Куликов Евгений Игоревич

метки: Система, Автоматизация, Здание, Инженерный, Сигнал, Исследование, Термистор, Найти

В настоящее время современное здание насчитывает в своем составе большое количество инженерного оборудования, которое нуждается в рациональном контроле и управлении. Характеристики систем автоматического управления (САУ) такого здания должны обеспечивать наиболее эффективные режимы его эксплуатации с оптимальными эксплуатационными расходами. Стоимость потребляемых ресурсов и квалификация обслуживающего персонала непрерывно возрастает. Таким образом, усиливается роль САУ оборудованием зданий с целью снижения затрат на потребляемые ресурсы и эксплуатационные расходы. Поэтому очень актуальным стоит вопрос эффективного использования и автоматизации инженерного оборудования зданий.

2. Задачи исследования, планируемые результаты

Основные задачи исследования:

1. Рассмотрение и анализ существующих схем центрального кондиционирования воздуха;

2. Исследование режимов работы исполнительных механизмов, которые входят в состав установок центрального кондиционирования воздуха;

3. Исследование существующих способов защиты и контроля состояния инженерного оборудования, и поиск новых;

4. Рассмотрение вопросов, касающихся SCADA -систем, а также интеграция различного оборудования в единую систему с помощью SCADA TAC Vista .

Также в рамках магистерской работы планируется получить научные результаты по вопросам разработки новых способов контроля и защиты инженерного оборудования для систем автоматизации и диспетчеризации.

3. Обзор исследований и разработок

На данный момент можно найти большое количество литературы, которая посвящена вопросам вентиляции и кондиционированию воздуха и инженерному оборудованию в целом. Однако вопросы, касающиеся автоматизации и диспетчеризации инженерных систем зданий, на мой взгляд, рассмотрены не так детально.

3.1 Обзор исследований по теме в ДонНТУ

Schneider Electric

3.2 Обзор исследований по теме в Украине и странах СНГ

Компания ИВИК издала учебное пособие, в котором изложены основы технологии и управления, а также системы автоматики систем кондиционирования воздуха (СКВ) и тенденции их развития [1 ]. В [2 ] изложены теоретические основы получения холода, тепла, элементная база климатического оборудования, рекомендации для наладчиков и монтажников СКВ. В справочно-методическом пособии [3 ] рассмотрены вопросы энергосбережения в различных сферах промышленности, жилищно-коммунального хозяйства (ЖКХ), в том числе, инженерных систем зданий. В методическом пособии [4 ] рассмотрены вопросы, касающиеся проектирования автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУТП).

Системы искусственного освещения в зданиях и сооружениях

... оборудования, не требующего постоянного обслуживания. При выполнении в помещениях работ I-III, Ivа, Ivб, IVв, Vа разрядов следует применять систему комбинированного освещения. Предусматривать систему общего освещения ... освещения, так и совместным действием с ними светильников освещения безопасности и (или) эвакуационного освещения. Освещение помещений производственных и складских зданий Для освещения ...

В книге [5 ] на примере двух известных и хорошо зарекомендовавших себя SCADA -систем – InTouch и Citect – подробно рассмотрены основные компоненты, функции и возможности систем диспетчерского управления и сбора данных. В учебном пособии для магистров [6 ] рассмотрены вопросы кондиционирования и вентиляции. В книге [7 ] приводится сведения по пуску, наладке, испытаниям и эксплуатации систем вентиляции и кондиционирования.

3.3 Обзор исследований по теме в мире

Краткое описание средств автоматизации на примере оборудования Шведской компании TAC представлено в [8 ]. Компанией Grundfos было составлено пособие [9 ], где можно найти описание защиты электродвигателей. На сайте АВОК [10 ] можно найти большое количество книг, статей, журналов посвященных вопросам вентиляции и кондиционирования воздуха. Сайт журнала [11 ] предназначен как для разработчиков, так и для конечных пользователей систем автоматизации.

4. Основные результаты

На подсистемы инженерного оборудования зданий возлагается поддержание в здании требуемых санитарно-гигиенических условий, обеспечение его безопасности и защищенности. Среди инженерных подсистем зданий можно выделить:

• вентиляцию и кондиционирование воздуха (приточные и вытяжные системы, центральные кондиционеры, фанкойлы и др.);
• теплоснабжение (котельные установки или тепловые пункты);
• холодоснабжение;
• водоснабжение;
• пожарную и охранную сигнализации;
• противопожарную автоматику;
• электроснабжение и электроосвещение;
• лифтовое и эскалаторное оборудование.

Каждая отдельная подсистема может включать большой набор контролируемых технологических параметров и сигналов управления.

Одной из наиболее важных систем в жизнедеятельности современного здания является система кондиционирования воздуха (СКВ).

Широкое применение получили системы, которые используют источники тепла и холода извне. Такие системы называются центральными системами кондиционирования воздуха (ЦКВ) [ 1 ].

На первом этапе исследований была рассмотрена схема прямоточной ЦКВ (рис. 1) и для каждого технологического узла, входящего в состав данной системы, была составлена таблица используемых сигналов, которые будут использоваться при автоматизации данной системы.

TAC Vista

Для управления и контроля работы вентилятора будем использовать дискретные сигналы: цифровой выход DO (DigitalOutput) и дискретные входы DI (Digital Input) – DI1 и DI2 . В соответствии со схемой подключения вентилятора (рис. 2) будем использовать: DO – сигнал управления вентилятора непосредственно из контроллера, DI1 – сигнал от датчика перепада давления и DI2 – сигнал состояния блок-контакта контактора вентилятора. В зависимости от значений этих сигналов можно будет предоставить информацию для оператора о режимах работы вентилятора (табл. 1).

Ремонт системы охлаждения двигателя

... систему охлаждения, позволяет лишь временно восстановить работоспособность машин. В связи с этим, разработка технологии ремонта радиатора является актуальной и современной задачей. Цель письменной экзаменационной работы ... Повреждена крышка радиатора Неисправен вентилятор радиатора Засорены каналы для ... обеспечения рационального теплового режима работы двигателя, обосновании оптимальной концентрации ...

Таблица 1 – Контроль режимов работы вентилятора

TAC Menta

Аналогично можно разработать контроль над остальными участками схемы прямоточной ЦКВ. Для управления элементами системы ЦКВ используются типы сигналов: UI (Universal Input) , DI (Digital Input) , AO (Analog Output) и DO (Digital Output) .

Как уже было сказано, зная состояние выходного сигнала в системе автоматизации, мы можем получить информацию о каком-то инженерном оборудовании, что, в свою очередь, может улучшить энергетические показатели самой системы, надежность и оптимизировать работу системы в целом.

Для защиты электрических двигателей, которые используются в системах вентиляции и кондиционирования, используют термисторы PTC -типа (Positive Temperature Coefficient ) [9 ]. Они размещаются в обмотках двигателя (применительно к двигателю это максимально допустимая температура нагрева обмоток статора для данного класса изоляции), и при превышении определенной температуры сопротивление термистора резко увеличивается, что можно зафиксировать. Термистор должен быть подсоединен к цепи управления, которая должна преобразовать изменение сопротивления в управляющий сигнал, который, впоследствии, отключит двигатель от сети (управляющий сигнал можно вывести в систему диспетчеризации для удобства и контроля состояния двигателя оператором).

Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры (рис. 3).

На рисунке показаны следующие точки: некоторая характеристическая температура (T _ref ), значение сопротивления при достигнутой T_Ref (R_Ref ), минимальное значение температуры и сопротивления терморезистора, соответственно T_Rmin и R_min .

В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки двигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня.

Также, термисторы могут располагаться в специально предусмотренных для этой цели гнездах в лобовых частях электродвигателя (защита от заклинивания ротора).Обычно двигатель оснащают термисторами в случаях, когда он работает на малых скоростях или при недостаточном охлаждении.

Такие термисторы имеют такой показатель, как температуру переключения или NAT (Normal Excitation Temperature – нормальная возбуждающая температура).

В обмотках двигателя обычно устанавливаются 3 последовательно соединенных термистора, однако может устанавливаться и 6 последовательно соединенных термистора (по два в каждую обмотку).

Для систем автоматизации и диспетчеризации можно организовать контроль теплового состояния двигателя с применением SCADA систем. Схема, которая раскрывает суть контроля теплового состояния двигателя, изображена на рис.4.

Назначение и общее устройство двигателя внутреннего сгорания, ...

... Назначение и общее устройство двигателя внутреннего сгорания (ДВС) его систем и механизмов 1 Назначение и классификация ДВС Двигатель внутреннего сгорания (сокращённо ДВС) - это тип двигателя ... двигателях электрическая система используется только для запуска), и, как следствие, менее боится воды. Газовые. Двигатель, сжигающий в качестве топлива углеводороды, находящиеся в газообразном состоянии ...

Термисторы PTC -типа могут устанавливаться не только в двигатель для контроля теплового состояния, а также в системах вентиляции и кондиционирования могут устанавливаться в приточные установки, а именно, в нагреватели приточной установки.

5. Особенности практической реализации вентилятора с помощью SCADA TAC Vista

TAC Xenta

TAC Xenta 401

TAC Menta

В результате получаем схему программы работы вентилятора, которая показана на рис. 5.

При разработке данной программы было сделано так, что сигналы DI BKJI и dP поступают по сети из контроллера TAC Xenta 302 , которые непосредственно в нем отвечают за нажатия кнопок на панели стенда. Программа, которая реализована в контроллере TAC Xenta 302 , представлена на рис. 6

Следующим шагом было создание сети и соединение контроллеров по этой сети, загрузка программ непосредственно в контроллеры.

LonTalkAdapter

TAC Vista

TAC Graphics Editor

В конечном итоге инициализируем и загружаем разработанные программы в контроллеры и выводим контроллеры в состояние Online , после чего, если нет ошибок, можно приступать к работе с готовой программой (рис. 8, рис. 9).

Выводы

При организации контроля состояния инженерного оборудования в системе диспетчеризации можно вести статистику отказов, аварийных ситуации, а также автоматизировать назначение профилактических и ремонтных работ. Именно поэтому вопросы, которые рассматриваюся при написании магистерской работы являются интересными, а самое главное, они в дальнейшем могут найти практическое применение.

Замечание

На момент написания реферата магистерская работа ещё не завершена. Окончательное завершение: декабрь 2012 г. После указанной даты полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у руководителя.

Список источников

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/referat/avtomatizatsiya-injenernyih-sistem-zdaniy/

1. Бондарь Е.С., Гордиенко А.С., Михайлов В.А, Нимич Г.В. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха: учебное пособие для студентов высших учебных заведений. – К.: ТОВ Видавничий будинок Аванпост-Прим , 2005 – 560с.
2. Нимич Г.В., Михайлов В.А, Бондарь Е.С. Современные системы вентиляции и кондиционирования воздуха. – К.: ТОВ Видавничий будинок Аванпост-Прим , 2003 – 626с.
3. Данилов О.Л., Костюченко П.А. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов: в 7 разделах. – ЗАО Технопромстрой, 2006 – 668с.
4. Нестеров А.Л. Проектирование АСУТП. Методическое пособие. Книга 1 – СПб Издательство ДЕАН, 2006. – 552 с.
5. Андреев Е.Б, Куцевич Н.А., Синенко О.В. SCADA -системы – Взгляд изнутри – М.: Издательство РТСофт , 2004. – 176 с.
6. Пиаришвили Ш.А. Кондиционирование и вентиляция. Учебное пособие для магистров – Рыбинск, 2002. – 80 с.
7. Стефанов Е.В. – СПб.: Издательство АВОК Северо-Запад , 2005. – 404 с.
8. Каталог Schneider Electric Интеллектуальное здание TAC , 2008 – 174с.
9. Пособие Grundfos Электродвигатели , 2006. – 240 с.
10. Специализированный сайт АВОК
11. Сайт журнала СТА