Автоматизация комплекса центрального кондиционирования воздуха дорожного центра управления перевозками
3.1 Системный анализ технологического комплекса
Рис.3.1 Структура приточно-вытяжной установки
Установка, как объект автоматического управления характеризуется следующими параметрами:
входные:
Qв - расход воздуха
tв - температура воздуха
в - относительная влажность воздуха
qв - механические примеси в воздухе
Sр - положение гликолевого клапана
S1 - положение клапана первого подогрева
Sх - положение клапана хладоносителя
S2 - положение клапана второго подогрева
tх - температура хладоносителя
tвв - температура вытяжного воздуха
Рт - перепад теплоносителя в теплоснабжающей сети
tт - температура теплоносителя
tов - температура орошающей воды
выходные:
t1п - температура воды на выходе из теплообменника первого подогрева
Qп - расход приточного воздуха
tп - температура приточного воздуха
п - относительная влажность приточного воздуха
qп - механические примеси в приточном воздухе
t2п - температура воды на выходе из теплообменника второго подогрева
tпр - температура вытяжного воздуха после рекуператора
К возмущающим воздействиям следует отнести tх, tвв, Рт, tт, tов. К управляющим - Sр, S1, Sх, S2.
К1/В3 является системой с постоянным расходом. Расход воздуха меняется лишь в значительном промежутке времени в связи с загрязненностью фильтров, зависящей от степени запыленности воздуха qв. Температура хладоносителя также является стабильным параметром, она стабилизируется автоматикой холодильного центра и ее колебания незначительны.
Температура и относительная влажность уличного воздуха подвержены лишь суточным и сезонным колебаниям, которые по времени значительно превосходят время переходных процессов в установке. Поэтому считаются постоянными при учете времени выхода установки в установившийся режим (до 20 мин).
Температура вытяжного воздуха перед рекуператором влияет на температуру гликолевого раствора в контуре рекуперации.
Основными каналами управления являются:
положение клапана контура рекуперации - температура вытяжного воздуха;
положение водяного клапана первого подогрева - влажность приточного воздуха;
положение клапана хладоносителя - температура приточного воздуха;
положение водяного клапана второго подогрева - температура приточного воздуха.
Статические и динамические характеристики элементов комплекса
Все элементы установки приточно-вытяжной вентиляции можно разбить на группы: вентиляторы, поверхностные теплообменники, оросительная камера, воздуховоды.
В системах с постоянным расходом вентиляторы не оказывают на параметры приточного/вытяжного воздуха иного влияния, кроме повышения температуры на 1-2 єС. Статическая характеристика будет иметь следующий вид:
(3.1)
Рис.3.2 Статические характеристики теплообменников по каналам:
а) "расход теплоносителя - температура воздуха";
б) "температура теплоносителя - температура воздуха".
Рис.3.3 Кривые разгона установки по каналам "положение клапана - температура воздуха", "положение клапана - температура обратной воды"
На рис.3.3 показаны кривые разгона установки по каналам "положение клапана - температура воздуха", "положение клапана - температура обратной воды".
Как видно из графиков теплообменник можно представить как апериодическое звено 1-го порядка с запаздыванием:
(3.2)
Рис.3.4 Характеристика воздуховода, как объекта управления:
а) переходный процесс изменения температуры;
б) передаточная функция.
При скачкообразном изменении tвх в начале воздуховода на выходе температура спустя время фз изменится небольшим скачком, а затем плавно приблизится к установившемуся значению.
Таким образом, передаточная функция имеет вид:
(3.3)
Сложность процессов тепло - массообмена в оросительных камерах затрудняет получение их однозначных динамических и статических характеристик, причем у разных исследователей отличаются не только расчетные зависимости для оценки коэффициентов передачи и постоянных времени, но и виды передаточных функций. Наиболее наглядной интерпретацией динамических процессов, происходящих в оросительной камере, является ее представление в виде двух звеньев. Первое звено - дождевое пространство оросительной камеры, то есть объем, где размещены форсунки и происходит тепло - массообмен. Его можно считать усилительным звеном с переменным коэффициентом передачи, зависящим от начальных параметров воздуха и воды, выбранного канала управления и т.д., то есть нелинейным звеном. второе звено - поддон - может быть представлено апериодическим звеном с постоянной времени Тп = Vп * сw/Gw, где Vп - объем поддона. В зависимости от условий работы динамические характеристики могут приближаться либо к апериодическому (в изоэнтальпическом процессе), либо к усилительному (в политропном процессе) звеньям.
Передаточная функция оросительной камеры при управлением изменением температуры воздуха может быть представлена в виде:
(3.4)