Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

 

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Технические характеристики воздухонагревателя ТАГ 100

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 26.09.2014. Год: 2013. Страниц: 54. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):






1.1 Описание объекта управления

1.1.1 Общее описание системы

Объектом для установки автоматизированной системы отопления являются неотапливаемые производственные помещения общей площадью до 300 кв.м.
Целью установки данной системы является поддержание комфортной температуры воздуха в холодное время года (при температуре наружного воздуха менее 10 0С), а так же экономия энергии и денежных средств, затрачиваемых на отопление помещения. В связи с этим требуется обеспечить температуру воздуха в помещении в дневное время –25 0С, в ночное время – 14 0С.
Одним из вариантом решения проблемы отопления производственных помещений является применение автономных воздухонагревателей.
Отопление горячим воздухом может быть вентиляционным (когда приточный воздух полностью забирается снаружи помещения), циркуляционным (когда нагревается только внутренний воздух помещения) и комбинированным.
Установки для отопления циркуляционным воздухом обычно имеют осевой вентилятор, одно- или двухступенчатую газовую горелку, принудительный отвод продуктов сгорания, а также электронный блок управления. Благодаря использованию бесшумных вентиляторов и регулируемых жалюзи для изменения направления потока воздуха, эти установки могут использоваться даже в небольших помещениях с низкими потолками без снижения уровня комфортности для находящихся в них людей.

Установки для вентиляционного нагрева воздуха служат для отопления и вентиляции в непрерывном режиме. Это уже целая приточная система, которая устанавливается или внутри, или снаружи помещения, имеет электронное управление и возможность программирования режима работы. К тому же, кроме летнего вентиляционного режима, они могут работать в режиме кондиционирования при дополнительной комплектации. Автоматический режим работы и минимальная инерционность процесса управления позволяет вентиляционным установкам с высокой точностью выдерживать заданный температурный режим в обслуживаемом помещении. Благодаря применению блока электронно-управляемо о розжига установки могут выключаться в нерабочее время и затем автоматически включаться.
В воздухонагревателях используется технология прямого теплообмена воздух/воздух, который обеспечивает высокий тепловой КПД, так как исключается промежуточная стадия жидкого теплоносителя. Система позволяет избежать прокладку дорогостоящих гидравлических систем отопления, которые - помимо высокой стоимости установки - являются также источником тепловых потерь. С помощью модульной системы за 30 минут можно нагреть воздух даже в большом помещении. Воздухонагреватели устанавливаются напрямую в отапливаемом помещении и не требуют наличия традиционной котельной и выполнения дополнительных строительных работ. Кроме этого, благодаря расположению на стене и сохранения свободного пространства на полу, они позволяют более выгодно использовать внутреннее пространство помещений.
Каждый воздухонагреватель является автономным и независимым отопительным прибором и выполняет двойную функцию производства и распределения тепла. Воздухонагреватели подстраиваются к переменным потребностям помещений с точки зрения отопления – можно устанавливать точно требуемое количество аппаратов. Каждый аппарат работает независимо от других установленных аппаратов с независимой регулировкой температуры для каждой отдельной зоны на требуемое время: это обеспечивает соответствие расхода реальным потребностям. Воздухонагреватели, кроме этого, особенно подходят для тех систем, где в будущем возможны изменения/расширения И еще одним преимуществом системы является постоянство работы даже при аварии одного аппарата, благодаря автономии и независимости других аппаратов системы.
Автономные воздухонагреватели предназначенны для мастерских и промышленных помещений, коммерческих и выставочных комплексов.
1.1.2 Описание элементов системы
1.1.2.1 Технические характеристики воздухонагревателя ТАГ – 100

Технические характеристики соответствуют величинам, приведённым ниже.
    Теплопроизводительнос ь не менее 95000 ккал/ч
    Производительность по воздуху 8500 м3
    Температура нагрева воздуха 40 0С
    Топливо – природный газ
    Расход топлива не более 11,7 кг/ч
    Параметры электрической сети 380/50 В/Гц
    Габаритные размеры, мм:
- Длина 1730
- Ширина 840
- Высота 1280
    Масса 220 кг
    Рабочее давление газа 0,6 МПа
    КПД насоса 0,8

1.1.2.2 Требования, предъявляемые к электроприводу ТАГ – 100 и системе автоматизации

К электроприводам воздухонагревателей, исходя из условий эксплуатации, предъявляются следующие требования:
      Электроприводы должны обязательно соответствовать требованиям ГОСТ 14691-69, ГОСТ 7192-89, ГОСТ 12997-84.
      Все электрические приводы и комплектующие необходимо изготавливать с определенной степенью защиты, а по требованию заказчиков можно изготавливать электроприводы с повышенной степенью защиты.
Предъявляемые требования по взрывобезопасности приводят к необходимости изготовления электроприводов не только в обычном, но и во взрывозащищенном исполнении. Все электрические приводы должны быть стойкими к различным видам ударных или вибрационных нагрузок во избежание их разрушения. Оборудование должно оставаться работоспособным и сохранять все параметры и характеристики, несмотря на воздействие постоянного магнитного поля и переменных полей с различной сетевой частотой.
Требования к электроприводу в отношении видов и функций управления заключаются в том, что электрические приводы должны обеспечивать такие виды управления, как ручное по месту с использованием ручного дублера, дистанционное управление с постоянных пультов, а также автоматическое управление с помощью специальных технических средств по типовым алгоритмам.
Говоря о требованиях к электроприводу, стоит отметить и предъявляемые требования к конструкции. Электрические приводы изготавливают и разрабатывают под конкретные виды энергетической арматуры в качестве инструмента управления ею. Они делятся на однооборотные, многооборотные и прямоходные. Исходя из конструкции и выполняемых функций, электроприводы подразделяются на два вида: для регулирующей и для запорной арматуры, а в зависимости от типа сочленения с арматурой электроприводы бывают встроенные и выносные.
Еще одно из требований, предъявляемых к электроприводу, является то, что в его состав должны входить такие конструктивные элементы:
      Электродвигатель, который обеспечивает перемещение рабочего органа;
      Редуктор, который обеспечивает необходимую скорость перемещения у выходного вала электрического привода;
      Устройство ограничения крутящего момента. Этот элемент обеспечивает необходимый уровень уплотнения электродвигателя при полном открытии или закрытии запорной арматуры;
      Устройство для отключения электрического привода при крайних положениях запорного органа.

1.1.2.3 Общее описание ТАГ – 100

Воздухонагреватель ТАГ-100 (далее воздухонагреватель) предназначен для обогрева производственных и складских помещений, строительных объектов, мастерских, спортивных, выставочных и торговых залов, сооружений агропромышленного комплекса, теплиц, ангаров и т.д.
Воздухонагреватель соответствует требованиям безопасности ГОСТ27570.0-87, ГОСТ 27570.15-96 и ППБ-01-93.
Степень защиты, обеспечиваемая оболочкой воздухонагревателя, IP20 по ГОСТ 14254-96.
Нагреватель рекомендуется использовать при температурах окружающей среды между - 20 0С и + 400С.

          Электрооборудование ТАГ – 100

Электропривод воздушного клапана
Электропривод воздушного клапана со встроенной пружиной возврата предназначен для открытия и закрытия клапана. Воздушный клапан перекрывает поступление воздуха в пушку.
Вентилятор
В системах нагрева воздуха вентиляторы являются ответственным элементом. От надежной работы вентилторов зависит стабильная и надежная работа системы отопления воздуха. В России и других странах мира широкое применение получили вентиляторы фирмы «Grundfos».
Для работы вентиляторов в составе систем отопления воздуха и систем тепло- и холодоснабжения характерны два основных режима: при постоянном расходе; при переменном расходе.
При постоянном расходе рекомендуется применение вентиляторов с постоянной частотой вращения ротора приводного электродвигателя рабочего колеса.
Фирма «Grundfos» в системах отопления воздуха производит вентиляторы типа UPS. Для ручного регулирования производительности систем конструкции вентиляторов имеет ручное переключение на три частоты вращения.
Привод ЗРК
Для управления клапанами нагрева и охлаждения используется привод ЗРК типа SSB61U. Привод имеет пропорциональный сигнал управления 0…10В, это сигнал приводит в действие шток привода, воздействующий на шток клапана.
Клапан открывается пропорционально напряжению на выходе Y. Электромеханические приводы предназначены для использования совместно с 3-х ходовыми клапанами с номинальным ходом штока 5,5 мм типа VXP45.

          Устройство и работа воздухонагревателя ТАГ – 100

Воздухонагреватель ТАГ-100 в соответствии с рисунками 1.1, 1.2 состоит из горелки 1, камеры сгорания 2, корпуса 3, вентилятора 4, электродвигателя 5, колесной подвески 6.

Рисунок 1.1 – Воздухонагреватель ТАГ-100, боковой вид

Рисунок 1.2 – Воздухонагреватель ТАГ-100, фронтальный вид

Пульт управления содержит световую индикацию наличия напряжения на фазах, световую индикацию включения горелки, световую индикацию аварии. Питание осуществляется от сети переменного тока ~380В, промышленной частотой 50 Гц. В качестве зажигающего элемента используется электроды, подключенные к трансформатору, подача топлива осуществляется двигателем М2, нагретый воздух подается в помещение двигателем М1, двигатели короткозамкнутые, асинхронные.
Воздухонагреватель ТАГ-100 имеет два режима работы: режим нагрева воздуха и режим вентилятора.
В режиме нагрева воздуха напряжение питания подаётся на горелку и вентилятор через переключатели «ГОРЕЛКА» и «ВЕНТИЛЯТОР», соответственно. При этом включаются насос, вентилятор горелки и электропривод вентилятора воздухонагревателя. Одновременно подаётся напряжение на электроды розжига.
Топливо (газ) подаётся через фильтр-отстойник насоса на форсунку. Из форсунки распылённое топливо подаётся в камеру сгорания. При помощи вентилятора горелки создаётся топливовоздушная смесь, воспламенение которой происходит от электродов. Воздух, подаваемый вентилятором, нагревается в теплообменнике и выходит через четыре патрубка агрегата.
При достижении температуры в теплообменнике 40 0С срабатывает датчик температуры, который поддерживает работу вентилятора до охлаждения теплообменника до безопасной температуры. При достижении температуры воздуха в теплообменнике значения, установленного ручкой «900С», датчик-реле температуры отключает горелку. При этом вентилятор воздухонагревателя продолжает работать. При понижении температуры в теплообменнике, горелка включается вновь.
Воздухонагреватель может работать в автоматическом режиме от наружного термостата. Для этого необходимо снять ответную часть разъёма «ТЕРМОСТАТ», установленного на блоке управления, снять перемычку и распаять вместо нее провода от внешнего термостата.
При достижении необходимой температуры в обогреваемом помещении, внешний датчик выключит горелку. При этом вентилятор продолжает работу. Горелка возобновит работу при понижении температуры в помещении ниже установленной на внешнем термостате.
При работе воздухонагревателя в режиме вентилятора питание на электродвигатель подаётся через переключатель «ВЕНТИЛЯТОР». При этом переключатель «ГОРЕЛКА» не включается.
При возникновении аварийной ситуации (отказ вентилятора, необоснованное повышение температуры обогреваемого воздуха и т.д.) датчик-реле температуры отключает горелку.
Горелка отключается также по сигналу фоторезистора при затухании пламени по окончании топлива, засорении форсунки и т. д. В этом случае, чтобы запустить воздухонагреватель вновь, необходимо после устранения причин отключения нажать кнопку сброса на горелке.
При включении воздухонагревателя возможно автоматическое отключение горелки из-за низкой температуры топлива (нет воспламенения). Количество отключений допускается не более четырех. Последующие включения производить не ранее, чем через 30 минут.
Во время последующего запуска воздухонагревателя возможно воспламенение скопившегося в камере сгорания топлива, сопровождающееся появлением черного дыма в патрубке. После выгорания остатков топлива режим горения восстанавливается.

          Описание работы электрической схемы

После подачи питания в цепь управления и силовую часть теплогенератора путем включения автомата Q1. Загорается индикация наличия фаз осуществленная светодиодами А1,А2,А3. Аппарат как уже описывалось выше, может работать в двух режимах:
В режиме вентилятора после переключения ключа S1 в положение 2 питание подается на катушку К1, которая замыкает свои контакты в цепи двигателя М1 осуществляя его пуск.
Режим нагрева воздуха: запуск режима осуществляется нажатием кнопки S3, ключ S1 находится в положении 1, через катушку К2 питание подается на двигатель М2. Двигатель расположен в камере воздухообменника горелки, на вал двигателя закреплен насос для подачи топлива на форсунку в камере сгорания. Одновременно с запуском двигателя М2 питание подается на электроклапан КL и на трансформатор Т к которому подключены электроды Эк, через контакт К2.2. Между электродами возникает дуга, воспламеняющая топливо поступающего через форсунку. Клапан КL установлен в топливной системе теплогенератора и служит для регулирования подачи топлива в систему путем открывания и закрывания. По достижении в камере воздухообменника температуры 400С замыкается контакт теплового датчика SK2 и через катушку К1 происходит запуск двигателя М1 осуществляющий подачу нагретого воздуха в помещение. Остановка работы теплогенератора осуществляется нажатием кнопки S2, размыкающей свой контакт в цепи горелки.
В цепи управления установлен плавкий предохранитель F1, защита от КЗ осуществляется автоматическим выключателем Q1. От перегрева тепловой пушки в цепи управления предусмотрен тепловой датчик SK1, срабатывающий при температуре в 900С. Система предусматривает защиту от самопроизвольного затухания факела и не зажигании его при запуске. Для этого в камере сгорания установлены фотодиоды Ф1, Ф2, которые открываются при попадании на них света факела. Через данные фотодиоды протекает постоянный ток, поступающий от диодного моста VD1, VD2,VD3,VD4 на катушку К3, которая в свою очередь имеет нормально замкнутый контакт в цепи реле времени КТ. В случае самопроизвольного затухания факела. Фотодиоды Ф1 и Ф2 остаются закрытыми катушка К3 обесточена, реле времени с выдержкой в 20 сек. разомкнет свой контакт в цепи катушки К2, запретив подачу топлива в камеру сгорания и отключив от сети трансформатор Т. Одновременно замкнется контакт КТ2.1 подключив к сети лампу аварии. Электрическая схема ТАГ-100 представлена на рисунке 1.3


Рисунок 1.3 – Электрическая схема ТАГ-100

          Системы защиты и сигнализации

Для защиты двигателя тепловой пушки от перегрева устанавливаются токоограничивающие силовые автоматические выключатели типа 3RV1 фирмы Siemens. Характеристики расцепления силовых выключателей рассчитаны главным образом для защиты трехфазных двигателей. Расчетный ток защищаемого двигателя устанавливается на настроечной шкале. Расцепитель тока короткого замыкания настроен на заводе на 13-кратную величину расчетного тока. Этим обеспечивается нормальный пуск и надежная защита двигателя. Чувствительность выключателя к выпадению фазы гарантирует, что выключатель своевременно сработает при выпадении фазы и при вызванными этими обстоятельствами сверх токах в других фазах.
Силовые автоматические выключатели также обеспечивают защиту линии.



1.2 Обоснование разработки новой системы управления
1.2.1 Недостатки существующей системы

Вышеописанная система нагревания воздуха обладает следующими недостатками:
      Относительно высокий расход топлива.
      Невозможность регулирования температуры внутри помещения.
      Сложность в обслуживании и ремонте.
      Недостаточность визуальных средств наблюдения за работой системы и изменением параметров окружающей среды.
      Во время очередного запуска воздухонагревателя возможно воспламенение скопившегося в камере сгорания топлива.

        Реализуемые решения

При автоматизации процесса регулирования в пределах каждого контура возможны различные решения схем. Выбор схемы автоматизации связан с анализом кратковременных суточных изменений режимов работы систем отопления воздуха. Он определяется динамическими свойствами системы и предъявляемыми требованиями по точности регулирования, быстродействию и другим показателям.
Для систем воздухоподогрева различного назначения эти требования варьируются в довольно широких пределах. Например, для комфортного отопления допустимы колебания температуры до 1,5 0С, для технологического отопления воздуха – до 1 0С, для специальных систем – tв до 0,1 0С. Регулирование приточных вентиляционных систем, как правило, осуществляется только в зимнее время, регулирование систем отопления воздуха – в течение всего периода эксплуатации.
По своим динамическим свойствам системы нагрева воздуха и обслуживаемые ими помещения относятся к объектам с разделенными параметрами, нестационарные процессы в которых описываются дифференциальными уравнениями в частных производных. Аналитическое решение таких уравнений крайне затруднительно, поэтому для инженерных расчетов пользуются упрощенными зависимостями, полностью справедливыми только для объектов с сосредоточенными параметрами. Элементы систем отопления воздуха рассматриваются как инерционные объекты, работающие с запаздыванием.
Анализ суточных изменений расчетных режимов работы систем отопления воздуха с учетом нестационарности процессов, происходящих в них,позволяет определить тепловые нагрузки, действующие на системы, и характер их изменения. Такой анализ выполняется по различным методикам, основанным на частных решениях исходной системы дифференциальных уравнений.
Средства автоматизации должны соответствовать требуемой точности поддержания параметров. Устройства автоматики принципиально могут обеспечить любую степень точности поддержания параметров, но бесполезно добиваться точного регулирования, если этого не требует функциональное назначение обслуживаемых помещений или если сама система отопления воздуха не способна в некоторой мере реагировать на сигналы регуляторов. Ни по практическим, ни по экономическим соображениям не следует выбирать устройства автоматики, обеспечивающие более точное регулирование, чем это требуется, и отягощать систему специальным сложным оборудованием. Системы отопления воздуха эксплуатируются в течение многих лет, поэтому наилучшей будет простая надежная система автоматики, дающая необходимый эффект.

      Разработка системы управления
1.3.1 Функциональная схема системы

В состав автоматизированной системы генерации тепла на базе тепловых пушек ТАГ-100 входят следующие компоненты, агрегаты и измерительные устройства:
      Система питания - баллоны со сжатым газом, предназначенным для питания тепловых пушек ТАГ-100, и затворный клапан, регулирующий подключение/отключен е тепловых пушек к системе питания.
      Измерители давления газа – установлены перед системой ЗК(затворных клапанов) – 1шт., и после него на газопроводе питания каждой тепловой пушки – 6 шт.
      Датчики наличия питающего напряжения тепловых пушек, а так же управляющего устройства автоматизированной системы управления – программируемого логического контроллера (ПЛК), и ЗК каждой пушки – 13 шт.
      Тепловые пушки ТАГ-100, оснащенные светочувствительными датчиками наличия пламени горелки – 6 шт.
      Датчики температуры, расположенные на потолке помещения соответственно областям нагрева воздуха тепловыми пушками – 6 шт.
Функциональная схема системы генерации тепла на базе тепловых пушек ТАГ-100 представлена на рисунке 1.4

Рисунок 1.4 – Функциональная схема системы генерации тепла

1.3.2 Выбор схемы включения двигателя

Поскольку питание воздухонагревателя ТАГ-100 осуществляется от сети 380 В, подключение к которой не всегда осуществимо в ремонтируемых зданиях, следует спроектировать подключение трехфазного двигателя к однофазной цепи, что позволит облегчить его использование и упростить схему системы управления.







Рисунок 1.5 – Схема подключения к однофазной сети трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором обычно подключают к однофазной сети по схеме, показанной на рисунке 1.5
Расчет показывает, а практика подтверждает, что даже при оптимальном выборе емкости фазосдвигающего конденсатора С1 вращающий момент на валу включенного подобным образом двигателя не превышает 35 % номинального.
Это объясняется тем, что ток, протекающий по обмотке III двигателя, сдвинут по фазе относительно токов в обмотках I и II таким образом, что в суммарном магнитном поле статора, кроме компоненты, вращающей ротор в нужном направлении, образуется еще одна, вращающаяся в другую сторону. Она тормозит ротор, уменьшая момент на валу и бесполезно расходуя свою энергию на нагревание проводов и магнитопровода двигателя.






Рисунок 1.6 – Схема отключения одной из обмоток трехфазного двигателя

Отключив обмотку III (рисунок 1.6), удается увеличить вращающий момент до 41 % номинального. Он возрастает еще больше, до 58 %, если вновь подключить эту обмотку, изменив направление тока в ней (рисунок 1.7).









Рисунок 1.7 – Схема подключения третьей обмотки с изменением направления тока

Эффект достигается не только за счет смены направления вращения "вредной" компоненты магнитного поля. Происходит взаимная компенсация создаваемых обмотками II и III составляющих полей, совпадающих по направлению с полем обмотки I и потому не участвующих во вращении ротора.
Экспериментально установлено, что применение двух фазосдвигающих конденсаторов облегчает и пуск двигателя. Емкости конденсаторов С1 и С2 должны быть одинаковы.
Их рассчитывают по известной формуле С = 2800 · Iф /U, где:
Iф — номинальный фазный ток электродвигателя, A;
U = 220 В.
Правильность выбора конденсаторов можно проверить, измерив напряжения на каждой из трех обмоток двигателя под нагрузкой. Они должны быть приблизительно равны.
Равенство напряжений на обмотках II и III электродвигателя дает возможность соединить их встречно-параллельно, как показано на рисунке 1.7 штриховой линией. Конденсаторы С1 и С2 в этом случае заменяют одним удвоенной емкости.



1.3.3 Выбор пусковых конденсаторов

Произведем выбор конденсаторов для двигателей вентилятора на основании следующей зависимости:

, мкФ (1.1)

где = 8А – фазный ток двигателя;
U = 220В – напряжение сети;
С – ёмкость конденсаторов для двигателя;



Можно установить один конденсатор емкостью 102 мкФ, при помощи справочника выбираем конденсатор типа МБВГ с номинальной емкостью 100мкФ, допуск составляет ± 10%, Uн =220В, диапазон рабочих температур от – 600С до + 600С.

1.3.4 Расчёт мощности и выбор двигателя вентилятора для теплогенератора ТАГ – 100

Исходные данные:
      Теплопроизводительнос ь не менее ккал/ч 95000
      Производительность по воздуху, м3/ч. 8500
      Температура нагрева воздуха, 0С 40
      Расход топлива не более, кг/ч. 11,7
      Параметры электрической сети, В/Гц 380/50
Обычно вентиляторы используют для перемещения больших количеств воздуха под малым давлением. Им, как правило, не приходится преодаливать значительных статических подпоров. Весь напор создаваемый вентилятором, расходуется на ускорение массы воздуха, проходящей через вентилятор. Кинетическая энергия, запасенная в движущейся массе воздуха, расходуется далее на покрытие потерь в воздухопроводах.
Исходя, из этих соображений можно рассчитать мощность, требуемую для привода вентилятора. Примем, что в камере, откуда вентилятор забирает воздух, скорость воздуха равна нулю, а в выходном патрубке вентилятора равна v.
Каждую секунду вентилятор ускоряет Q м3 воздуха от нуля до скорости v.
,кВт . с (1.2)
=1,29- плотность воздуха, кг/м3.
Следовательно, мощность Ру, необходимая для ускорения воздуха составит:
,кВт (1.3)

От электродвигателя требуется получить мощность Р:
, кВт
(1.4)


где - КПД вентилятора
- КПД передачи между двигателем и вентилятором.
Подставив в последнюю формулу величину H, называемую напором вентилятора и равную

, м (1.5)
Используя исходные данные, подставим значение, производительность по воздуху v=8500 м3/ч = 2,4м3/с, тогда
(1.6)

где g = 9,8 м/с – ускорение свободного падения.

получим:
, кВт (1.7)

( Н равняется высоте, на которую может подняться вертикально вверх тело массой , обладающие начальной скоростью v)
Воздух нагнетаемый вентилятором, проходит на своем пути от приемной камеры до вентилируемого помещения целый ряд воздуховодов, фильтров жалюзи, регулирующих задвижек и т.п. Все эти устройства оказывают некоторое сопротивление движению воздуха, т.е. для создания определенного расхода воздуха через них требуется определенный напор. Зависимость напора от расхода воздуха в вентиляционной системе называется характеристикой системы. (Рисунок) В большинстве случаев потеря напора в системе зависит от расхода во второй степени или близкой к двум. Если какие либо потребители подключаются или отключаются от системы, то характеристика системы меняется. На рисунке кривая 1 соответствует системе с большим числом подключенных потребителей, кривая 2 с меньшим. Т.к. в рассматриваемой системе предполагается подключение потребителей в количестве не более 2х. То для расчета используем вторую кривую.





















Рисунок 1.8 - Характеристики вентиляционной системы.

По графику в зависимости от напора Н = 0,3 м, находим значение расхода воздуха Q = 0,5 м3.
Связь между Q, H, приведена в виде графика механических характеристик вентилятора на рисунке.
Кривые Q – H построены для различных относительных скоростей вращения от 0,5 до 1,3 , где - скорость, соответствующая максимально возможному КПД вентилятора.



















Рисунок 1.9 - Механические характеристики центробежного вентилятора

На основании данной зависимости найдем =0,75, = 600 об/мин
Подставим полученные значения и найдем мощность двигателя вентилятора.
2,4 кВт

Так как вентилятор крепится непосредственно на вал двигателя, то коэффициент передачи между двигателем и вентилятором =1

Далее при помощи справочника//, по расчетной мощности исходя из условия Рдв> КзР, где Кз=1,15 – коэффициент запаса.
кВт
Выбираем двигатель типа 4А112МВ8У3 Р=3кВт, n=750 об/мин, ?= 76,5%
Пусковые моменты вентиляторов, как правило составляют 30…35% от номинального, поэтому проверки достаточности пускового момента не требуется.
Момент инерции на валу ротора не велик, поэтому расчетом на нагрев можно пренибреч.

1.3.5 Выбор оптического датчика

Для защиты системы от самопроизвольного затухания факела в системе должем быть предусмотрен оптический датчик, работающий в видимом диапазоне. В качестве оптического датчика предлагается использовать устройство HFD3023-500.







Рисунок 1.10 - Внешний вид и принципиальная схема оптоприемника HFD3023-500
HFD3023-500 – оптические приемники для передачи сигнала 850 нм в оптоволоконных системах связи. Устройство состоит из микросхемы с интегрированным фотодиодом и схемой усилителя, а также выхного транзистора с открытым коллектором. Наличие подобного выхода позволяет подключать устройство непосредственно ко входу TTL. Таким образом, излучатели серии HFD3023-500 конвертируют оптический сигнал и передают его на TTL. Излучатели выпускаются в стандартном металлическом корпусе ТО-46. Для минимизации шумов источника питания и улучшения параметров выходного сигнала между напряжением питания Vcc и землей должен быть подключен развязывающий конденсатор 0,1 мкФ. Дополнительное экранирование корпуса и выводов фото приемника также поможет сократить помехи.HFD3023-500 предназначена для замены фото приемников предыдущего поколения HFD3023-002.
Оптическое излучение воздействует на фотодиод и преобразуется в электрический ток, который поступает в схему DC усилителя и передается на открытый коллектор транзистора. Выход через резистор может быть соединен напрямую с TTL нагрузкой. Электрический сигнал обратно пропорционален входному световому сигналу.
При засветке фотодиода на выходе формируется сигнал низкого логического уровня. При отсутствии засветки выход, соответственно находится в высоком логическом уровне. При разработке схемы важное значение уделяется параметру искажения формы импульса, т.е. увеличению ширины импульса на выходе (для оптических входов высокого уровня) за счет генерации неравновесных НЗ. Время спада импульса приводится в технической документации и зависит от мощности падающего излучения, температуры и частоты следования световых импульсов. Для данной схемы это время не превышает 6 нс. При необходимости в схему вводятся внешние корректирующие элементы.




1.3.6 Выбор термодатчика

Для измерения температуры в системе генерации тепла применяются термопреобразователи сопротивления (ТПС) фирмы «Взлёт», которые могут работать в жидкой, воздушной и сыпучих средах.
Принцип действия ТПС основан на использовании зависимости электрического сопротивления материала чувствительного элемента от температуры. Резистор чувствительного элемента выполнен напылением или в виде спирали из платиновой проволоки и помещен в защитную оболочку. Выводы резистора подключены попарно к четырем проводникам. Схема соединений ТПС представлена на рисунке 1.6.

Рисунок 1.11 – Схема соединений ТПС


Рисунок 1.12 – Внешний вид ТПС
Датчики температуры используются для контроля температуры воздуха в рабочем помещении.

1.3.7 Выбор датчика топлива

Поскольку топливом для воздухонагревателей ТАГ-100 является природный газ, в качестве датчиков топлива используем датчики давления. Датчики давления 415ДД, выпускаемы ООО”Пьезоэлектрик”, предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами.

Рисунок 1.13 – Датчик давления ПД415

Датчики обеспечивают непрерывное преобразование измеряемого давления в унифицированный токовый выходной сигнал, а также релейный управляющий сигнал для дистанционной передачи измеряемых величин.
Измеряемые среды: жидкость, пар, газ, газообразный кислород
Основная погрешность: ±0,25%.
Выходные сигналы:
аналоговый сигнал 4-20 мА, 0-5мА, 0,4-2В;






1.3.8 Выбор управляющего контроллера
1.3.8.1 Определение количества дискретных и аналоговых входов и выходов контроллера

Согласно функциональной схеме системы генерации тепла (пункт 1.3.1) в процессе управления воздухонагревателям ТАГ-100 задействовано следующее количество датчиков:
Аналоговых:
      Датчики давления ПД415 – 7 шт.
      Датчики температуры ТПС – 6 шт.
Дискретных:
      Магнитные датчики вращения РДКС-03А – 6 шт.
      Оптодатчики наличия пламени HFD3023-500 – 6 шт.
      Датчики напряжения ДНД-1 – 13 шт.
Также для осуществления процесса управления требуется включение 18 реле исполнительных устройств.

1.3.8.2 Выбор ПЛК

Современное производство, имеющее в своей основе множество разнообразных и сложных технологических процессов, требует от систем автоматизированного и автоматического управления высокой степени надёжности, удобства в обращении для разработчиков и операторов, открытости для взаимодействия с другими органами управления. Всем этим характеристикам вполне соответствует оборудование для систем автоматизации, выпускаемое фирмой Siemens /3/ . Отличительной особенностью оборудования SIEMENS является его высокая надежность даже в незащищенном исполнении. Другим достоинством можно назвать очень широкую номенклатуру дополнительного оборудования: различные типы датчиков, преобразователей, коммуникационные модули, модули позиционирования, модули памяти, модули буферных батарей и т.д.
В состав семейства программируемых логических контроллеров (ПЛК) входят SIMATIC S7-400, SIMATIC S7-300, SIMATIC S7-200 и программируемые модули LOGO!. Каждый из них имеет свою функциональность и предназначен для обслуживания технологических объектов различной степени сложности. В частности, ПЛК SIMATIC S7-200 предназначены для построения относительно простых систем автоматического управления, отличающихся минимальными затратами на приобретение аппаратуры и разработку системы. ПЛК способны работать в реальном масштабе времени и могут быть использованы как для построения узлов локальной автоматики, так и узлов, поддерживающих интенсивный коммуникационный обмен данными через сети Industrial Ethernet, PROFIBUS-DP, MPI, AS-Interface, MPI, PPI, MODBUS, а также через модемы. Кроме этого в линейке поддерживаемого оборудования предлагается достаточное количество модулей расширения (сигнальных модулей), позволяющих решить множество задач промышленной автоматизации локальных технологических процессов.
Проанализировав возможности рассмотренных моделей контроллеров и сопоставив их по показателю «цена-функционально ть», был сделан выбор модели SIMATIC S7-200 CPU224XP.

1.3.8.3 Основные характеристики ПЛК

Программируемые контроллеры SIMATIC S7-200 характеризуются следующими показателями: высокое быстродействие; время выполнения 1К логических инструкций не превышает 0,22 мс; наличие конфигурируемых областей памяти для необслуживаемого сохранения данных при перебоях в питании контроллера; универсальность входов и выходов центральных процессоров: стандартные дискретные входы и выходы, входы скоростного счета, импульсные выходы; наращивание количества обслуживаемых входов и выходов за счет использования модулей расширения и/или систем распределенного ввода-вывода на основе AS-Interface; универсальность встроенного интерфейса центральных процессоров: поддержка протоколов PPI/MPI/USS/MODBUS, свободно программируемый порт; использование картриджа памяти для регистрации данных и сохранения электронных версий технической документации; возможность редактирования программы без перевода центрального процессора в режим STOP; компактные пластиковые корпуса со степенью защиты IP20; простое подключение внешних цепей через терминальные блоки с контактами под винт; защита всех токоведущих частей открывающимися пластиковыми крышками; соединение модулей с помощью плоских кабелей, вмонтированных в каждый модуль расширения; напряжение питания ~115/230В и дискретными выходами в виде замыкающих контактов реле с нагрузочной способностью до 2А на контакт; входной порт дискретных сигналов – 14 бит; выходной порт дискретных сигналов – 10 бит; входной порт аналоговых сигналов – 2 разъёма; выходной порт аналоговых сигналов – 1 разъём; встроенный интерфейс RS 485 (один или два) используется для программирования контроллера и для включения контроллера в MPI/PPI сети со скоростью передачи до 187.5 Кбит/с; оснащен встроенным блоком питания 24 В для питания датчиков; дискретные входы рассчитаны на сигналы напряжением 24 В.


Поскольку число дискретных и аналоговых входов/выходов контроллера не соответствуют количеству используемых в системе управления датчиков и исполнительных устройств, произведем выбор модулей расширения портов ввода/вывода.
Система управления требует подключения к ПЛК 13 аналоговых датчиков (из них 6 типа “термопара”) и 25 дискретных датчиков, а так же 12 реле исполнительных устройств.
Таким образом нам потребуется:
      Два модуля расширения ЕМ231 231-7PD22-0XA0 – для подключения датчиков температуры ТПС
      Два модуля расширения ЕМ231 231-0HC22-0XA0 – для подключения датчиков давления ПД415
      Один модуль расширения EM221 221-1EF22-0XA0 – для подключения 3-х дискретных датчиков
      Один модуль расширения EM223 223-1PH22-0XA0 – для подключения 8-ми дискретных датчиков и 8-ми реле исполнительных устройств

1.3.9 Описание средств программирования контроллера
1.3.9.1 Описание возможностей среды программирования контроллера
Разработка управляющей программы для ПЛК Simatic s7-200 производится в среде программирования Step7MicroWin. Рабочее окно Step7MicroWin представлено на рисунке 1.14.






Рисунок 1.14 - Рабочее окно Step7MicroWin
Навигационная панель предлагает группы символов для доступа к
различным функциям программирования STEP 7-Micro/WIN. Дерево команд отображает все объекты проекта и команды, необходимые для создания программы управления. Вы можете буксировать отдельные команды из этого дерева в свою программу или вставлять команду двойным щелчком в текущее положение курсора в редакторе программ.
Редактор программ содержит логику программы и таблицу локальных переменных, в которой вы можете назначить символические имена для временных локальных переменных.
Подпрограммы и программы обработки прерываний появляются как закладки в нижней части окна редактора программ. Для перемещения между подпрограммами, программами обработки прерываний и основной программой щелкайте по этим закладкам.
STEP 7-Micro/WIN имеет в своем распоряжении три редактора для создания программ:
цепная логическая схема (LAD), , называемая также контактным планом (KOP);
список команд (STL или AWL);
функциональная блок-схема (FBD), называемая также функциональным планом (FUP).
С некоторыми ограничениями, программы, написанные в любом из этих редакторов программ, могут отображаться и редактироваться с помощью других редакторов программ.
Функции редактора STL
Редактор STL отображает программу на языке, имеющем текстовую основу. Редактор STL дает возможность создавать программы управления, вводя мнемонические обозначения команд. В редакторе STL можно создавать программы, которые невозможно создать в редакторе LAD или FBD. Это объясняется тем, что, используя STL, вы программируете на "родном языке" S7–200, а не в графическом редакторе, в котором имеются некоторые ограничения, чтобы можно было правильно изображать схемы соединений.
В STL логика управления реализуется с помощью логического стека. В STL вы должны вводить команды для обработки стековых операций.
При выборе редактора STL примите во внимание следующее:
- STL лучше всего подходит опытным программистам.
- STL иногда позволяет решать проблемы, которые вы не можете достаточно легко решить при помощи редактора LAD или FBD.
- Вы можете использовать редактор STL только с системой команд SIMATIC.
- Тогда как вы всегда можете использовать редактор STL для просмотра или редактирования программы, созданной с помощью редактора LAD или FBD, обратное не всегда возможно. Вы не всегда можете использовать редактор LAD или FBD для отображения программы, написанной при помощи редактора STL.
Функции редактора LAD
Редактор цепных логических схем LAD отображает программу в виде графического представления, имеющего сходство с электрической монтажной схемой. Цепные логические схемы позволяют программе имитировать протекание электрического тока от источника напряжения через ряд логических условий на входах, которые, в свою очередь, активизируют логические условия на выходах. LAD-программа включает в себя находящуюся слева шину, находящуюся под напряжением, которая является источником потока сигнала. Замкнутые контакты позволяют потоку сигнала протекать через эти контакты к следующему элементу, а разомкнутые контакты препятствуют протеканию потока сигнала.
Логика подразделяется на сегменты. Программа исполняется сегмент за сегментом слева направо и сверху вниз. Различные команды представляются графическими символами, имеющими три основные формы. Контакты представляют логические состояния входов, например, выключателей, кнопок или внутренних условий. Катушки обычно представляют логические результаты выходов, например, ламп, пускателей электродвигателей, промежуточных реле или внутренних выходных условий. Блоки представляют дополнительные команды, например, таймеры, счетчики или математические команды.
При выборе редактора LAD примите во внимание следующее:
- Цепная логическая схема проста в использовании для начинающих программистов;
- Графическое представление легко понимается и популярно во всем мире;
- Редактор LAD можно использовать и с системой команд SIMATIC, и с системой команд IEC 1131–3;
- Для отображения программы, созданной при помощи редактора SIMATIC LAD, всегда можно использовать редактор STL.
Функции редактора FBD
Редактор функционального плана FBD отображает программу в виде графического
представления, напоминающего обычные логические схемы. Нет никаких контактов и
катушек, как в редакторе LAD, но имеются эквивалентные команды, представленные в
виде блоков. На рис. 5–4 показан пример
Редактор функционального плана FBD отображает программу в виде графического представления, напоминающего обычные логические схемы. FBD не использует понятия левой и правой токовой шины; поэтому понятие «поток сигнала» выражает аналогичное понятие потока управления через логические блоки FBD. По этой причине путь состояния «1» через элементы FBD называется потоком сигнала. Происхождение потока сигнала и место назначения его выхода ставятся в соответствие непосредственно операнду. Логика программы вытекает из связей между функциональными блоками, обозначающими команды. Т.е. выход одной команды (например, блок логического И (AND)) может быть использован для разблокирования другой команды (например, таймера), формируя необходимую логику управления. Эта концепция позволяет решать широкий спектр задач управления.
При выборе редактора FBD примите во внимание следующее:
- Графическое представление функционального плана хорошо отражает процесс выполнения программы;
- Редактор FBD можно использовать и с системой команд SIMATIC, и с системой команд IEC 1131–3;
- Для отображения программы, созданной при помощи редактора SIMATIC FBD, всегда можно использовать редактор STL.


1.3.9.2 Порядок создания проекта

При запуске оболочки Step7 MicroWin откроется окно Simatic Manager. Оно включает поле написания программы, навигационную панель, панель инструментов, каталог операторов и команд Step7 /5/.
Для выбора языка программирования нужно выбрать меню View. В качестве языка программирования для данного проекта выберем Ladder – как наиболее наглядный и удобный для восприятия.
Для вставки в программу элемента “Контакт” следует выбрать в каталоге операторов директорию Bit Logic. В ней представлены все имеющиеся в Step7 MicroWin операторы-контакты и операторы-реле.
При введении нового оператора в релейную схему над этим оператором появляются три вопросительных знака. Это означает, что Step7 запрашивает имя переменной, с которой будет работать данный оператор. Имена переменных в Step7 бывают двух типов: адресные и символьные.
Адресное имя переменной представляет собой адрес данной переменной в памяти контроллера. Адреса могут иметь вид: I0.0, VB2 и т.д.
Символьное имя переменной представляет собой некоторое произвольное имя, назначаемое для данной переменной оператором. При использовании символьных имён внизу соответствующего раздела программы, который обозначен заголовком Network, появляется таблица, в которой будет отражено имя новой переменной, и пустые поля для ввода адреса данной переменной и комментариев. При написании сложных программ рекомендуется использовать символьную адресацию, так как она позволяет более легко ориентироваться в программе. До тех пор, пока адрес переменной с символьным именем не будет введён, её имя в тексте программы будет подчёркнуто зелёной волнистой линией.
Вся память ПЛК Simatic S7-200 разделена на следующие области:
    Регистр входов образа процесса: I. В начале каждого цикла S7–200 опрашивает физические входы и записывает полученные значения в регистр входов образа процесса. К образу процесса можно обратиться в формате бита, байта, слова и двойного слова: Бит: I[адрес байта].[адрес бита] I0.1 Байт, слово или двойное слово: I[длина][начальный адрес бай
    и т.д.................


Скачать работу


Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.