.

Автоматическая система вентиляции


Устройство и применение автоматической вентиляции теплицы

Мечта практически каждого дачника – это иметь теплицу, которая будет оборудована разнообразными автоматическими системами. Все культуры, которые выращивают в теплицах, очень прихотливы. Даже малейший сквозняк либо колебание температур может нанести им урон или даже убить. Если в теплице очень парко и температура воздуха высока, то необходимо в обязательном порядке открывать форточки и проветривать теплицу. Если этого не делать, то саженцы могут погибнуть от жары. Но, к сожалению, не каждый дачник имеет возможность контролировать процесс проветривания теплицы. Всем владельцам парников в таких ситуациях поможет автоматическая вентиляция теплицы.

Типы автоматической вентиляции

Все системы автоматической вентиляции теплицы разделяют на два типа:

  • Автоматизированные системы, зависимые от электроснабжения;
  • Системы, независимые от электричества, автономные.

Энергозависимые системы проветривания парников работают при помощи электрического тока. Бывают редкие случаи, когда они еще и энергосберегающие, так как работают от солнечных батарей. Главным элементом таких систем является термореле, которое имеет заданные параметры работы, благодаря которым работают электровентиляторы. В свою очередь, они работают на подачу обновленного воздуха, и, одновременно с этим, выгоняют «старый». Вот как устроена автоматическая вентиляция электрозависимых систем.

Положительные стороны энергозависимых систем:

  • Имеет большую мощность и оптимально подходит для парников различных габаритов.
  • Проветривание парника осуществляется в заданное время, либо исходя из датчиков температурного режима.
  • Такие системы имеют компактные размеры и обустроены высокими технологиями.

Отрицательные стороны энергозависимых систем:

  • Так как может произойти сбой напряжения, эти системы нуждаются в дополнительных источниках энергии. Такие сбои чреваты гибелью растений.
  • Если часть системы перейдет в негодность, то ремонтировать придется ее всю.

Автономные системы проветривания теплиц не требуют электроэнергии. Такая система приходит в действие при помощи изменения габаритов некоторых материалов при термонагреве.

Различают три вида автономных систем:

  • Гидравлическая;
  • Биметаллическая;
  • Пневматическая.

Гидравлическая вентиляция

Такая вентиляция надежна и долговечна, и благодаря этим свойствам широко распространена. Гидравлическая вентиляция — это система рычагов, которые соединены с форточками парника. Работа такой системы заключается в расширении жидкости в процессе ее нагрева.

Гидравлическая вентиляция

Принцип работы такой вентиляции достаточно прост: при помощи высоких температур жидкость нагревают, а при низких температурах она сжимается. При повышении температуры, когда жидкость расширяется, рычаги открывают форточки, а при охлаждении – фрамуги закрываются.

Минусом гидравлической вентиляции парников является то, что форточки закрываются очень медленно и, в результате, растения могут погибнуть из-за снижения температуры.

Также еще один недостаток – это дороговизна процесса проветривания из-за сложных технологических процессов и самого производства, но эти все недочеты можно перекрыть высокими преимуществами системы гидравлической вентиляции парников.

Биметаллическая вентиляция

Этот тип вентиляции работает с помощью двух металлических пластин, которые под действием температур деформируются и, воздействуя друг на друга, открывают форточку. При охлаждении пластин форточка закрывается. Такую систему легко установить, тем не менее, она не требует больших финансовых вложений, она долговечна.

Минусом такой технологии является то, что не всегда металл может так расшириться, чтобы приоткрыть форточку. Тем более эти конструкции могут иметь большие габариты, что усложняет их нагрев.

Пневматическая вентиляция

Пневматическая вентиляция

Такие фрамуги можно приобрести в каждом специализированном магазине. Такие системы за последнее время приобретают все большую популярность. Они оснащены толкателями, которые работают по стандартному принципу, также имеется поршень и цилиндр, который содержит масло.

Во время нагрева масло расширяется и толкает поршень вперед, который, в свою очередь, открывает фрамугу. Во время охлаждения жидкости поршень опускается и фрамуга закрывается.

Эти системы отличаются невысокой стоимостью. Их можно легко установить самому. Только необходимо помнить, что их нужно оградить от воздействия на них уличного воздуха.

Технология изготовления автоматической вентиляции

Для изготовления автоматической вентиляции теплицы своими руками необходимо приобрести:

  1. емкость, выполненную из металла либо из пластика объемом 5 литров с герметичной крышкой;
  2. тару объемом один литр;
  3. тонкие трубки, выполненные из металла либо пластика – 2 штуки. Длину их необходимо выбрать так, чтобы она не доходила до дна банки;
  4. Жидкость. Можно использовать воду, масло и т. д.

Автоматическая вентиляция

Берем большую емкость с выбранной жидкостью и погружаем в нее трубку. Далее необходимо герметично закрыть на банке крышку, предварительно сделав в ней отверстие для трубки. С помощью пробки из пенополистирола замазать все герметикам либо пеной.

Берем маленькую тару и также закрепляем в крышке трубку. В самой крышке необходимо сделать маленькое отверстие для воздуха. Далее в банку заливаем выбранную жидкость так, чтобы край трубочки был погружен в нее примерно на 15 мм.

Две тары необходимо скрепить между собой шлангом. Большую банку необходимо прикрепить внутри парника под потолком. Другую емкость необходимо зафиксировать тросом через шкив с точкой открывания форточки.

Требования к фрамуге. Она должна иметь центр вращения посередине своей рамы. Чтобы фрамуга легче закрывалась, на нижней ее раме прикрепляют груз. Верхнюю часть присоединяют к маленькой таре тросом. Верхняя часть фрамуги должна быть в любом случае легче.

Достоинства и недостатки системы автоматической вентиляции

Преимущества автоматической вентиляции теплицы энергозависимого типа:

  • имеют высокую мощность и подходят для вентиляции теплиц различных размеров;
  • работают по заданному режиму, в указанное время с определенным интервалом.
  • имеют компактные размеры и высокотехнологические характеристики.

Особенности вентиляции теплицы

Также как и преимущества, такие системы имеют и недостатки:

  • при отключении либо сбое электроснабжения растения могут умереть в связи резким перепадом температур. Для этого необходимо приобрести дополнительный источник электрического тока.
  • При ремонте такой системы придется выложить немалую сумму.

Преимущества автоматической вентиляции теплицы гидравлического типа:

  • практичность и надежность;
  • независима от электричества, в связи с этим не имеют перебоев в работе;
  • развивает большое усилие, что дает возможность руководить форточками больших размеров.
  • имеет элементарную конструкцию, а также хорошую воспроизводимость.

Недостатки автоматической вентиляции теплицы гидравлического типа:

  • имеет высокую инерционность;
  • из-за своих пологих и линейных характеристик нуждается в четкой конструкции всей системы вентиляции в парнике;
  • температуру можно отследить только там, где размещена система;
  • имеет высокую цену, занимает много времени и трудовых ресурсов на изготовление.

Задачи автоматизации автоматических систем проветривания парников

  1. Обеспечение отвода лишнего теплого воздуха. Для этого необходимо в теплице сделать окна больших размеров, не менее 0,25% от всей площади парника. Они должны быть расположены в верхней части теплицы либо даже на крыше, так как там собирается самый теплый воздух. В самом парнике температура воздуха не должна быть выше 40 градусов.
  2. Сохранение тепла внутри парника, в тех случаях, когда оно наиболее необходимо – когда на улице низкая температура либо пасмурно и дождь. В такой ситуации обязательно требуется иметь автоматику, которая будет регулировать работу форточек. Требуется устанавливать умную автоматизацию системы, которая могла бы обеспечивать открывание всех фрамуг при резком повышении температуры внутри парника. При незначительном нагреве система должна также реагировать, но открывать фрамуги чуть-чуть, а также при холодном воздухе – плотно их закрыть. Такая система должна быть безотказной и иметь высокую надежность.

oventilyatsii.ru

Автоматическая система управления приточно-вытяжной вентиляции (стр. 2 из 6)

3. Постановка и декомпозиция общей задачи управления технологическим процессом

Управляющие функции можно условно разделить на две категории. Первая объединяет функции управления, определяемые технологией и оборудованием обработки воздуха. Вторая – дополнительные функции, которые большей частью являются сервисными.

Технологические функции управления СКВ практически неизменны, то есть являются типовыми и различаются в основном способом реализации, а, следовательно, качеством и надежностью работы. Большинство этих функций определяется требованиями, предъявляемыми к САУ нормативными документами (СНиП, ПУЭ, ГОСТ и другие) [2, 3].

В общем виде основные технологические функции управления СКВ могут быть разделены на следующие группы:

- контроль и регистрация параметров;

- оперативное и программное управление;

- функции защиты и блокировки;

- регулирующие функции.

3.1 Контроль и регистрация параметров

Обязательными параметрами контроля [3 (п.9.7.)] являются:

- температура и давление в общих подающем и обратном трубопроводах и на выходе каждого теплообменника;

- температура воздуха наружного, рециркуляционного и приточного после теплообменника, а также температура и относительная влажность (при ее регулировании) в помещении в системах кондиционирования.

Другие параметры в системах вентиляции и кондиционирования контролируются по требованию технических условий на оборудование или по условию эксплуатации.

Дистанционный контроль предусматривают для измерения основных параметров технологического процесса или параметров, задействованных в реализации других функций управления. Такой контроль осуществляется с помощью датчиков и измерительных преобразователей с выводом (при необходимости) измеренных параметров на индикатор или экран управляющего прибора.

Для измерения других параметров обычно используют местные (переносные или стационарные) приборы – показывающие термометры, манометры или термоманометры.

Применение местных контролирующих приборов не нарушает основной принцип систем управления – принцип обратной связи. В этом случае он реализуется с помощью человека (оператора или обслуживающего персонала).

Регистрацию основных параметров следует предусматривать только по технологическим требованиям.

3.2 Оперативное и программное управление

Последовательность пуска. Для обеспечения нормального пуска системы кондиционирования или вентиляции следует учитывать:

А) Предварительное открытие воздушных заслонок до пуска вентиляторов. Это выполняется в связи с тем, что не все заслонки в закрытом состоянии могут выдержать перепад давлений, создаваемый вентилятором, а время полного открытия заслонки электроприводом доходит до двух минут.

Б) Разнесение моментов запуска электродвигателей. Асинхронные электродвигатели имеют большие пусковые токи. Так, компрессоры холодильных машин имеют пусковые токи, в 5–7 раз превышающие рабочие (до 100А и более). Если одновременно запустить вентиляторы, холодильные машины и другие приводы, то из-за большой нагрузки на электрическую сеть здания сильно упадет напряжение, и электродвигатели могут не запуститься. Поэтому запуск электродвигателей, особенно большой мощности, необходимо разносить по времени.

В) Предварительный прогрев калорифера. Если включить кондиционер, не прогрев водяной калорифер, то при низкой температуре наружного воздуха может сработать защита от замораживания. Поэтому при включении кондиционера необходимо открыть заслонки приточного воздуха, открыть трехходовой клапан водяного калорифера и прогреть калорифер. Как правило, эта функция включается при температуре наружного воздуха ниже 12 °С.

Последовательность останова. При отключении системы следует учитывать:

А) Задержку остановки вентилятора приточного воздуха в установках с электрокалорифером. После снятия напряжения с электрокалорифера следует охлаждать его некоторое время, не выключая вентилятор приточного воздуха. В противном случае нагревательный элемент калорифера (тепловой электрический нагреватель – ТЭН) может выйти из строя.

Б) Задержку выключения холодильной машины. При выключении холодильной машины хладагент сосредоточится в самом холодном месте холодильного контура, т. е. в испарителе. При последующем пуске возможен гидроудар. Поэтому перед выключением компрессора, сначала закрывается клапан, устанавливаемый перед испарителем, а затем при достижении давления всасывания 2,0–2,5бар, компрессор выключается. Вместе с задержкой выключения компрессора производится задержка выключения приточного вентилятора.

Резервирующие и дополняющие функции закладываются при работе в схеме нескольких одинаковых функциональных модулей (электрокалориферов, испарителей, холодильных машин), когда в зависимости от затребованной производительности включаются один или несколько элементов. Для повышения надежности устанавливаются резервные вентиляторы, электронагреватели, холодильные машины. При этом периодически (например, через 100ч) основной и резервный элементы меняются функциями, выравнивая, таким образом, их время наработки.На рисунке 1 показан типовой график включения и отключения аппаратов и устройств приточно-вытяжной системы. Весь этот цикл система должна отрабатывать автоматически, а, кроме того, должен быть предусмотрен индивидуальный пуск оборудования, который необходим при наладке и профилактических работах.

Рисунок 1 – Типовой график работы приточно-вытяжной вентиляции

Немаловажное значение имеют функции программного управления, такие как смена режимов «зима-лето» и «день-ночь». Особенно актуальна реализация этих функций в современных условиях дефицита энергетических ресурсов. В простейшем случае эти функции предусматривают или вообще отключение СКВ в определенный момент времени, или снижение (повышение) заданного значения регулируемого параметра (например, температуры) в зависимости от периода суток («день-ночь») или изменения тепловых нагрузок в обслуживаемом помещении. Более эффективным, но и более сложным в реализации, является программное управление, предусматривающее автоматическое изменение структуры СКВ и алгоритма ее функционирования не только в традиционном режиме «зима-лето», но и в переходных режимах [1].

При этом основной мотивацией и критерием оптимизации, как правило, является стремление обеспечить, возможно, минимальное потребление энергии при ограничениях на капитальные затраты, габариты и так далее.

3.3 Защитные функции и блокировки

Защитные функции и блокировки общие для систем автоматики и электрооборудования (защита от короткого замыкания, перегрева, ограничения перемещения и тому подобное) оговорены межведомственными нормативными документами. Такие функции, обычно, реализуются отдельными аппаратами (предохранителями, устройствами защитного отключения, конечными выключателями и так далее). Их применение регламентируется правилами устройства электроустановок (ПУЭ), нормативными правовыми актами по охране труда (НПА ОП) и правилами пожарной безопасности (ППБ).

3.3.1 Защита от замерзания

Функция автоматической защиты от замерзания должна быть предусмотрена в районах с расчетной температурой наружного воздуха для холодного периода минус 5°С и ниже [3 (п.9.18.)]. Защите подлежат теплообменники первого подогрева и рекуператоры.

Выделяют три основных фактора, способствующих замерзанию воды:

- ошибки, допущенные при проектировании и связанные с завышенной поверхностью нагрева, обвязкой по теплоносителю и способом управления;

- превышение температуры горячей воды, и как следствие резкое снижение скорости движения воды, из-за чего создается опасность замерзания воды в теплообменнике;

- опасность замерзания в нерабочее время при перетекании холодного воздуха из-за негерметичности клапана наружного воздуха и при полном закрытии плунжера водяного клапана.

Обычно защита от замерзания теплообменников выполняется на базе датчиков или датчиков-реле температуры воздуха за аппаратом и температуры теплоносителя в обратном трубопроводе.

3.3.2 Защита технологической аппаратуры и электрооборудования

Контроль загрязненности фильтра оценивается падением давления на нем, которое измеряется дифференциальным датчиком давления. Датчик измеряет разность давлений воздуха до и после фильтра. Допустимое падение давления на фильтре указывается в его паспорте (обычно 150–300Па). Эта разность устанавливается при наладке системы на дифференциальном датчике (уставка датчика). При достижении уставки от датчика поступает сигнал о предельной запыленности фильтра и необходимости его обслуживания или замены. Если в течение определенного времени (обычно 24 часов) после выдачи сигнала предельной запыленности фильтр не будет очищен или заменен, необходимо предусмотреть аварийную остановку системы.

mirznanii.com

Автоматическая система управления приточно-вытяжной вентиляции (стр. 4 из 6)

Регуляторы расхода (клапаны) изменяют расход воздуха Gв или воды Gw при повороте створок на угол α или перемещении плунжера h. При мгновенном изменении α или h расход воздуха или воды также меняется мгновенно. Поэтому клапаны являются обычными усилительными звеньями, в которых входная и выходная величины связаны коэффициентом передачи. Для воздушного клапана , где – сечение клапана. Для водяного клапана при данном диаметре клапана и типе плунжера . Функции и обычно нелинейны, и коэффициенты передачи при разных положениях α или h могут меняться значительно, если клапаны поставлены без расчета.

Основным элементом CКВ является обслуживаемое помещение (ОП), в котором постоянно совершается переход воздуха из одного состояния в другое. Для поддержания заданных параметров в обслуживаемое помещение подается приточный воздух с параметрами, отличными от параметров внутри помещения. Перемешиваясь с внутренним воздухом и вытесняя его, приточный воздух ассимилирует избыточное тепло и влагу или подогревает и увлажняет воздух помещения.

Обслуживаемое помещение характеризуется рассредоточенными показателями воздуха. Учет рассредоточенных характеристик затруднен, поэтому помещение при решении задач автоматического регулирования рассматривается как объект с сосредоточенными параметрами, т. е. температура и влажность воздуха определяются в наиболее типичной (рабочей) зоне. Именно в такой зоне должны быть установлены датчики регулируемых параметров.

Рисунок 4 – Обобщенная функциональная модель обслуживаемого помещения как объекта регулирования

На функциональной схеме обслуживаемого помещения (рисунок 4) выделены внешние возмущающие воздействия (тепловая Qн, влажностная Wн и аэродинамическая Gн нагрузки) и внутренние (тепловая Qпом, влажностная Wпом и газовая Спом нагрузки). Входными параметрами являются: температура tпр, влажность dпр и расход подаваемого в помещение воздуха Gпр, и соответственно регулируемыми: tпом, dпом и Спом. В системах комфортного кондиционирования для стабилизации заданного состояния воздуха, т. е. двух независимых переменных tпом и dпом можно использовать, в общем случае, три управляющие воздействия: tпр, dпр и Gпр. Особенности применения каждого определяются исходными условиями, ограничениями, накладываемыми на систему, а также экономическими соображениями.

Обычно в кондиционируемых помещениях переменна тепловая нагрузка, влажностная – относительно постоянна, а газовая – требует некоторого минимального расхода наружного воздуха.

Для такого объекта возможны три вида систем стабилизации температуры: с постоянным или переменным расходом воздуха и смешанные.

Управление температурой помещения с помощью изменения расходов приточного и удаляемого воздуха (количественное регулирование), несмотря на преимущества, связанные с экономией теплоты, воды и электроэнергии, уменьшении мгновенных и годовых расходов, реализуется редко. Это связано с относительно высокими капитальными затратами и сложностью управления, особенно многозональных систем. Поэтому, наиболее распространенными являются системы стабилизации температуры в помещении по каналу изменения температуры приточного воздуха (качественное управление). Такие системы наиболее полно исследованы как объекты автоматизации: выведены аналитически и экспериментально подтверждены передаточные функции, значения коэффициентов передач и постоянных времени.

Динамические свойства помещения зависят от кратности воздухообмена Кв, обобщенного размера помещения lV (отношение объема помещения Vпом к площади поверхности ограждений F), коэффициентов теплопередачи ограждений Когр и постоянной времени ограждения Тогр. Аналитически передаточная функция по каналу температуры приточного воздуха получена в виде

, (1)

где Kпом и Тогр могут быть определены по показателям Кв, lV, Когр,

теплопроводности св и плотности ρв воздуха [2];

Тпом – постоянная времени помещения – может быть определена как

Тпом ≈Кв-1.

1 – эксперимент; 2 – расчет

Рисунок 5 – Процесс изменения температуры в помещении

Анализ кривых переходного процесса, построенных на основании приведенной передаточной функции и экспериментальных данных, показывает, что процесс изменения температуры в помещении имеет два явно выраженных участка (рисунок 5). На первом (А) – процесс изменения температуры происходит быстро, скорость изменения температуры при этом зависит от кратности воздухообмена Кв. По литературным данным этот отрезок времени составляет (3–4)Кв-1. По мере поглощения теплоты ограждением и оборудованием скорость изменения температуры воздуха замедляется (участок В), проявляется инерционность ограждений (Тогр может составлять порядка десятка часов). Поэтому, теоретический конец переходного процесса достигается через несколько суток.

Учитывая, что для помещений характерны периоды изменения составляющих тепловой нагрузки от нескольких минут до часов, в задачах с такими периодами колебаний можно пренебречь инерционностью ограждений и представить помещение апериодическим звеном первого порядка с передаточной функцией

.(2)

Рисунок 6

По экспериментальной кривой разгона (рисунок 6) определяем параметры объекта регулирования: коэффициент теплопередачи помещения Кпом=0,88 и постоянной времени помещения Тпом=125 секунд. Запишем передаточную функцию, подставив в формулу 2 численные значения:

(3)

7. Выбор и расчет регулятора

Задача выбора закона управления и типа регулятора состоит в следующем: необходимо выбрать такой тип регулятора, который при минимальной стоимости и максимальной надежности обеспечивал бы заданное качество регулирования. Могут быть выбраны релейные, непрерывные или дискретные (цифровые) типы регуляторов.

В качестве непрерывных регуляторов предполагается использовать регуляторы, реализующие И, П, ПИ, ПД и ПИД - законы управления. Теоретически, с усложнением закона регулирования качество работы системы улучшается.

Реализация П-регулятора требует применения регулируемого усилительного элемента (механического, пневматического, электрического и т. п.), который может функционировать как с привлечением добавочного источника энергии, так и без него. Последняя разновидность П-регуляторов называется регуляторами прямого действия. Примером регулятора прямого действия в СКВ является – терморегулирующий вентиль (ТРВ), предназначенный для регулировки количества хладагента, подаваемого в испаритель, в зависимости от температуры перегретого пара на выходе испарителя. Изменение Кп (настройка ТРВ) производится с помощью вращения регулировочного винта. Другой разновидностью П-регуляторов являются позиционные регуляторы, которые реализуют пропорциональный закон регулирования при Кп, стремящемся к бесконечности и формируют выходной сигнал Uр, имеющий определенное число постоянных значений, например, два или три, соответствующие двух- или трехпозиционным регуляторам. Такие регуляторы иногда называют релейными из-за сходства их графических характеристик с характеристиками реле. Параметром настройки таких регуляторов служит величина зоны нечувствительности Δε.

В технике автоматизации систем кондиционирования и вентиляции двухпозиционные регуляторы в виду простоты и надежности нашли широкое применение при регулировании температуры (термостаты), давления (прессостаты) и других параметров состояния процесса [1]. Двухпозиционные регуляторы используются также в системах автоматической защиты, блокировок и переключения режимов работы оборудования. В этом случае их функции выполняют датчики-реле.

Несмотря на указанные достоинства П-регуляторов, они обладают большой статической ошибкой (при малых значениях Кп) и склонностью к автоколебаниям (при больших значениях Кп). Поэтому при более высоких требованиях к регулирующим функциям систем автоматики по точности и устойчивости применяют и более сложные законы регулирования, например, ПИ- и ПИД-законы.

ПИ-закон регулирования характеризуется наличием второй составляющей – интегральной (И), которая суммирует во времени сигнал ∆, тем самым заставляя регулирующий орган занять положение, соответствующее нулевой статической ошибке. Кроме Кп, ПИ –регулятор имеет второй параметр настройки Ти– время интегрирования. Сочетание значений этих параметров настройки определяет приемлемый характер протекания переходного процесса по его длительности и колебательности.

В ПИД – регуляторе, кроме упомянутых пропорциональной и интегральной составляющих, введена еще дифференциальная (Д), которая вырабатывает регулирующее воздействие пропорциональное скорости изменения ∆ и характеризуется параметром настройки Тд (постоянная времени дифференцирования). Такие регуляторы предпочтительны для объектов с резкими перепадами температур (скачкообразное изменение теплопритоков) или с большим транспортным запаздыванием (длинные трубо- и воздухопроводы).

mirznanii.com

Автоматическая система управления приточно-вытяжной вентиляции (стр. 3 из 6)

Аналогичные датчики устанавливаются на вентиляторах. Если выйдет из строя вентилятор или ремень привода вентилятора, то система должна быть остановлена в аварийном режиме.

Защиты и блокировки электрического калорифера. Особые меры защиты и блокировок необходимы при использовании в системах вентиляции и кондиционирования электрического калорифера.

Если при низкой температуре наружного воздуха полной мощности электрического калорифера для поддержания заданной температуры недостаточно, то снижается производительность (скорость вращения) вентиляторов. Следует помнить, что при снижении скорости вращения вентиляторов количество поступившего в помещение воздуха может не соответствовать требованиям санитарных норм. Однако это позволяет обеспечить работу центрального кондиционера до температуры наружного воздуха минус 20–25 °С.

Кроме того, при отсутствии потока воздуха электрокалорифер выйдет из строя через 10–15 секунд, что недопустимо. Поэтому для защиты электрокалорифера при отсутствии потока воздуха необходимо его отключение по команде датчика потока или блокирование его работы при неработающем вентиляторе.

В калориферах, как правило, устанавливают еще два ступени защиты:

первая ступень – защита от перегрева с самовозвратом (температура срабатывания 50 °С);

вторая ступень – защита от возгорания с ручным возвратом (температура срабатывания 150 °С).

Первая ступень срабатывает обратимо, то есть после того, как температура воздуха за электрокалорифером снизится до 40°С, калорифер включается снова. Однако если такое выключение случится несколько раз в течение определенного времени (например, одного часа), то необходимо аварийное отключение системы. При срабатывании второй ступени система должна отключиться, включить ее повторно можно только вручную после устранения неисправности.

Кроме того, автоматические блокировки регламентированы для:

- открывания и закрывания клапанов наружного воздуха при включении и отключении вентиляторов [3 (п.9.13а)];

- открывания и закрывания клапанов систем вентиляции, соединенных воздухопроводами для полной или частичной взаимозаменяемости при выходе из строя одной из систем [3 (п.9.13б)];

- закрывания клапанов систем вентиляции для помещений, защищаемых установками газового пожаротушения при отключении вентиляторов систем вентиляции этих помещений [3 (п.9.13в)];

- обеспечения минимального расхода наружного воздуха в системах с переменным расходом [3 (п.9.15)] и др.

3.4 Регулирующие функции

Регулирующие функции – автоматическое поддержание заданных параметров являются основными по определению [3 (п.9.11)]для систем воздушного отопления, приточной и вытяжной вентиляции, работающей с переменным расходом, рециркуляцией воздуха, систем кондиционирования, холодоснабжения и местного увлажнения воздуха в помещениях. При этом для систем кондиционирования оговаривается точность поддержания параметров воздуха (если отсутствуют специальные требования), которая составляет в точках установки датчиков ± 1°С по температуре и ±7% по относительной влажности.

Эти функции выполняются с помощью замкнутых контуров регулирования, в которых принцип обратной связи присутствует в явном виде: информация об объекте, поступающая от датчиков, преобразуется регулирующими устройствами в управляющие воздействия. На рисунке 2 приведен пример контура регулирования температуры приточного воздуха в канальном кондиционере. Температура воздуха поддерживается водяным калорифером, через который пропускается теплоноситель. Воздух, проходя через калорифер, нагревается. Температура воздуха после водяного калорифера измеряется датчиком (Т), далее ее величина поступает на устройство сравнения (УС) измеренного значения температуры и температуры уставки. В зависимости от разности между температурой уставки (Tуст) и измеренным значением температуры (Тизм) устройство управления (Р) вырабатывает сигнал, воздействующий на исполнительный механизм (М – электропривод трехходового клапана). Электропривод открывает или закрывает трехходовой клапан до положения, при котором ошибка ε = Tуст – Тизм будет минимальной.

Т - датчик; УС - устройство сравнения; Р - регулирующее устройство; М - исполнительное устройство; РО - регулирующий орган; ОУ - объект управления

Рисунок 2 – Контур регулирования температуры приточного воздуха в воздуховоде с водяным теплообменником

Таким образом, построение системы автоматического регулирования на основании требований к точности и другим параметрам ее работы (устойчивости, колебательности и других) сводится к выбору ее структуры и элементов, а также к определению параметров регулятора. Обычно, это выполняется специалистами по автоматизации с использованием классической теории автоматического регулирования [4]. Отметим только, что параметры настройки регулятора определяются динамическими свойствами объекта управления и выбранным законом регулирования. Закон регулирования – взаимосвязь между входным (∆) и выходным (Uр) сигналами регулятора.

4. Выбор принципиальных технических решений

Способ реализация функций управления в системах автоматики обычно определяется общим уровнем развития элементной базы. До 90-х годов прошлого столетия в промышленности (в том числе и в СКВ) доминировал принцип «аппарат-функция». Его суть заключалась в том, что конкретную функцию в локальных системах автоматики реализовало конкретное устройство, выполненное, как правило, на базе релейно-контакторной аппаратуры. Реализация более сложных систем управления по такому принципу построения в настоящее время практически не осуществляется. Современные САУ в качестве средств управления используют, как правило, электронные цифровые устройства на базе микропроцессоров. По своим техническим возможностям эти устройства позволяют обеспечить управление множеством параметров.

Аналогом разрабатываемой системе автоматизации кондиционирования и вентиляции воздуха может служить вентиляционная установка Marta фирмы 2VV. Компактная приточная установка данной фирмы всасывает свежий воздух из окружающей среды и циркуляционный воздух из проветриваемого помещения. Количество циркуляционного воздуха можно установить в пределах 0-100%. Кроме того, воздух нагревается и фильтруется. Двухступенчатое фильтрование обеспечивает не только захват частиц, рассеянных в воздухе, но также частично улавливает запах. Обработанный воздух выдувается в помещение. Компактная приточная установка Marta является компактной вентиляционной установкой с пластмассовой дизайновой крышкой и коробкой из листовой стали. В задней части компактной приточной установки находится всасывающий патрубок для свежего воздуха, а в нижней - решетка для рециркуляционного воздуха. Соотношение перемешивания можно регулировать с помощью механического смесительного клапана.

Установка снабжена центробежным вентилятором с отводом прямого действия, электрическим нагревателем, углеродным фильтром и складчатым фильтром. Воздух из установки поступает прямо в помещение через продувочную решетку.

Разрабатываемая же система автоматизации при всем прочем позволяет:

- повысить точность поддержания регулирующих параметров и надежность работы системы;

- уменьшить габариты средств управления;

- упростить монтаж и сократить сроки его выполнения;

- облегчить эксплуатацию системы.

В ряде случаев, за счет перечисленных достоинств, можно уменьшить фактическую стоимость средства автоматики с учетом капитальных и эксплуатационных затрат.

5. Разработка технического задания на создание системы автоматизации

В системе имеется один контур регулирования и контролируется два параметра: разность давления в воздуховоде на входе и выходе из фильтра, а также температура наружного воздуха вокруг водяного калорифера.

Таблица 1 – Задание на создание системы автоматизации

6. Математическое описание объекта регулирования

При создании и внедрении САР вентиляции и кондиционирования воздуха необходимо знать характеристики, как определенных элементов СКВ, так и системы в целом, которые описывают их поведение в переходных и установившихся режимах. Только по таким характеристикам можно оптимально выбрать регулятор, датчики, исполнительные механизмы, построить САР и произвести ее наладку.

Наиболее широко используются методы математического описания САР на основе передаточных функций W(p), которые отражают взаимосвязь входных и выходных параметров отдельных элементов и всей системы [1].

Обобщенную структурную схему САР можно представить в виде, показанном на рисунке 3:

Рисунок 3 – Обобщенная структурная схема САР

Датчики параметров воздуха и тепловлагоносителей можно рассматривать как апериодическое звено первого порядка. Их инерционность (постоянная времени) зависит от конструкции и массы чувствительного элемента. Еще в более сильной степени инерционность зависит от скорости воздуха. При неподвижном воздухе постоянная времени датчиков достигает десятков минут и для помещений может оказаться самой большой постоянной среди звеньев объекта. Поэтому с целью снижения инерционности применяют локальное повышение скорости воздуха вблизи датчика, установку датчиков в приточном или рециркуляционном воздухопроводах и другие приемы.

mirznanii.com


Смотрите также