Wiskundig model van het ventilatieproces van industriële gebouwen, selectie en beschrijving van automatiseringsapparatuur en bedieningselementen. Afzuigventilatie van de productiewerkplaats Wiskundig model van toevoer- en uitlaatventilatie

Daria Denisikhina, Maria Lukanina, Mikhail Samoletov

In de moderne wereld kan in het ontwerp niet meer zonder wiskundige modellering van de luchtstroom ventilatiesystemen.

In de moderne wereld kan bij het ontwerpen van ventilatiesystemen niet meer zonder wiskundige modellering van de luchtstroom. Conventionele engineeringpraktijken zijn zeer geschikt voor typische kamers en standaard luchtdistributieoplossingen. Wanneer een ontwerper niet-standaard objecten tegenkomt, moeten wiskundige modelleringsmethoden hem te hulp komen. Het artikel is gewijd aan de studie van de luchtverdeling tijdens de koude periode van het jaar in een werkplaats voor de productie van buizen. Deze werkplaats maakt deel uit van het fabriekscomplex, gelegen in een scherp landklimaat.

In de 19e eeuw ontvingen ze differentiaalvergelijkingen om de stroom van vloeistoffen en gassen te beschrijven. Ze zijn geformuleerd door de Franse natuurkundige Louis Navier en de Britse wiskundige George Stokes. De Navier-Stokes-vergelijkingen behoren tot de belangrijkste in de hydrodynamica en worden gebruikt in de wiskundige modellering van veel natuurlijk fenomeen en technische uitdagingen.

In de afgelopen jaren heeft zich een grote verscheidenheid aan geometrisch en thermodynamisch complexe objecten in de bouw verzameld. Het gebruik van computationele vloeistofdynamica-methoden vergroot de mogelijkheden voor het ontwerpen van ventilatiesystemen aanzienlijk, waardoor: een hoge graad nauwkeurig de verdeling van snelheid, druk, temperatuur, concentratie van componenten op elk punt van het gebouw of een van zijn gebouwen voorspellen.

Het intensieve gebruik van computationele vloeistofdynamica-methoden begon in 2000, toen universele software-shells (CFD-pakketten) verschenen, waardoor het mogelijk werd om numerieke oplossingen te vinden voor het systeem van Navier-Stokes-vergelijkingen in relatie tot het object van belang. Vanaf ongeveer die tijd houdt BUREAU TEHNIKI zich bezig met wiskundige modellering met betrekking tot de problemen van ventilatie en airconditioning.

Taakomschrijving

In deze studie werden numerieke simulaties uitgevoerd met behulp van STAR-CCM+, een CFD-pakket ontwikkeld door CD-Adapco. De prestatie van dit pakket bij het oplossen van ventilatieproblemen was:
het is herhaaldelijk getest op objecten van verschillende complexiteit, van kantoorpanden tot theaterzalen en stadions.

Het probleem is van groot belang vanuit het oogpunt van zowel ontwerp als wiskundige modellering.

Buitentemperatuur -31 °C. Er zijn objecten met aanzienlijke warmte-inbreng in de ruimte: een hardingsoven, een temperoven, enz. Er zijn dus grote temperatuurverschillen tussen de externe omhullende structuren en interne warmtegenererende objecten. Daarom kan de bijdrage van stralingswarmteoverdracht in de simulatie niet worden verwaarloosd. Een extra moeilijkheid bij de wiskundige formulering van het probleem ligt in het feit dat er meerdere keren per dienst een zware trein met een temperatuur van -31 °C de ruimte wordt binnengebracht. Het warmt geleidelijk op en koelt de lucht eromheen af.

Om de vereiste luchttemperatuur in het volume van de werkplaats te handhaven (in het koude seizoen, niet lager dan 15 °C), voorziet het project in ventilatie- en airconditioningsystemen. In de ontwerpfase werden het debiet en de temperatuur van de toevoerlucht berekend die nodig zijn om de vereiste parameters te handhaven. De vraag bleef - hoe lucht toe te voeren aan het volume van de werkplaats om de meest uniforme temperatuurverdeling door het volume te garanderen. Simulatie maakte het mogelijk om in relatief korte tijd (twee tot drie weken) het luchtstroompatroon van meerdere luchttoevoeropties te zien en deze vervolgens te vergelijken.

STAPPEN VAN WISKUNDE MODELLEN

• Constructie van solide geometrie.
• Partitioneren van de werkruimte in cellen van het rekenraster. Het is noodzakelijk om gebieden te voorzien waarin aanvullende celverfijning vereist is. Bij het bouwen van een raster is het erg belangrijk om die gulden middenweg te vinden, waarbij de celgrootte klein genoeg is om de juiste resultaten te verkrijgen, terwijl het totale aantal cellen niet zo groot is dat de rekentijd tot onaanvaardbare tijden wordt gesleept. Daarom is het bouwen van een raster een hele kunst die gepaard gaat met ervaring.
• Het stellen van de rand- en beginvoorwaarden in overeenstemming met de probleemstelling. Een goed begrip van de specifieke kenmerken van ventilatietaken is vereist. speelt een belangrijke rol in de berekening goede keuze turbulentie modellen.
• Selectie van geschikte fysieke en turbulentiemodellen.

Simulatie resultaten

Om het probleem dat in dit artikel wordt besproken op te lossen, zijn alle fasen van wiskundige modellering doorlopen.

Om de ventilatie-efficiëntie te vergelijken, zijn drie opties voor luchttoevoer gekozen: onder een hoek met de verticaal van 45°, 60° en 90°. Lucht werd aangevoerd via standaard luchtverdeelroosters.

De temperatuur- en snelheidsvelden die zijn verkregen als resultaat van de berekening bij verschillende hoeken van toevoerlucht, zijn weergegeven in Fig. een.

Na analyse van de resultaten werd de toevoerluchttoevoerhoek van 90° gekozen als de meest succesvolle van de overwogen opties voor de ventilatie van de werkplaats. Bij deze manier van voeren worden geen verhoogde snelheden gecreëerd in werkgebied en het is mogelijk om een ​​vrij uniform beeld te krijgen van temperatuur en snelheid in de werkplaats.

Laatste beslissing

De velden van temperatuur en snelheid in drie dwarsdoorsneden die door de toevoerroosters gaan, worden getoond in Fig. 2 en 3. De temperatuurverdeling in de ruimte is gelijkmatig. Alleen op het gebied van concentratie van ovens zijn meer hoge waarden plafond temperatuur. Er is een koudere ruimte in de rechterhoek van de kamer, ver van de kachels. Dit is de plek waar koude wagens van de straat binnenkomen.

Van afb. 3 laat duidelijk zien hoe horizontale stralen van toegevoerde lucht zich voortplanten. Bij deze wijze van toevoeren heeft de toevoerstraal een voldoende groot bereik. Dus op een afstand van 30 m van het net is de stroomsnelheid 0,5 m/s (bij de uitgang van het net is de snelheid 5,5 m/s). In de rest van de ruimte is de luchtmobiliteit laag, op het niveau van 0,3 m/s.

De verwarmde lucht uit de hardingsoven buigt de toevoerluchtstraal naar boven af ​​(afb. 4 en 5). De kachel verwarmt de lucht eromheen zeer sterk. De temperatuur bij de vloer is hier hoger dan in het midden van de kamer.

Het temperatuurveld en de stroomlijnen in twee secties van de hot shop worden getoond in Fig. 6.

conclusies

De uitgevoerde berekeningen maakten het mogelijk om de effectiviteit van verschillende methoden van luchttoevoer naar de werkplaats voor de productie van buizen te analyseren. Gebleken is dat wanneer een horizontale straal wordt toegevoerd, de toevoerlucht zich verder in de kamer verspreidt, wat bijdraagt ​​​​aan een meer uniforme verwarming. Hierdoor ontstaan ​​in het werkgebied geen ruimtes met te veel luchtmobiliteit, zoals gebeurt wanneer de toevoerlucht schuin naar beneden wordt toegevoerd.

Het gebruik van wiskundige modelleringsmethoden bij de problemen van ventilatie en airconditioning is een veelbelovende richting, waardoor in de projectfase de oplossing kan worden gecorrigeerd, om te voorkomen dat mislukte correcties nodig zijn ontwerpoplossingen na inbedrijfstelling.

Daria Denisikhina - Hoofd van de afdeling "Wiskundige modellering";
Maria Lukanina - Leading Engineer van de afdeling Wiskundige Modellering;
Mikhail Samoletov - Uitvoerend directeur van MM-Technologies LLC

In deze sectie beschrijven we de belangrijkste elementen waaruit het regelsysteem bestaat, geven ze een technische beschrijving en een wiskundige beschrijving. Laten we in meer detail stilstaan ​​​​bij het ontwikkelde systeem van automatische regeling van de temperatuur van de toevoerlucht die door de verwarmer gaat. Aangezien het belangrijkste product van training de luchttemperatuur is, kan men in het kader van het afstudeerproject de constructie van wiskundige modellen en het modelleren van circulatie- en luchtstroomprocessen verwaarlozen. Ook kan deze wiskundige onderbouwing van het functioneren van de ACS PVV worden verwaarloosd vanwege de eigenaardigheden van de architectuur van het pand - de instroom van externe onvoorbereide lucht in de werkplaatsen en magazijnen via sleuven en openingen is aanzienlijk. Dat is de reden waarom, bij elke luchtstroomsnelheid, de toestand van "zuurstofgebrek" onder de arbeiders van deze werkplaats praktisch onmogelijk is.

We negeren dus de constructie van een thermodynamisch model van luchtverdeling in de kamer, evenals de wiskundige beschrijving van de ACS in termen van luchtstroom, vanwege hun ondoelmatigheid. Laten we wat dieper ingaan op de ontwikkeling van de toevoerluchttemperatuur ACS. In feite is dit systeem een ​​systeem van automatische regeling van de positie van de luchtverdedigingsklep, afhankelijk van de temperatuur van de toevoerlucht. Regelgeving is een proportionele wet door de methode van het balanceren van waarden.

Laten we de belangrijkste elementen in de ACS presenteren, we zullen hun technische kenmerken geven, die het mogelijk maken om de kenmerken van hun controle te identificeren. Bij het kiezen van apparatuur en automatiseringstools laten we ons leiden door hun technische paspoorten en eerdere technische berekeningen van het oude systeem, evenals de resultaten van experimenten en tests.

Aan- en afvoer van centrifugaalventilatoren

Een conventionele centrifugaalventilator is een wiel met werkende bladen in een spiraalvormige behuizing, tijdens de rotatie waarvan de lucht die door de inlaat binnenkomt de kanalen tussen de bladen binnenkomt en door deze kanalen beweegt onder invloed van middelpuntvliedende kracht, wordt verzameld door de spiraal behuizing en gericht naar de uitlaat. De behuizing dient ook om dynamische kop om te zetten in statische kop. Om de druk te verhogen is achter de behuizing een diffusor geplaatst. Op afb. 4.1 toont een algemeen beeld van een centrifugaalventilator.

Een conventioneel centrifugaalwiel bestaat uit bladen, een achterschijf, een naaf en een voorschijf. Een gegoten of gedraaide naaf, ontworpen om het wiel op de as te passen, is geklonken, geschroefd of gelast aan de achterste schijf. De bladen zijn aan de schijf geklonken. De voorranden van de bladen zijn meestal bevestigd aan de voorste ring.

Spiraalbehuizingen zijn gemaakt van plaatstaal en zijn geïnstalleerd op onafhankelijke steunen, in de buurt van ventilatoren laag vermogen ze zijn bevestigd aan de frames.

Wanneer het wiel draait, wordt een deel van de aan de motor geleverde energie overgedragen aan de lucht. De druk die door het wiel wordt ontwikkeld, hangt af van de dichtheid van de lucht, geometrische vorm bladen en omtreksnelheid aan de uiteinden van de bladen.

De uitgangsranden van de bladen van centrifugaalventilatoren kunnen naar voren, radiaal en naar achteren worden gebogen. Tot voor kort waren de randen van de bladen voornamelijk naar voren gebogen, omdat hierdoor de totale afmetingen van de ventilatoren konden worden verminderd. Tegenwoordig worden vaak waaiers met achterovergebogen schoepen aangetroffen, omdat hierdoor het rendement kan worden verhoogd. fan.

Rijst. 4.1

Bij het inspecteren van ventilatoren moet er rekening mee worden gehouden dat de uitlaat (in de richting van de lucht) bladranden altijd gebogen moeten worden in de richting tegengesteld aan de draairichting van de waaier om een ​​stootvrije toegang te garanderen.

Dezelfde ventilatoren, bij het veranderen van de snelheid, hebben mogelijk: ander voer en ontwikkelen verschillende drukken, niet alleen afhankelijk van de eigenschappen van de ventilator en de rotatiesnelheid, maar ook van de luchtkanalen die ermee verbonden zijn.

Ventilatorkenmerken drukken de relatie uit tussen de belangrijkste parameters van de werking ervan. Volledig kenmerk ventilator met een constante assnelheid (n \u003d const) wordt uitgedrukt door de afhankelijkheden tussen de toevoer Q en druk P, vermogen N en efficiëntie. Afhankelijkheden P (Q), N (Q) en T (Q) zijn meestal gebouwd op de dezelfde grafiek. Ze kiezen een ventilator. Het kenmerk is gebouwd op basis van tests. Op afb. 4.2 toont de aerodynamische eigenschappen van de centrifugaalventilator VTS-4-76-16, die wordt gebruikt als toevoerventilator op de uitvoeringslocatie

Rijst. 4.2

De ventilatorcapaciteit is 70.000 m3/h of 19,4 m3/s. Ventilatorassnelheid - 720 tpm. of 75,36 rad/sec., het vermogen van de asynchrone ventilatormotor van de aandrijving is 35 kW.

Ventilator blaast buiten atmosferische lucht in de kachel. Als gevolg van warmte-uitwisseling tussen lucht en heet water door de buizen van de warmtewisselaar geleid, wordt de passerende lucht verwarmd.

Overweeg het schema voor het regelen van de bedrijfsmodus van de ventilator VTS-4-76 nr. 16. Op afb. 4.3 toont een functioneel diagram van de ventilatoreenheid met snelheidsregeling.

Rijst. 4.3

De overdrachtsfunctie van de ventilator kan worden weergegeven als een winst, die wordt bepaald op basis van de aerodynamische eigenschappen van de ventilator (Fig. 4.2). De ventilatorversterkingsfactor op het werkpunt is 1.819 m3/s (minimaal mogelijk, proefondervindelijk vastgesteld).

Rijst. 4.4

experimenteel Er is vastgesteld dat om de vereiste ventilatorbedrijfsmodi te implementeren, het noodzakelijk is om de volgende spanningswaarden te leveren aan de stuurfrequentie-omvormer (tabel 4.1):

Tabel 4.1 Bedrijfsmodi Toevoerventilatie

Tegelijkertijd is het niet nodig om hun bedrijfsmodi met maximale prestaties in te stellen om de betrouwbaarheid van de elektromotor van de ventilatoren van zowel de toevoer- als de uitlaatsecties te vergroten. De taak van de experimentele studie was om dergelijke stuurspanningen te vinden waarbij de normen van de hieronder berekende luchtuitwisselingssnelheid zouden worden nageleefd.

Afzuigventilatie wordt vertegenwoordigd door drie centrifugaalventilatoren VC-4-76-12 (capaciteit 28.000 m3/h bij n=350 rpm, asynchroon aandrijfvermogen N=19,5 kW) en VC-4-76-10 (capaciteit 20.000 m3/h bij n=270 rpm, asynchroon aandrijfvermogen N=12,5 kW). Net als bij de voeding voor de uitlaattak van ventilatie, werden de waarden van de stuurspanningen experimenteel verkregen (tabel 4.2).

Om de toestand van "zuurstofgebrek" in de werkplaatsen te voorkomen, berekenen we de luchtuitwisselingssnelheden voor de geselecteerde ventilatorbedrijfsmodi. Het moet voldoen aan de voorwaarde:

Tabel 4.2 Bedrijfsmodi afzuigventilatie

Bij de berekening verwaarlozen we zowel de toevoerlucht die van buiten komt als de architectuur van het gebouw (muren, plafonds).

De afmetingen van de kamers voor ventilatie: 150x40x10 m, het totale volume van de kamer is Vroom 60.000 m3. Het benodigde volume toevoerlucht is 66.000 m3/h (bij een coëfficiënt van 1,1 is als minimum gekozen, aangezien er geen rekening wordt gehouden met de luchtinstroom van buitenaf). Het is duidelijk dat de gekozen bedrijfsmodi van de toevoerventilator voldoen aan de gestelde voorwaarde.

Het totale volume afgevoerde lucht wordt berekend met behulp van de volgende formule:

Om de uitlaattak te berekenen, worden de modi "noodafzuiging" geselecteerd. Rekening houdend met de correctiefactor van 1,1 (aangezien de noodbedrijfsmodus zo laag mogelijk wordt gehouden), zal het volume van de afgevoerde lucht gelijk zijn aan 67,76 m3/h. gegeven waarde voldoet aan voorwaarde (4.2) binnen de limieten van toelaatbare fouten en eerder geaccepteerde reserveringen, wat betekent dat de geselecteerde ventilatorbedrijfsmodi de taak aankunnen om de luchtuitwisselingssnelheid te waarborgen.

Ook in de elektromotoren van de ventilatoren zit een ingebouwde beveiliging tegen oververhitting (thermostaat). Wanneer de motortemperatuur stijgt, zal het relaiscontact van de thermostaat de motor stoppen. De verschildruksensor registreert de stop van de elektromotor en geeft een signaal aan het bedieningspaneel. Er moet worden voorzien in de reactie van de ACS van de PVV op een noodstop van de ventilatormotoren.

Glebov R. S., promovendus Tumanov M. P., kandidaat Technische Wetenschappen, universitair hoofddocent

Antyushin S. S., postdoctorale student (Moscow State Institute of Electronics and Mathematics (Technical University)

PRAKTISCHE ASPECTEN VAN WISKUNDE MODEL-IDENTIFICATIE

VENTILATIE-EENHEID

Door de opkomst van nieuwe eisen aan ventilatiesystemen kunnen experimentele methoden voor het opzetten van gesloten regelkringen de automatiseringsproblemen niet volledig oplossen. technologisch proces. Experimentele afstemmingsmethoden hebben ingebouwde optimalisatiecriteria (controlekwaliteitscriteria), wat hun reikwijdte beperkt. Parametrische synthese van een besturingssysteem dat rekening houdt met alle vereisten van de technische specificaties, vereist een wiskundig model van het object. Het artikel geeft een analyse van de structuren van wiskundige modellen van de ventilatie-eenheid, beschouwt de identificatiemethode van de ventilatie-eenheid, evalueert de mogelijkheid om de verkregen modellen voor praktische toepassing te gebruiken.

Trefwoorden: identificatie, rekenmodel, ventilatie-unit, Piloten studie wiskundig model, kwaliteitscriteria van een wiskundig model.

PRAKTISCHE ASPECTEN VAN IDENTIFICATIE VAN WISKUNDIG MODEL

VAN VENTILERENDE INSTALLATIE

In verband met het optreden van nieuwe eisen aan ventilatiesystemen, kunnen experimentele methoden voor het aanpassen van de gesloten contouren van het management een probleem van automatisering van technologische processen niet volledig oplossen. Experimentele aanpassingsmethoden hebben de gestelde criteria van optimalisatie (criterium van kwaliteit van het management) dat het toepassingsgebied ervan beperkt. Parametrische synthese van het besturingssysteem, het technische project dat alle vereisten in aanmerking neemt, vereist een wiskundig model van het object. van ventilatie-installatie wordt overwogen, de mogelijkheid van toepassing van de ontvangen modellen voor toepassing in praktijk wordt geschat.

Trefwoorden: identificatie, wiskundig model, ventilatie-installatie, experimenteel onderzoek van wiskundig model, kwaliteitscriteria van wiskundig model.

Invoering

De besturing van ventilatiesystemen is een van de hoofdtaken van de automatisering van bouwtechnische systemen. Eisen aan regelsystemen van ventilatie-units zijn geformuleerd als kwaliteitscriteria in het tijdsdomein.

Belangrijkste kwaliteitscriteria:

1. Overgangsprocestijd (tnn) - de tijd dat de ventilatie-unit in de bedrijfsmodus komt.

2. Constante fout (eust) - de maximaal toegestane afwijking van de toevoerluchttemperatuur van de ingestelde.

Indirecte kwaliteitscriteria:

3. Overshoot (Ah) - overmatig stroomverbruik bij aansturing ventilatie-unit.

4. De mate van fluctuatie (y) - overmatige slijtage van ventilatieapparatuur.

5. De mate van verzwakking (y) - kenmerkt de kwaliteit en snelheid van het vaststellen van het vereiste temperatuurregime.

De belangrijkste taak van het automatiseren van het ventilatiesysteem is de parametrische synthese van de controller. Parametrische synthese bestaat uit het bepalen van de coëfficiënten van de controller om de kwaliteitscriteria voor het ventilatiesysteem te waarborgen.

Voor de synthese van een ventilatie-unitcontroller zijn technische methoden gekozen die handig zijn voor toepassing in de praktijk en die geen studie van een wiskundig model van het object vereisen: de Nabo18-21Seg1er(G)-methode, de CHen-NgoneS-KeS, schk(SNK)-methode. Aan moderne ventilatie-automatiseringssystemen worden hoge eisen gesteld aan kwaliteitsindicatoren, de toegestane randvoorwaarden van indicatoren worden verkleind en controletaken met meerdere criteria verschijnen. Technische methoden voor het aanpassen van regelgevers maken het niet mogelijk de daarin vervatte criteria voor de controlekwaliteit te wijzigen. Bij gebruik van de N2-methode om de controller af te stemmen, is het kwaliteitscriterium bijvoorbeeld een dempingsfactor van vier en bij gebruik van de SHA-methode is het kwaliteitscriterium de maximale zwenksnelheid bij afwezigheid van overshoot. Het gebruik van deze methoden bij het oplossen van controleproblemen met meerdere criteria vereist extra handmatige aanpassing van de coëfficiënten. De tijd en kwaliteit van het afstemmen van de regelkringen is in dit geval afhankelijk van de ervaring van de servicemonteur.

Sollicitatie moderne middelen wiskundige modellering voor de synthese van het regelsysteem van de ventilatie-eenheid verbetert de kwaliteit van de regelprocessen aanzienlijk, verkort de installatietijd van het systeem en maakt ook de synthese mogelijk van algoritmische middelen voor het detecteren en voorkomen van ongevallen. Om het regelsysteem te simuleren, is het noodzakelijk om een ​​adequaat wiskundig model van de ventilatie-eenheid (regelobject) te maken.

Het praktisch gebruik van wiskundige modellen zonder de toereikendheid te beoordelen levert een aantal problemen op:

1. De controllerinstellingen die zijn verkregen door wiskundige modellering bieden geen garantie voor de naleving van kwaliteitsindicatoren in de praktijk.

2. Het gebruik in de praktijk van regelaars met ingebouwd wiskundig model (forceringscontrole, Smith's extrapolator, etc.) kan leiden tot een verslechtering van kwaliteitsindicatoren. Als de tijdconstante niet overeenkomt of de winst wordt onderschat, neemt de tijd die de ventilatie-eenheid nodig heeft om de bedrijfsmodus te bereiken toe, als de winst te hoog is, treedt overmatige slijtage van de ventilatieapparatuur op, enz.

3. De praktische toepassing van adaptieve regelaars met een schatting volgens het referentiemodel veroorzaakt ook een verslechtering van kwaliteitsindicatoren vergelijkbaar met het bovenstaande voorbeeld.

4. Regelaarinstellingen verkregen door optimale controlemethoden garanderen in de praktijk geen naleving van kwaliteitsindicatoren.

Het doel van dit onderzoek is om de opbouw van het rekenmodel van de ventilatie-unit (volgens de regelkring) te bepalen temperatuur regime) en beoordeling van de geschiktheid ervan voor echte fysieke processen van luchtverwarming in ventilatiesystemen.

De ervaring met het ontwerpen van besturingssystemen toont aan dat het onmogelijk is om alleen op basis van theoretische studies van de fysieke processen van het systeem een ​​wiskundig model te verkrijgen dat geschikt is voor een echt systeem. Daarom werden tijdens het proces van het synthetiseren van het ventilatie-eenheidmodel, gelijktijdig met theoretische studies, experimenten uitgevoerd om het wiskundige model van het systeem te bepalen en te verfijnen - de identificatie ervan.

Technologisch proces van het ventilatiesysteem, organisatie van het experiment

en structurele identificatie

Het regelobject van het ventilatiesysteem is de centrale airconditioning, waarin de luchtstroom wordt verwerkt en aan de geventileerde ruimten wordt toegevoerd. De taak van de lokale ventilatieregeling is het automatisch op temperatuur houden van de toevoerlucht in het kanaal. De huidige waarde van de luchttemperatuur wordt geschat door een sensor die in het toevoerkanaal of in de serviceruimte is geïnstalleerd. De toevoerluchttemperatuur wordt geregeld door een elektrische of waterverwarmer. Bij gebruik van een boiler is het uitvoerend orgaan: driewegklep, bij gebruik van een elektrische verwarming - een pulsbreedte- of thyristor-vermogensregelaar.

Het standaard regelalgoritme voor de toevoerluchttemperatuur is een gesloten regelsysteem (CAP), met een PID-regelaar als regelapparaat. De structuur van het geautomatiseerde regelsysteem voor de temperatuur van de toevoerlucht voor ventilatie wordt getoond (Fig. 1).

Rijst. 1. Constructieschema van het automatische regelsysteem van de ventilatie-unit (regelkanaal toevoerluchttemperatuur). Wreg - PF van de regelaar, Lio - PF van het uitvoerend orgaan, Wcal - PF van de luchtverwarmer, Wvv - overdrachtsfunctie van het luchtkanaal. u1 - temperatuurinstelpunt, XI - temperatuur in het kanaal, XI - sensoruitlezingen, E1 - regelfout, U1 - regelactie van de regelaar, U2 - verwerking van het regelaarsignaal door de aandrijving, U3 - warmte overgedragen door de verwarming naar de kanaal.

De synthese van een wiskundig model van een ventilatiesysteem gaat ervan uit dat de structuur van elke overdrachtsfunctie die er deel van uitmaakt, bekend is. De toepassing van een wiskundig model dat de overdrachtsfuncties van individuele elementen van het systeem bevat, is een complexe taak en garandeert in de praktijk geen superpositie van individuele elementen met het oorspronkelijke systeem. Om het wiskundige model te identificeren, is het handig om de structuur van het ventilatieregelsysteem in twee delen te verdelen: a priori bekend (controller) en onbekend (object). De overdrachtsfunctie van het object ^ob) omvat: de overdrachtsfunctie van het uitvoerend orgaan ^o), de overdrachtsfunctie van de luchtverwarmer ^cal), de overdrachtsfunctie van het luchtkanaal ^vv), de overdrachtsfunctie van de sensor ^dat). De taak van het identificeren van de ventilatie-eenheid bij het regelen van de temperatuur van de luchtstroom wordt teruggebracht tot het bepalen van functionele afhankelijkheid tussen het stuursignaal naar het bedieningselement van de luchtverwarmer U1 en de temperatuur van de luchtstroom XI.

Om de structuur van het wiskundige model van de ventilatie-eenheid te bepalen, is het noodzakelijk om een ​​identificatie-experiment uit te voeren. Het verkrijgen van de gewenste eigenschappen is mogelijk door passief en actief te experimenteren. De passieve experimentmethode is gebaseerd op registratie gecontroleerde parameters: proces in de modus van normale werking van het object zonder er opzettelijke verstoringen in te introduceren. In de installatiefase is het ventilatiesysteem niet in normale werking, dus de passieve experimentmethode is niet geschikt voor onze doeleinden. De actieve experimentmethode is gebaseerd op het gebruik van bepaalde kunstmatige verstoringen die volgens een vooraf gepland programma in het object worden geïntroduceerd.

Er zijn drie fundamentele methoden voor actieve identificatie van een object: de methode van voorbijgaande kenmerken (de reactie van een object op een "stap"), de methode om een ​​object te storen met periodieke signalen (de reactie van een object op harmonische storingen met verschillende frequenties) en de methode van de reactie van een object op een deltapuls. Vanwege de grote traagheid van ventilatiesystemen (TOB varieert van tientallen seconden tot enkele minuten), identificatie door signalen van peri

Voor het verder lezen van het artikel dient u de volledige tekst aan te schaffen. Artikelen worden verzonden in het formaat PDF naar het e-mailadres dat tijdens de betaling is opgegeven. Levertijd is minder dan 10 minuten. Kosten per artikel 150 roebel.

Vergelijkbare wetenschappelijke werken over het onderwerp "Algemene en complexe problemen van de natuur- en exacte wetenschappen"

• ADAPTIEVE BESTURING VAN EEN VENTILATIE-UNIT MET DYNAMISCHE LUCHTTOEVOER

  Glebov R.S., Tumanov MP - 2012

• Het probleem van beheer en modellering van noodsituaties in oliemijnen

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

• OVER DE TOEPASSING VAN DE THEORIE VAN PARAMETRISCHE CONTROLE VOOR COMPUTABLE MODELLEN VAN ALGEMEEN EVENWICHT

  ADILOV ZHEKSENBEK MAKEEVICH, ASHIMOV ABDYKAPPAR ASHIMOVICH, ASHIMOV ASCAR ABDIKAPPAROVICH, BOROVSKY NIKOLAY YURIEVICH, BOROVSKY YURI VYACHESLAVOVICH, SULTANOV BAKHYT TURLYKHANOVICH - 2010

• MODELLEN VAN EEN BIOCLIMATISCH DAK MET NATUURLIJKE VENTILATIE

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

Stuur uw goede werk in de kennisbank is eenvoudig. Gebruik het onderstaande formulier

Studenten, afstudeerders, jonge wetenschappers die de kennisbasis gebruiken in hun studie en werk zullen je zeer dankbaar zijn.

Vergelijkbare documenten

Grondbeginselen van de werking van het automatische controlesysteem toe- en afvoerventilatie, de constructie en wiskundige beschrijving. Technologische procesapparatuur. Selectie en berekening van de regelaar. ATS-stabiliteitsstudie, indicatoren van de kwaliteit ervan.

scriptie, toegevoegd 16-02-2011


algemene karakteristieken en doel, gebieden praktische toepassing automatische controlesystemen voor toevoer- en afvoerventilatie. Automatisering van het regelgevingsproces, de principes en uitvoeringsfasen. De keuze van fondsen en hun economische rechtvaardiging.

proefschrift, toegevoegd 04/10/2011


Analyse van bestaande standaardschema's voor automatische ventilatie van productiewerkplaatsen. Wiskundig model van het ventilatieproces industriële gebouwen, selectie en beschrijving van automatiseringstools en -besturingen. Berekening van de kosten van een automatiseringsproject.

proefschrift, toegevoegd 06/11/2012


Vergelijkende analyse technische kenmerken van standaardontwerpen van koeltorens. Elementen van watervoorzieningssystemen en hun classificatie. Wiskundig model van het waterrecyclingproces, selectie en beschrijving van automatiseringsapparatuur en -besturingen.

proefschrift, toegevoegd 09/04/2013


Algemene kenmerken van de oliepijpleiding. Klimatologische en geologische kenmerken van de site. Masterplan van het gemaal. Hoofdpomp- en tankpark PS-3 "Almetyevsk". Berekening van het aan- en afvoerventilatiesysteem van de pompshop.

proefschrift, toegevoegd 17-04-2013


Analyse van de ontwikkeling van een ontwerpproject voor een decoratieve wandelstok. Heraldiek als een speciale discipline die zich bezighoudt met de studie van wapenschilden. Methoden voor het maken van gereedschappen voor wasmodellen. Stadia van berekening van aan- en afvoerventilatie voor de smeltafdeling.

proefschrift, toegevoegd 26/01/2013


Beschrijving van de installatie als object van automatisering, mogelijkheden om het technologische proces te verbeteren. Berekening en selectie van elementen van het complex technische middelen. Berekening van het automatische controlesysteem. Ontwikkeling van applicatiesoftware.

proefschrift, toegevoegd 24-11-2014

Beste leden van de attestcommissie, ik presenteer onder uw aandacht het afstuderen kwalificerend werk, met als doel de ontwikkeling van een automatisch besturingssysteem voor de aan- en afvoerventilatie van productiewerkplaatsen.

Het is bekend dat automatisering een van de belangrijkste factoren is in de groei van de arbeidsproductiviteit in de industriële productie, de groei van de kwaliteit van producten en diensten. De constante uitbreiding van de reikwijdte van automatisering is een van de belangrijkste kenmerken van de industrie in dit stadium. Het ontwikkelde afstudeerproject is een van de ideeën om het zich ontwikkelende concept van het bouwen van "intelligente" gebouwen te erven, dat wil zeggen objecten waarin de omstandigheden van het menselijk leven met technische middelen worden gecontroleerd.

De belangrijkste taken die in het ontwerp moeten worden opgelost, zijn de modernisering van het bestaande luchtventilatiesysteem op de implementatielocatie - de productiewerkplaatsen van VOMZ OJSC - om de efficiëntie te waarborgen (besparing op energie- en warmteverbruik, verlaging van systeemonderhoudskosten, vermindering van uitvaltijd) , behoud van een comfortabel microklimaat en zuivere lucht in werkgebieden, bruikbaarheid en stabiliteit, betrouwbaarheid van het systeem in nood-/kritieke modi.

Het probleem dat in het afstudeerproject aan de orde is geweest, wordt veroorzaakt door de veroudering en technische veroudering (slijtage) van het bestaande controlesysteem van de PVV. Het gedistribueerde principe dat bij de constructie van de IPV is gebruikt, sluit de mogelijkheid van gecentraliseerde controle (lancering en monitoring van de staat) uit. Het ontbreken van een duidelijk start/stop-algoritme van het systeem maakt het systeem ook onbetrouwbaar vanwege menselijke fouten, en het ontbreken van noodbedieningsmodi maakt het onstabiel met betrekking tot de taken die worden opgelost.

De relevantie van het probleem van diploma-ontwerp is te wijten aan de algemene toename van de incidentie van luchtwegen en verkoudheden van werknemers, de algemene daling van de arbeidsproductiviteit en de kwaliteit van producten op dit gebied. De ontwikkeling van een nieuwe ACS PVV houdt rechtstreeks verband met het kwaliteitsbeleid van de fabriek (ISO 9000), evenals met programma's voor de modernisering van fabrieksuitrusting en automatisering van levensondersteunende systemen voor werkplaatsen.

Het centrale besturingselement van het systeem is een automatiseringskast met een microcontroller en apparatuur, geselecteerd op basis van de resultaten van marktonderzoek (poster 1). Er zijn veel marktaanbiedingen, maar de geselecteerde apparatuur is minstens zo goed als zijn tegenhangers. Een belangrijk criterium waren de kosten, het energieverbruik en de beschermende prestaties van de apparatuur.

Het functionele schema van de automatisering van de IPV is weergegeven in tekening 1. Bij het ontwerp van de ACS is als hoofdaanpak gekozen voor de centrale aanpak, waardoor het systeem eventueel mobiel tot uitvoering kan worden gebracht volgens een gemengde aanpak , wat de mogelijkheid inhoudt van verzending en communicatie met andere industriële netwerken. De gecentraliseerde aanpak is zeer schaalbaar, flexibel genoeg - al deze kwaliteitseigenschappen worden bepaald door de geselecteerde microcontroller - WAGO I / O-systeem, evenals de implementatie van het besturingsprogramma.

Tijdens het ontwerp werden automatiseringselementen geselecteerd - actuatoren, sensoren, het selectiecriterium was functionaliteit, stabiliteit van de werking in kritieke modi, het bereik van meting / regeling van de parameter, installatiekenmerken, de vorm van signaaluitvoer, bedrijfsmodi. De belangrijkste wiskundige modellen worden geselecteerd en de werking van het luchttemperatuurregelsysteem met de regeling van de positie van de demper van de driewegklep wordt gesimuleerd. De simulatie is uitgevoerd in de VisSim-omgeving.

Voor de regeling is gekozen voor de methode van "parameterbalancering" op het gebied van gecontroleerde waarden. Proportioneel werd gekozen als de regelwet, omdat er geen hoge eisen worden gesteld aan de nauwkeurigheid en snelheid van het systeem, en het bereik van input/output-waarden klein is. De controllerfuncties worden uitgevoerd door een van de controllerpoorten in overeenstemming met het besturingsprogramma. De simulatieresultaten van dit blok worden gepresenteerd in poster 2.

Het systeembedieningsalgoritme wordt getoond in tekening 2. Het besturingsprogramma dat dit algoritme implementeert, bestaat uit functionele blokken, een blok met constanten, standaard- en gespecialiseerde functies worden gebruikt. De flexibiliteit en schaalbaarheid van het systeem is zowel programmatisch (gebruik van FB's, constanten, labels en overgangen, compactheid van het programma in het geheugen van de controller) als technisch (zuinig gebruik van input/output-poorten, redundante poorten) verzekerd.

Biedt programmatisch systeemacties in noodmodi (oververhitting, ventilatorstoring, onderkoeling, filterverstopping, brand). Algoritme van de systeemwerking in de modus brandbeveiliging is weergegeven in tekening 3. Dit algoritme houdt rekening met de eisen van de normen voor evacuatietijd en het handelen van brandveiligheidsapparatuur bij brand. Over het algemeen is de toepassing van dit algoritme effectief en bewezen door tests. Ook het probleem van de modernisering van afzuigkappen op het gebied van brandveiligheid werd opgelost. De gevonden oplossingen werden beschouwd en aanvaard als aanbevelingen.

De betrouwbaarheid van het ontworpen systeem hangt volledig af van de betrouwbaarheid van de software en van de controller als geheel. Het ontwikkelde besturingsprogramma is onderworpen aan het proces van debuggen, handmatig, structureel en functioneel testen. Alleen aanbevolen en gecertificeerde units zijn geselecteerd om de betrouwbaarheid en naleving van de garantie op de automatiseringsapparatuur te garanderen. De fabrieksgarantie voor de geselecteerde automatiseringskast is, mits naleving van de garantieverplichtingen, 5 jaar.

Ook werd een algemene structuur van het systeem ontwikkeld, een klokcyclogram van de systeemwerking gebouwd, een tabel met verbindingen en kabelmarkeringen, een ACS-installatieschema gevormd.

De economische indicatoren van het project, door mij berekend in het organisatorische en economische deel, zijn weergegeven op poster nr. 3. Dezelfde poster toont een stripschema van het ontwerpproces. Criteria volgens GOST RISO/IEC 926-93 werden gebruikt om de kwaliteit van het controleprogramma te evalueren. De evaluatie van de economische efficiëntie van de ontwikkeling werd uitgevoerd met behulp van een SWOT-analyse. Uiteraard heeft het ontworpen systeem een ​​lage kostprijs (kostenstructuur - poster 3) en vrij snelle terugverdientijden (berekend met minimale besparingen). We kunnen dus concluderen over de hoge economische efficiëntie van de ontwikkeling.

Bovendien werden problemen met arbeidsbescherming, elektrische veiligheid en milieuvriendelijkheid van het systeem opgelost. De keuze voor geleidende kabels, luchtkanaalfilters is onderbouwd.

Zo is naar aanleiding van de scriptie een moderniseringsproject ontwikkeld dat optimaal aansluit bij alle gestelde eisen. Dit project wordt aanbevolen voor uitvoering in overeenstemming met de voorwaarden voor modernisering van de fabrieksuitrusting.

Als de kosteneffectiviteit en kwaliteit van het project worden bevestigd proeftijd, het is de bedoeling om het dispatcherniveau te implementeren met behulp van het lokale netwerk van de onderneming, en om de ventilatie van de resterende industriële gebouwen te moderniseren om ze te combineren tot één industrieel netwerk. Dienovereenkomstig omvatten deze fasen de ontwikkeling van dispatchersoftware, logging van systeemstatus, fouten, ongevallen (DB), de organisatie van een geautomatiseerde werkplek of een controlepost (CCP) Het is mogelijk om ontwerpoplossingen te distribueren voor het oplossen van controleproblemen luchtgordijnen werkplaatsen. Het is ook mogelijk om de zwakke punten van het bestaande systeem uit te werken, zoals de modernisering van behandelunits, evenals de verfijning van luchtinlaatkleppen met een vriesmechanisme.

annotatie

Het diplomaproject omvat een inleiding, 8 hoofdstukken, een conclusie, een literatuurlijst, toepassingen en bestaat uit 141 pagina's getypte tekst met illustraties.

Het eerste deel geeft een overzicht en analyse van de noodzaak voor het ontwerpen van een automatisch besturingssysteem voor toevoer- en afvoerventilatie (ACS PVV) van productiewerkplaatsen, een marketingstudie van automatiseringskasten. Worden overwogen typische schema's ventilatie en alternatieve benaderingen voor het oplossen van problemen met diplomaontwerp.

In de tweede paragraaf wordt een beschrijving gegeven van het bestaande systeem van PVW op het doel van implementatie - OAO VOMZ, als technologisch proces. Een algemeen blokschema van automatisering voor het technologische proces van luchtvoorbereiding wordt gevormd.

In het derde deel wordt een uitgebreid technisch voorstel geformuleerd om de problemen van het afstudeerontwerp op te lossen.

Het vierde deel is gewijd aan de ontwikkeling van zelfrijdende kanonnen. Elementen van automatisering en controle worden geselecteerd, hun technische en wiskundige beschrijvingen worden gepresenteerd. Er wordt een algoritme beschreven voor het regelen van de toevoerluchttemperatuur. Er is een model gevormd en er is een simulatie uitgevoerd van de werking van de ACS voor het op peil houden van de luchttemperatuur in de ruimte. Geselecteerde en verantwoorde elektrische bedrading. Er is een klokcyclogram gemaakt van de werking van het systeem.

Het vijfde deel bevat de technische kenmerken van het WAGO I/O-systeem van de programmeerbare logische controller (PLC). De tabellen met aansluitingen van sensoren en actuatoren met PLC-poorten worden gegeven, incl. en virtueel.

Het zesde deel is gewijd aan de ontwikkeling van functionerende algoritmen en het schrijven van een PLC-besturingsprogramma. De keuze van de programmeeromgeving wordt gemotiveerd. Blok-algoritmen voor het uitwerken van noodsituaties door het systeem, blok-algoritmen van functionele blokken, probleemoplossing starten, controleren en regelen. De sectie bevat de resultaten van het testen en debuggen van het PLC-besturingsprogramma.

Het zevende deel gaat over de veiligheid en milieuvriendelijkheid van het project. Er wordt een analyse gemaakt van gevaarlijke en schadelijke factoren tijdens de werking van ACS PVV, er wordt een beslissing genomen over arbeidsbescherming en het waarborgen van de milieuvriendelijkheid van het project. Bescherming van het systeem tegen noodsituaties wordt ontwikkeld, incl. versterking van het systeem op het gebied van brandbeveiliging en waarborging van de stabiliteit van de operatie in noodsituaties. Het ontwikkelde belangrijkste functionele diagram van automatisering met specificatie wordt gepresenteerd.

Het achtste deel is gewijd aan de organisatorische en economische rechtvaardiging van de ontwikkeling. De berekening van de kosten, efficiëntie en terugverdientijd van ontwerpontwikkeling, incl. rekening houdend met het stadium van uitvoering. De stadia van projectontwikkeling worden weergegeven, de arbeidsintensiteit van het werk wordt geschat. Er wordt een beoordeling gegeven van de economische efficiëntie van het project met behulp van een SWOT-analyse van de ontwikkeling.

Tot slot worden conclusies over het afstudeerproject gegeven.

Invoering

Automatisering is een van de belangrijkste factoren in de groei van de arbeidsproductiviteit in de industriële productie. Een continue voorwaarde om het groeitempo van automatisering te versnellen is de ontwikkeling van technische automatiseringsmiddelen. Technische middelen voor automatisering omvatten alle apparaten die deel uitmaken van het besturingssysteem en zijn ontworpen om informatie te ontvangen, door te geven, op te slaan en om te zetten, en om controle- en regelgevende acties uit te voeren op het technologische besturingsobject.

De ontwikkeling van technologische middelen voor automatisering is complex proces, die enerzijds gebaseerd is op de belangen van geautomatiseerde consumentenproductie en anderzijds op de economische mogelijkheden van productiebedrijven. De belangrijkste stimulans voor ontwikkeling is het verhogen van de efficiëntie van de productie - consumenten, door de introductie van nieuwe technologie kan alleen geschikt zijn als de kosten snel worden terugverdiend. Daarom moet het criterium voor alle beslissingen over de ontwikkeling en implementatie van nieuwe tools het totale economische effect zijn, rekening houdend met alle kosten van ontwikkeling, productie en implementatie. Dienovereenkomstig moet voor de ontwikkeling in de eerste plaats die opties voor technische middelen worden genomen die voor het maximale totale effect zorgen.

De constante uitbreiding van de reikwijdte van automatisering is een van de belangrijkste kenmerken van de industrie in dit stadium.

Bijzondere aandacht wordt besteed aan de kwesties van industriële ecologie en arbeidsveiligheid in de productie. Bij het ontwerpen moderne technologie, apparatuur en constructies, is het noodzakelijk om de ontwikkeling van veiligheid en onschadelijkheid van het werk wetenschappelijk te onderbouwen.

In het huidige ontwikkelingsstadium van de nationale economie van het land is een van de belangrijkste taken het verhogen van de efficiëntie van de sociale productie op basis van het wetenschappelijke en technische proces en het vollediger benutten van alle reserves. Deze taak is onlosmakelijk verbonden met het probleem van het optimaliseren van ontwerpoplossingen, met als doel de noodzakelijke voorwaarden te creëren voor het verhogen van de efficiëntie van kapitaalinvesteringen, het verkorten van hun terugverdientijden en het zorgen voor de grootste toename van de productie per uitgegeven roebel. De verhoging van de arbeidsproductiviteit, het vrijkomen van kwaliteitsproducten, de verbetering van de arbeidsomstandigheden en de rust van werknemers worden verzorgd door luchtventilatiesystemen die het nodige microklimaat en kwaliteit creëren lucht omgeving in het pand.

Het doel van het diplomaproject is de ontwikkeling van een automatisch besturingssysteem voor de aan- en afvoerventilatie (ACS PVV) van productiewinkels.

Het probleem dat in het afstudeerproject aan de orde is geweest, is te wijten aan de slijtage van het automatische apparatuursysteem van de PVV bij JSC "Vologda Optical and Mechanical Plant". Bovendien is het systeem gedistribueerd ontworpen, wat de mogelijkheid van gecentraliseerd beheer en monitoring elimineert. De locatie van het spuitgieten (B-categorie voor brandveiligheid), evenals het aangrenzende pand - de locatie van CNC-machines, plannings- en verzendingsbureau, magazijnen, werd gekozen als implementatieobject.

Naar aanleiding van het onderzoek worden de doelstellingen van het afstudeerproject geformuleerd huidige toestand ACS PVV en op basis van een analytische review worden gegeven in hoofdstuk 3 "Technisch voorstel".

Het gebruik van gecontroleerde ventilatie opent nieuwe mogelijkheden om bovenstaande problemen op te lossen. Het ontwikkelde automatische besturingssysteem moet optimaal zijn voor het uitvoeren van de aangewezen functies.

Zoals hierboven opgemerkt, is de relevantie van de ontwikkeling te wijten aan zowel de veroudering van de bestaande zelfrijdende kanonnen als een toename van het aantal reparatiewerkzaamheden op de ventilatie "routes", en de algemene toename van de incidentie van luchtwegen en verkoudheid van werknemers, de neiging om zich slechter te voelen tijdens langdurig werk, en als gevolg daarvan een algemene daling van de arbeidsproductiviteit en de kwaliteit van de producten. Het is belangrijk op te merken dat het bestaande vuurleidingssysteem niet is aangesloten op vuurautomaten, wat onaanvaardbaar is voor dit soort productie. De ontwikkeling van een nieuwe ACS PVV houdt rechtstreeks verband met het kwaliteitsbeleid van de fabriek (ISO 9000), evenals met programma's voor de modernisering van fabrieksuitrusting en automatisering van levensondersteunende systemen voor werkplaatsen.

Het afstudeerproject maakt gebruik van internetbronnen (forums, digitale bibliotheken, artikelen en publicaties, elektronische portalen), evenals technische literatuur van het vereiste vakgebied en teksten van normen (GOST, SNIP, SanPiN). Ook wordt bij de ontwikkeling van ACS PVV rekening gehouden met de voorstellen en aanbevelingen van specialisten, op basis van bestaande installatieplannen, kabeltracés, luchtkanaalsystemen.

Het is vermeldenswaard dat het probleem dat in het afstudeerproject aan de orde is gesteld, zich afspeelt in bijna alle oude fabrieken van het militair-industriële complex, het opnieuw uitrusten van werkplaatsen is een van de belangrijkste taken in termen van het waarborgen van de productkwaliteit voor de eindgebruiker. Het diplomaontwerp weerspiegelt dus de opgebouwde ervaring bij het oplossen van vergelijkbare problemen bij bedrijven met een vergelijkbaar type productie.

1. Analytische beoordeling

1.1 Algemene analyse van de noodzaak voor het ontwerpen van ACS PVV

De belangrijkste bron van besparing op brandstof en energiebronnen die worden besteed aan de warmtevoorziening van grote industriële gebouwen met een aanzienlijk verbruik van warmte en elektrische energie, is de verhoging van de efficiëntie van het toevoer- en afvoerventilatiesysteem (SVV) op basis van het gebruik van moderne prestaties in computer- en besturingstechniek.

Meestal worden lokale automatiseringstools gebruikt om het ventilatiesysteem te regelen. Het belangrijkste nadeel van een dergelijke regeling is dat er geen rekening wordt gehouden met de werkelijke lucht- en warmtebalans van het gebouw en de reële het weer: buitenluchttemperatuur, windsnelheid en -richting, atmosferische druk.

Daarom werkt het luchtventilatiesysteem onder invloed van lokale automatisering in de regel niet in de optimale modus.

De efficiëntie van het toevoer- en afvoerventilatiesysteem kan aanzienlijk worden verhoogd als de systemen optimaal worden aangestuurd op basis van het gebruik van een set geschikte hardware- en softwaretools.

De vorming van het thermische regime kan worden weergegeven als de interactie van storende en regulerende factoren. Om de regelactie te bepalen, is informatie nodig over de eigenschappen en het aantal invoer- en uitvoerparameters en de voorwaarden waaronder het warmteoverdrachtsproces kan verlopen. Aangezien het doel van het regelen van ventilatieapparatuur is om de vereiste luchtcondities in het werkgebied van gebouwen te waarborgen met minimale energie- en materiaalkosten, zal het met behulp van een computer mogelijk zijn om de beste optie te vinden en passende controleacties te ontwikkelen op dit systeem. Als gevolg hiervan vormt een computer met een geschikte set hardware en software geautomatiseerd systeem beheer van het thermische regime van gebouwen van gebouwen (ACS TRP). Tegelijkertijd moet ook worden opgemerkt dat men onder de computer zowel het controlepaneel van de PVV als het panel voor het bewaken van de toestand van de PVV kan begrijpen, evenals eenvoudige computer met een programma voor het modelleren van ACS PVV, het verwerken van de resultaten en op basis daarvan de bedrijfsvoering.

Een automatisch besturingssysteem is een combinatie van een besturingsobject (een gecontroleerd technologisch proces) en besturingsapparaten, waarvan de interactie zorgt voor de automatische stroom van het proces in overeenstemming met een bepaald programma. In dit geval wordt het technologische proces opgevat als een opeenvolging van bewerkingen die moeten worden uitgevoerd om een ​​eindproduct uit de grondstof te verkrijgen. In het geval van PVV is het eindproduct de lucht in de serviceruimte met gespecificeerde parameters (temperatuur, gassamenstelling, enz.), en de grondstof is buiten- en afvoerlucht, warmtedragers, elektriciteit, enz.

De basis voor het functioneren van ACS PVV, evenals elk controlesysteem, moet gebaseerd zijn op het principe van feedback (OS): de ontwikkeling van controleacties op basis van informatie over het object verkregen met behulp van sensoren die op het object zijn geïnstalleerd of verspreid.

Elke specifieke ACS is ontwikkeld op basis van een bepaalde technologie voor het verwerken van de inlaatluchtstroom. Vaak wordt het toevoer- en afvoerventilatiesysteem geassocieerd met een airconditioning (voorbereiding) systeem, wat ook tot uiting komt in het ontwerp van regelautomatisering.

Bij het gebruik van stand-alone apparaten of complete procesluchtbehandelingskasten worden ACS geleverd die al in de apparatuur zijn ingebouwd en al zijn ingebouwd met bepaalde regelfuncties, die meestal in detail worden beschreven in technische documentatie. In dit geval moeten de afstelling, het onderhoud en de bediening van dergelijke controlesystemen worden uitgevoerd in strikte overeenstemming met de gespecificeerde documentatie.

Een analyse van de technische oplossingen van moderne ventilatieapparatuur van toonaangevende fabrikanten van ventilatieapparatuur heeft aangetoond dat regelfuncties in twee categorieën kunnen worden onderverdeeld:

Regelfuncties bepaald door luchtbehandelingstechnologie en -apparatuur;

Extra functies, die meestal servicefuncties zijn, worden gepresenteerd als knowhow van de bedrijven en worden hier niet beschouwd.

BIJ algemeen beeld de belangrijkste technologische functies van de besturing van de luchtbehandelingsapparatuur kunnen worden onderverdeeld in de volgende groepen (Fig. 1.1)

Rijst. 1.1 - De belangrijkste technologische functies van de controle van de PVV

Laten we beschrijven wat wordt bedoeld met de PWV-functies getoond in Fig. 1.1.

1.1.1 Functie "Bewaking en logging"

In overeenstemming met SNiP 2.04.05-91 zijn de verplichte controleparameters:

Temperatuur en druk in de gemeenschappelijke aanvoer- en retourleidingen en aan de uitgang van elke warmtewisselaar;

De temperatuur van de buitenlucht, toevoerlucht na de warmtewisselaar, evenals de temperatuur in de ruimte;

Normen MPC schadelijk stoffen in de lucht die uit de kamer wordt afgevoerd (aanwezigheid van gassen, verbrandingsproducten, niet-giftig stof).

Andere parameters in toevoer- en afvoerventilatiesystemen worden op aanvraag geregeld specificaties: apparatuur of bedrijfsomstandigheden.

Afstandsbediening is bedoeld voor het meten van de belangrijkste parameters van het technologische proces of parameters die betrokken zijn bij de implementatie van andere besturingsfuncties. Een dergelijke controle wordt uitgevoerd met behulp van sensoren en meetomvormers met de output (indien nodig) van de gemeten parameters op de indicator of het scherm van het controleapparaat (bedieningspaneel, computermonitor).

Om andere parameters te meten, worden meestal lokale (draagbare of stationaire) instrumenten gebruikt - indicatiethermometers, manometers, apparaten voor spectrale analyse van de luchtsamenstelling, enz.

Het gebruik van lokale besturingsapparatuur is niet in strijd met het basisprincipe van besturingssystemen - het principe van feedback. In dit geval wordt het geïmplementeerd met de hulp van een persoon (operator of onderhoudspersoneel), of met behulp van een besturingsprogramma dat "hardwired" is in het geheugen van de microprocessor.

1.1.2 Operationele en programma controle»

Het is ook belangrijk om een ​​optie als "startvolgorde" te implementeren. Om de normale opstart van het PVV-systeem te garanderen, moet met het volgende rekening worden gehouden:

Voorlopige opening van de luchtkleppen voor het starten van de ventilatoren. Dit komt door het feit dat niet alle dempers in gesloten toestand bestand zijn tegen het drukverschil dat door de ventilator wordt gecreëerd, en de tijd voor de volledige opening van de demper door de elektrische aandrijving bedraagt ​​twee minuten.

Scheiding van de momenten van starten van elektromotoren. Asynchrone motoren kunnen vaak grote startstromen hebben. Als de ventilatoren, luchtklepaandrijvingen en andere aandrijvingen tegelijkertijd worden gestart, zal door de zware belasting van het elektrische netwerk van het gebouw de spanning drastisch dalen en kunnen de elektromotoren mogelijk niet starten. Daarom moet de start van elektromotoren, vooral van hoge vermogens, in de tijd worden gespreid.

Voorverwarmen van de kachel. Als de boiler niet is voorverwarmd, kan de vorstbeveiliging worden geactiveerd bij lage buitentemperaturen. Daarom is het bij het starten van het systeem noodzakelijk om de toevoerluchtkleppen te openen, de driewegklep van de boiler te openen en de verwarming op te warmen. Deze functie wordt in de regel geactiveerd wanneer de buitentemperatuur lager is dan 12 °C.

De omgekeerde optie is de "uitschakelvolgorde". Houd bij het afsluiten van het systeem rekening met:

Stopvertraging van de toevoerluchtventilator in units met een elektrische verwarming. Nadat de spanning van de elektrische verwarming is verwijderd, moet deze enige tijd worden afgekoeld zonder de toevoerluchtventilator uit te schakelen. Anders kan het verwarmingselement van de luchtverwarmer (thermische elektrische verwarming - verwarmingselement) defect raken. Voor de bestaande taken van diplomaontwerp is deze optie niet van belang in verband met het gebruik van een boiler, maar is het ook belangrijk om er rekening mee te houden.

Op basis van de geselecteerde opties voor operationele en programmabesturing is het dus mogelijk om een ​​typisch schema te presenteren voor het in- en uitschakelen van de apparaten van de luchtbehandelingsapparaten.

Rijst. 1.2 - Typisch cyclogram van ACS PVV-werking met een boiler

Deze hele cyclus (Fig. 1.2) zou het systeem automatisch moeten werken, en bovendien zou er gezorgd moeten worden voor een individuele opstart van de apparatuur, die nodig is tijdens afstelling en preventief onderhoud.

Van niet gering belang zijn de functies van programmabesturing, zoals het wijzigen van de winter-zomermodus. De implementatie van deze functies is vooral relevant in de huidige omstandigheden van een tekort aan energiebronnen. In regelgevende documenten is de uitvoering van deze functie adviserend van aard - "voor openbare, administratieve, residentiële en industriële gebouwen moet in de regel worden voorzien in programmatische regulering van parameters, waardoor het warmteverbruik wordt verminderd."

In het eenvoudigste geval zorgen deze functies voor een algemene uitschakeling van de airconditioner op een bepaald tijdstip, of een verlaging (verhoging) van de ingestelde waarde van een gecontroleerde parameter (bijvoorbeeld temperatuur) afhankelijk van veranderingen in de warmtebelasting in de verzorgde kamer.

Efficiënter, maar ook moeilijker te implementeren, is softwarebesturing, die zorgt voor automatische verandering in de structuur van het airconditioningsysteem en het algoritme voor de werking ervan, niet alleen in de traditionele winter-zomermodus, maar ook in overgangsmodi. De analyse en synthese van de structuur van de EWP en het algoritme van de werking ervan wordt meestal uitgevoerd op basis van hun thermodynamisch model.

In dit geval is het belangrijkste motivatie- en optimalisatiecriterium in de regel de wens om, mogelijk, het minimale energieverbruik te garanderen met beperkingen op kapitaalkosten, afmetingen, enz.

1.1.3 Functie " beschermende functies en sloten"

Veiligheidsfuncties en vergrendelingen die gemeenschappelijk zijn voor automatiseringssystemen en elektrische apparatuur (beveiliging tegen kortsluiting, oververhitting, bewegingsbeperkingen, enz.) worden bepaald door interdepartementale regelgevende documenten. Dergelijke functies worden meestal uitgevoerd door afzonderlijke apparaten (zekeringen, aardlekschakelaars, eindschakelaars, enz.). Het gebruik ervan wordt geregeld door de regels voor de installatie van elektrische installaties (PUE), de regels brandveiligheid(PPB).

Vorstbescherming. De automatische vorstbeveiligingsfunctie moet worden voorzien in gebieden met een berekende buitentemperatuur voor de koude periode van min 5°C en lager. De warmtewisselaars van de eerste verwarming (geiser) en recuperatoren (indien aanwezig) zijn beschermd.

Gewoonlijk wordt de vorstbeveiliging van warmtewisselaars uitgevoerd op basis van sensoren of sensorrelais voor de luchttemperatuur stroomafwaarts van het apparaat en de temperatuur van de warmtedrager in de retourleiding.

Het gevaar voor bevriezing wordt voorspeld door de luchttemperatuur voor het apparaat (tн<5 °С). При достижении указанных значений полностью открывают клапаны и останавливают приточный вентилятор.

Tijdens niet-werkuren moet bij systemen met vorstbeveiliging de klep op een kier (5-25%) blijven staan ​​met de buitenluchtklep gesloten. Voor een grotere betrouwbaarheid van de bescherming wanneer het systeem is uitgeschakeld, wordt soms de functie van automatische regeling (stabilisatie) van de watertemperatuur in de retourleiding geïmplementeerd.

1.1.4 Functie "bescherming van technologische apparatuur en elektrische apparatuur"

1. Controle op filterverontreiniging

De controle van filterverstopping wordt beoordeeld door de drukval over het filter, die wordt gemeten door een verschildruksensor. De sensor meet het verschil in luchtdruk voor en na het filter. De toelaatbare drukval over het filter wordt aangegeven in het paspoort (voor manometers gepresenteerd op fabrieksluchtroutes, volgens het gegevensblad - 150-300 Pa). Dit verschil wordt ingesteld tijdens de inbedrijfstelling van het systeem op de differentieelsensor (sensorinstelling). Wanneer het setpoint is bereikt, stuurt de sensor een signaal over de maximale stoffigheid van het filter en de noodzaak van onderhoud of vervanging. Als het filter niet wordt schoongemaakt of vervangen binnen een bepaalde tijd (meestal 24 uur) nadat het stofgrensalarm is afgegeven, wordt aanbevolen om het systeem in noodgevallen uit te schakelen.

Het wordt aanbevolen om soortgelijke sensoren op ventilatoren te installeren. Als de ventilator of de aandrijfriem van de ventilator uitvalt, moet het systeem in de noodmodus worden uitgeschakeld. Dergelijke sensoren worden echter om economische redenen vaak verwaarloosd, wat de systeemdiagnose en het oplossen van problemen in de toekomst aanzienlijk bemoeilijkt.

2. Andere automatische sloten

Daarnaast moeten automatische sloten worden voorzien voor:

Openen en sluiten van buitenluchtkleppen bij aan- en uitzetten van ventilatoren (demper);

Openen en sluiten van kleppen van ventilatiesystemen verbonden door luchtkanalen voor volledige of gedeeltelijke uitwisselbaarheid in geval van storing van een van de systemen;

Het sluiten van kleppen van ventilatiesystemen voor ruimtes die worden beschermd door gasblusinstallaties wanneer de ventilatoren van de ventilatiesystemen van deze ruimtes zijn uitgeschakeld;

Zorgen voor een minimale stroom van buitenlucht in systemen met variabele stroom, enz.

1.1.5 Besturingsfuncties

Regelgevende functies - automatisch onderhoud van de ingestelde parameters zijn per definitie de belangrijkste voor toevoer- en afvoerventilatiesystemen die werken met variabel debiet, luchtrecirculatie, luchtverwarming.

Deze functies worden uitgevoerd met behulp van gesloten regelkringen, waarin het feedbackprincipe expliciet aanwezig is: informatie over het object afkomstig van sensoren wordt door regelapparatuur omgezet in regelacties. Op afb. 1.3 toont een voorbeeld van een regelkring voor de temperatuur van de toevoerlucht in een airconditioner met kanalen. De luchttemperatuur wordt op peil gehouden door een waterverwarmer waardoor het koelmiddel wordt geleid. De lucht die door de kachel gaat, wordt warm. De luchttemperatuur na de boiler wordt gemeten door een sensor (T), waarna de waarde ervan wordt toegevoerd aan het vergelijkingsapparaat (US) van de gemeten temperatuurwaarde en de ingestelde temperatuur. Afhankelijk van het verschil tussen de gewenste temperatuur (Tset) en de gemeten temperatuurwaarde (Tmeas), genereert het regelapparaat (P) een signaal dat inwerkt op de servomotor (M - driewegklep elektrische aandrijving). De aandrijving opent of sluit de driewegklep naar een positie waar de fout is:

e \u003d Tust - Tism

minimaal zal zijn.

Rijst. 1.3 - Regelcircuit van de toevoerluchttemperatuur in het luchtkanaal met een waterwarmtewisselaar: T - sensor; VS - vergelijkingsapparaat; P - besturingsapparaat; M - uitvoerend apparaat

Zo wordt de constructie van een automatisch regelsysteem (ACS) op basis van de vereisten voor nauwkeurigheid en andere parameters van de werking ervan (stabiliteit, oscillatie, enz.) beperkt tot de keuze van de structuur en elementen, evenals tot de bepaling van de regelaarparameters. Meestal wordt dit gedaan door automatiseringsspecialisten met behulp van klassieke regeltheorie. Ik zal alleen opmerken dat de instellingen van de controller worden bepaald door de dynamische eigenschappen van het besturingsobject en de gekozen besturingswet. De regelwet is de relatie tussen de input (?) en output (Ur) signalen van de regelaar.

De eenvoudigste is de proportionele wet van regelgeving, waarin? en Ur zijn onderling verbonden door een constante coëfficiënt Kp. Deze coëfficiënt is de instelparameter van een dergelijke regelaar, die de P-regelaar wordt genoemd. De implementatie ervan vereist het gebruik van een instelbaar versterkingselement (mechanisch, pneumatisch, elektrisch, enz.), dat zowel met als zonder een extra energiebron kan functioneren.

Een van de varianten van P-controllers zijn positionele controllers die een proportionele regelwet bij Kp implementeren en een uitgangssignaal Ur vormen met een bepaald aantal constante waarden, bijvoorbeeld twee of drie, overeenkomend met twee- of drie-positiecontrollers. Dergelijke controllers worden soms relaiscontrollers genoemd vanwege de gelijkenis van hun grafische kenmerken met die van een relais. De instelparameter van dergelijke regelaars is de waarde van de dode zone De.

In de technologie van automatisering van ventilatiesystemen hebben aan-uit-controllers, vanwege hun eenvoud en betrouwbaarheid, een brede toepassing gevonden bij het regelen van temperatuur (thermostaten), druk (drukschakelaars) en andere parameters van de processtatus.

Regelaars met twee standen worden ook gebruikt in systemen voor automatische bescherming, blokkering en omschakeling van bedrijfsmodi van apparatuur. In dit geval worden hun functies uitgevoerd door sensorrelais.

Ondanks deze voordelen van P-regelaars hebben ze een grote statische fout (voor kleine waarden van Kp) en een neiging tot zelfoscillatie (voor grote waarden van Kp). Daarom worden, met hogere eisen aan de regulerende functies van automatiseringssystemen in termen van nauwkeurigheid en stabiliteit, ook complexere regelwetten gebruikt, bijvoorbeeld PI- en PID-wetten.

Ook kan de regeling van de luchtverwarmingstemperatuur worden uitgevoerd door een P-regelaar, die werkt volgens het balanceringsprincipe: verhoog de temperatuur wanneer de waarde lager is dan de ingestelde waarde en vice versa. Deze interpretatie van de wet vindt ook toepassing in systemen die geen hoge nauwkeurigheid vereisen.

1.2 Analyse van bestaande typische schema's voor automatische ventilatie van productiewinkels

Er zijn een aantal standaard implementaties van de automatisering van het toe- en afvoerventilatiesysteem, die elk een aantal voor- en nadelen hebben. Ik merk op dat ondanks de aanwezigheid van veel standaardschema's en ontwikkelingen, het erg moeilijk is om zo'n ACS te creëren die flexibel zou zijn in termen van instellingen ten opzichte van de productie waar het wordt geïmplementeerd. Dus voor het ontwerp van ACS voor lucht- en gastoevoer, een grondige analyse van de bestaande ventilatiestructuur, een analyse van de technologische processen van de productiecyclus, evenals een analyse van de vereisten voor arbeidsbescherming, ecologie, elektriciteit en brand veiligheid vereist. Bovendien is het vaak ontworpen ACS PVV gespecialiseerd in haar toepassingsgebied.

In ieder geval worden de volgende groepen gewoonlijk beschouwd als typische initiële gegevens in de initiële ontwerpfase:

1. Algemene gegevens: territoriale ligging van het object (stad, wijk); type en doel van het object.

2. Gegevens over het gebouw en het terrein: plattegronden en doorsneden met daarop alle afmetingen en verhogingen ten opzichte van het maaiveld; aanduiding van de categorieën van gebouwen (op bouwkundige plannen) in overeenstemming met brandveiligheidsnormen; beschikbaarheid van technische ruimtes met vermelding van hun afmetingen; locatie en kenmerken van bestaande ventilatiesystemen; kenmerken van energiedragers;

3. Informatie over het technologische proces: tekeningen van het technologische project (plannen) met aanduiding van de plaatsing van technologische apparatuur; specificatie van apparatuur met aanduiding van geïnstalleerde capaciteiten; kenmerken van het technologische regime -- het aantal ploegendiensten, het gemiddelde aantal werknemers per ploeg; bedrijfsmodus van de apparatuur (gelijktijdige werking, belastingsfactoren, enz.); de hoeveelheid schadelijke emissies naar de lucht (MAC van schadelijke stoffen).

Als initiële gegevens voor het berekenen van de automatisering van het PVV-systeem, nemen ze:

De prestaties van het bestaande systeem (stroom, luchtverversing);

Lijst van te regelen luchtparameters;

Grenzen aan regelgeving;

De werking van automatisering bij het ontvangen van signalen van andere systemen.

De uitvoering van het automatiseringssysteem is dus ontworpen op basis van de taken die eraan zijn toegewezen, rekening houdend met de normen en regels, evenals met algemene initiële gegevens en schema's. Het opstellen van het schema en de selectie van apparatuur voor het wordt individueel uitgevoerd.

Laten we de bestaande typische schema's van regelsystemen voor toevoer- en afvoerventilatie presenteren, we zullen er enkele karakteriseren met betrekking tot de mogelijkheid om ze te gebruiken om de problemen van het afstudeerproject op te lossen (Fig. 1.4 - 1.5, 1.9).

Rijst. 1.4 - ACS directe ventilatie

Deze automatiseringssystemen zijn actief gebruikt in fabrieken, fabrieken, kantoorgebouwen. Het object van controle is hier de automatiseringskast (bedieningspaneel), de bevestigingsmiddelen zijn kanaalsensoren, de regelactie is op de motoren van de ventilatormotoren, dempermotoren. Er is ook een ATS voor verwarming/koeling. Vooruitkijkend kan worden opgemerkt dat het systeem dat wordt getoond in Fig. 1.4a een prototype is van het systeem dat moet worden gebruikt in de spuitgietsectie van de optische en mechanische fabriek van OAO Vologda. Luchtkoeling in industriële gebouwen is niet effectief vanwege het volume van deze gebouwen en verwarming is een voorwaarde voor het correct functioneren van het automatische luchtregelsysteem.

Rijst. 1.5- ACS ventilatie met warmtewisselaars

De constructie van een automatisch regelsysteem voor PVV met behulp van warmteterugwinningseenheden (recuperatoren) maakt het mogelijk om de problemen van overmatig elektriciteitsverbruik (voor elektrische kachels), de problemen van emissies naar het milieu op te lossen. De betekenis van recuperatie is dat de lucht die onherroepelijk uit de kamer wordt verwijderd, met een in de kamer ingestelde temperatuur, energie uitwisselt met de binnenkomende buitenlucht, waarvan de parameters in de regel aanzienlijk verschillen van de ingestelde. Die. in de winter verwarmt de afgevoerde warme afvoerlucht gedeeltelijk de toevoerlucht buiten, terwijl in de zomer de koelere afvoerlucht de toevoerlucht gedeeltelijk afkoelt. In het beste geval kan recuperatie het energieverbruik voor de toevoerluchtbehandeling met 80% verminderen.

Technisch wordt terugwinning in toe- en afvoerventilatie uitgevoerd met behulp van roterende warmtewisselaars en systemen met een tussenliggende warmtedrager. We behalen dus zowel winst bij het verwarmen van de lucht als bij het verminderen van de opening van de dempers (meer stationaire tijd van de motoren die de dempers aansturen is toegestaan) - dit alles geeft een algemene winst in termen van besparing van elektriciteit.

Warmteterugwinningssystemen zijn veelbelovend en actief en worden geïntroduceerd ter vervanging van oudere ventilatiesystemen. Het is echter vermeldenswaard dat dergelijke systemen extra investeringen kosten, maar dat hun terugverdientijd relatief kort is, terwijl de winstgevendheid zeer hoog is. Ook verhoogt de afwezigheid van een constante afgifte in het milieu de milieuprestaties van een dergelijke organisatie van automatische apparatuur. Vereenvoudigde werking van het systeem met warmteterugwinning uit lucht (luchtrecirculatie) is weergegeven in Fig. 1.6.

Rijst. 1.6 - Werking van het luchtverversingssysteem met recirculatie (recuperatie)

Dwarsstroom- of platenwarmtewisselaars (Fig. 1.5 c, d) bestaan ​​uit platen (aluminium), die een systeem van kanalen vertegenwoordigen voor de stroming van twee luchtstromen. De kanaalwanden zijn gebruikelijk voor toevoer- en afvoerlucht en zijn eenvoudig te verplaatsen. Door het grote uitwisselingsoppervlak en de turbulente luchtstroom in de kanalen wordt een hoge mate van warmteterugwinning (warmteoverdracht) bereikt bij een relatief lage hydraulische weerstand. Het rendement van platenwarmtewisselaars bereikt 70%.

Rijst. 1.7 - Organisatie van luchtuitwisseling van ACS PVV op basis van platenwarmtewisselaars

Alleen de voelbare warmte van de afvoerlucht wordt benut, omdat De toevoer- en afvoerlucht vermengen zich op geen enkele manier en het condensaat dat ontstaat tijdens het afkoelen van de afvoerlucht wordt vastgehouden door de afscheider en afgevoerd door het drainagesysteem uit de opvangbak. Om bevriezing van condensaat bij lage temperaturen (tot -15°C) te voorkomen, worden de overeenkomstige vereisten voor automatisering gevormd: het moet zorgen voor periodieke uitschakeling van de toevoerventilator of het verwijderen van een deel van de buitenlucht in het bypass-kanaal dat de warmte omzeilt wisselaar kanalen. De enige beperking bij de toepassing van deze methode is de verplichte kruising van de toevoer- en afvoertakken op één plek, wat bij een eenvoudige modernisering van het ACS een aantal moeilijkheden met zich meebrengt.

Recuperatiesystemen met een tussenkoelmiddel (Fig. 1.5 a, b) zijn een paar warmtewisselaars die zijn verbonden door een gesloten pijpleiding. De ene warmtewisselaar bevindt zich in het afvoerkanaal en de andere in het toevoerkanaal. Een niet-bevriezend glycolmengsel circuleert in een gesloten circuit, waarbij warmte van de ene warmtewisselaar naar de andere wordt overgedragen, en in dit geval kan de afstand van de luchtbehandelingsunit tot de uitlaatunit erg groot zijn.

Het rendement van warmteterugwinning met deze methode is niet groter dan 60%. De kosten zijn relatief hoog, maar in sommige gevallen kan dit de enige optie zijn voor warmteterugwinning.

Rijst. 1.8 - Het principe van warmteterugwinning met een tussenliggende warmtedrager

Roterende warmtewisselaar (roterende warmtewisselaar, recuperator) - is een rotor met kanalen voor horizontale luchtpassage. Een deel van de rotor bevindt zich in het uitlaatkanaal en een deel in het toevoerkanaal. Roterend ontvangt de rotor warmte van de afvoerlucht en geeft deze af aan de toevoerlucht, en zowel voelbare als latente warmte, evenals vochtigheid, wordt overgedragen. Het rendement van warmteterugwinning is maximaal en bereikt 80%.

Rijst. 1.9 - ACS PVV met een roterende warmtewisselaar

De beperking van het gebruik van deze methode wordt voornamelijk opgelegd door het feit dat tot 10% van de afgevoerde lucht wordt gemengd met de toevoerlucht, en in sommige gevallen is dit onaanvaardbaar of ongewenst (als de lucht een aanzienlijke mate van vervuiling heeft) . De ontwerpvereisten zijn vergelijkbaar met de vorige versie - de uitlaat- en toevoermachines bevinden zich op dezelfde plaats. Deze methode is duurder dan de eerste en wordt zelden gebruikt.

Over het algemeen zijn systemen met herstel 40-60% duurder dan vergelijkbare systemen zonder herstel, maar de operationele kosten zullen aanzienlijk verschillen. Zelfs bij de huidige energieprijzen is de terugverdientijd van een terugwinningssysteem niet langer dan twee stookseizoenen.

Ik zou willen opmerken dat energiebesparing ook wordt beïnvloed door regelalgoritmen. Er moet echter altijd rekening mee worden gehouden dat alle ventilatiesystemen zijn ontworpen voor bepaalde gemiddelde omstandigheden. Zo is het buitenluchtdebiet bepaald voor één aantal personen, maar in werkelijkheid kan de ruimte minder dan 20% van de aanvaarde waarde zijn, uiteraard zal in dit geval het berekende buitenluchtdebiet duidelijk te hoog zijn, ventilatie in overmatige modus zal leiden tot een onredelijk verlies van energiebronnen. Het is in dit geval logisch om verschillende bedrijfsmodi te overwegen, bijvoorbeeld winter / zomer. Als automatisering dergelijke modi kan instellen, liggen de besparingen voor de hand. Een andere benadering houdt verband met de regeling van de buitenluchtstroom afhankelijk van de kwaliteit van de gasomgeving in de kamer, d.w.z. het automatiseringssysteem omvat gasanalysatoren voor schadelijke gassen en selecteert de waarde van de buitenluchtstroom zodat het gehalte aan schadelijke gassen de maximaal toelaatbare waarden niet overschrijdt.

1.3 Marktonderzoek

Op dit moment zijn alle toonaangevende fabrikanten van ventilatieapparatuur wereldwijd vertegenwoordigd op de markt van automatisering voor toevoer- en uitlaatventilatie, en elk van hen is gespecialiseerd in de productie van apparatuur in een bepaald segment. De gehele markt van ventilatieapparatuur is onder te verdelen in de volgende toepassingsgebieden:

Huishoudelijke en semi-industriële doeleinden;

Industrieel doel;

Ventilatieapparatuur voor "speciale" doeleinden.

Aangezien het afstudeerproject rekening houdt met het ontwerp van automatisering voor de aan- en afvoersystemen van industriële gebouwen, is het, om de voorgestelde ontwikkeling te vergelijken met die op de markt, noodzakelijk om vergelijkbare bestaande automatiseringspakketten van bekende fabrikanten te selecteren.

De resultaten van het marktonderzoek van de bestaande ACS PVV-pakketten zijn weergegeven in bijlage A.

Dus als resultaat van het marktonderzoek werden verschillende van de meest gebruikte ACS PVV's van verschillende fabrikanten overwogen, door hun technische documentatie te bestuderen, werd de volgende informatie verkregen:

De samenstelling van het bijbehorende ACS PVV-pakket;

Register van regelparameters (druk in luchtkanalen, temperatuur, reinheid, luchtvochtigheid);

Het merk van de programmeerbare logische controller en zijn apparatuur (software, commandosysteem, programmeerprincipes);

Beschikbaarheid van verbindingen met andere systemen (wordt voorzien in communicatie met brandautomaten, is er ondersteuning voor local area network protocollen);

Beschermend ontwerp (elektrische veiligheid, brandveiligheid, stofbescherming, geluidsimmuniteit, vochtbescherming).

2. Beschrijving van het ventilatienetwerk van de productiewerkplaats als object van automatische besturing

In het algemeen kan op basis van de resultaten van de analyse van bestaande benaderingen van automatisering van ventilatie- en luchtvoorbereidingssystemen, evenals het resultaat van analytische beoordelingen van typische schema's, worden geconcludeerd dat de taken die in het afstudeerproject worden overwogen, relevant zijn voor de huidige tijd, actief overwogen en bestudeerd door gespecialiseerde ontwerpbureaus (SKB).

Ik merk op dat er drie hoofdbenaderingen zijn voor de implementatie van automatisering voor het ventilatiesysteem:

Gedistribueerde aanpak: de implementatie van de automatisering van de PVV op basis van lokale schakelapparatuur, waarbij elke ventilator wordt aangestuurd door het bijbehorende apparaat.

Deze aanpak wordt gebruikt om de automatisering van relatief kleine ventilatiesystemen te ontwerpen waarin geen verdere uitbreiding is voorzien. Hij is de oudste. Voordelen van de aanpak zijn bijvoorbeeld dat bij een ongeval op één van de gecontroleerde ventilatie-aftakkingen het systeem een ​​noodstop maakt van alleen deze schakel/sectie. Bovendien is deze aanpak relatief eenvoudig te implementeren, vereist geen complexe regelalgoritmen en vereenvoudigt het onderhoud van ventilatiesysteemapparatuur.

Centrale aanpak: door de implementatie van het automatisch ventilatiesysteem op basis van een groep logische controllers of een programmeerbare logische controller (PLC), wordt het gehele ventilatiesysteem centraal aangestuurd volgens de geprogrammeerde gegevens.

De gecentraliseerde benadering is betrouwbaarder dan de gedistribueerde benadering. Alle management van VVV is rigide, uitgevoerd op basis van het programma. Deze omstandigheid stelt aanvullende eisen aan zowel het schrijven van de programmacode (er moet rekening worden gehouden met veel voorwaarden, waaronder acties in noodsituaties) als aan de speciale beveiliging van de besturings-PLC. Deze aanpak heeft toepassing gevonden voor kleine administratieve en industriële complexen. Het onderscheidt zich door de flexibiliteit van instellingen, de mogelijkheid om het systeem tot redelijke limieten te schalen, evenals de mogelijkheid van mobiele integratie van het systeem volgens een gemengd organisatieprincipe;

Gemengde aanpak: gebruikt bij het ontwerpen van grote systemen (een groot aantal gecontroleerde apparatuur met enorme prestaties), is een combinatie van een gedistribueerde en gecentraliseerde aanpak. In het algemene geval gaat deze benadering uit van een hiërarchie op het niveau die wordt geleid door een besturingscomputer en slave-"microcomputers", waardoor een globaal besturingsproductienetwerk wordt gevormd in relatie tot de onderneming. Met andere woorden, deze benadering is een gedistribueerd-gecentraliseerde benadering met systeemverzending.

Wat betreft de op te lossen opgave bij het afstudeerontwerp verdient een centrale aanpak van de uitvoering van de automatisering van de PVV de voorkeur. Aangezien het systeem wordt ontwikkeld voor kleine bedrijfsruimten, is het mogelijk om deze benadering ook voor andere objecten te gebruiken met het oog op hun latere integratie in één ACS van het IPV.

Vaak zijn ventilatiebedieningskasten voorzien van een interface waarmee de toestand van het ventilatiesysteem kan worden bewaakt met informatie die wordt weergegeven op een computermonitor. Het is echter vermeldenswaard dat deze implementatie extra complicaties van het controleprogramma vereist, training van een specialist die de staat bewaakt en operationele beslissingen neemt op basis van visueel verkregen gegevens van het sensoronderzoek. Daarnaast is er altijd een factor van menselijke fouten in noodsituaties. Het implementeren van deze voorwaarde is dan ook eerder een extra optie bij het ontwerp van het PVV-automatiseringspakket.

2.1 Beschrijving van het bestaande automatische controlesysteem voor toe- en afvoerventilatie van productiewerkplaatsen

Om het basisprincipe van ventilatie van productiewinkels te waarborgen, dat erin bestaat de parameters en samenstelling van de lucht binnen aanvaardbare limieten te houden, is het noodzakelijk om schone lucht toe te voeren aan de plaatsen waar werknemers zich bevinden, gevolgd door luchtverdeling door de kamer.

Hieronder in afb. 2.1 toont een afbeelding van een typisch toe- en afvoerventilatiesysteem, vergelijkbaar met dat op de uitvoeringslocatie beschikbaar is.

Het ventilatiesysteem van de bedrijfsruimten bestaat uit ventilatoren, luchtkanalen, buitenluchtinlaten, apparaten voor het reinigen van de lucht die binnenkomt en wordt uitgestoten in de atmosfeer, en een luchtverwarmingsapparaat (waterverwarmer).

Het ontwerp van de bestaande toevoer- en afvoerventilatiesystemen is uitgevoerd in overeenstemming met de vereisten van SNiP II 33-75 "Verwarming, ventilatie en airconditioning", evenals GOST 12.4.021-75 "SSBT. Ventilatie systemen. Algemene eisen”, die de eisen voor installatie, inbedrijfstelling en bediening specificeert.

Zuivering van vervuilde lucht die in de atmosfeer wordt uitgestoten, wordt uitgevoerd door speciale apparaten - stofafscheiders (gebruikt op de productielocatie voor spuitgieten), luchtkanaalfilters, enz. Houd er rekening mee dat stofafscheiders geen extra controle vereisen en worden geactiveerd wanneer de afzuiging is ingeschakeld.

Ook kan de reiniging van de uit het werkgebied afgezogen lucht worden uitgevoerd in stofopvangkamers (alleen voor grof stof) en elektrostatische stofvangers (voor fijn stof). Luchtzuivering van schadelijke gassen wordt uitgevoerd met speciale absorberende en ontsmettende stoffen, ook voor filters (in filtercellen).

Rijst. 2.1 - Toevoer- en afvoerventilatiesysteem van de productiewerkplaats 1 - luchtinlaatapparaat; 2 - kachels voor verwarming; 3- toevoerventilator; 4 - hoofdluchtkanaal; 5 - takken van het kanaal; 6 - toevoermondstukken; 7 - lokale afzuiging; 8 en 9 - meester. afvoerluchtkanaal; 10 - stofafscheider; 11 - afzuigventilator; 12 - schacht voor het uitstoten van gezuiverde lucht in de atmosfeer

De automatisering van het bestaande systeem is relatief eenvoudig. Het technologische proces van ventilatie is als volgt:

1. het begin van de werkploeg - het systeem van toevoer- en afvoerventilatie wordt gestart. De ventilatoren worden aangedreven door een centrale starter. Met andere woorden, het bedieningspaneel bestaat uit twee starters - voor start en noodstop / uitschakeling. De dienst duurt 8 uur - met een uur pauze, dat wil zeggen dat het systeem tijdens werkuren gemiddeld 1 uur inactief is. Bovendien is zo'n "blokkering" van de controle economisch inefficiënt, omdat het leidt tot overbesteding van elektriciteit.

Opgemerkt moet worden dat er geen productiebehoefte is voor afzuigventilatie om constant te werken, het is raadzaam om het aan te zetten wanneer de lucht vervuild is, of het bijvoorbeeld nodig is om overtollige warmte-energie uit het werkgebied te verwijderen.

2. De opening van de dempers van de luchtinlaatinrichtingen wordt ook geregeld door de lokale startapparatuur, de lucht met de parameters van de externe omgeving (temperatuur, reinheid) wordt door de toevoerventilator in de luchtkanalen gezogen vanwege het verschil in druk.

3. De lucht die uit de externe omgeving wordt gehaald, gaat door de boiler, warmt op tot acceptabele temperatuurwaarden en wordt via de luchtkanalen via de toevoermondstukken de kamer in geblazen. De boiler zorgt voor een aanzienlijke verwarming van de lucht, de regeling van de verwarming is handmatig, de elektricien opent de demperklep. Voor de zomerperiode is de verwarming uitgeschakeld. Als warmtedrager wordt warm water uit het interne ketelhuis gebruikt. Er is geen automatisch regelsysteem voor de luchttemperatuur, waardoor er een grote overschrijding van de middelen is.

Vergelijkbare documenten

Bijzonderheden bij het gebruik van het regelsysteem van de toevoerventilatie-unit op basis van de MS8.2-controller. Basisfunctionaliteit van de controller. Een voorbeeld van een specificatie voor automatisering van een toevoerventilatie-installatie voor een schema op basis van MC8.2.

praktisch werk, toegevoegd 25-05-2010


Vergelijkende analyse van technische kenmerken van standaardontwerpen van koeltorens. Elementen van watervoorzieningssystemen en hun classificatie. Wiskundig model van het waterrecyclingproces, selectie en beschrijving van automatiseringsapparatuur en -besturingen.

proefschrift, toegevoegd 09/04/2013


Grondbeginselen van de werking van het automatische regelsysteem voor toevoer- en afvoerventilatie, de constructie en wiskundige beschrijving ervan. Technologische procesapparatuur. Selectie en berekening van de regelaar. ATS-stabiliteitsstudie, indicatoren van de kwaliteit ervan.

scriptie, toegevoegd 16-02-2011


Beschrijving van het proces van warmte-vochtbehandeling van producten op basis van cementbeton. Geautomatiseerde regeling van het ventilatieproces van de stoomkamer. De keuze van het type verschildrukmeter en de berekening van de vernauwingsinrichting. Meetcircuit van een automatische potentiometer.

scriptie, toegevoegd 25-10-2009


Kaart van de technologische route voor het verwerken van het wormwiel. Berekening van toeslagen en limietmaten voor productverwerking. Ontwikkeling van een controleprogramma. Rechtvaardiging en keuze van de kleminrichting. Berekening van ventilatie van industriële gebouwen.

proefschrift, toegevoegd 29-08-2012


Kenmerken van het ontworpen complex en de keuze van technologie voor productieprocessen. Mechanisatie van watervoorziening en drenken van dieren. Technologische berekening en apparatuurkeuze. Ventilatie- en luchtverwarmingssystemen. Berekening van luchtverversing en verlichting.

scriptie, toegevoegd 12/01/2008


Levering ventilatiesysteem, de interne structuur en de relatie van elementen, beoordeling van de voor- en nadelen van gebruik, apparatuurvereisten. Maatregelen voor energiebesparing, automatisering van aansturing van energiezuinige ventilatiesystemen.

scriptie, toegevoegd 04/08/2015


Ontwikkeling van een technologisch schema voor de automatisering van een elektrisch verwarmde vloer. Berekening en selectie van automatiseringselementen. Analyse van eisen in het controleschema. Bepaling van de belangrijkste indicatoren van betrouwbaarheid. Veiligheidsmaatregelen bij het installeren van automatiseringsapparatuur.

scriptie, toegevoegd 30/05/2015


Apparatuur voor het technologische proces van katalytische hervorming. Kenmerken van de automatiseringsmarkt. Keuze uit een besturingscomputercomplex en middelen voor veldautomatisering. Berekening en selectie van de instellingen van de regelaar. Technische middelen van automatisering.

proefschrift, toegevoegd 23-05-2015


Technologische beschrijving van het structurele schema van het project voor de automatisering van de verwerking van verzadigde koolwaterstofgassen. De studie van het functionele diagram van automatisering en de reden voor de keuze van de instrumentatie van de installatie. Wiskundig model van de regelkring.