Автоматизація вентиляції і кондиціонування

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема 2.

 

СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ.

 

2.1. Схеми автоматичної  сигналізації, захисту і блокування.

2.2. Системи автоматичного  керування.

2.3. Системи автоматичного  регулювання.

2.4. Програмне  регулювання. Методи задання програми.

 

2.1.Схеми автоматичної сигналізації, захисту та блокування.

Системи автоматичної сигналізації призначені інформувати  про стан технологічної апаратури  або відхилення технологічних параметрів від норми.

Розрізняють:

- сигналізацію  положення;

- командну;

-технологічну, що в свою чергу ділиться на попереджувальну та аварійну.

Система аварійної сигналізації невід’ємна частина кожної системи  автоматичного регулювання і  займає 5-10%  їх об’єму. Найчастіше вони створюються на базі систем автоматичного  контролю і вимірювань.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вихідний параметр технологічного об’єкту керування (ТОК) виміряний давачем (Д) поступає на вхід нормуючого перетворювача (НП). З виходу НП сигнал у вигляді уніфікованого  сигналу поступає на вхід елементу порівняння (ЕП), де порівнюється з сигналом задавача (З), який формує дискретний сигнал про відхилення виміряного параметру від заданого значення, що поступає на вхід логічного елементу (ЛЕ) котрий вмикає світлову сигналізацію (СС), звукову сигналізацію( ЗС), або відповідну комірку табло сигналізації (ТС).

Схема технологічної  сигналізації повинна забезпечити  одночасну подачу світлового і звукового  сигналів; зняття звукового сигналу (натискуванням кнопкового вимикача); повторність спрацювання виконавчого  пристрою звукової сигналізації (при повторному відхиленні параметру) після його відключення натисканням кнопкового вимикача; перевірку виконавчих пристроїв сигналізації (світлових і звукових) від одного кнопковогого вимикача.

Якщо в ході проведення технологічного процесу  виникають вибухо- та пожежонебезпечні ситуації, то слід передбачати відповідний захист. Параметри такого захисту вибирають залежно від того, що може бути причиною аварії, наприклад, концентрація вибухонебезпечної речовини, перевищення температури, припинення подачі одного з компонентів у технологічний апарат. В таких випадках системи захисту повинні здійснити наступні операції: припинити подачу того чи іншого потоку, ввімкнути лінію подачі інертного газу, відімкнути всі потоки від об’єкту.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схеми та пристрої автоматичного блокування попереджують неправильні запуск та зупинку апаратів та машин, а також виключають можливість виконання наступних операцій, якщо не виконана хоча б одна з попередніх.

 

2.2. Системи автоматичного  керування.

Системи автоматичного  керування (САК)  призначені для передачі керуючої дії від оператора до об’єкта. В цих системах для встановлення необхідного режиму використовується виконавчий пристрій ВП, який безпосередньо впливає на нього, реагуючи на сигнал керування.

В розімкнутих  САК індикатор (І) вимірюючого пристрою інформує оператора (ОП) лише про збурюючу дію на об’єкт.

 Замкнута система  рис.2.3.б. в колі зворотного зв’язку використовує систему автоматичного вимірювання, яка визначає реакцію об’єкту  на збурення, про що інформує оператора. В нормальних умовах оператор (ОП) згідно зі завданням при допомозі виконавчого пристрою (ВП) приводить  ТОК  у заданий стан. Стан об’єкту визначається давачем (Д) і за допомогою вимірювальної схеми (ВС)  та індикатора (І) подається операторові для порівняння зі заданим значенням.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3. Системи автоматичного  регулювання.

САР призначені для автоматичного  підтримання параметра, який необхідно  регулювати, на заданому рівні або  для його зміни згідно з вибраним законом регулювання.

За принципом регулювання АСР поділяються на такі, що діють за відхиленням, збуренням і комбінованим принципом.

 В АСР, які працюють за відхиленням  регульованої величини від заданого іі значення, збурення Z спричинює відхилення поточного значення регульованої величини Y від заданого значення U і в разі їх розбіжності автоматичний регулятор (АР)  виробляє регулюючу дію Х відповідного знаку, яка через виконавчий пристрій (ВП) подається на об’єкт регулювання (ТОР) і ліквідує цю розбіжність рис.2.4 .  Системи регулювання за відхиленням замкнуті.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При регулюванні  за збуренням регулятор АР отримує  інформацію про поточне значення основного збурюючого фактора Z. Якщо воно не збігається з номінальним  значенням U регулятор формує регулюючу  дію Х, що спрямовується на об’єкт рис.2.5.

У системах, які працюють за збуренням, сигнал регулювання проходить  швидше, ніж у системах, побудованих  за принципом відхилення, у результаті чого збурюючу дію можна усунути  ще до появи розбіжності.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Комбінований принцип  регулювання полягає в одночасному використанні як принципу відхилення, так і принципу збурення. У них вплив основного збурення Z₁ нейтралізується регулятором Ар_з, який працює за принципом збурення, а вплив інших збурень Z₂-регулятором Ар_в, який реагує на відхилення поточного значення регульованої величини Y від заданого значення U.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За призначенням системи регулювання діляться на АСР стабілізації, програмного регулювання  та слідкуючі системи.

Системи автоматичної стабілізації призначені для підтримування  регульованої величини на заданому рівні (U=const).

У слідкуючих системах задане значення регульованої величини попередньо невідоме і є функцією зовнішньої незалежної величини (U=f(U) ) Ці АСР застосовуються для регулювання однією технологічною величиною, яка перебуває в певній залежності від значення другої технологічної величини.

 

2.4. Програмне  регулювання. Методи задання програми.

Автоматичні системи  програмного  регулювання (АСПР) широко застосовуються при автоматизації технологічних  режимів в автоклавах, реакторах, печах термічної обробки, сушарках.

В АСПР задане значення регульованої величини змінюється в часі згідно з наперед заданою програмою.

Розрізняють часові (ті що задаються по часу) і параметричні ( ті що задаються по параметру стану  об’єкту) програми. Звично програму розділяють на участки, в границях котрих програмна зміна величини, що задається, може бути описана функціональною залежністю з постійними коефіцієнтами. Участки програми по виду функції f(y), де y-параметр завдання (для часових програм параметр завдання-час t) розділяють на лінійні або нелінійні, а по знаку змінної перемінної, що задається- на участки зростання  (підйому) 1, участки зменшення (спаду) 2 і участки витримки 3. Приклад такої програми приведений на рис.2.8.а .

Можливий випадок, коли програма задається у вигляді  декількох участків витримки, а умови переходу від одного участку витримки до другого не обмежуються рис.2.8.б . Найбільше поширення мають програми котрі містять в собі три чотири участки, наприклад типу «зростання-витримка-зменшення-витримка». Враховуючи, що технічна реалізація лінійної програми простіша нелінійної, останню часто апроксимують послідовністю лінійних участків, приклад рис.2.8.б .

В залежності від  призначення і технічної реалізації програми зміни заданих значень  регульованої величини записується  на лазерних оптичних дисках, магнітних дисках і стрічках, перфострічках і перфокартах. Носієм програми може бути також діаграмна стрічка, на яку програма наноситься графічно. Як програмні задавачі, використовуються релейні командоапарати, що замикають або розмикають свої контакти в задані моменти часу.

Широко застосовуються програмні задавачі, в яких зміна  заданого значення здійснюється профільованим  диском - лекалом, радіуси якого повторюють задану програму.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розглянемо функціональну схему АСПР зображену на рис.2.8. На відміну від стабілізуючої АСПР містить програмний задавач (ПЗ), сигнал від котрого поступає на елемент порівняння (ЕП), який формує різницю між біжучим та заданим значенням регульованої величини Y, що вимірюється давачем (Д). Вихідний сигнал ЕП подається на вхід регулюючого пристрою (РП), який формує (П-,ПІ,ПІД) сигнали керування виконавчим механізмом (ВМ). Останній через регулюючий орган (РО), діє на енергетичний або матеріальний потік Х₂ на вході технологічного об’єкту керування (ТОК), підтримуючи регульовану величину в межах заданого значення.

 

Тема 3.

ВИМІРЮВАННЯ В СИСТЕМАХ ТГВ.

ВИМІРЮВАННЯ ВОЛОГОСТІ

          3.1.Особливості вимірювання вологості.

          3.2.Сорбційно-кондуктометричний метод.

3. Психрометричний метод.
4. Метод точки роси.
5. Інші методи.

ВИМІРЮВАННЯ ТА КОНТРОЛЬ ХІМІЧНОГО  СКЛАДУ ТА ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ГАЗІВ.

3.6.Термомагнітні  аналізатори О₂.

3.7.Термокондуктометричний  метод аналізу.

3.8.Оптико абсорбційні  газоаналізатори.

9. Термохімічні газоаналізатори.
10. Іонізаційно-полум’яний метод вимірювання концентрацій горючих газів.

ВИМІРЮВАННЯ КІЛЬКОСТІ ЕНЕРГОНОСІЇВ.

3.11.Вимірювання  кількості тепла.

3.12.Будова та  принцип роботи теплових лічильників.

 

ВИМІРЮВАННЯ ВОЛОГОСТІ.

3.1. Особливості  вимірювання вологості.

Щоб оцінити  вологість газів можна використати  декілька фізичних величин:

Абсолютна вологість W_a=m_в/V,

[W_a]=г/м³ що визначається масою води в одиниці об’єму газу;

Парціальний тиск водяної пари P_w,Па, визначається тиском, котрий мала би водяна пара даного об’єму газу, якщо б він займав весь об’єм V при цій самій температурі;

Температуру точки  роси (точку роси) t₀ ⁰C-температуру до якої необхідно охолодити вологий газ, щоб він став насиченим;

Масове відношення вологи W_m, визначене відношенням маси вологи до маси сухого газу, кг/кг;

Об’ємну долю вологи, що визначається відношенням об’єму водяної пари до об’єму вологого газу;

Відносну вологість, що визначається відношенням парціального тиску пари до тиску насиченої  пари  при тих самих тисках і температурі повітря.

Основні складнощі  при вимірюванні і регулюванні  вологості зв’язані з її функціональною залежністю від температури і  парціального тиску водяної пари. Це особливо проявляє себе при зв’язаному регулюванні найважливіших параметрів в СКП, вентиляційних, сушильних і холодильних пристроях. Проблеми також виникають при вимірюванні вологості при мінусових температурах, що визвано дуже низькою пружністю водяної пари, а при контролі і регулюванні вологості пароводяної суміші з високою температурою, наприклад в харчовій промисловості, промислових сушарках, при контролі вологості димових газів.

 

3.2. Сорбційно-кондуктометричний  метод вимірювання вологості.

Ґрунтується на зміні електропровідності електролітів, в якості яких використовуються вологочутливі солі або кислоти, за рахунок поглинання вологи з оточуючого середовища. Вимірювальні перетворювачі переважно складаються з основи (скло або полістирол), покритої з обидвох сторін волого чутливою плівкою, що містить LiCl. На цю плівку наносять напиленням електроди з благородних металів (золото, паладій).

Такий чутливий елемент як правило вмикається в  одне з плеч моста.

Автоматичні гігрометри побудовані з використанням  автоматичних мостів.

 Вологоміри  з перетворювачами обладнаними  підігрівом можна застосовувати для вимірювання вологості будь яких газів, що не реагують з солями  хлористого літію і фтористого барію. Градуйовані перетворювачі взаємозамінні. Покази таких гігрометрів не залежать від тиску.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Такі плівкові гігрометри використовуються для вимірювання вологості в межах від одиниць до 100% відносної вологості при t⁰C від -40⁰С до +50⁰С.

 

3.3. Психрометричний  метод вимірювання вологості.

Психрометр  має два однакових термометри, в одного з них (мокрого) теплосприймаюча  частина  весь час залишається вологою, контактує з гігроскопічним тілом, що всмоктує  вологу з посудини.