Modelul matematic al sistemelor de ventilație. Dezvoltarea unui sistem de control automat pentru ventilația de alimentare și evacuare. Ventilatoare centrifugale de alimentare și evacuare

1

Lucrarea are în vedere procesele de modelare a ventilației și de dispersie a emisiilor sale în atmosferă. Modelarea se bazează pe rezolvarea sistemului de ecuații Navier-Stokes, a legilor conservării masei, impulsului și căldurii. Sunt luate în considerare diferite aspecte ale soluției numerice a acestor ecuații. Se propune un sistem de ecuații care face posibilă calcularea valorii coeficientului de turbulență de fond. Pentru aproximarea hiposonică, se propune o soluție, împreună cu ecuațiile de hidrogasdinamică prezentate în articol, pentru ecuația de poziție a unui gaz și abur ideal real. Această ecuație este o modificare a ecuației van der Waals și ia mai exact în considerare dimensiunea moleculelor de gaz sau vapori și interacțiunea lor. Pe baza condiției de stabilitate termodinamică, se obține o relație care face posibilă excluderea rădăcinilor irealizabile fizic atunci când se rezolvă ecuația pentru volum. Se efectuează analiza modelelor de calcul cunoscute și a pachetelor computaționale de dinamică a fluidelor.

modelare

ventilare

turbulenţă

ecuațiile de transfer de căldură și masă

ecuația de stare

gaz real

disipare

1. Berlyand M. E. Probleme contemporane difuzia atmosferica si poluarea aerului. - L.: Gidrometeoizdat, 1975. - 448 p.

2. Belyaev N. N. Modelarea procesului de dispersie a gazului toxic în condițiile de dezvoltare // Buletinul DIIT. - 2009. - Nr. 26 - S. 83-85.

3. Byzova N. L., Garger E. K., Ivanov V. N. Studii experimentale ale calculelor de difuzie atmosferică și împrăștiere a impurităților. - L.: Gidrometeoizdat, 1985. - 351 p.

4. Datsyuk T. A. Modelarea dispersiei emisiilor de ventilație. - Sankt Petersburg: SPbGASU, 2000. - 210 p.

5. Sauts A. V. Aplicarea algoritmilor de grafică cognitivă și a metodelor de analiză matematică pentru studiul proprietăților termodinamice ale izobutanului R660A la linia de saturație: Grant nr. 2С/10: raport de cercetare (final) / GOUVPO SPbGASU; mâinile Gorokhov V.L. 30.- Nr GR 01201067977.- Inv. nr 02201158567.

Introducere

La proiectarea complexelor industriale și a instalațiilor unice, aspectele legate de asigurarea calității mediului aerian și a parametrilor normalizați ai microclimatului ar trebui fundamentate cuprinzător. Având în vedere costul ridicat al producției, instalării și exploatării sistemelor de ventilație și aer condiționat, se impun cerințe sporite asupra calității calculelor inginerești. Pentru a alege rațional solutii de proiectareîn domeniul ventilației, este necesar să se poată analiza situația în ansamblu, adică. dezvăluie relația spațială a proceselor dinamice care au loc în interior și în atmosferă. Evaluați eficiența ventilației, care depinde nu numai de cantitatea de aer furnizată încăperii, ci și de schema de distribuție a aerului și concentrația adoptată. Substanțe dăunătoareîn aerul exterior la locațiile prizelor de aer.

Scopul articolului- utilizarea dependențelor analitice, cu ajutorul cărora se efectuează calcule ale cantității de emisii nocive, pentru a determina dimensiunea canalelor, conductelor de aer, puțurilor și alegerea metodei de tratare a aerului etc. În acest caz, este recomandabil să utilizați produsul software Potok cu modulul VSV. Pentru a pregăti datele inițiale, este necesar să existe diagrame ale sistemelor de ventilație proiectate care să indice lungimile secțiunilor și debitele de aer la secțiunile de capăt. Datele de intrare pentru calcul sunt descrierea sistemelor de ventilație și cerințele pentru acestea. Utilizând modelarea matematică, se rezolvă următoarele întrebări:

• selectarea opțiunilor optime pentru alimentarea și eliminarea aerului;
• distribuția parametrilor de microclimat în funcție de volumul spațiilor;
• evaluarea regimului aerodinamic de dezvoltare;
• alegerea locurilor pentru admisia și evacuarea aerului.

Câmpurile de viteză, presiune, temperatură, concentrații în cameră și atmosferă se formează sub influența multor factori, a căror totalitate este destul de dificil de luat în considerare în metodele de calcul ingineresc fără utilizarea unui computer.

Aplicație modelare matematicăîn probleme de ventilație și aerodinamică se bazează pe soluția sistemului de ecuații Navier-Stokes.

Pentru a simula curgerile turbulente, este necesar să se rezolve sistemul de ecuații de conservare a masei și Reynolds (conservarea impulsului):

(2)

Unde t- timp, X= X i , j , k- coordonate spațiale, u=tu i , j , k sunt componentele vectorului viteză, R- presiune piezometrică, ρ - densitate, τ ij sunt componentele tensoarelor de stres, s m- sursa de masa, s i sunt componentele sursei de puls.

Tensorul tensiunii este exprimat astfel:

(3)

Unde sij- tensorul vitezei de deformare; δ ij- tensor al tensiunilor suplimentare apărute ca urmare a prezenței turbulenței.

Pentru informații despre câmpurile de temperatură T si concentrare Cu substanțe nocive, sistemul este completat de următoarele ecuații:

ecuația de conservare a căldurii

ecuația de conservare a impurităților pasive Cu

(5)

Unde CR- coeficient de capacitate termică, λ - coeficient de conductivitate termică, k= k i , j , k- coeficientul de turbulență.

Factorul de turbulență de bază k bazele se determină cu ajutorul sistemului de ecuații:

(6)

Unde k f - coeficientul de turbulență de fond, k f \u003d 1-15 m 2 / s; ε = 0,1-04;

Coeficienții de turbulență se determină cu ajutorul ecuațiilor:

(7)

Într-o zonă deschisă cu disipare scăzută, valoarea k z este determinat de ecuația:

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

Unde k 0 - valoare k k la inaltime z 0 (k 0 \u003d 0,1 m 2 / s la z 0 = 2 m).

În zona deschisă, profilul vitezei vântului nu este deformat;

Cu stratificarea atmosferică necunoscută într-o zonă deschisă, profilul vitezei vântului poate fi determinat:

; (9)

unde z 0 - înălțimea dată (înălțimea girouiței); u 0 - viteza vântului la înălțime z 0 ; B = 0,15.

În condiția (10), criteriul local Richardson Ri definit ca:

(11)

Diferențiem ecuația (9), echivalăm ecuațiile (7) și (8), de acolo exprimăm k bazele

(12)

Să echivalăm ecuația (12) cu ecuațiile sistemului (6). Inlocuim (11) si (9) in egalitatea rezultata, in forma finala obtinem sistemul de ecuatii:

(13)

Termenul de pulsație, urmând ideile lui Boussinesq, este reprezentat ca:

(14)

unde μ t- vâscozitatea turbulentă și termenii suplimentari din ecuațiile de transfer de energie și componentele de impurități sunt modelați după cum urmează:

(15)

(16)

Sistemul de ecuații este închis folosind unul dintre modelele de turbulență descrise mai jos.

Pentru fluxurile turbulente studiate în practica ventilației, este recomandabil să se folosească fie ipoteza Boussinesq despre micimea modificărilor de densitate, fie așa-numita aproximare „hiposonică”. Tensiunile Reynolds sunt presupuse a fi proporționale cu ratele de deformare medii în timp. Se introduce coeficientul de vâscozitate turbulentă, acest concept este exprimat astfel:

. (17)

Coeficientul de vâscozitate efectivă se calculează ca suma coeficienților moleculari și turbulenți:

(18)

Aproximația „hiposonică” implică rezolvarea, împreună cu ecuațiile de mai sus, a ecuației de a sta pentru un gaz ideal:

ρ = p/(RT) (19)

Unde p - presiune înăuntru mediu inconjurator; R este constanta gazului.

Pentru calcule mai precise, densitatea impurităților poate fi determinată folosind ecuația van der Waals modificată pentru gaze și vapori reali.

(20)

unde sunt constantele NȘi M- ţine cont de asocierea/disociarea moleculelor de gaz sau vapori; A- ține cont de alte interacțiuni; b" - luarea în considerare a mărimii moleculelor de gaz; υ=1/ρ.

Separând din ecuația (12) presiunea Rși diferențiind-o după volum (ținând cont de stabilitatea termodinamică), obținem următoarea relație:

. (21)

Această abordare face posibilă reducerea semnificativă a timpului de calcul comparativ cu cazul utilizării ecuațiilor complete pentru un gaz compresibil fără a reduce acuratețea rezultatelor obținute. Nu există o soluție analitică pentru ecuațiile de mai sus. În acest sens, se folosesc metode numerice.

Pentru a rezolva problemele de ventilație asociate cu transferul de substanțe scalare printr-un flux turbulent, la rezolvare ecuatii diferentiale utilizați schema divizării prin procese fizice. Conform principiilor divizării, integrării cu diferențe finite a ecuațiilor hidrodinamicii și transportului convectiv-difuz al unei substanțe scalare la fiecare pas de timp Δ t se realizează în două etape. În prima etapă se calculează parametrii hidrodinamici. În a doua etapă, ecuațiile de difuzie sunt rezolvate pe baza câmpurilor hidrodinamice calculate.

Influența transferului de căldură asupra formării câmpului de viteză a aerului este luată în considerare folosind aproximarea Boussinesq: în ecuația de mișcare se introduce un termen suplimentar pentru componenta vitezei verticale, care ia în considerare forțele de flotabilitate.

Sunt cunoscute patru abordări pentru rezolvarea problemelor de mișcare a fluidului turbulent:

• modelare directă „DNS” (soluție a ecuațiilor Navier-Stokes non-staționare);
• rezolvarea ecuațiilor Reynolds medii „RANS”, al căror sistem, totuși, nu este închis și necesită relații de închidere suplimentare;
• metoda turbionar mare „LES » , care se bazează pe soluția ecuațiilor Navier-Stokes nestaționare cu parametrizarea vortexurilor la scară subgrilă;
• metoda DES , care este o combinație de două metode: în zona fluxurilor separate - „LES”, și în zona fluxului „neted” - „RANS”.

Cea mai atractivă din punct de vedere al acurateței rezultatelor obținute este, fără îndoială, metoda simulării numerice directe. Cu toate acestea, în prezent, capacitățile tehnologiei informatice nu permit încă rezolvarea problemelor cu geometrie și numere reale. Re, și cu rezoluție de vârtejuri de toate dimensiunile. Prin urmare, atunci când se rezolvă o gamă largă de probleme de inginerie, se folosesc soluții numerice ale ecuațiilor Reynolds.

În prezent, pachetele certificate precum STAR-CD, FLUENT sau ANSYS/FLOTRAN sunt folosite cu succes pentru a simula problemele de ventilație. Cu o problemă formulată corect și un algoritm de soluție rațională, cantitatea de informații rezultată vă permite să alegeți în etapa de proiectare cea mai buna varianta, dar efectuarea calculelor folosind aceste programe necesită o pregătire adecvată, iar utilizarea lor incorectă poate duce la rezultate eronate.

Ca „caz de bază”, putem lua în considerare rezultatele metodelor de calcul a soldului general recunoscute, care ne permit să comparăm valorile integrale caracteristice problemei luate în considerare.

Unul dintre Puncte importante atunci când se utilizează sisteme software universale pentru rezolvarea problemelor de ventilație este alegerea unui model de turbulență. Până acum se știe un numar mare de diverse modele de turbulență care sunt folosite pentru a închide ecuațiile lui Reynolds. Modelele de turbulență sunt clasificate în funcție de numărul de parametri pentru caracteristicile de turbulență, respectiv cu un parametru, doi și trei parametri.

Majoritatea modelelor semiempirice de turbulență, într-un fel sau altul, folosesc „ipoteza localității mecanismului de transport turbulent”, conform căreia mecanismul de transfer al impulsului turbulent este complet determinat prin stabilirea derivatelor locale ale vitezelor medii și proprietăți fizice lichide. Influența proceselor care au loc departe de punctul considerat nu este luată în considerare de această ipoteză.

Cele mai simple sunt modelele cu un parametru care folosesc conceptul de vâscozitate turbulentă „n t”, și se presupune că turbulența este izotropă. O versiune modificată a „n t-92" este recomandat pentru modelarea jetului și a fluxurilor separate. Un bun acord cu rezultatele experimentale este dat și de modelul cu un parametru „S-A” (Spalart - Almaras), care conține ecuația de transport pentru cantitatea .

Dezavantajul modelelor cu o singură ecuație de transport este că le lipsesc informații despre distribuția scării de turbulență. L. După sumă L procese de transfer, metode de formare a turbulențelor, disiparea influenței energiei turbulente. Dependență universală de definit L nu exista. Ecuația scării turbulenței L adesea se dovedește a fi exact ecuația care determină acuratețea modelului și, în consecință, zona de aplicabilitate a acestuia. Practic, domeniul de aplicare al acestor modele este limitat la fluxuri de forfecare relativ simple.

În modelele cu doi parametri, cu excepția scării de turbulență L, utilizați ca al doilea parametru rata de disipare a energiei turbulente . Astfel de modele sunt cel mai adesea utilizate în practica computațională modernă și conțin ecuațiile transferului de energie de turbulență și disiparea energiei.

Un model binecunoscut include ecuații pentru transferul energiei de turbulență k și rata de disipare a energiei turbulente ε. Modele precum " k- e" poate fi folosit atât pentru curgeri de lângă perete, cât și pentru fluxuri separate mai complexe.

Modele cu doi parametri sunt utilizate în versiunile Reynolds joase și înalte. În primul, se ia în considerare direct mecanismul de interacțiune dintre transportul molecular și cel turbulent în apropierea unei suprafețe solide. În versiunea High-Reynolds, mecanismul de transport turbulent în apropierea unei granițe solide este descris de funcții speciale de lângă perete care relaționează parametrii de curgere la distanța până la perete.

În prezent, modelele SSG și Gibson-Launder, care utilizează relația neliniară dintre tensorul tensorului turbulent Reynolds și tensorul vitezei medii de deformare, sunt printre cele mai promițătoare. Au fost dezvoltate pentru a îmbunătăți predicția fluxurilor separate. Deoarece toate componentele tensorilor sunt calculate în ele, ele necesită resurse computerizate mari în comparație cu modelele cu doi parametri.

Pentru fluxurile separate complexe, unele avantaje au fost relevate prin utilizarea modelelor cu un parametru „n t-92”, „S-A” în ceea ce privește precizia predicției parametrilor de curgere și rata de numărare în comparație cu modelele cu doi parametri.

De exemplu, programul STAR-CD prevede utilizarea modelelor de tipul " k- e", Spalarta - Almaras, "SSG", "Gibson-Launder", precum și metoda turbiilor mari "LES", și metoda "DES". Ultimele două metode sunt mai potrivite pentru calcularea mișcării aerului în condiții de geometrie complexă, unde vor apărea numeroase regiuni de vortex separate, dar necesită resurse de calcul mari.

Rezultatele calculului depind semnificativ de alegerea grilei de calcul. În prezent, se folosesc programe speciale pentru construirea grilelor. Celulele grilă pot avea diferite forme și dimensiuni, cele mai potrivite pentru rezolvarea unei anumite probleme. Cel mai simplu tip de grilă, când celulele sunt aceleași și au formă cubică sau dreptunghiulară. Programele de calcul universale utilizate în prezent în practica ingineriei fac posibilă lucrul pe grile arbitrare nestructurate.

Pentru a efectua calcule de simulare numerică a problemelor de ventilație, este necesar să se stabilească condițiile limită și inițiale, adică. valorile variabilelor dependente sau gradienții lor normali la limitele domeniului de calcul.

Sarcina cu un grad suficient de acuratețe a caracteristicilor geometrice ale obiectului studiat. În aceste scopuri, pentru construirea modelelor tridimensionale pot fi recomandate pachete precum SolidWorks, Pro/Engeneer, NX Nastran. La construirea unei grile de calcul, numărul de celule este ales astfel încât să se obțină o soluție fiabilă cu un timp minim de calcul. Ar trebui ales unul dintre modelele de turbulență semi-empirice, care este cel mai eficient pentru debitul considerat.

ÎN concluzie adăugăm că o bună înțelegere a laturii calitative a proceselor în desfășurare este necesară pentru a formula corect condițiile limită ale problemei și pentru a evalua fiabilitatea rezultatelor. Modelarea emisiilor de ventilație în faza de proiectare a instalațiilor poate fi considerată ca unul dintre aspectele modelării informaționale care vizează asigurarea siguranței de mediu a instalației.

Recenzători:

• Volikov Anatoly Nikolaevich, doctor în științe tehnice, profesor al Departamentului de alimentare cu căldură și gaz și protecție a aerului, FGBOU VPOU „SPbGASU”, Sankt Petersburg.
• Polushkin Vitaly Ivanovich, doctor în științe tehnice, profesor, profesor al Departamentului de încălzire, ventilație și aer condiționat, FGBOU VPO „SPbGASU”, Sankt Petersburg.

Link bibliografic

Datsyuk T.A., Sauts A.V., Yurmanov B.N., Taurit V.R. MODELAREA PROCESELOR DE VENTILARE // Probleme moderne de știință și educație. - 2012. - Nr 5.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=6744 (data accesului: 17/10/2019). Vă aducem la cunoștință revistele publicate de editura „Academia de Istorie Naturală”

În această secțiune, descriem principalele elemente care alcătuiesc sistemul de control, le oferim o descriere tehnică și o descriere matematică. Să ne oprim mai în detaliu asupra sistemului automat de control al temperaturii dezvoltat. alimentare cu aer trecând prin încălzitor. Deoarece principalul produs al antrenamentului este temperatura aerului, atunci, în cadrul proiectului de absolvire, se poate neglija construcția de modele matematice și modelarea proceselor de circulație și flux de aer. De asemenea, această fundamentare matematică a funcționării ACS PVV poate fi neglijată din cauza particularităților arhitecturii sediului - afluxul de aer extern nepregătit în ateliere și depozite prin fante și goluri este semnificativ. De aceea, la orice debit de aer, starea de „fometare de oxigen” în rândul lucrătorilor acestui atelier este practic imposibilă.

Astfel, neglijăm construcția unui model termodinamic de distribuție a aerului în încăpere, precum și descrierea matematică a ACS în ceea ce privește fluxul de aer, din cauza inutilității acestora. Să ne oprim mai în detaliu asupra evoluției temperaturii aerului de alimentare ACS. De fapt, acest sistem este un sistem de control automat al poziției clapetei de apărare împotriva aerului în funcție de temperatura aerului de alimentare. Reglementarea este o lege proporțională prin metoda echilibrării valorilor.

Să prezentăm principalele elemente incluse în ACS, le vom oferi specificații, permițând dezvăluirea caracteristicilor gestionării acestora. Atunci când alegem echipamente și instrumente de automatizare, ne ghidăm după pașapoartele lor tehnice și calculele inginerești anterioare ale vechiului sistem, precum și rezultatele experimentelor și testelor.

Ventilatoare centrifugale de alimentare și evacuare

Un ventilator centrifugal convențional este o roată cu pale de lucru situată într-o carcasă spirală, în timpul căreia aerul care intră prin admisie intră în canalele dintre pale și se deplasează prin aceste canale sub acțiunea forței centrifuge, este colectat de spirală. carcasă și direcționată către ieșirea acestuia. Carcasa servește și la transformarea capului dinamic în cap static. Pentru a crește presiunea, în spatele carcasei este plasat un difuzor. Pe fig. 4.1 prezintă o vedere generală a unui ventilator centrifugal.

O roată centrifugă convențională constă din lame, un disc spate, un butuc și un disc față. Un butuc turnat sau turnat, conceput pentru a se potrivi roții pe arbore, este nituit, înșurubat sau sudat pe discul din spate. Lamele sunt nituite pe disc. Marginile anterioare ale lamelor sunt de obicei atașate de inelul frontal.

Carcasele spiralate sunt realizate din tablă de oțel și sunt instalate pe suporturi independente, lângă ventilatoare putere redusă sunt atașate de rame.

Când roata se rotește, o parte din energia furnizată motorului este transferată în aer. Presiunea dezvoltată de roată depinde de densitatea aerului, formă geometrică lamele şi viteza circumferenţială la capetele lamelor.

Marginile de ieșire ale palelor ventilatoarelor centrifuge pot fi îndoite înainte, radiale și îndoite înapoi. Până de curând, marginile lamelor erau în principal îndoite înainte, deoarece acest lucru făcea posibilă reducerea dimensiuni fani. În zilele noastre se găsesc adesea rotoare cu pale curbate înapoi, deoarece acest lucru permite creșterea eficienței. ventilator.

Orez. 4.1

La inspectarea ventilatoarelor, trebuie avut în vedere că marginile palelor de evacuare (în direcția aerului) trebuie întotdeauna îndoite în direcția opusă direcției de rotație a rotorului pentru a asigura intrarea fără impact.

Aceleași ventilatoare, la schimbarea vitezei de rotație, pot avea o alimentare diferită și pot dezvolta presiuni diferite, în funcție nu numai de proprietățile ventilatorului și de viteza de rotație, ci și de conductele de aer conectate la acestea.

Caracteristicile ventilatorului exprimă relația dintre principalii parametri ai funcționării acestuia. Caracteristica deplină ventilatorul la o viteză constantă a arborelui (n \u003d const) este exprimat prin dependențele dintre alimentarea Q și presiunea P, puterea N și eficiența. Dependențele P (Q), N (Q) și T (Q) sunt de obicei construite pe acelasi grafic. Ei aleg un ventilator. Caracteristica este construită pe baza unor teste. Pe fig. 4.2 prezintă caracteristicile aerodinamice ale ventilatorului centrifugal VTS-4-76-16, care este utilizat ca ventilator de alimentare la locul de implementare

Orez. 4.2

Capacitatea ventilatorului este de 70.000 m3/h sau 19,4 m3/s. Viteza arborelui ventilatorului - 720 rpm. sau 75,36 rad/s, putere de transmisie motor de inducție ventilatorul este de 35 kW.

Ventilatorul suflă în aer liber aerul atmosfericîn încălzitor. Ca urmare a schimbului de căldură dintre aer și apa fierbinte trecut prin tuburile schimbătorului de căldură, aerul care trece este încălzit.

Luați în considerare schema de reglare a modului de funcționare al ventilatorului VTS-4-76 nr. 16. Pe fig. 4.3 este dat diagrama functionala unitatea ventilatorului la controlul vitezei.

Orez. 4.3

Funcția de transfer a ventilatorului poate fi reprezentată ca un câștig, care este determinat pe baza caracteristicilor aerodinamice ale ventilatorului (Fig. 4.2). Factorul de amplificare a ventilatorului la punctul de funcționare este de 1,819 m3/s (minim posibil, stabilit experimental).

Orez. 4.4

experimental S-a stabilit că, pentru a implementa modurile de funcționare necesare ventilatorului, este necesar să se furnizeze următoarele valori de tensiune la convertizorul de frecvență de control (Tabelul 4.1):

Tabel 4.1 Moduri de funcționare a ventilației de alimentare

În același timp, pentru a crește fiabilitatea motorului electric al ventilatoarelor atât a secțiunilor de alimentare, cât și de evacuare, nu este nevoie să le setați modurile de funcționare cu performanță maximă. Sarcina studiului experimental a fost de a găsi astfel de tensiuni de control la care să fie respectate normele de schimb de aer calculate mai jos.

Ventilația de evacuare este reprezentată de trei ventilatoare centrifugale clasele VTS-4-76-12 (capacitate 28000 m3/h la n=350 rpm, putere de antrenare asincronă N=19,5 kW) și VTS-4-76-10 (capacitate 20000 m3/h la n=270 rpm, antrenare asincronă putere N=12,5 kW). Similar cu alimentarea ramurii de evacuare a ventilației, valorile tensiunilor de control au fost obținute experimental (Tabelul 4.2).

Pentru a preveni starea de „fometare de oxigen” în atelierele de lucru, calculăm ratele de schimb de aer pentru modurile de funcționare ale ventilatorului selectate. Acesta trebuie să îndeplinească condiția:

Tabel 4.2 Moduri de funcționare ale ventilației prin evacuare

În calcul neglijăm aerul de alimentare care vine din exterior, precum și arhitectura clădirii (pereți, tavane).

Dimensiunile camerelor pentru aerisire: 150x40x10 m, volumul total al camerei este Vroom?60.000 mc. Volumul necesar de aer de alimentare este de 66.000 m3/h (pentru un coeficient de 1,1, s-a ales ca minim, deoarece debitul de aer din exterior nu este luat în considerare). Este evident că modurile de funcționare selectate ale ventilatorului de alimentare satisfac condiția setată.

Volumul total de aer evacuat se calculează folosind următoarea formulă

Pentru a calcula ramura de evacuare, sunt selectate modurile de „extracție de urgență”. Luând în considerare factorul de corecție de 1,1 (deoarece modul de funcționare de urgență este considerat cel mai puțin posibil), volumul de aer evacuat va fi egal cu 67,76 m3 / h. Această valoare satisface condiția (4.2) în limitele erorilor admise și rezervelor acceptate anterior, ceea ce înseamnă că modurile de funcționare ale ventilatorului selectate vor face față sarcinii de a asigura rata de schimb a aerului.

Tot in motoarele electrice ale ventilatoarelor exista o protectie incorporata impotriva supraincalzirii (termostat). Când temperatura motorului crește, contactul releului termostatului va opri motorul. Senzorul de presiune diferențială va înregistra oprirea motorului electric și va da un semnal panoului de comandă. Este necesar să se asigure răspunsul ACS al PVV la o oprire de urgență a motoarelor ventilatorului.

Stimați membri ai comisiei de atestare, vă prezint atenției absolvirea munca de calificare, al cărui scop este dezvoltarea unui sistem control automat ventilație forțată și evacuare a magazinelor de producție.

Se știe că automatizarea este unul dintre cei mai importanți factori în creșterea productivității muncii în producția industrială, creșterea calității produselor și serviciilor. Extinderea constantă a domeniului de aplicare a automatizării este una dintre principalele caracteristici ale industriei în această etapă. Proiectul de absolvire dezvoltat este una dintre ideile de moștenire a conceptului în curs de dezvoltare de a construi clădiri „inteligente”, adică obiecte în care condițiile vieții umane sunt controlate prin mijloace tehnice.

Principalele sarcini de rezolvat în proiectare sunt modernizarea sistemului de ventilație a aerului existent la locul de implementare - atelierele de producție ale SA VOMZ pentru a asigura eficiența acestuia (economii de energie și consum de căldură, reducerea costurilor de întreținere a sistemului, reducerea timpilor de nefuncționare), menținerea unui microclimat confortabil și curățenie a aerului în zonele de lucru, operabilitate și stabilitate, fiabilitatea sistemului în regimuri de urgență/critice.

Problema avută în vedere în proiectul de absolvire se datorează învechirii și uzurii tehnice (uzură) a sistemului de control existent al PVV. Principiul distribuit utilizat în construcția IPV exclude posibilitatea controlului centralizat (lansarea și monitorizarea statului). Lipsa unui algoritm clar de pornire/oprire a sistemului face, de asemenea, sistemul nefiabil din cauza eroare umana, și absența modurilor de funcționare de urgență - instabile în raport cu sarcinile în curs de rezolvare.

Relevanța problemei proiectării diplomelor se datorează crestere generala boli respiratorii și raceli lucrătorilor, o scădere generală a productivității muncii și a calității produselor din acest domeniu. Dezvoltarea unui nou ACS PVV este direct legată de politica de calitate a fabricii (ISO 9000), precum și de programele de modernizare a echipamentelor fabricii și de automatizare a sistemelor de susținere a vieții pentru ateliere.

Elementul central de control al sistemului este un dulap de automatizare cu microcontroler și echipamente, selectate pe baza rezultatelor cercetărilor de marketing (poster 1). Există multe oferte pe piață, dar echipamentul selectat este cel puțin la fel de bun ca și omologii săi. Un criteriu important a fost costul, consumul de energie și performanța de protecție a echipamentului.

Schema funcțională a automatizării PVV este prezentată în desenul 1. Abordarea centralizată a fost aleasă ca principală în proiectarea ACS, ceea ce face posibilă aducerea sistemului mobil, dacă este necesar, la implementare conform unui mixt. abordare, ceea ce presupune posibilitatea de dispecerizare si comunicatii cu alte retele industriale. Abordarea centralizată este foarte scalabilă, suficient de flexibilă - toate aceste proprietăți de calitate sunt determinate de microcontrolerul selectat - WAGO I / O System, precum și de implementarea programului de control.

În timpul proiectării au fost selectate elemente de automatizare - actuatoare, senzori, criteriul de selecție a fost funcționalitatea, stabilitatea funcționării în moduri critice, domeniul de măsurare/control al parametrului, caracteristicile de instalare, forma semnalului de ieșire, moduri de funcționare. Principal modele matematiceși a simulat funcționarea sistemului de control al temperaturii aerului cu controlul poziției clapetei supapei cu trei căi. Simularea a fost realizată în mediul VisSim.

Pentru reglementare, a fost aleasă metoda de „echilibrare a parametrilor” în zona valorilor controlate. Proporțional a fost ales drept lege de control, deoarece nu există cerințe ridicate pentru precizia și viteza sistemului, iar intervalele de valori de intrare/ieșire sunt mici. Funcțiile controlerului sunt îndeplinite de unul dintre porturile controlerului în conformitate cu programul de control. Rezultatele simulării acestui bloc sunt prezentate în posterul 2.

Algoritmul de funcționare a sistemului este prezentat în desenul 2. Programul de control care implementează acest algoritm este format din blocuri funcționale, un bloc de constante, sunt utilizate funcții standard și specializate. Flexibilitatea și scalabilitatea sistemului este asigurată atât din punct de vedere programatic (utilizarea FB-urilor, constantelor, etichetelor și tranzițiilor, compactitatea programului în memoria controlerului), cât și tehnic (utilizarea economică a porturilor de intrare/ieșire, porturi redundante).

Oferă programatic acțiuni ale sistemului în modurile de urgență (supraîncălzire, defecțiune a ventilatorului, hipotermie, înfundarea filtrului, incendiu). Algoritmul de funcționare a sistemului în modul de protecție împotriva incendiilor este prezentat în desenul 3. Acest algoritm ia în considerare cerințele standardelor privind timpul de evacuare și măsurile de siguranță la incendiu. În general, aplicarea acestui algoritm este eficientă și dovedită prin teste. S-a rezolvat și problema modernizării hotelor de evacuare în ceea ce privește siguranța la incendiu. Soluțiile găsite au fost luate în considerare și acceptate ca recomandări.

Fiabilitatea sistemului proiectat depinde în întregime de fiabilitate softwareși de la controlor în ansamblu. Programul de control dezvoltat a fost supus procesului de depanare, testare manuală, structurală și funcțională. Doar unitățile recomandate și certificate au fost selectate pentru a asigura fiabilitatea și conformitatea cu garanția echipamentelor de automatizare. Garanția producătorului pentru dulapul de automatizare selectat, sub rezerva respectării obligațiilor de garanție, este de 5 ani.

De asemenea, a fost elaborată o structură generalizată a sistemului, a fost construită o ciclogramă cu ceas a funcționării sistemului, s-a format un tabel de conexiuni și marcaje de cabluri, s-a format o diagramă de instalare ACS.

Indicatorii economici ai proiectului, calculați de mine în partea organizatorică și economică, sunt afișați pe afișul nr. 3. Același poster arată o diagramă cu bandă a procesului de proiectare. Au fost utilizate criterii conform GOST RISO/IEC 926-93 pentru a evalua calitatea programului de control. Evaluarea eficienței economice a dezvoltării a fost realizată folosind o analiză SWOT. Evident, sistemul proiectat are un cost redus (structura costurilor - poster 3) și perioade de rambursare destul de rapide (calculate folosind economii minime). Astfel, putem concluziona despre eficiența economică ridicată a dezvoltării.

În plus, au fost rezolvate problemele legate de protecția muncii, siguranța electrică și respectarea mediului înconjurător a sistemului. Alegerea cablurilor conductoare, a filtrelor de conducte de aer este fundamentată.

Astfel, ca urmare a facerii teza s-a elaborat un proiect de modernizare optim în raport cu toate cerințele stabilite. Acest proiect este recomandat pentru implementare în conformitate cu termenii de modernizare a echipamentului uzinei.

Dacă rentabilitatea și calitatea proiectului sunt confirmate printr-o perioadă de probă, este planificată implementarea nivelului de dispecer folosind rețeaua locală a întreprinderii, precum și modernizarea ventilației restului. spatii industriale pentru a le combina într-o singură rețea industrială. În consecință, aceste etape includ dezvoltarea unui software de dispecer, înregistrarea stării sistemului, erori, accidente (DB), organizarea unui loc de muncă automatizat sau a unui post de control (CCP). De asemenea, se poate lucra puncte slabe sistemul existent, precum modernizarea unităților de tratare, precum și completarea supapelor de admisie a aerului cu mecanism de înghețare.

adnotare

Proiectul de diplomă include o introducere, 8 capitole, o concluzie, o listă de referințe, aplicații și este de 141 de pagini de text dactilografiat cu ilustrații.

Prima secțiune oferă o imagine de ansamblu și o analiză a necesității de proiectare a unui sistem de control automat pentru ventilația de alimentare și evacuare (ACS PVV) a atelierelor de producție, un studiu de marketing al dulapurilor de automatizare. Sunt luate în considerare scheme tipice ventilație și abordări alternative pentru rezolvarea problemelor de proiectare a diplomelor.

A doua secțiune oferă o descriere a sistemului fotovoltaic existent la locul de implementare - OJSC VOMZ, as proces tehnologic. Se formează o diagramă bloc generalizată a automatizării procesului tehnologic de preparare a aerului.

În a treia secțiune, este formulată o propunere tehnică extinsă pentru rezolvarea problemelor de proiectare a absolvirii.

A patra secțiune este dedicată dezvoltării tunurilor autopropulsate. Sunt selectate elemente de automatizare și control, sunt prezentate descrierile lor tehnice și matematice. Este descris un algoritm pentru controlul temperaturii aerului de alimentare. S-a format un model și s-a efectuat simularea funcționării ACS pentru menținerea temperaturii aerului în încăpere. Cablaj electric selectat și justificat. A fost construită o ciclogramă cu ceas a funcționării sistemului.

A cincea secțiune conține caracteristicile tehnice ale sistemului WAGO I/O controler logic programabil (PLC). Sunt date tabelele de conexiuni ale senzorilor și actuatoarelor cu porturi PLC, incl. și virtuală.

A șasea secțiune este dedicată dezvoltării algoritmilor de funcționare și scrierii unui program de control PLC. Alegerea mediului de programare este fundamentată. Sunt date algoritmi bloc pentru rezolvarea situațiilor de urgență de către sistem, algoritmi bloc pentru blocuri funcționale care rezolvă problemele de lansare, control și reglare. Secțiunea include rezultatele testării și depanării programului de control PLC.

Secțiunea a șaptea tratează siguranța și respectarea mediului înconjurător a proiectului. Se efectuează o analiză a factorilor periculoși și dăunători în timpul funcționării ACS PVV, se ia o decizie privind protecția muncii și asigurarea respectării mediului a proiectului. Protecția sistemului de situații de urgență este în curs de dezvoltare, inclusiv. întărirea sistemului în ceea ce priveşte apărarea împotriva incendiilor şi asigurarea stabilităţii funcţionării în timpul Situații de urgență. Este prezentată schema funcțională principală dezvoltată a automatizării cu specificații.

Secțiunea a opta este dedicată justificării organizatorice și economice a dezvoltării. Calculul costului, eficienței și perioadei de amortizare a dezvoltării designului, incl. având în vedere stadiul implementării. Se reflectă etapele dezvoltării proiectului, se estimează intensitatea muncii. Este oferită o evaluare a eficienței economice a proiectului folosind o analiză SWOT a dezvoltării.

În concluzie, sunt date concluzii asupra proiectului de absolvire.

Introducere

Automatizarea este unul dintre cei mai importanți factori de creștere a productivității muncii în producția industrială. O condiție continuă pentru accelerarea ratei de creștere a automatizării este dezvoltarea mijloacelor tehnice de automatizare. Mijloacele tehnice de automatizare includ toate dispozitivele incluse în sistemul de control și destinate să primească informații, să transmită, să le stocheze și să le convertească, precum și să implementeze acțiuni de control și reglementare asupra obiectului de control tehnologic.

Dezvoltarea mijloacelor tehnologice de automatizare este un proces complex, care se bazează pe interesele producției automate de consum, pe de o parte, și pe capacitățile economice ale întreprinderilor de producție, pe de altă parte. Primul stimulent pentru dezvoltare este creșterea eficienței producției – consumatori, prin introducere tehnologie nouă poate fi fezabilă numai dacă costurile sunt recuperate rapid. Prin urmare, criteriul pentru toate deciziile privind dezvoltarea și implementarea de noi instrumente ar trebui să fie efectul economic total, luând în considerare toate costurile de dezvoltare, producție și implementare. În consecință, pentru dezvoltare, fabricarea ar trebui să fie luate, în primul rând, acele opțiuni pentru mijloace tehnice care oferă efectul total maxim.

Extinderea constantă a domeniului de aplicare a automatizării este una dintre principalele caracteristici ale industriei în această etapă.

O atenție deosebită este acordată problemelor ecologiei industriale și siguranței muncii în producție. La proiectare tehnologie moderna, echipamente și structuri, este necesară fundamentarea științifică a dezvoltării siguranței și inofensiunii muncii.

Pe stadiul prezent dezvoltare economie nationalațara una dintre sarcinile principale este creșterea eficienței producției sociale pe baza procesului științific și tehnologic și utilizarea mai deplină a tuturor rezervelor. Această sarcină este indisolubil legată de problema optimizării soluțiilor de proiectare, al cărei scop este de a crea premisele necesare pentru creșterea eficienței investițiilor de capital, reducerea perioadelor de rambursare a acestora și asigurarea celei mai mari creșteri a producției pentru fiecare rublă cheltuită. Cresterea productivitatii muncii, producerea de produse de calitate, imbunatatirea conditiilor de munca si odihna pentru lucratori sunt asigurate de sisteme de ventilatie care creeaza microclimatul necesar si calitatea aerului in incinta.

Scopul proiectului de diplomă este dezvoltarea unui sistem automat de control al ventilației de alimentare și evacuare (ACS PVV) a magazinelor de producție.

Problema avută în vedere în proiectul de absolvire se datorează uzurii sistemului de echipare automată a PVV la SA „Uzina Optică și Mecanică Vologda”. În plus, sistemul este proiectat distribuit, ceea ce elimină posibilitatea gestionării și monitorizării centralizate. Ca obiect de implementare a fost ales locul de turnare prin injecție (categoria B pentru securitatea la incendiu), precum și spațiile adiacente acestuia - amplasamentul mașinilor CNC, birou de planificare și expediere, depozite.

Sarcinile proiectului de absolvire sunt formulate ca urmare a unui studiu al stării actuale a ACS PVV și pe baza unei analize analitice, sunt date în secțiunea 3 „Propunere tehnică”.

Utilizarea ventilației controlate deschide noi posibilități pentru rezolvarea problemelor de mai sus. Sistemul de control automat dezvoltat ar trebui să fie optim în ceea ce privește îndeplinirea funcțiilor desemnate.

După cum sa menționat mai sus, relevanța dezvoltării se datorează atât învechirii tunurilor autopropulsate existente, cât și creșterii numărului lucrări de reparații pe „căile” de ventilație și o creștere generală a incidenței căilor respiratorii și răcelii lucrătorilor, o tendință de a se simți mai rău în timpul muncii îndelungate și, ca urmare, o scădere generală a productivității muncii și a calității produsului. Este important de remarcat faptul că sistemul existent de control al incendiului nu este conectat cu automatizarea incendiilor, ceea ce este inacceptabil pentru acest tip de producție. Dezvoltarea unui nou ACS PVV este direct legată de politica de calitate a fabricii (ISO 9000), precum și de programele de modernizare a echipamentelor fabricii și de automatizare a sistemelor de susținere a vieții pentru ateliere.

Proiectul de absolvire folosește resurse de pe Internet (foruri, biblioteci electronice, articole și publicații, portaluri electronice), precum și literatura tehnică a domeniului solicitat și textele standardelor (GOST, SNIP, SanPiN). De asemenea, dezvoltarea ACS PVV se realizează ținând cont de propunerile și recomandările specialiștilor, pe baza planurilor de instalare existente, trasee de cabluri, sisteme de conducte de aer.

Este de remarcat faptul că problema ridicată în proiectul de absolvire are loc în aproape toate fabricile vechi ale complexului militar-industrial, reechiparea atelierelor fiind una dintre cele mai importante sarcini în ceea ce privește asigurarea calității produsului pentru consumatorul final. Astfel, proiectarea diplomei va reflecta experiența acumulată în rezolvarea unor probleme similare la întreprinderi cu un tip similar de producție.

1. Revizuire analitică

1.1 Analiza generala necesitatea proiectării ACS PVV

Cea mai importantă sursă de economisire a combustibilului și a resurselor energetice cheltuite pentru furnizarea de căldură a clădirilor industriale mari cu un consum semnificativ de energie termică și electrică este creșterea eficienței sistemului. ventilație de alimentare și evacuare(PVV) bazat pe utilizarea realizărilor moderne în tehnologia informatică și de control.

De obicei, instrumentele de automatizare locale sunt folosite pentru a controla sistemul de ventilație. Principalul dezavantaj al unei astfel de reglementări este că nu ia în considerare echilibrul real de aer și căldură al clădirii și condițiile meteorologice reale: temperatura aerului exterior, viteza și direcția vântului, presiunea atmosferică.

Prin urmare, sub influența mijloacelor locale de automatizare, sistemul de ventilație a aerului, de regulă, nu funcționează în modul optim.

Eficiența sistemului de ventilație de alimentare și evacuare poate fi crescută semnificativ dacă sistemele sunt controlate optim pe baza utilizării unui set de instrumente hardware și software adecvate.

Formare regim termic poate fi reprezentat ca o interacţiune a factorilor perturbatori şi reglatori. Pentru a determina acțiunea de control, sunt necesare informații despre proprietățile și numărul parametrilor de intrare și ieșire și condițiile pentru ca procesul de transfer de căldură să continue. Deoarece scopul controlului echipamentului de ventilație este de a asigura condițiile de aer necesare în zonă de muncă spațiile clădirilor cu costuri minime de energie și materiale, apoi cu ajutorul unui computer va fi posibilă găsirea celei mai bune opțiuni și dezvoltarea acțiunilor de control adecvate asupra acestui sistem. Ca urmare, un computer cu un set adecvat de hardware și software formează un sistem automat de control al regimului termic al clădirii (ACS TRP). În același timp, trebuie remarcat, de asemenea, că sub computer se poate înțelege atât panoul de control al EEW, cât și panoul de control pentru monitorizarea stării EEW, precum și cel mai simplu computer cu programul de simulare pentru ACS. ale MEE, prelucrarea rezultatelor și controlul operațional pe baza acestora.

Un sistem de control automat este o combinație între un obiect de control (un proces tehnologic controlat) și dispozitive de control, a căror interacțiune asigură fluxul automat al procesului în conformitate cu un program dat. În acest caz, procesul tehnologic este înțeles ca o succesiune de operații care trebuie efectuate pentru a obține un produs finit din materia primă. În cazul PVV, produsul finit este aerul din încăperea deservită cu parametri specificați (temperatura, compoziția gazului etc.), iar materia primă este aerul exterior și evacuat, purtători de căldură, electricitate etc.

Baza pentru funcționarea ACS PVV, ca orice sistem de control, ar trebui să se bazeze părere(OS): dezvoltarea acțiunilor de control pe baza informațiilor despre obiect obținute cu ajutorul senzorilor instalați sau distribuiți pe obiect.

Fiecare ACS specific este dezvoltat pe baza unei anumite tehnologii de procesare a fluxului de aer admis. Adesea, sistemul de ventilație de alimentare și evacuare este asociat cu un sistem de climatizare (pregătire), care se reflectă și în proiectarea automatizării controlului.

Când utilizați dispozitive autonome sau complete instalatii tehnologice ACS de prelucrare a aerului sunt furnizate deja încorporate în echipament și deja încorporate cu anumite funcții de control, care sunt de obicei descrise în detaliu în documentația tehnică. În acest caz, reglarea, întreținerea și funcționarea unor astfel de sisteme de control trebuie efectuate în strictă conformitate cu documentația specificată.

Analiză solutii tehnice de PVV moderne ale companiilor lider - producătorii de echipamente de ventilație au arătat că funcțiile de control pot fi împărțite în două categorii:

Funcții de control determinate de tehnologia și echipamentele de tratare a aerului;

Funcțiile suplimentare, care sunt în principal funcții de serviciu, sunt prezentate ca know-how al companiilor și nu sunt luate în considerare aici.

În termeni generali, principalele funcții tehnologice ale controlului echipamentelor de tratare a aerului pot fi împărțite în următoarele grupe (Fig. 1.1)

Orez. 1.1 - Principalele funcții tehnologice ale controlului PVV

Să descriem ce se înțelege prin funcțiile PWV prezentate în Fig. 1.1.

1.1.1 Funcția „Monitorizare și înregistrare a parametrilor”.

În conformitate cu SNiP 2.04.05-91, parametrii de control obligatorii sunt:

Temperatura și presiunea în conductele comune de alimentare și retur și la ieșirea fiecărui schimbător de căldură;

Temperatura aerului din exterior, aerul de alimentare după schimbătorul de căldură, precum și temperatura din cameră;

Standardele MPC pentru substanțele nocive din aerul evacuat din încăpere (prezența gazelor, a produselor de combustie, a prafului netoxic).

Alți parametri ai sistemelor de ventilație de alimentare și evacuare sunt controlați la cerere specificații echipamente sau condiții de funcționare.

Telecomanda este prevăzută pentru măsurarea parametrilor principali ai procesului tehnologic sau a parametrilor implicați în implementarea altor funcții de control. Un astfel de control se efectuează folosind senzori și traductoare de măsurare cu ieșirea (dacă este necesar) a parametrilor măsurați pe indicatorul sau ecranul dispozitivului de control (panoul de control, monitorul computerului).

Pentru măsurarea altor parametri se folosesc de obicei instrumente locale (portabile sau staționare) - termometre indicatoare, manometre, dispozitive pentru analiza spectrală a compoziției aerului etc.

Utilizarea dispozitivelor de control local nu încalcă principiul de bază al sistemelor de control - principiul feedback-ului. În acest caz, este implementat fie cu ajutorul unei persoane (operator sau personal de întreținere), fie cu ajutorul unui program de control „conectat” în memoria microprocesorului.

1.1.2 Funcția „control operațional și program”

De asemenea, este important să implementați o astfel de opțiune precum „secvența de pornire”. Pentru a asigura pornirea normală a sistemului PVV, trebuie luate în considerare următoarele:

Deschiderea prealabilă a clapetelor de aer înainte de pornirea ventilatoarelor. Acest lucru se datorează faptului că nu toate clapetele în stare închisă pot rezista la diferența de presiune creată de ventilator, iar timpul pentru deschiderea completă a clapetei de către acţionarea electrică ajunge la două minute.

Separarea momentelor de pornire a motoarelor electrice. Motoare asincrone poate avea adesea curenți mari de pornire. Dacă ventilatoarele, unitățile amortizoarelor și alte unități sunt pornite în același timp, atunci din cauza sarcinii mari pornite reteaua electrica clădire, tensiunea va scădea brusc, iar motoarele electrice pot să nu pornească. Prin urmare, pornirea motoarelor electrice, mai ales de mare putere, trebuie repartizată în timp.

Preîncălzirea încălzitorului. Dacă încălzitorul de apă nu este preîncălzit, protecția împotriva înghețului poate fi activată la temperaturi exterioare scăzute. Prin urmare, la pornirea sistemului, este necesar să deschideți clapetele de alimentare cu aer, deschise supapă cu trei căiîncălzitor de apă și încălziți încălzitorul. De regulă, această funcție este activată când temperatura exterioară este sub 12 °C.

Opțiunea inversă este „secvența de oprire” Când opriți sistemul, luați în considerare:

Oprire întârziere a ventilatorului de alimentare cu aer în unitățile cu încălzitor electric. După îndepărtarea tensiunii de la încălzitorul electric, acesta ar trebui să fie răcit pentru o perioadă de timp fără a opri ventilatorul de alimentare cu aer. În caz contrar, elementul de încălzire al încălzitorului de aer (încălzitor electric termic - element de încălzire) se poate defecta. Pentru sarcinile existente de proiectare a diplomelor, această opțiune nu este importantă datorită utilizării unui încălzitor de apă, dar este, de asemenea, important să o rețineți.

Astfel, pe baza opțiunilor selectate pentru controlul operațional și al programului, este posibil să se prezinte un program tipic pentru pornirea și oprirea dispozitivelor dispozitivelor de tratare a aerului.

Orez. 1.2 - Ciclograma tipică a funcționării ACS PVV cu un încălzitor de apă

În acest întreg ciclu (Fig. 1.2), sistemul ar trebui să funcționeze automat și, în plus, ar trebui să se asigure o pornire individuală a echipamentului, care este necesară în timpul ajustării și întreținerii preventive.

La fel de importante sunt și funcțiile de control al programului, cum ar fi schimbarea modului iarnă-vară. Implementarea acestor funcții este deosebit de relevantă în conditii moderne deficit de resurse energetice. În documentele de reglementare, îndeplinirea acestei funcții este de natură consultativă - „pentru clădirile publice, administrative, casnice și industriale, de regulă, ar trebui să se prevadă o reglare programatică a parametrilor, asigurând o reducere a consumului de căldură”.

În cel mai simplu caz, aceste funcții oferă fie dezactivarea IVR-ului în general anumit moment timp, sau scăderea (creșterea) valorii setate a parametrului controlat (de exemplu, temperatura) în funcție de modificarea încărcăturilor termice din camera deservită.

Mai eficient, dar și mai dificil de implementat, este controlul software, care prevede modificarea automată a structurii sistemului de aer condiționat și a algoritmului de funcționare a acestuia nu numai în modul tradițional „iarnă-vară”, ci și în tranziție. moduri. Analiza și sinteza structurii EWP și a algoritmului de funcționare a acestuia se realizează de obicei pe baza modelului lor termodinamic.

În acest caz, principalul criteriu de motivare și optimizare, de regulă, este dorința de a asigura, eventual, consumul minim de energie cu restricții asupra costurilor de capital, dimensiuni etc.

1.1.3 Funcția " funcții de protecțieși încuietori"

Funcțiile de protecție și interblocarele comune sistemelor de automatizare și echipamentelor electrice (protecție împotriva scurtcircuitelor, supraîncălzirii, restricții de mișcare etc.) sunt stipulate de către interdepartamentale. documente normative. Astfel de funcții sunt de obicei implementate de dispozitive separate (siguranțe, dispozitive de curent rezidual, întrerupătoare de limită etc.). Utilizarea acestora este reglementată de regulile de instalare a instalațiilor electrice (PUE), regulile Siguranța privind incendiile(PPB).

Protecție împotriva înghețului. Funcția automată de protecție împotriva înghețului trebuie furnizată în zonele cu o temperatură exterioară calculată pentru perioada rece de minus 5 ° C și mai jos. Schimbătoarele de căldură ale primei încălziri (încălzitorul de apă) și recuperatoarele (dacă există) sunt supuse protecției.

De obicei, protecția antiîngheț a schimbătoarelor de căldură se realizează pe baza unor senzori sau senzori-relee a temperaturii aerului în aval de aparat și a temperaturii transportorului de căldură din conducta de retur.

Pericolul de îngheț este prezis de temperatura aerului din fața aparatului (tн<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.

In timpul orelor de nefunctionare, pentru sistemele cu protectie la inghet, supapa trebuie sa ramana usor deschisa (5-25%) cu clapeta de aer exterior inchisa. Pentru o mai mare fiabilitate a protecției atunci când sistemul este oprit, funcția de reglare automată (stabilizare) a temperaturii apei în conducta de retur este uneori implementată.

1.1.4 Funcția „protecția echipamentelor tehnologice și a echipamentelor electrice”

1. Controlul contaminării filtrului

Controlul înfundarii filtrului este evaluat prin căderea de presiune pe filtru, care este măsurată de un senzor de presiune diferențială. Senzorul măsoară diferența de presiune a aerului înainte și după filtru. Căderea de presiune admisibilă peste filtru este indicată în pașaportul acestuia (pentru manometrele prezentate pe rutele de aer din fabrică, conform fișei tehnice - 150-300 Pa). Această diferență este setată în timpul punerii în funcțiune a sistemului pe senzorul diferenţial (setarea senzorului). Când valoarea de referință este atinsă, senzorul trimite un semnal despre gradul de praf maxim al filtrului și necesitatea întreținerii sau înlocuirii acestuia. Dacă filtrul nu este curățat sau înlocuit într-un anumit timp (de obicei 24 de ore) după emiterea semnalului de limită de praf, se recomandă asigurarea unei opriri de urgență a sistemului.

Se recomandă instalarea de senzori similari pe ventilatoare. Dacă ventilatorul sau cureaua de antrenare a ventilatorului se defectează, sistemul trebuie oprit în modul de urgență. Cu toate acestea, astfel de senzori sunt adesea neglijați din motive de economie, ceea ce complică foarte mult diagnosticarea și depanarea sistemului în viitor.

2. Alte încuietori automate

În plus, ar trebui prevăzute încuietori automate pentru:

Deschiderea și închiderea supapelor de aer exterior când ventilatoarele sunt pornite și oprite (clapeta);

Deschiderea și închiderea supapelor sistemelor de ventilație conectate prin conducte de aer pentru interschimbabilitatea totală sau parțială în cazul defecțiunii unuia dintre sisteme;

Închiderea supapelor sistemelor de ventilație pentru încăperile protejate cu instalații de stingere a incendiilor cu gaz atunci când ventilatoarele sistemelor de ventilație ale acestor încăperi sunt oprite;

Asigurarea debitului minim de aer exterior in sistemele cu debit variabil etc.

1.1.5 Funcții de control

Functii de reglare - intretinerea automata a parametrilor setati sunt principalii prin definitie pentru sistemele de ventilatie de alimentare si evacuare care functioneaza cu debit variabil, recirculare aer, incalzire aer.

Aceste funcții sunt realizate folosind bucle de control închise, în care principiul feedback-ului este prezent într-o formă explicită: informațiile despre obiect provenind de la senzori sunt convertite de dispozitivele de control în acțiuni de control. Pe fig. 1.3 prezintă un exemplu de buclă de control al temperaturii aerului de alimentare într-un aparat de aer condiționat cu conducte. Temperatura aerului este menținută de un încălzitor de apă prin care trece lichidul de răcire. Aerul care trece prin încălzitor se încălzește. Temperatura aerului după încălzitorul de apă este măsurată de un senzor (T), apoi valoarea acestuia este transmisă dispozitivului de comparare (US) a valorii de temperatură măsurată și a temperaturii punctului de referință. În funcție de diferența dintre temperatura punctului de referință (Tset) și valoarea temperaturii măsurată (Tmeas), dispozitivul de control (P) generează un semnal care acționează asupra servomotorului (M - acţionare electrică supapă cu trei căi). Actuatorul deschide sau închide supapa cu trei căi într-o poziție în care eroarea este:

e \u003d Tust - Tism

va fi minim.

Orez. 1.3 - Circuitul de control al temperaturii aerului de alimentare în conducta de aer cu schimbător de căldură cu apă: T - senzor; SUA - dispozitiv de comparare; P - dispozitiv de control; M - dispozitiv executiv

Astfel, construcția unui sistem de control automat (ACS) bazat pe cerințele de precizie și alți parametri ai funcționării acestuia (stabilitate, oscilație etc.) se reduce la alegerea structurii și elementelor sale, precum și la determinarea parametrii controlerului. De obicei, acest lucru este realizat de specialiști în automatizare folosind teoria clasică de control. Voi observa doar că setările controlerului sunt determinate de proprietățile dinamice ale obiectului de control și legea de control aleasă. Legea de reglare este relația dintre semnalele de intrare (?) și de ieșire (Ur) ale regulatorului.

Cea mai simplă este legea proporțională a reglementării, în care? și Ur sunt interconectate printr-un coeficient Kp constant. Acest coeficient este parametrul de setare al unui astfel de controler, care se numește P-regulator. Implementarea sa necesita utilizarea unui element de amplificare reglabil (mecanic, pneumatic, electric etc.), care poate functiona atat cu cat si fara sursa suplimentara de energie.

Una dintre varietățile de controlere P sunt controlere de poziție care implementează o lege de control proporțională la Kp și formează un semnal de ieșire Ur având un anumit număr de valori constante, de exemplu, două sau trei, corespunzătoare regulatoarelor cu două sau trei poziții. Astfel de controlere sunt uneori numite controlere cu relee datorită asemănării caracteristicilor lor grafice cu cele ale unui releu. Parametrul de setare al unor astfel de regulatoare este valoarea zonei moarte De.

În tehnologia de automatizare a sistemelor de ventilație, controlerele on-off, datorită simplității și fiabilității lor, au găsit o aplicație largă în controlul temperaturii (termostate), presiunii (presostate) și alți parametri ai stării procesului.

Regulatoarele cu două poziții sunt, de asemenea, utilizate în sistemele de protecție automată, blocare și comutare a modurilor de funcționare a echipamentelor. În acest caz, funcțiile lor sunt îndeplinite de senzori-relee.

În ciuda acestor avantaje ale regulatoarelor P, acestea au o eroare statică mare (pentru valori mici ale Kp) și o tendință de auto-oscilare (pentru valori mari ale Kp). Prin urmare, cu cerințe mai mari pentru funcțiile de reglementare ale sistemelor de automatizare în ceea ce privește precizia și stabilitatea, sunt utilizate și legi de control mai complexe, de exemplu, legile PI și PID.

De asemenea, reglarea temperaturii de incalzire a aerului poate fi realizata printr-un regulator P, care functioneaza dupa principiul echilibrarii: cresterea temperaturii cand valoarea acesteia este mai mica decat valoarea setata, si invers. Această interpretare a legii și-a găsit aplicație și în sistemele care nu necesită o precizie ridicată.

1.2 Analiza schemelor tipice existente pentru ventilarea automată a magazinelor de producție

Există o serie de implementări standard ale automatizării sistemului de ventilație de alimentare și evacuare, fiecare dintre ele având o serie de avantaje și dezavantaje. Observ că, în ciuda prezenței multor scheme și dezvoltări standard, este foarte dificil să se creeze un astfel de ACS care să fie flexibil în ceea ce privește setările în raport cu producția în care este implementat. Astfel, pentru proiectarea ACS pentru alimentarea cu aer și gaz, o analiză amănunțită a structurii de ventilație existente, o analiză a proceselor tehnologice ale ciclului de producție, precum și o analiză a cerințelor pentru protecția muncii, ecologie, electricitate și incendiu. siguranța sunt necesare. Mai mult, deseori proiectat ACS PVV este specializat în raport cu domeniul său de aplicare.

În orice caz, următoarele grupuri sunt de obicei considerate date inițiale tipice în etapa inițială de proiectare:

1. Date generale: localizarea teritorială a obiectului (oraș, raion); tipul și scopul obiectului.

2. Informații despre clădire și spații: planuri și secțiuni indicând toate dimensiunile și cotele față de nivelul solului; indicarea categoriilor de spații (pe planuri de arhitectură) în conformitate cu standardele de securitate la incendiu; disponibilitatea zonelor tehnice cu indicarea dimensiunilor acestora; amplasarea și caracteristicile sistemelor de ventilație existente; caracteristicile purtătorilor de energie;

3. Informații despre procesul tehnologic: desene ale proiectului (planurilor) tehnologice care indică amplasarea echipamentelor tehnologice; specificarea echipamentelor cu indicarea capacităților instalate; caracteristicile regimului tehnologic -- numărul de schimburi de muncă, numărul mediu de muncitori pe schimb; modul de funcționare a echipamentului (simultaneitate de funcționare, factori de sarcină etc.); cantitatea de emisii nocive în aer (MAC de substanțe nocive).

Ca date inițiale pentru calcularea automatizării sistemului PVV, acestea scot:

Performanța sistemului existent (putere, schimb de aer);

Lista parametrilor aerului care trebuie reglați;

Limitele de reglementare;

Funcționarea automatizării la recepționarea semnalelor de la alte sisteme.

Astfel, execuția sistemului de automatizare este proiectată pe baza sarcinilor care îi sunt atribuite, ținând cont de normele și regulile, precum și de datele și schemele inițiale generale. Întocmirea schemei și selectarea echipamentelor pentru sistemul de automatizare a ventilației se realizează individual.

Să prezentăm schemele standard existente ale sistemelor de control al ventilației de alimentare și evacuare, vom caracteriza unele dintre ele în ceea ce privește posibilitatea utilizării lor pentru rezolvarea problemelor proiectului de absolvire (Fig. 1.4 - 1.5, 1.9).

Orez. 1.4 - Ventilatie cu flux direct ACS

Aceste sisteme de automatizare au găsit o utilizare activă în fabrici, fabrici, clădiri de birouri. Obiectul de control aici este dulapul de automatizare (panou de control), dispozitivele de fixare sunt senzori de canal, actiunea de control este asupra motoarelor motoarelor ventilatoarelor, motoarelor clapetelor. Există, de asemenea, un ATS de încălzire/răcire. Privind în perspectivă, se poate observa că sistemul prezentat în Fig. 1.4a este un prototip al sistemului care trebuie utilizat în secțiunea de turnare prin injecție a Uzinei optice și mecanice OAO Vologda. Răcirea cu aer în spațiile industriale este ineficientă din cauza volumului acestor spații, iar încălzirea este o condiție prealabilă pentru funcționarea corectă a sistemului de control automat al echipamentului de tratare a aerului.

Orez. 1.5- Ventilatie ACS cu schimbatoare de caldura

Construirea unui sistem de control automat pentru PVV folosind unități de recuperare a căldurii (recuperatori) permite rezolvarea problemelor de consum excesiv de energie electrică (la încălzitoarele electrice), a problemelor de emisii în mediu. Semnificația recuperării este că aerul care este îndepărtat irevocabil din cameră, având o temperatură setată în cameră, schimbă energie cu aerul exterior care intră, ai cărui parametri, de regulă, diferă semnificativ de cei setați. Acestea. iarna, aerul cald extras care este îndepărtat încălzește parțial aerul de alimentare exterior, în timp ce vara aerul extras mai rece răcește parțial aerul de alimentare. În cel mai bun caz, recuperarea poate reduce consumul de energie pentru tratarea aerului de alimentare cu 80%.

Din punct de vedere tehnic, recuperarea în ventilația de alimentare și evacuare se realizează utilizând schimbătoare de căldură rotative și sisteme cu un purtător de căldură intermediar. Astfel, obținem un câștig atât la încălzirea aerului, cât și la reducerea deschiderii clapetelor (este permis mai mult timp de repaus al motoarelor care controlează clapetele) - toate acestea oferă un câștig global în ceea ce privește economisirea energiei electrice.

Sistemele de recuperare a căldurii sunt promițătoare și active și sunt introduse pentru a înlocui sistemele de ventilație mai vechi. Cu toate acestea, este de remarcat faptul că astfel de sisteme costă investiții de capital suplimentare, totuși, perioada lor de rambursare este relativ scurtă, în timp ce profitabilitatea este foarte mare. De asemenea, absența unei eliberări constante în mediu crește performanța de mediu a unei astfel de organizații de echipamente automate. Funcționarea simplificată a sistemului cu recuperare de căldură din aer (recircularea aerului) este prezentată în Fig. 1.6.

Orez. 1.6 - Funcționarea sistemului de schimb de aer cu recirculare (recuperare)

Schimbătoarele de căldură cu flux încrucișat sau cu plăci (Fig. 1.5 c, d) sunt formate din plăci (aluminiu), reprezentând un sistem de canale pentru curgerea a două fluxuri de aer. Pereții conductelor sunt obișnuiți pentru alimentarea și evacuarea aerului și sunt ușor de transferat. Datorită suprafeței mari de schimb și a fluxului de aer turbulent în canale, se realizează un grad ridicat de recuperare a căldurii (transfer de căldură) cu o rezistență hidraulică relativ scăzută. Eficiența schimbătoarelor de căldură cu plăci ajunge la 70%.

Orez. 1.7 - Organizarea schimbului de aer al ACS PVV pe bază de schimbătoare de căldură cu plăci

Numai căldura sensibilă a aerului extras este utilizată, deoarece Aerul de alimentare și cel evacuat nu se amestecă în niciun fel, iar condensul format în timpul răcirii aerului evacuat este reținut de separator și îndepărtat de sistemul de drenaj din tava de scurgere. Pentru a preveni înghețarea condensului la temperaturi scăzute (până la -15°C), se formează cerințele corespunzătoare pentru automatizare: trebuie să asigure oprirea periodică a ventilatorului de alimentare sau îndepărtarea unei părți a aerului exterior în canalul de bypass ocolind căldura. canale schimbătoare. Singura limitare în aplicarea acestei metode este trecerea obligatorie a ramurilor de alimentare și evacuare într-un singur loc, ceea ce în cazul unei simple modernizări a ACS impune o serie de dificultăți.

Sistemele de recuperare cu lichid de răcire intermediar (Fig. 1.5 a, b) sunt o pereche de schimbătoare de căldură conectate printr-o conductă închisă. Un schimbător de căldură este situat în conducta de evacuare, iar celălalt în conducta de alimentare. Un amestec de glicol care nu îngheață circulă într-un circuit închis, transferând căldura de la un schimbător de căldură la altul, iar în acest caz, distanța de la unitatea de tratare a aerului la unitatea de evacuare poate fi foarte semnificativă.

Eficiența recuperării căldurii cu această metodă nu depășește 60%. Costul este relativ mare, dar în unele cazuri aceasta poate fi singura opțiune pentru recuperarea căldurii.

Orez. 1.8 - Principiul recuperării căldurii folosind un purtător intermediar de căldură

Schimbător de căldură rotativ (schimbător de căldură rotativ, recuperator) - este un rotor cu canale pentru trecerea aerului orizontal. O parte a rotorului este situată în conducta de evacuare, iar o parte este în conducta de alimentare. Rotindu-se, rotorul primește căldură din aerul evacuat și o transferă în aerul de alimentare și se transferă atât căldura sensibilă, cât și cea latentă, precum și umiditatea. Eficiența recuperării căldurii este maximă și ajunge la 80%.

Orez. 1.9 - ACS PVV cu un schimbător de căldură rotativ

Limitarea utilizării acestei metode este impusă în primul rând de faptul că până la 10% din aerul evacuat este amestecat cu aerul de alimentare, iar în unele cazuri acest lucru este inacceptabil sau nedorit (dacă aerul are un nivel semnificativ de poluare) . Cerințele de proiectare sunt similare cu versiunea anterioară - mașinile de evacuare și de alimentare sunt situate în același loc. Această metodă este mai scumpă decât prima și este rar folosită.

În general, sistemele cu recuperare sunt cu 40-60% mai scumpe decât sistemele similare fără recuperare, cu toate acestea, costurile de operare vor diferi semnificativ. Chiar și la prețurile la energie de astăzi, perioada de amortizare a unui sistem de recuperare nu depășește două sezoane de încălzire.

Aș dori să remarc că economia de energie este afectată și de algoritmii de control. Cu toate acestea, trebuie întotdeauna luat în considerare faptul că toate sistemele de ventilație sunt proiectate pentru anumite condiții medii. De exemplu, debitul de aer exterior a fost determinat pentru un număr de persoane, dar, în realitate, camera poate fi mai mică de 20% din valoarea acceptată, desigur, în acest caz, debitul de aer exterior calculat va fi în mod clar excesiv, funcționarea ventilației în regim excesiv va duce la o pierdere nerezonabilă a resurselor energetice. Este logic în acest caz să luăm în considerare mai multe moduri de funcționare, de exemplu, iarnă / vară. Dacă automatizarea este capabilă să seteze astfel de moduri, economiile sunt evidente. O alta abordare este legata de reglarea debitului de aer exterior in functie de calitatea mediului gazos din interiorul incaperii, i.e. sistemul de automatizare include analizoare de gaze pentru gaze nocive și selectează valoarea debitului de aer exterior astfel încât conținutul de gaze nocive să nu depășească valorile maxime admise.

1.3 Cercetare de marketing

În prezent, toți cei mai importanți producători de echipamente de ventilație din lume sunt reprezentați pe scară largă pe piața de automatizare pentru ventilație de alimentare și evacuare, iar fiecare dintre ei este specializat în producția de echipamente într-un anumit segment. Întreaga piață a echipamentelor de ventilație poate fi împărțită în următoarele domenii de aplicare:

Uz casnic și semi-industrial;

Scop industrial;

Echipamente de ventilație pentru scopuri „speciale”.

Deoarece proiectul de absolvire are în vedere proiectarea automatizărilor pentru sistemele de alimentare și evacuare a spațiilor industriale, pentru a compara dezvoltarea propusă cu cele disponibile pe piață, este necesar să se selecteze pachete similare de automatizare existente de la producători cunoscuți.

Rezultatele cercetării de marketing ale pachetelor existente ACS PVV sunt prezentate în Anexa A.

Astfel, în urma cercetărilor de marketing, au fost luate în considerare câteva dintre cele mai frecvent utilizate tunuri autopropulsate de la diferiți producători, prin studierea documentației tehnice a acestora s-au obținut următoarele informații:

Compoziția pachetului ACS PVV corespunzător;

Registrul parametrilor de control (presiunea în conductele de aer, temperatura, curățenia, umiditatea aerului);

Marca controlerului logic programabil și echipamentul acestuia (software, sistem de comandă, principii de programare);

Disponibilitatea conexiunilor cu alte sisteme (este furnizată comunicarea cu automatele de incendiu, există suport pentru protocoale de rețea locală);

Design de protecție (securitate electrică, siguranță la incendiu, protecție împotriva prafului, imunitate la zgomot, protecție la umiditate).

2. Descrierea rețelei de ventilație a atelierului de producție ca obiect de control automat

În general, pe baza rezultatelor analizei abordărilor existente pentru automatizarea sistemelor de ventilație și preparare a aerului, precum și a rezultatului revizuirilor analitice ale schemelor tipice, se poate concluziona că sarcinile luate în considerare în proiectul de absolvire sunt relevante la actualitatea, analizată și studiată în mod activ de birourile de proiectare specializate (SKB).

Remarc că există trei abordări principale pentru implementarea automatizării sistemului de ventilație:

Abordare distribuită: implementarea automatizării PVV pe baza echipamentelor de comutare locale, fiecare ventilator este controlat de dispozitivul corespunzător.

Această abordare este utilizată pentru a proiecta automatizarea sistemelor de ventilație relativ mici, în care nu este prevăzută o extindere ulterioară. El este cel mai bătrân. Avantajele abordării includ, de exemplu, faptul că în cazul unui accident pe una dintre ramurile de ventilație controlată, sistemul efectuează o oprire de urgență doar a acestei verigi/secțiuni. În plus, această abordare este relativ simplu de implementat, nu necesită algoritmi de control complecși și simplifică întreținerea dispozitivelor sistemului de ventilație.

Abordare centralizată: implementarea sistemului de ventilație automată bazat pe un grup de controlere logice sau un controler logic programabil (PLC), întregul sistem de ventilație este controlat central în conformitate cu datele și programul programat.

Abordarea centralizată este mai fiabilă decât cea distribuită. Întreaga gestionare a VVV este rigidă, realizată pe baza programului. Această împrejurare impune cerințe suplimentare atât la scrierea codului programului (este necesar să se țină cont de multe condiții, inclusiv acțiuni în situații de urgență), cât și la protecția specială a PLC-ului de control. Această abordare și-a găsit aplicație pentru micile complexe administrative și industriale. Se distinge prin flexibilitatea setărilor, capacitatea de a scala sistemul la limite rezonabile, precum și posibilitatea de integrare mobilă a sistemului conform unui principiu de organizare mixt;

Abordare mixtă: utilizată în proiectarea sistemelor mari (un număr mare de echipamente controlate cu performanțe uriașe), este o combinație între o abordare distribuită și centralizată. În cazul general, această abordare presupune o ierarhie de nivel condusă de un computer de control și „microcalculatoare” slave, formând astfel o rețea globală de control de producție în raport cu întreprinderea. Cu alte cuvinte, această abordare este o abordare centralizată distribuită cu dispecerare de sistem.

În ceea ce privește sarcina de rezolvat în proiectarea de absolvire, cel mai de preferat este o abordare centralizată a implementării automatizării PVV. Deoarece sistemul este dezvoltat pentru spații industriale mici, este posibil să se utilizeze această abordare pentru alte obiecte cu scopul integrării lor ulterioare într-un singur ACS al IPV.

Adesea, dulapurile de control al ventilației sunt prevăzute cu o interfață care permite monitorizarea stării sistemului de ventilație cu informații afișate pe un monitor de computer. Cu toate acestea, este de remarcat faptul că această implementare necesită complicații suplimentare ale programului de control, pregătirea unui specialist care monitorizează starea și ia decizii operaționale pe baza datelor obținute vizual din sondajul senzorului. În plus, există întotdeauna un factor de eroare umană în situații de urgență. Prin urmare, implementarea acestei condiții este mai degrabă o opțiune suplimentară la proiectarea pachetului de automatizare PVV.

2.1 Descrierea sistemului de control automat existent pentru ventilația de alimentare și evacuare a magazinelor de producție

Pentru a asigura principiul de bază al ventilației magazinelor de producție, care constă în menținerea parametrilor și compoziției aerului în limite acceptabile, este necesară furnizarea de aer curat în locurile în care se află muncitorii, urmată de distribuția aerului în toată încăperea.

Mai jos în fig. 2.1 prezintă o ilustrare a unui sistem tipic de ventilație de alimentare și evacuare, similar cu care este disponibil la locul de implementare.

Sistemul de ventilație al spațiilor industriale este format din ventilatoare, conducte de aer, prize de aer exterior, dispozitive de curățare a aerului care intră și emis în atmosferă și un dispozitiv de încălzire a aerului (încălzitor de apă).

Proiectarea sistemelor existente de ventilație de alimentare și evacuare a fost realizată în conformitate cu cerințele SNiP II 33-75 „Încălzire, ventilație și aer condiționat”, precum și GOST 12.4.021-75 „SSBT. Sisteme de ventilație. Cerințe generale”, care precizează cerințele de instalare, punere în funcțiune și exploatare.

Purificarea aerului poluat emis în atmosferă se realizează prin dispozitive speciale - separatoare de praf (utilizate la locul de producție de turnare prin injecție), filtre pentru conducte de aer etc. Trebuie avut în vedere că separatoarele de praf nu necesită control suplimentar și sunt declanșate. când ventilația de evacuare este activată.

De asemenea, curatarea aerului extras din zona de lucru se poate realiza in camere de decantare a prafului (numai pentru praf grosier) si precipitatoare electrostatice (pentru praf fin). Purificarea aerului de gaze nocive se realizează folosind substanțe speciale absorbante și decontaminante, inclusiv cele aplicate pe filtre (în celulele de filtrare).

Orez. 2.1 - Sistem de ventilație de alimentare și evacuare a atelierului de producție 1 - dispozitiv de admisie aer; 2 - încălzitoare pentru încălzire; 3- ventilator de alimentare; 4 - conducta principala de aer; 5 - ramuri ale conductei; 6 - duze de alimentare; 7 - aspiratie locala; 8 și 9 - maestru. conducta de evacuare a aerului; 10 - separator de praf; 11 - ventilator de evacuare; 12 - ax pentru ejectarea aerului purificat în atmosferă

Automatizarea sistemului existent este relativ simplă. Procesul tehnologic de ventilație este următorul:

1. începutul schimbului de lucru - se pornește sistemul de ventilație de alimentare și evacuare. Ventilatoarele sunt actionate de un demaror centralizat. Cu alte cuvinte, panoul de control este format din două demaroare - pentru pornire și oprire/oprire de urgență. Turul durează 8 ore - cu o oră de pauză, adică sistemul este inactiv în medie 1 oră în timpul programului de lucru. În plus, o astfel de „blocare” a controlului este ineficientă din punct de vedere economic, deoarece duce la o cheltuire excesivă a energiei electrice.

Trebuie remarcat faptul că nu este nevoie de producție pentru ca ventilația de evacuare să funcționeze în mod constant, este recomandabil să o porniți atunci când aerul este poluat sau, de exemplu, este necesar să eliminați excesul de energie termică din zona de lucru.

2. Deschiderea clapetelor dispozitivelor de admisie a aerului este controlată și de echipamentul local de pornire, aerul cu parametrii mediului extern (temperatură, puritate) este atras în conductele de aer de către ventilatorul de alimentare datorită diferenței de presiune.

3. Aerul preluat din mediul exterior trece prin încălzitorul de apă, se încălzește până la valori de temperatură acceptabile și este suflat în cameră prin conductele de aer prin duzele de alimentare. Boilerul asigură o încălzire semnificativă a aerului, controlul încălzitorului este manual, electricianul deschide clapeta. Pentru perioada de vară, încălzitorul este oprit. Apa caldă furnizată din centrala interioară a cazanului este folosită ca agent de căldură. Nu există un sistem automat de control al temperaturii aerului, în urma căruia există o depășire mare a resursei.

Documente similare

Particularități ale utilizării sistemului de control al unității de ventilație de alimentare bazat pe controlerul MS8.2. Funcționalitatea de bază a controlerului. Un exemplu de specificație pentru automatizarea unei instalații de ventilație de alimentare pentru o schemă bazată pe MC8.2.

lucrare practica, adaugata 25.05.2010


Analiza comparativă a caracteristicilor tehnice ale proiectelor standard ale turnurilor de răcire. Elemente ale sistemelor de alimentare cu apă și clasificarea acestora. Modelul matematic al procesului de reciclare a apei, selecția și descrierea echipamentelor și comenzilor de automatizare.

teză, adăugată 09.04.2013


Fundamentele funcționării sistemului de control automat al ventilației de alimentare și evacuare, construcția acestuia și descrierea matematică. Echipamente de proces tehnologic. Alegerea si calculul regulatorului. Studiu de stabilitate ATS, indicatori ai calității acestuia.

lucrare de termen, adăugată 16.02.2011


Descrierea procesului de tratare termică-umiditate a produselor pe bază de beton de ciment. Control automat al procesului de ventilație a camerei de abur. Alegerea tipului de manometru diferențial și calculul dispozitivului de îngustare. Circuitul de măsurare al unui potențiometru automat.

lucrare de termen, adăugată 25.10.2009


Harta traseului tehnologic de prelucrare a roții melcate. Calculul cotelor și dimensiunilor limită pentru prelucrarea produsului. Dezvoltarea unui program de control. Justificarea și alegerea dispozitivului de prindere. Calculul ventilației spațiilor industriale.

teză, adăugată 29.08.2012


Caracteristicile complexului proiectat și alegerea tehnologiei pentru procesele de producție. Mecanizarea alimentării cu apă și adăparea animalelor. Calcul tehnologic și selecția echipamentelor. Sisteme de ventilație și încălzire cu aer. Calculul schimbului de aer și al iluminatului.

lucrare de termen, adăugată 12/01/2008


Sistemul de ventilație de alimentare, structura sa internă și relația dintre elemente, evaluarea avantajelor și dezavantajelor utilizării, cerințele echipamentelor. Măsuri pentru economisirea energiei, automatizarea controlului sistemelor de ventilație eficiente energetic.

lucrare de termen, adăugată 04.08.2015


Elaborarea unei scheme tehnologice de automatizare a unei podele încălzite electric. Calculul si selectarea elementelor de automatizare. Analiza cerințelor în schema de control. Determinarea principalilor indicatori de fiabilitate. Măsuri de siguranță la instalarea echipamentelor de automatizare.

lucrare de termen, adăugată 30.05.2015


Echipamente pentru procesul tehnologic de reformare catalitică. Caracteristicile pieței de automatizare. Alegerea unui complex de calculatoare de control și a mijloacelor de automatizare pe teren. Calculul și selectarea setărilor regulatorului. Mijloace tehnice de automatizare.

teză, adăugată 23.05.2015


Descrierea tehnologică a schemei structurale a proiectului de automatizare a procesării gazelor saturate de hidrocarburi. Studiul schemei funcționale a automatizării și rațiunea alegerii instrumentației instalației. Modelul matematic al buclei de control.

Prognoza regimului termic în zonele deservite este o sarcină multifactorială. Se știe că regimul termic se creează cu ajutorul sistemelor de încălzire, ventilație și aer condiționat. Cu toate acestea, la proiectarea sistemelor de încălzire, impactul fluxurilor de aer create de alte sisteme nu este luat în considerare. Acest lucru este parțial justificat de faptul că efectul fluxurilor de aer asupra regimului termic poate fi nesemnificativ cu mobilitatea aerului normativ în zonele deservite.

Utilizarea sistemelor de încălzire prin radiație necesită abordări noi. Aceasta include necesitatea respectării standardelor de expunere umană la locurile de muncă și luarea în considerare a distribuției căldurii radiante pe suprafețele interioare ale anvelopelor clădirii. Într-adevăr, cu încălzirea radiantă, aceste suprafețe sunt în principal încălzite, care, la rândul lor, degajă căldură încăperii prin convecție și radiație. Din acest motiv, se menține temperatura necesară a aerului interior.

De regulă, pentru majoritatea tipurilor de spații, împreună cu sistemele de încălzire, sunt necesare sisteme de ventilație. Așadar, atunci când se utilizează sisteme de încălzire radiante pe gaz, camera trebuie dotată cu sisteme de ventilație. Schimbul minim de aer al spațiilor cu degajare de gaze și vapori nocivi este prevăzut de SP 60.13330.12. Încălzire, ventilație și aer condiționat și este de cel puțin o dată, și la o înălțime mai mare de 6 m - cel puțin 6 m 3 pe 1 m 2 de suprafață. În plus, performanța sistemelor de ventilație este determinată și de scopul incintei și se calculează din condițiile de asimilare a emisiilor de căldură sau gaze sau de compensare a evacuarilor locale. Desigur, cantitatea de schimb de aer trebuie verificată și pentru starea de asimilare a produselor de ardere. Compensarea volumelor de aer eliminat se realizează prin sisteme de ventilație de alimentare. În același timp, un rol semnificativ în formarea regimului termic în zonele deservite revine jeturilor de alimentare și căldurii introduse de acestea.

Metoda cercetării și rezultatele

Astfel, este nevoie de a dezvolta un model matematic aproximativ al proceselor complexe de transfer de căldură și masă care au loc într-o încăpere cu încălzire și ventilație radiantă. Modelul matematic este un sistem de ecuații de echilibru aer-căldură pentru volumele și suprafețele caracteristice ale încăperii.

Soluția sistemului face posibilă determinarea parametrilor de aer în zonele deservite cu diferite opțiuni de amplasare a dispozitivelor de încălzire prin radiație, ținând cont de influența sistemelor de ventilație.

Vom lua în considerare construcția unui model matematic folosind exemplul unei unități de producție dotate cu un sistem de încălzire prin radiație și neavând alte surse de generare de căldură. Fluxurile de căldură de la radiatoare sunt distribuite după cum urmează. Fluxurile convective se ridică în zona superioară de sub tavan și degajă căldură către suprafața interioară. Componenta radiantă a fluxului de căldură al radiatorului este percepută de suprafețele interioare ale structurilor exterioare de închidere ale încăperii. La rândul lor, aceste suprafețe degajă căldură prin convecție către aerul interior și prin radiație către alte suprafețe interne. O parte din căldură este transferată prin structurile exterioare de închidere către aerul exterior. Schema de calcul al transferului de căldură este prezentată în fig. 1a.

Vom lua în considerare construcția unui model matematic folosind exemplul unei unități de producție dotate cu un sistem de încălzire prin radiație și neavând alte surse de degajare de căldură. Fluxurile convective se ridică în zona superioară de sub tavan și degajă căldură către suprafața interioară. Componenta radiantă a fluxului de căldură al radiatorului este percepută de suprafețele interioare ale structurilor exterioare de închidere ale încăperii.

În continuare, luați în considerare construcția schemei de circulație a fluxului de aer (Fig. 1b). Să acceptăm schema organizării schimbului de aer „încărcare”. Aerul este furnizat în cantitate M pr în direcția zonei deservite și este îndepărtat din zona superioară cu un debit Mîn = M etc. La nivelul vârfului zonei deservite, fluxul de aer din jet este M pag. Cresterea debitului de aer in jetul de alimentare se produce datorita aerului circulant, care se desprinde de jetul.

Să introducem limitele condiționate ale fluxurilor - suprafețe pe care vitezele au doar componente normale. Pe fig. 1b, limitele fluxului sunt prezentate printr-o linie întreruptă. Apoi selectam volumele estimate: zona deservita (un spatiu cu sedere permanenta a persoanelor); volumele jetului de alimentare și fluxurile convective din apropierea peretelui. Direcția fluxurilor convective din apropierea peretelui depinde de raportul dintre temperaturile suprafeței interioare a structurilor exterioare de închidere și aerul ambiant. Pe fig. 1b prezintă o diagramă cu un flux convectiv în scădere în apropierea peretelui.

Deci, temperatura aerului în zona deservită t wz se formează ca rezultat al amestecării aerului de la jeturile de alimentare, fluxurile convective de lângă pereți și căldura convectivă de pe suprafețele interioare ale podelei și pereților.

Ținând cont de schemele dezvoltate de transfer de căldură și circulație a fluxurilor de aer (Fig. 1), vom compune ecuațiile bilanțurilor căldură-aer pentru volumele alocate:

Aici Cu— capacitatea termică a aerului, J/(kg °C); Q de la este puterea sistemului de încălzire cu gaz radiant, W; Q cu şi Q* c - transfer de căldură convectiv de la suprafețele interioare ale peretelui din interiorul zonei deservite și peretele de deasupra zonei deservite, W; t pagină, t c și t wz sunt temperaturile aerului din jetul de alimentare la intrarea în zona de lucru, în fluxul convectiv de lângă perete și în zona de lucru, °C; Q tp - pierderea de căldură a încăperii, W, egală cu suma pierderilor de căldură prin structurile exterioare de închidere:

Debitul de aer în jetul de alimentare de la intrarea în zona deservită se calculează folosind dependențele obținute de M. I. Grimitlin.

De exemplu, pentru difuzoarele de aer care creează jeturi compacte, debitul în jet este:

Unde m este factorul de amortizare a vitezei; F 0 - aria secțiunii transversale a conductei de admisie a distribuitorului de aer, m 2; X- distanta de la distribuitorul de aer pana la locul de intrare in zona deservita, m; LA n este coeficientul de nonizotermalitate.

Fluxul de aer în fluxul convectiv din apropierea peretelui este determinat de:

Unde t c este temperatura suprafeței interioare a pereților exteriori, °C.

Ecuațiile de echilibru termic pentru suprafețele limită au forma:

Aici Q c , Q*c, Q pl și Q pt - transferul de căldură convectiv de la suprafețele interioare ale peretelui în interiorul zonei deservite - pereții deasupra zonei deservite, respectiv podeaua și acoperirea; Q tp.s, Q* tp.s, Q p.p., Q tp.pt - pierderi de căldură prin structurile corespunzătoare; W Cu, W*c, W pl, W nm sunt fluxurile de căldură radiantă de la emițător care ajung la aceste suprafețe. Transferul convectiv de căldură este determinat de dependența cunoscută:

Unde m J este un coeficient determinat luand in considerare pozitia suprafetei si directia fluxului de caldura; F J este aria suprafeţei, m2; Δ t J este diferența de temperatură dintre suprafață și aerul ambiant, °C; J— indicele tipului de suprafață.

Pierdere de căldură Q tJ poate fi exprimat ca

Unde t n este temperatura aerului exterior, °C; t J este temperatura suprafețelor interioare ale structurilor exterioare de închidere, °C; RȘi R n - rezistența la transferul termic și de căldură a gardului exterior, m 2 ° С / W.

S-a obținut un model matematic al proceselor de transfer de căldură și masă sub acțiunea combinată a încălzirii radiante și a ventilației. Rezultatele soluției fac posibilă obținerea principalelor caracteristici ale regimului termic la proiectarea sistemelor de încălzire radiantă pentru clădiri în diverse scopuri echipate cu sisteme de ventilație

Fluxuri de căldură radiante de la emițătorii sistemelor de încălzire radiante wj sunt calculate în termeni de suprafețe de radiație reciprocă conform metodei de orientare arbitrară a emițătorilor și a suprafețelor înconjurătoare:

Unde Cu 0 este emisivitatea unui corp absolut negru, W / (m 2 K 4); ε IJ este gradul redus de emisivitate al suprafețelor implicate în schimbul de căldură euȘi J; H IJ este aria de radiație reciprocă a suprafețelor euȘi J, m2; T I este temperatura medie a suprafeței radiante, determinată din bilanţul termic al radiatorului, K; T J este temperatura suprafeței care primește căldură, K.

Prin înlocuirea expresiilor pentru fluxurile de căldură și debitele de aer în jeturi, obținem un sistem de ecuații care este un model matematic aproximativ al proceselor de transfer de căldură și masă în încălzirea radiantă. Programele de calculator standard pot fi folosite pentru a rezolva sistemul.

S-a obținut un model matematic al proceselor de transfer de căldură și masă sub acțiunea combinată a încălzirii radiante și a ventilației. Rezultatele soluției fac posibilă obținerea principalelor caracteristici ale regimului termic la proiectarea sistemelor de încălzire radiantă pentru clădiri pentru diverse scopuri echipate cu sisteme de ventilație.

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Documente similare

Fundamentele funcționării sistemului de control automat al ventilației de alimentare și evacuare, construcția acestuia și descrierea matematică. Echipamente de proces tehnologic. Alegerea si calculul regulatorului. Studiu de stabilitate ATS, indicatori ai calității acestuia.

lucrare de termen, adăugată 16.02.2011


Caracteristici generale și scop, domenii de aplicare practică a sistemului de control automat pentru ventilație de alimentare și evacuare. Automatizarea procesului de reglementare, principiile acestuia și etapele de implementare. Alegerea fondurilor și justificarea lor economică.

teză, adăugată 04.10.2011


Analiza schemelor standard existente pentru ventilarea automată a magazinelor de producție. Modelul matematic al procesului de ventilare a spațiilor industriale, selecția și descrierea echipamentelor și comenzilor de automatizare. Calculul costului unui proiect de automatizare.

teză, adăugată 06.11.2012


Analiza comparativă a caracteristicilor tehnice ale proiectelor standard ale turnurilor de răcire. Elemente ale sistemelor de alimentare cu apă și clasificarea acestora. Modelul matematic al procesului de reciclare a apei, selecția și descrierea echipamentelor și comenzilor de automatizare.

teză, adăugată 09.04.2013


Caracteristicile generale ale conductei de petrol. Caracteristicile climatice și geologice ale sitului. Plan general al stației de pompare. Ferma principală de pompare și rezervoare PS-3 "Almetyevsk". Calculul sistemului de ventilație de alimentare și evacuare a atelierului de pompe.

teză, adăugată 17.04.2013


Analiza dezvoltării unui proiect de design pentru un baston decorativ. Heraldica ca disciplină specială care se ocupă cu studiul stemelor. Metode de realizare a sculelor pentru modele din ceară. Etape de calcul al ventilației de alimentare și evacuare pentru departamentul de topire.

teză, adăugată 26.01.2013


Descrierea instalației ca obiect de automatizare, opțiuni de îmbunătățire a procesului tehnologic. Calculul și selecția elementelor unui complex de mijloace tehnice. Calculul sistemului de control automat. Dezvoltare de aplicații software.

teză, adăugată 24.11.2014