Кондиционирование Вентиляция Сантехника Отопление
Кондиционирование Вентиляция Сантехника Отопление
СОК СОК
Главное меню
Главная
Новости
СОК онлайн
Рубрики
О журнале
Медиаплан
Реклама
Реклама на сайте
Выставки
Семинары
Контакты
Поиск
Форум
Библиотека
Фотогалерея
Рубрики
Сантехника
Отопление
Кондиционирование
Вентиляция
Энергосбережение
Нормативная База
Объекты
Рекомендуем
Системы воздушного отопления
Aqua-Term 2013
Кондиционеры, вентиляция, тепловые насосы.
Кондиционеры Daikin
c-o-k.ru
Тепловые насосы, Телпый пол и Воздушные фильтры
Top100+ :: Teplo.com

О cовершенствовании автоматического регулирования систем обеспечения микроклимата Версия для печати Отправить на e-mail
12.07.2005
В современном мире систему вентиляции или кондиционирования воздуха (В и КВ)
трудно представить без системы автоматического управления (САУ). Оборудование
систем В и КВ системами САУ позволяет снизить энергетические затраты, точнее поддер-
живать заданные параметры микроклимата в обслуживаемых помещениях, уменьшить
количество персонала, обслуживающего рассматриваемую систему. Система автоматики
предотвращает возникновение аварийных ситуаций, таких как замораживание калори-
феров, и своевременно сообщает оператору об угрозе появления подобных режимов.

О.Д. САМАРИН, доцент, к.т.н.,
К.М. МЖАЧИХ, аспирант (МГСУ)

Внастоящий момент многие фирмы предоставляют оборудование для САУ, но до сих пор не предложена методика подбора коэффициентов регулятора на стадии проектирования САУ, учитывающая совместное функционирование и характеристики помещения и систем В и КВ [1]. Обычно предлагаемые в этом случае рецепты, например в [2] и других подобных источниках, ссылающиеся в конечном счете на известную работу [3], дают очень упрощенные рекомендации, не использующие особенности работы элементов во всем контуре регулирования таких систем и замкнутый характер САУ. В основном подбор коэффициентов для регуляторов производится уже на месте при наладке системы, фактически методом подбора этих коэффициентов.

Рассмотрим простейшую модель САУ для приточной системы вентиляции. Пусть регулирование температуры в помещении происходит с помощью изменения температуры притока за счет регулировочного трехходового клапана, установленного в водяном контуре воздухонагревателя (калорифера). Такой способ регулирования называется качественно-качественным, поскольку связан с изменением температуры теплоносителя при постоянном расходе. По датчику температуры, размещенному в рабочей зоне помещения, и по уставке, заданной оператором, контроллер в зависимости от используемого закона регулирования подает управляющий сигнал на электропривод регулировочного клапана. Функциональная схема рассматриваемого контура регулирования приведена на рис. 1.
Image
Если температура в помещении превышает температуру, заданную оператором, то контроллер подает управляющий сигнал на закрытие клапана в сторону источника теплоснабжения и открытие на перемычку. В холодный период года устанавливается нижний предел закрытия клапана в пределах 3–7 % от максимального, чтобы не допустить замораживания калорифера. При понижении температуры в помещении подается сигнал на уменьшение расхода воды по перемычке и увеличение от теплоисточника. Для аналитического рассмотрения процессов в помещении, системе В и КВ и САУ воспользуемся методом передаточных функций [4]. Структурная схема САУ для этого случая показана на рис. 2. Входом служит тепловое воздействие на помещение Q, Вт, выходом — отклонение температуры в помещении от уставки T, К. Система В и КВ и ее САУ играют роль отрицательной обратной связи. Тогда эквивалентная передаточная функция будет иметь смысл комплексного образа удельного отклонения температуры в помещении, К/Вт, при единичном тепловом воздействии. Датчик, помещение и теплообменник с достаточной точностью описываются как линейные позиционные инерционные звенья 1-го порядка. При этом, имея в виду краткосрочность рассматриваемых процессов регулирования (порядка десятков секунд или нескольких минут), при определении коэффициента передачи kп и постоянной времени Tп помещения учитываются только его объем V, м3, вентиляционный воздухообмен L, м3/с, и показатель теплообмена на внутренних поверхностях F, Вт/К, т.к. за рассматриваемое время тепловая волна не проникает вглубь ограждений [5].
Image
Тогда передаточная функция помещения будет иметь вид:
Image
Здесь с — удельная теплоемкость воздуха помещения, Дж/(кг•К), — его плотность, кг/м3, р, с–1 — символ Хевисайда, т.е. комплексный образ времени после интегрального преобразования Лапласа-Карсона.

Исполнительный механизм считается линейным интегрирующим, а рабочий орган — линейным позиционным звеном, инерцией которых можно пренебречь. Передаточная функция регулятора принимается в зависимости от используемого закона регулирования.

В самом общем случае для ПИД-закона можно записать:
Image
где kр — коэффициент передачи регулятора от датчика к исполнительному механизму, В–1, Tпр — время предварения, Tиз — время изодрома, с. Функции для остальных законов регулирования можно получить из уравнения (2) путем принятия Tпр = 0 и (или) Tиз→∞. В этом случае эквивалентная передаточная функция системы будет иметь вид [4]:
Image
Возьмем помещение, для которого:
kп = 0,001 К/Вт, п = 1206 с,
Wп = 0,0011206 p + 1.
Тогда для различных законов регулирования переходные функции системы, получаемые из (3) обратным преобразованием Лапласа-Карсона по специальной программе для ЭВМ и представляющие собой зависимость удельного отклонения температуры в помещении Y, К/Вт, при единичном тепловом воздействии от времени , с, будут иметь вид, показанный на рис. 3, 4 и 5. Во всех случаях было принято kр = 0,00002 В–1, кроме того, время изодрома для ПИ-закона считалось рав- ным 1 с, а время предварения для ПД-закона — 20,8 с, в соответствии с использованными характеристиками помещения и оборудования. Легко увидеть, что остаточное отклонение температуры в случае ПИ-регулирования равно нулю, а для регулирования без интегральной составляющей оно стремится к определенному пределу, зависящему от соотношения kп и kр. При чисто пропорциональном регулировании это отклонение больше и достигается оно быстрее, чем при подключении дифференциальной компоненты. Данные выводы согласуются со сведениями, приведенными в [4], но здесь расчетная схема дополнена учетом характеристик обслуживаемого помещения. Таким образом, получена основа математической модели переходных процессов при регулировании систем В и КВ, использующая характеристики всех звеньев САУ. В дальнейшем эта модель будет использована для анализа процессов при различных вариантах устройства звеньев и законах регулирования с целью получения инженерных рекомендаций по подбору регуляторов.
Image
Image
Image
Литература
1. Самарин О.Д. Оптимизация мощности и параметров управления систем кондиционирования микроклимата в условиях переменных нагрузок: Автореф. дис. к.т.н. — М.: МГСУ, 1999.
2. Магергут В.З., Вент Д.П., Кацер И.А. Инженерные методы выбора и расчета оптимальных настроек промышленных регуляторов. — Новомосковск: НИ РХТУ, 1994.
3. Копелович А.П. Инженерные методы расчета при выборе автоматических регуляторов. — М.: Металлургия, 1960.
4. Автоматика и автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции. // Под ред. В.Н. Богословского. — М.: Стройиздат, 1986.
5. Богословский В.Н. Строительная теплофизика. — М.: Высшая школа, 1982.
Последнее обновление ( 21.09.2006 )
 
< Пред.   След. >

Будем благодарны, если воспользуетесь одной из этих кнопок: