Для учащихся средних строительных

Специальных учебных заведений

Допущено Государственным комитетом

Российской Федерации по строительству

и жилищно-коммунальному комплексу

в качестве учебника для студентов

средних специальных учебных заведений,

обучающихся по специальности 2914 «Монтаж и эксплуатация

внутренних сантехнических устройств и вентиляции»

 

Москва

ИНФРА-М

ВВЕДЕНИЕ

В нашей стране и за рубежом с каждым годом рас­ширяются объемы работ по автоматизации инженерных систем зданий и сооружений. В каждом проекте строительства этих объек­тов наряду со строительно-технологическими решениями разра­батываются системы их автоматизации. Автоматизация сантехни­ческих устройств и вентиляции, входящих в состав инженерных систем, является одним из важнейших источников экономии топливно-энергетических ресурсов, затрачиваемых на теплоснаб­жение систем зданий и сооружений. Автоматизация призвана также коренным образом преобразовать рабочие места, сделать труд работников жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ) более производительным, творческим и привлекательным. Эти важней­шие социальные и экономические задачи постоянно подчеркива­ются в постановлениях директивных органов нашей страны по строительству и ЖКХ. Особое внимание в этих документах обра­щается на необходимость повышения эффективности эксплуата­ции зданий и сооружений за счет внедрения нового оборудования и средств автоматического контроля и управления.

Автоматизация инженерных систем и протекающих в них технологических процессов — это совокупность технических средств и методов, освобождающих человека в определенной степени или полностью от функций контроля и управления. Иначе говоря, автоматизация обеспечивает замену физического и умст­венного труда человека, затрачиваемого на контроль и управление, работой технических средств (от простейших измерительных при­боров и регуляторов до современных управляющих вычислитель­ных машин), обеспечивающих это управление без вмешательства человека, в функции которого входят только наблюдение за тех­ническими средствами и подготовка их к работе.

Таким образом, автоматизация является высшей формой орга­низации работы инженерных систем. При этом совокупность тех­нических средств автоматики совместно с помещением (объектом управления) и оборудованием, поддерживающим заданный режим, образуют систему управления.

Любая форма автоматизации инженерных систем (частичная, комплексная, полная) всегда начинается с автоматического контроля за различными параметрами технологических процессов, осуществляемого с помощью измерительных приборов. Контро­лируемые параметры в инженерных системах различны: давление, температура, уровень расхода воздуха, жидкости, энергии или другой среды. Внедрение автоматического контроля позволяет перейти к автоматическому управлению, которое организуется чаще всего в виде двух ступеней. На верхней ступени цель управ­ления — отыскание оптимального режима работы инженерной системы, на нижней — обеспечение минимальных отклонений теплотехнических параметров от их оптимальных значений, т. е. стабилизация параметров. При решении задач стабилизации вместо автоматического управления чаще применяют термин автоматическое регулирование.

Автоматическое управление инженерными системами сопро­вождается технологической сигнализацией и автоматической защитой. Технологическая сигнализация бывает командная, конт­рольная, предупредительная и аварийная. Командная сигнали­зация служит для передачи типовых управляющих сигналов от одного элемента управления к другому или объекту управления. Контрольная сигнализация извещает обслуживающий персонал о включении в работу или остановке отдельных механизмов обо­рудования, о положении запорных органов на различных комму­никациях. Предупредительная сигнализация служит для извещения персонала о возникновении опасных изменений эксплуатацион­ного режима, грозящих аварией при их дальнейшем развитии. Аварийная сигнализация информирует персонал о происшедшем аварийном отключении оборудования.

Автоматическая защита предохраняет от аварий механизмы при недопустимых отклонениях параметров технологического про­цесса или с помощью автоматической блокировки предохраняет механизмы от неправильных действий дежурного персонала (вслед­ствие невнимательности или ошибочных действий при аварии). Различают блокировки запретно-разрешающие и аварийные. Пер­вые устраняют возможность неправильных или несвоевременных включений и отключений механизмов, а также несоблюдение установленной технологическим регламентом очередности пуска и остановки различных механизмов. Вторые блокировки предна­значены для последовательного отключения оборудования, распо­ложенного до элемента инженерной системы, подвергшегося аварийному отключению.

Наряду с автоматическим управлением в зданиях и сооруже­ниях используются и другие виды управления, к которым прежде всего относятся дистанционное и телеуправление. Дистанционное управление — это ручное управление на расстоянии регулирующими и запорными органами или отдельными механизмами, осущест­вляемое с помощью пневматических или электрических приводов. В инженерных системах наибольшее распространение получили электроприводы, двигатели или электромагниты, которые обычно монтируются на регулирующем органе, а устройства управления ими располагают на некотором расстоянии от него, чаще всего в диспетчерском пункте. Дистанционное управление применяется либо самостоятельно, либо параллельно с автоматическим управ­лением. Телеуправление — это более сложная форма дистанцион­ного управления. Оно осуществляется с помощью телемеханичес­ких устройств, позволяющих передавать большое число различных сигналов одновременно по одной линии связи или по небольшому их числу. Оба вида управления позволяют реализовать диспетче­ризацию, что необходимо для четкой координации и взаимной увязки режимов работы отдельных инженерных систем в соответствии с изменением нагрузок во времени.

 

Глава 1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЯХ И ПРИБОРАХ

 

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

ТЕХНИКИ ИЗМЕРЕНИЙ

Первой функцией управления, подвергшейся автомати­зации, было измерение. Измерительный прибор с индикатором заменяет органы чувств человека, обеспечивает быстрые и доста­точно точные измерения. При необходимости к нему можно под­ключить регистрирующий прибор (РП), записывающий динамику изменения технологических параметров (рис. 1.1). Эти данные могут использоваться для анализа протекания технологического процесса (ТП), а диаграмма, записанная регистратором, служит отчетным документом. Функции оператора (О) при автоматической индикации сводятся к определению ошибки управления, а также реализации регулирующего воздействия.

Небольшие технические усовершенствования позволили пе­рейти от автоматической индикации к автоматическому контролю. В этом случае оператор получает информацию об отклонении технологических параметров от заданных значений. Система авто­матического контроля кроме измерителя и индикатора содержит устройство сравнения (УС) и задатчик (ЗД) — устройство, которое помнит значение технологического параметра. Разделение функ­ций между оператором и системой контроля показано на рис. 1.2. Таким образом, задачей контроля (от французского controle — про­верка чего-либо) является обнаружение событий, определяющих

ход того или иного процесса. В случае когда эти события обнару­живаются без непосредственного участия человека, такой контроль называют автоматическим.

Важнейшей составной частью контроля является измерение физических величин, характеризующих протекание процесса. Такие величины называются параметрами процесса. Технологические процессы в инженерных системах характеризуются значениями таких физических величин (параметров), как влажность, давление, температура, уровень, расход и количество жидких и газовых сред.

Измерением называют нахождение значения физической ве­личины опытным путем с помощью специальных технических средств. Конечной целью любого измерения является получение количественной информации об измеряемой величине. В про­цессе измерения устанавливается, во сколько раз измеряемая физическая величина больше или меньше однородной с нею в каче­ственном отношении физической величины, принятой за единицу.

Если Q — измеряемая физическая величина, [ Q ] — некото­рый размер физической величины, принятой за единицу измере­ния, q — числовое значение Q в принятой единице измерения, то результат измерения Q может быть представлен следующим равенством:

Q=q[Q] (1.1)

Уравнение (1.1) называют основным уравнением измерения. Из него следует, что значение q зависит от размера выбранной единицы измерения [Q\. Чем меньше выбранная единица, тем больше для данной измеряемой величины будет числовое значение. Например, длина 1 м равна 10 дм, 100 см и т. д.

Результат всякого измерения является именованным числом. Поэтому для определенности написания результата измерения рядом с числовым значением измеряемой величины ставится со­кращенное обозначение принятой единицы измерения. В нашей стране в соответствии с ГОСТ 9867—61 с 1963 г. действует Меж­дународная система единиц измерения, которая сокращенно обо­значается СИ. С учетом результатов первого периода внедрения этого государственного стандарта в 1982 г. был введен в действие новый ГОСТ 8.417—81 «ГСИ. Единицы физических величин». В настоящее время система СИ принята в большинстве стран мира и признана всеми международными организациями. Сведения о значениях измеряемых величин называют измерительной ин­формацией.

Сигналом измерительной информации называется сигнал, функ­ционально связанный с измеряемой физической величиной (напри­мер, сигнал от термометра сопротивления). Средством измерения называют устройство, используемое при измерениях и имеющее нормированные метрологические свойства. Сигнал измеритель­ной информации, поступающий на вход средства измерений, называют входным сигналом, получаемый на выходе — выходным сигналом средства измерений.