Навчальний посібник Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного керування (частина 1)

ЗАПИТАННЯ

1. Фактори, які впливають на мікроклімат в тваринницьких і приміщеннях і пташниках? 2. Які параметри мікроклімату необхідно контролювати в тваринницьких і птахівницьких приміщеннях? 3. Які системи використовуються для підтримання мікроклімату в тваринницьких приміщеннях та пташника? 4. Особливості автоматизації мікроклімату в тваринницьких приміщеннях та пташниках.

2.2.2. Автоматизація вентиляційних установок

Для підтримання відповідних значень температури, вологості, газового складу шляхом забезпечення потрібного повітрообміну застосовують різноманітні комплекти вентиляційного обладнання. За призначенням вентиляційні установки поділяють на припливні, витяжні та комбіновані. В системах витяжної, як правило, використовують осьові вентилятори. Типовим прикладом системи витяжної вентиляції є вентиляційне обладнання "Клімат-4", який залежно від виконання комплектується осьовими вентиляторами типу ВО різної кількості та продуктивності. На рисунку 2.2.2 зображено схему розташування вентиляційного обладнання "Клімат-4".

Станція керування вентиляцією ШАП-5701 забезпечує:

Східчасте регулювання швидкості обертання електродвигунів пропелерних вентиляторів вниз від номінальної в діапазоні 1500...250 мин~1;

Регулювання швидкості обертання у функції температури повітря в приміщенні;

Автоматичний перехід на нижчу швидкість при зниженні температури повітря в приміщенні;

Автоматичний перехід на вищу швидкість при підвищенні температури повітря в приміщенні;

Автоматичний вибір числа працюючих груп електродвигунів вентиляторів;

Автоматичне відключення однієї групи електродвигунів при зниженні температури повітря в приміщенні;

Автоматичне включення додаткової групи електродвигунів при підвищенні температури повітря в приміщенні;

Можливість встановлення температури повітря і приміщенні в діапазоні від 5 до 35 °С або в діапазоні від 0 до 40 °С;

Контроль напруги, яка подається на електродвигуни;

Ручне включення, переключення і відключення електродвигунів;

Світлову сигналізацію швидкості працюючих електровентиляторів і наявності напруги на станції керування;

Захист від коротких замикань і перевантаження.

Рисунок 2.2.2. Вентиляційне обладнання "Клімат-4": а) – схема розташування; б) – функціонально-технологічна схема; 1 – вентилятор осьовий; 2 –автоматичні вимикачі; 3 – перемикач; 4 – щит керування; 5 – датчик температури.

Згідно зі функціонально-технологічною схемою система автоматизації передбачає автоматичне керування вентиляційною установкою по температурі повітря в приміщенні, яка контролюється датчиком температури ТЕ. Залежно від температури повітря, терморегулятором ТС формується сигнал керування електродвигунами вентиляторів. За допомогою перемикача HS задається режим керування електродвигунами вентиляторів. Ручне керування виконується апаратом ручної дії H.

Осьові вентилятори типу ВО приводяться в дію спеціальними асинхронними двигунами з підвищеним ковзанням. Командними пристроями станції керування є трьохпозиційний регулятор температури ПТР-3, а безпосереднє регулювання напруги живлення електродвигунів виконується автотрансформаторами.

Комплект «Климат-4М» здійснює витяжну вентиляцію. Він поставляється у двох варіантах — «Климат-45М» і «Климат-47М», які відрізняються між собою за типом і кількістю вентиляторів.

До складу комплекту входять: група електровентиляторів типу ВО-5,6МУЗ (комплект «Климат-45М») або ВО-7,1МУЗ (комплект «Климат-47М»), шафа керування ШОА9203-3474УХЛЗ або пристрій керування комплектний «Климатика-1» типу ТСУ-2-КЛУЗ з чотирма термоперетворювачами та ін.

Шафа керування ШОА9203-3474УХЛЗ випускається на заміну станції керування ШАП5701-ОЗА2Д і призначена для автоматичного і ручного керування електровентиляторами серії ВО обладнання «Климат-4М». Вона забезпечує:

Ступінчасте регулювання частоти обертання електродвигунів осьових вентиляторів вниз від номінальної в діапазоні 1 : 6;

Дистанційне вмикання системи опалення при низькій температурі зовнішнього повітря і повітря в приміщенні;

Можливість задавання температури повітря в приміщенні в діапазоні О...+40 °С;

Можливість задавання фіксованого значення температури зовнішнього повітря в діапазоні—50 °С... ...+50 °С;

Ручне вмикання, перемикання і вимикання двигунів;

Світлову сигналізацію ступенів частоти обертання двигунів, наявності напруги на шафі керування та ввімкненого стану системи опалення;

захист від коротких замикань і перевантаження електродвигунів вентиляторів.

Шафа розрахована на роботу в електромережі трифазного змінного струму частотою 50 Гц. Номінальна напруга силового кола 380 В і кола керування 220 В. Напруги для 1, 2, 3, 4, 5 і 6 ступенів частоти обертання двигунів вентиляторів становлять 70, 90, 110, 160, 220 і 380 В. Номінальний струм силового кола 25 А.

Шафа керування ШОА9203-3474УХЛЗ складається з металевої оболонки з ступенем захисту від дії оточуючого середовища ІР54, в якій встановлено: ввідний автоматичний вимикач АП50Б-ЗМТУЗ, шість електромагнітних пускачів ПМЛ210004 з приставками ПКЛ2204, три проміжних реле РПУ-0-561УХЛ4, два мікроелектронних терморегулятори-сигналізатори МЄТРС-3, автотрансформатор АТ-10, тумблер ТВ1-2В, восьмипозиційний перемикач 8П1Н2, сигнальна арматура АСЛ12У2 та цифровий індикатор ИН18. Шафа поставляється у складеному стані разом з блоками датчиків. Датчиками служать термоперетворювачі ТСМ-6114 (термометр опору мідний).

Принципова електрична схема станції керування ШОА-9203 комплекту вентиляційного обладнання “Клімат-4М” показана на рисунку 2.2.3.

Мал. 2.2.3.а. Електрична схема силових кіл вентиляційною установкою “Клімат-4М”.

Для автоматичного керування вентиляційною установкою тумблер SА1 встановлюють в положення А (автоматичний режим роботи). При цьому подається живлення на терморегулятори А1 і А2. Ручку задатчика терморегулятора A1 встановлюють на фіксоване значення температури зовнішнього повітря, яке контролюється за допомогою термоперетворювача ВК1, встановленого зовні приміщення. На задатчику терморегулятора А2 встановлюють значення температури повітря в приміщенні, яке необхідно підтримувати. Температура повітря в приміщенні контролюється термоперетворювачами ВК2.....ВК5, які встановлені в контрольних точках приміщення і визначають її інтегроване за чотирма точками значення.

Мал.2.2.3.б. Електрична схема кіл керування вентиляційною установкою “Клімат-4М”.

При температурі зовнішнього повітря нижче фіксованого значення на величину, більшу від зони нечутливості терморегулятор А1, замкнеться його замикаючий А1.1 і розімкнеться розмикаючий А1.2 контакти. Замиканням контакту А1.1 підготується до роботи коло котушки електромагнітного пускача КМ1, а розмиканням контакту А1.2 усунеться можливість одночасного замикання кіл котушок електромагнітних пускачів КМ1 і КМ.3. Якщо, в цей час температура повітря в приміщенні нижча заданої на величину, більшу від зони нечутливості терморегулятора А2, то його замикаючий контакт А2.1 також замкнеться, а розмикаючий контакт А2.2 розімкнеться. Замиканням контакту А2.1 буде подано живлення на котушку проміжного реле КV1, а розмиканням контакту А2.2 усувається можливість одночасного вмикання проміжних реле КV1 і КV2.

Отримавши живлення, реле КV1 спрацює і замкне свої замикаючі контакти КV1.1, КV1.2, КV1.3. 3амиканням контакту КV1.1 буде подана напруга на котушку пускача КМ1. Пускач КМ1 спрацює і своїми головними замикаючими контактами приєднає обмотки статорів електродвигунів М1 ...Мn до відпайок Х16, Y16 і Z16 автотрансформатора ТV. На обмотки статорів буде подана напруга 70 В, що відповідає першому ступеню частоти обертання двигунів. Одночасно з головними контактами замкнуться замикаючі і розімкнеться розмикаючий допоміжні контакти пускача КМ1. Один замикаючий контакт ввімкне цифровий індикатор НG, на якому загориться цифра «1», другий подасть команду на дистанційне вмикання системи опалення. При вмиканні опалення замкнеться зовнішній контакт із системи керування опаленням і ввімкне сигнальну лампу НL2 яка сигналізуватиме про те, що опалення ввімкнено. Розмиканням розмикаючого контакту не допускається одночасне вмикання пускачів КМ1 і КМ2.

Якщо при температурі зовнішнього повітря, нижчій від фіксованого значення, температура повітря в приміщенні підвищиться і буде дорівнювати заданій, розімкнеться замикаючий А2: 1 і замкнеться розмикаючий А2.2 контакти терморегулятора А2. При цьому котушка реле КV1 втратить, а котушка реле КV2 одержить живлення. Реле КV1 повернеться у вихідне положення і розімкне свої контакти КV1.1, КV1.2, КV1.3, а реле КV2 спрацює і замкне свої контакти КV2.1, КV2.2, КV2.3. Замиканням контакту КV2.1 так само, як і в попередньому випадку, буде подана напруга на котушку пускача КМ1 і ввімкнеться перший ступінь частоти обертання вентиляторів. Коли температура повітря в приміщенні перевищить задану на величину, більшу від зони нечутливості терморегулятор А2, замкнеться його замикаючий А2:3 і розімкнеться розмикаючий А2.4 контакти. Замиканням контакту А2:3 буде подана напруга на котушку проміжного реле КVЗ. Воно спрацює і замкне свої контакти КV3.1, КV3.2, КV3.3. Розмиканням контакту А2.4 позбавиться живлення проміжне реле КV2 і його контакти КV2.1, КV2.2, КV2.3 розімкнуться. При розмиканні контакту КV2.1 втратить живлення котушка пускача КМ.1 і він повернеться у вихідне положення. Його головні контакти розімкнуться і від'єднають обмотки статорів двигунів М1...Мn від відпайок Х16, Y16, Z16 автотрансформатора ТV. Одночасно з головними контактами пускача КМ1 розімкнуться його замикаючі і замкнеться розмикаючий допоміжні контакти. Розмиканням одного замикаючого контакту вимкнеться цифровий індикатор НG і на ньому погасне цифра «1», а розмиканням другого розмикаючого контакту буде подана команда на дистанційне вимикання системи опалення. При замиканні допоміжного розмикаючого контакту пускача КМ1 через замкнений контакт КV3.1 одержить живлення котушка пускача КМ2. Пускач КМ2 спрацює і своїми головними контактами приєднає обмотки статорів двигунів М1.-.Мn до відпайок Х14, Y14, Z14 автотрансформатора ТV. На обмотки статорів буде подана напруга 90 В, що відповідає другому ступеню частоти обертання двигунів. Допоміжний замикаючий контакт пускача КМ2 ввімкне цифровий індикатор НG, на якому загориться цифра «2».

В усіх інших випадках установка працює аналогічно. Якщо температура зовнішнього повітря дорівнює фіксованому значенню, а температура повітря в приміщенні нижча, дорівнює заданій або вища від неї, обмотки статорів двигунів приєднуються відповідно до відпайок Х14, Y14, Z14, Х12, Y12, Z12 або Х8, Y8, Z8. На обмотки подається напруга відповідно 90, 110 або 160 В, що відповідає другому, третьому або четвертому ступеню частоти обертання двигунів. При температурі зовнішнього повітря вище фіксованого значення і температурі повітря в приміщенні нижче, однаковій з заданою або вище заданої обмотки статорів двигунів приєднуються відповідно до відпайок Х8, Y8, Z.8 або до затискачів А, В, С автотрансформатора. На обмотки подається напруга відповідно 160, 220 або 380 В, що відповідає четвертому, п'ятому або шостому ступеням частоти обертання двигунів.

Для ручного керування вентиляційною установкою тумблер SА1 Ставлять в положення Р (ручний режим роботи), а перемикач SА2 — в одне з восьми положень, що відповідають шести ступеням частоти обертання електродвигунів (6, 7 і 8 положення перемикача SА2 об'єднані в одне). При встановленні перемикача SА2 в положення, що відповідає необхідному ступеню частоти обертання електродвигунів, вмикається відповідний електромагнітний пускач, який своїми головними замикаючими контактами приєднує обмотки статорів двигунів до відповідних відпайок або до затискачів А, В, С автотрансформатора ТV, а допоміжним замикаючим контактом вмикає цифровий індикатор НG, на якому загоряється цифра, що відповідає номеру ступеня частоти обертання. На першому ступені частоти обертання другий допоміжний замикаючий контакт пускача КМ1 подає команду на дистанційне вмикання системи опалення, про ввімкнений стан якої сигналізує лампа НL2. Терморегулятори А1 і А2 в ручному режимі роботи вимкнені.

Кожний з електродвигунів М1, М2, ..., Мn захищається від перевантаження і короткого замикання відповідно автоматичним вимикачем QF2, QF3, ... , QFm з тепловим і електромагнітним розчіплювачами струму. Шафа керування в цілому захищається автоматичним вимикачем QF1 з тепловим і електромагнітним розчіплювачами, а кола керування — плавким запобіжником FU. Про включений стан шафи сигналізує лампа НL1.