Тема: РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ПРИТОЧНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ

Вентилятор - это механическое устройство, которое предназначено для осуществления воздухообмена в помещениях и удаления теплого, вредного или влажного воздуха [3].
В зависимости от принципа действия и конструкции вентиляторы делятся на осевые и радиальные (центробежные).
Осевой вентилятор состоит из рабочего колеса (РК) 1, на втулке которого закреплены профильные лопатки 2, кожуха 3, спрямляющего аппарата (СА) с неподвижными лопатками 4, коллектора 5, диффузора 6.
Вращающееся рабочее колесо передает энергию привода перемещаемому воздуху. Спрямляющий аппарат обеспечивает плавный переход воздуха от лопаток рабочего колеса к выходу в диффузор или сеть, и частично преобразует динамическое давление в движущемся потоке воздуха в статическое давление.
Осевой вентилятор состоит из двух обтекателей, назначение которых-снижение аэродинамических потерь, связанных с резким изменением скоростей движения воздуха. Передний обтекатель устанавливается во входном коллекторе, перед рабочим колесом или направляющим аппаратом, задний - после спрямляющего аппарата, перед диффузором.
Направление движения воздушного потока совпадает с осью вращения рабочего колеса. Воздух засасывается в коллектор 5, проходит между лопатками вращающегося рабочего колеса, затем поступает в спрямляющий аппарат, оттуда в диффузор 6 и выбрасывается в атмосферу (при работе вентилятора на всасывание).
Осевые вентиляторы бывают одноступенчатыми и двухступенчатыми. Во втором случае в кожухе вентилятора находятся две ступени, которые работают последовательно и каждая ступень имеет свое рабочее колесо.
Промежуточный направляющий аппарат (НА) находится между рабочими колесами. Этот аппарат состоит из неподвижных профильных лопаток или профильных лопаток с регулируемым углом установки. Назначение НА - подача воздуха к рабочему колесу и преобразование части кинетической энергии потока (динамического давления) в потенциальную (статическое давление). Спрямляющий аппарат устанавливается за вторым рабочим колесом по ходу струи. Обе ступени могут находиться на одном валу или на отдельных валах. Наличие двух ступеней позволяет вентилятору развивать более высокое давление.
Основу радиального вентилятора составляет рабочее колесо 1, между передним и задним дисками которого закреплены профильные лопатки таким образом, что их входная кромка располагается на окружности меньшего радиуса, чем выходная хвостовая часть. Назначение рабочего колеса - передавать энергию привода вентилятора перемещаемому воздуху.
Рабочее колесо вращается в спиральном кожухе 2. Улиткообразный кожух предназначен для подачи воздуха в определенном направлении и частичного преобразования динамического давления в потоке воздуха в статическое давление. Воздух поступает в вентилятор через входной коллектор 3, в котором установлены поворачивающиеся, каждая относительно своей оси лопатки 4 направляющего аппарата. Направляющий аппарат предназначен для
подачи воздуха к рабочему колесу с определенной скоростью и под определенным углом, это позволяет регулировать рабочие режимы вентилятора.
Схема центробежного вентилятора представлена на рисунке 2. 
Вентиляция в котельной должна обеспечивать безопасную работу всего применяемого оборудования, гарантировать подачу необходимого количества воздуха, предоставить комфортные условия для работы обслуживающего персонала.
Нагнетание свежего воздуха будет осуществляться вентилятором, а для отвода воздуха будет достаточно естественной вентиляции через оконные проемы.
Приточная вентиляция является одной из разновидностей принудительной (механической) вентиляции, предназначенной для подачи внутрь здания свежего наружного воздуха. Приточная вентиляция не только охлаждает воздух, но и обогащает помещение чистым и насыщенным кислородом.
Важно обеспечить правильную трассировку вентиляционных воздуховодов. Без надлежащей трассировки невозможно обеспечить комфортную температуру в котельной. Место ввода наружного воздуха должно располагаться как можно дальше от источников тепла и как можно ниже. Поскольку тепло заставляет воздух подниматься вверх, отвод воздуха следует производить в наивысшей точке помещения, предпочтительно рядом с котлом.
Согласно СанПиН 2.2.4.548-96 допустимая температура на рабочем месте в котельной равна 26 °С. При превышении допустимого значения температуры датчик температуры посылает сигнал на модуль программируемого логического контроллера (ПЛК) Siemens LOGO!. Контроллер, в свою очередь, формирует дискретный сигнал задания скорости на преобразователь частоты (ПЧ), после чего на катушку магнитного пускателя КМ1 подается напряжение, и начинает работать асинхронный электродвигатель с вентилятором. Процесс вентиляции продолжается до тех пор, пока в помещении не установится необходимая оптимальная температура, после чего ПЛК формирует сигнал «стоп» на преобразователь частоты. В случае неисправности на ПЧ срабатывает контактор КМ2, напряжение питания подается на двигатель в обвод преобразователя частоты. Электропривод в данном режиме нерегулируемый.



Купить

В результате был спроектирован регулируемый электропривод радиального вентилятора ВР132-30 по системе ПЧ-АД для вентиляции помещения котельной, а также была разработана автоматическая система управления.
В соответствии с расчетной мощностью электропривода был подобран асинхронный электродвигатель АИР90Ь2 с номинальной мощностью Рн = 3 кВт, был произведен расчет параметров схемы замещения электродвигателя и расчет с дальнейшим построением естественных электромеханической и механической характеристик. B программной среде MATLAB2010 была создана имитационная модель прямого пуска данного двигателя, и были получены переходные характеристики т = f(t), M = f(t) для пуска без нагрузки, пуска при набросе и набросе-сбросе нагрузки, и при мгновенном изменении задания.
При пуске асинхронного двигателя без нагрузки время переходного процесса tnn = 0,08 с, перерегулирование j1 = 5,%. Установившиеся значения скорости и момента С0уст = 299,3 рад/с, Муст = 10,024 Н-м.
При мгновенном изменении задания частоты питающей сети с f = 50 Гц на f = 40 Гц время переходного процесса tnn = 0,055 с. Установившиеся значения скорости и момента: ауст = 242,4 рад/с, Муст = 6,3 Нм.
При осуществлении наброса нагрузки установившиеся значения скорости и момента составили: ауст = 297 рад/с, Муст = 15,75Нм. Перерегулирование j2 = 1%.
Во всех вышеперечисленных переходных процессах значения скорости и момента, спустя время переходного процесса, принимают установившиеся значения. Это означает, что двигатель работает устойчиво.
Используемый вентилятор имеет радиальную конструкцию, которая наиболее оптимально подходит для технологического процесса, и обеспечивает необходимое высокое давление (напор).
Регулирование скорости осуществляется с помощью преобразователя частоты, применение которого позволяет экономить электроэнергию, автоматизировать технологический процесс, а также исключить влияние «человеческого фактора». По значениям номинальной мощности и тока двигателя был выбран преобразователь частоты фирмы Веспер E3-8000. Данная модель отличается своей высокой производительностью при небольших габаритах и относительно небольшой стоимостью. В качестве закона регулирования скорости был выбран скалярный закон управления U/f = const, так как он обеспечивает устойчивую работу электродвигателя на всех принятых значениях частоты.
В качестве аппаратуры защиты были выбраны автоматический выключатель серии ВА 47-29 на номинальный ток 8 A, который должен быть больше номинального тока двигателя равного 6,113 А и два магнитный пускателя серии KNL8.
Управление электроприводом осуществляется с помощью программируемого логического контроллера Siemens!LOGO, который реализуется в трех модулях - логический модуль LOGO 24RC, модуль дискретного ввода/вывода сигнала LOGO DM 24R и модуль аналогового ввода сигнала LOGO AM2. Модули ПЛК фирмы Siemens имеют компактные размеры, низкую стоимость, простоту программирования и монтажа.
К модулю аналогового ввода сигнала подключается датчик температуры, в качестве которого был выбран аналоговый преобразователь температуры WIKA T91.10.104. При превышении установленного допустимого значения температуры равного 26° С ПЛК формирует сигнал на включение ПЧ, от которого начинает работать асинхронный электродвигатель и вентилятор. Процесс вентиляции будет продолжаться, пока в котельной не установится необходимая оптимальная температура, после чего контроллер сформирует сигнал на выключение ПЧ.

Купить