close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

Помним;doc

код для вставкиСкачать
Инженерные науки
Система «авторасход» для вентиляции
Киборт Иван Дмитриевич, аспирант. Заведующий лабораторией кафедры ТиТГВ УГТУ, г. Ухта
Уляшева Вера Михайловна, профессор, к.т.н., доцент, УГТУ
При проектировании систем вентиляции основная сложность заключается в правильном распределении воздушного потока. Каждое помещение, в
зависимости от его объема, количества человек в нем или наличия источника
лишнего тепла или влаги требует строго определенного количества воздуха в
час, которое у проектировщиков выражается как м3/ч.
Современные методики расчета аэродинамических параметров воздуховодов и фасонных частей позволяют с достаточно высокой точностью рассчитать такую систему, при которой каждое помещение будет получить
определенное расчетное количество воздуха. Однако, когда речь идет о
крупных объектах, где система вентиляции имеет значительные размеры и
количество помещений с разными требованиями по воздухообмену достаточно большое расчет и анализ при помощи классических методик становиться чрезмерно сложным и трудоемким, где фактор случайно ошибки, а
также слабо контролируемые перемещения воздушных масс через оконные
проемы и двери накладывают свои коррективы на истинное распределение
воздушных потоков. В итоге, одно помещение получает чрезмерное количество воздуха, а другое имеет недостаточный воздухообмен. На рисунке 1
представлен пример несбалансированной системы, где одно ответвление
имеет сильно малое значение аэродинамического сопротивления. На практике основной объем воздуха пойдет именно по такому каналу, хотя его целевое помещение располагается в ином месте.
Практика проектирования и монтажа вентиляционных систем говорит
о необходимости применять в таких случаях регулирующую арматуру. Дроссель клапаны и шибер задвижки безусловно в некоторой степени способны
снизить масштаб проблемы, но их применение не решает проблему хаотичности воздушных потоков.
Рисунок 1. – Пример несбалансированной системы
Очевидным решением является внедрение автоматизированной системы коррекции расходов, которая по средству датчиков расхода самостоятельно контролировала соотношения расходов, ежесекундно отсылая команды на дроссель клапана.
С учетом относительно низкой стоимости воздухораспределительных
элементов к системе авторегулирования в первую очередь предъявляются
жесткие экономические рамки. Чрезмерное удорожание конечного продукта
не позволит системе выглядеть привлекательной на рынке. Потому было
принято решение разработать систему автоматики из недорогих комплектующих. В основу вычислительного устройства лег микроконтроллер Atmel,
применяющийся в схемах автоматики, к которым не предъявляются особые
требования в вопросах производительности. Очевидным решением для считывающего датчика является датчик давления, однако точное и качественное
решение готового типа имеет завышенную стоимость. Так минимально допустимое по точное решение от Bosch имеет минимальную стоимость 740 рублей. Для получения соотношения расходов применяется анемометр на основе
датчика холла. С учетом самостоятельного изготовления крыльчатки стоимость прибора составит не более 200 рублей. Управление дроссель клапана-
ми осуществляется при помощи сервопривода. Все неунифицированные элементы изготавливаются по средствам 3D печати. Схема автоматики изображена на рисунке 2.
Рис. 2 – Схема автоматики системы коррекции расходов.
1 – привод клапана; 2 – датчик расхода; 3 – контроллер.
Алгоритм работы системы можно выразить следующим образом:
1.
Контроллер получает информацию о расходе воздуха с датчиков
2.
Анализирует текущую ситуацию с воздухораспределением
3.
Выдает сигнал на привод дроссель клапанов
4.
Цикл повторяется с п.1
Система работает непрерывно, постоянно корректируя спонтанные перемещения воздушных масс. Возможности автоматики допускают ручное
управление соотношением, вплоть до исключения целого из работы участка.
В результате стендовых испытаний были получены следующие результаты:
1.
Система требует специфического алгоритма работы, который в
течении реального времени способен одновременно управлять большим количеством приводов с учет их взаимного влияния друг на друга. Данный алгоритм реализуется через оператор loop(), при этом параметры подконтрольных ответвлений записываются в массив. Цикл пошагового проверяет значения в массиве и корректирует угол поворота заслонки клапана.
Приведенный алгоритм имеет ограничения по количеству кон-
2.
тролируемых ответвлений. При из числе более 15 точность регулирования
Погрешность, м3/ч
начинает падать. На рисунке 3 изображен график данной зависимости.
60
50
40
30
20
10
0
3
5
7
10
12
15
20
Кол-во контролируемых ответвлений
25
Рис 3. – Зависимость количества ответвлений от точности регулирования
3.
Экспериментальное стендовое исследование данной системы
считается успешным. Система в опытном виде продемонстрировала эффективное распределение потоков. Сформулированы мероприятия по доработке
системы для возможности работы на крупных объектах.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа