Добавлен: 03.12.2023
Просмотров: 247
Скачиваний: 11
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФКДЕРВЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«УДМУТРСКИЙ ГОСУДАРСВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Автоматизированный электропривод»
ОТЧЁТ
по педагогической практике
На тему «Автоматизация вентиляционных установок»
Выполнил студент 471группы____________________________Лихачёв Д.А.
Подпись, дата (Фамилия ,инициалы)
Руководитель практики : доцент _________________________Баранова И.А.
Подпись, дата (Фамилия ,инициалы)
ЗАДАНИЕ
на педагогическую практику
Студента (студентки)_____________________________________________
Содержание задания
Индивидуальное задание: Автоматизация вентиляционных установок.
Руководитель практики: Баранова И.А
Ижевск 2022
Содержание
Введение……………………………………………………………………4
Краткое описание технологического процесса………………………..8
Описание принципиальной электрической схемы………………......11
Функциональные устройства систем кондиционирования и
вентиляции (СКВ) как объекты регулирования………….……...…...13
Список литературы……………………………………………………….23
Введение Под автоматизацией понимается осуществление производственных процессов без непосредственного участия человека. Автоматизация управления производственными процессами может быть частичной, если автоматизированы только отдельные операции, отдельные машины и агрегаты, участвующие в производственном процессе. Основным вопросом, рассматриваемым в этом случае, является задача автоматического регулирования производственным процессом. Более высокой степенью автоматизации является комплексная автоматизация. При этом виде автоматизации технологическими процессами участок, цех, завод выполняют свои функции без непосредственного участия человека в процессе управления ими. При комплексной автоматизации производства автоматами выполняются как простые, так и сложные функции управления, связанные с непроходимостью принятия тех или иных самостоятельных решений. Кроме двух ранее перечисленных видов автоматизации существует еще и третий - полная автоматизация. Автоматическим регулированием называется поддержание постоянства или изменение по какому-либо заданному закону величины, характеризующей производственный процесс, осуществляемое путем изменения состояния объекта регулирования или действующих на него возмущений и действия на регулирующий орган объекта. Современная теория автоматического регулирования является основной частью теории управления. Система автоматического регулирования состоит из регулируемого объекта и элементов управления, которые воздействуют на объект при изменении одной или нескольких регулируемых переменных. Под влиянием входных сигналов (управления или возмущения), изменяются регулируемые переменные. Цель же регулирования заключается в формировании таких законов, при которых выходные регулируемые переменные мало отличались бы от требуемых значений. Решение данной задачи во многих случаях осложняется наличием случайных возмущений (помех). При этом необходимо выбирать такой закон регулирования, при котором сигналы управления проходили бы через систему с малыми искажениями, а сигналы шума практически не пропускались. Теория автоматического регулирования прошла значительный путь своего развития. На начальном этапе были созданы методы анализа устойчивости, качества и точности регулирования непрерывных линейных систем. Затем получили развитие методы анализа дискретных и дискретно-непрерывных систем. Можно отметить, что способы расчета непрерывных систем базируются на частотных методах, а расчета дискретных и дискретно-непрерывных - на методах z-преобразования. Развитие теории автоматического регулирования на основе уравнений состояния и z-преобразований, принципа максимума и метода динамического программирования совершенствует методику проектирования систем регулирования и позволяет создавать высокоэффективные автоматические системы для самых различных отраслей народного хозяйства. Полученные таким образом системы автоматического регулирования обеспечивают высокое качество выпускаемой продукции, снижают ее себестоимость и увеличивают производительность труда. Технологический процесс - это процесс, в результате которого из сырья или материалов получают продукт или изделие с наперед заданными свойствами, определяемыми нормативной документацией. Автоматизация производства выполняет следующие функции: функция управления техническими аппаратами и установками; функция контроля и измерения технических параметров; функция автоматического регулирования; функция защитной сигнализации блокировки технических устройств, технических аппаратов и т.д.; функция управления технологическими процессами. Системы, обеспечивающие управление технологическими процессами, называются автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУТП). АСУТП реализует функции, как сбора информации, так и принятия самостоятельных решений в изменении технологических процессов; функция автоматического управления производством, которую реализует автоматическая система управления производством (АСУП). В данном курсовом проекте будет рассмотрена автоматизация вентиляционной системы. В составе проекта графическая часть, которая содержит две схемы: функциональную и электрическую принципиальную схему кондиционера с рециркуляцией, а также пояснительная записка, в которой будут рассмотрены следующие вопросы: краткое описание технологического процесса; выбор и описание функциональной схемы автоматизации; описание принципиальной схемы кондиционера с рециркуляцией; выбор и описание используемых средств автоматизации; расчетная часть. Определение передаточной функции САР уровня. Современные системы кондиционирования могут быть классифицированы по следующим признакам: • по основному назначению (объекту применения): комфортные и технологические; • по принципу расположения кондиционера по отношению к обслуживаемому помещению: центральные и местные; • по наличию собственного (входящего в конструкцию кондиционера) источника тепла и холода: автономные и неавтономные; • по принципу действия: прямоточные, рециркуляционные и комбинированные; • по способу регулирования выходных параметров кондиционированного воздуха: с качественным (однотрубным) и количественным (двухтрубным) регулированием; • по степени обеспечения метеорологических условий в обслуживаемом помещении: первого, второго и третьего класса; • по количеству обслуживаемых помещений (локальных зон): однозональные и многозональные; • по давлению, развиваемому вентиляторами кондиционеров: низкого, среднего и высокого давления. Кроме приведенных классификаций, существуют разнообразные системы кондиционирования, обслуживающие специальные технологические процессы, включая системы с изменяющимися во времени (по определенной программе) метеорологическими параметрами. Однозональные центральные СКВ применяются для обслуживания больших помещений с относительно равномерным распределением тепла, влаговыделений, например, больших залов кинотеатров, аудиторий и т. д. Такие СКВ, как правило, комплектуются устройствами для утилизации тепла (теплоутилизаторами) или смесительными камерами для использования в обслуживаемых помещениях рециркуляции воздуха. Многозональные центральные СКВ применяют для обслуживания больших помещений, в которых оборудование размещено неравномерно, а также для обслуживания ряда сравнительно небольших помещений. Такие системы более экономичны, чем отдельные системы для каждой зоны или каждого помещения. Однако с их помощью не может быть достигнута такая же степень точности поддержания одного или двух заданных параметров (влажности и температуры), как автономными СКВ (кондиционерами сплит-систем и т. п.). Прямоточные СКВ полностью работают на наружном воздухе, который обрабатывается в кондиционере, а затем подается в помещение. Рециркуляционные СКВ, наоборот, работают без притока или с частичной подачей (до 40%) свежего наружного воздуха или на рециркуляционном воздухе (от 60 до 100%), который забирается из помещения и после его обработки в кондиционере вновь подается в это же помещение. Классификация кондиционирования воздуха по принципу действия на прямоточные и рециркуляционные обусловливается, главным образом, требованиями к комфортности, условиями технологического процесса производства либо технико-экономическими соображениями. Центральные СКВ с качественным регулированием метеорологических параметров представляют собой широкий ряд наиболее распространенных, так называемых одноканальных систем, в которых весь обработанный воздух при заданных кондициях выходит из кондиционера по одному каналу и поступает далее в одно или несколько помещений. При этом регулирующий сигнал от терморегулятора, установленного в обслуживаемом помещении, поступает непосредственно на центральный кондиционер. СКВ с количественным регулированием подают в одно или несколько помещений холодный и подогретый воздух по двум параллельным каналам. Температура в каждом помещении регулируется комнатным терморегулятором, воздействующим на местные смесители (воздушные клапаны), которые изменяют соотношение расходов холодного и подогретого воздуха в подаваемой смеси. Двухканальные системы используются очень редко из-за сложности регулирования, хотя и обладают некоторыми преимуществами, в частности, отсутствием в обслуживаемых помещениях теплообменников, трубопроводов тепло-холодоносителя; возможностью совместной работы с системой отопления, что особенно важно для существующих зданий, системы отопления которых при устройстве двухканальных систем могут быть сохранены. Недостатком таких систем являются повышенные затраты на тепловую изоляцию параллельных воздуховодов, подводимых к каждому обслуживаемому помещению. Двухканальные системы, так же как и одноканальные, могут быть прямоточными и рециркуляционными. В данном курсовом проекте будет рассмотрен рециркуляционные СКВ.
1. Краткое описание технологического процесса
1.1 Классификация систем кондиционирования Кондиционирование воздуха - это создание и автоматическое поддержание (регулирование) в закрытых помещениях всех или отдельных параметров (температуры, влажности, чистоты, скорости движения воздуха) на определенном уровне с целью обеспечения оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей или ведения технологического процесса. Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических средств, называемым системой кондиционирования воздуха (СКВ). 1.2 Состав системы кондиционирования воздуха В состав СКВ входят технические средства забора воздуха, подготовки, т. е. придания необходимых кондиций (фильтры, теплообменники, увлажнители или осушители воздуха, калориферы, насос, камера орошения), перемещения (вентиляторы) и его распределения, а также средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля. СКВ больших общественных, административных и производственных зданий обслуживаются, как правило, комплексными автоматизированными системами управления. Автоматизированная система кондиционирования поддерживает заданное состояние воздуха в помещении независимо от колебаний параметров окружающей среды (атмосферных условий). Основное оборудование системы кондиционирования для подготовки и перемещения воздуха агрегатируется (компонуется в едином корпусе) в аппарат, называемый кондиционером. Во многих случаях все технические средства для кондиционирования воздуха скомпонованы в одном блоке или в двух блоках, и тогда понятия «СКВ» и «кондиционер» однозначны. 1.3 Рециркуляционная (замкнутая) СКВ В рециркуляционных (замкнутых) СКВ (рис. 1) многократно используется один и тот же воздух, который забирается из помещения, подвергается в кондиционере необходимой обработке и снова подается в помещение. Таким образом, осуществляется полная рециркуляция воздуха. Рециркуляционные системы применяют для помещений, в которых образуются только тепло - и влагоизбытки и в которых отсутствуют выделения вредных паров, газов и пыли. Если в воздух помещений поступают вредные пары, газы и пыль, то применять СКВ с полной рециркуляцией можно, лишь при включении в комплект устройств по обработке воздуха, специальных аппаратов для очистки воздуха от вредных примесей, что весьма усложняет системы и обычно экономически нецелесообразно. К такому решению прибегают тогда, когда нельзя использовать наружный воздух. Рис. 1. Принципиальная схема центральной рециркуляционной (замкнутой) СКВ: 1 - вытяжной вентилятор; 2 - воздухоприемная камера; 3 - центральный кондиционер; 4 - приточный вентилятор В СКВ с полной рециркуляцией осуществляются только очистка воздуха от пыли и тепловлажностная обработка, поэтому такие СКВ применяют для кондиционирования воздуха в помещениях, в которых требуется поддержание температурно-влажностных параметров воздуха, а потребность в наружном воздухе отсутствует или удовлетворяется другими системами. К числу таких помещений относятся многие технологические помещения с тепловыделяющим оборудованием (залы вычислительных машин, радиоцентры и т. п.). Наиболее распространенной является СКВ с частичной рециркуляцией, в которой используется смесь наружного и рециркуляционного воздуха (рис. 2). Такие системы применяют при условии, что воздух, используемый для рециркуляции, не содержит токсичных паров и газов, а расчетное количество вентиляционного воздуха для удаления избытков теплоты и влаги превышает количество наружного воздуха, которое должно подаваться в помещение для ассимиляции вредных паров и газов. Рис. 2. Принципиальная схема однозональной центральной СКВ с частичной рециркуляцией: 1 - воздухоприемная камера; 2 - вытяжной вентилятор; 3 - воздуховыбросная шахта; 4 - воздуховод вытяжной системы; 5 - приточный воздуховод; 6 - вентилятор; 7 - центральный кондиционер Кроме того, использование рециркуляционного воздуха должно приближать температурно-влажностные параметры наружного воздуха к требуемым параметрам приточного воздуха. СКВ с частичной рециркуляцией обычно предусматривается с подачей в помещения переменных объемов наружного и рециркуляционного воздуха в зависимости от параметров наружного воздуха. Однако количество наружного воздуха в смеси, подаваемой в помещение СКВ с частичной рециркуляцией, должно быть не меньше санитарной нормы. СКВ с частичной рециркуляцией являются наиболее гибкими: в зависимости от условий и состояния наружного воздуха они могут работать по прямоточной схеме, по схеме с частичной или полной рециркуляцией. В последнем случае при необходимости газовый состав воздуха по кислороду и углекислому газу в помещениях поддерживается иными средствами. В системах с частичной рециркуляцией рециркуляционный воздух смешивается с наружным до или после камеры орошения. В первом случае система называется СКВ с первой рециркуляцией, во втором - СКВ со второй рециркуляцией. В воинских зданиях чаще применяют СКВ с первой рециркуляцией. Применение первой рециркуляции позволяет уменьшить расход теплоты на нагрев наружного воздуха в холодное время года и расход холода на охлаждение воздуха в теплое время. Наружный воздух из воздухозаборного устройства поступает через открытый утепленный клапан в смесительную камеру. Как правило, клапан имеет пневматический или электрический привод, который через систему автоматического управления включается в схему пускателя электродвигателя вентилятора. При пуске вентилятора в работу привод открывает створки клапана, а при остановке - закрывает. Через регулирующий клапан поступает в смесительную камеру рециркуляционный воздух. Рециркуляционный и наружный воздух перемещается в смесительной камере, получившаяся смесь воздуха проходит далее через воздушный фильтр, предназначенный для очистки воздуха от пыли. Доступ для ревизии и обслуживания фильтра осуществляется через дверки в воздушных камерах. Из фильтра через воздушную камеру воздух поступает в теплообменники секции первого подогрева, в которых при необходимости воздух нагревается до требуемой температуры. Нагрев воздуха регулируется изменением температуры и расхода горячей воды, поступающей в теплообменники. Если в кондиционере используют теплообменники, обогреваемые паром, то здесь предусмотрен обводной канал, расход воздуха через который регулируется секционным клапаном. Из секции первого подогрева через воздушную камеру воздух поступает в камеру орошения, в которой подвергается увлажнению, осушке, охлаждению. Иногда вместо камеры орошения используют поверхностные воздухоохладители или другие устройства, способные охладить воздух и изменять его влагосодержание. Далее воздух через воздушную камеру поступает к теплообменникам секции второго подогрева. К фланцам последней по ходу воздуха воздушной камеры присоединена переходная секция, посредством которой воздушный тракт секций соединяется с всасывающим патрубком вентилятора. Для обеспечения горизонтальной связки и установки секций и камер служат опоры. Нагревательное отверстие вентилятора соединяется с приточным воздуховодом, по которому подготовленный в кондиционере воздух подается в помещения непосредственно или через местные доводчики. В воздухообрабатывающем блоке находятся: поворотный клапан для регулирования количества наружного и рециркуляционного воздуха, фильтр для очистки воздуха от пыли, калорифер первого подогрева. В вентилятором блоке размещены вентилятор с электродвигателем, калорифер второго подогрева. В водяном блоке размещены насос, фильтр для очистки воды, набираемой насосом, поплавковый клапан для поддержания постоянного уровня воды.
3. Описание принципиальной электрической схемы
Принципиальная электрическая схема управления обеспечивает выполнение следующих задач: подачу питающего напряжения и защиту асинхронного электродвигателя вентилятора; включение электродвигателя вентилятора в местном и дистанционном режиме; сигнализацию нормальной работы вентилятора; ручное и автоматическое управление исполнительным клапаном воздушной заслонки. В состав схемы входят следующие элементы: На щите автоматики: Выключатель напряжения SF Сигнальная лампа (2 штуки) HL Переключатель режима работ SA Переключатель режима управления SA Кнопки ручного управления электродвигателем SB Регулятор температуры (2штуки) TC По месту расположения: Регулятор температуры (4 штуки) TC Магнитный пускатель (3 штуки) KM Напряжения питания на электродвигатель от трехфазной сети 380/220 В подается по цепи фазы: А, В, С, автоматический выключатель SF, контакты магнитного пускателя KM, катушки электротеплового реле KK. Статорные обмотки электродвигателя . Включение электродвигателя в местном режиме, положение переключателя SA2 «M» (замкнутые контакты 1-2) происходит при нажатии SB2. При напряжение на катушку магнитного пускателя KM подается по цепи; фаза С, предохранитель FU переключатель SA (контакты 1-2), кнопка SB2, кнопка SB1, катушка магнитного пускателя KM, контакт электрического реле KK, нулевой провод. Остановка двигателя производится нажатием кнопки SB2. Предусмотрена блокировка кнопки SB1 контактом магнитного пускателя KM. В режиме дистанционного управления переключатель SA в положении «Д», замкнуты контакты 3-4, включение электродвигателя производится кнопкой SB3 при этом напряжение на катушку KM магнитного пускателя подается по цепи: фаза C, FU, SA(3-4),SB4,SB3,KM,KK,N. Синхронизация нормальной работы производится сигнальной лампой HL, которая загорается при замыкании контакта реле потока воздуха S3 как в режиме местного, так и в режиме дистанционного управления. При этом напряжении на сигнальную лампу HL подается по цепи: фаза C, FU, SA(1-2 или 3-4), SB2(SB4),SB1(SB3),S3,HL,N1. Управление исполнительным механизмом Y воздушной заслонки в режиме местного управления электродвигателем вентилятора SA в положении «M», обеспечивается вручную кнопками SB5 («открыть») и SB6 («закрыть»). При этом напряжение на обмотки электродвигателя исполнительного механизма подается по цепи; фаза C, FU, SA(1-2),SB5(SB6), S1, кнопки электродвигателя, пулевой провод. В режиме дистанционного управления электродвигателем вентилятора, включение исполнительного механизма воздушной заслонки производится автоматически. При срабатывание магнитного пускателя KM замыкаются его контакты в цепи питания промежуточного реле K, которое своими контактами производит включение исполнительного механизма. При этом напряжение на электродвигатель исполнительного механизма подается по цепи: фаза C, FU, SA(3-4), контактные реле K, статорные обмотки электродвигателя исполнительного механизма N. Выключатели положения S1 и S2 производят отключение электродвигателя исполнительного механизма при полностью закрытой воздушной заслонке.
Функциональные устройства систем кондиционирования и вентиляции (СКВ) как объекты регулирования
При создании и внедрении систем автоматического регулирования (САР) вентиляции и кондиционирования воздуха необходимо знать характеристики, как определенных элементов СКВ, так и системы в целом, которые описывают их поведение в переходных и установившихся режимах. Только по таким характеристикам можно оптимально выбрать регулятор, датчики, исполнительные механизмы, построить САР и произвести ее наладку. Наиболее широко используются методы математического описания САР на основе передаточных функций W(p), которые отражают взаимосвязь входных и выходных параметров отдельных элементов и всей системы [1]. Обобщенную структурную схему САР можно представить в виде, показанном на рис 3. Рис. 3
Обобщенная структурная схема САР: Об - объект регулирования с передаточной функцией WОб (p);СУ - устройство сравнения; Р - регулятор с передаточной функцией Wр(p); f(t) - возмущающее воздействие; y(t) - регулируемая величина; ε(t) - ошибка регулирования g(t) - задающее воздействие; μ(t) - управляющее воздействие Зная WОб(p) и задаваясь свойствами САР - передаточной функцией WC(p),можно выбрать или настроить уже выбранный регулятор - Wр(p). Реально СКВ как объект управления достаточно сложна (рис. 4). Поэтому передаточные функции объекта регулирования WОб(p) определяют для отдельных функциональных элементов системы с использованием передаточных функций типовых динамических звеньев. Нахождение передаточной функции всей СКВ как объекта регулирования производится по правилам определения суммарной передаточной функции при различном соединении звеньев [1]. Рис. 4.
Обобщенная структурная схема СКВ как объекта автоматизации: tн, dн, Gн - температура, влажность, расход наружного воздуха; tпом, dпом,Gпом - температура, влажность, расход воздуха в помещении; Qt, Qw, Qg - тепловая, влажностная и газовые нагрузки Рассмотрим наиболее типичные функциональные элементы СКВ как объекты регулирования: обслуживаемые помещения, теплообменники, камеры смешения, воздуховоды и т. п. 4.2 Обслуживаемые помещения Основным элементом CКВ является обслуживаемое помещение, в котором постоянно совершается переход воздуха из одного состояния в другое. Для поддержания заданных параметров в обслуживаемое помещение подается приточный воздух с параметрами, отличными от параметров внутри помещения. Перемешиваясь с внутренним воздухом и вытесняя его, приточный воздух ассимилирует избыточное тепло и влагу или подогревает и увлажняет воздух помещения. Обслуживаемое помещение характеризуется рассредоточенными показателями воздуха. Учет рассредоточенных характеристик затруднен, поэтому помещение при решении задач автоматического регулирования рассматривается как объект с сосредоточенными параметрами, т. е. температура и влажность воздуха определяются в наиболее типичной (рабочей) зоне. Именно в такой зоне должны быть установлены датчики регулируемых параметров. Некоторые помещения могут характеризоваться зонами с разными параметрами, что требует применения многозональной СКВ или использование местных доводчиков (автономные кондиционеры, увлажнители, фэнкойлы и др.). Рис. 5
Обобщенная функциональная модель обслуживаемого помещения (ОП) как объекта регулирования На функциональной схеме обслуживаемого помещения (рис. 5) выделены внешние возмущающие воздействия (тепловая Qн, влажностная Wн и аэродинамическая Gн нагрузки) и внутренние (тепловая Qпом, влажностная Wпом и газовая Спом нагрузки). Входными параметрами являются: температура tпр, влажность dпр и расход подаваемого впомещение воздуха Gпр, и соответственно регулируемыми: tпом, dпом и Спом. В системах комфортного кондиционирования для стабилизации заданного состояния воздуха, т. е. двух независимых переменных tпом и dпом можно использовать, вобщем случае, три управляющие воздействия: tпр, dпр и Gпр. Особенности применения каждого определяются исходными условиями, ограничениями, накладываемыми на систему, а также экономическими соображениями. Обычно в кондиционируемых помещениях переменна тепловая нагрузка, влажностная- относительно постоянна, а газовая - требует некоторого минимального расхода наружного воздуха. Для такого объекта возможны три вида систем стабилизации температуры: с постоянным или переменным расходом воздуха и смешанные. Управление температурой помещения с помощью изменения расходов приточного и удаляемого воздуха (количественное регулирование), несмотря на преимущества, связанные с экономией теплоты, воды и электроэнергии, уменьшении мгновенных и годовых расходов, реализуется редко. Это связано с относительно высокими капитальными затратами и сложностью управления, особенно многозональных систем. Поэтому, наиболее распространенными являются системы стабилизации температуры в помещении по каналу изменения температуры приточного воздуха (качественное управление). Такие системы наиболее полно исследованы как объекты автоматизации: выведены аналитически и экспериментально подтверждены передаточные функции, значения коэффициентов передач и постоянных времени. Динамические свойства помещения зависят от кратности воздухообмена Кв, обобщенного размера помещения lV (отношение объема помещения Vпом к площади поверхности ограждений F ), коэффициентов теплопередачи ограждений Когр и постоянной времени ограждения Тогр. Аналитически передаточная функция по каналу температуры приточного воздуха получена в виде , (2.19) где Kпом и Тогр могут быть определены по показателям Кв, lV, Когр, теплопроводности св иплотности ρв воздуха [2]. Тпом - постоянная времени помещения - может быть определена как Кв-1. Рис. 6