ventekpro.ru

4. Автоматизация воздушно-тепловых завес

Воздушно-тепловые
завесы нашли широкое применение в
промыш­ленных и гражданских зданиях.
Завесы дают возможность поддержи­вать
в холодный период года в производственных
помещениях требу­емые санитарным
нормам параметры воздушной среды и при
этом зна­чительно сокращать расход
тепла.

При
автоматизации воздушно-тепловых завес
решаются следую­щие задачи:

– пуск
и останов завесы соответственно при
открывании и закрывании ворот;

– изменение
подачи вентилятора воздушной завесы в
зависимости от температуры наружного
воздуха;

– изменение
теплоотдачи воздухонагревателя завесы
в зависимости от температуры наружного
воздуха или температуры воздуха в
помещении около ворот;

– останов
завесы и одновременное автоматическое
отключение подачи теплоносителя в
воздухонагреватель.

На
рис. 5.5. представлена схема автоматизации,
а на рис.5.6 принципиальная электрическая
схема управления воздушно-тепло­вой
завесой, которые широко применяются в
промышленных и граж­данских зданиях.

Пуск
электродвигателей М1
и М2
вентиляторов завесы может осуществляться
ключами управления SА1
и SА2
с местного шкафа уп­равления или
автоматически.

При
автоматическом управлении воздушной
завесой ключи управления SА1
и SА2
устанавливаются в положение А
(автоматическое) (рис. 5.6). В этом режиме
в момент открывания ворот замыкаются
контакты SQ,
концевого выключателя, срабатывает
промежуточное реле К1
и включаются магнитные пускатели КМ1

Рис. 5.5. Схема
автоматизации воздушно-тепловой завесы

Рис. 5.6. Электрическая
принципиальная схема управления

воздушно-тепловой
завесой

и
КМ2,
которые замыкая свои силовые контакты
КМ1
и КМ2,
включают в работу электродвигатели М1
и М2
вентиляторов. Одновременно замыкаются
блок-контакты КM1
и КМ2
магнитных пускателей, которые подают
напряжение на ИМ
МВ1 клапана
на теплоносителе. Клапан открывается.
При закрывании ворот контакты SQ
концевого выключателя размыкаются и
если температура в зоне ворот выше
расчетной (контакты SК
разомкнуты), то реле К1
и магнитные пускатели КМ1
и КМ2
вентиляторов отключаются. Одновременно
замыкаются размыкающие контакты КM1
и КМ2
в цепи ИМ МВ1
и клапан на теплоносителе закрывается.

При
закрытых воротах, в случае понижения
температуры в зоне ворот, контакты SК
датчика температуры замыкаются и
воздушная завеса включается. При
повышении температуры до установленного
(расчетного) значения контакты SК
размыкаются и воздушная завеса
отключается. В качестве датчика
температуры может применяться датчик
температуры камерный биметаллический
ДТКБ-53.

Если
воздушная завеса предусматривает
регулирование подачи вентилятора при
изменении температуры наружного воздуха,
то дополнительно устанавливают
пропорциональный регулятор, который
при понижении температуры наружного
воздуха ниже расчетной подает сигнал
на ИМ
направляющего аппарата вентилятора,
уменьшающего подачу вентилятора
воздушной завесы . При повышении
температуры наружного воздуха происходит
обратный процесс: направляющий аппарат
приоткрывается, увеличивая подачу
вентилятора воздушной завесы. Для
регулирования температуры воздуха в
зоне ворот в такой воздушной завесе
целесообразно применять трехпозиционные
(астатические) регуляторы, например
ТЭ2ПЗ,
которые нашли широкое применение при
автоматизации приточных камер.

Исполнительные механизмы

Исполнительные механизмы — относятся электроприводы воздушных клапанов и заслонок, вентиляторов, насосов, компрессорных установок, а также калориферы, охладители, задвижки, заслонки, электроприводыи прочее оборудование.

Исполнительным механизмом называют приводную часть исполнительного устройства. Исполнительные механизмы делятся на гидравлические, электрические и пневматические. В частности электрические могут быть соленоидные (электромагнитные) и с электродвигателями (электрические)

Клапаны и заслонки

Клапаны двухходовые и трехходовые делятся на резьбовые и фланцевые. Клапаны с фланцевым подключением как правило комплектуются монтажным набором с уплотнителем, а с резьбовым — фитингами и уплотняющими шайбами. В качестве проходных, изменяющих расход рабочей среды используются двухходовые клапаны. Они монтируются в системе трубопроводов или воздуховодов так, чтобы направление потока совпадало с направлением стрелки на корпусе клапана. Типичный пример использования такого клапана — контур с локальным циркуляционным насосом.

Трехходовые клапаны служат в качестве смесительных, разделительных и проходных клапанов. Эти клапаны широко применяются в системах  холодоснабжения. Клапаны «бабочка» монтируются на фланцевом соединении. Рабочая часть таких клапанов — укрепленный на вращающейся оси диск. Величина просвета между диском и внутренней поверхностью клапана меняется в зависимости от угла поворота оси. Клапаны такой конструкции чаще всего используются в жидкостных трубопроводах большого диаметра. На воздуховодах как круглого, так и прямоугольного сечения применяются воздушные дроссельные заслонки. Они используются для регулирования воздушных потоков при небольшом статическом давлении. Обратные клапаны нужны для предотвращения движения потока жидкости или газа в обратном направлении, в частности их используют в жидкостных и всасывающих трубопроводах чиллеров и автономных кондиционеров.

Электроприводы воздушных заслонок

Для управления воздушными заслонками часто недостаточно вручную переключать положения клапанов, поэтому используются электроприводы, управляемые дистанционно или автоматически. Электроприводы классифицируются по:

• величине питающего напряжения (24В AC/DC или 230В 50Гц)
• величине крутящего момента (необходимое значение определяется площадью воздушного клапана, на который устанавливается привод)
• способу управления (плавное, двухпозиционное или трехпозиционное)
• способу возврата в исходное положение (при помощи пружины или с помощью реверсивного электродвигателя)
• наличию дополнительных переключающих контактов

Отправьте заявку и получите КП

Подберем оборудование, удешевим смету, проверим проект, доставим и смонтируем в срок.

Регуляторы

Регулятор температуры обеспечивает управление исполнительными механизмами по показаниям всевозможных датчиков и является одним из основных элементов системы. Простейшим типом регуляторов являются термостаты, они предназначены для контроля и поддержания заданной температуры в различных технологических процессах. Термостаты разделяются по принципу действия, способу применения и конструкции. По принципу действия они делятся на:

• биметаллические
• капиллярные
• электронные

Принцип действия биметаллических термостатов основан на срабатывании биметаллической пластины под воздействием температуры. Их применяют в основном для защиты электронагревателей от перегрева и поддержания заданной температуры в помещении.

Капиллярные термостаты используют для контроля температуры теплообменников в системах кондиционирования и вентиляции и предотвращения их разрушения из-за замерзания теплоносителя. Составляющие такого термостата — капиллярная трубка, заполненная фреоном R134A, соединенная с диафрагмированной камерой, которая, в свою очередь, механически связана с микропереключателем.

В системах вентиляции капиллярный термостат угрозы замораживания может запускать следующие процессы:

• остановка вентилятора
• закрытие заслонки наружного воздуха
• запуск циркуляционного насоса теплоносителя
• включение аварийного сигнала

Для помещений в глубине зданий применяют электронные термостаты, имеющие релейный выход. Поддерживать заданную температуру термостаты могут как по встроенному, так и по выносному датчику.

Беспроводные комнатные терминалы — беспроводное решение для управления климатическими параметрами (температурой и влажностью) в зданиях. Такой подход гарантирует энергосбережение и оптимизацию системы управления. Устройство оптимально подходит для систем кондиционирования воздуха (крышных кондиционеров, приточно-вытяжных установок), и может быть адаптировано для других систем (например, для теплого пола).

Система состоит из:

• терминала со встроенными датчиками температуры и влажности;
• датчика температуры и влажности;
• точки доступа, используется для сбора информации с беспроводных терминалов и датчиков и передачи ее в систему управления зданием, которая строится либо на основе контроллера  и сервера системы диспетчеризации, либо с использованием центрального блока управления;
• повторителя, который обеспечивает расширение зоны покрытия радиосигналом для обеспечения обмена данными между беспроводными терминалами и датчиками, расположенными в удаленных местах объекта.

Преимущества:

• Гибкость: Возможность легко менять структуру управления инженерным оборудованием, например, в случае необходимости изменения планировки супермаркета или офиса без внесения изменения в существующие коммуникационные каналы.
• Упрощенное переоснащение исторических или иных зданий, где затруднены или недопустимы строительные работы, связанные с вскрытием полов, стен, и т.д.
• Более низкая стоимость монтажа и эксплуатации.
• Упрощенная пуско-наладка системы.
• Интеграция с большинством распространенных систем управления зданием BMS.
• Поддержание заданных параметров в индивидуальных зонах помещения (способствует снижению энергозатрат).
• Сотовая структура обмена данными между точками доступа и устройствами обеспечивает высокую надежность передачи данных внутри сети.

Применение

Микропроцессорный контроллер Klimat 101 представляет собой терморегулятор, используемый для поддержания температуры воздуха в приточных вентиляционных системах с водяным калорифером. Он не требует дополнительных настроек, система управления готова к работе сразу по включению питания.

Поддержание заданной температуры (от 7 до 99 °С) происходит посредством управления приводом смесительного клапана. Контроллер постоянно отслеживает температуру в канале вентиляции и температуру обратной воды из водяного калорифера при помощи подключенных к нему датчиков. В контроллере Klimat 101 используется пропорционально интегральный (PI) закон регулирования. Данный вид регулирования является оптимальным для управления приточно-вытяжными вентиляционными системами, т. к. позволяет с большой точностью поддерживать заданную температуру, уменьшая температурные колебания и не давая системе управления войти в резонанс.

Для холодных регионов есть функция зимнего запуска и возможность настраивать температуру обратной воды в дежурном режиме.

На контроллере Klimat 101 отслеживается наличие датчиков температуры воздуха и обратной воды, а так же осуществляется активная защита водяного калорифера от замерзания теплоносителя.

В обновленной версии программного обеспечения появились следующие возможности:-режим зимнего запуска, с возможностью настройки времени запуска-возможность просмотра показания датчика обратной воды-режим настройки температуры обратной воды в дежурном режиме-возможность выбора управляющего сигнала 0-10 В или 2-10 В

Схема подключения

А1 — контроллер Klimat 101;

А2 — трансформатор 24 В. Возможно использование трансформатора ТП12;

Т1 — канальный (комнатный) датчик TG-К1000 (TG-V1000) с измерительным элементом Pt1ООО;

Т2 — накладной (погружной) датчик TG-A1000 (TG-D1000) с измерительным элементом Pt1ООО;

АЗ — электропривод регулирующего водяного клапана. Здесь приведена схема подключения к приводу АКМ115SF132 фирмы Sauter;

Q1 — аварийное реле выключения вентилятора (данное реле может управлять работой приточного вентилятора);

К1 — контакты подтверждения работы вентилятора (могут включаться от дифференциального датчика давления PS500 или PS1500).

Датчики

Датчики – они выполняет функцию своего измерителями в схеме автоматики вентиляции. Они осуществляют контроль параметров обрабатываемого воздуха, работы и состояния сетевого оборудования и выдают информацию на шкафы автоматики.

Датчики температуры

Делятся на два типа, по методу измерения:

• термоэлектрические преобразователи или термопары (действие основано на измерении термоэлектродвижущей силы, развиваемой термопарой)
• термосопротивления или термисторы (действие основано на зависимости электрического сопротивления материала от температуры окружающей его среды). Различают два типа таких датчиков — NTC термисторы (сопротивление материала снижается с повышением температуры) и PTC термисторы (сопротивление материала повышается с повышением температуры).

Датчики температуры могут быть как комнатного, так и наружного исполнения, канальными (измеряют температуру воздуха в воздуховодах), накладными (измеряют температуру поверхности трубопровода) и так далее

Выбирая датчик нужно обратить внимание на температурные характеристики чувствительного элемента, они должны совпадать с рекомендуемыми в описании регулятора температуры

Датчики влажности

Это электронные устройства, измеряющие относительную влажность по изменению электрической емкости в зависимости от относительной влажности воздушной среды. Датчики влажности делят на два типа: комнатные и канальные. Друг от друга они отличаются конструкцией. При установке датчика нужно выбирать место со стабильной температурой и скоростью движения окружающего воздуха, а также нежелательно располагать датчик возле окон, под прямыми солнечными лучами и вблизи отопительных приборов.

Датчики давления

Различают два типа датчиков давления — аналоговые датчики давления и реле давления. Оба типа датчиков могут измерять давление как в одной точке, так и разность давлений в двух точках. В этом случае датчик называется дифференциальным датчиком давления.

Примером использования реле давления в климатических системах может послужить датчик давления, служащий для защиты компрессора от слишком низкого или высокого давления фреона. Также, дифференциальные манометры применяются для определения степени засора в фильтрах систем вентиляции. При помощи же аналоговых датчиков определяется давление в точке измерения. Измеренное давление конвертируется в электрический сигнал вторичным преобразователем датчика.

Датчики потока

Принцип работы датчика потока состоит в следующем: в первую очередь измеряется скорость движения газа или жидкости в воздуховоде или трубопроводе, после чего измеренный сигнал преобразуется во вторичном преобразователе в электрический, затем рассчитывается расход газа или жидкости в вычислительном блоке. Наиболее востребованы такие датчики в сфере учета тепловой энергии. По принципу действия первичных преобразователей датчики потока делятся на лопастные устройства, сужающие, турбинные, вихревые, роторные, ультразвуковые и электромагнитные.

В системах вентиляции и кондиционирования наиболее распространены датчики-реле протока. Они реагируют на скорость газа, создающего напор на лопасть датчика, которая приводит в действие микропереключатель с сухим контактом. В тот момент, когда скорость потока достигает заданного порога переключения, происходит замыкание контактов. Когда же скорость потока падает ниже этого порога, контакты размыкаются. Порог переключения можно регулировать.

Датчики концентрации углекислого газа

По содержанию углекислого газа в воздухе принято оценивать газовый состав воздуха в помещении. В системе вентиляции и кондиционирования концентрация углекислого газа может быть объектом регулирования. (Нормой содержания углекислого газа в воздухе считается значение от 600 до 800 ppm).

Выбирают датчики на основе следующих данных:

• условия эксплуатации
• диапазон
• требуемая точность измерения физического параметра

Описание работы

Контроллер управляет расходом горячей воды через калорифер, поддерживая заданную температуру воздуха, управляя электроприводом М1   при помощи выходного сигнала 0 … 10 В, который подается с клеммы 5 контроллера. Трансформатор  А2 должен подавать питание 24 В на контроллер А1 постоянно, и независимо от того, работает ли вентилятор. Когда вентилятор выключен, контакты 10 и 11 должны быть разомкнуты. При этом терморегулятор будет находится в дежурном режиме, контакты 1 и 2 замкнуты. В этом режиме контроллер отображает  температуру воздуха и поддерживает температуру   обратной  воды в зависимости от уставки.

Температура обратной воды замеряется датчиком Т2. В дежурном режиме калорифер поддерживается в прогретом состоянии, что необходимо для включения приточной системы в зимнее время. При включении вентилятора контакты 10 и 11 контроллера должны замкнуться. Для этого чаще всего используют дифференциальный датчик давления, устанавливаемый на приточный вентилятор. При замыкании этих контактов контроллер переходит в рабочий режим.

В момент включения системы начинается процедура зимнего запуска. Эта процедура призвана обеспечить гарантированный запуск системы в зимний период. Т.к. контроллер не оснащен датчиком наружной температуры, зимний запуск осуществляется каждый раз при включении системы. Время зимнего запуска устанавливается в режиме  настройки уставок. При установке времени = 0 минут, зимний запуск отключается. Алгоритм зимнего запуска прост и надежен.

В случае предельно низких наружных температур, возможно скорректировать температуру обратной воды, поддерживаемой в дежурном режиме. Для этого в режиме уставок необходимо увеличить значение до необходимого уровня. По окончании процедуры зимнего запуска контроллер осуществляет регулирование температуры приточного воздуха и контроль температуры обратной воды, непрерывно считывая данные с датчиков температуры Т1 и Т2.

Температура воздуха замеряется датчиком Т1. В зависимости от разницы между текущей и установленной температурой, а также анализируя значения Р, контроллер поддерживает температуру приточного воздуха по РI — закону. Если I установлен в ноль, то только по Р — закону для температуры воздуха в помещении.

В любом из режимов работы контроллер активно борется с угрозой замерзания теплоносителя, дополнительно открывая смесительный клапан при низкой температуре обратной воды из водяного калорифера. В случае понижения температуры воды меньше  +12 °С, контроллер начинает приоткрывать клапан по Р — закону с фиксированным коэффициентом, если рассчитанное им значение открытия больше существующего в этот  момент. Если температура обратной воды достигла + 7 °С, контроллер переходит в режим авария и контакты реле аварии 1 и 2 контроллера размыкаются, что должно приводить к выключению вентилятора и закрытию воздушной заслонки для приточного воздуха. Контакты 2 и 3 в этот момент замыкаются и их  можно использовать для индикации аварии. Регулирующий клапан открывается  полностью и на лицевой панели контроллера загорается красный  светодиод «Авария». Для дальнейшей работы контроллера необходимо нажать кнопку «Сброс» на клавиатуре терморегулятора. После нажатия этой кнопки терморегулятор переходит в дежурный режим работы. Светодиод «Авария» и реле аварии выключаются только с помощью кнопки «Сброс» на  лицевой панели контроллера или при снятии питания.

Алгоритм работы приточных установок

Алгоритмы работы приточной вытяжной вентиляции зависят в первую очередь от конструктивной особенности здания и помещений расположенных в нём, под готовую собранную вентиляционную систему или доработки алгоритма её работы, или при реконструкции, то один из вариантов доработки приведен ниже.

Рисунок 1.Экран управления приточной установкой.
Запуск приточной установки осуществляется в автоматическом режиме по запросам отопления или подачи воздуха, либо в ручном режиме с помощью панели оператора. При этом обязательным условием начала запуска и работы является отсутствие действующих сигналов аварии от компонентов приточной машины, отсутствие сигналов блокировки пуска и отсутствие команды «Ручной стоп».
При запуске системы вентиляции заслонки устанавливаются в рабочее положение и включаются электродвигатели напорных вентиляторов. Скорость вращения вентиляторов определяется автоматически в зависимости от объема потребляемого оборудованием воздуха (регулятором ПИД по датчику перепада давления). Имеется защита в зимнее время от подачи холодного воздуха, в процессе работы используется режим рекуперации.
Поддержание заданной температуры обеспечивается регулятором ПИД.
В полуавтоматическом режиме отключается часть оборудования автоматики. Режим «Зима» и «Лето» определяется по датчикам температуры, имеется «Переходной» режим.

Рисунок 2. Мнемосхема управления приточной вентиляцией.

Рисунок 3. Экран управления задвижками распределения воздуха.
Значение уставки положения каждого клапана возможно изменить с панели оператора.

Рисунок 4. Экран управления системы рекуперации.
Система рекуперации осуществляет подогрев уличного (свежего воздуха) до необходимой температуры и его подачу в камеру смешения приточных установок. В качестве источника тепла используется горячий отработанный воздух отбираемый из каналов вытяжки работающего оборудования. Перенос тепла осуществляется посредством ротационного теплообменника.

Управление вентиляцией

Рисунок 5. Главный экран системы управления.
Позволяет контролировать состояние всех элементов системы вентиляции и активировать экраны управления.

• Верхняя панель состоит из следующих элементов:
• Знак «Солнце» — виден, если установлен флаг «Лето»;
• Знак «Снежинка» — виден, если установлен флаг «Зима»;
• Знак «Батарея» — виден, если имеется запрос отопления;
• Количество работающих секций машин;
• Имя пользователя;
• Язык интерфейса панели оператора;
• Дата;
• Время.

• Нижняя панель состоит из следующих элементов:
• Кнопка перехода на главный экран;
• Кнопка входа в систему под конкретной учетной записью;
• Кнопка выхода из системы;
• Кнопка перехода на экран c историей аварийных сообщений;
• Кнопка перехода на экран с трендами;
• Кнопка вызова экрана управления холодильной установкой;
• Кнопка вызова информационного экрана;
• Кнопка вызова экрана с настройками панели;
• Кнопка активации режима «Супермен». Доступно только под учетной записью группы администраторов.
• Кнопка переключения интерфейса на русский язык;
• Кнопка завершения исполнения работающей программы на панели.

Автоматическая система управления вентиляцией промышленного цеха, помимо автоматического поддержания микроклимата в помещении и объемов подаваемого воздуха, обеспечивает постоянную самодиагностику неисправностей компонентов системы, активацию обходных и аварийных алгоритмов работы, для обеспечения безостановочного производственного процесса. Для удобства обслуживающего персонала, предусмотрены архивы сообщений системы, регистратор параметров, счетчики моточасов работы и автоматические уведомления о необходимости технического обслуживания.
Вывод.
Разработанная система автоматического управления вентиляцией позволяет круглогодично в автоматическом режиме обеспечивать технологический процесс, поддерживать микроклимат в помещении цеха, достичь существенной экономии энергоносителей за счет оптимизации алгоритмов подготовки и распределения воздуха.