Автоматическая система регулирования промышленного кондиционера (стр. 1 из 5)
Содержание
Вступление
Задание
1. Краткое описание технологического процесса
2. Математическая модель установки и преобразование ее в пространство состояний.
3. Преобразование математической модели в дискретное время и ее проверка с помощью построения разгонных характеристик.
4. Синтез многомерного ПИ-регулятора.
5. Моделирование замкнутой системы и оценка качества переходных процессов.
6. Преобразование модели регулятора в форму, отвечающую ее реализации в программном обеспечении.
7. Выбор технических средств реализации системы управления.
Выводы
Литература
Приложение А – текст программы
Приложение 1 – Блок-схема системы
Приложение 2 – Развёрнутая схема системы с учётом запаздывания
Вступление
Целью данного курсового проектирования является создание программно математического обеспечения для промышленного кондиционера, а также подбор технических средств для ее реализации в программе обеспечения АСУТП. Все математические расчеты были произведены с помощью пакета MATLAB7. Выбраны технические средства автоматизации для реализации спроектированной системы управления.
Промышленный кондиционер
Рисунок 3.- Схема промышленного кондиционера
Таблица 3.-Матрица передаточных функций объекта
| u1 | u2 | u3 | u4 | |
| y1 |  |  |  |  |
| y2 | - |  |  |  |
| y3 |  |  |  |  |
| y4 |  |  |  |  |
Номинальные значения параметров:
y1=70 %
y2=8 0C
y3=15 0C
y4=28 0C
у1,…, у4 – управляемые переменные (измерения), u1,…,u4 – управляющие воздействия, %хим, время в секундах
1. Краткое описание технологического процесса
Кондиционе́р — это устройство для поддержания оптимальных климатических условий в квартирах, домах, офисах, автомобилях, а также для очистки воздуха в помещении от нежелательных частиц. Предназначен для снижения температуры воздуха в помещении при жаре, или (реже) — повышении температуры воздуха в холодное время года в помещении.
На сегодняшний день трудно найти современное помещение промышленного или бытового назначения, где не была бы организована вентиляция или кондиционирование. Но если устройство микроклимата жилых помещений процесс типовой и отлаженный, то с промышленными объектами дело обстоит сложнее. Промышленное оборудование на порядок сложнее бытового и зачастую требует разработки индивидуальных проектов по выбору типа, мощности и размещению в инфраструктуре здания. Как правило, размещение промышленного климатического оборудования закладывается еще на стадии архитектурного проекта, потому как монтаж таких систем уже в готовом здании «по месту» не всегда является возможным и сопряжен с определенными техническими трудностями. Однако существует ряд оборудования, которое не требует проведения работ, связанных с перепланировкой помещений и разводкой коммуникаций
Принцип работы
Компрессор, конденсатор, дроссель (капиллярная трубка, ТРВ и др.) и испаритель соединены тонкостенными медными трубками (в последнее время иногда и алюминиевыми) и образуют холодильный контур, внутри которого циркулирует хладагент. (Традиционно в кондиционерах используется смесь фреона с небольшим количеством компрессорного масла, однако в соответствии с международными соглашениями производство и использование старых сортов, разрушающих озоновый слой, постепенно прекращается.)
В процессе работы кондиционера происходит следующее. На вход компрессора из испарителя поступает газообразный хладагент под низким давлением в 3 — 5 атмосфер и температурой 10 — 20 °C. Компрессор кондиционера сжимает хладагент до давления 15 — 25 атмосфер, в результате чего хладагент нагревается до 70 — 90 °C, после чего поступает в конденсатор.
Благодаря интенсивному обдуву конденсатора, хладагент остывает и переходит из газообразной фазы в жидкую с выделением дополнительного тепла. Соответственно, воздух, проходящий через конденсатор, нагревается.
На выходе конденсатора хладагент находится в жидком состоянии, под высоким давлением и с температурой на 10 — 20 °C выше температуры атмосферного (наружного) воздуха. Из конденсатора теплый хладагент попадает в терморегулирующий вентиль (ТРВ), который в простейшем случае представляет собой капилляр (длинную тонкую медную трубку, свитую в спираль). На выходе ТРВ давление и температура хладагента существенно понижаются, часть хладагента при этом может испариться.
После ТРВ смесь жидкого и газообразного хладагента с низким давлением поступает в испаритель. В испарителе жидкий хладагент переходит в газообразную фазу с поглощением тепла, соответственно, воздух, проходящий через испаритель, остывает. Далее газообразный хладагент с низким давлением поступает на вход компрессора и весь цикл повторяется. Этот процесс лежит в основе работы любого кондиционера и не зависит от его типа, модели или производителя.
Работа кондиционера (холодильника) без отвода тепла от конденсатора (или горячего спая элемента Пельтье) принципиально невозможна. Это фундаментальное ограничение, вытекающее из второго закона термодинамики. В обычных бытовых установках это тепло является бросовым и отводится в окружающую среду, причём его количество значительно превышает величину, поглощённую при охлаждении помещения (камеры). В более сложных устройствах это тепло утилизуется для бытовых целей: горячее водоснабжение, и др.
Устройство кондиционера
· Компрессор — сжимает рабочую среду — хладагент (как правило — фреон) и поддерживает его движение по холодильному контуру.
· Конденсатор — радиатор, расположенный во внешнем блоке. Название отражает процесс, происходящий при работе кондиционера — переход фреона из газообразной фазы в жидкую (конденсация). Для высокой эффективности и длительной эксплуатации преимущественно изготавливается из меди и алюминия.
· Испаритель — радиатор, расположенный во внутреннем блоке. В испарителе фреон переходит из жидкой фазы в газообразную (испарение). Также в основном изготавливается из меди и алюминия.
· ТРВ (терморегулирующий вентиль) — трубопроводный дроссель, который понижает давление фреона перед испарителем.
· Вентиляторы — создают поток воздуха, обдувающего испаритель и конденсатор. Используются для более интенсивного теплообмена с окружающим воздухом.
1 — конденсатор
2 — терморегулирующий вентиль
3 — испаритель
4 — компрессор
Рассмотрим некоторые системы промышленного кондиционирования.
Мультизональные VRF и VRV системы
Мультизональные системы кондиционирования подразумевают подключение нескольких внутренних блоков к одному наружному. Мультизональные промышленные кондиционеры по сравнению с обычными сплит-системами обладают целым рядом преимуществ. Обычная бытовая сплит-система кондиционирования может насчитывать до 4 внутренних блоков, при этом расстояние от внутренних блоков до наружного обычно не превышает 25 метров, если же это расстояние увеличивается, то это приводит к падению мощности всей установки и снижению ее КПД.
Мультизональные промышленные кондиционеры позволяют подключать к одному наружному блоку до 30 внутренних. При этом длина соединяющей трассы может достигать 100 метров при перепадах по высоте до 50 м. Каждый внутренний блок промышленного мультизонального кондиционера может настраиваться на поддержание заданных параметров воздушной среды индивидуально. Внутренние блоки могут быть настенного, напольного или кассетного типа. При этом подключение внутренних блоков происходит не к внешнему, а к центральной трассе, что позволяет значительно экономить на трубопроводах, повысить монтажную готовность системы, а также дает возможность легко расширить систему кондиционирования в дальнейшем.
Мультизональная VRV система (Variable Refrigerant Volume, в переводе — переменный объем хладагента) при помощи электронных терморегуляторов позволяет внутренним блокам регулировать объемы поступающего хладагента из общей трассы. Промышленные кондиционеры VRV позволяют более ровно поддерживать заданную температуру в помещении, в отличие от систем кондиционирования, где регулировка температуры происходит путем периодического включения —выключения.
Мультизональная VRF система (Variable Refrigerant Flow, в переводе — переменный поток хладагента) — по факту является системой VRV. Смена названий произошла из-за авторского права на разработку. Идея и первая установка промышленного кондиционера VRV принадлежит фирме Daikin, тогда как аббревиатура VRF используется для систем прочих производителей.