Навчальний посібник Автоматизація технологічних процесів і систем автоматичного керування (частина 3)
Страница 9 из 13
5.2. АВТОМАТИЧНЕ КЕРУВАННЯ МІКРОКЛІМАТОМ В АНГАРНИХ ТЕПЛИЦЯХ
Автоматичне керування температурним режимом здійснюється пристроями регулювання температури і кількості теплоносія, що гріє, а також пристроями керування відкриттям і закриттям кватирок вентиляції. В ангарних теплицях в основному використовується комбінований обігрів: водяний обігрів ґрунту і повітря і повітряно-калориферний обігрів повітря від водяних калориферів. Основний обігрів здійснюється регістрами, що гріють, а додатковий — від калориферів. Від калориферів підігріте повітря подається по повітропроводам і розподіляється вентиляційною системою по всій теплиці. Завдяки малій інерційності калориферний обігрів дає можливість керувати температурою повітря з високою точністю.
Вентиляція теплиці здійснюється через кватирки, розташовані в бокових стінах і на покрівлі. Зволоження повітря відбувається шляхом розпилення води через форсунки, які закріплені в підвішених у теплиці водопроводах на відстані приблизно 3 м одна від іншої. Для збору і відводу води, що утвориться на конструкціях теплиці при розпиленні і конденсації вологи, влаштовані спеціальні жолоби, по яких вода стікає в каналізацію. Вода на зволоження повітря і полив ґрунту підступає від водонагрівача під постійним тиском, створюваним насосною станцією. Полив здійснюється за допомогою дощувальної установки чи шлангів водою з температурою 16...25 °С.
Промисловістю розроблено кілька комплектів обладнання для керування мікрокліматом ангарних теплиць, наприклад, типу АМТ-600, СК-2, ОРМ-1, УТ-12 і інші. Як приклад розглянемо принцип роботи комплекту УТ-12.
Основною елементною базою УТ-12 є безконтактні транзисторні логічні елементи серії «Логіка-Т». У зв'язку зі зняттям цієї серії з виробництва комплект переводиться на мікросхемну елементну базу серії К-155 і ін.
Комплектне устаткування УТ-12 розміщене в окремих шафах і включає САК:
Температурою повітря в теплицях, у побутових приміщеннях і коридорі;
Температурою ґрунту;
Температурою поливної води;
Поливом ґрунту і зволоженням повітря;
концентрацією розчинів мінеральних добрив;
Подачею вуглекислого газу й опроміненням рослин.
Комплект розрахований на керування зазначеними параметрами в 12 відділеннях теплиці, а також температурою в сполучному коридорі та у побутових приміщеннях. Він забезпечує підтримку температури повітря, ґрунту і поливної води з точністю до ±1,5° у діапазоні заданих температур (0...40°С), концентрації розчинів мінеральних добрив з точністю до ±0,005 МПа в діапазоні від 0,01 до 0,2 МПа осмотичному тиску. Крім керування параметрами мікроклімату, комплект УТ-12 здійснює їхній вимір і реєстрацію.
У першій шафі керування ШУ1 (рис. 5.3) розміщені САК температурою повітря і ґрунту в 12 відділеннях теплиці і температурою повітря сполучного коридору і побутових приміщень, а також контрольно-реєстраційна система температури повітря в 12 відділеннях теплиці.
В другій шафі керування ШУ2 розміщені САК поливом ґрунту і зволоження повітря, а також САК подачею вуглекислого газу й опроміненням рослин у 12 відділеннях теплиці.
У третій шафі ШУЗ розташовані САК температурою поливної води, концентрацією розчинів мінеральних добрив, система контролю температурою зовнішнього і у 24 місцях внутрішнього повітря, а також система контролю швидкості вітру.
Рисунок 5.3. Схема розміщення обладнання УТ-12 в теплиці (а – вигляд з боку, б – вигляд зверху).
У четвертій шафі розташована пускозахисна апаратура насосів поливної води і насосів подачі концентрованого розчину мінеральних добрив, а також пускозахисна апаратура технологічних установок готування мінеральних добрив і керування температурою повітря коридору і побутових приміщень.
У п'ятій шафі керування встановлена проміжна апаратура, призначена для керування електромагнітними вентилями поливу й іншим устаткуванням теплиці. У сполучному коридорі для кожного відділення теплиці розташовані місцеві шафи керування обладнанням (ШУМ).
У теплиці встановлюють панель датчиків температури і панель датчиків вологості. Крім того, встановлюють датчики освітленості, швидкості вітру, температури поливної води, концентрації розчинів мінеральних добрив і інші.
Електроживлення шаф ШУ1...ШУЗ здійснюють від спеціальних блоків, що підключаються до трифазної мережі 220/380 В.
САК температурою працює по багатопозиційному законі регулювання і впливає на 16 виконавчих механізмів, що охоплюють 12 відділень тепличного блоку, сполучний коридор, побутове приміщення і дві системи ґрунтового обігріву.
Керування температурою повітря і теплиці здійснюється за допомогою двох груп водяних калориферів КВ1 і КВ11, конькової (верхньої) ВФ і бічний БФ систем кватирок. Вода, що гріє, з котельні подається в теплицю через клапан опалення КО, а тепла вода через клапани КП1 і КПІІ. Відкриття і закриття верхньої і бічної кватиркової вентиляції здійснюються за допомогою виконавчих механізмів верхньої лівий МВЛ і правої МВП, а також бічних лівої МБЛ і правої МБП систем вентиляції.
Послідовність роботи і стан обладнання керування температурою в теплиці залежать від значення і знака відхилення температури від заданої (рис. 5.4). Електрична схема керування температурою повітря приведена на рисунку 5.5.
Рисунок 5.4. Карта функціонування комплекту технологічного обладнання УТ-12 в теплиці.
Блок дешифрації BD1 генерує імпульси з періодом 15 с. Кільцевий лічильник BD2 і 16-позиційний перемикач по черзі підключають датчики температури ВК1...ВК16 і задатчики Rз2...Rз16 до вимірювального моста через кожні 4 хвилини.
Сигнал розбалансу з вимірювального моста підсилюється фазочутливим підсилювачем У і надходить на граничні елементи D1...D14, зібрані за схемою двохпозиційного селектора рівня напруг.
Перемінними резисторами R1.,.R6; R8...R13 здійснюють настроювання порога спрацьовування кожного з елементів D1...D6; D8...D13 із кроком у 1° у діапазоні відхилень температури від —6 до +6° від заданої. Елементи D7 і D14 спрацьовують відповідно при короткому замиканні й обриві в ланцюгах датчиків температури.
Елементи D15...D28 служать підсилювачами потужності. Їхнім навантаженням є котушки реле KV1...KV6, KV8...KV13 і лампи HL1 і HL2, що сигналізують відповідно про коротке замикання й обрив у ланцюгах керування.
Напруга 24 В подається в шафи ШУМ (див. рис. 5.3 і 5.5) на керування виконавчими механізмами через замикаючі контакти KV7. При цьому блок БD1, що вмикає реле KV7 через кожні 15 с, забезпечує пятисекундну витримку часу спрацьовування реле KV7. Ця витримка необхідна для вимикання передачі помилкового сигналу до виконавчих механізмів, що виникає через перехідні процеси в перемикачах датчиків.
Граничні елементи спрацьовують і через реле KV1...KV13 вмикають відповідні виконавчі механізми в залежності від відхилення температури повітря від заданої: права (ліва) верхня конькова вентиляція включається при підвищенні температури в теплиці на 2 (3)°, а права (ліва) бічна стінна вентиляція - на 4 (5)°.
При відхиленні температури від заданої на —2° клапан опалення КО (рис. 5.4) відкривається «кроками» (один «крок» за один цикл опитування); на —3°-вмикається перша опалювальна група калориферів КВ1 на —40 — друга КВІІ. При відхиленні температури від заданої на + 6° спрацьовують граничні елементи D6 чи D13 які через реле КV6 чи КV13 вмикають аварійну звукову НА І світлову НL4 чи НL5 сигналізації.
Сигнальні лампи НL3 і HL6 показують знак відхилення температури (відповідно нижче чи вище заданої). Значення відхилення температури визначається по висвітленій цифрі в неоновій лампі. Наприклад, при відхиленні на —1° включається реле КV1 і загоряється цифра 1 неонової лампи HL7, при —20 спрацьовує реле KV2 і своїм контактом KV2 підключає в схему цифру 2 і т. д. (рис. 5.5, б). Сигнальна лампа HL показує в цифрах номер підключеного відділення теплиці.
Резисторами Rз1...Rз16 встановлюють задане значення температури в 16 об'єктах, резистором Rк коректують вимірювальний міст, а резистором Rу — змінюють чутливість (коефіцієнт підсилення) підсилювача У.
Блоком БО разом з 12 датчиками освітленості Rф1...Rф12 автоматично коректується задане значення температури в залежності від освітленості в теплиці. При освітленості більш 10 клк спрацьовує реле KVс, контакти якого вмикають сигнальну лампу HLс «Світлий» і резистор Rс, що викликає температурну надбавку вставки до 5°. При зниженні освітленості до 5...10 клк спрацьовує реле KVп яке вмикає сигнальну лампу HLп «Похмуро» і резистор Rп, що відповідає температурній надбавці близько 2,5°. При низької освітленості, наприклад у нічний час, спрацьовує реле КVТ яке вмикає сигнальну лампу HLТ і видає своїм контактом KVТ завдання на керування температурою, що відповідає темному періоду доби. Переклад схеми з автоматичного керування на ручне і назад виконують у відповідному шафі місцевого керування ШУМ.
Рисунок 5.5. Принципова електрична схема керування температурою повітря в ангарних теплицях (а) і вмикання цифрової сигнальної лампи (б).
У разі потреби екстреного закриття кватирок чи зміни їхнього положення одночасно у всіх 12 відділеннях використовують кнопку SB3. Цілком кватирки закриваються також і автоматично по команді від анемометра BR при досягненні швидкості вітру гранично припустимого значення. Положення кватирок, поточне значення температури зовнішнього повітря і температури в теплицях контролюють прилади. Крім цього, температура в теплицях реєструється 12- канальним автоматичним мостом.
ЗАПИТАННЯ
1. За допомогою чого здійснюється автоматичне керування температурним режимом в ангарних теплицях? 2. Що включає САУ комплекту устаткування УТ-12 в ангарних теплицях? 3. Де розміщуються 16 датчиків температури в ангарних теплицях? 4. Де розміщуються виконуючі механізми фрамуг в ангарних теплицях? 5. Поясніть роботу принципової електричної схеми керування мікрокліматом в ангарній теплиці.
ТЕСТИ
1. Які датчики встановлюють в ангарній теплиці?
A. У теплиці встановлюють датчики освітленості, швидкості вітру, температури поливної води, концентрації розчинів мінеральних добрив
B. У теплиці встановлюють панель датчиків температури і панель датчиків вологості, концентрації розчинів мінеральних добрив
C. У теплиці встановлюють панель датчиків температури і панель датчиків вологості, датчики освітленості, швидкості вітру, температури поливної води, концентрації розчинів мінеральних добрив.
2. В якій послідовності використовуються виконуючі механізми в ангарній теплиці при знижені температури?
A. Виконуючі механізми фрамуг верхніх; права, ліва потім бічні фрамуги; права, ліва
B. Клапан опалення, клапана водяних калориферів.
C. Виконуючі механізми фрамуг верхніх; права, ліва потім бічні фрамуги; права, ліва та клапана водяних калориферів.
3. В якій послідовності використовуються виконуючі механізми в ангарній теплиці при підвищені температури?
A. Клапан опалення, клапана водяних калориферів.
B. Виконуючі механізми фрамуг верхніх; права, ліва потім бічні фрамуги; права, ліва.
C. Виконуючі механізми фрамуг верхніх; права, ліва потім бічні фрамуги; права, ліва та клапана водяних калориферів.
4. Використовуючи принципову електричну схему керування температурою повітря в ангарних теплицях вкажіть призначення 16 – позиційного перемикача.
A. 16-позиційний перемикач по черзі підключають датчики температури ВК1...ВК16 і задатчики до вимірювального моста через кожні 4 хвилини.
B. 16-позиційний перемикач задає режими керування.
C. 16-позиційний перемикач задає значення температур в ангарних теплицях
5. Для чого використовуються виконуючі механізми клапанів опалення в ангарних теплицях?
A. Виконуючі механізми клапанів опалення в ангарних теплицях використовуються для автоматичної подачі холодної води на регістри в теплиці при підвищені температури
B. Виконуючі механізми клапанів опалення в ангарних теплицях використовуються для подачі води на полив
C. Виконуючі механізми клапанів опалення в ангарних теплицях використовуються для автоматичної подачі гарячої води з центральної котельні на опалювальні регістри в теплиці при знижені температури.
6. Для чого використовуються виконуючі механізми клапанів водяних калориферів ангарних теплицях?
A. Виконуючі механізми клапанів водяних калориферів в ангарних теплицях використовуються для автоматичної подачі теплої води з на водяні калорифери в теплиці при різкому знижені температури
B. Виконуючі механізми клапанів водяних калориферів в ангарних теплицях використовуються для подачі води на полив
C. Виконуючі механізми клапанів водяних калориферів в ангарних теплицях використовуються для автоматичної подачі холодної води на регістри в теплиці при підвищені температури
