Link Building
Школа автоматчиков » Blog Archive » Урок №15. Автоматизация вентиляционных систем. Часть 4

Урок №15. Автоматизация вентиляционных систем. Часть 4

Здравствуйте, уважаемые коллеги!

С Новым годом Вас! Наш новый урок в новом году – это подарок всем ученикам нашей школы!
Итак, после Новогодних и Рождественских каникул, опять за парты.
В прошлом году мы с Вами разобрались с нагревом воздуха в системах вентиляции, но после зимы опять наступит лето, опять жара, так что давайте подготовимся к этому заранее и поговорим об охлаждении воздуха.
Секции охлаждения в составе вентиляционных установок бывают двух типов:
- жидкостные;
- непосредственного охлаждения.
Сначала о жидкостных.
Жидкостная секция охлаждения – это такой же теплообменник, как и водяная секция нагрева, описанная в уроке №13, в которой охлаждение воздуха производится холодоносителем через стенку теплообменника.

Холодоноситель (охлаждающая жидкость, антифриз) - промежуточное вещество (вода, растворы, суспензии и эмульсии на основе воды и др.), предназначенное для отвода теплоты от охлаждаемых объектов и передачи ее рабочему веществу (хладагенту) холодильной машины.
В системах вентиляции при температурах выше 0°C наиболее распространенным холодоносителем является вода, при температурах ниже 0°C – растворы различной концентрации этиленгликоля и пропиленгликоля.
При необходимости функционирования систем при низких температурах растворы этиленгликоля применяется чаще всего. Его преимущества в лучших термофизических свойствах и более низкой цене, по сравнению с пропиленгликолем. Однако, последний менее токсичен, что существенно при высоких требованиях к экологической безопасности
.

Холодоноситель охлаждается и транспортируется к вентиляционным установкам оборудованием, установленным в станции холодоснабжения объекта. Источником холодоснабжения в таких системах являются холодильные машины, иногда называемые «чиллерами», и градирни. Для циркуляции холодоносителя устанавливаютсяодна или несколько групп насосов.
Организация контуров холодоснабжения и оборудование, устанавливаемое на станциях холодоснабжения, это тема нашего отдельного урока.
Охладительная секция, так же как и нагревательная, имеет «узел управления».
Специфика холодильной машины такова, что ее работа блокируется при уменьшении протока через нее холодоносителя. Это и определяет наиболее часто встречающуюся обвязку узлов управления.

Схема без насоса. Применен трехходовой регулирующий клапан, установленный в обратном трубопроводе. Регулирование количественное - часть холодоносителя пропускается через теплообменник, часть - минуя его, возвращается в обратный трубопровод. Схема обеспечивает постоянный расход холодоносителя через холодильную машину.
Однако, в зависимости от организации холодильной станции, возможно применение и других вариантов узлов управления.
Например, при наличии в схеме промежуточного теплообменника, который разбивает циркуляцию холодоносителя на два контура «холодильная машина – теплообменник» и «теплообменник – вентиляционные установки», можно применить узел с качественным регулированием организованный по ниже приведенной схеме, что для организации контура регулирования предпочтительнее (см. урок №13).

Схема с насосом и двухходовым регулирующим клапаном в обратном трубопроводе. Насос можно поставить в подающем трубопроводе после точки смешения. При переносе клапана в подающий трубопровод (до точки смешения) можно решить вопрос гидравлической нагрузки на теплообменник. При такой обвязке через теплообменник проходит постоянный расход холодоносителя, изменение температуры холодоносителя происходит изменением количества подмешиваемого с помощью насоса обратного холодоносителя. Таким образом, это схема с качественным регулированием. Схема не обеспечивает постоянство расхода холодоносителя через станцию холодоснабжения.
Для обеспечения постоянства расхода и через теплообменник (качественное регулирование) и через станцию холодоснабжения можно применить схему

Таким образом, в системах холодоснабжения основным критерием выбора обвязки узла управления является схема обвязки станции холодоснабжения. Все недостатки и преимущества вышеприведенных схем узлов управления с точки зрения регулирования см. в уроке №13.
Задача по управлению воздухоохладителем состоит из поддержания температуры воздуха путем воздействия на регулирующий клапан и управления циркуляционным насосом (если он присутствует в узле управления).
Поддержание температура приточного воздуха осуществляется по одноконтурной замкнутой схеме или по каскадной схеме (температура в помещении или в вытяжном воздуховоде). Соответственно температурные датчики устанавливаются в приточный воздуховод и в характерной точке помещения или, при ее отсутствии, в вытяжной воздуховод.
Хочу обратить внимание, что для «правильной» системы регулирования привод клапана лучше выбрать с аналоговым управлением (0-10)В или (4-20)мА. Это связано с тем, что, подавая определенный сигнал на привод, система точно знает, в какое положение он переместился (если только он исправен). Можно взять и привод с трехпозиционным управлением, который несколько дешевле, но тогда следить за положением привода надо по его аналоговому датчику положения. И тут мы ничего не выигрываем в финансовом отношении. Приводы комплектуются датчиками положения по отдельному заказу. Добавим сюда стоимость кабеля и стоимость его прокладки от датчика к щиту управления, а также необходимость дополнительного аналогового входа на контроллере, осуществляющем регулирование.
Управление насосом сводится к его включению при пуске установки и выключению при ее остановке.
Теперь по жидкостному охладителю все.

Охладитель непосредственного охлаждения.
Если исключить из схемы охлаждения холодоноситель и воздух в вентиляционной установке охлаждать непосредственно хладоагентом, то получиться непосредственное охлаждение. Для осуществления такого процесса необходимо исключить испаритель из состава холодильной машины и поместить его, как одну из секций, в вентиляционную установку. В составе холодильной машины останутся компрессор и конденсатор. И это уже не холодильная машина, а компрессорно-коденсаторный агрегат (ККА). Еще одно название - компрессорно-коденсаторный блок (ККБ). Между ККА (компрессор и конденсатор) и охладительной сецией вентиляционной установки (испаритель) ициркулирует хладоагент.
Что же используется в качестве хладоагентов? В промышленных холодильных установках чаще всего аммиак, т.к. при его использовании можно достичь глубокого охлаждения. Но аммиак взрывоопасен и потому не применим в гражданском строительстве. И в наших с вами вентиляционных установках применяется фторуглеводородная группа хладоагентов (CFC) под маркой фреон. Тот самый фреон, который так негативно влияет на окружающую среду, разрушая озоновый слой Земли. Некоторые марки фреонов уже сейчас запрещены для применения, а на рынке появились новые группы хладоагентов – фторхлорсодержащие углеводороды (HCFC) и фторуглеводороды (HFC). Ну, все эти данные просто для общего развития. Вернемся к ККА.
ККА, в составе которых прменяются воздухоохлаждаемые конденсаторы, устанавливаются на улице. В контуре между ККА и вентустановкой циркулирует фреон. В связи с особенностями организации контура, разветвленные системы для вентустановок не практикуются. Т.е. сейчас практически нет систем, где один ККА работает с несколькими испарителями. Хотя в другом классе климатических систем, называемых сплит-системами, существуют так называемые:
- мультизональные системы, где один ККА (наружный блок) работает с несколькими испарителями, установленными во внутренних блоках;
- VRV-системы, где один наружный блок работает с n-м числом внутренних блоков, работающих в разных режимах.
VRV-системы оборудованы наружными блоками (ККА) с плавным регулированием, производительности, так называемыми инверторными блоками.
В журнале С.О.К. была информация о применении наружного блока (ККА) VRV-системы фирмы DAIKIN для работы с секциями охлаждения нескольких вентиляционных установок. Применение такого блока позволяет не только подключить ККА к нескольким испарителям, но и плавно регулировать его холодопроизводительность.
Но это уже другая тема.
Теперь, наконец, об автоматике.
Прежде всего, надо учитывать, что ККА имеют собственную систему автоматического упраления, выполняющую регулирование параметров в контуре хладоагента и блокирующую работу компрессора при выходе параметров за пределы уставок. В силу специфики работы холодильного контура важными параметрами для ККА являются:
- минимально возможное время работы компрессора:
- минимальный интервал времени между повторными включениями компрессора.
Эти два параметра должны обязательно учитываться при разработке алгоритма регулирования.
Регулирование температуры приточного воздуха (одноконтурное или каскадное) выполняется путем выдачи сигнала в комплектную систему управления ККА.
Если в жидкостных охладителях регулирование температуры выполняется регулирующим клапаном, установленным на циркуляционном трубопроводе между источником холода и секцией охлаждения, то секциях непосредственного охлаждения, такое регулирование невозможно. На фреонопроводе установлен терморегулирующий вентиль, но он регулирует ввод жидкого хладагента в испаритель в зависимости от величины его перегрева. А поддержание температуры приточного воздуха осуществляется воздействием на компрессор. Чаще всего это воздействие производится включением/выключением ККА. Если компрессор 2-х ступенчатый, то поддержание температуры выполняется последовательным включением/выключением 1-й и 2-й ступеней компрессора. Довольно редко в таких системах уставливаются инверторные ККА. Тогда регулирование выполняется плавно, в комплектную систему автоматики выдается сигнал (0-10)В.
Как при двухпозиционном, так и при плавном управлении компрессором, регулирование осуществляется по ПИД-закону. В каждый момент времени вычисляется необходимая мощность охлаждения в завимости от текущей и заданной величин температуры.
При регулировании ККА с двухпозиционным управлением управление осуществляется в виде широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Т.е. регулирование температуры осуществляется включением и отключением компрессора на время, зависящее от необходимой в данный момент мощности нагрева, вычисленной по ПИД-закону в зависимости от сигнала рассогласования.
Формирование команд на включение/выключение осуществляется с учетом необходимого минимального времени, в течение которого компрессор должен работать, и минимального времени между повторными пусками компрессора.
Ну, как-будто все. До встречи!

Задать вопрос
или оставить свой комментарий