Модернизация системы приточно-вытяжной вентиляции. Диплом готовый. Техническое задание

• Название: Техническое задание
• Анкор: Модернизация системы приточно-вытяжной вентиляции
• Дата: 01.12.2021
• Размер: 1.03 Mb.
• Имя файла: Диплом готовый.docx
• Тип: Техническое задание; #287539
• страница: 1 из 7

Оглавление

Введение 1

1. Техническое задание 4

1.1 Обоснование необходимости модернизации автоматизированного управления установки приточной вентиляции 4

1.2 Описание технологического процесса установки приточной вентиляции 14

1.3 Основные требования к установке приточной вентиляции 16

1.4 Цель и задачи выпускной квалификационной работы 19

2 РАЗДЕЛ АВТОМАТИЗАЦИИ 22

2.1 Разработка АСУ 22

2.2 Выбор алгоритмов управления АСУ 26

2.3 Расчет материальных затрат на реализацию проекта 59

2.4 Безопасность жизнедеятельности 67

Заключение 70

Список использованных источников 72

Приложения 73

Введение

Выпускаемая продукция различного характера пользуется большим спросом в повседневной жизни каждого гражданина нашей страны. При хранении различных товаров существуют некоторые сложности. Например, к той или иной продукции применяются различные требования хранения.

В современных требованиях автоматизированных систем вентиляции (СВ), содержится два противоречивых пункта:

• 
  первое – простота и надежность эксплуатации;
  
• 
  второе – высокое качество функционирования.
  

Основным принципом в технической организации автоматического управления СВ является наличие организации функциональной структурной схемы и подлежащих к выполнению задач защиты, регулирования и управления.

В качестве автоматизации СВ будет выбран комплекс, состоящий из:

• 
  устройств воздействия (заслонки, вентиляторы, рекуператор, смесительный узел, воздухонагреватель, охладитель и увлажнители), а также канальных установок (сеть воздуховодов с рециркуляцией воздуха);
  
• 
  исполнительных устройств (бесконтактного инерционного типа – заслонки и контактных типов – электроприводы, циркуляционный насос);
  
• 
  регулирующих устройств – датчиков (термостата) и регуляторов;
  
• 
  управляющих устройств (устройств управления) – щитов автоматики и управления, контроллеры.
  

При этом важным становится повышение энергетической эффективности существующих установок и оборудования, позволяющих решать технологические задачи при минимальных затратах.

Дальнейшая задача состоит в автоматизации принятой технологической структурной схемы управления СВ, которая в дальнейшем автоматически обеспечит заданный режим работы и регулирование отдельных элементов системы при соответствующем подборе компонентов.

Объект исследования – системы вентиляции с проточно-вытяжной установкой товарного склада.

Предмет исследования – автоматизация процессов вентиляции с приточно-вытяжной установкой.

Цель исследования – разработка системы автоматического управления вентиляции с приточно-вытяжной установкой.

Для достижения цели были поставлены следующие задачи:

1. Рассмотреть теоретические основы автоматизации систем вентиляции с проточно-вытяжной установкой.

2. Разработать структурную схему управления систем вентиляции с приточно-вытяжной установкой.

3. Разработать инструкционные карты по работе с системами вентиляции с приочно-вытяжной установкой.

1. Техническое задание

1.1 Обоснование необходимости модернизации автоматизированного управления установки приточной вентиляции

Целью управления вентиляционной системой является обеспечение и поддержание требуемых стандартов воздушной среды в рабочей зоне помещения. Для управления системой вентиляции обычно служит локальная автоматика. Одним и самым главным недостатком такого регулирования является то, что оно не учитывает реальный воздушный и тепловой баланс здания, а также погодные условия. Таким образом можно сказать, что система вентиляции работает не в оптимальном режиме.

При осуществлении оптимального управления системой вентиляции можно не только увеличить эффективность работы, но и сократить затраты энергетических ресурсов. Но для этого необходимо использовать комплекс программных и технических средств.

С помощью ЭВМ можно найти оптимальный режим работы и определить соответствующее управляющее воздействие. В следствии ЭВМ и комплекс, состоящий из программных и технических средств, образуют автоматизированную систему управления вентиляцией. В роли ЭВМ может выступать как пульт управления приточной системой вентиляции, так и компьютер с программой моделирования, которая на основе полученных данных устанавливает оптимальный режим работы вентиляционной системы.

Система автоматического управления – комплекс устройств, предназначенный для получения из исходного сырья готового продукта при помощи автоматического изменения одного или нескольких параметров объекта управления. В случае с приточной системой вентиляции готовым продуктом является воздух с заданными параметрами (температура, влажность и т.д.) в производственном помещении.

В основу системы автоматического управления приточной вентиляции, как и в любой системе управления, должна присутствовать обратная связь. Управляющие воздействия вырабатываются исходя из информации, полученной при помощи датчиков, расположенных на объекте. Каждая система автоматического управления вентиляции разрабатывается исходя из технологии обработки воздуха. Приточная система вентиляции может включать в себя как калорифер (обогрев воздуха), так и систему кондиционирования воздуха, что обязательно должно быть отражено при проектировании автоматики.

При применении автономных устройств обработки воздуха со встроенной системой автоматического управления, необходимо производить монтаж и обслуживание оборудования в соответствии с указаниями в документации.

При анализе технических решений современных приточных систем вентиляции, можно выделить две категории управляющих функций:

• 
  Основные функции, определяется технология и оборудование обработки воздуха;
  
• 
  Дополнительные функции, являются сервисными и используются как отличительные черты каждой фирмы.
  

Основные функции управления приточной системы вентиляции могут выглядеть следующим образом (рис. 1):



Рисунок 1 – Основные функции управления

В соответствии с СНиП 2.04.05-91 обязательными параметрами контроля являются:

• 
  Температура и давление в общих трубопроводах и на выходе каждого теплообменника;
  
• 
  Температура наружного воздуха, приточного после теплообменника, а также температура в помещении;
  
• 
  Нормы вредных веществ в вытягиваемом воздухе (газы, продукты горения, нетоксичная пыль).
  

При проектировании автоматической системы часто предусматривают дистанционный контроль, это необходимо для изменения основных параметров системы. Данный контроль осуществляется с помощью преобразователей или датчиков, значения которых могут быть выведены на пульт управления или монитор ЭВМ.

Одной из главных функций, которую необходимо реализовать является «последовательность пуска». Для обеспечения нормального пуска системы приточной вентиляции необходимо учитывать:

• 
  Предварительный прогрев калорифера. Если заранее не начать прогрев калорифера, то холодный воздух может вызвать срабатывание защиты от замораживания. Таким образом во время запуска системы следует открыть заслонки приточного воздуха, открыть клапан водяного калорифера и прогреть калорифер. Обычно данная функция должна включаться при температуре наружного воздуха ниже 12 °С.
  
• 
  Предварительное открытие воздушных заслонок. Это связанно с тем, что не все заслонки в закрытом состоянии могут выдержать перепад давления, вызванным работой вентилятора.
  
• 
  Распределение моментов запуска электродвигателей. Эта функция необходима в автоматизированной системе вентиляции так как зачастую асинхронные электродвигатели имеют большие пусковые токи. Если одновременно запустить вентиляторы и приводы воздушных заслонок, то из- за большой нагрузки на электрическую сеть сильно упадет напряжение и двигатели не запустятся.
  

Немало важную функций которую нужно предусмотреть при проектировании системы автоматического управления приточной вентиляции это «последовательность остановки». При отключении системы необходимо учитывать:

• 
  Задержку остановки вентилятора приточного воздуха в системах с электрокалорифером. После снятия напряжения с калорифера, его следует охлаждать в течении некоторого времени при помощи вентилятора приточного воздуха.
  

На основании вышеперечисленных опций можно составить циклограмму работы системы автоматического управления (рис. 2):



Рисунок 2 – Типовая циклограмма работы САУ ПВВ с водяным

Калорифером
Весь представленный цикл (рис. 2) система должна отрабатывать автоматически. Стоит предусмотреть отдельный пуск каждого оборудования, который необходим при наладке и обслуживании оборудования.

Любая система автоматического управления имеет регулирующие функции. Данные функции являются основными для автоматизированной системы приточной системы вентиляции, работающей с переменным расходом, а также с нагревом и охлаждением воздуха.

Данные функции реализуются с помощью замкнутых контуров регулирования, в которых присутствует обратная связь. Информация об объекте, получаемая при помощи датчиков, поступает на регулирующие устройства и далее преобразуется в управляющее воздействие. На рис. 1.3 приведен пример контура регулирования температуры приточного воздуха в воздуховоде с водяным теплообменником. Температура воздуха поддерживается при помощи водяного калорифера. Водя проходящая через калорифер, нагревается. Температура воздуха после калорифера измеряется при помощи датчика температуры (Т), значения которого получает устройство сравнения (УС). Так же на устройство сравнения поступает задающий сигнал. В данной схеме устройство управления (Р) приводит в движение электропривод (М), там самым открывает или закрывает трехходовой клапан до положения, при котором ошибка регулирования формула (1.1) будет минимальна:

𝜀 = Т_зад − Т_изм (1)

где Т_зад – заданная температура;

Т_изм – измеренная температура.



Рисунок 3 – Контур регулирования температуры приточного воздуха в воздуховоде с водяным теплообменником: Т - датчик; УС – устройство сравнения; Р - регулирующее устройство; М - исполнительное устройство
Таким образом, если к системе автоматического регулирования применяются высокие требования точности температуры и других параметров, то необходимо уделить внимание выбору структуры и ее элементов, а также к определению параметров регулятора. Параметры настройки регулятора определяются динамическими свойствами объекта управления и выбранным законом регулирования.

Самым простым законом регулирования является пропорциональный, в котором ∆ и U_р связаны между собой постоянным коэффициентом К_п. Регулятор с пропорциональным законом, называют П-регулятор, в котором К_п является параметром настройки. Как и в любом регуляторе у П-регулятора есть погрешность регулирования, которая определяется по формуле:

∆𝑢(𝑡) = К_р ∗ ∆𝑦(𝑡) (1.2)

где ∆𝑢(𝑡), ∆𝑦(𝑡) – выходной и входной сигналы регулятора;

К_р – коэффициент пропорциональности, являющийся параметром настройки П-регулятора.

Такие регуляторы обычно называют релейными, так как их графические характеристики схожи с характеристиками реле. В технике автоматизации двухпозиционные реле нашли большое применение из-за своей просты и надежности.

Несмотря на достоинства и простоту, П-регулятор имеет большую статическую ошибку при малых значениях К_р, а при больших значениях К_р регулятор склонен к автоколебаниям. Поэтому при высоких требованиях точности систем управления, используют более сложные законы регулирования, например, ПИ- и ПИД-законы.

Существует несколько типовых схем автоматизированной системы вентиляции. Перед проектированием необходимо более подробно их изучить так как каждая схема имеет ряд достоинств и недостатков. Несмотря на существование большого количества схем, довольно сложно создать систему автоматического управления, которая была бы гибкой относительно производства, на котором внедряется. Исходя из этого при проектировании системы автоматического управления приточной системой вентиляции, необходимо провести тщательный анализ производственных процессов, анализ электро- и пожаробезопасности.

Существует ряд требований к системе промышленной вентиляции и кондиционирования:

• 
  Нормы санитарного и гигиенического контроля, которые определяют минимально время на локализацию и удаление вредных выделений в рабочем помещении, создание комфортной обстановки для персонала или животных;
  
• 
  Звуковые. Шумность работы оборудования не должна превышать существующие требования;
  
• 
  Противопожарные. Компоненты промышленной вентиляции для помещений подбираются и устанавливаются строго с учетом требований противопожарной безопасности;
  
• 
  Эксплуатационные. Способы монтажа всех приборов и трубопроводов должен учитывать необходимость систематических осмотров и технического обслуживания;
  
• 
  Энергосберегающие. Вентиляция должна быть максимально эффективна при минимальных затратах электроэнергии.
  

При проектировании системы вентиляции необходимо рассматривать следующие группы:

• 
  Общие данные: территориальное расположение объекта; назначение объекта.
  
• 
  Сведения о здании и помещениях: планы и размеры помещения; категории помещений с противопожарными нормами; расположение и характеристики имеющихся систем вентиляции.
  
• 
  Сведения о технологическом процессе: спецификации и расположение технологического оборудования; режимы работы оборудования; выделение веществ в окружающую среду.
  
• 
  Сведения о имеющейся системе вентиляции: производительность (мощность, воздухообмен).
  

При расчете автоматической системы приточной вентиляции в качестве исходных данных выносят:

• 
  Пределы регулирования;
  
• 
  Параметры воздуха, подлежащего регулированию;
  
• 
  Работа автоматики при поступлении сигналов от других систем.
  

Исходя из возложенных задач на систему автоматического управления приточной вентиляции, проектируются исполнительные системы автоматики. Рассмотрим некоторые схемы системы управления вентиляцией, охарактеризуем некоторые из них относительно решения задачи дипломного проекта (рис. 4).



Рисунок 4 – САУ приточной вентиляции
Данные схемы имеют не значительные отличия друг от друга. В приточной системе вентиляции с функцией обогрева (рис. 4а) имеется автоматические жалюзи, угол которых изменяется при помощи электропривода. Далее в системе установлен подогрев воздушного клапана и фильтр с контролем засорения. Функцию обогрева воздуха осуществляет водяной теплообменник с контролем обмерзания и контролем температуры обратной воды. Перед обслуживаемым помещением расположен приточный вентилятор, который оснащен датчиком перепада давления. В схеме также присутствуют датчики, предоставляющие информацию о температуре на входе в систему, температуру теплообменника, а также температуру притока и внутри обслуживаемого помещения. Схема (рис. 4б) отличается от схемы (рис. 4а), только тем, что в схеме присутствует водяной охладитель.

Данные системы автоматики нашли свое применение на производстве и в офисных помещениях. В данных схемах обычно объектом управления валяется шкаф автоматики (пульт управления). Охлаждение воздуха не является основной функцией системы вентиляции, так как охлаждение производственных помещений малоэффективно, а подогрев является основным условием функционирования системы автоматического управления приточной вентиляции. В приточной системе вентиляции сброс излишнего давления осуществляется за счет открывания окон.

В зависимости от способов стабилизации существуют несколько видов теплообменников:

• 
  Водяной. Для выработки тепла используется вода из системы отопления или специального прибора – калорифера.
  
• 
  Электрический. Для выработки теплоэнергии используется сеть электроэнергии помещения.
  
• 
  Грунтовый. Для выработки тепла используется природная температура.
  
• 
  Рекуператор. Данный вид теплообменника используется в приточно- вытяжных системах. Изменение температуры происходит за счет смешивания приточного и вытяжного воздуха.
  

В приточной вентиляции одновременно может просовывать от двух до четырех рядов водяных теплообменников. У водяного теплообменника имеется недостаток, а именно невозможность регулировки температуры втягиваемого воздуха. Для того, чтобы была возможность регулировки температуры используют трехходовой кран. Трехходовой смеситель работает в трех режимах:

• 
  Рециркуляция (большой круг);
  
• 
  Циркуляция без смешивания (малый круг);
  
• 
  Смешивание пополам.
  

Трехходовые раны бывают как ручные, так и автоматические. Водяные теплообменники являются уязвимым местом в системе вентиляции, так как он может выйти из строя, если температура воздуха на улице значительно ниже нуля (происходит замерзание калорифера), система была неправильно подключена.

Исходя из анализа существующих схем, в дипломном проекте для решения задачи автоматизации была выбрана приточная система вентиляции с водяным теплообменником.