ВВЕДЕНИЕ 8
ГЛАВА 1. РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
УПРАВЛЕНИЯ ВЕНТИЛЯЦИЕЙ ПОМЕЩЕНИЙ 12
1.1 Выбор конфигурации САУ вентиляционной системы 12
1.2 Подбор и настройка оборудования 22
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ, ВЫБОР И ОПИСАНИЕ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ И ЭЛЕМЕНТОВ УПРАВЛЕНИЯ 29
2.1 Моделирование теплообменных процессов 29
2.2 Математическая модель объекта управления 32
2.3 Дискретная модель объекта управления 33
2.4 Синтез системы управления 35
2.5 Описание объекта управления 39
2.6 Расчет системы вентиляции и схемы управления 41
2.7 Выбор управляющих устройств 56
2.8 Предложение по инновации 64
ГЛАВА 3. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА 67
ГЛАВА 4. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 72
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 77
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 79
Приложения 82
В современном мире, а именно в век высоких технологий сохраняется необходимость в комфортных условиях жизни и работы. Основными целями системы вентиляции является обеспечение помещений микроклиматом, а также очищение воздуха от вредных веществ. При снабжении предприятия чистым воздухом с комфортной температурой у персонала повышается эффективность. В рамках данной тенденции возникает необходимость автоматизации вентиляционной системы. Разработки, существующие в настоящее время, помогают обеспечить лучшие условия для работы и жизни.
При проектировании производственных комплексов необходимо полностью обосновать вопросы, связанные с обеспечением качества воздушной среды и стандартизированных параметров микроклимата. Учитывая высокую стоимость изготовления, монтажа и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования воздуха, предъявляются высокие требования к качеству инженерных расчетов.
Существует несколько видов системы вентиляции, которые классифицируются следующим образом:
• Способ давления и перемещения воздуха;
• Назначение - приточная и вытяжная;
• Зона обслуживания - общеобменная и местная;
• Конструкция - канальная и без канальная.
Естественная вентиляция является самым простым видом вентиляции, так как вентиляция происходит природным путем и не требует специального оборудования. Для реализации данного вида вентиляции необходимо иметь только базовые знания физики.
Бывают ситуации, когда мощности естественной вентиляции не хватает и тогда появляется необходимость установки искусственной вентиляции. Особенность ее работы заключается в применении дополнительного оборудования, которое способствует вынужденному перемещению использованного воздуха, замене его на чистый, а также поддержание заданных параметров воздуха. Отличительным качество таких систем, это обработка воздуха, а именно очищение, нагрев, охлаждение и увлажнение воздуха. В зависимости от способа подачи и удаления воздуха, механические вытяжные системы можно разделить на несколько видов.
Приточная система вентиляции нагнетает в помещение воздух, за счет чего в помещение повышается давление, для выравнивания давления в помещении излишки выходят наружу естественным путем. Окончательное решение по механической системе принимается после выполнения расчетов с учетом технических параметров оборудования и расположения здания. Приточная система для жилых помещений не используется.
Вытяжная система вентиляции устанавливается для
принудительного удаления загрязненного воздуха, приток свежего выполняется через специальные вентиляционные каналы или через неплотно закрытие оконные и дверные проемы. Вытяжная вентиляция чаще всего монтируется над отдельными рабочими зонами, в закрытых шкафах лабораторий, на предприятиях пищевой и фармацевтической промышленности. В некоторых случаях вытяжная система - единственный способ обеспечить безопасные условия труда.
Если рассматривать достоинства и недостатки искусственной системы, то можно выделить следующие:
• Нет зависимости от времени года;
• Производится любой вид очистки;
• Более дорогой вариант по сравнению с естественной;
• Большая энергоемкость.
Для того чтобы взаимокомпенсировать все достоинства и недостатки применяют смешанный вид системы вентиляции, а именно приточно-вытяжной вид. Данная система может обеспечить микроклиматом не только жилые, но и производственные помещения. Нужно помнить, что только сбалансированная производительность приточной и вытяжной вентиляции даст положительный результат.
Местная система вентиляция позволяет удалять загрязнения только из наиболее загрязненных зон, может иметь специальные фильтры для предупреждения загрязнения окружающей среды. По принципу действия чаще всего приточного типа. Местная вентиляция может обслуживать одно или несколько рабочих мест, работать по каждой зоне отдельно или вентилировать все одновременно. По мощности механическая система относительно небольшая, но конкретные параметры зависят от характеристик технологических процессов и особенностей планировки здания.
Местная приточная система применяется редко из-за больших сложностей с очисткой удаляемого воздуха. Чаще всего используется только для понижения температуры работающего оборудования, для очистки воздуха от вредных веществ малоэффективна. Приточная применяется в больших торговых залах и складских помещениях. Ее часто монтируются в офисных и государственных зданиях, где местная приточная система постоянно функционирующая.
Чтобы выбрать рациональные проектные решения в области вентиляции, необходимо уметь анализировать ситуацию в целом, то есть выявлять пространственные взаимосвязи динамических процессов, происходящих внутри комплекса и в атмосфере.
Актуальность выбранной темы связана с тем, что каждое предприятие нуждается в электроснабжении и правильно спроектированной вентиляционной системе. Ошибки, допущенные в расчетах и проектировании электроснабжения промышленного предприятия, влечет за собой не только вред имуществу в результате перепада напряжения электросети, но и ставит под угрозу безопасность рабочего персонала. Немаловажную роль на предприятии играет вентиляционная система. Правильно спроектированная вентиляционная система влияет на здоровье и работоспособность персонала, а также продолжительность срока службы оборудования.
Целью дипломной работы является проектирование и разработка автоматической системы управления вентиляции помещений. Таким образом поставлены задачи:
• Составить математическую и дискретную модель процесса вентиляции помещения;
• Рассчитать параметры регулятора;
• Спроектировать систему автоматического управления приточной системы вентиляции производственного цеха.;
• Выбрать измерительные и исполнительные устройства;
• Выбрать марку и конфигурацию контроллера;
• Обоснование экономической эффективности.
Объектом исследования в данной работе является система автоматического управления вентиляции производственного предприятия.
Наличие вентиляционной системы необходимо для обеспечения воздухообмена внутри здания путем удаления излишней влаги, тепла, вредных веществ. Ее присутствие — одно из главных условий для обеспечения жизнедеятельности. Если в помещении отсутствуют любые виды систем вентиляции, это вредит человеческому организму, не удаляются вредные вещества, приводит к образованию грибков, т.к. в условиях отсутствия воздухообмена образуется конденсат.
При написании дипломной работы был проведен анализ приточных систем. Рассмотрены основные функции управления системой вентиляции, произведен анализ требований к системам промышленной вентиляции и кондиционирования. Исследованы некоторые схемы управления вентиляции.
На основе исходных данных построены математическая и дискретная модели тепловых процессов объекта. Представлены уравнения описывающие распространения тепла в помещении, а также представлены начальные и граничные условия для помещения. Исходя из графика переходного процесса получили коэффициенты, необходимые для построения ЛАЧХ и ЛФЧХ. Произведен синтез регулятора на основе полученных частотных характеристик.
Определен необходимый объем воздуха для каждого помещения. Выполнен расчет мощности притока, скорости потока воздуха, диаметра воздуховода по площади сечения. Произведен расчет вентиляции. Составлен чертеж помещения и системы вентиляции, Выполнен аэродинамический расчет для каждого участка системы вентиляции.
Подобрано управляемое, исполнительное и измерительное оборудование на основе аэродинамических расчетов. Выполнен выбор программируемого логического контроллера и его модификации исходя из типа вентиляционной системы. Выбраны управляемые устройства, основываясь на аэродинамических характеристиках приточной системы вентиляции. Определены модели и требования измерительных устройств;
Предложено решение по инновации системы вентиляции. Составлен чертеж вытяжной системы, выбрано подходящее оборудование. Выполнен выбор управляющего и измерительных устройств. Представлена схема подключения исполнительных устройств. Произведено программирование управляющего устройства на языке программирования FBD.
В рамках технико-экономической части был спланирован календарный график проведения работ по проектированию системы управления вентиляцией с использованием ПИД регулятора, а также были проведены расчеты по трудозатратам. Были исследованы и рассчитаны следующие статьи затрат: материальные затраты; основная и дополнительная заработная плата; отчисления на социальное страхование; накладные расходы.
Созданная система дает пользователю следующие важные преимущества: система управления обеспечивает регулирование функции выхода с заданным качеством переходного процесса. При этом система регулирования достаточно динамична, а ошибка регулирования близка к нулю. Возможность модернизировать систему, путем добавления резервного вентилятора, увлажнителя воздуха и предварительного нагрева воздуха.
Как мы видим, использование контролера дает возможность реализовать управление вентиляционной конструкцией в автоматическом режиме. Из этого следует, что установленные характеристики, к примеру, сохранение определенной температуры в помещении, станут поддерживаться значительно точнее, нежели при ручном управлении.
Применение автоматического управления позволяет не держать в штате предприятия лиц ответственных за поддержание комфортных условий для работников. Следовательно, уменьшаются эксплуатационные расходы и производственный риск, связанный с человеческим фактором.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
