Лекції 7-10. Автоматизація вентиляційний систем

2 3 4 5 6 7 8

Мета вентиляції – забезпечення належної якості повітря в приміщеннях де перебувають люди.

Основні шкідливі фактори повітря:

1. надлишкове тепло;

2. надлишкова вологість;

3. гази та пари хімічних речовин (вуглекислий газ, аміак тощо);

4. пил (токсичний та нетоксичний);

5. радіоактивні речовини.

CНІП встановлює допустимі параметри температури та вологості. В житлових, громадських та адміністративно-побутових приміщеннях вони згідно CHІП 2.04.05-86 такі:

_·в холодний період року t _П=20…22°C, φ=30…45%;

_·в теплий період t _П=23…25°C, φ.=30…60%, V_П =0,3^м/_с.

В робочій зоні виробничих приміщень параметри встановлені ГОСТ 12.1.005-76.

Класифікація систем вентиляції:

1. За способом здійснення теплообміну:

· припливні (подають повітря у приміщеннях);

· видаляючи /витяжні/ (видаляють шкідливе повітря);

· комбіновані.

2. За способом збудження:

· з природним збудженням (використовуються гравітаційні сили та сили вітру для руху повітря) конвенція;

· з механічним збудженням (збуджується рух повітря за допомогою інжекторів, вентиляторів тощо).

3. За способом організації повітряного обміну:

· місцеві;

· загально обмінні.

4. По часу дії:

· безперервної дії (постійні);

· циклічної дії (аварійні).

Обладнання систем вентиляції

1. Повітроводи (у вигляді каналів або навісних повітроводів прямокутного або круглого перетину – металеві, пластмасові, картонні, полі етил. Плівки, вікно тканина, тощо).

2. Шиберні засуви (для перекриття 1, для приводу використовується двигунці або силові двигуни в залежності від 1).

3. Фільтри - (масляні, паперові, тканинні) зараз використовують самоочисні масляні фільтри; сітчасте полотно у вигляді стрічки, що обертається на валах. Нижня її частина занурена у ванну з маслом, де очищується від забруднення під час руху. Сухі фільтри з наповнювачами (скловата, пінополіуретан тощо).

4. Пилоосадові камери та циклони.

5. Вентилятори (вістові та центробіжні). Розмір вентилятора визначають за номером.

Номер вентилятора – це діаметр його колеса в дециметрах. Вентилятор № 2,5 має діаметр колеса 25мм (2,5 дм). В системах вентиляції використовуються центробіжні вентилятори низького тиску (до 1000Па) В-Ц4-70 від №2,5 до № 16; Пр=100…100000м³/_ч. Дахові вентилятори КЦ4-84, КП3-90 Пр=3000…45000м³/_ч. Вісьові 06-320 (МЦ) №4…№12 р=150…200 Па – у витяжній вентиляції.

Функціональна схема автоматизації системи припливної вентиляції з резервним вентилятором зображена на рис. 5.1.

Рис.5.1. ФСА системи припливної вентиляції з резервним вентилятором

Перемикачем SA1 вибирається лінія, яка буде основною.

Якщо перша лінія вибрана основною, протікають такі дії:

1. YA1 відкриває шибер на першому повітроводі, і повітря підходить до вентилятора.

2. Одночасно магнітний пускач КМ1 запускає двигун М1 першого вентилятора та здійснюється приплив повітря у приміщення;

3. Одночасно YA2 закриває шибер на повітроводі резервної лінії;

4. Одночасно КМ2 зупиняє двигун М2 другого вентилятора.

Якщо виникла поломка вентилятора і витрата повітря через повітровід зменшується до визначеного критичного значення, відповідне реле протоку повітря (FS) замикає контакт сигнальної лампочки НL. Лампочка сигналізуватиме оператору про поломку основної лінії і необхідність включення резервної лінії, для чого необхідно перемкнути тумблер SA вибору резервної лінії повітропостачання на час ремонту основної.

В режимі «автомат» замість тумблера SA1 встановлюється програмний пристрій KS, який автоматично здійснює вище вказані дії.

Вибір режиму «Оператор» або «Автомат» здійснюється перемикачем SA2.

Обладнання вентиляційних систем

1. Повітроводи.

2. Засувки (шибери).

Засувки приводяться в дію електромагнітами або двигунами

3. Фільтри:

- сухі;

- електромагнітні;

- рідині;

- масляний фільтри.

4. Циклони і пилоуловлювачі.

5. Вентилятори:

- - осьові

- - центробіжні.;

Функціональна схема автоматизації мікропроцесорного управління проточно-витяжної системи вентиляції зображена на рис.5.2.

Рис.5.2. ФСА проточно-витяжної системи вентиляції

FF – сенсор витрати (витратомір);

FY – АЦП, що перетворює сигнали про технологічні величини в цифровий код;

QE – сенсор якості повітря.

ФСА повітряної завіси наведена на рис 5.3.

Рис 5.3. ФСА повітряної завіси

HS, SA1…4 – тумблери управління;

HC – ручка-регулятор;

TI – термометр;

TE – датчик температури;

TC – регулятор температури електронний;

GS – кінцевий вимикач;

KS – реле часу

Робота схеми в режимі «Оператор». Спостерігаючи за показаннями термометра оператор управляє:

1. Електромагнітом YA подачі повітря на вентилятор за допомогою тумблера SA1;

2. Двигуном вентилятора M за допомогою тумблера SA3;

3. Витратою гарячої води, яка подається на повітронагрівач – за допомогою ручки-регулятора HC;

4. Включення/виключення системи за допомоги тумблера SA4.

Робота схеми в режимі «Автомат».

Регулятор температури ТС управляє виконавчими механізмами YA, МА і М при умові відкритих воріт цеха (про що подає сигнал сенсор SQ) і розбіжності (сигналу сенсору ТЕ) з заданими значеннями температури воріт.

Система вимикає YА, МА і М, якщо ворота закриваються (про що подає сигнал датчик SQ), але не раніше того, як температура досягне заданого значення.

Реле часу служить для встановлення затримки часу після закривання воріт перед вимкненням системи.

Загалом, існують два методи регулювання повітрообміну.

1. Зміною продуктивності двигуна вентилятора за допомогою зміни частоти обертів двигуна (використовуються частотні перетворювачі, інвертори).

2. Зміною перетину трубопроводу за допомогою крокового електродвигуна, що управляє шибером.

Побудова математичної моделі системи витяжної вентиляції з однопозиційним регулюванням проведена нижче.

При побудові математичної моделі будується спочатку функціональна схема автоматизації (рис. 5.4, а), потім, на її основі, розробляється математична модель Мура (рис. 5.4, б).

Нижче наведені формули отримання сигналів q₁ і q₂ на основі автомата Мура.

а)