Автоматизация приточно-вытяжной системы

Записка - автоматика 1.docx

Технологическая схема3
Задание на проектирование3
Методика построения функциональной схемы4
Требования нормативных документов к автоматизации оборудования4
Описание функциональной схемы автоматизации5
Экспликация оборудования6
Теоретические вопросы7
Технологическая схема
Задана приточно-вытяжная вентиляция помещения включающая одну приточную и одну вытяжную установку. Приточная установка имеет оросительную камеру работающую в адиабатическом режиме увлажнения только в зимний период.
– клапан утепленный 2 – фильтр 3 – калорифер 4 – камера орошения 5 – вентилятор приточный 6 – вентилятор вытяжной 7 – заслонка.
Задание на проектирование
Составить схему автоматизации приточно-вытяжной вентиляции помещения включающей одну приточную и одну вытяжную установку.
Следует предусмотреть:
) автоматическое дистанционное и местное управление приточной установкой;
) автоматическое и местное управление вытяжной установкой;
) блокировку вытяжной и приточной установки обеспечивающую обязательное автоматическое включение вытяжной при включении приточной установки;
) автоматическое регулирование температуры воздуха в помещении в летний и зимний периоды года;
) автоматическую защиту калориферов от замораживания;
) контроль основных технологических параметров;
) сигнализацию о неисправностях в работе системы вентиляции.
Методика построения функциональной схемы
Последовательность выполнения работы:
- доработка технологической схемы в соответствие с требованиями нормативных документов и современными решениями;
- определение уровня автоматизации в соответствие с нормативными документами;
- выбор приборов регуляторов исполнительных механизмов и т.д. с размещением их непосредственно на оборудовании и коммуникациях;
- составление функциональной схемы автоматизации;
- экспликация оборудования функциональной схемы автоматизации.
Требования нормативных документов к автоматизации оборудования
В качестве нормативного документа используем СНБ 4.02.01-03 “Отопление вентиляция и кондиционирование”:
Уровень автоматизации и контроля систем следует выбирать в зависимости от технологических требований и экономической целесообразности.
7 Параметры теплоносителя (холодоносителя) и воздуха необходимо контролировать в следующих системах:
в) воздушного отопления и приточной вентиляции — температуру приточного воздуха и температуру воздуха в контрольном помещении (по требованию технологической части проекта);
д) кондиционирования воздуха – температуру воздуха наружного рециркуляционного приточного после камеры орошения или поверхностного воздухоохладителя и в помещениях; относительную влажность воздуха в помещениях (при ее регулировании);
ж) вентиляции и кондиционирования воздуха с фильтрами камерами статического давления теплоутилизаторами — давление и разность давления воздуха (по требованию технических условий на оборудование или по условиям эксплуатации).
8 Приборы дистанционного контроля следует предусматривать для измерения основных параметров; для измерения остальных параметров надлежит предусматривать местные приборы (переносные или стационарные).
9 Сигнализацию о работе оборудования (“Включено” “Авария”) следует предусматривать для систем:
а) вентиляции помещений без естественного проветривания производственных административно-бытовых и общественных зданий.
10 Дистанционный контроль и регистрацию основных параметров в системах отопления вентиляции и кондиционирования следует проектировать по технологическим требованиям.
11 Автоматическое регулирование параметров следует проектировать для систем:
в) приточной и вытяжной вентиляции работающих с переменным расходом воздуха а также с переменной смесью наружного и рециркуляционного воздуха;
Для общественных административно-бытовых и производственных зданий следует как правило предусматривать программное регулирование параметров обеспечивающее снижение расхода теплоты.
12 При переменном тепловыделении датчики контроля и регулирования параметров воздуха следует размещать в характерных точках в обслуживаемой или рабочей зоне помещения в местах где они не подвергаются влиянию нагретых или охлажденных поверхностей и воздушных струй. Допускается размещать датчики в приточных рециркуляционных или вытяжных воздуховодах если параметры воздуха в них не отличаются от параметров воздуха в помещении или отличаются на постоянное значение.
13 Автоматическое блокирование следует предусматривать для:
а) открывания и закрывания клапанов наружного воздуха при включении и отключении вентиляторов;
д) включения и отключения подачи теплоносителя при включении и отключении воздухонагревателей и отопительных агрегатов;
15 Для систем с переменным расходом наружного или приточного воздуха следует предусматривать блокировочные устройства для обеспечения минимального расхода наружного воздуха.
18 Следует предусматривать автоматическую защиту от замерзания воды в воздухонагревателях.
Описание функциональной схемы автоматизации
Пуск оборудования приточно-вытяжной установки может выполнен в ручном и автоматическом вариантах в следующей последовательности:
- в ручном режиме запуск оборудования осуществляется кнопками со щита автоматизации или по месту (с помощью кнопки Н (поз. 1));
- в автоматическом режиме включение выполняется со щита автоматизации ЩА-1. При этом по сигналу от датчика температуры ТЕ (поз. 5-1) сигнал поступает на регулятор температуры (поз. 5) который открывает клапан с приводом на теплоносителе Y3. Затем через 3 мин. (время устанавливается с помощью реле времени KT (поз. 4)) подается сигнал на включение приточного и вытяжного вентиляторов (М1 М2) открытие утепленного клапана Y1 а также заслонки Y5.
Выбор автоматического или ручного регулирования системой осуществляется со ЩА-1 переключателем HS (поз. 2).
Регулирование температуры воздуха осуществляется регулятором температуры ТС (поз. 4) по сигналу от датчика температуры ТЕ (поз. 5-1) который установлен после приточного вентилятора. Регулирование осуществляется с помощью клапана Y3 изменением расхода теплоносителя через калорифер.
Для оценки степени загрязнения фильтра установлены приборы для измерения перепада давления (поз.3). Фильтр имеет контактное устройство для его автоматической регенерации.
Защита калорифера от замораживания в рабочее время выполнена на обоюдное срабатывание температурных реле TS (поз. 7 7а) по сигналам датчиков температуры ТЕ (поз. 7-1 7а-1). Температурное реле настроено на срабатывание защиты при температурах ниже 3°С по воздуху и 25°С по теплоносителю. При обоюдном срабатывании двух температурных реле защитой предусмотрено выключение приточного вентилятора и открытие клапана Y3 для прогрева калорифера. В нерабочее время защита осуществляется при помощи клапана Y1.
Для увлажнения воздуха в зимнее время установка снабжена камерой орошения работающей в адиабатическом режиме. Насос водяного контура камеры орошения (М3) включается только в указанный период. Регулирование влажности воздуха осуществляется регулятором влажности МС (поз. 9) по сигналу от датчика влажности МЕ (поз. 8).
Контроль основных технологических параметров осуществляется при помощи контрольно-измерительных приборов: термометров манометров влагомера.
Сигнализация предусмотрена на включение системы и на срабатывание защиты. Реализуется с помощью лампочки HL (поз. 10).
Экспликация оборудования
Кнопка пускаостанова
Переключатель выбора ручного или автоматического управления
Регулятор температуры
Температурное реле по теплоносителю
Температурное реле по воздуху
Теоретические вопросы
Что такое статика и динамика регулирования? Понятие о переходном процессе.
Статические свойства системы обычно оценивают по ее статической (регулировочной) характеристике . В зависимости от того влияет на параметр возмущение или нет т.е. от неравномерности системы называют статическими () и астатическими () и их характеристики с и а будут иметь следующий вид (рис. 1а):
Наряду с термином «коэффициент неравномерности» используются термины «статизм» и «коэффициент статизма» (тангенс угла наклона характеристики). В установившемся режиме статическую САР можно характеризовать следующим образом: равновесное состояние (материальный или энергетический баланс при неподвижном регулирующем органе) может наступить при различных значениях регулируемой величины.
При этом каждому значению регулируемой величины соответствует определенное положение регулирующего органа. В астатической САР равновесное состояние наступает только при одном и том же значении регулируемой величины; регулирующий орган может занимать различные положения.
Главным показателем статических свойств системы является статическая ошибка определяющая статическую точность регулирования где - установившееся значение управляемой величины при данной нагрузке - ее номинальное значение. При этом условием статического режима является т.е. необходимо чтобы зависимость укладывалась в поле допуска (см. рис. 1б). Для линейных САР (к ним применим принцип суперпозиции – наложения воздействий) общая статическая ошибка определяется как где - статические ошибки обусловленные действием воспринимающего задающего сравнивающего и других элементов а также влиянием возмущений различного рода.
Автоматический регулятор как бы поворачивает статическую характеристику системы в положение когда статическая ошибка либо минимальна либо задана значением . Эффективность автоматической системы можно оценить степенью точности т.е. отношением статических ошибок в неавтоматизированном (характеристика н) и автоматизированном (а и с) объектах (рис. 1а). Статические характеристики могут иметь различный наклон и в ответ например на увеличение нагрузки качественный параметр может увеличиваться или уменьшаться.
Реакцией объекта на возмущение является его динамическая характеристика в соответствии с которой должна изменяться регулируемая величина. Объект переходит в неустановившееся состояние по выходе из которого значение регулируемой величины может не удовлетворять заданному если не будет применен автоматический регулятор который должен возвратить объект и САР в устойчивое состояние. Функционирование САР складывается из ряда перемежающихся установившихся (Уст) и динамических (ПП) состояний (рис. 2).
Основной задачей динамики является оценка динамических свойств автоматической системы регулирования которая может быть произведена аналитическим и экспериментальным путем. При аналитическом исследовании из дифференциальных уравнений движения отдельных звеньев составляется дифференциальное уравнение системы которое интегрируют и решение анализируется. В результате находят закон изменения регулируемой величины. По нему определяют характер динамического процесса.
Процесс установления в САР равновесного состояния называется переходным процессом а аналитическая или графическая зависимость описывающая этот процесс - переходной функцией.
Вид переходного процесса (ПП) определяется структурой САР параметрами ее звеньев и характером возмущающего воздействия. Внешнее возмущение носит произвольный характер но при исследовании САР ограничиваются типовыми формами – скачкообразным периодическим (гармоническим) и регулярным возмущениями.
Чтобы характер изменения регулируемой в ходе ПП величины удовлетворял заданным условиям необходимо так подобрать параметры объекта и регулятора чтобы обеспечивалась точная и быстрая «отработка» регулирующего или управляющего воздействия.
Приведите конструктивные схемы и описание принципа действия приборов и датчиков для измерения температуры.
- Датчики с механическими входными величинами:
) жидкостные термометры
В основном используют как показывающие приборы местного действия при интервале температур от -200 до +750ºС. Термометрическими жидкостями являются ртуть толуол этиловый спирт керосин эфир ацетон и т.д. В качестве датчиков применяют главным образом ртутные термометры с преобразованием механического перемещения в электрический сигнал – электроконтактные термометры ртуть используют в качестве подвижного контакта. Вторым контактом может быть вольфрамовая нить впаянная или опускаемая в капилляр термометра. Сила электрического тока проходящегочерез контакты не должна превышать 05 мА при напряжении не более 03 В.
) манометрические термометры
Используется объемное расширение рабочего вещества в герметичной термосистеме состоящей из термобаллона 3 капиляра 2 и манометрического преобразователя 1 (трубчатая пружина сильфон и т.п.). В зависимости от свойств заполнителя эти термометры подразделяются на газовые конденсационные или парожидкостные жидкостные. Пределы измерения приборов составляют –150 +600 ºС; -50 +300 ºС; -150 +300 ºС при соответственной длине капилляров 60 25 10 м. К этой группе можно отнести датчики с твердым и упругим заполнителями – пастами на основе воска и рядом других специальных материалов.
) биметаллические и дилатометрические датчики
Принцип действия основан на эффекте совместного линейного расширения двух разнородных соединенных вместе металлов. В качестве одного (пассивного) металла обычно используют инвар (36% Ni + 64% Fe) другого (активного) – латунь медь хромомолибден сталь. Их коэффициенты линейного расширения отличаются примерно в 20 раз. Слои термобиметаллической тонколистовой двухслойной ленты соединяются контактной сваркой. Из ленты делают пластины плоские и пространственные спирали которые с увеличением температуры деформируются: загибаются или закручиваются в сторону материала с меньшим коэффициентом α.
Дилатометрические термометры представляют собой термосистему – стержень (пассивный материал) П в трубе (активный) А с продольным линейным перемещением относительно друг друга.
Диапазоны температур 0 400ºС а некоторые и до 1000ºС.
- Датчики с электрическими входными величинами:
) термоэлектрические термометры (термопары)
В основе принципа действия механизм возникновения термоЭДС в цепи составленной из двух различных проводников например меди и платины места соединений которых имеют разную температуру То и Т1. Чем больше разность этих температур тем больше термоЭДС. Термостатируемый спай называют холодным или свободным спай помещаемый в измеряемую среду - рабочим или горячим. Положительным считают электрод по которому ток течет от рабочего спая к свободному. Конструкция стандартного термоэлектрического термометра состоит из электродов с изоляцией из фарфоровых трубок или бус помещенных в защитный трубчатый чехол с головкой имеющей электрозажимы. Рабочий спай может быть приварен или припаян к чехлу для лучшего теплового контакта и уменьшения инерционности.
Электроизмерительный прибор может быть присоединен к свободному концу термопары или к термоэлектроду.
) терморезисторы( термометры сопротивления)
Используется явление изменения электрического сопротивления проводника или полупроводника со сменой температуры.
Конструктивно проволочные терморезисторы представляют собой бифилярную (двойную) намотку соответствующей проволоки на каркас – изолятор из различных материалов и различных поперечных сечений который помещают в защитный трубчатый чехол похожий на чехол термопары.
- Датчики температуры бесконтактные:
Действие основано на использовании зависимости интенсивности и спектрального состава излучения от температуры излучающего тела.
Основные методы базируются на измерении яркостной радиационной и цветовой температур. Датчики включают оптическую систему и приемник излучения тип которого определяется диапазоном измеряемых температур.
Мухин О.А. Покотилов В.В. Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции: Методическое пособие к курсовой работе для студентов специальности 29.07 – «Теплогазоснабжение вентиляция и охрана воздушного бассейна». – Мн.: БГПА 1992. – 120 с.
Мухин О.А. Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции: Учеб. пособие для вузов. - Мн.: Выш. шк. 1986 – 304 с.
СНБ 4.02.01-03 Отопление вентиляция и кондиционирование. – М.: Минстрой РБ 2004. – 78 с.
ГОСТ 21.404-85 Автоматизация технологических процессов. – М. 1985. – 13 с.
Сотников А.Г. Автоматизация систем кондиционирования воздуха и вентиляции – Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение) 1984. – 240 с.
Рис. 3 Функциональная схема автоматизации

автоматика.dwg