Szellőztető rendszerek matematikai modellje. A tudomány és az oktatás modern problémái. Befúvó és kipufogó centrifugális ventilátorok

1

A cikk a szellőzés modellezési folyamatait és kibocsátásának légkörben való eloszlását vizsgálja. A szimuláció a Navier-Stokes egyenletrendszer megoldásán, a tömeg-, impulzus- és hőmegmaradás törvényein alapul. Ezen egyenletek numerikus megoldásának különféle szempontjait vizsgáljuk. Javasolunk egy egyenletrendszert, amely lehetővé teszi a háttérturbulencia együttható értékének kiszámítását. A hiposzonikus közelítéshez a cikkben megadott hidrogázdinamikai egyenletekkel együtt megoldást javasolunk egy ideális valós gáz és gőz állásegyenletére. Ez az egyenlet a van der Waals egyenlet módosítása, és pontosabban veszi figyelembe a gáz- vagy gőzmolekulák méretét és kölcsönhatásukat. A termodinamikai stabilitás feltétele alapján olyan összefüggést kapunk, amely lehetővé teszi a fizikailag kivitelezhetetlen gyökök kizárását a térfogati egyenlet megoldása során. A jól ismert számítási modellek és a folyadékdinamikai számítási csomagok elemzése történik.

modellezés

szellőzés

légörvény

hő- és tömegátadási egyenletek

állapotegyenlet

igazi gáz

disszipáció

1. Berlyand M. E. Kortárs kérdések légköri diffúzió és légszennyezés. - L.: Gidrometeoizdat, 1975. - 448 p.

2. Belyaev N. N. A mérgező gázok diszperziójának folyamatának modellezése a fejlődés körülményei között // Bulletin of DIIT. - 2009. - 26. szám - S. 83-85.

3. Byzova N. L. Kísérleti tanulmányok a légköri diffúzióról és a szennyeződésszórás számításairól / N. L. Byzova, E. K. Garger, V. N. Ivanov. - L.: Gidrometeoizdat, 1985. - 351 p.

4. Datsyuk T. A. A szellőzési emisszió diszperziójának modellezése. - Szentpétervár: SPbGASU, 2000. - 210 p.

5. Sauts A. V. Kognitív grafikus algoritmusok és matematikai elemzési módszerek alkalmazása az R660A izobután termodinamikai tulajdonságainak tanulmányozására a telítési vonalon: 2С/10 számú támogatás: kutatási jelentés (végleges) / GOUVPO SPbGASU; kezek Gorokhov V.L. 30.- GR 01201067977.- sz. 02201158567 sz.

Bevezetés

Az ipari komplexumok és egyedi létesítmények tervezésénél átfogóan indokolni kell a levegőkörnyezet minőségének és a normalizált mikroklíma paramétereinek biztosításával kapcsolatos kérdéseket. Tekintettel a szellőztető és légkondicionáló rendszerek magas gyártási, telepítési és üzemeltetési költségeire, fokozott követelmények támasztanak a mérnöki számítások minőségével szemben. Racionálisat választani tervezési megoldások a szellőztetés területén szükséges a helyzet egészének elemzése, i.e. feltárja a beltérben és a légkörben lezajló dinamikus folyamatok térbeli kapcsolatát. Mérje fel a szellőztetés hatékonyságát, amely nemcsak a helyiségbe szállított levegő mennyiségétől, hanem az elfogadott levegőelosztási sémától és koncentrációjától is függ. káros anyagok a külső levegőben a légbeömlő nyílások helyein.

A cikk célja- analitikai függőségek alkalmazása, amelyek segítségével számításokat végeznek a káros kibocsátások mennyiségére vonatkozóan, meghatározzák a csatornák, légcsatornák, aknák méretét és a levegőkezelési módszer megválasztását stb. Ebben az esetben célszerű a Potok szoftverterméket a VSV modullal együtt használni. A kiindulási adatok elkészítéséhez szükséges a tervezett szellőzőrendszerek diagramjai, amelyek feltüntetik a szakaszok hosszát és a végszakaszok légáramlási sebességét. A számítás bemenő adatai a szellőzőrendszerek leírása és az azzal kapcsolatos követelmények. Matematikai modellezéssel a következő kérdéseket kell megoldani:

• optimális lehetőségek kiválasztása a levegő betáplálására és eltávolítására;
• a mikroklíma paramétereinek eloszlása ​​a helyiségek térfogata szerint;
• a fejlesztés aerodinamikai rendszerének értékelése;
• a levegő beszívásának és eltávolításának helyeinek kiválasztása.

A sebesség, a nyomás, a hőmérséklet, a helyiségben és a légkörben lévő koncentrációk mezői számos tényező hatására alakulnak ki, amelyek összességét számítógép használata nélkül meglehetősen nehéz figyelembe venni a mérnöki számítási módszerekben.

A matematikai modellezés szellőztetési és aerodinamikai feladatokban való alkalmazása a Navier-Stokes egyenletrendszer megoldásán alapul.

A turbulens áramlások szimulálásához meg kell oldani a tömeg- és Reynolds-megmaradási egyenletrendszert (impulzusmegmaradás):

(2)

ahol t- idő, x= X i , j , k- térbeli koordináták, u=u i , j , k a sebességvektor összetevői, R- piezometrikus nyomás, ρ - sűrűség, τ ij a feszültség tenzor összetevői, s m- tömeges forrás, s i az impulzusforrás összetevői.

A feszültségtenzort a következőképpen fejezzük ki:

(3)

ahol sij- alakváltozási sebesség tenzor; δ ij- turbulencia jelenléte miatt fellépő járulékos feszültségek tenzora.

A hőmérsékleti mezőkkel kapcsolatos információkért Tés a koncentráció Val vel káros anyagok, a rendszer a következő egyenletekkel egészül ki:

hőmegmaradási egyenlet

passzív szennyeződés-megmaradási egyenlet Val vel

(5)

ahol CR- hőkapacitási együttható, λ - hővezetési tényező, k= k i , j , k- turbulencia együttható.

Alap turbulencia-tényező k Az alapokat az egyenletrendszer segítségével határozzuk meg:

(6)

ahol k f - háttér turbulencia együttható, k f \u003d 1-15 m 2 / s; e = 0,1-04;

A turbulencia együtthatókat a következő egyenletek segítségével határozzuk meg:

(7)

Alacsony disszipációjú nyílt területen az érték k z-t a következő egyenlet határozza meg:

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

ahol k 0 - érték kk magasan z 0 (k 0 \u003d 0,1 m 2 / s at z 0 = 2 m).

A nyílt területen a szélsebesség-profil nem deformálódik;

Ismeretlen légköri rétegződés esetén nyílt területen a szélsebesség-profil meghatározható:

; (9)

ahol z 0 - adott magasság (a szélkakas magassága); u 0 - szélsebesség magasságban z 0 ; B = 0,15.

A (10) feltétel mellett a helyi Richardson-kritérium Ri ként meghatározott:

(11)

Megkülönböztetjük a (9) egyenletet, egyenlítjük a (7) és (8) egyenletet, onnan fejezzük ki k bázisok

(12)

Tegyük egyenlővé a (12) egyenletet a (6) rendszer egyenleteivel. A kapott egyenlőségbe behelyettesítjük a (11)-et és a (9)-et, végső formában megkapjuk az egyenletrendszert:

(13)

A pulzációs kifejezés Boussinesq elképzeléseit követve a következőképpen ábrázolható:

(14)

ahol μ t- a turbulens viszkozitást és az energiaátviteli egyenletekben szereplő további kifejezéseket és a szennyezőkomponenseket a következőképpen modellezzük:

(15)

(16)

Az egyenletrendszert az alábbiakban ismertetett turbulenciamodellek egyikével zárjuk le.

A szellőztetési gyakorlatban vizsgált turbulens áramlásokhoz vagy a sűrűségváltozások kicsinyességére vonatkozó Boussinesq-hipotézist, vagy az úgynevezett "hipozonikus" közelítést célszerű használni. Feltételezzük, hogy a Reynolds-feszültségek arányosak az időbeli átlagolt alakváltozási sebességekkel. Bevezetik a turbulens viszkozitási együtthatót, ez a fogalom a következőképpen fejeződik ki:

. (17)

Az effektív viszkozitási együtthatót a molekuláris és a turbulens együttható összegeként számítjuk ki:

(18)

A „hipozonikus” közelítés magában foglalja a fenti egyenletekkel együtt az ideális gáz helyzetének egyenletének megoldását:

ρ = p/(RT) (19)

ahol p - nyomás be környezet; R a gázállandó.

A pontosabb számítások érdekében a szennyeződés sűrűsége a módosított van der Waals egyenlet segítségével határozható meg valódi gázokra és gőzökre

(20)

hol vannak az állandók Nés M- figyelembe kell venni a gáz- vagy gőzmolekulák asszociációját/disszociációját; a- figyelembe veszi az egyéb interakciókat; b" - figyelembe véve a gázmolekulák méretét; υ=1/ρ.

A (12) egyenlettől elválasztva a nyomást Rés térfogat szerint megkülönböztetve (figyelembe véve a termodinamikai stabilitást) a következő összefüggést kapjuk:

. (21)

Ez a megközelítés lehetővé teszi a számítási idő jelentős csökkentését az összenyomható gázra vonatkozó teljes egyenletekhez képest anélkül, hogy csökkentené a kapott eredmények pontosságát. A fenti egyenletekre nincs analitikus megoldás. Ebben a tekintetben numerikus módszereket alkalmaznak.

A skaláris anyagok turbulens áramlással történő átvitelével kapcsolatos szellőzési problémák megoldása, megoldása során differenciál egyenletek használja a fizikai folyamatok szerinti felosztás sémáját. A skaláris anyag hidrodinamikai és konvektív-diffúz transzportjának egyenleteinek felosztása, véges-diffúz integrálása minden Δ időlépésben. t két szakaszban történik. Az első szakaszban a hidrodinamikai paramétereket számítják ki. A második lépésben a diffúziós egyenleteket oldjuk meg a számított hidrodinamikai mezők alapján.

A hőátadás légsebességmező kialakulására gyakorolt ​​hatását Boussinesq közelítéssel vesszük figyelembe: a függőleges sebességkomponens mozgásegyenletébe egy további tagot vezetünk be, amely figyelembe veszi a felhajtóerőket.

Négy megközelítés létezik a turbulens folyadékmozgás problémáinak megoldására:

• közvetlen modellezés "DNS" (nem stacionárius Navier-Stokes egyenletek megoldása);
• a „RANS” átlagolt Reynolds-egyenletek megoldása, amelyek rendszere azonban nem zárt, és további zárórelációkat igényel;
• nagy örvényes módszer "LES » , amely nem stacionárius Navier-Stokes egyenletek megoldásán alapul alhálózati léptékű örvények parametrizálásával;
• DES módszer , amely két módszer kombinációja: az elválasztott áramlások zónájában - "LES", és a "sima" áramlás területén - "RANS".

A kapott eredmények pontossága szempontjából a legvonzóbb kétségtelenül a közvetlen numerikus szimuláció módszere. Jelenleg azonban a számítástechnika adottságai még nem teszik lehetővé a valós geometriával és számokkal kapcsolatos problémák megoldását. Újra, és minden méretű örvény felbontásával. Ezért a mérnöki problémák széles körének megoldása során a Reynolds-egyenletek numerikus megoldásait alkalmazzák.

Jelenleg az olyan tanúsított csomagokat, mint a STAR-CD, a FLUENT vagy az ANSYS/FLOTRAN sikeresen használják a szellőzési problémák szimulálására. Egy helyesen megfogalmazott probléma és egy racionális megoldási algoritmus segítségével a kapott információmennyiség lehetővé teszi a választást a tervezési szakaszban legjobb lehetőség, de ezekkel a programokkal a számítások elvégzése megfelelő képzést igényel, helytelen használatuk hibás eredményhez vezethet.

„Alapopcióként” tekinthetjük az általánosan elismert mérlegszámítási módszerek eredményeit, amelyek lehetővé teszik a vizsgált problémára jellemző integrálértékek összehasonlítását.

Az egyik fontos pontokat ha univerzális szoftverrendszereket használunk a szellőzési problémák megoldására, akkor a turbulencia modellt kell választani. Mára már ismert nagyszámú különféle turbulenciamodellek, amelyeket a Reynolds-egyenletek lezárására használnak. A turbulencia-modelleket a turbulencia-jellemzők paramétereinek száma szerint osztályozzák: egyparaméteres, két- és háromparaméteres.

A legtöbb fél-empirikus turbulenciamodell így vagy úgy a "turbulens transzportmechanizmus helyének hipotézisét" használja, amely szerint a turbulens impulzusátvitel mechanizmusa teljes mértékben meghatározható az átlagolt sebességek lokális deriváltjainak, ill. fizikai tulajdonságok folyadékok. A vizsgált ponttól távol lezajló folyamatok hatását ez a hipotézis nem veszi figyelembe.

A legegyszerűbbek az egyparaméteres modellek, amelyek az "n" turbulens viszkozitás fogalmát használják t”, és a turbulenciát izotrópnak feltételezzük. Az "n t-92" javasolt a sugár és az elválasztott áramlások modellezéséhez. A kísérleti eredményekkel jó egyezést ad az "S-A" (Spalart - Almaras) egyparaméteres modell is, amely a mennyiség szállítási egyenletét tartalmazza.

Az egyetlen transzportegyenletű modellek hátránya, hogy nem rendelkeznek információval a turbulencia skála eloszlásáról L. Az összeg szerint Látviteli folyamatok, turbulencia kialakulásának módszerei, turbulens energia befolyás disszipációja. Meghatározandó univerzális függőség L nem létezik. Turbulencia skála egyenlet L gyakran kiderül, hogy pontosan az az egyenlet, amely meghatározza a modell pontosságát, és ennek megfelelően az alkalmazhatóság területét. Alapvetően ezeknek a modelleknek a hatóköre viszonylag egyszerű nyíróáramokra korlátozódik.

Kétparaméteres modellekben, kivéve a turbulencia skáláját L, használja második paraméterként a turbulens energia disszipációjának sebességét . Az ilyen modelleket leggyakrabban a modern számítási gyakorlatban alkalmazzák, és tartalmazzák a turbulencia energiatranszfer és energiadisszipáció egyenleteit.

Egy jól ismert modell tartalmaz egyenleteket a turbulenciaenergia átvitelére k és a turbulens energia disszipációjának sebessége ε. Olyan modellek, mint " k- e" falközeli és bonyolultabb elválasztott áramlásokhoz egyaránt használható.

Két paraméteres modellt használnak az alacsony és magas Reynolds változatban. Az elsőben közvetlenül figyelembe veszik a szilárd felület közelében lévő molekuláris és turbulens transzport közötti kölcsönhatás mechanizmusát. A magas Reynolds-változatban a szilárd határ közelében turbulens transzport mechanizmusát speciális falközeli funkciók írják le, amelyek az áramlási paramétereket a faltól való távolsághoz kapcsolják.

Jelenleg az SSG és a Gibson-Launder modellek, amelyek a Reynolds-féle turbulens feszültségtenzor és az átlagos alakváltozási sebesség tenzor közötti nemlineáris kapcsolatot alkalmazzák, a legígéretesebbek közé tartoznak. Azért fejlesztették ki őket, hogy javítsák az elkülönült áramlások előrejelzését. Mivel minden tenzorkomponenst bennük számítanak ki, a kétparaméteres modellekhez képest nagy számítógépes erőforrásokat igényelnek.

Az összetett elválasztott áramlások esetében bizonyos előnyökre derült fény az egyparaméteres modellek „n t-92", "S-A" az áramlási paraméterek és a számlálási sebesség előrejelzésének pontossága tekintetében a kétparaméteres modellekhez képest.

Például a STAR-CD program lehetővé teszi a "típusú modellek használatát" k- e", Spalarta - Almaras, "SSG", "Gibson-Launder", valamint a "LES" nagy örvények módszere és a "DES" módszer. Az utóbbi két módszer alkalmasabb a légmozgások kiszámítására összetett geometriákban, ahol számos elkülönült örvényrégió található, de nagy számítási erőforrást igényelnek.

A számítási eredmények jelentősen függenek a számítási rács kiválasztásától. Jelenleg speciális programokat használnak a gridek felépítésére. A rácscellák különböző alakúak és méretűek lehetnek, amelyek a legalkalmasabbak egy adott probléma megoldására. A rács legegyszerűbb típusa, amikor a cellák azonosak és kocka vagy téglalap alakúak. A jelenleg a mérnöki gyakorlatban használt univerzális számítástechnikai programok tetszőleges strukturálatlan rácsokon való munkát tesznek lehetővé.

A szellőztetési problémák numerikus szimulációjának számításainak elvégzéséhez meg kell határozni a perem- és kezdeti feltételeket, pl. a függő változók értékei vagy normál gradienseik a számítási tartomány határain.

A feladat a vizsgált tárgy geometriai jellemzőinek kellő pontosságával. Erre a célra olyan csomagok ajánlhatók háromdimenziós modellek építéséhez, mint a SolidWorks, Pro / Engeneer, NX Nastran. A számítási rács felépítésénél a cellák számát úgy választjuk meg, hogy megbízható megoldást kapjunk minimális számítási idővel. A szemi-empirikus turbulencia modellek közül kell választani, amelyik a leghatékonyabb a vizsgált áramláshoz.

V következtetés hozzátesszük, hogy a folyamatban lévő folyamatok minőségi oldalának megfelelő ismerete szükséges a probléma peremfeltételeinek helyes megfogalmazásához és az eredmények megbízhatóságának értékeléséhez. A szellőztetési emisszió modellezése a létesítmények tervezési szakaszában a létesítmény környezeti biztonságának biztosítását célzó információs modellezés egyik szempontjának tekinthető.

Ellenőrzők:

• Volikov Anatolij Nikolajevics, a műszaki tudományok doktora, a Szentpétervári FGBOU VPOU "SPbGASU" Hő- és Gázellátási és Levegővédelmi Tanszékének professzora.
• Polushkin Vitaly Ivanovich, a műszaki tudományok doktora, professzor, a FGBOU VPO "SPbGASU", Szentpétervár Fűtési, Szellőztetési és Légkondicionálási Tanszékének professzora.

Bibliográfiai link

Datsyuk T.A., Sauts A.V., Yurmanov B.N., Taurit V.R. SZELLŐZTETÉSI FOLYAMATOK MODELLEZÉSE // A tudomány és az oktatás modern problémái. - 2012. - 5. sz.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6744 (elérés dátuma: 2019.10.17.). Felhívjuk figyelmüket a Természettudományi Akadémia kiadója által kiadott folyóiratokra.

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

Antyushin S. S., posztgraduális hallgató (Moszkva állami intézet Elektronika és matematika (Műszaki Egyetem)

A MATEMATIKAI MODELL-AZONOSÍTÁS GYAKORLATI SZEMPONTJAI

SZELLŐZŐEGYSÉG

A szellőztetőrendszerekkel szembeni új követelmények megjelenése miatt a zárt szabályozási körök kialakításának kísérleti módszerei nem tudják teljes mértékben megoldani az automatizálási problémákat. technológiai folyamat. A kísérleti hangolási módszerek beágyazott optimalizálási kritériumokat (szabályozási minőségi kritériumokat) tartalmaznak, ami korlátozza hatókörüket. Minden követelményt figyelembe vevő vezérlőrendszer paraméteres szintézise feladatmeghatározás, megköveteli az objektum matematikai modelljét. A cikk a matematikai modellek struktúráit elemzi szellőző egység, megvizsgálják a szellőztető egység azonosításának módszerét, és felmérik 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

SZELLŐZŐSZERELÉSÉRŐL

A szellőztetőrendszerekkel szemben támasztott új követelmények megjelenésével összefüggésben a zárt irányítási körvonalak beállításának kísérleti módszerei "nem tudják teljes mértékben megoldani a technológiai folyamatok automatizálásának problémáját. A kísérleti beállítási módszereknek megvannak az optimalizálási kritériumai (kritérium: menedzsment minősége), amely korlátozza alkalmazási területüket. A vezérlőrendszer paraméteres szintézise, ​​a műszaki projekt minden igényt figyelembe véve, az objektum matematikai modelljét igényli. a szellőztető beépítésnél figyelembe veszik a kapott modellek alkalmazási lehetőségét gyakorlat becsült.

Kulcsszavak: azonosítás, matematikai modell, szellőzőberendezés, matematikai modell kísérleti kutatása, matematikai modell minőségi kritériumai.

Bevezetés

A szellőzőrendszerek vezérlése az épületgépészeti rendszerek automatizálásának egyik fő feladata. A szellőztető egységek vezérlőrendszereivel szemben támasztott követelmények minőségi kritériumként vannak megfogalmazva időtartományban.

Főbb minőségi kritériumok:

1. Átmeneti folyamat ideje (tnn) - az az idő, amikor a szellőztető egység működési módba lép.

2. Állandó hiba (eust) - a befújt levegő hőmérsékletének maximálisan megengedett eltérése a beállított értéktől.

Közvetett minőségi kritériumok:

3. Túllövés (Ah) - túlzott energiafogyasztás a szellőztető egység vezérlésekor.

4. Az ingadozás mértéke (y) - a szellőztető berendezések túlzott kopása.

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

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

A szellőztetőegység-vezérlő szintéziséhez olyan mérnöki módszereket választanak, amelyek kényelmesek a gyakorlatban történő alkalmazásra, és nem igénylik az objektum matematikai modelljének tanulmányozását: a Nabo18-21Seg1er(G) módszer, a CHen-NgoneS-KeS, schk(SNK) módszerrel. NAK NEK modern rendszerek szellőztetés automatizálás, magas követelmények támasztják a minőségi mutatókat, szűkülnek a mutatók megengedett peremfeltételei, megjelennek a többszempontú ellenőrzési feladatok. A szabályozók beállításának mérnöki módszerei nem teszik lehetővé a beágyazott szabályozási minőségi kritériumok megváltoztatását. Például, ha az N2 módszert használjuk a vezérlő hangolására, a minőségi kritérium a négyes csillapítási tényező, az SHA módszer használatakor pedig a minőségi kritérium a maximális elfordulási sebesség túllövés hiányában. Ezen módszerek alkalmazása a többkritériumos szabályozási problémák megoldásában az együtthatók további kézi beállítását igényli. A vezérlőhurkok hangolásának ideje és minősége ebben az esetben a szervizmérnök tapasztalatától függ.

A modern matematikai modellező eszközök alkalmazása a szellőztetőegység-vezérlőrendszer szintézisére jelentősen javítja a szabályozási folyamatok minőségét, csökkenti a rendszerbeállítási időt, és lehetővé teszi a balesetek észlelésére és megelőzésére szolgáló algoritmikus eszközök szintetizálását is. A vezérlőrendszer szimulálásához szükséges a szellőztető egység (vezérlő objektum) megfelelő matematikai modelljének elkészítése.

A matematikai modellek gyakorlati alkalmazása a megfelelőség felmérése nélkül számos problémát okoz:

1. Szabályozó beállításokat kapott matematikai modellezés, nem garantálják a minőségi mutatók megfelelőségét a gyakorlatban.

2. A beépített matematikai modellel rendelkező vezérlők gyakorlati alkalmazása (kényszerítő vezérlés, Smith-féle extrapolátor stb.) minőségi mutatók romlását okozhatja. Ha az időállandó nem egyezik, vagy az erősítést alulbecsülik, megnő a szellőztető egység működési módba jutásának ideje, túl magas erősítés esetén a szellőztető berendezés túlzott kopása stb.

3. A referenciamodell szerinti becsléssel adaptív szabályozók gyakorlati alkalmazása is a minőségi mutatók fenti példához hasonló romlását okozza.

4. Az optimális szabályozási módszerekkel kapott vezérlőbeállítások nem garantálják a gyakorlatban a minőségi mutatók betartását.

A tanulmány célja a szellőztető egység matematikai modelljének szerkezetének meghatározása (szabályozási kör szerint hőmérsékleti rezsim).

A vezérlőrendszerek tervezésének tapasztalatai azt mutatják, hogy csak a rendszer fizikai folyamatainak elméleti vizsgálata alapján nem lehet valós rendszernek megfelelő matematikai modellt előállítani. Ezért a szellőztető egység modelljének szintetizálása során az elméleti tanulmányokkal egyidejűleg kísérleteket végeztek a rendszer matematikai modelljének - azonosításának - meghatározására és finomítására.

A szellőzőrendszer technológiai folyamata, a kísérlet megszervezése

és szerkezeti azonosítás

A szellőzőrendszer vezérlési tárgya a központi klímaberendezés, amelyben a levegő áramlását feldolgozzák és a szellőztetett helyiségekbe juttatják. A helyi szellőzésvezérlő rendszer feladata a hőmérséklet automatikus fenntartása befúvott levegő a csatornában. A léghőmérséklet aktuális értékét a befúvó csatornába vagy a karbantartott helyiségbe szerelt érzékelő becsüli meg. A befújt levegő hőmérsékletét elektromos vagy vízmelegítő szabályozza. Vízmelegítő használatakor a végrehajtó szerv az háromutas szelep, elektromos fűtőelem használatakor - impulzusszélességű vagy tirisztoros teljesítményszabályozó.

A standard befúvott levegő hőmérséklet-szabályozási algoritmusa egy zárt hurkú szabályozási rendszer (CAP), vezérlőeszközként PID-szabályozóval. A szellőztetésre szolgáló automatizált befúvott levegő hőmérséklet-szabályozó rendszer felépítése látható (1. ábra).

Rizs. 1. A szellőztető egység automatizált vezérlőrendszerének szerkezeti vázlata (befújt levegő hőmérséklet szabályozó csatorna). Wreg - a szabályozó PF, a végrehajtó szerv Lio - PF, a légfűtő Wcal - PF, Wvv - a légcsatorna átviteli funkciója. u1 - hőmérséklet alapjel, XI - hőmérséklet a légcsatornában, XI - érzékelő leolvasása, E1 - szabályozási hiba, U1 - a szabályozó vezérlése, U2 - a szabályozó jelének feldolgozása a működtető által, U3 - a fűtőelem által a fűtőelemnek továbbított hő csatorna.

A szellőztetőrendszer matematikai modelljének szintézise feltételezi, hogy minden, annak részét képező átviteli függvény szerkezete ismert. A rendszer egyes elemeinek átviteli függvényeit tartalmazó matematikai modell alkalmazása összetett feladat, és a gyakorlatban nem garantálja az egyes elemek szuperpozícióját az eredeti rendszerrel. A matematikai modell azonosításához célszerű a szellőzésvezérlő rendszer szerkezetét két részre osztani: eleve ismert (vezérlő) és ismeretlen (objektum). Az objektum ^ob) átviteli funkciója magában foglalja: a végrehajtó szerv átviteli funkcióját ^o), a légfűtő átviteli funkcióját ^cal), a légcsatorna átviteli funkcióját ^vv), az érzékelő átviteli funkcióját. ^dat). A légáram hőmérsékletének szabályozása során a szellőztető egység azonosításának feladata az U1 légfűtő működtető elemére küldött vezérlőjel és a XI levegőáram hőmérséklete közötti funkcionális kapcsolat meghatározására korlátozódik.

A szellőztető egység matematikai modelljének szerkezetének meghatározásához azonosítási kísérletet kell végezni. A kívánt tulajdonságok elérése passzív és aktív kísérlettel lehetséges. A passzív kísérleti módszer a szabályozott folyamatparaméterek regisztrálásán alapul az objektum normál működési módjában anélkül, hogy szándékos zavarást okozna. A beállítási szakaszban a szellőztető rendszer nem üzemel, így a passzív kísérleti módszer nem alkalmas a mi céljainkra. Az aktív kísérleti módszer az objektumba előre megtervezett program szerint bevitt bizonyos mesterséges perturbációk alkalmazásán alapul.

Három alapvető módszer létezik egy objektum aktív azonosítására: a tranziens jellemzők módszere (egy objektum reakciója egy "lépésre"), az objektum periodikus jelekkel való megzavarása (egy tárgy reakciója különböző harmonikus zavarokra). frekvenciák) és az objektum deltaimpulzusra adott válaszának módszere. A szellőztető rendszerek nagy tehetetlensége miatt (TOB több tíz másodperctől néhány percig terjed), a perifériák jeleivel történő azonosítás

A cikk további olvasásához meg kell vásárolnia a teljes szöveget. A cikkeket formátumban küldjük el PDF a fizetéskor megadott email címre. A szállítási idő az kevesebb mint 10 perc. Cikkenkénti költség 150 rubel.

Hasonló tudományos munkák a "Természet- és egzakt tudományok általános és összetett problémái" témában

• A SZELLŐZŐEGYSÉG ADAPITÍV SZABÁLYOZÁSA DINAMIKUS BEÁLLÍTÓ LEVEGŐ ÁRAMLÁSSAL

  Glebov R.S., Tumanov M.P. - 2012

• Az olajbányák vészhelyzeteinek kezelésének és modellezésének problémája

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

• A PARAMÉTERES SZABÁLYOZÁS ELMÉLETE ALKALMAZÁSÁRÓL AZ ÁLTALÁNOS EGYENSÚLY SZÁMÍTHATÓ MODELLEIRE

  ADILOV ZSEKSENBEK MAKEEVICS, ASIMOV ABDIKAPPAR ASIMOVICS, ASIMOV ASZKAR ABDIKAPPAROVICS, BOROVSZKIJ NIKOLAJ JURIJEVICS, BOROVSZKIJ JURIJ VJACSLAVOVICS, SZULTANOV BAHIJT TURLYKHANOVICS -201HANOVICS

• BIOKLIMATIKUS TETŐ MODELLEZÉSE TERMÉSZETES SZELLŐZÉS ALKALMAZÁSÁVAL

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

Tisztelt Hitelesítési Bizottság tagjai, figyelmükbe ajánlom az érettségit minősítő munka, melynek célja egy rendszer kidolgozása automatikus vezérlés gyártóüzemek kényszerlevegős és elszívó szellőztetése.

Ismeretes, hogy az automatizálás az egyik legfontosabb tényező az ipari termelésben a munkatermelékenység növekedésében, a termékek és szolgáltatások minőségének növekedésében. Az automatizálás körének folyamatos bővítése az iparág egyik fő jellemzője ebben a szakaszban. A kidolgozott diplomaterv az „intelligens” épületek, vagyis olyan objektumok építésének fejlesztési koncepciójának öröklésének egyik ötlete, amelyekben az emberi élet feltételeit technikai eszközökkel szabályozzák.

A tervezés során megoldandó fő feladatok a megvalósítás helyén - a VOMZ OJSC gyártóműhelyei - meglévő légszellőztető rendszer korszerűsítése, annak hatékonyságának biztosítása érdekében (energia- és hőfogyasztás megtakarítás, rendszerkarbantartási költségek csökkentése, leállások csökkentése) , a kényelmes mikroklíma és a levegő tisztaságának fenntartása a munkaterületeken, működőképesség és stabilitás, a rendszer megbízhatósága vészhelyzeti/kritikus üzemmódokban.

Az érettségi projektben vizsgált probléma a PVV meglévő vezérlési rendszerének elavultsága és műszaki avulása (elhasználódása) következménye. Az IPV felépítésénél alkalmazott elosztott elv kizárja a központosított irányítás (államindítás és felügyelet) lehetőségét. Az egyértelmű rendszerindítási/leállítási algoritmus hiánya is megbízhatatlanná teszi a rendszert emberi hiba, valamint a vészhelyzeti üzemmódok hiánya - instabil a megoldandó feladatokhoz képest.

Az oklevéltervezés problémájának aktualitása annak köszönhető általános növekedést a dolgozók légúti megbetegedése és megfázása, a munka termelékenységének és a termékek minőségének általános csökkenése ezen a területen. Az új ACS PVV fejlesztése közvetlenül kapcsolódik a gyár minőségpolitikájához (ISO 9000), valamint a gyári berendezések korszerűsítését és a műhelyek életfenntartó rendszereinek automatizálását célzó programokhoz.

A rendszer központi vezérlőeleme egy marketingtanulmány eredményei alapján (1. plakát) kiválasztott automatizálási szekrény mikrokontrollerrel és berendezésekkel. Sok a piaci ajánlat, de a kiválasztott berendezés legalább olyan jó, mint társai. Fontos kritérium volt a berendezés költsége, energiafogyasztása és védelmi teljesítménye.

Az IPV automatizálásának funkcionális diagramja az 1. rajzon látható. Az ACS tervezésénél főként a központosított megközelítést választották, amely lehetővé teszi a rendszer szükség esetén mobilan, vegyes megközelítésben történő megvalósítását. , ami magában foglalja a diszpécser és más ipari hálózatokkal való kommunikáció lehetőségét. A központosított megközelítés nagymértékben skálázható, kellően rugalmas - mindezen minőségi tulajdonságokat a kiválasztott mikrokontroller - WAGO I / O System, valamint a vezérlőprogram végrehajtása határozza meg.

A tervezés során kiválasztották az automatizálási elemeket - aktuátorok, érzékelők, a kiválasztási kritérium a funkcionalitás, a működés stabilitása kritikus üzemmódokban, a paraméter mérési / szabályozási tartománya, telepítési jellemzők, a jelkimenet formája, működési módok. Fő matematikai modellekés a léghőmérséklet-szabályozó rendszer működését szimulálta a háromutas szelep csappantyújának helyzetének szabályozásával. A szimulációt VisSim környezetben végeztük.

A szabályozáshoz a "paraméter-kiegyenlítés" módszerét választották a szabályozott értékek területén. Az arányos szabályozást választották szabályozási törvénynek, mivel a rendszer pontosságával és sebességével szemben nincsenek magas követelmények, és a bemeneti/kimeneti értékek tartománya kicsi. A vezérlő funkciókat a vezérlőprogram egyik portja látja el a vezérlőprogramnak megfelelően. Ennek a blokknak a szimulációs eredményeit a 2. poszter mutatja be.

A rendszer működési algoritmusa a 2. ábrán látható. Az ezt az algoritmust megvalósító vezérlőprogram funkcionális blokkokból áll, egy konstans blokkból, szabványos és speciális függvények használatosak. A rendszer rugalmassága és skálázhatósága mind programozásilag (FB-k, konstansok, címkék és átmenetek használata, a program tömörsége a vezérlő memóriájában), mind technikailag (input/output portok, redundáns portok gazdaságos használata) biztosított.

Programozottan biztosítja a rendszerműveleteket vészhelyzeti üzemmódokban (túlmelegedés, ventilátorhiba, hipotermia, szűrő eltömődés, tűz). A rendszer tűzvédelmi üzemmódban történő működésének algoritmusa a 3. ábrán látható. Ez az algoritmus figyelembe veszi a evakuálási időre és a tűzbiztonsági intézkedésekre vonatkozó szabványok követelményeit. Általánosságban elmondható, hogy ennek az algoritmusnak az alkalmazása hatékony és tesztekkel bizonyított. Megoldódott a páraelszívók tűzbiztonsági korszerűsítésének problémája is. A talált megoldásokat mérlegelték és ajánlásként fogadták el.

A tervezett rendszer megbízhatósága teljes mértékben a szoftver megbízhatóságától és a vezérlő egészétől függ. A kifejlesztett vezérlőprogramot hibakeresési, kézi, szerkezeti és funkcionális tesztelésnek vetették alá. Csak az ajánlott és tanúsított egységeket választották ki, hogy biztosítsák a megbízhatóságot és az automatizálási berendezések garanciájának való megfelelést. A kiválasztott automata szekrényre a gyártói jótállás a garanciális kötelezettségek betartása mellett 5 év.

Emellett kidolgozásra került a rendszer általános felépítése, a rendszer működésének óraciklogramja, a csatlakozások és kábeljelölések táblázata, az ACS telepítési rajza.

A projekt általam a szervezési és gazdasági részben számított gazdasági mutatói a 3. számú plakáton láthatók. Ugyanez a poszter a tervezési folyamat szalagdiagramját mutatja be. Az ellenőrzési program minőségének értékeléséhez a GOST RISO/IEC 926-93 szerinti kritériumokat használtuk. A fejlesztés gazdasági hatékonyságának értékelése SWOT elemzéssel történt. Nyilvánvaló, hogy a tervezett rendszer alacsony költséggel (költségszerkezet - 3. plakát) és meglehetősen gyors megtérülési idővel rendelkezik (minimális megtakarítással számolva). Így a fejlesztés magas gazdasági hatékonyságára lehet következtetni.

Emellett megoldódott a munkavédelem, az elektromos biztonság és a rendszer környezetbarátsága kérdése is. A vezetőképes kábelek, légcsatorna szűrők választása megalapozott.

Így a cselekvés eredményeként tézis korszerűsítési projektet dolgoztak ki, amely az összes követelményhez képest optimális. Ezt a projektet az üzemi berendezések korszerűsítésének feltételeivel összhangban javasolt megvalósítani.

Amennyiben a projekt költséghatékonysága és minősége próbaidővel igazolódik, a diszpécser szintű megvalósítást a vállalkozás helyi hálózatának felhasználásával, valamint a többi szellőztetés korszerűsítését tervezik. ipari helyiségek hogy egyetlen ipari hálózattá egyesítsék őket. Ennek megfelelően ezek a szakaszok magukban foglalják a diszpécser szoftver fejlesztését, a rendszerállapotok, hibák, balesetek naplózását (DB), automatizált munkahely vagy irányító állomás (CCP) megszervezését. Lehetőség van a meglévő rendszer gyenge pontjainak kidolgozására is, mint például a kezelőegységek korszerűsítésére, valamint a légbeszívó szelepek fagyasztószerkezetes finomítására.

annotáció

A diplomaterv tartalmaz egy bevezetőt, 8 fejezetet, egy következtetést, egy irodalomjegyzéket, pályázatokat, és 141 oldalas, gépelt szövegből áll, illusztrációkkal.

Az első rész áttekintést és elemzést ad a gyártóműhelyek befúvó és elszívó szellőztetésének automatikus vezérlőrendszerének (ACS PVV) tervezésének szükségességéről, valamint az automatizálási szekrények marketingtanulmányáról. Figyelembe veszik tipikus sémák szellőztetés és a diplomatervezési problémák megoldásának alternatív megközelítései.

A második részben a PVW meglévő rendszerének leírása található a megvalósítás tárgyában - az OAO VOMZ, mint technológiai folyamat. A levegő-előkészítés technológiai folyamatának automatizálásának általánosított blokkvázlata készül.

A harmadik részben egy kibővített műszaki javaslatot fogalmazunk meg az érettségi tervezési problémáinak megoldására.

A negyedik rész az önjáró fegyverek fejlesztésével foglalkozik. Kiválasztjuk az automatizálás és vezérlés elemeit, bemutatjuk azok műszaki és matematikai leírását. Leírják a befújt levegő hőmérsékletének szabályozására szolgáló algoritmust. Modell készült és az ACS működésének szimulációja a helyiség levegő hőmérsékletének fenntartására. Válogatott és indokolt elektromos vezetékezés. Elkészült a rendszer működésének óraciklogramja.

Az ötödik rész tartalmazza specifikációk programozható logikai vezérlő (PLC) WAGO I/O rendszer. Az érzékelők és szelepmozgatók PLC-portokkal való csatlakozási táblázatai a következők: és virtuális.

A hatodik rész a működő algoritmusok fejlesztésével és egy PLC vezérlőprogram megírásával foglalkozik. A programozási környezet megválasztása megalapozott. Blokk-algoritmusok a vészhelyzetek rendszer általi kidolgozására, blokk-algoritmusok funkcionális blokkokhoz, amelyek megoldják az indítási, vezérlési és szabályozási problémákat. A rész a PLC vezérlőprogram tesztelésének és hibakeresésének eredményeit tartalmazza.

A hetedik rész a projekt biztonságával és környezetbarátságával foglalkozik. Elvégzik az ACS PVV működése során fellépő veszélyes és káros tényezők elemzését, döntést hoznak a munkavédelemről és a projekt környezetbarátságának biztosításáról. A rendszer vészhelyzetekkel szembeni védelme fejlesztés alatt áll, beleértve a a rendszer megerõsítése a tûzvédelem és a mûködés stabilitásának biztosítása során vészhelyzetek. A kidolgozott fő funkcionális diagram specifikációs automatizálás.

A nyolcadik fejezet a fejlesztés szervezeti és gazdasági indoklásával foglalkozik. A tervezési fejlesztés költségének, hatékonyságának és megtérülési idejének számítása, beleértve a tervezést. figyelembe véve a megvalósítás szakaszát. A projektfejlesztés szakaszai tükröződnek, a munka munkaintenzitása becslésre kerül. A projekt gazdasági hatékonyságának értékelése a fejlesztés SWOT elemzésével történik.

Befejezésül az érettségi projekttel kapcsolatos következtetéseket adjuk meg.

Bevezetés

Az automatizálás az egyik legfontosabb tényező a munkatermelékenység növekedésében az ipari termelésben. Az automatizálás növekedési ütemének felgyorsításának folyamatos feltétele az automatizálás technikai eszközeinek fejlesztése. Az automatizálás műszaki eszközei magukban foglalják a vezérlőrendszerben szereplő összes olyan eszközt, amelyek információ fogadására, továbbítására, tárolására és konvertálására, valamint a technológiai vezérlési objektumon történő vezérlési és szabályozási tevékenységek végrehajtására szolgálnak.

Az automatizálás technológiai eszközeinek fejlesztése összetett folyamat, amely egyrészt az automatizált fogyasztói termelés érdekén, másrészt a termelő vállalkozások gazdasági lehetőségein alapul. A fejlesztés elsődleges ösztönzője a termelés hatékonyságának növelése – a fogyasztók az új technológia bevezetésével csak a költségek gyors megtérülése esetén lehet megfelelőek. Ezért az új eszközök fejlesztésével és bevezetésével kapcsolatos valamennyi döntés kritériuma a teljes gazdasági hatás legyen, figyelembe véve a fejlesztés, a gyártás és a megvalósítás összes költségét. Ennek megfelelően a fejlesztéshez a gyártáshoz mindenekelőtt azokat a műszaki eszközöket kell figyelembe venni, amelyek a maximális összhatást biztosítják.

Az automatizálás körének folyamatos bővítése az iparág egyik fő jellemzője ebben a szakaszban.

A termelésben kiemelt figyelmet fordítanak az ipari ökológia és a munkabiztonság kérdéseire. Tervezéskor modern technológia, berendezések és szerkezetek, a munkavégzés biztonságának és ártalmatlanságának alakulását tudományosan szükséges alátámasztani.

A fejlődés jelenlegi szakaszában nemzetgazdaság Az ország egyik fő feladata a társadalmi termelés hatékonyságának növelése a tudományos és technológiai folyamatok és az összes tartalék teljesebb felhasználása alapján. Ez a feladat elválaszthatatlanul kapcsolódik a tervezési megoldások optimalizálásának problémájához, amelynek célja, hogy megteremtse a szükséges előfeltételeket a tőkebefektetések hatékonyságának növeléséhez, a megtérülési idők csökkentéséhez és a termelés legnagyobb növekedésének biztosításához az elköltött rubelre vetítve. A munkatermelékenység növelését, a minőségi termékek előállítását, a dolgozók munka- és pihenőkörülményeinek javítását olyan szellőztető rendszerek biztosítják, amelyek megteremtik a helyiségekben a szükséges mikroklímát és levegőminőséget.

A diplomaterv célja a gyártóüzemek befúvó és elszívó szellőztetésének (ACS PVV) automatikus vezérlőrendszerének fejlesztése.

Az érettségi projektben figyelembe vett probléma a PVV automata berendezésrendszerének elhasználódása és elhasználódása a JSC "Vologdai Optikai és Mechanikai Üzem"-nél. Ezenkívül a rendszert elosztottan tervezték, ami kiküszöböli a központosított felügyelet és felügyelet lehetőségét. Megvalósítás tárgyául a fröccsöntés helyszínét (tűzbiztonsági B kategória), valamint a vele szomszédos helyiségeket - CNC gépek, tervező és diszpécseriroda, raktárak helyszínét - választották.

Az érettségi projekt feladatai az ACS PVV jelenlegi állapotának tanulmányozása és egy elemző áttekintés alapján kerültek megfogalmazásra a 3. „Műszaki javaslat” részben.

A szabályozott szellőztetés alkalmazása új lehetőségeket nyit meg a fenti problémák megoldásában. A kifejlesztett automata vezérlőrendszernek optimálisnak kell lennie a kijelölt funkciók ellátása szempontjából.

Mint fentebb említettük, a fejlesztés jelentőségét mind a meglévő önjáró lövegek elavultsága, mind a szám növekedése okozza. javítási munkálatok a szellőztetési „útvonalakon”, valamint a dolgozók légúti és megfázásos előfordulásának általános növekedése, a hosszú munkavégzés során tapasztalható rosszabb közérzet, és ennek következtében a munkatermelékenység és a termékminőség általános csökkenése. Fontos megjegyezni azt a tényt, hogy a meglévő tűzvédelmi rendszer nem kapcsolódik tűzautomatikához, ami elfogadhatatlan az ilyen típusú gyártásnál. Az új ACS PVV fejlesztése közvetlenül kapcsolódik a gyár minőségpolitikájához (ISO 9000), valamint a gyári berendezések korszerűsítését és a műhelyek életfenntartó rendszereinek automatizálását célzó programokhoz.

Az érettségi projekt internetes forrásokat használ (fórumok, elektronikus könyvtárak, cikkek és kiadványok, elektronikus portálok), valamint a szükséges témakör szakirodalma és szabványok szövegei (GOST, SNIP, SanPiN). Szintén az ACS PVV fejlesztése a szakemberek javaslatainak és ajánlásainak figyelembevételével történik, a meglévő szerelési tervek, kábelutak, légcsatorna rendszerek alapján.

Érdemes megjegyezni, hogy az érettségi projektben felvetett probléma a hadiipari komplexum szinte valamennyi régi gyárában előfordul, a műhelyek újrafelszerelése az egyik legfontosabb feladat a végfelhasználó termékminőségének biztosítása szempontjából. Így a diplomaterv tükrözi a hasonló problémák megoldásában felhalmozott tapasztalatokat a hasonló típusú termelésű vállalkozásokban.

1. Elemző áttekintés

1.1 Általános elemzés az ACS PVV tervezésének szükségessége

A jelentős hő- és villamosenergia-fogyasztású nagy ipari épületek hőellátására fordított tüzelőanyag- és energiaforrás-megtakarítás legfontosabb forrása a rendszer hatékonyságának növelése. befúvó és elszívó szellőztetés(PVV) a számítástechnika és a vezérlés modern vívmányainak felhasználásán alapul.

Általában helyi automatizálási eszközöket használnak a szellőzőrendszer vezérlésére. Az ilyen szabályozás fő hátránya, hogy nem veszi figyelembe az épület tényleges levegő- és hőegyensúlyát és a valós időjárási viszonyokat: a külső levegő hőmérsékletét, a szél sebességét és irányát, légköri nyomást.

Ezért a helyi automatizálási eszközök hatására a szellőztető rendszer általában nem működik az optimális üzemmódban.

A befúvó és elszívó szellőztető rendszer hatékonysága jelentősen növelhető, ha a rendszereket a megfelelő hardver és szoftver eszközkészlet használatával optimálisan vezéreljük.

Képződés termikus rezsim zavaró és szabályozó tényezők kölcsönhatásaként ábrázolható. A szabályozási művelet meghatározásához információra van szükség a bemeneti és kimeneti paraméterek tulajdonságairól és számáról, valamint a hőátadási folyamat feltételeiről. Mivel a szellőztető berendezések vezérlésének célja a szükséges levegőviszonyok biztosítása munkaterületépületek helyiségei minimális energia- és anyagköltséggel, akkor számítógép segítségével meg lehet találni a legjobb megoldást, és megfelelő vezérlési műveleteket lehet kidolgozni ezen a rendszeren. Ennek eredményeként egy megfelelő hardver- és szoftverkészlettel rendelkező számítógép egy automatizált vezérlőrendszert alkot az épület helyiségeinek hőszabályozására (ACS TRP). Ugyanakkor azt is meg kell jegyezni, hogy a számítógép alatt érthető mind az EEW vezérlőpultja, mind az EEW állapotának felügyeletére szolgáló vezérlőpanel, valamint a legegyszerűbb számítógép az ACS szimulációs programjával. pontjában foglaltaknak, az eredmények feldolgozása és az ezek alapján működő működési ellenőrzés.

Az automatikus vezérlőrendszer egy vezérlő objektum (vezérelt technológiai folyamat) és vezérlőeszközök kombinációja, amelyek kölcsönhatása biztosítja a folyamat adott program szerinti automatikus lefolyását. Ugyanakkor a technológiai folyamat alatt olyan műveletek sorozatát értjük, amelyeket végre kell hajtani annak érdekében, hogy az alapanyagból készterméket kapjunk. A PVV esetében a késztermék a kiszolgált helyiség levegője meghatározott paraméterekkel (hőmérséklet, gázösszetétel stb.), alapanyaga pedig kültéri és elszívott levegő, hőhordozók, villamos energia stb.

Az ACS PVV, valamint minden vezérlőrendszer működésének alapját ezen az elven kell alapul venni Visszacsatolás(OS): vezérlési műveletek fejlesztése az objektumra vonatkozó információk alapján, amelyeket az objektumra telepített vagy elosztott érzékelők segítségével nyernek.

Minden egyes ACS egy adott technológia alapján kerül kifejlesztésre a belépő levegő áramlásának feldolgozására. A befúvó és elszívó szellőztető rendszer gyakran egy légkondicionáló (előkészítő) rendszerhez kapcsolódik, ami a vezérlési automatika kialakításában is tükröződik.

Önálló eszközök vagy komplett technológiai berendezések Levegőkezelés Az ACS-eket már a berendezésbe beépítve szállítjuk, és bizonyos vezérlési funkciókkal már beépítve, amelyeket általában a műszaki dokumentációban részletesen leírnak. Ebben az esetben az ilyen vezérlőrendszerek beállítását, karbantartását és üzemeltetését szigorúan az előírt dokumentációnak megfelelően kell elvégezni.

Elemzés műszaki megoldások A vezető vállalatok modern PVV-je - a szellőztető berendezések gyártói megmutatták, hogy a vezérlési funkciók két kategóriába sorolhatók:

A légkezelési technológia és berendezések által meghatározott szabályozási funkciók;

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

Általánosságban elmondható, hogy a légkezelő berendezések vezérlésének fő technológiai funkciói a következő csoportokba sorolhatók (1.1. ábra)

Rizs. 1.1 - A PVV vezérlésének fő technológiai funkciói

Leírjuk, mit értünk az ábrán látható PWV függvényeken. 1.1.

1.1.1 "Paraméterek felügyelete és rögzítése" funkció

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

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

A külső levegő hőmérséklete, a hőcserélő után befújt levegő, valamint a helyiség hőmérséklete;

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

A befúvó és elszívó szellőztető rendszerek egyéb paramétereit a berendezés műszaki előírásai szerint vagy az üzemi állapotnak megfelelően szabályozzuk.

A távirányító a technológiai folyamat főbb paramétereinek vagy egyéb vezérlési funkciók megvalósításában érintett paraméterek mérésére szolgál. Az ilyen vezérlés érzékelők és mérőátalakítók segítségével történik, a mért paraméterek kimenetével (ha szükséges) a vezérlőeszköz (vezérlőpult, számítógép-monitor) kijelzőjén vagy képernyőjén.

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

A helyi vezérlőberendezések használata nem sérti a vezérlőrendszerek alapelvét - a visszacsatolás elvét. Ebben az esetben vagy egy személy (kezelő vagy karbantartó személyzet) segítségével, vagy egy, a mikroprocesszor memóriájába "drótozott" vezérlőprogram segítségével valósul meg.

1.1.2 "működési és programvezérlési" funkció

Fontos az is, hogy olyan opciót hajtsunk végre, mint a „kezdési sorozat”. A PVV rendszer normál indításának biztosítása érdekében a következőket kell figyelembe venni:

A légcsappantyúk előzetes kinyitása a ventilátorok indítása előtt. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy nem minden csappantyú zárt állapotban képes ellenállni a ventilátor által létrehozott nyomáskülönbségnek, és a csappantyú elektromos hajtás általi teljes nyitásának ideje eléri a két percet.

Villanymotorok indítási pillanatainak szétválasztása. Aszinkron motorok gyakran nagy indítóáramok lehetnek. Ha a ventilátorokat, légcsappantyú-hajtásokat és egyéb hajtásokat egyidejűleg indítják be, akkor az épület elektromos hálózatának nagy terhelése miatt a feszültség jelentősen csökken, előfordulhat, hogy a villanymotorok nem indulnak el. Ezért a villanymotorok, különösen a nagy teljesítményű motorok indítását időben el kell osztani.

A melegítő előmelegítése. Ha a vízmelegítő nincs előfűtve, a fagyvédelem aktiválódhat alacsony külső hőmérsékleten. Ezért a rendszer indításakor ki kell nyitni a befúvott levegő csappantyúit, kinyitni a vízmelegítő háromutas szelepét és fel kell melegíteni a fűtőt. Ez a funkció általában akkor aktiválódik, ha a külső hőmérséklet 12 °C alatt van.

A fordított opció a „leállítási sorrend”. A rendszer leállítása során vegye figyelembe:

A befúvó ventilátor leállítási késleltetése elektromos fűtőberendezéssel ellátott egységek esetén. Az elektromos fűtőelem feszültségének eltávolítása után egy ideig le kell hűteni a befúvó ventilátor kikapcsolása nélkül. Ellenkező esetben a légfűtő fűtőeleme (elektromos hőmelegítő - fűtőelem) meghibásodhat. A diplomatervezés meglévő feladatainál ez a lehetőség a vízmelegítő alkalmazása miatt nem fontos, de fontos megjegyezni.

Így a kiválasztott működési és programvezérlési lehetőségek alapján lehetőség nyílik a légkezelő berendezések készülékeinek be- és kikapcsolásának tipikus ütemezésének bemutatására.

Rizs. 1.2 - Az ACS PVV vízmelegítővel történő működésének tipikus cikogramja

Ebben a teljes ciklusban (1.2. ábra) a rendszernek automatikusan működnie kell, és ezen felül biztosítani kell a berendezés egyedi indítását, amely a beállítás és a megelőző karbantartás során szükséges.

Ugyanilyen fontosak a programvezérlés funkciói is, mint például a téli-nyári üzemmód váltása. Ezeknek a funkcióknak a megvalósítása különösen fontos modern körülmények között energiaforrások hiánya. A szabályozási dokumentumokban ennek a funkciónak a végrehajtása tanácsadó jellegű - "középületek, igazgatási, lakó- és ipari épületek esetében általában biztosítani kell a paraméterek programozott szabályozását, biztosítva a hőfogyasztás csökkentését."

A legegyszerűbb esetben ezek a funkciók biztosítják a légkondicionáló általános leállítását egy bizonyos időpontban, vagy egy szabályozott paraméter (például hőmérséklet) beállított értékének csökkentését (növelését) a hőterhelés változásától függően. kiszolgált szoba.

Hatékonyabb, de nehezebben megvalósítható a szoftveres vezérlés, amely nemcsak a hagyományos téli-nyári üzemmódban, hanem átmeneti üzemmódban is biztosítja a klímarendszer felépítésének és működési algoritmusának automatikus megváltoztatását. Az EWP szerkezetének és működési algoritmusának elemzése, szintézise általában ezek termodinamikai modellje alapján történik.

Ebben az esetben a fő motivációs és optimalizálási kritérium általában az a vágy, hogy lehetőleg a minimális energiafogyasztást biztosítsák a tőkeköltségek, a méretek stb. korlátozásával.

1.1.3 Funkció " védő funkciókatés zárak"

Az automatizálási rendszerekben és az elektromos berendezésekben közös védelmi funkciókat és reteszeléseket (zárlat elleni védelem, túlmelegedés, mozgáskorlátozás stb.) tárcaközi rendelkezések határozzák meg normatív dokumentumok. Az ilyen funkciókat általában külön eszközökkel valósítják meg (biztosítékok, hibaáram-kapcsolók, végálláskapcsolók stb.). Felhasználásukat az elektromos szerelések (PUE) szerelési szabályzata, a szabályok szabályozzák tűzbiztonság(PPB).

Fagyvédelem. Az automatikus fagyvédelmi funkciót azokon a területeken kell biztosítani, ahol a számított külső hőmérséklet mínusz 5 °C és az alatti hideg időszakra vonatkozik. Az első fűtés (vízmelegítő) és a rekuperátorok (ha vannak) hőcserélői védelem alá esnek.

A hőcserélők fagyvédelmét általában a készülék utáni levegő hőmérsékletének és a visszatérő csővezetékben lévő hőhordozó hőmérsékletének érzékelői vagy érzékelő-reléke alapján végzik.

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

Üzemidőn kívül fagyvédelmi rendszereknél a szelepnek kissé nyitva kell maradnia (5-25%) zárt külső levegő csappantyú mellett. A védelem nagyobb megbízhatósága érdekében, amikor a rendszer ki van kapcsolva, néha megvalósítják a visszatérő csővezetékben a vízhőmérséklet automatikus szabályozásának (stabilizálásának) funkcióját.

1.1.4 "Technológiai berendezések és elektromos berendezések védelme" funkció

1. Szűrőszennyeződés ellenőrzése

A szűrő eltömődésének szabályozását a szűrőn átívelő nyomásesés értékeli, amelyet egy nyomáskülönbség-érzékelő mér. Az érzékelő méri a légnyomás különbséget a szűrő előtt és után. A megengedett nyomásesés a szűrőn az útlevélben van feltüntetve (gyári légi útvonalakon bemutatott nyomásmérőkhöz az adatlap szerint - 150-300 Pa). Ezt a különbséget a rendszer üzembe helyezésekor állítják be a differenciálérzékelőn (érzékelő beállítása). Az alapjel elérésekor az érzékelő jelet küld a szűrő maximális porosodásáról és a karbantartás vagy csere szükségességéről. Ha a szűrőt nem tisztítják vagy cserélik egy bizonyos időn belül (általában 24 órán belül) a porkorlátozás jelzését követően, akkor javasolt a rendszer vészleállítása.

Hasonló érzékelőket javasolt a ventilátorokra szerelni. Ha a ventilátor vagy a ventilátor hajtószíja meghibásodik, a rendszert vészhelyzetben le kell állítani. Az ilyen érzékelőket azonban takarékossági okokból gyakran figyelmen kívül hagyják, ami nagymértékben megnehezíti a rendszerdiagnosztikát és a hibaelhárítást a jövőben.

2. Egyéb automatikus zárak

Ezenkívül automatikus zárakat kell biztosítani:

Kültéri levegő szelepek nyitása és zárása ventilátorok be- és kikapcsolásakor (csappantyú);

Légcsatornákkal összekapcsolt szellőztetőrendszerek nyitó- és zárószelepei a teljes vagy részleges cserélhetőség érdekében valamelyik rendszer meghibásodása esetén;

Gázzal oltó berendezésekkel védett helyiségek szellőzőrendszereinek zárószelepei, amikor e helyiségek szellőzőrendszereinek ventilátorai ki vannak kapcsolva;

A külső levegő minimális áramlásának biztosítása változó áramlású rendszerekben stb.

1.1.5 Vezérlési funkciók

Szabályozási funkciók - a beállított paraméterek automatikus karbantartása értelemszerűen a fő a változó átfolyású, légkeringtetéses, légfűtéssel működő befúvó és elszívó szellőztető rendszerekben.

Ezeket a funkciókat zárt szabályozási körök segítségével hajtják végre, amelyekben a visszacsatolási elv kifejezett formában van jelen: az objektumról az érzékelőktől érkező információkat a vezérlőeszközök vezérlési műveletekké alakítják. ábrán Az 1.3. ábra példát mutat befúvott levegő hőmérséklet-szabályozó hurokra egy légcsatornás klímaberendezésben. A levegő hőmérsékletét egy vízmelegítő tartja fenn, amelyen keresztül a hűtőfolyadék áthalad. A fűtőtesten áthaladó levegő felmelegszik. A vízmelegítő utáni levegő hőmérsékletét egy érzékelő (T) méri, majd ennek értékét a mért hőmérsékleti érték és az alaphőmérséklet összehasonlító készüléke (US) táplálja. A hőmérséklet-alapjel (Tset) és a mért hőmérsékleti érték (Tmeas) különbségétől függően a vezérlőkészülék (P) jelet generál, amely a működtetőre hat (M - háromutas szelepes elektromos hajtás). Az aktuátor nyitja vagy zárja a háromutas szelepet olyan helyzetbe, ahol a hiba:

e \u003d Tust - Tism

minimális lesz.

Rizs. 1.3 - Befújt levegő hőmérséklet-szabályozó áramkör a légcsatornában víz hőcserélővel: T - érzékelő; USA - összehasonlító eszköz; P - vezérlőkészülék; M - végrehajtó eszköz

Így a pontosságra és működésének egyéb paramétereire (stabilitás, lengés stb.) vonatkozó követelményekre épülő automata vezérlőrendszer (ACS) felépítése a szerkezetének és elemeinek megválasztására, valamint a vezérlés meghatározására redukálódik. a vezérlő paraméterei. Általában ezt automatizálási szakemberek végzik a klasszikus vezérléselmélet segítségével. Csak azt jegyzem meg, hogy a vezérlő beállításait a vezérlőobjektum dinamikus tulajdonságai és a választott szabályozási törvény határozza meg. A szabályozási törvény a szabályozó bemeneti (?) és kimeneti (Ur) jelei közötti kapcsolat.

A legegyszerűbb a szabályozás arányos törvénye, melyikben? és Ur-t egy állandó Kp együttható köti össze. Ez az együttható egy ilyen szabályozó beállítási paramétere, amelyet P-szabályozónak neveznek. Megvalósítása állítható erősítő elem (mechanikus, pneumatikus, elektromos stb.) alkalmazását igényli, amely kiegészítő energiaforrással és anélkül is működhet.

A P-vezérlők egyik fajtája a helyzetszabályozók, amelyek arányos szabályozási törvényt valósítanak meg Kp-nél, és egy Ur kimeneti jelet képeznek, amely bizonyos számú állandó értékkel rendelkezik, például kettő vagy három, ami két- vagy háromállású vezérlőknek felel meg. Az ilyen vezérlőket néha relévezérlőknek is nevezik, mivel grafikus jellemzőik hasonlóak a relékéhez. Az ilyen szabályozók beállítási paramétere a De holtzóna értéke.

A szellőztető rendszerek automatizálási technológiájában az on-off szabályozók egyszerűségük és megbízhatóságuk miatt széles körben alkalmazhatók a hőmérséklet (termosztátok), a nyomás (nyomáskapcsolók) és a folyamatállapot egyéb paramétereinek szabályozásában.

A kétállású szabályozókat az automatikus védelmi rendszerekben, a blokkolásban és a berendezések üzemmódjainak váltásában is használják. Ebben az esetben funkcióikat érzékelők-relék látják el.

A P-szabályozók ezen előnyei ellenére nagy statikus hibával rendelkeznek (kis Kp értékek esetén) és hajlamosak az önoszcillációra (nagy Kp értékek esetén). Emiatt az automatizálási rendszerek szabályozási funkcióival szembeni pontosság és stabilitás tekintetében magasabb követelmények mellett bonyolultabb szabályozási törvényeket is alkalmaznak, például PI és PID törvényeket.

A levegő fűtési hőmérsékletének szabályozását egy P-szabályozó is végezheti, amely a kiegyenlítés elve szerint működik: növelje a hőmérsékletet, ha annak értéke kisebb, mint a beállított érték, és fordítva. Ez a jogértelmezés olyan rendszerekben is alkalmazható, amelyek nem igényelnek nagy pontosságot.

1.2 A gyártóüzemek automatikus szellőztetésének meglévő tipikus sémáinak elemzése

A befúvó és elszívó szellőztetőrendszer automatizálásának számos szabványos megvalósítása létezik, amelyek mindegyikének számos előnye és hátránya van. Megjegyzem, hogy számos szabványos séma és fejlesztés jelenléte ellenére nagyon nehéz olyan ACS-t létrehozni, amely rugalmas lenne a beállításokat illetően a gyártáshoz képest, ahol megvalósul. Így a levegő és levegő szellőztetésre szolgáló ACS tervezésénél a meglévő szellőzőszerkezet alapos elemzése, a gyártási ciklus technológiai folyamatainak elemzése, valamint a munkavédelmi, ökológiai, elektromos, ill. tűzbiztonság szükséges. Ezenkívül a gyakran tervezett ACS PVV az alkalmazási területére specializálódott.

Mindenesetre a következő csoportokat általában tipikus kiindulási adatoknak tekintik 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: a terepszinthez viszonyított összes méretet és emelkedést feltüntető tervek és metszetek; a helyiségek kategóriáinak feltüntetése (építészeti terveken) a tűzbiztonsági előírásoknak megfelelően; műszaki területek elérhetősége méretük feltüntetésével; a meglévő szellőzőrendszerek elhelyezkedése és jellemzői; energiahordozók jellemzői;

3. Információk a technológiai folyamatról: a technológiai projekt (tervek) rajzai, amelyek jelzik a technológiai berendezések elhelyezését; berendezések specifikációja a beépített kapacitások feltüntetésével; a technológiai rezsim jellemzői -- a műszakok száma, a dolgozók átlagos száma műszakonként; berendezés működési módja (működés egyidejűsége, terhelési tényezők stb.); a levegőbe kerülő káros kibocsátások mennyisége (káros anyagok MAC).

A PVV rendszer automatizálásának kiszámításához kiinduló adatként a következőket veszik ki:

A meglévő rendszer teljesítménye (teljesítmény, légcsere);

Szabályozandó levegőparaméterek listája;

Szabályozási korlátok;

Az automatizálás működése más rendszerektől érkező jelek fogadásakor.

Így az automatizálási rendszer végrehajtása a rá háruló feladatok alapján, a normák és szabályok, valamint az általános kiinduló adatok és sémák figyelembevételével kerül kialakításra. A szellőztető automatizálási rendszer sémájának elkészítése és felszerelésének kiválasztása egyénileg történik.

Mutassuk be a befúvó és elszívó szellőztetés szabályozó rendszerek meglévő szabványos sémáit, néhányat jellemezünk az érettségi projekt problémáinak megoldására való felhasználási lehetőség tekintetében (1.4 - 1.5, 1.9 ábra).

Rizs. 1.4 - ACS közvetlen áramlású szellőztetés

Ezeket az automatizálási rendszereket aktívan használják gyárakban, gyárakban, irodaházakban. A vezérlés tárgya itt az automatika szekrény (vezérlőpult), a rögzítő eszközök csatornaérzékelők, a vezérlés a ventilátormotorok, lengéscsillapító motorok motorjain történik. Van még fűtés/hűtés ATS. A jövőre nézve megállapítható, hogy az 1.4a ábrán látható rendszer a rendszer prototípusa, amelyet az OAO Vologdai Optikai és Mechanikai Üzem fröccsöntő részlegében kell használni. Az ipari helyiségek léghűtése ezeknek a helyiségeknek a térfogata miatt nem hatékony, a fűtés pedig előfeltétele a légkezelő berendezések automatikus vezérlőrendszerének megfelelő működésének.

Rizs. 1,5- ACS szellőztetés hőcserélőkkel

A hővisszanyerő egységeket (rekuperátorokat) használó PVV automatikus vezérlőrendszer felépítése lehetővé teszi a túlzott villamosenergia-fogyasztás (elektromos fűtőberendezéseknél), a környezetbe történő kibocsátás problémáinak megoldását. A rekuperáció azt jelenti, hogy a helyiségből visszavonhatatlanul eltávolított, a helyiségben beállított hőmérsékletű levegő energiát cserél a beáramló külső levegővel, amelynek paraméterei általában jelentősen eltérnek a beállítottaktól. Azok. télen az elszívott meleg elszívott levegő részben felmelegíti a kültéri befújt levegőt, míg nyáron a hidegebb elszívott levegő részben hűti a befújt levegőt. A rekuperáció a legjobb esetben 80%-kal csökkentheti a befúvott levegő kezelésének energiafogyasztását.

Technikailag a befúvó és elszívó szellőztetés helyreállítása forgó hőcserélők és közbenső hőhordozós rendszerek segítségével történik. Így mind a levegő felmelegítésében, mind a csappantyúk nyitásának csökkentésében nyereséget kapunk (a csappantyúkat vezérlő motorok több üresjárati ideje megengedett) - mindez összességében villamos energia megtakarítást eredményez.

A hővisszanyerő rendszerek ígéretesek és aktívak, és bevezetésre kerülnek a régebbi szellőzőrendszerek pótlására. Érdemes azonban megjegyezni, hogy az ilyen rendszerek további tőkebefektetést igényelnek, azonban a megtérülési idejük viszonylag rövid, a jövedelmezőség pedig nagyon magas. Ezenkívül a környezetbe való állandó kibocsátás hiánya növeli az automata berendezések ilyen szervezetének környezeti teljesítményét. A levegőből hővisszanyeréssel (levegőkeringetés) működő rendszer egyszerűsített működését az 1.6.

Rizs. 1.6 - A levegőcserélő rendszer működése recirkulációval (rekuperáció)

A keresztáramú vagy lemezes hőcserélők (1.5 c, d ábra) lemezekből (alumíniumból) állnak, amelyek két légáram áramlását biztosító csatornarendszert képviselnek. A légcsatorna falai közösek a befúvó és elszívott levegő számára, és könnyen áthelyezhetők. A nagy cserefelületnek és a csatornákban turbulens légáramlásnak köszönhetően viszonylag kis hidraulikus ellenállás mellett nagyfokú hővisszanyerés (hőátadás) érhető el. A lemezes hőcserélők hatásfoka eléri a 70%-ot.

Rizs. 1.7 - ACS PVV légcseréjének megszervezése lemezes hőcserélők alapján

Csak az elszívott levegő érzékelhető hőjét hasznosítják, mivel A befúvott és elszívott levegő semmilyen módon nem keveredik, az elszívott levegő hűtése során keletkező kondenzátumot a leválasztó visszatartja és a leeresztő rendszer eltávolítja a leeresztő edényből. A kondenzátum alacsony hőmérsékleten (-15°C-ig) történő befagyásának megakadályozása érdekében kialakítják az automatizálás megfelelő követelményeit: biztosítania kell a befúvó ventilátor időszakos leállítását vagy a külső levegő egy részének a hőt megkerülő bypass csatornába való eltávolítását. hőcserélő csatornák. E módszer alkalmazásának egyetlen korlátja a befúvó és kipufogó ágak egy helyen történő kötelező keresztezése, ami az ACS egyszerű korszerűsítése esetén számos nehézséget vet fel.

A közbenső hűtőközeggel ellátott rekuperációs rendszerek (1.5 a, b ábra) egy pár hőcserélő, amelyet zárt csővezeték köt össze. Az egyik hőcserélő a kipufogócsatornában, a másik a bevezető csatornában található. A nem fagyos glikolkeverék zárt körben kering, átadva a hőt egyik hőcserélőről a másikra, és ebben az esetben a légkezelő egység és az elszívó egység közötti távolság igen jelentős lehet.

A hővisszanyerés hatékonysága ezzel a módszerrel nem haladja meg a 60%-ot. A költség viszonylag magas, de bizonyos esetekben ez lehet az egyetlen lehetőség a hővisszanyerésre.

Rizs. 1.8 - A hővisszanyerés elve köztes hőhordozó használatával

Forgó hőcserélő (forgó hőcserélő, rekuperátor) - egy forgórész csatornákkal a vízszintes légáramláshoz. A forgórész egy része a kipufogócsatornában, egy része pedig a tápcsatornában található. A forgórész forogva hőt kap az elszívott levegőből és továbbítja a befúvott levegőnek, és átadódik mind az érzékelhető, mind a látens hő, valamint a páratartalom. A hővisszanyerés hatásfoka maximális és eléri a 80%-ot.

Rizs. 1.9 - ACS PVV forgó hőcserélővel

Ennek a módszernek a korlátozását elsősorban az szabja meg, hogy az elszívott levegő legfeljebb 10%-a keveredik a befújt levegővel, és ez bizonyos esetekben elfogadhatatlan vagy nem kívánatos (ha a levegő jelentős szennyezettségű) . A tervezési követelmények hasonlóak az előző verzióhoz - a kipufogó és az ellátó gépek ugyanazon a helyen találhatók. Ez a módszer drágább, mint az első, és ritkán használják.

Általában a helyreállítással rendelkező rendszerek 40-60%-kal drágábbak, mint a hasonló, helyreállítás nélküli rendszerek, azonban az üzemeltetési költségek jelentősen eltérnek. Egy regeneráló rendszer megtérülési ideje a mai energiaárak mellett sem haladja meg a két fűtési szezont.

Szeretném megjegyezni, hogy az energiamegtakarítást a szabályozási algoritmusok is befolyásolják. Azt azonban mindig figyelembe kell venni, hogy minden szellőzőrendszert valamilyen átlagos körülményekre terveztek. Pl. a kültéri levegő áramlási sebességét egy főre határozták meg, de a valóságban a helyiség az elfogadott érték 20%-ánál is kisebb lehet, természetesen ebben az esetben a számított kültéri légáramlás egyértelműen túlzó lesz, a túlzott üzemmódú szellőztetés az energiaforrások indokolatlan elvesztéséhez vezet. Ebben az esetben logikus több üzemmódot figyelembe venni, például télen / nyáron. Ha az automatizálás képes ilyen üzemmódokat beállítani, a megtakarítás nyilvánvaló. Egy másik megközelítés a kültéri légáramlás szabályozásához kapcsolódik a helyiségen belüli gázkörnyezet minőségétől függően, pl. Az automatizálási rendszer gázelemzőket tartalmaz a káros gázok meghatározására, és úgy választja meg a kültéri levegőáram értékét, hogy a káros gázok tartalma ne haladja meg a megengedett legnagyobb értékeket.

1.3 Marketingkutatás

Jelenleg a világ összes vezető szellőzőberendezés-gyártója széles körben képviselteti magát a befúvó és elszívó szellőztetés automatizálási piacán, és mindegyikük egy adott szegmensben a berendezések gyártására szakosodott. A szellőztető berendezések teljes piaca a következő alkalmazási területekre osztható:

Háztartási és félipari célokra;

Ipari célra;

Szellőztető berendezések „speciális” célokra.

Mivel az érettségi projekt az ipari helyiségek ellátó-elszívó rendszereinek automatizálásának tervezését veszi figyelembe, a javasolt fejlesztés és a piacon elérhető fejlesztések összehasonlításához szükséges, hogy ismert gyártók hasonló, meglévő automatizálási csomagjait válasszuk ki.

A meglévő ACS PVV csomagok marketingkutatásának eredményeit az A. melléklet tartalmazza.

Így a marketingkutatás eredményeként több, különböző gyártóktól származó, leggyakrabban használt ACS PVV-t vettek figyelembe, amelyek műszaki dokumentációját áttanulmányozva a következő információkat kaptuk:

A megfelelő ACS PVV csomag összetétele;

Szabályozási paraméterek nyilvántartása (nyomás a légcsatornákban, hőmérséklet, tisztaság, levegő páratartalma);

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

Más rendszerekkel való kapcsolatok elérhetősége (biztosított-e a kommunikáció a tűzautomatákkal, van-e támogatás a helyi hálózati protokollokhoz);

Védő kialakítás (elektromos biztonság, tűzvédelem, porvédelem, zajvédelem, nedvességvédelem).

2. A gyártóműhely szellőzőhálózatának leírása, mint az automatikus vezérlés tárgya

Általánosságban elmondható, hogy a szellőztető és levegő-előkészítő rendszerek automatizálására vonatkozó meglévő megközelítések elemzésének eredményei, valamint a tipikus sémák analitikai áttekintésének eredményei alapján megállapítható, hogy az érettségi projektben figyelembe vett feladatok relevánsak a Jelenleg a speciális tervezőirodák (SKB) aktívan figyelembe vették és tanulmányozták.

Megjegyzem, hogy a szellőzőrendszer automatizálásának három fő megközelítése van:

Elosztott megközelítés: a PVV automatizálásának megvalósítása helyi kapcsolóberendezések alapján, minden ventilátort a megfelelő készülék vezérel.

Ezt a megközelítést alkalmazzák viszonylag kisméretű szellőzőrendszerek automatizálásának megtervezésére, amelyekben nem várható további bővítés. Ő a legidősebb. A megközelítés előnyei közé tartozik például, hogy az egyik szabályozott szellőztető ágon bekövetkező baleset esetén a rendszer csak ezt a kapcsolatot/szakaszt állítja le. Ráadásul ez a megközelítés viszonylag egyszerűen megvalósítható, nem igényel bonyolult vezérlési algoritmusokat, és leegyszerűsíti a szellőztetőrendszer-berendezések karbantartását.

Központosított megközelítés: a logikai vezérlők csoportján vagy egy programozható logikai vezérlőn (PLC) alapuló automata szellőzőrendszer megvalósítása, a teljes szellőzőrendszer központi vezérlése a programozott adatoknak megfelelően történik.

A centralizált megközelítés megbízhatóbb, mint az elosztott megközelítés. A VVV minden irányítása merev, a program alapján történik. Ez a körülmény további követelményeket támaszt mind a programkód megírásakor (számos körülmény figyelembe vétele szükséges, beleértve a vészhelyzeti műveleteket), mind a vezérlő PLC speciális védelmét illetően. Ezt a megközelítést kis adminisztratív és ipari komplexumokban alkalmazták. Jellemzője a beállítások rugalmassága, a rendszer ésszerű határokig skálázhatósága, valamint a rendszer vegyes szervezési elv szerinti mobil integrációjának lehetősége;

Vegyes megközelítés: nagy rendszerek (nagyszámú, hatalmas teljesítményű vezérelt berendezés) tervezésénél használják az elosztott és a központosított megközelítés kombinációját. Általános esetben ez a megközelítés olyan szintű hierarchiát feltételez, amelynek élén egy vezérlő számítógép és a szolga „mikroszámítógépek” állnak, így a vállalathoz viszonyítva egy globális vezérlési termelési hálózatot alkotnak. Más szavakkal, ez a megközelítés egy elosztott-centralizált megközelítés rendszerelosztással.

Az érettségi tervezésben megoldandó feladat szempontjából a legelőnyösebb a PVV automatizálásának centralizált megközelítése. Mivel a rendszert kisméretű ipari helyiségekre fejlesztik, lehetséges ez a megközelítés más objektumok esetében is, azzal a céllal, hogy azokat később integrálják az IPV egyetlen ACS-ébe.

A szellőztető vezérlőszekrényeket gyakran olyan interfésszel látják el, amely lehetővé teszi a szellőzőrendszer állapotának monitorozását a számítógép-monitoron megjelenő információkkal. Érdemes azonban megjegyezni, hogy ez a megvalósítás további bonyodalmakat igényel az ellenőrzési programból, egy szakember képzését, aki az állapotot figyeli és az érzékelő felméréséből származó vizuálisan kapott adatok alapján operatív döntéseket hoz. Ezenkívül vészhelyzetekben mindig van emberi hiba tényező. Ezért ennek a feltételnek a megvalósítása inkább egy kiegészítő lehetőség a PVV automatizálási csomag tervezésénél.

2.1 A gyártóüzemek be- és elszívó szellőztetésének meglévő automatikus vezérlőrendszerének leírása

A gyártóüzemek szellőztetésének alapelvének biztosítása érdekében, amely a levegő paramétereinek és összetételének elfogadható határokon belüli tartása, tiszta levegővel kell ellátni azokat a helyeket, ahol a munkavállalók tartózkodnak, majd a levegő elosztását a helyiségben.

Alul az ábrán. A 2.1 ábra egy tipikus befúvó és elszívó szellőztető rendszert mutat be, amelyhez hasonló a kivitelezési helyen is elérhető.

Az ipari helyiségek szellőzőrendszere ventilátorokból, légcsatornákból, kültéri légbeömlő nyílásokból, a légkörbe belépő és kibocsátott levegő tisztítására szolgáló berendezésekből, valamint légfűtő berendezésből (vízmelegítő) áll.

A meglévő befúvó és elszívó szellőztető rendszerek tervezése az SNiP II 33-75 „Fűtés, szellőztetés és légkondicionálás”, valamint a GOST 12.4.021-75 „SSBT” követelményeinek megfelelően történt. Szellőztető rendszerek. Általános követelmények”, amely a telepítés, az üzembe helyezés és az üzemeltetés követelményeit határozza meg.

A légkörbe kibocsátott szennyezett levegő tisztítása speciális eszközökkel történik - porleválasztók (a fröccsöntés gyártóhelyén használatosak), légcsatorna szűrők stb. amikor az elszívó szellőztetés be van kapcsolva.

A munkaterületről elszívott levegő tisztítása porülepítő kamrákban (csak durva por esetén) és elektrosztatikus leválasztókban (finom por esetén) is elvégezhető. A káros gázoktól való levegőtisztítás speciális abszorbens és fertőtlenítő anyagokkal történik, beleértve a szűrőkre (szűrőcellákban) alkalmazottakat is.

Rizs. 2.1 - A gyártóműhely befúvó és elszívó szellőzőrendszere 1 - légbeszívó berendezés; 2 - fűtőtestek fűtéshez; 3- befúvó ventilátor; 4 - fő légcsatorna; 5 - a csatorna ágai; 6 - betápláló fúvókák; 7 - helyi szívás; 8 és 9 - mester. elszívó légcsatorna; 10 - porleválasztó; 11 - elszívó ventilátor; 12 - tengely a tisztított levegő légkörbe való kilökésére

A meglévő rendszer automatizálása viszonylag egyszerű. A szellőztetés technológiai folyamata a következő:

1. a műszak kezdete - beindul a befúvó és elszívó szellőztető rendszer. A ventilátorokat központi indítómotor hajtja. Más szóval, a vezérlőpanel két indítóból áll - az indításhoz és a vészleállításhoz / leállításhoz. A műszak 8 óráig tart - egy órás szünettel, azaz munkaidőben átlagosan 1 órát áll a rendszer üresjáratban. Ráadásul az irányítás ilyen „blokkolása” gazdaságilag nem hatékony, mivel túlzott villamosenergia-kiadáshoz vezet.

Figyelembe kell venni, hogy az elszívó szellőztetésnek nincs termelési igénye az állandó működéshez, célszerű bekapcsolni, ha a levegő szennyezett, vagy például szükséges a felesleges hőenergia eltávolítása a munkaterületről.

2. A légbeszívó készülékek csappantyúinak nyitását is a helyi indítóberendezések szabályozzák, a külső környezet paramétereivel (hőmérséklet, tisztaság) rendelkező levegőt a befúvó ventilátor szívja be a légcsatornákba az eltérés miatt. nyomás.

3. A külső környezetből felvett levegő áthalad a vízmelegítőn, elfogadható hőmérsékleti értékekre melegszik fel, és a légcsatornákon keresztül a befúvó fúvókákon keresztül befújja a helyiségbe. A vízmelegítő biztosítja a levegő jelentős felmelegítését, a melegítő vezérlése kézi, a villanyszerelő kinyitja a csappantyú csappantyút. A nyári időszakban a fűtés ki van kapcsolva. Hőhordozóként a belső kazánházból szolgáltatott meleg víz szolgál. Nincs automatikus léghőmérséklet-szabályozó rendszer, aminek következtében nagymértékben túllépik az erőforrást.

Hasonló dokumentumok

Az MS8.2 vezérlőn alapuló befúvó szellőztető egység vezérlőrendszer használatának sajátosságai. A vezérlő alapvető funkciói. Példa a befúvó szellőztetés automatizálására vonatkozó specifikációra az MC8.2-n alapuló sémához.

gyakorlati munka, hozzáadva 2010.05.25


A szabványos hűtőtornyok műszaki jellemzőinek összehasonlító elemzése. A vízellátó rendszerek elemei és osztályozásuk. A víz-újrahasznosítás folyamatának matematikai modellje, automatizálási berendezések és vezérlések kiválasztása és leírása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2013.09.04


A befúvó és elszívó szellőztetés automatikus vezérlőrendszerének működésének alapjai, felépítése és matematikai leírása. Technológiai folyamat berendezések. Szabályozó kiválasztása és számítása. ATS stabilitási tanulmány, minőségi mutatói.

szakdolgozat, hozzáadva 2011.02.16


A cementbeton alapú termékek hő-nedvesség kezelési folyamatának leírása. A gőzkamra szellőztetési folyamatának automatizált vezérlése. A nyomáskülönbségmérő típusának megválasztása és a szűkítő berendezés számítása. Automata potenciométer mérőköre.

szakdolgozat, hozzáadva 2009.10.25


A csigakerék feldolgozásának technológiai útvonalának térképe. A termékfeldolgozáshoz szükséges engedmények és korlátozó méretek számítása. Ellenőrző program kidolgozása. A szorítóeszköz indoklása és megválasztása. Ipari helyiségek szellőztetésének számítása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2012.08.29


A tervezett komplexum jellemzői és a gyártási folyamatok technológiaválasztása. Az állatok vízellátásának és itatásának gépesítése. Technológiai számítás és berendezés kiválasztása. Szellőztető és légfűtési rendszerek. Légcsere és világítás számítása.

szakdolgozat, hozzáadva 2008.12.01


Az ellátó szellőztető rendszer, belső felépítése és az elemek kapcsolata, a felhasználás előnyeinek és hátrányainak felmérése, berendezési követelmények. Energiatakarékossági intézkedések, energiahatékony szellőzőrendszerek vezérlésének automatizálása.

szakdolgozat, hozzáadva 2015.08.04


Technológiai séma kidolgozása elektromos fűtésű padló automatizálására. Automatizálási elemek számítása, kiválasztása. Az ellenőrzési rendszer követelményeinek elemzése. A megbízhatóság főbb mutatóinak meghatározása. Biztonsági óvintézkedések automatizálási berendezések telepítésekor.

szakdolgozat, hozzáadva 2015.05.30


Berendezések a katalitikus reformálás technológiai folyamatához. Az automatizálási piac jellemzői. Vezérlő számítógép komplexum és terepautomatizálási eszközök kiválasztása. Szabályozó beállításainak kiszámítása és kiválasztása. Az automatizálás műszaki eszközei.

szakdolgozat, hozzáadva: 2015.05.23


A telített szénhidrogéngázok feldolgozásának automatizálására irányuló projekt szerkezeti sémájának technológiai leírása. Az automatizálás funkcionális diagramjának tanulmányozása és a berendezés műszerválasztásának indoklása. A vezérlőkör matematikai modellje.

Ebben a részben ismertetjük a vezérlőrendszert alkotó főbb elemeket, műszaki leírást és matematikai leírást adunk nekik. Lazítsunk részletesebben a fűtőberendezésen áthaladó befújt levegő hőmérsékletének automatikus szabályozásának kidolgozott rendszerén. Mivel a képzés fő terméke a levegő hőmérséklete, ezért az érettségi projekt keretében elhanyagolható a matematikai modellek felépítése, valamint a keringési és légáramlási folyamatok modellezése. Az ACS PVV működésének ez a matematikai alátámasztása is elhanyagolható a helyiségek architektúrájának sajátosságai miatt - jelentős a külső, előkészítetlen levegő beáramlása a műhelyekbe és a raktárakba a réseken és réseken keresztül. Éppen ezért, bármilyen légáramlási sebesség mellett, gyakorlatilag lehetetlen az „oxigén éhezés” a műhely dolgozói között.

Így a helyiség levegőeloszlásának termodinamikai modelljének felépítését, valamint az ACS légáramlás szempontjából történő matematikai leírását ezek célszerűtlensége miatt elhanyagoljuk. Foglalkozzunk részletesebben az ACS befújt levegő hőmérséklet alakulásával. Valójában ez a rendszer a légvédelmi csappantyú helyzetének automatikus vezérlése a befújt levegő hőmérsékletétől függően. A szabályozás az értékkiegyenlítés módszerével arányos törvény.

Bemutatjuk az ACS-ben szereplő főbb elemeket, megadjuk azok műszaki jellemzőit, amelyek lehetővé teszik vezérlésük jellemzőinek azonosítását. A berendezések és automatizálási eszközök kiválasztásakor a műszaki útleveleik és a régi rendszer korábbi mérnöki számításai, valamint a kísérletek és tesztek eredményei vezérelnek bennünket.

Befúvó és kipufogó centrifugális ventilátorok

A hagyományos centrifugális ventilátor egy spirális burkolatban elhelyezett munkalapátokkal ellátott kerék, amelynek forgása során a bemeneten keresztül belépő levegő belép a lapátok közötti csatornákba, és ezeken a csatornákon áthaladva centrifugális erő hatására a spirál összegyűjti. burkolatát, és a kimenetéhez kell irányítani. A ház arra is szolgál, hogy a dinamikus fejet statikus fejlé alakítsa. A nyomás növelése érdekében a burkolat mögé diffúzort helyeznek el. ábrán A 4.1 ábra egy centrifugális ventilátor általános nézetét mutatja.

A hagyományos centrifugális kerék pengékből, hátsó tárcsából, agyból és első tárcsából áll. Egy öntött vagy esztergált agy, amelyet úgy terveztek, hogy a keréknek a tengelyre illeszkedjen, szegecselve, csavarozva vagy hegesztve van a hátsó tárcsához. A pengék a lemezhez vannak szegecselve. A pengék elülső élei általában az elülső gyűrűhöz vannak rögzítve.

A spirális burkolatok acéllemezből készülnek és független tartókra vannak felszerelve, kis teljesítményű ventilátorok esetén az ágyakhoz rögzítik.

Amikor a kerék forog, a motorba juttatott energia egy része a levegőbe kerül. A kerék által kifejtett nyomás a levegő sűrűségétől, a lapátok geometriai alakjától és a lapátok végének kerületi sebességétől függ.

A centrifugális ventilátorok lapátjainak kilépő élei előre, radiálisan és hátrahajlíthatóak. Egészen a közelmúltig a lapátok élei főleg előre hajlottak, mivel ez lehetővé tette a ventilátorok teljes méretének csökkentését. Manapság gyakran találnak hátrafelé ívelt lapátú járókerekeket, mert ez lehetővé teszi a hatékonyság növelését. ventilátor.

Rizs. 4.1

A ventilátorok ellenőrzésénél figyelembe kell venni, hogy a kilépő (levegő irányába eső) lapátok éleit mindig a járókerék forgási irányával ellentétes irányba kell hajlítani, hogy az ütésmentes bejutást biztosítsa.

Ugyanazok a ventilátorok a fordulatszám változtatásakor eltérő betáplálásúak és eltérő nyomásúak lehetnek, nemcsak a ventilátor tulajdonságaitól és a fordulatszámtól, hanem a hozzájuk kapcsolódó légcsatornáktól is függően.

A ventilátor jellemzői kifejezik a működésének fő paraméterei közötti kapcsolatot. A ventilátor teljes karakterisztikáját állandó tengelyfordulatszámon (n = const) a Q betáplálás és a P nyomás, az N teljesítmény és a hatásfok közötti függőségek fejezik ki A P (Q), N (Q) és T (Q) függőségek általában egy diagramra épült. Kiválasztják a ventilátort. A karakterisztikát tesztek alapján építjük fel. ábrán A 4.2. ábra mutatja a VTS-4-76-16 centrifugális ventilátor aerodinamikai jellemzőit, amelyet a kivitelezési helyen ellátó ventilátorként használnak

Rizs. 4.2

A ventilátor teljesítménye 70 000 m3/h vagy 19,4 m3/s. Ventilátor tengely fordulatszáma - 720 ford./perc. vagy 75,36 rad/sec., a meghajtó aszinkron ventilátormotor teljesítménye 35 kW.

A ventilátor külső légköri levegőt fúj a fűtőberendezésbe. A levegő és a hőcserélő csövein áthaladó forró vízzel történő hőcsere eredményeként az áthaladó levegő felmelegszik.

Tekintsük a VTS-4-76 16. számú ventilátor üzemmódjának szabályozási sémáját. ábrán A 4.3. ábra a ventilátoregység működési diagramját mutatja fordulatszám-szabályozással.

Rizs. 4.3

A ventilátor átviteli funkciója erősítéssel ábrázolható, amelyet a ventilátor aerodinamikai jellemzői alapján határoznak meg (4.2. ábra). A ventilátor erősítési tényezője a működési ponton 1,819 m3/s (lehető minimum, kísérletileg megállapított).

Rizs. 4.4

kísérleti Megállapítást nyert, hogy a szükséges ventilátor üzemmódok megvalósításához a következő feszültségértékeket kell a vezérlő frekvenciaváltóra táplálni (4.1. táblázat):

4.1. táblázat Befúvó szellőztetés üzemmódjai

Ugyanakkor mind a befúvó, mind a kipufogó szakaszok ventilátorai villanymotorjának megbízhatóságának növelése érdekében nem kell működési módjukat maximális teljesítménnyel beállítani. A kísérleti vizsgálat feladata olyan vezérlőfeszültségek megtalálása volt, amelyeknél az alábbiakban számolt levegőcsere-normák betarthatók.

Az elszívó szellőztetést három centrifugálventilátor képviseli: VC-4-76-12 (teljesítmény 28 000 m3/h n=350 ford./percnél, aszinkron hajtásteljesítmény N=19,5 kW) és VC-4-76-10 (teljesítmény 20 000 m3/h n=270 ford./perc, aszinkron hajtásteljesítmény N=12,5 kW). A szellőztetés elszívó ágának betáplálásához hasonlóan a vezérlőfeszültségek értékeit kísérleti úton kaptuk meg (4.2. táblázat).

Az „oxigén éhezés” állapotának megelőzése érdekében a működő műhelyekben a kiválasztott ventilátor üzemmódokhoz kiszámítjuk a légcsere sebességeket. Meg kell felelnie a következő feltételnek:

4.2 táblázat Az elszívó szellőztetés üzemmódjai

A számításnál figyelmen kívül hagyjuk a kívülről érkező levegőt, valamint az épület architektúráját (falak, födémek).

A szellőző helyiségek méretei: 150x40x10 m, a helyiség össztérfogata 60.000 m3. A szükséges befúvott levegő mennyisége 66 000 m3 / h (1,1-es együttható esetén ezt választották minimumnak, mivel a kívülről érkező levegő beáramlását nem veszik figyelembe). Nyilvánvaló, hogy a befúvó ventilátor kiválasztott üzemmódjai megfelelnek a beállított feltételnek.

Az elszívott levegő teljes mennyiségét a következő képlet segítségével számítjuk ki

A kipufogóág kiszámításához a "vészkiszívás" módozatait kell kiválasztani. Figyelembe véve az 1,1-es korrekciós tényezőt (mivel a vészüzemet a lehető legkisebbnek fogadják el), az elszívott levegő térfogata 67,76 m3 / h lesz. Ez az érték a megengedett hibák és a korábban elfogadott fenntartások határain belül teljesíti a (4.2) feltételt, ami azt jelenti, hogy a kiválasztott ventilátor üzemmódok megbirkóznak a légcsere biztosításának feladatával.

Szintén a ventilátorok villanymotorjaiban van beépített túlmelegedés elleni védelem (termosztát). Amikor a motor hőmérséklete emelkedik, a termosztát reléérintkezője leállítja a motort. A nyomáskülönbség-érzékelő rögzíti az elektromos motor leállását, és jelet ad a vezérlőpanelnek. Gondoskodni kell arról, hogy a PVV ACS reagáljon a ventilátormotorok vészleállítására.