Отчет по практике. Отчет по учебной практике посвящен теме Система автоматизации теплоснабжения и водоснабжения

• Название: Отчет по учебной практике посвящен теме Система автоматизации теплоснабжения и водоснабжения
• Анкор: Отчет по практике
• Дата: 19.12.2022
• Размер: 1.86 Mb.
• Имя файла: Otchet_po_uchebnoy_praktike_PM_01.docx
• Тип: Отчет; #852412
• страница: 1 из 3

Аннотация

Отчет по учебной практике посвящен теме: «Система автоматизации теплоснабжения и водоснабжения». В работе рассматривается управление системой автоматизации отопления и водоснабжения. Дается характеристика основных узлов и элементов системы автоматизации. Используя функциональные и принципиальные электрические схемы.

Большое место в работе уделено подбору устройств по необходимы характеристикам удовлетворяющих заданным условиям, создание системы в теории, изучение принципа работы системы с элементами автоматизации отопления и водоснабжения. Подробно описываются подсистемы и система автоматизации. Работа представляет интерес с точки зрения изучение принципа работы отдельных составных простых элементов автоматизации и создания из них сложной системы.

Работа содержит тридцать два листа текста, пятнадцать рисунков, две таблицы, шесть приложений.

Содержание

Введение 4

1Средства автоматизации 5

1.1Система теплоснабжения. 5

1.1.1Элементы системы отопления 5

1.1.2Расчет для систем 7

1.1.3Устройство системы отопления 10

STB 30-2 Саморегулирующийся нагревательный кабель. 14

1.2Система водоснабжения 15

1.2.2Устройство системы водоснабжения 16

2Монтаж системы автоматизации 19

2.1Подготовительные работы 19

2.2Монтаж конструктивов для размещения технических средств 20

2.3Монтаж электропроводок 20

2.4Монтаж электрообогревательной системы автоматизации 21

2.5Монтаж приборов и средств автоматизации 22

3Испытание системы 25

4Пусконаладочные работы 27

5Расчет экономической эффективности 29

Заключение 31

Список литературы 32

Приложение 1 33

Приложение 2 34

Приложение 3 35

Приложение 4 36

Приложение 5 37

Приложение 6 38

Введение

Автоматизация технологических процессов является важнейшим средством повышения производительности труда, сокращения расхода материалов и энергии, улучшения качества продукции, внедрения прогрессивных методов управления производством и повышения надежности работы. В современных интеллектуальных зданиях системы автоматизации и управления зданиями занимают ключевое место, обеспечивая взаимосвязь всего инженерного оборудования и систем здания. При разработке схем для систем домашней автоматики (интеллектуальный цифровой дом) требуется комплексный подход к объекту. Тем не менее, каждый элемент автоматизации дома проектируется индивидуально.

Автоматизация систем теплоснабжения обеспечивает высокое качество управления работой отдельных объектов и всей системы теплоснабжения в целом, повышает надежность и уровень эксплуатации систем теплоснабжения, способствует экономии энергетических, материальных и трудовых ресурсов.

Автоматизация водоснабжения необходима для постоянного поддержания заданной температуры теплоносителя и воды без прямого участия человека.

1. 
   Средства автоматизации
   

Средства автоматизации - это специально разработанные приборы и устройства, которые могут использоваться по отдельности или в качестве элемента программно-аппаратного комплекса и выполняют ряд поставленных задач без вмешательства человека. Для создания комфортного микроклимата человека необходима автоматизация отдельных систем, таких как отопления и водоснабжения. Совокупность систем автоматизация систем отопления и водоснабжения формирует систему автоматического управления микроклиматом в здании.

1. 
   Система теплоснабжения.
   

Отопление - искусственный обогрев помещений с целью возмещения в них теплопотерь и поддержания на заданном уровне температуры, отвечающей условиям теплового комфорта и/или требованиям технологического процесса. Основной задачей системы отопления является создание комфортных условий. для посетителей здания. Целями автоматизации систем отопления является:

- эффективное и экономичное использование источников тепла;

- облегчение управления системой для службы эксплуатации здания или владельца частного дома;

- прогнозирование технического обслуживания оборудования;

- распределение и балансировка нагрузки на тепловую сеть здания;

- предотвращение выхода из строя оборудования;

- уменьшение влияния «человеческого фактора»;

- снижение стоимости коммунальных услуг.

1. 
   Элементы системы отопления
   

Котел - основной элемент любой системы, так как именно здесь происходит процесс сгорания топлива, после чего тепло, выделяющееся при этом, передается теплоносителю (воде или антифризу).

Расширительный бак - при повышении температуры внутреннее гидравлическое давление в замкнутой системе, заполненной водой, увеличивается, и чтобы не произошло аварии, излишки воды поступают в расширительный бачок. Если в системе отсутствует котел, то не потребуется и расширительный бачок.

Циркуляционный насос - одна из главных составляющих системы отопления и горячего водоснабжения. Предназначен для обеспечения принудительного движения жидкости по замкнутому контуру (циркуляции), а также рециркуляции. Высота системы (здания) не имеет значения, так как жидкость, которая подается насосом в подающий трубопровод, толкает воду также в обратном направлении. Поэтому можно использовать относительно небольшую мощность насоса для обеспечения циркуляции рабочей жидкости.

Датчики - конструктивно обособленное устройство, содержащее один или несколько первичных измерительных преобразователей. Датчик предназначен для выработки сигнала измерительной информации в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения. Датчики температуры и давления, контроль уровня, терморегуляторы. Все эти средства применяются для контроля параметров системы, исключения аварий, управления системой, ручного или автоматического.

Термостат - это прибор, который нужен для поддержания температуры на заданном уровне. Принцип действия терморегулятора, при достижении установленной температуры - автоматически прерывают, а при понижении температуры - вновь соединяют электрическую цепь, удерживая таким образом температуру регулируемой среды в постоянной узкой полосе.

Терморегулятор - элемент автоматического регулирования отопительного или охлаждающего оборудования. Поддерживает температуру на уровне, заданном потребителем. Используются в установках искусственного климата, в охлаждающих и морозильных установках, в системах обогрева помещений.

Терморегулятор обладает встроенным или выносным термодатчиком, который устанавливается в свободной от прямого воздействия отопительных приборов зоне и снабжает терморегулятор информацией о температуре воздуха в зоне расположения самого термодатчика. На основе этих данных терморегулятор управляет отопительными приборами в помещении. Рекомендуется устанавливать терморегуляторы в том же помещении, где установлены нагревательные устройства, кроме помещений с повышенной влажностью, и располагать их в удобном месте на стене на высоте около 1,5 м.

Реле уровня жидкости или реле контроля уровня - прибор, который способен в режиме автомата регулировать объем электропроводящей жидкости. Датчик уровня воды в резервуаре регулирует объем и находит свое широкое применение в схемах автоматики и защиты управления сливными устройствами, а также и при наполнении разного рода резервуаров. Жидкость содержит в себе электроды с одинаковыми полюсами, которые по отношению к имеющемуся составу выстраивают определенный уровень сопротивления. Именно он и находится под контролем прибора, например, в скважине. Появляющийся или имеющийся уровень сопротивления и является основным фактором для того, чтобы индикатор уровня жидкости сработал. При этом процессе принято использовать переменное напряжение.

Греющий кабель - это преобразующая электроэнергию в тепло за счёт теплового действия тока в нагревательных элементах, выполненных в виде специальных кабелей. Кабельные системы обогрева находят широчайшее применение.

2. 
   Расчет для систем
   

В разработки теплоснабжения необходимо провести расчеты для получения основных характеристик, по которым в дальнейшем подберем требующие оборудование. Одна из них потерь количества теплоты.

Для подбора греющего кабеля необходимо произвести некоторые расчеты. На Рисунке 1 изображен подключения водопровода к зданиям, на котором показано отдельные участки для проведения греющего кабеля. Общая длина составляет 35,45 м. Диаметр трубы водопровода составляет 25 мм, указано на Рисунке 2. Толщина утеплителя (Минеральной ваты) 50 мм. Минимальная температура для нашего региона принимается - 35 °C. Внутренняя температура принимается + 5 °C.


Рисунок 1 - Подведение водопровода к зданиям


где: Q_тр - теплопотери трубы, Вт;
λ - коэффициент теплопроводности тепло изоляции;

L_тр - длина трубы;

t_вн - температура жидкости внутри трубы, °C;

t_нар - минимальная температура окружающей среды, °C;

D - наружный диаметр трубы с теплоизоляцией, м;

d - наружный диаметр трубы, м;

1,3 - коэффициент запаса.

Рисунок 2 - Трубопровод





Произведя расчет, выявили, что количество теплопотерь трубопровода равно 359 Ватт. В данной ситуации для обогрева нам подойдет кабель EFPO10, установленный вдоль трубы. Длина его будет равна длине трубы 35,45 метров.

Для расчета потерь теплоты через ограждающие конструкции помещений используют законченную формулу из СНиП 2.04.05 - 91 «Отопление, вентиляция и кондиционирование»:

где S - площадь помещения, м2;

t_в - температура внутренняя, °С;

t_н - температура наружная, °С;

R - термическое сопротивление материала, (м2 × °С) / Вт.

Для расчета общего термического сопротивления стен дополнительно применяются поправочные коэффициенты:

где: R_м - термическое сопротивление материала;

R_в - термическое сопротивление внутренней поверхности стены;

R_н - термическое сопротивление наружной поверхности стены;

Стены дома возведены из сэндвич панелей толщиной 80 миллиметров с теплопроводностью равной 0.045 Вт / (м² * °С). В Приложении 1 приведены справочные данные для расчета термического сопротивления.

В свою очередь, показатели термического сопротивления равны для стен



где: L - толщина материала, м;

λ - теплопроводность материала;

α_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности;

α_н - коэффициент теплоотдачи наружной поверхности.

В свою очередь, показатели термического сопротивления равны для пола и потолка:



В свою очередь, показатели термического сопротивления равны для пола и стен:

Расчет потерь теплоты через ограждающие конструкции стен:

Расчет потерь теплоты через ограждающие конструкции пола и потолка:

Общие потери теплоты через ограждающие конструкции равны:

Выработка мощности котла для поддержания комфортной температуры в доме должно больше на двадцать процентов.

Получив данные с расчета мощности, необходимо подобрать котел мощностью от 6,24 до 7 кВт.

Для расчета производительности скважинного насоса условно примем, что расход смесителя - 12 л/мин, душ­- 20 л/мин, туалет – 0,5 л/мин. Итоговое значение удвоим, так как один насос обслуживает два дома. Полученный результат и будет производительностью насоса.

где: Н_о - общий расход;

Н_т - расход туалета;

Н_с - расход смеситель;

Н_д - расход душа.

3. 
   Устройство системы отопления
   

Температура в помещении регулируется при помощи нагрева воды в системе отопления двумя ТЭНами мощностью по 3,5 кВт каждый. При помощи насоса Grundfos UPS 25-40 180 (45 Вт) происходи принудительная циркуляция теплоносителя по системе. Работа ТЭНов регулируется датчиком комнатной температуры воздуха с Danfoss ECtemp™ Next Plus - программируемый терморегулятор. На терморегуляторе задается температура, при которой будет подаваться управляющий сигнал на контактор. Контактор замыкает цепи питания ТЭНами. Термостаты защищают от перенагрева (закипания воды) и служат защитным устройством отключения ТЭНов. В системе отопления присутствует автоматическая подпитка при помощи реле контроля уровня F & F PZ-818 теплоносителя в расширительном баке и электроклапана. При падении уровня жидкости в расширительном баке ниже уровня «MIN», включается реле К и подается управляющий сигнал на электроклапан UNIPUMP BCX-15, идет наполнение емкости. При достижении уровня «MAX» реле К размыкает цепь и электроклапан закрывается. В Приложении 2 приведена функциональная схема системы отопления. Аналогичная система автоматизации представлена во втором доме.

Рассмотрим принцип действия электрического котла. Температура в помещении регулируется при помощи нагрева воды в системе отопления ТЭНами мощностью по 3,5 кВт каждый. Работа ТЭНов регулируется датчиком комнатной температуры воздуха с Danfoss ECtemp™ Next Plus - программируемый терморегулятор. На терморегуляторе задается температура, при которой будет подаваться управляющий сигнал на контактор. Контактор замыкает цепи питания ТЭНами. Термостаты защищают от перенагрева (закипания воды) и служат защитным устройством отключения ТЭНов. Электрический котел состоит из следующих элементов.

ТЭН 3,5 кВт оцинкованный M18 (тип 42 А 13/3,5)

Общие характеристики:

- мощность 3500 Вт;

- длина 320 мм;  

- материал оцинковка; 

- диаметр 13 мм.



Рисунок 3 - ТЭН 3,5 кВт

Терморегулятор Eika 81381549 (7 - 85 °C)

Общие характеристики:

- рабочий температурный диапазон 7 - 85 °C;

- точность установки 6 °C;

- максимальная рабочая температура окружающей среды, не более 150;

- максимальная допустимая температура датчика 350 °C;

- номинальный ток 20 А.



Рисунок 4 ­- Терморегулятор Eika

M2115 Термостат защитный SPC 85 °C

Общие характеристики:

- 85 °C;

- 20 А, 250 В;

- четыре контакта.


Рисунок 5­ - Термостат защитный 

Модульный контактор ESB - 20 - 02 (20А AC1)

Общие характеристики:

- номинальный ток 20 А;

- степень защиты 20;

- номинальное напряжение 220 В AC.



Рисунок 6 - Модульный контактор

Автоматический выключатель КЭАЗ OptiDin BM63 3P (D) 6kA

Общие характеристики:

- тип расцепления D;

- отключающая способность 6 кА;

- количество полюсов 3;

- номинальное напряжение 380 В.



Рисунок 7 - Модульный контактор



Danfoss ECtemp™ Next Plus - программируемый терморегулятор со встроенным датчиком температуры воздуха

Общие характеристики:

- минимальная температура 5 °С;

- максимальная температура 45 °С;

- максимальная нагрузка 3680 Вт;

- ток коvмутации 16 А;

- класс защиты IP30.



Рисунок 8 - Программируемый терморегулятор
Теперь рассмотрим принцип действия контроля теплоносителя в отопительной системе. В системе отопления присутствует автоматическая подпитка при помощи реле контроля уровня F & F PZ - 818 теплоносителя в расширительном баке и электроклапана. При падении уровня жидкости в расширительном баке ниже уровня «MIN», включается реле К и подается управляющий сигнал на электроклапан UNIPUMP BCX - 15, идет наполнение емкости. При достижении уровня «MAX» реле К размыкает цепь и электроклапан закрывается. Контроль теплоносителя состоит из следующих элементов.

Реле контроля уровня (наполнения) F & F PZ - 818

Общие характеристики:

- максимальный ток катушки контактора 2 А;

- максимальный коммутируемый ток 8 А;

- ток потребления датчика, не более 2 мА;

- диапазон рабочих температур от 25 до 95 °С.



Рисунок 9 - Реле контроля уровня
Закрытый клапан UNIPUMP BCX - 15

Общие характеристики:

- напряжение питания 220 В;

- максимальная вязкость 20 мм²/с;

- класс защиты клапана, IP65;

- рабочая среда: жидкость, газ;

- максимальное рабочее давление 16 бар;

- максимальная рабочая температура воды 120 °C.



Рисунок 10 - Электроклапан
Рассмотрим принцип действия греющего саморегулирующего кабеля. Греющий кабель необходим для поддержания температуры водопровода, который соединяет первый и второй.

Саморегулирующий нагревательный кабель работает на основе свойства проводника электротока: когда он нагревается, то увеличивается сопротивление. Чем оно выше, тем ниже сила тока и соответственно меньше затрачиваемой мощности.

Принцип работы полимерной матрицы в этом случае заключается в следующем: когда уменьшается температура на любом участке матрицы, то проводимость тока увеличивается, и как результат нагревательный элемент нагревается больше. Благодаря этому температуру можно регулировать без применения различных терморегуляторов. Таким образом достигается терморегуляция.