Помощь студентам в учебе
Частотное управление рекуператором в системе вентиляции
|
Введение 3
1. Техническая часть 6
1.1. Описание объекта модернизации 6
1.2. Литературный обзор 8
1.3. Предлагаемое техническое решение 11
1.4. Выбор электрооборудования, расчет параметров элементов и характеристик силовой цепи 14
1.4.1. Выбор электродвигателя. Расчет параметров 14
1.4.2. Моделирование прямого пуска асинхронного двигателя 19
1.4.3. Моделирование прямого пуска электродвигателя с частотным законом управления
U/f=const 19
1.4.4. Выбор способа управления скоростью двигателя в системе преобразователь частоты
- асинхронный двигатель (ПЧ-АД) 21
1.4.5. Параметры преобразователя частоты 21
1.4.6. Выбор автоматического выключателя 22
1.4.7. Расчет и выбор типа и сечения кабеля высокого напряжения 22
1.5. Моделирование системы 23
1.6. Проверка устойчивости 28
1.7. Моделирование в среде CODESYS 35
1.8. Подключение к программируемому логическому контроллеру 40
Вывод 45
Список использованных источников 47
1. Техническая часть 6
1.1. Описание объекта модернизации 6
1.2. Литературный обзор 8
1.3. Предлагаемое техническое решение 11
1.4. Выбор электрооборудования, расчет параметров элементов и характеристик силовой цепи 14
1.4.1. Выбор электродвигателя. Расчет параметров 14
1.4.2. Моделирование прямого пуска асинхронного двигателя 19
1.4.3. Моделирование прямого пуска электродвигателя с частотным законом управления
U/f=const 19
1.4.4. Выбор способа управления скоростью двигателя в системе преобразователь частоты
- асинхронный двигатель (ПЧ-АД) 21
1.4.5. Параметры преобразователя частоты 21
1.4.6. Выбор автоматического выключателя 22
1.4.7. Расчет и выбор типа и сечения кабеля высокого напряжения 22
1.5. Моделирование системы 23
1.6. Проверка устойчивости 28
1.7. Моделирование в среде CODESYS 35
1.8. Подключение к программируемому логическому контроллеру 40
Вывод 45
Список использованных источников 47
Электрический привод - электромеханическая система, состоящая в общем случае из взаимодействующих преобразователей электроэнергии, электромеханических и механических преобразователей, управляющих и информационных устройств и устройств сопряжения с внешними электрическими, механическими, управляющими и информационными системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных органов рабочей машины и управления этим движением в целях осуществления технологического процесса. [1]
Мельчайшие приводы в составе карманных устройств и мощнейшие промышленные электроприводы, электроприводы развлекательных аттракционов и приводы медицинских аппаратов - существует множество различных классификаций и областей применения электроприводов, так, современную жизнь крайне тяжело представить без них, поскольку повсеместное их применение тесно связано с улучшением уровня жизни человечества. Научные достижения также коснулись данную область, с развитием микропроцессорный технологий можно говорить о таком свойстве современных электроприводов, как автоматическое управление. Данное введение поможет улучшить такие показатели как точность, скорость исполнения, минимизацию человеческого ручного труда, улучшенную защиту и множество других показателей.
Также одной из главных тенденций развития современного электропривода является ресурсоэффективность и экономичность. В данной выпускной квалификационной работе будут рассмотрены рекуперативная вентиляционная система, позволяющая сэкономить множество энергетических ресурсов, а также решение некоторых проблем при ее эксплуатации.
Рекуперация тепла - это процесс возврата тепла, процесс его получения назад, т.е. поступающий воздух нагревается теплом удаляемого воздуха (Рисунок 1).
Рекуперативная система - система, производящая процесс рекуперации. В последнее время вентиляционная индустрия активно развивается и в связи с этим были разработаны следующие виды рекуперативных агрегатов: Пластинчатые рекуператоры - самый распространенный вид рекуператоров, применяемых в системах приточно-вытяжной вентиляции. Принцип его действия заключается в пересечении воздушных потоков приточного и вытяжного воздуха. Эти потоки пересекаются, но не перемешиваются в специальном пластинчатом теплообменнике. Материалом для пластин могут служить алюминий, пластик, нержавеющая сталь, бумага. [2]
Роторные рекуператоры - второй по распространенности вид рекуператоров, применяемых в системах приточно-вытяжной вентиляции. Принцип его действия заключается в прохождении воздушных потоков приточного и вытяжного воздуха через специальный вращающийся роторный теплообменник. [2]
Камерные рекуператоры. Камера разделяется на две части заслонкой. Удаляемый воздух нагревает одну часть камеры, затем заслонка изменяет направление воздушного потока таким образом, что приточный воздух нагревается от нагретых стенок камеры. [2]
Тепловые трубы. Данный рекуператор состоит из закрытой системы трубок, заполненных фреоном, который испаряется при нагревании
удаляемым воздухом. Когда приточный воздух проходит вдоль трубок, пар конденсируется и вновь превращается в жидкость. [2]
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем. Вода или водногликолевый раствор (Рисунок 2) циркулирует между двух теплообменников, один из которых расположен в вытяжном канале, а другой в приточном. Теплоноситель нагревается удаляемым воздухом, а затем передает тепло приточному воздуху. [2]
вид рекуперативных установок является базовым для данной выпускной квалификационной работы.
В связи с климатическими особенностями страны, температура ниже - 30°С в зимний период времени, во многих регионах, является постоянной и это может являться причиной образования наростов инея. Это происходит из- за того, что холодные стенки канала, становятся холоднее других частей системы и превращаются в своеобразную «ловушку» для влаги, благодаря хорошей работе рекуператора. В работе будет рассмотрено решение данной проблемы.
Мельчайшие приводы в составе карманных устройств и мощнейшие промышленные электроприводы, электроприводы развлекательных аттракционов и приводы медицинских аппаратов - существует множество различных классификаций и областей применения электроприводов, так, современную жизнь крайне тяжело представить без них, поскольку повсеместное их применение тесно связано с улучшением уровня жизни человечества. Научные достижения также коснулись данную область, с развитием микропроцессорный технологий можно говорить о таком свойстве современных электроприводов, как автоматическое управление. Данное введение поможет улучшить такие показатели как точность, скорость исполнения, минимизацию человеческого ручного труда, улучшенную защиту и множество других показателей.
Также одной из главных тенденций развития современного электропривода является ресурсоэффективность и экономичность. В данной выпускной квалификационной работе будут рассмотрены рекуперативная вентиляционная система, позволяющая сэкономить множество энергетических ресурсов, а также решение некоторых проблем при ее эксплуатации.
Рекуперация тепла - это процесс возврата тепла, процесс его получения назад, т.е. поступающий воздух нагревается теплом удаляемого воздуха (Рисунок 1).
Рекуперативная система - система, производящая процесс рекуперации. В последнее время вентиляционная индустрия активно развивается и в связи с этим были разработаны следующие виды рекуперативных агрегатов: Пластинчатые рекуператоры - самый распространенный вид рекуператоров, применяемых в системах приточно-вытяжной вентиляции. Принцип его действия заключается в пересечении воздушных потоков приточного и вытяжного воздуха. Эти потоки пересекаются, но не перемешиваются в специальном пластинчатом теплообменнике. Материалом для пластин могут служить алюминий, пластик, нержавеющая сталь, бумага. [2]
Роторные рекуператоры - второй по распространенности вид рекуператоров, применяемых в системах приточно-вытяжной вентиляции. Принцип его действия заключается в прохождении воздушных потоков приточного и вытяжного воздуха через специальный вращающийся роторный теплообменник. [2]
Камерные рекуператоры. Камера разделяется на две части заслонкой. Удаляемый воздух нагревает одну часть камеры, затем заслонка изменяет направление воздушного потока таким образом, что приточный воздух нагревается от нагретых стенок камеры. [2]
Тепловые трубы. Данный рекуператор состоит из закрытой системы трубок, заполненных фреоном, который испаряется при нагревании
удаляемым воздухом. Когда приточный воздух проходит вдоль трубок, пар конденсируется и вновь превращается в жидкость. [2]
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем. Вода или водногликолевый раствор (Рисунок 2) циркулирует между двух теплообменников, один из которых расположен в вытяжном канале, а другой в приточном. Теплоноситель нагревается удаляемым воздухом, а затем передает тепло приточному воздуху. [2]
вид рекуперативных установок является базовым для данной выпускной квалификационной работы.
В связи с климатическими особенностями страны, температура ниже - 30°С в зимний период времени, во многих регионах, является постоянной и это может являться причиной образования наростов инея. Это происходит из- за того, что холодные стенки канала, становятся холоднее других частей системы и превращаются в своеобразную «ловушку» для влаги, благодаря хорошей работе рекуператора. В работе будет рассмотрено решение данной проблемы.
В данной выпускной квалификационной работе, на основании знаний, полученных за период обучения по специальности, была спроектирована рекуперативная установка на базе системы, которая включает в себя асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором и преобразователь частоты.
На основании данных о рекуперативной установке, предоставленных специалистами из ООО «НПО ВЭСТ», предложено техническое решение по модернизации. Основанием для модернизации служила необходимость улучшения экономических показателей в холодный период времени и показателей срока службы данной системы.
Поиск решения проблемы производился в российских и международных патентных базах (http://www1.fips.ru, http://ru.espacenet.com/), крупнейшей в мире базе рефератов и цитирования - Scopus, политематической реферативнобиблиографической и наукометрической базе данных - Web of Science. Направление развития данного проекта было выбрано на основании проанализированных литературных источников.
Реализация проекта производилась при помощи современных математических (MATLAB, SciLab) и научных средств, была использована специализированная литература и учебный материал по исследованию устойчивости (критерий Найквиста), а также выбору и настройке регулятора, в данном случае был выбран ПИ-регулятор настроенный на симметричный оптимум.
Были определены технические характеристики, на основании которых произведен выбор оборудования. Выбор производился с помощью различных справочных документов и руководств, представленных производителями оборудования.
С целью более широкого распространения, обеспечения доступности данного решения для других специалистов и возможности его использования на других устройствах, программирование произведено в программной среде
45
CoDeSys, так как множество (более 500 типов) программируемых логических контроллеров поддерживают программирование в предоставленной среде. Данное обстоятельство свидетельствует о том, что работа данных средств возможна и на других устройствах. На примере ОВЕН ПЛК 150, проиллюстрирована реализация данного решения.
Рассмотрены экономические аспекты проектирования электропривода: произведена оценка потенциала и перспективности. Выполнен SWOT-анализ и определена ресурсоэффективность проекта.
Учтены вопросы социальной безопасности. Рассчитано освещение и приведен план эвакуации при чрезвычайных ситуациях.
Выполненная квалификационная работа является готовым техническим решением для реального рабочего проекта. Произведены основные расчеты и сформирована схема для монтажа. Собранная система готова к запуску на объекте, но в процессе запуска возможны значительные изменения в структуре программного обеспечения для ПЛК, в связи с тем, что могут быть найдены различные неточности и неучтенные моменты, которые будут исправляться непосредственно при настройке на объекте.
В процессе синтеза модели были выявлены некоторые моменты, которые требуют дополнительного исследования, к ним можно отнести различные нелинейности в математической модели, возможность применения более дешевых, релейных датчиков и получение оптимальных характеристик при их использовании, а также сравнение с системой, основанной на аналоговом датчике. Данные моменты могут служить достаточным основанием для начала работы над магистерской диссертацией.
На основании данных о рекуперативной установке, предоставленных специалистами из ООО «НПО ВЭСТ», предложено техническое решение по модернизации. Основанием для модернизации служила необходимость улучшения экономических показателей в холодный период времени и показателей срока службы данной системы.
Поиск решения проблемы производился в российских и международных патентных базах (http://www1.fips.ru, http://ru.espacenet.com/), крупнейшей в мире базе рефератов и цитирования - Scopus, политематической реферативнобиблиографической и наукометрической базе данных - Web of Science. Направление развития данного проекта было выбрано на основании проанализированных литературных источников.
Реализация проекта производилась при помощи современных математических (MATLAB, SciLab) и научных средств, была использована специализированная литература и учебный материал по исследованию устойчивости (критерий Найквиста), а также выбору и настройке регулятора, в данном случае был выбран ПИ-регулятор настроенный на симметричный оптимум.
Были определены технические характеристики, на основании которых произведен выбор оборудования. Выбор производился с помощью различных справочных документов и руководств, представленных производителями оборудования.
С целью более широкого распространения, обеспечения доступности данного решения для других специалистов и возможности его использования на других устройствах, программирование произведено в программной среде
45
CoDeSys, так как множество (более 500 типов) программируемых логических контроллеров поддерживают программирование в предоставленной среде. Данное обстоятельство свидетельствует о том, что работа данных средств возможна и на других устройствах. На примере ОВЕН ПЛК 150, проиллюстрирована реализация данного решения.
Рассмотрены экономические аспекты проектирования электропривода: произведена оценка потенциала и перспективности. Выполнен SWOT-анализ и определена ресурсоэффективность проекта.
Учтены вопросы социальной безопасности. Рассчитано освещение и приведен план эвакуации при чрезвычайных ситуациях.
Выполненная квалификационная работа является готовым техническим решением для реального рабочего проекта. Произведены основные расчеты и сформирована схема для монтажа. Собранная система готова к запуску на объекте, но в процессе запуска возможны значительные изменения в структуре программного обеспечения для ПЛК, в связи с тем, что могут быть найдены различные неточности и неучтенные моменты, которые будут исправляться непосредственно при настройке на объекте.
В процессе синтеза модели были выявлены некоторые моменты, которые требуют дополнительного исследования, к ним можно отнести различные нелинейности в математической модели, возможность применения более дешевых, релейных датчиков и получение оптимальных характеристик при их использовании, а также сравнение с системой, основанной на аналоговом датчике. Данные моменты могут служить достаточным основанием для начала работы над магистерской диссертацией.