Файл: Сроков их окупаемости и обеспечения наибольшего прироста продукции на.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 03.02.2024
Просмотров: 29
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
проходящая через калорифер, нагревается. Температура воздуха после калорифера измеряется при помощи датчика температуры (Т), значения которого получает устройство сравнения (УС).
Так же на устройство сравнения поступает задающий сигнал. В данной схеме устройство управления (Р) приводит в движение электропривод (М), там самым открывает или закрывает трехходовой клапан до положения, при котором ошибка регулирования формула (1.1) будет минимальна:
???? = Тзад − Тизм (1)
где Тзад – заданная температура;
Тизм – измеренная температура.
Рисунок 3 – Контур регулирования температуры приточного воздуха в воздуховоде с водяным теплообменником: Т - датчик; УС – устройство сравнения; Р - регулирующее устройство; М - исполнительное устройство
Таким образом, если к системе автоматического регулирования применяются высокие требования точности температуры и других параметров, то необходимо уделить внимание выбору структуры и ее элементов, а также к определению параметров регулятора. Параметры настройки регулятора определяются динамическими свойствами объекта управления и выбранным законом регулирования.6
Самым простым законом регулирования является пропорциональный, в котором ∆ и Uр связаны между собой постоянным коэффициентом Кп. Регулятор с пропорциональным законом, называют П-регулятор, в котором Кп является параметром настройки. Как и в любом регуляторе у П-регулятора есть погрешность регулирования, которая определяется по формуле:
∆????(????) = Кр ∗ ∆????(????) (1.2)
где ∆????(????), ∆????(????) – выходной и входной сигналы регулятора;
Кр – коэффициент пропорциональности, являющийся параметром настройки П-регулятора.
Такие регуляторы обычно называют релейными, так как их графические характеристики схожи с характеристиками реле. В технике автоматизации двухпозиционные реле нашли большое применение из-за своей просты и надежности.7
Несмотря на достоинства и простоту, П-регулятор имеет большую статическую ошибку при малых значениях Кр, а при больших значениях Кр регулятор склонен к автоколебаниям. Поэтому при высоких требованиях точности систем управления, используют более сложные законы регулирования, например, ПИ- и ПИД-законы.
Существует несколько типовых схем автоматизированной системы вентиляции. Перед проектированием необходимо более подробно их изучить так как каждая схема имеет ряд достоинств и недостатков. Несмотря на существование большого количества схем, довольно сложно создать систему автоматического управления, которая была бы гибкой относительно производства, на котором внедряется. Исходя из этого при проектировании системы автоматического управления приточной системой вентиляции, необходимо провести тщательный анализ производственных процессов, анализ электро- и пожаробезопасности.
Существует ряд требований к системе промышленной вентиляции и кондиционирования:
1) Нормы санитарного и гигиенического контроля, которые определяют минимально время на локализацию и удаление вредных выделений в рабочем помещении, создание комфортной обстановки для персонала;
2) Звуковые. Шумность работы оборудования не должна превышать существующие требования;
3) Противопожарные. Компоненты промышленной вентиляции для помещений подбираются и устанавливаются строго с учетом требований противопожарной безопасности;
4) Эксплуатационные. Способы монтажа всех приборов и трубопроводов должен учитывать необходимость систематических осмотров и технического обслуживания;
5) Энергосберегающие. Вентиляция должна быть максимально эффективна при минимальных затратах электроэнергии.
При проектировании системы вентиляции необходимо рассматривать следующие группы:
1) Общие данные: территориальное расположение объекта; назначение объекта.
2) Сведения о здании и помещениях: планы и размеры помещения; категории помещений с противопожарными нормами; расположение и характеристики имеющихся систем вентиляции.
3) Сведения о технологическом процессе: спецификации и расположение технологического оборудования; режимы работы оборудования; выделение веществ в окружающую среду.
4) Сведения о имеющейся системе вентиляции: производительность (мощность, воздухообмен).
При расчете автоматической системы приточной вентиляции в качестве исходных данных выносят:
1) Пределы регулирования;
2) Параметры воздуха, подлежащего регулированию;
3) Работа автоматики при поступлении сигналов от других систем.
Исходя из возложенных задач на систему автоматического управления приточной вентиляции, проектируются исполнительные системы автоматики. Рассмотрим некоторые схемы системы управления вентиляцией, охарактеризуем некоторые из них относительно решения задачи дипломного проекта (рис. 4).
Рисунок 4 – САУ приточной вентиляции
Данные схемы имеют не значительные отличия друг от друга. В приточной системе вентиляции с функцией обогрева (рис. 4а) имеется автоматические жалюзи, угол которых изменяется при помощи электропривода. Далее в системе установлен подогрев воздушного клапана и фильтр с контролем засорения. Функцию обогрева воздуха осуществляет водяной теплообменник с контролем обмерзания и контролем температуры обратной воды. Перед обслуживаемым помещением расположен приточный вентилятор, который оснащен датчиком перепада давления. 8
В схеме также присутствуют датчики, предоставляющие информацию о температуре на входе в систему, температуру теплообменника, а также температуру притока и внутри обслуживаемого помещения. Схема (рис. 4б) отличается от схемы (рис. 4а), только тем, что в схеме присутствует водяной охладитель.
Данные системы автоматики нашли свое применение на производстве и в офисных помещениях. В данных схемах обычно объектом управления валяется шкаф автоматики (пульт управления). Охлаждение воздуха не является основной функцией системы вентиляции, так как охлаждение производственных помещений малоэффективно, а подогрев является основным условием функционирования системы автоматического управления приточной вентиляции. В приточной системе вентиляции сброс излишнего давления осуществляется за счет открывания окон.
В зависимости от способов стабилизации существуют несколько видов теплообменников:
1) Водяной. Для выработки тепла используется вода из системы отопления или специального прибора – калорифера.
2) Электрический. Для выработки теплоэнергии используется сеть электроэнергии помещения.
3) Грунтовый. Для выработки тепла используется природная температура.
4) Рекуператор. Данный вид теплообменника используется в приточно- вытяжных системах. Изменение температуры происходит за счет смешивания приточного и вытяжного воздуха.
В приточной вентиляции одновременно может просовывать от двух до четырех рядов водяных теплообменников. У водяного теплообменника имеется недостаток, а именно невозможность регулировки температуры втягиваемого воздуха. Для того, чтобы была возможность регулировки температуры используют трехходовой кран.
Трехходовой смеситель работает в трех режимах:
1) Рециркуляция (большой круг);
2) Циркуляция без смешивания (малый круг);
3) Смешивание пополам.
Трехходовые раны бывают как ручные, так и автоматические. Водяные теплообменники являются уязвимым местом в системе вентиляции, так как он может выйти из строя, если температура воздуха на улице значительно ниже нуля (происходит замерзание калорифера), система была неправильно подключена.
Исходя из анализа существующих схем, в выпускной квалифицированной работе для рассмотрения и решения задачи автоматизации была выбрана приточная система вентиляции с водяным теплообменником.
Работа системы заключается в следующем. Приточный (свежий воздух с улицы) подается в систему воздуховодов, пройдя предварительную подготовку - фильтрацию, нагрев или охлаждение. После чего он распределяется в необходимом по расчетам количестве по помещениям.
В то же время из каждого помещения, куда подается свежий воздух, удаляется «отработанный» воздух в таком же количестве для обеспечения баланса давления. Таким образом, происходит «воздухообмен» - постоянная смена воздуха в помещениях.9
Итак, рассматривая устройство приточно-вытяжной системы вентиляции здания, следует знать, что включает в себя подобная система.
Воздуховоды - необходимы для проведения и подачи воздушного потока. Форма воздуховодов, материал, а также их параметры определяются исходя из расчетов.
Вентиляторы - создают необходимое давление для подачи/удаления воздуха. Используют осевые и центробежные.
Преимущества осевого: малый вес, легкость монтажа; преимущество центробежного (радиального): высокая производительность и высокий напор.
Воздухораспределители (диффузоры, решетки) - служат для подачи воздуха в помещения. Могут выполнять декоративную функцию - при желании можно заказать решетку любого цвета, размера или даже формы.
Регулировочные клапаны, шиберы, заслонки - выполняют роль регулирования расходов воздуха и балансировки системы.
Фильтры - предназначены для защиты системы и помещения как от относительно крупного мусора (пыль, насекомые, пух), так и от мелких загрязнений.
Калориферы (нагреватели - водяные, электрические) - служат для подогрева подаваемого в помещение воздуха в зимний период года до комнатной температуры.
Рекуператор - служит для подогрева, подаваемого в воздух помещения за счет отводимого воздуха. Состоит из узких каналов, расположенных через один (горячий, холодный, горячий, холодный и т.д.), по которым перемещаются потоки воздуха. При этом происходит нагрев холодного воздуха теплым. Системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла позволяют экономить до 70% тепла, тем самым снижая в разы потребление электроэнергии на нагрев.
Шумоглушитель - служит для снижения уровня шума, при высоких скоростях воздуха в канале.
Решетка наружная воздухозаборная, защищает вентиляцию от попадания внутрь посторонних предметов.
Шкаф автоматики - выполняет функцию управления системой и взаимодействие компонентов системы. Он отвечает за следующие функции:
1) включение/отключение системы;
Самым важным, и наиболее сложным оборудование приточно-вытяжной системы вентиляции является приточно-вытяжная установка. Она может быть сборной или моноблочной.
Сборные установки - делают под конкретные задачи каждого клиента, производство компонует установку из нескольких отдельных блоков с элементами - блок с рекуператором, блок охлаждения, блок фильтрации и т.д. Такие установки, как правило, делают большой производительности (от 3000 м3/ч) и используются там, где нужно скомпоновать оборудование под конкретные требования объекта. Обычно это крупные объекты.
Моноблочные установки - бывают обычно небольшой производительности (от 200 до 3000 м3/ч) и продаются готовым изделием, к которому необходимо просто подвести систему воздуховодов и электропитание. Их используют на небольших объектах, где важна компактность и невысокая стоимость системы.
Проект вентиляции преимущественно зависит от площади помещения, количества людей, рода их деятельности, уровня физической активности, оборудования (если это производственный цех или что-то подобное).
Так же на устройство сравнения поступает задающий сигнал. В данной схеме устройство управления (Р) приводит в движение электропривод (М), там самым открывает или закрывает трехходовой клапан до положения, при котором ошибка регулирования формула (1.1) будет минимальна:
???? = Тзад − Тизм (1)
где Тзад – заданная температура;
Тизм – измеренная температура.
Рисунок 3 – Контур регулирования температуры приточного воздуха в воздуховоде с водяным теплообменником: Т - датчик; УС – устройство сравнения; Р - регулирующее устройство; М - исполнительное устройство
Таким образом, если к системе автоматического регулирования применяются высокие требования точности температуры и других параметров, то необходимо уделить внимание выбору структуры и ее элементов, а также к определению параметров регулятора. Параметры настройки регулятора определяются динамическими свойствами объекта управления и выбранным законом регулирования.6
Самым простым законом регулирования является пропорциональный, в котором ∆ и Uр связаны между собой постоянным коэффициентом Кп. Регулятор с пропорциональным законом, называют П-регулятор, в котором Кп является параметром настройки. Как и в любом регуляторе у П-регулятора есть погрешность регулирования, которая определяется по формуле:
∆????(????) = Кр ∗ ∆????(????) (1.2)
где ∆????(????), ∆????(????) – выходной и входной сигналы регулятора;
Кр – коэффициент пропорциональности, являющийся параметром настройки П-регулятора.
Такие регуляторы обычно называют релейными, так как их графические характеристики схожи с характеристиками реле. В технике автоматизации двухпозиционные реле нашли большое применение из-за своей просты и надежности.7
Несмотря на достоинства и простоту, П-регулятор имеет большую статическую ошибку при малых значениях Кр, а при больших значениях Кр регулятор склонен к автоколебаниям. Поэтому при высоких требованиях точности систем управления, используют более сложные законы регулирования, например, ПИ- и ПИД-законы.
Существует несколько типовых схем автоматизированной системы вентиляции. Перед проектированием необходимо более подробно их изучить
так как каждая схема имеет ряд достоинств и недостатков. Несмотря на существование большого количества схем, довольно сложно создать систему автоматического управления, которая была бы гибкой относительно производства, на котором внедряется. Исходя из этого при проектировании системы автоматического управления приточной системой вентиляции, необходимо провести тщательный анализ производственных процессов, анализ электро- и пожаробезопасности.Существует ряд требований к системе промышленной вентиляции и кондиционирования:
1) Нормы санитарного и гигиенического контроля, которые определяют минимально время на локализацию и удаление вредных выделений в рабочем помещении, создание комфортной обстановки для персонала;
2) Звуковые. Шумность работы оборудования не должна превышать существующие требования;
3) Противопожарные. Компоненты промышленной вентиляции для помещений подбираются и устанавливаются строго с учетом требований противопожарной безопасности;
4) Эксплуатационные. Способы монтажа всех приборов и трубопроводов должен учитывать необходимость систематических осмотров и технического обслуживания;
5) Энергосберегающие. Вентиляция должна быть максимально эффективна при минимальных затратах электроэнергии.
При проектировании системы вентиляции необходимо рассматривать следующие группы:
1) Общие данные: территориальное расположение объекта; назначение объекта.
2) Сведения о здании и помещениях: планы и размеры помещения; категории помещений с противопожарными нормами; расположение и характеристики имеющихся систем вентиляции.
3) Сведения о технологическом процессе: спецификации и расположение технологического оборудования; режимы работы оборудования; выделение веществ в окружающую среду.4) Сведения о имеющейся системе вентиляции: производительность (мощность, воздухообмен).
При расчете автоматической системы приточной вентиляции в качестве исходных данных выносят:
1) Пределы регулирования;
2) Параметры воздуха, подлежащего регулированию;
3) Работа автоматики при поступлении сигналов от других систем.
Исходя из возложенных задач на систему автоматического управления приточной вентиляции, проектируются исполнительные системы автоматики. Рассмотрим некоторые схемы системы управления вентиляцией, охарактеризуем некоторые из них относительно решения задачи дипломного проекта (рис. 4).
Рисунок 4 – САУ приточной вентиляцииДанные схемы имеют не значительные отличия друг от друга. В приточной системе вентиляции с функцией обогрева (рис. 4а) имеется автоматические жалюзи, угол которых изменяется при помощи электропривода. Далее в системе установлен подогрев воздушного клапана и фильтр с контролем засорения. Функцию обогрева воздуха осуществляет водяной теплообменник с контролем обмерзания и контролем температуры обратной воды. Перед обслуживаемым помещением расположен приточный вентилятор, который оснащен датчиком перепада давления. 8
В схеме также присутствуют датчики, предоставляющие информацию о температуре на входе в систему, температуру теплообменника, а также температуру притока и внутри обслуживаемого помещения. Схема (рис. 4б) отличается от схемы (рис. 4а), только тем, что в схеме присутствует водяной охладитель.
Данные системы автоматики нашли свое применение на производстве и в офисных помещениях. В данных схемах обычно объектом управления валяется шкаф автоматики (пульт управления). Охлаждение воздуха не является основной функцией системы вентиляции, так как охлаждение производственных помещений малоэффективно, а подогрев является основным условием функционирования системы автоматического управления приточной вентиляции. В приточной системе вентиляции сброс излишнего давления осуществляется за счет открывания окон.
В зависимости от способов стабилизации существуют несколько видов теплообменников:
1) Водяной. Для выработки тепла используется вода из системы отопления или специального прибора – калорифера.
2) Электрический. Для выработки теплоэнергии используется сеть электроэнергии помещения.
3) Грунтовый. Для выработки тепла используется природная температура.
4) Рекуператор. Данный вид теплообменника используется в приточно- вытяжных системах. Изменение температуры происходит за счет смешивания приточного и вытяжного воздуха.
В приточной вентиляции одновременно может просовывать от двух до четырех рядов водяных теплообменников. У водяного теплообменника имеется недостаток, а именно невозможность регулировки температуры втягиваемого воздуха. Для того, чтобы была возможность регулировки температуры используют трехходовой кран.
Трехходовой смеситель работает в трех режимах:
1) Рециркуляция (большой круг);
2) Циркуляция без смешивания (малый круг);
3) Смешивание пополам.
Трехходовые раны бывают как ручные, так и автоматические. Водяные теплообменники являются уязвимым местом в системе вентиляции, так как он может выйти из строя, если температура воздуха на улице значительно ниже нуля (происходит замерзание калорифера), система была неправильно подключена.
Исходя из анализа существующих схем, в выпускной квалифицированной работе для рассмотрения и решения задачи автоматизации была выбрана приточная система вентиляции с водяным теплообменником.
Работа системы заключается в следующем. Приточный (свежий воздух с улицы) подается в систему воздуховодов, пройдя предварительную подготовку - фильтрацию, нагрев или охлаждение. После чего он распределяется в необходимом по расчетам количестве по помещениям.
В то же время из каждого помещения, куда подается свежий воздух, удаляется «отработанный» воздух в таком же количестве для обеспечения баланса давления. Таким образом, происходит «воздухообмен» - постоянная смена воздуха в помещениях.9
Итак, рассматривая устройство приточно-вытяжной системы вентиляции здания, следует знать, что включает в себя подобная система.Воздуховоды - необходимы для проведения и подачи воздушного потока. Форма воздуховодов, материал, а также их параметры определяются исходя из расчетов.
Вентиляторы - создают необходимое давление для подачи/удаления воздуха. Используют осевые и центробежные.
Преимущества осевого: малый вес, легкость монтажа; преимущество центробежного (радиального): высокая производительность и высокий напор.
Воздухораспределители (диффузоры, решетки) - служат для подачи воздуха в помещения. Могут выполнять декоративную функцию - при желании можно заказать решетку любого цвета, размера или даже формы.
Регулировочные клапаны, шиберы, заслонки - выполняют роль регулирования расходов воздуха и балансировки системы.
Фильтры - предназначены для защиты системы и помещения как от относительно крупного мусора (пыль, насекомые, пух), так и от мелких загрязнений.
Калориферы (нагреватели - водяные, электрические) - служат для подогрева подаваемого в помещение воздуха в зимний период года до комнатной температуры.
Рекуператор - служит для подогрева, подаваемого в воздух помещения за счет отводимого воздуха. Состоит из узких каналов, расположенных через один (горячий, холодный, горячий, холодный и т.д.), по которым перемещаются потоки воздуха. При этом происходит нагрев холодного воздуха теплым. Системы приточно-вытяжной вентиляции с рекуперацией тепла позволяют экономить до 70% тепла, тем самым снижая в разы потребление электроэнергии на нагрев.
Шумоглушитель - служит для снижения уровня шума, при высоких скоростях воздуха в канале.
Решетка наружная воздухозаборная, защищает вентиляцию от попадания внутрь посторонних предметов.Шкаф автоматики - выполняет функцию управления системой и взаимодействие компонентов системы. Он отвечает за следующие функции:
1) включение/отключение системы;
-
работу электронагревателя или водяного калорифера;
-
управление заслонками с приводами; -
изменение режимов работы (скорости, температура и т.д.); -
безопасность и аварийные режимы системы.
Самым важным, и наиболее сложным оборудование приточно-вытяжной системы вентиляции является приточно-вытяжная установка. Она может быть сборной или моноблочной.
Сборные установки - делают под конкретные задачи каждого клиента, производство компонует установку из нескольких отдельных блоков с элементами - блок с рекуператором, блок охлаждения, блок фильтрации и т.д. Такие установки, как правило, делают большой производительности (от 3000 м3/ч) и используются там, где нужно скомпоновать оборудование под конкретные требования объекта. Обычно это крупные объекты.
Моноблочные установки - бывают обычно небольшой производительности (от 200 до 3000 м3/ч) и продаются готовым изделием, к которому необходимо просто подвести систему воздуховодов и электропитание. Их используют на небольших объектах, где важна компактность и невысокая стоимость системы.
Проект вентиляции преимущественно зависит от площади помещения, количества людей, рода их деятельности, уровня физической активности, оборудования (если это производственный цех или что-то подобное).
