (ACS) építése, amely a pontosságra és a működése egyéb paramétereire (stabilitás, oszcilláció stb.) Támaszkodik, a szerkezetének és elemeinek megválasztására, valamint a a vezérlő paraméterei. Ezt általában az automatizálási szakemberek végzik a klasszikus kontrollelmélet alkalmazásával. Csak megjegyzem, hogy a szabályozó beállításait a vezérlőobjektum dinamikai tulajdonságai és a kiválasztott szabályozási törvény határozza meg. A szabályozási törvény a kapcsolat a szabályozó bemeneti (?) És kimeneti (Uр) jelei között.

A legegyszerűbb az arányos szabályozási törvény, amelyben? és az Ur összekapcsolódik állandó Кп együtthatóval. Ez az együttható egy ilyen szabályozó hangolási paramétere, amelyet P-szabályozónak hívnak. Megvalósításához egy állítható erősítőelem (mechanikus, pneumatikus, elektromos stb.) Használatát igényli, amely mind kiegészítő energiaforrás bevonásával, mind anélkül működhet.

A P-vezérlők egyik fajtája a pozícionális vezérlő, amely Kp-nél arányos szabályozási törvényt valósít meg, és egy Uр kimeneti jelet generál, amelynek bizonyos számú állandó értéke van, például kettő vagy három, ami megfelel két vagy három helyzetnek vezérlők. Az ilyen vezérlőket néha relevezérlőknek nevezik, mivel grafikus jellemzőik hasonlóak a relé jellemzőihez. Az ilyen szabályozók beállítási paramétere a De holt zóna értéke.

A szellőztető rendszerek automatizálásának technológiájában, tekintettel azok egyszerűségére és megbízhatóságára, a kétállású szabályozók széles körű alkalmazást találtak a hőmérséklet (termosztátok), a nyomás (nyomáskapcsolók) és a folyamatállapot egyéb paramétereinek szabályozásában.

A ki-bekapcsoló vezérlőket automatikus védelmi rendszerekben, reteszelőkben és kapcsoló berendezések üzemmódjaiban is használják. Ebben az esetben funkcióikat reléérzékelők látják el.

A P-vezérlők jelzett előnyei ellenére nagy statikus hibájuk van (alacsony Kp értékeknél) és hajlamosak az önlengésre (nagy Kp értékeknél). Ezért az automatizálási rendszerek vezérlési funkcióinak magasabb pontossági és stabilitási követelményekkel szemben összetettebb szabályozási törvényeket is alkalmaznak, például PI és PID törvényeket.

Ezenkívül a légfűtés hőmérsékletének szabályozását egy P-szabályozóval végezhetjük el, a kiegyensúlyozás elvének megfelelően: növeljük a hőmérsékletet, ha értéke kisebb, mint a beállított pont, és fordítva. A törvénynek ez az értelmezése olyan rendszerekben is megtalálható, amelyek nem igényelnek nagy pontosságot.

1.2 A gyártási létesítményekben a meglévő tipikus szellőztetési automatizálási rendszerek elemzése

A befúvó és elszívó szellőzőrendszer automatizálásának számos szabványos megvalósítása létezik, amelyek mindegyikének számos előnye és hátránya van. Szeretném megjegyezni, hogy sok tipikus séma és fejlesztés jelenléte ellenére nagyon nehéz olyan ACS-t létrehozni, amely rugalmasan állna be a gyártás szempontjából, ahol megvalósítják. Így az ACS PVV tervezéséhez a meglévő szellőztetőszerkezet alapos elemzésére, a gyártási ciklus technológiai folyamatainak elemzésére, valamint a munkavédelemre, az ökológiára, az elektromos és a tűzbiztonságra vonatkozó követelmények elemzésére van szükség. Ezenkívül a gyakran tervezett ACS PVV felhasználási területére szakosodott.

Mindenesetre a következő csoportokat tekintjük tipikus kezdeti adatoknak a kezdeti tervezési szakaszban:

1. Általános adatok: az objektum területi elhelyezkedése (város, kerület); az objektum típusa és célja.

2. Információk az épületről és a helyiségekről: tervek és szakaszok a talajszinthez viszonyított összes méret és magasság megjelölésével; a helyiségkategóriák feltüntetése (építészeti terveken) a tűzvédelmi előírásoknak megfelelően; a műszaki területek rendelkezésre állása méretük megjelölésével; a meglévő szellőzőrendszerek elhelyezkedése és jellemzői; az energiahordozók jellemzői;

3. Információ a technológiai folyamatról: a technológiai projekt rajzai (tervek), amelyek feltüntetik a technológiai berendezések helyét; a beépített kapacitásokat feltüntető berendezés-specifikáció; a technológiai rendszer jellemzői - a műszakok száma, a műszakonkénti átlagos munkavállalók száma; a berendezés üzemmódja (egyidejű működés, terhelési tényezők stb.); a levegőbe történő káros kibocsátások mennyisége (káros anyagok MPC-je).

A PVA-rendszer automatizálásának kiszámításához kiinduló adatként vegye ki:

A meglévő rendszer teljesítménye (áram, légcsere);

A szabályozandó légparaméterek felsorolása;

A szabályozás határai;

Automatizálási művelet, ha jeleket vesznek más rendszerektől.

Így az automatizálási rendszer végrehajtását a rábízott feladatok alapján tervezik, figyelembe véve a szabályokat és előírásokat, valamint az általános kezdeti adatokat és sémákat. Ábra elkészítése és a szellőztetési automatizálási rendszer kiválasztása egyedileg történik.

Bemutassuk a be- és elszívó szellőztetés vezérlő rendszereinek létező tipikus sémáit, néhányukat jellemezzük a diplomaprojekt problémáinak megoldására történő alkalmazásuk lehetősége szempontjából (1.4. - 1.5., 1.9. Ábra).

Ábra. 1,4 -SAU közvetlen áramlású szellőzés

Ezeket az automatizálási rendszereket aktívan használták a gyárakban, gyárakban és irodai helyiségekben. A vezérlő objektum itt az automatizálási szekrény (kezelőpanel), a rögzítő eszközök csatornaszenzorok, a vezérlési műveletet a ventilátor motorjainak, a csappantyú motorjainak hajtják végre. Van egy ACS a levegő fűtésére / hűtésére is. Előretekintve meg lehet jegyezni, hogy az 1.4a. Ábrán bemutatott rendszer annak a rendszernek a prototípusa, amelyet az OJSC „Vologda Optical and Mechanical Plant” fröccsöntési helyén kell használni. Az ipari helyiségek léghűtése a helyiségek mennyisége miatt hatástalan, és a fűtés az ACS PVV helyes működésének előfeltétele.

Ábra. 1,5- ACS szellőzés hőcserélőkkel

Az ACS PVH építése hőcserélők (rekuperátorok) felhasználásával lehetővé teszi a túlzott villamosenergia-fogyasztás (elektromos fűtőberendezések esetén), a környezetbe történő kibocsátás problémájának megoldását. A gyógyulás lényege, hogy a helyiségből visszavonhatatlanul eltávolított levegő, amelynek hőmérséklete a szobában van beállítva, energiát cserél a bejövő külső levegővel, amelynek paraméterei főszabály szerint jelentősen eltérnek a beállítottaktól. Azok. télen az elszívott meleg elszívott levegő részben felmelegíti a külső befújt levegőt, nyáron pedig a hidegebb elszívott levegő részben hűti a befújt levegőt. Legjobb esetben rekuperációval a beáramló levegő kezeléséhez szükséges energiafogyasztás 80% -kal csökkenthető.

Technikailag a be- és elszívó szellőzés helyreállítását forgó hőcserélők és köztes hőhordozóval ellátott rendszerek segítségével hajtják végre. Így nyereséget kapunk mind a levegő melegítésében, mind a csappantyúk nyitásának csökkentésében (a csappantyúkat vezérlő motorok hosszabb alapjárati ideje megengedett) - mindez átfogó nyereséget eredményez az energiatakarékosság szempontjából.

A hővisszanyerő rendszerek ígéretesek és aktívak, és bevezetik a régi szellőzőrendszerek helyettesítését. Érdemes azonban megjegyezni, hogy az ilyen rendszerek további beruházásokat érnek, azonban megtérülési idejük viszonylag rövid, míg a jövedelmezőség nagyon magas. Továbbá, a környezetbe történő folyamatos kibocsátás hiánya növeli a PVA automatizálásának ilyen szervezetének környezeti teljesítményét. A rendszer egyszerűsített működése a levegőből történő hővisszanyeréssel (levegő visszavezetés) az 1.6.

Ábra. 1.6 - A légcserélő rendszer működtetése recirkulációval (visszanyerés)

A keresztáramú vagy lemezes rekuperátorok (1.5. Ábra c, d) lemezekből (alumínium) állnak, amelyek két légáram áramlásának csatornarendszerét jelentik. A csatornafalak közösek a be- és elszívott levegő számára, és könnyen átjutnak. A nagy cserefelület és a csatornák turbulens légáramlása miatt viszonylag alacsony hidraulikus ellenállással nagyfokú hővisszanyerést (hőátadást) érnek el. A lemezrekuperátorok hatékonysága eléri a 70% -ot.

Ábra. 1.7 - Az ACS PVV légcseréjének szervezése lemezes rekuperátorok alapján

Csak az elszívott levegő érzékeny hőjét nyerik vissza. a be- és elszívott levegő nem keveredik valamilyen módon, és az elszívott levegő lehűlése során keletkező kondenzátumot a szeparátor visszatartja és a vízelvezető rendszer eltávolítja a leeresztő edényből. A kondenzátum alacsony hőmérsékleten (-15 ° C-ig) történő fagyásának megakadályozása érdekében megfogalmazódnak az automatizálásra vonatkozó követelmények: biztosítania kell az ellátó ventilátor időszakos leállítását vagy a külső levegő egy részének eltávolítását az elkerülő csatornába megkerülve a rekuperátor csatornáit. E módszer alkalmazásának egyetlen korlátja az ellátó és kipufogó ágak egy helyen történő kötelező kereszteződése, amely az ACS egyszerű korszerűsítése esetén számos nehézséggel jár.

A köztes hőhordozóval ellátott rekuperációs rendszerek (1.5. Ábra a, b) egy pár hőcserélő, amelyeket egy zárt csővezeték köt össze. Az egyik hőcserélő a kipufogócsatornában, a másik a betápláló csatornában található. A fagyálló glikol-keverék zárt hurkban kering, átadva a hőt az egyik hőcserélőből a másikba, és ebben az esetben a tápegységtől a kipufogóegységig terjedő távolság meglehetősen jelentős lehet.

A hővisszanyerés hatékonysága ezzel a módszerrel nem haladja meg a 60% -ot. A költségek viszonylag magasak, de egyes esetekben ez lehet az egyetlen hővisszanyerési lehetőség.

Ábra. 1.8 - A hővisszanyerés elve közbenső hőhordozó alkalmazásával

A rotációs hőcserélő (forgó hőcserélő, rekuperátor) egy vízszintes légáteresztő csatornákkal ellátott rotor. A rotor egy része a kipufogócsatornában, egy része a betápláló csatornában helyezkedik el. Forogva a rotor megkapja az elszívott levegő hőjét és átadja a befújt levegőnek, és mind az érzékeny, mind a látens hő, valamint a páratartalom átkerül. A hővisszanyerés hatékonysága maximális és eléri a 80% -ot.

Ábra. 1,9 - ACS PVV rotációs rekuperátorral

A módszer korlátozását elsősorban az szabja meg, hogy az elszívott levegő legfeljebb 10% -a keveredik a betáplált levegővel, és egyes esetekben ez elfogadhatatlan vagy nem kívánatos (ha a levegő jelentős szennyezettségű) . A tervezési követelmények hasonlóak az előző verzióhoz - a kipufogó és a befújt levegő gép egy helyen található. Ez a módszer drágább, mint az első, és ritkábban használják.

Általában a rekuperációval rendelkező rendszerek 40-60% -kal drágábbak, mint a rekuperáció nélküli hasonló rendszerek, de az üzemeltetési költségek jelentősen eltérnek egymástól. A mai energiaárak mellett is a rekuperációs rendszer megtérülési ideje nem haladja meg a két fűtési szezont.

Megjegyzem, hogy az energiatakarékosságot a vezérlő algoritmusok is befolyásolják. Mindazonáltal szem előtt kell tartani, hogy az összes szellőzőrendszert bizonyos átlagos körülményekre tervezték. Például a kültéri levegő fogyasztását egy főre vetítették, de a valóságban a szoba az elfogadott érték 20% -ánál kisebb lehet, természetesen ebben az esetben a becsült kültéri levegő-fogyasztás egyértelműen túlzott lesz, a működés túlzott üzemmódban történő szellőzés az energiaforrások ésszerűtlen elvesztéséhez vezet. Ebben az esetben logikus több működési módot is figyelembe venni, például tél / nyár. Ha az automatika képes ilyen üzemmódokat létrehozni, a megtakarítás nyilvánvaló. Egy másik megközelítés a kültéri levegő áramlási sebességének szabályozásához kapcsolódik a beltéri gázkörnyezet minőségétől függően, azaz az automatizálási rendszer gázelemzőket tartalmaz a káros gázok számára, és úgy választja meg a kültéri levegő áramlásának értékét, hogy a káros gázok tartalma ne haladja meg a megengedett legnagyobb értékeket.

1.3 Marketing kutatás

Jelenleg a világ összes vezető szellőzőberendezés-gyártója széles körben képviselteti magát az ellátó és elszívó szellőztetés automatizálási piacán, mindegyikük egy adott szegmensbe tartozó berendezések gyártására specializálódott. A teljes szellőzőberendezés piaca nagyjából a következő alkalmazási területekre osztható:

Háztartási és félipari célokra;

Ipari célokra;

Szellőző berendezések "speciális" célokra.

Mivel az okleveles projekt az ipari helyiségek ellátó- és kipufogórendszereinek automatizálását tervezi, ezért a javasolt fejlesztés és a piacon kapható fejlesztések összehasonlításához elengedhetetlen hasonló gyártási automatizálási csomagokat kell választani.

A meglévő ACS PVV csomagok marketing vizsgálatának eredményeit az A. függelék tartalmazza.

Így a marketing kutatás eredményeként számos, a különböző gyártók által leggyakrabban használt ACS PVV-t vettek figyelembe, műszaki dokumentációjuk tanulmányozásával információkat szereztek:

Az ACS PVV megfelelő csomagjának összetétele;

Az ellenőrzési paraméterek nyilvántartása (nyomás a légcsatornákban, hőmérséklet, tisztaság, páratartalom);

A programozható logikai vezérlő márkája és felszerelése (szoftver, parancsrendszer, programozási elvek);

Kapcsolatok elérhetősége más rendszerekkel (van-e kapcsolat tűzautomatikával, van-e támogatás a LAN protokollok számára);

Védő teljesítmény (elektromos biztonság, tűzbiztonság, porvédelem, zajvédelem, nedvességállóság).

2. A termelő műhely szellőző hálózatának leírása, mint automatikus vezérlés tárgya

Általánosságban a szellőztető és a levegő előkészítő rendszerek automatizálásához rendelkezésre álló megközelítések elemzésének eredményei, valamint a tipikus sémák elemző áttekintése eredményeként arra lehet következtetni, hogy a diplomaprojektben figyelembe vett feladatok releváns és jelenleg a tervezőirodák (SKB) aktívan mérlegelik és tanulmányozzák.

Megjegyzem, hogy a szellőzőrendszer automatizálásának megvalósítására három fő megközelítés létezik:

Elosztott megközelítés: a helyi kapcsolóberendezéseken alapuló IWV automatizálás megvalósítása, minden ventilátort egy megfelelő eszköz vezérel.

Ezt a megközelítést viszonylag kicsi szellőzőrendszerek automatizálásának tervezésére használják, amelyekben további bővítés nem várható. Ő a legidősebb. Ennek a megközelítésnek az előnyei közé tartozik például az a tény, hogy baleset esetén az egyik megfigyelt szellőző ágban a rendszer csak erre a linkre / szakaszra készít vészleállást. Ez a megközelítés ráadásul viszonylag egyszerűen megvalósítható, nem igényel bonyolult vezérlő algoritmusokat, és egyszerűsíti a szellőzőrendszer eszközeinek karbantartását.

Központosított megközelítés: PVV automatizálás megvalósítása logikai vezérlők csoportján vagy programozható logikai vezérlőn (PLC) alapul, a teljes szellőzőrendszert központilag vezérlik a programnak és az adatoknak megfelelően.

A központosított megközelítés megbízhatóbb, mint az elosztott. Minden IAP-kezelés szigorú, a program alapján történik. Ez a körülmény további követelményeket támaszt mind a programkód megírásával (számos feltételt figyelembe kell venni, beleértve a vészhelyzetben történő cselekvéseket is), mind pedig az irányító PLC speciális védelmére. Ez a megközelítés alkalmazást talált kis adminisztratív és ipari komplexumokra. Megkülönbözteti a beállítások rugalmassága, a rendszer ésszerű határokig történő méretezésének képessége, valamint a rendszer mobilintegrációjának lehetősége a szervezés vegyes elve szerint;

Vegyes megközelítés: nagy rendszerek (nagyszámú, nagy teljesítményű felügyelt berendezés) tervezésénél alkalmazzák, elosztott és centralizált megközelítés kombinációja. Általános esetben ez a megközelítés egy szint hierarchiát feltételez, amelyet egy vezérlő számítógép és a rabszolga "mikrokomputerek" vezetnek, ezáltal egy olyan vezérlő termelési hálózatot képez, amely globális a vállalathoz képest. Más szóval, ez a megközelítés elosztott-központosított megközelítés, a rendszer diszpécserével.

Az oklevéltervben megoldott probléma szempontjából a legelőnyösebb a PVA automatizálásának megvalósításának központosított megközelítése. Mivel a rendszert kicsi termelő létesítmények számára fejlesztik, lehetséges ez a megközelítés más létesítmények számára is, annak érdekében, hogy azokat később egyetlen ACS PVV-be integrálják.

Gyakran a szellőztetés vezérlőszekrényei számára olyan interfész biztosított, amely lehetővé teszi a szellőzőrendszer állapotának figyelemmel kísérését a számítógép monitorának kimenetével. Érdemes azonban megjegyezni, hogy ez a megvalósítás további bonyodalmakat igényel az ellenőrzési programban, egy olyan szakember kiképzését, aki figyeli az állapotot és operatív döntéseket hoz a szenzorok lekérdezéséből származó vizuálisan kapott adatok alapján. Ezenkívül a vészhelyzetekben az emberi tévedés tényezője mindig benne rejlik. Ezért ennek a feltételnek a megvalósítása inkább kiegészítő opció a PVV automatizálási csomag tervezésénél.

2.1 A meglévő automatikus vezérlőrendszer leírása a termelőüzemek be- és elszívásához

A termelő műhelyek szellőzésének alapelvének biztosítása érdekében, amely a levegő paramétereinek és összetételének a megengedett határokon belüli fenntartásából áll, tiszta levegővel kell ellátni azokat a helyeket, ahol a munkavállalók tartózkodnak, majd a levegő elosztása az egész a szoba.

Az ábra alatt A 2.1. Ábra bemutatja egy tipikus befúvó és elszívó szellőzőrendszert, amelyhez hasonló a kivitelezés helyén elérhető.

Az ipari helyiségek szellőztető rendszere ventilátorokból, légcsatornákból, külső légbeömlő készülékekből, a légkörbe beáramló és a levegőbe juttatott levegő tisztítására szolgáló eszközökből, valamint légfűtő készülékből (vízmelegítő) áll.

A meglévő befúvó és elszívó szellőzőrendszerek tervezését az SNiP II 33-75 "Fűtés, szellőzés és légkondicionálás", valamint a GOST 12.4.021-75 "SSBT követelményeinek megfelelően hajtották végre. Szellőző rendszerek. Általános követelmények ", amely meghatározza a telepítés, az üzembe helyezés és az üzemeltetés követelményeit.

A légkörbe kibocsátott szennyezett levegő tisztítását speciális eszközök - porelválasztók (a fröccsöntés gyártási helyén használják), légcsatorna-szűrők stb. Végzik. Figyelembe kell venni, hogy a porelválasztók nem igényelnek további szabályozást, és működésbe lépnek. amikor a kipufogó szellőzés be van kapcsolva.

A munkaterületről levezetett levegő tisztítása por-ülepítő kamrákban (csak durva poroknál) és elektrosztatikus szennyeződésekben (finom por esetén) is elvégezhető. A káros gázoktól történő levegőtisztítást speciális abszorbeáló és fertőtlenítő anyagokkal végzik, beleértve a szűrőkön (szűrőcellákban) alkalmazott anyagokat is.

Ábra. 2.1 - A termelési osztály befúvó és elszívó szellőzőrendszere 1 - légbeszívó készülék; 2 - fűtő kalóriák; 3- tápventilátor; 4 - fő légcsatorna; 5 - a légcsatorna ágai; 6 - ellátó fúvókák; 7 - helyi szívás; 8. és 9. - mester. elszívó légcsatorna; 10 - porleválasztó; 11 - elszívó ventilátor; 12 - az enyém tisztított levegő kibocsátása a légkörbe

A meglévő rendszer automatizálása viszonylag egyszerű. A szellőzés folyamata a következő:

1. a műszak kezdete - beindul a be- és elszívó szellőző rendszer. A ventilátorokat központosított indító hajtja. Más szavakkal, a központ két indítóból áll - indításhoz és vészleállításhoz / kikapcsoláshoz. A műszak 8 órán át tart - egy órás szünettel, vagyis a rendszer munkaidőben átlagosan 1 órán át jár. Ezenkívül az ilyen "reteszelő" vezérlés gazdaságilag hatástalan, mivel túlzott villamosenergia-fogyasztáshoz vezet.

Meg kell jegyezni, hogy nincs szükség a kipufogó szellőzés folyamatos működésére, célszerű bekapcsolni, amikor a levegő szennyezett, vagy például el kell távolítani a felesleges hőenergiát a munkaterületről.

2. a légbeszívó készülékek csappantyúinak nyitását a helyi indítóberendezések is irányítják, a külső környezet paramétereit (hőmérséklet, tisztaság) tartalmazó levegőt a befúvó ventilátor a légcsatornákba szívja be a különbség miatt. nyomás.

3. A külső környezetből elszívott levegő átmegy egy vízmelegítőn, felmelegszik a megengedett hőmérsékleti értékekre, és a levegőcsatornákon keresztül a betápláló fúvókákon keresztül pumpálja be a helyiségbe. A vízmelegítő jelentős légfűtést biztosít, a fűtést manuálisan vezérlik, a villanyszerelő kinyitja a csappantyút. A fűtés a nyári időszakra ki van kapcsolva. A házi kazánházból származó meleg vizet hőhordozóként használják. Az automatikus léghőmérséklet-szabályozó rendszer nem biztosított, aminek következtében nagy erőforrás-túllépés történik.

Hasonló dokumentumok

Az MC8.2 vezérlőn alapuló betápláló szellőzőegység vezérlőrendszerének felhasználási jellemzői. A vezérlő alapvető funkciói. Példa az áramkör ellátó szellőzésének automatizálásához szükséges specifikációra az MC8.2 alapján.

gyakorlati munka, hozzáadva: 2010.05.25


A tipikus hűtőtorony szerkezetek műszaki jellemzőinek összehasonlító elemzése. A vízellátó rendszerek elemei és osztályozásuk. A keringő vízellátási folyamat matematikai modellje, automatizálási berendezések és vezérlőelemek kiválasztása és leírása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2013.04.09


A befúvó és elszívó automatikus vezérlőrendszer működésének alapjai, felépítése és matematikai leírása. Technológiai technológiai berendezések. A szabályozó kiválasztása és kiszámítása. Az ATS-stabilitás vizsgálata, annak minőségi mutatói.

szakdolgozat, hozzáadva 2011.02.16


A cementbeton alapú termékek hő- és nedvességkezelési folyamatának leírása. A gőzkamra szellőztetési folyamatának automatizált vezérlése. A nyomáskülönbség-mérő típusának kiválasztása és a korlátozó berendezés kiszámítása. Az automatikus potenciométer mérő áramköre.

szakdolgozat, hozzáadva: 2009.10.25


A féregkerék feldolgozásának technológiai útvonalának térképe. A termék feldolgozására vonatkozó juttatások és korlátozó méretek kiszámítása. Ellenőrzési program kidolgozása. A felszerelés indoklása és kiválasztása. Ipari helyiségek szellőzésének kiszámítása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2012.08.29


A vetített komplex jellemzői és a gyártási folyamatok technológiájának megválasztása. Az állatok vízellátásának és öntözésének gépesítése. Technológiai számítás és berendezések kiválasztása. Szellőztető és légfűtő rendszerek. A légcsere és a világítás kiszámítása.

szakdolgozat, hozzáadva 2008.01.01


Ellátó szellőző rendszer, annak belső felépítése és az elemek összekapcsolása, a használat előnyeinek és hátrányainak értékelése, felszerelési követelmények. Energiatakarékossági intézkedések, az energiatakarékos szellőztető rendszerek vezérlésének automatizálása.

szakdolgozat hozzáadva: 2015.08.04


Az elektromos fűtésű padló automatizálásának technológiai sémájának kidolgozása. Automatizálási elemek kiszámítása és kiválasztása. Az ellenőrzési rendszer követelményeinek elemzése. A megbízhatóság fő mutatóinak meghatározása. Biztonsági óvintézkedések az automatizálási berendezések telepítése során.

szakdolgozat hozzáadva 2015.05.30


Berendezés a katalitikus reformálás technológiai folyamatához. Az automatizálási berendezések piacának jellemzői. A vezérlő számítógép komplex és a terepi automatizálási berendezések megválasztása. A szabályozó beállításainak kiszámítása és kiválasztása. Műszaki automatizálási berendezések.

szakdolgozat, hozzáadva 2015.05.23


A telített szénhidrogén-gázok feldolgozásának automatizálására vonatkozó projekt szerkezeti diagramjának technológiai leírása. Az automatizálás funkcionális diagramjának tanulmányozása és a telepítéshez szükséges műszeres létesítmények megválasztásának indoklása. A vezérlő hurok matematikai modellje.

Glebov R.S., posztgraduális hallgató Tumanov M.P., a műszaki tudományok kandidátusa, egyetemi docens

Antyushin S.S. posztgraduális hallgató (Moszkvai Állami Elektronikai és Matematikai Intézet (Műszaki Egyetem)

A MATEMATIKUS MODEL AZONOSÍTÁSÁNAK GYAKORLATI SZEMPONTJAI

SZELLŐZÉSI EGYSÉG

A szellőzőrendszerekkel szemben támasztott új követelmények kapcsán a zárt vezérlőkörök hangolásának kísérleti módszerei nem képesek teljes mértékben megoldani a technológiai folyamat automatizálásának problémáit. A kísérleti hangolási módszerek tartalmazzák az optimalizálási kritériumokat (ellenőrzési minőségi kritériumok), ami korlátozza alkalmazási körüket. A műszaki feladat összes követelményét figyelembe vevő vezérlőrendszer paraméteres szintéziséhez az objektum matematikai modellje szükséges. A cikk elemzi a szellőztető egység matematikai modelljeinek felépítését, megvizsgálja a szellőztető egység azonosításának módszerét, értékeli a kapott modellek gyakorlati alkalmazásának lehetőségét.

Kulcsszavak: azonosítás, matematikai modell, szellőztető egység, a matematikai modell kísérleti vizsgálata, a matematikai modell minőségi kritériumai.

A MATEMATIKAI MODELL AZONOSÍTÁSÁNAK GYAKORLATI SZEMPONTJAI

A SZERELÉS SZERELÉSE

A rendszerek szellőztetésére vonatkozó új követelmények felmerülésével kapcsolatban a menedzsment zárt körvonalainak kiigazításának kísérleti módszerei nem tudják teljes mértékben megoldani a technológiai folyamat automatizálásának problémáját. A kiigazítás kísérleti módszerei az optimalizálás kritériumainak vannak (a minőség kritériuma menedzsment), amely korlátozza alkalmazási területüket. Az irányítási rendszer paraméteres szintézise, ​​az összes követelményt figyelembe vevő műszaki projekt megköveteli az objektum matematikai modelljét. A cikkben a szellőztető berendezés matematikai modelljeinek struktúráinak elemzését, a módszert a szellőztető berendezés azonosítását fontolóra veszik, becsülik a beérkezett modellek alkalmazásának lehetőségét a gyakorlatban.

Kulcsszavak: azonosítás, matematikai modell, szellőztető berendezés, a matematikai modell kísérleti kutatása, a matematikai modell minőségi kritériumai.

Bevezetés

A szellőzőrendszerek vezérlése az épületgépészeti rendszerek automatizálásának egyik fő feladata. A szellőztető egységek vezérlőrendszereivel szemben támasztott követelményeket minőségi kritériumok formájában fogalmazzák meg az időtartományban.

Fő minőségi kritériumok:

1. Átmeneti idő (tnn) - a légkezelő egység működési módjának elérésének ideje.

2. Állandó állapot hiba (eust) - a befújt levegő hőmérsékletének megengedett legnagyobb eltérése a beállítottól.

Közvetett minőségi kritériumok:

3. Túllépés (Ah) - az áramellátás túllépése a légkezelő egység vezérlésénél.

4. Rezgés mértéke (y) - a szellőzőberendezések túlzott kopása.

5. A csillapítás mértéke (y) - jellemzi a kívánt hőmérsékleti rendszer létrehozásának minőségét és sebességét.

A szellőzőrendszer automatizálásának fő feladata a vezérlő paraméteres szintézise. A paraméteres szintézis a szabályozó együtthatóinak meghatározásából áll, hogy biztosítsák a szellőzőrendszer minőségi kritériumait.

A szellőztető egység szabályozójának szintéziséhez olyan mérnöki módszereket választanak, amelyek könnyen alkalmazhatók a gyakorlatban, amelyek nem igénylik az objektum matematikai modelljének tanulmányozását: Ncho18-21gier (W), Chien módszerét -Hrope8-Re8, wsk (SNK). A modern szellőztetési automatizálási rendszerekre magas követelményeket támasztanak a minőségi mutatókkal szemben, a mutatók megengedett határfeltételeit szűkítik, és több szempontú ellenőrzési problémák jelennek meg. A szabályozó hangolásának mérnöki módszerei nem teszik lehetővé a bennük rejlő ellenőrzési minőségi kritériumok megváltoztatását. Például, ha az N2 módszert alkalmazzuk a szabályozó hangolására, akkor a minőségi kritérium négyes értékű csillapítási csökkentés, az SAE módszer alkalmazásakor pedig a minőségi kritérium a maximális lefutási sebesség túlteljesítés hiányában. Ezeknek a módszereknek a többkritériás szabályozási problémák megoldásában történő felhasználása az együtthatók további kézi beállítását igényli. A vezérlő hurkok hangolásának ideje és minősége ebben az esetben a szervizmérnök tapasztalatától függ.

A modern matematikai modellezési eszközök használata a szellőztető egység vezérlőrendszerének szintetizálásához jelentősen javítja a szabályozási folyamatok minőségét, lerövidíti a rendszer felállításának idejét, és lehetővé teszi algoritmikus eszközök szintetizálását is a balesetek felderítésére és megelőzésére. A vezérlőrendszer szimulálásához elengedhetetlen a szellőző egység (vezérlő objektum) megfelelő matematikai modelljének elkészítése.

A matematikai modellek gyakorlati alkalmazása a megfelelőség értékelése nélkül számos problémát vet fel:

1. A szabályozó matematikai modellezés során kapott beállításai nem garantálják a minőségi mutatók megfelelőségét a gyakorlatban.

2. A beépített matematikai modellel rendelkező szabályozók (kényszervezérlés, Smith extrapolátor stb.) Gyakorlati alkalmazása a minőségi mutatók romlását okozhatja. Ha az időállandó nem egyezik, vagy az erősítés túl kicsi, akkor a légkezelő egységnek az üzemmód eléréséhez szükséges idő nő, amikor az erősítést túlbecsülik, a szellőztető berendezés túlzott kopása jelentkezik stb.

3. Az adaptív kontrollerek gyakorlati alkalmazása a referencia modell szerinti becsléssel szintén a minőségi mutatók romlását okozza, hasonlóan a fenti példához.

4. A szabályozó optimális szabályozási módszerekkel kapott beállításai nem garantálják a minőségi mutatók megfelelőségét a gyakorlatban.

A tanulmány célja a szellőztető egység matematikai modelljének felépítésének meghatározása (a hőmérséklet-szabályozási kör mentén) és annak megfelelőségének értékelése a szellőztető rendszerek levegőfűtésének valós fizikai folyamataihoz.

A vezérlőrendszerek tervezésének tapasztalata azt mutatja, hogy csak a rendszer fizikai folyamatainak elméleti tanulmányai alapján lehetetlen valós rendszerhez megfelelő matematikai modellt megszerezni. Ezért a szellőztető egység modelljének szintetizálásakor az elméleti vizsgálatokkal egyidejűleg kísérleteket végeztek a rendszer matematikai modelljének - annak azonosítása - meghatározására és finomítására.

A szellőzőrendszer technológiai folyamata, a kísérlet megszervezése

és a szerkezeti azonosítás

A szellőzőrendszer vezérlésének célja a központi légkondicionáló berendezés, amelyben a levegő áramlását feldolgozzák és a szellőztetett helyiségekbe juttatják. A helyi szellőzésvezérlő rendszer feladata a csatornában a betáplált levegő hőmérsékletének automatikus fenntartása. A levegő hőmérsékletének aktuális értékét a tápcsatornába vagy az emberrel ellátott helyiségbe telepített érzékelő értékeli. A befújt levegő hőmérsékletét elektromos vagy vízmelegítő szabályozza. Vízmelegítő használata esetén a működtető háromutas szelep, elektromos fűtés esetén pedig impulzusszélességű vagy tirisztoros teljesítményszabályozó.

A befújt levegő hőmérsékletének szokásos vezérlő algoritmusa egy zárt hurkú automatikus vezérlőrendszer (ACS), amelynek vezérlőkészüléke egy PID-szabályozó. Az automatizált befúvott levegő hőmérséklet-szabályozó rendszer felépítése szellőztetéssel látható (1. ábra).

Ábra. 1. A szellőzőegység automatizált vezérlőrendszerének blokkvázlata (a befújt levegő hőmérsékletének szabályozó csatornája). Wreg - a szabályozó PF, Zhio - a végrehajtó testület PF, Wcal - a fűtés PF, Wvv - a légcsatorna átviteli funkciója. u1 - hőmérsékleti alapérték, XI - hőmérséklet a csatornában, XI - érzékelő leolvasásai, E1 - vezérlési hiba, U1 - a szabályozó vezérlési művelete, U2 - a szabályozó jelének feldolgozása a működtető által, U3 - a fűtő által átadott hő csatorna.

A szellőzőrendszer matematikai modelljének szintézise feltételezi, hogy az összetételében szereplő minden átviteli függvény felépítése ismert. A rendszer egyes elemeinek átviteli függvényeit tartalmazó matematikai modell használata nehéz feladat, és a gyakorlatban nem garantálja az egyes elemek eredeti rendszerrel való egymásra helyezését. A matematikai modell azonosításához kényelmes a szellőzésvezérlő rendszer felépítését két részre osztani: a priori ismert (vezérlő) és ismeretlen (tárgy). Az objektum ^ kb) átviteli funkciója a következőket tartalmazza: a végrehajtó testület átadási funkciója ^ uo), a fűtés átviteli funkciója ^ cal), a légcsatorna átviteli funkciója ^ vv), az érzékelő átviteli funkciója ^ dátumok). A szellőztető egység azonosításának feladata a légáramlás hőmérsékletének szabályozásakor lecsökken az U1 fűtőelem működtetője vezérlőjele és a XI levegőáramlás hőmérséklete közötti funkcionális kapcsolat meghatározására.

A szellőztető egység matematikai modelljének felépítéséhez azonosítási kísérletet kell végezni. A kívánt jellemzők megszerzése passzív és aktív kísérletekkel lehetséges. A passzív kísérleti módszer a folyamat vezérelt paramétereinek az objektum normál működésében történő regisztrálásán alapul, anélkül, hogy bármilyen szándékos rendellenességet vinnénk be. A beállítási szakaszban a szellőzőrendszer nem működik normálisan, ezért a passzív kísérleti módszer nem alkalmas céljainkra. Az aktív kísérleti módszer bizonyos mesterséges zavarok használatán alapszik, amelyeket az objektumba egy előre megtervezett program szerint vezetnek be.

Az aktív objektumazonosításnak három alapvető módszere van: az átmeneti jellemzők (az objektum reakciója a "lépésre"), az objektum periodikus formájú jelekkel történő megzavarásának módszere (a tárgy reakciója harmonikus zavarokra különböző frekvenciák) és az objektum reakciójának módja a delta impulzusra. A szellőzőrendszerek nagy tehetetlensége miatt (a TOB tíz másodperctől néhány percig tart) a peri

A cikk további elolvasásához meg kell vásárolnia a teljes szöveget. A cikkeket formátumban küldjük el PDF a fizetéskor jelzett levélre. A szállítási idő kevesebb, mint 10 perc... Egy cikk költsége - 150 rubel.

Hasonló tudományos munkák a "Természettudományok és egzakt tudományok általános és összetett problémái" témáról

• ADAPTÍV LÉGEGYSÉG VEZÉRLÉS DINAMIKUS TÁPLÁLÁSI LEVEGŐ ÁRAMLÁSSAL

  R. GLEBOVM. P. TUMANOV - 2012

• Az olajbányák vészhelyzeteinek kezelése és modellezése

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

• A PARAMETRIKUS ELLENŐRZÉS ELMÉLETÉNEK ÁLTALÁNOS EGYENLŐSÉG SZÁMÍTHATÓ MODELLJEIRE

  ADILOV ZHEKSENBEK MAKEEVICH, ASHIMOV ABDYKAPPAR ASHIMOVICH, ASHIMOV ASKAR ABDYKAPPAROVICH, BOROVSKY NIKOLAY YURIEVICH, BOROVSKY YURI VYACHESLAVOVICH, SULTANOVCH BAKHYTVI

• BIOKLIMATIKUS TETŐ MODELLEZÉSE A TERMÉSZETES SZELLŐZÉS segítségével

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