Автоматизация

Вступ

   Дана курсова робота має на меті забезпечити автоматизацію, контроль та управління об’єкту на прикладі комплексної автономної системи опалення та гарячого водопостачання примісткого будинку.

   Забезпечення  опалення будинку та ГВП відбувається за рахунок теплового насосу типу повітря-вода.

   Благодаря внедрению автоматизизации повысится надежность работы систем отопления и ГВС в соответствии с санитарными нормами и СНиП. Улучшилось качество теплоснабжения здания в целом.

   В результате внедрения:

F снизится потребление теплоносителя;

F позволит получить дополнительную экономию тепловой энергии за счет снижения температуры теплоносителя в ночное время, в выходные и праздничные дни;

F использование различных расписаний и режимов работы системы отопления потребителя позволит обеспечить комфортные температурные условия и дополнительную экономию тепловой энергии, за счет поддержания температуры теплоносителя в подающем трубопроводе в соответствии с температурой наружного воздуха, что в свою очередь позволяет исключить «перегрев» потребителя тепловой энергии;

F при значительных колебаниях температуры наружного воздуха эксплуатация системы позволит осуществить 100% глубину регулирования теплопотребления. 
 

Представим автономную комбинированную систему отопления  и ГВС в виде “черного ящика”

t_в, °С

t_ГВС, °С

    

t_от, °С

Р_вых, Па 

Р_вх, Па 

    

H_в, л/с 

G_в, кг/с 

 
 

Перейдем к  рассмотрению “серого ящика”

t_в, °С

t_ГВС, °С

t_от, °С

Р_вых, Па 

d, мм 

H_в, л/с 

V, м/с 

 

 

Следующий этап – “белый ящик”

 

 

 

   Обьект данной работы должнен отвечать нормам и правилам предусмотренными в СНиП 2.04.07-86 (2000)  “АВТОМАТИЗАЦИЯ И КОНТРОЛЬ”, которые приведены ниже 

1. В тепловых системах следует предусматривать автоматические регуляторы и блокировки, обеспечивающие:

    F заданное давление воды в подающем или обратном трубопроводах водяных тепловых систем с поддержанием в подающем трубопроводе постоянного давления “после себя” и в обратном — “до себя” (регулятор подпора);

    Fделение (рассечку) водяной систему на гидравлически независимые зоны при повышении давления воды сверх допустимого;

    Fвключение подпиточных устройств в узлах рассечки для поддержания статического давления воды в отключенной зоне на заданном уровне;

    Fотборные устройства с необходимой запорной арматурой для измерения;

    Fтемпературы воды в подающих (выборочно) и обратных трубопроводах перед секционирующими задвижками и, как правило, в обратном трубопроводе ответвлений Dу ³ 300 мм перед задвижкой по ходу воды;

    Fдавления воды в подающих и обратных трубопроводах до и после секционирующих задвижек и регулирующих устройств, и, как правило, в подающих и обратных трубопроводах ответвлений Dу ³ 300 мм перед задвижкой;

    Fрасхода воды в подающих и обратных трубопроводах ответвлений Dу ³ 400 мм; 

2. Следует предусматривать местные показывающие контрольно-измерительные приборы для измерения температуры и давления в трубопроводах. 

3. Автоматизация подкачивающих насосных на подающих и обратных трубопроводах водяных тепловых систем должна обеспечивать:

    Fпостоянное заданное давление в подающем или обратном трубопроводах насосной при любых режимах работы;

    Fвключение резервного насоса, установленного на обратном трубопроводе, при повышении давления сверх допустимого во всасывающем трубопроводе насосной или установленного на подающем трубопроводе — при снижении давления в напорном трубопроводе насосной;

    Fавтоматическое включение резервного насоса (АВР) при отключении работающего или падении давления в напорном патрубке. 

4. Дренажные насосы должны обеспечивать автоматическую откачку дренажей. 

5. Автоматизация смесительных насосных должна обеспечивать постоянство заданной температуры смешения и защиту тепловых сетей после смесительных насосов от повышения температуры воды против заданной при остановке насосов.

6. Насосные должны быть оснащены комплектом показывающих и регистрирующих приборов (включая измерение расходов воды), устанавливаемых по месту или на щите управления, сигнализацией состояния и неисправности оборудования на щите управления.

7. Баки-аккумуляторы (включая насосы для зарядки и разрядки баков) горячего водоснабжения должны быть оборудованы:

    F контрольно-измерительными приборами для измерения:

      G уровня — регистрирующий прибор;

G давления на всех подводящих и отводящих трубопроводах — показывающий прибор;

G температуры воды в баке— показывающий прибор;

F блокировками, обеспечивающими:

G полное прекращение подачи воды в бак при достижении верхнего предельного уровня заполнения бака;

G прекращение разбора воды при достижении нижнего уровня (отключение разрядных насосов);

F сигнализацией:

G верхнего предельного уровня (начало перелива в переливную трубу);

G отключения насосов разрядки. 

8. При установке баков-аккумуляторов на объектах, работающих без постоянного обслуживающего персонала, сигнал неисправности выносится на диспетчерский пункт. По месту фиксируется причина вызова обслуживающего персонала. 

9. Тепловые пункты следует оснащать средствами автоматизации, приборами теплотехнического контроля, учета и регулирования, которые устанавливаются по месту или на щите управления. 

10. Автоматизация тепловых пунктов должна обеспечивать:

F регулирование расхода теплоты в системе отопления и ограничение максимального расхода сетевой воды у потребителя;

F заданную температуру воды в системе горячего водоснабжения;

F поддержание статического давления в системах потребления теплоты при их независимом присоединении;

F заданное давление в обратном трубопроводе или требуемый перепад давлений воды в подающем и обратном трубопроводах тепловых сетей;

F защиту систем потребления теплоты от повышенного давления или температуры воды в случае возникновения опасности превышения допустимых предельных параметров;

F включение резервного насоса при отключении рабочего;

F прекращение подачи воды в бак-аккумулятор при достижении верхнего уровня воды в баке и разбора воды из бака при достижении нижнего уровня;

F защиту системы отопления от опорожнения. 
 
 

    В соответствии со СНиПами, вне зависимости от условий, перед отопительными приборами системы отопления в жилом здании устанавливаются автоматические радиаторные терморегуляторы. Терморегуляторы позволяют поддерживать в отапливаемом помещении постоянную температуру воздуха (комфортную или заданную).

    Терморегуляторы системы отопления состоят из двух частей — регулирующего клапана  и привода прямого действия или  термоэлектрического.

Регулирующий  клапан устанавливается на подводящем трубопроводе, к отопительному прибору системы отопления. Регулирующий клапан регулирует количество теплоносителя, проходящего через прибор системы отопления, под воздействием установленного на нем привода , который получает сигнал о необходимости изменения температуры воздуха в помещении от управляющего устройства системы отопления.

    Привод  прямого действия (термоэлемент) сам реагирует на отклонение температуры воздуха от заданного значения и перемещает шток клапана терморегулятора без использования посторонней энергии.

    Наиболее  совершенными терморегуляторами являются газонаполненные термоэлементы. Они имеют малую инерционность и поддерживают температуру в помещении, тем самым способствуют экономному расходу теплоты системы отопления. Свойства газового заполнения терморегуляторами не меняются, и такие термоэлементы функционируют продолжительное время около 25 лет. Единственным в мире производителем таких радиаторных терморегуляторов - является фирма «Данфосс» 

Для выполнения задачи отопления и ГВС данного загородного дома мной было предложено использование теплового насоса компании Carrier, полное описание которого приведено ниже.

 
 

Тепловой насос воздух-вода со встроенным

гидравлическим модулем AQUАSNAP 30RH 040-240 “B”

Номинальная холодопроизводительность 38-210 кВт

Номинальная теплопроизводительность 39-229 кВт 

Тепловые  насосы 30RH Aquasnap характеризируються использованием новейших технологических разработок: экологичного холодильного агента HFC-407C, улиточных компрессоров, малошумящих вентиляторов, изготовленных из композиционного материала, и микропроцессорного управления. Контур циркуляции холодильного агента с запатентованным ресивером/теплообменником и автоадаптивной системой управления Pro-Dialog гарантируют безотказную и экономичную работу в любих климатических условиях при температурах от -10 0С до 45 0С. Во всех выпускаемых тепловых насосах Aquasnap содержится полностью укомплектованный гидравлический модуль, упрощающий выполнение таких операций, как подключение электропитания, системы водоснабжения и обратных трубопроводов. 

Особенности

    F Во встроенном гидравлическом модуле, обеспечивающем ускоренный монтаж агрегата, имеются все необходимые гидравлические компоненты: съемный сетчатый фильтр, водяной насос высокого давления, расширительный бак, реле расхода воды, предохранительный клапан, манометры и продувочный вентиль. Дроссельный вентиль позволяет регулировать расход воды в соответствии с характеристиками установки. Все компоненты защищены от замерзания до температуры -20 0С.

    F Водяной контур небольшого объема: автоадаптивный алгоритм регулирует температуру воды и полностью исключает опасность чрезмерно частого пуска компрессора. Для большинства установок комфортного кондиционирования необходим буферный (промежуточный) бак. За счет небольшого объема воды снижается расход электроэнергии при переключении с нагревания на охлаждение во время переходных сезонов.