Автоматизация вытяжных систем вентиляции

В первом разделе настоящей главы (§ 8.1) рассмотрена схема автоматического регулирования приточной системы вен­тиляции, обеспечивающая изменение подачи вентилятора при температуре наружного воздуха ниже расчетной. Одновременно с изменением подачи приточного вентилятора должна изменяться и подача вытяжного вентилятора.

При автоматизации вытяжной системы (рис. 8.3) подача вы­тяжного вентилятора изменяется с помощью направляющего ап­парата 3 приточного вентилятора. Синхронно, на такой же угол, с помощью балансного реле 1 поворачивается исполнительный механизм 6 направляющего аппарата 5 вытяжного вентилятора.

При вентиляции помещений особо опасных производств, не допускающих даже временного отключения вытяжного вентиля­тора, всегда предусматривается резервная вентиляционная уста­новка. Схема автоматического включения аварийного вытяжного вентилятора приведена на рис. 8.4. Сущность работы этой схемы

состоит в следующем. При включении электродвигателя венти­лятора 7 открывается сблокированный с ним привод клапана 6, срабатывает реле 3 потока воздуха и загорается сигнальная лампа 4. При аварийном выходе из строя вентилятора 7 движение воздуха прекращается, срабатывает реле 3, выключается магнитный пус­катель 5, закрывается створчатый клапан 6 и гаснет сигнальная лампа 4. Одновременно с помощью реле 3 потока воздуха в ра­боту включается вентилятор 9, открывается створчатый клапан 8, срабатывает реле потока 1 и загорается сигнальная лампа 2.

При автоматизации вытяжных систем большое значение имеет дистанционное управление, которое особенно эффективно при множестве вентиляционных систем и значительной удаленности их друг от друга. В этом случае все управление и сигнализация выводятся на диспетчерский щит, что позволяет сократить затраты труда на обслуживание вентиляционных систем, а также контро­лировать их работу. При этом пуск и остановку вентиляционных систем можно осуществлять не только со щита диспетчера, но и с местного щита, находящегося непосредственно у вентиляцион­ной установки. Управление с местного щита может производиться только в случае, когда переключатель 6 (ключ), устанавливаемый на щите диспетчера, находится в положении «ручное». Если же ключ находится в положении «автоматика», система управляется дистанционно.

 

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ

КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Системы кондиционирования воздуха (СКВ) предназначены для создания и автоматического поддержания необходимых па­раметров воздуха в помещениях (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения и др.). В зависимости от назначения СКВ разделяются на технологические, обеспечи­вающие состояние воздушной среды, удовлетворяющее требова­ниям конкретного технологического процесса, и комфортные, создающие благоприятные условия для человека. В зависимости от конструкции кондиционеры подразделяются на секционные и агрегатные, а по оснащенности устройствами для получения тепла и холода их делят на автономные и неавтономные. Автоном­ные кондиционеры снабжаются извне только электроэнергией. Для работы неавтономных кондиционеров необходима подача извне тепло- и холодоносителя, а также электроэнергии для при­вода двигателей вентиляторов и насосов.

Рассмотрим вначале основные принципы автоматизации установки комфортного кондиционирования воздуха, предназна­ченной для поддержания заданной температуры и влажности в помещении (рис. 8.5).

Для зимних условий воздух обрабатывается по следующей схеме. Наружный воздух сначала подогревается в утилизаторе У от точки Н₃ до точки У₃, а затем в воздухоподогревателе первой ступени от точки У₃ до значения I _к. В результате адиабатического увлажнения при постоянной энтальпии воздух приобретает пара­метры, соответствующие точке К ₃. В воздухоподогревателе второй ступени воздух нагревается до точки П ₃, и подается в помещение.

По мере повышения энтальпии наружного воздуха сокраща­ется его нагрев в воздухоподогревателе первой ступени, и при дости­жении энтальпии I _к подогрев должен быть отключен. Наступает переходный режим, который характеризуется постоянной внут­ренней температурой t ₃ и меняется в зависимости от энтальпии наружного воздуха и относительной влажности внутри помещения.

Исходя из условий комфортности допустимы колебания отно­сительной влажности в пределах 40—60%. При энтальпии наруж­ного воздуха выше I _п в обслуживаемом помещении целесообразно

поддерживать максимальную по комфортным условиям относи­тельную влажность воздуха (до 60%), допуская при этом значитель­ные колебания внутренней температуры. Поскольку колебания внутренней температуры связаны с изменением энтальпии наруж­ного воздуха, в теплое время создается некоторый «динамический» климат, характеризующийся лучшими условиями для самочувствия человека, чем статический при постоянной температуре. Одно­временно обеспечивается некоторая экономия расхода холода. При энтальпии наружного воздуха I _н предусматривается только адиабатическое увлажнение. На воздухонагреватель второй сту­пени в это время воздействует датчик относительной влажности φ, установленный в помещении, с помощью которого при отклоне­нии влажности в большую сторону увеличивается поступление теплоносителя в воздухонагреватель. Пунктирная линия на рис. 8.5 (от t _п до t _л ) показывает, что датчик должен быть настроен на 57—58% во избежание увеличения значения φ свыше 60%. Это вызвано недопустимостью более высокой относительной влажности и же­ланием сохранить установленную рабочую разность температур между внутренним и приточным воздухом.

Летний режим работы системы кондиционирования начина­ется при достижении наружным воздухом энтальпии I _л. В это время требуется подача холодной воды в оросительную камеру для под­держания параметров воздуха К _л. Для этой цели за оросительной камерой устанавливают датчик температуры, с помощью которого по мере повышения температуры увеличивается подача холодной воды в камеру. Поскольку за форсуночной камерой температура воздуха неодинаковая, возможны выносы капель влаги и попада­ние их на измеритель температуры. Кроме того, учитывая отрица­тельное влияние лучистого тепла от воздухоподогревателя второго подогрева, регулирование целесообразно осуществлять по сигна­лам датчика температуры, установленного в помещении. К досто­инствам этого способа следует отнести и то обстоятельство, что в нем учитывается и теплоаккумулирующая способность помещения. Измеритель температуры, установленный в помещении, настраивается на значение температуры, определяемое точкой t _л, и воздействует на подачу холодной воды в оросительную камеру.

Построенная на основе схемы такой обработки воздуха система автоматизацииприведена на рис.8.6. В зимний период за ороси-

 

 

тельной камерой с помощью пропорционального регулятора под­держивается заданная температура (поз. 1). Измеритель, настроен­ный на температуру t _{р 3}, воздействует на исполнительный механизм регулирующего органа на обратном трубопроводе теплоносителя к воздухоподогревателю КП первого подогрева. Оросительная ка­мера обеспечивает адиабатическое увлажнение наружного воздуха до 90—95%. По мере повышения энтальпии наружного воздуха уменьшается его подогрев, и при энтальпии I _к первый подогрев выключается.

Температура внутреннего воздуха регулируется двухпозиционным регулятором (поз. 2). Датчик температуры, установленный в помещении и настроенный на поддержание температуры t ₃, воз­действует через запретно-разрешающее устройство (поз. 3) на воз­духонагреватель КП второго подогрева. Запретно-разрешающее устройство включается в цепь для переключения регулирования по температуре внутри помещения на регулирование по относи­тельной влажности. Такое переключение производится в тот мо­мент, когда относительная влажность в помещении приближается к 60%. В этот момент температура воздуха за оросительной каме­рой повысится до значения t _р.п. Сигнал от этого датчика поступает на запретно-разрешающее устройство, которое производит пере­ключение датчика температуры внутри помещения на датчик относительной влажности.

В теплое время внутри помещения с помощью пропорцио­нального регулятора (поз. 6) поддерживается постоянная относи­тельная влажность при изменяющихся значениях температуры. Датчик влажности, как и в зимнее время, через промежуточное реле РП и запретно-разрешающее устройство воздействует на воз­духоподогреватель второй ступени. При увеличении относитель­ной влажности выше 60% включается второй подогреватель и тем­пература достигает такого значения, при котором относительная влажность становится меньше 60% и соответствует определенной энтальпии наружного воздуха.

Летний режим, при котором необходимо применение холод­ной воды, наступает при температуре внутри помещения, соот­ветствующей средней летней комфортной. В этот момент сраба­тывает второй датчик температуры, настроенный на t _л. Регулятор температуры (поз. 5) воздействует на подачу холодной воды в камеру орошения. В помещении стабилизируются сразу два параметра: температура и относительная влажность воздуха. На разные регулирующие органы воздействуют сразу два регулятора, что позволяет поддерживать относительную влажность с точностью ±5% и расходовать минимум холода. Повышение точности стаби­лизации параметров микроклимата может быть достигнуто также синтезом стабилизации с коррекцией по отклонениям от заданных температуры и относительной влажности воздуха в помещении. Это обеспечивается переходом от одноконтурных к двухконтурным каскадным системам стабилизации, которые, по существу, должны быть основными системами регулирования температуры и влажности воздуха.

Работа каскадных систем основана на регулировании не одним, а двумя регуляторами, причем регулятор, контролирующий откло­нение основной регулируемой величины от заданного значения, воздействует не на регулирующий орган объекта, а на задатчик вспомогательного регулятора. Этот регулятор поддерживает на заданном уровне некоторую вспомогательную величину проме­жуточной точки объекта регулирования. Так как инерционность регулируемого участка первого контура регулирования незна­чительная, в этом контуре может быть достигнуто относительно большое быстродействие. Первый контур называется стабили­зирующим, второй — корректирующим. Функциональная схема каскадной системы для прямоточной СКВ показана на рис. 8.7.

Первая система обеспечивает стабилизацию температуры воз­духа после воздухоподогревателя второго подогрева с коррекцией

по температуре воздуха в объекте регулирования (помещении) путем изменения расхода теплоносителя в воздухонагревателе (регулятор ТС₂). Корректирующее воздействие осуществляется с помощью корректирующего регулятора ТС₂. Таким образом, система регулирования температуры воздуха после воздухонагре­вателя второго подогрева включает цепь регулирования темпера­туры воздуха путем изменения расхода теплоносителя и цепь кор­рекции, изменяющую задание регулятора ТС₂ в зависимости от изменения температуры воздуха в помещении.

Во вторую систему стабилизации входят чувствительный элемент температуры точки росы, установленный после камеры орошения, и регулятор ТС₁ управляющий последовательно испол­нительными механизмами клапанов оросительной камеры, воз­духонагревателя первого подогрева и смесительно-регулирующих воздушных клапанов наружного и рециркуляционного воздуха.

Корректирующее воздействие на регулятор ТС₁ осуществля­ется с помощью регулятора влажности МС₁, датчик которого ус­тановлен в помещении.

В последние годы при реализации рассмотренных принципов автоматизации систем кондиционирования воздуха все чаще при­меняют микропроцессорные регуляторы.