Регулирование приточной вентиляции - очистка воздуха цеховых помещений

Промышленная приточная вентиляция

Опубликовано: А.А. Бычкова / Дата: 18 апреля 2025 / В: Томский политехнический университет ЭНИН, АТП, группа 5Б2В

В настоящее время системы вентиляции на промышленных предприятиях необходимы. Вопросу очистки воздуха цеховых помещений отводится особое внимание на промышленных предприятиях. Устанавливаются различные виды систем вентиляции и кондиционирования (СВК) в зависимости от категории помещения. Если такие системы на предприятиях не учтены, то оно не проходит сертификацию на соответствие[1].

Наиболее простой и удобной для предприятия является промышленная приточная вентиляция. Принцип действия ее заключается в подаче чистого, без токсинов и пыли, нагретого до нужной температуры воздуха, путём его принудительного нагнетания в помещение. Система может обеспечивать не только своевременный приток свежего воздуха в помещение, но и охлаждать, согревать и увлажнять его.

При этом загрязненный воздух естественным путем сбрасывается в атмосферу[2]. Приточная камера содержит приемный воздухозаборный клапан, фильтр, воздухоподогреватель, воздухоохладитель, вентилятор, шумоглушитель и воздуховоды. Трехходовой клапан подачи горячей воды в калорифер, воздухозаборная задвижка и вентилятор оснащены исполнительными механизмами. Перед вводом приточного воздуха в помещение в воздуховоде размещен датчик температуры воздуха. В трубопроводе перед клапаном, регулирующим расход теплоносителя, размещен датчик температуры теплоносителя. За теплообменником, осуществляющим подогрев по ходу воздуха, установлен еще один датчик температуры теплоносителя.

При этом в щите автоматизации смонтированы: кнопка и сигнальная лампа включения системы управления, кнопки пуск и стоп вентилятора, сигнальная лампа о его включении и выключении, сигнальная лампа опасности замерзания воздухоподогревателя со звуковой сигнализацией, также смонтирован контроллер, к которому подключены датчики температуры и исполнительные механизмы клапанов. Принципиальная схема приточной установки с основным набором технических средств и оборудования представлена на рис.1.

Рис. 1. Принципиальная схема приточной установки: 1 – фильтр; 2 – горячий контур (калорифер); 3 – холодный контур; 4 – компрессорно-конденсатный блок (ККБ); 5 – вентилятор; 6 – шумоглушитель; 7 – датчик температуры наружного воздуха; 8 – электропривод воздухозаборных заслонок; 9, 12 – датчик перепада давления на фильтре; 10 – противозамораживающий термостат по стороне воздуха; 11 – электропривод клапана на холодном контуре; 13 – датчик температуры приточного воздуха; 14 – датчик температуры в помещении; ОП – обслуживаемое помещение.

В рассматриваемой системе в зависимости от разности между требуемой температурой (уставкой) и реальной температурой, измеренной датчиком в помещении, управляющее устройства должны управлять входными заслонками, скоростью вращения вентилятора, трехходовым клапаном на горячем контуре, водяным насосом, а также обеспечить защиту от замораживания калорифера и перегрева двигателя вентилятора.

Холодный контур представлен ККБ, который в режиме «лето» находится либо в положении «включено», либо в положении «выключено» и управляется дискретным сигналом. Наладка и эксплуатация СВК показали необходимость выполнения целого ряда требований в режимах запуск, остановка или авария, выбор уставок (табл.1), последовательность обработки информации и формирование управляющих воздействий.

Табл. 1. Значение уставок приточной системы
Параметр	Наименование	Значение
Tприт	Заданная температура приточного воздуха	22 °С
Tобр.зад	Заданная температура воды в обратном трубопроводе	45 °С
Tобр.мин	Минимальная температура воды в обратном трубопроводе	20 °С
Tвозд	Минимальная температура воздуха за калорифером в трубопроводе	6 °С
Tлетн	Температура наружного воздуха, при котором система меняет режим работы	8 °С
Рдоп	Допустимое падение давления на фильтре и вентиляторе	150 – 300 Па

При управлении системой приточной вентиляции важно обеспечить следующие условия:

1. Выбор способа управления (ручное по месту/автоматические со щита управления);

2. Предусмотреть режимы зима/лето/дежурный;

3. Поддержание заданной температуры приточного воздуха с помощью регулирования трехходового клапана;

4. Защиту от превышения температуры обратной воды;

5. Защиту от замораживания калорифера по воздуху;

6. Отключение вентилятора при срабатывании защиты от замораживания;

7. Сигнализация опасности замерзания;

8. Сигнализация нормальной работы.

В основу функционирования САУ должен быть положен принцип обратной связи: выработка управляющих воздействий на основе информации об объекте, полученной с помощью датчиков. Контур регулирования температуры приточного воздуха представлен водяным калорифером, через который пропускается теплоноситель и электроприводом трехходового клапана. Структурная схема автоматической системы регулирования (АСР) температуры приточного воздуха приведена на рис. 2.

Структурная схема АСР температуры приточного воздуха

Текущее значение регулируемого параметра Тприт, измеренное при помощи соответствующего измерительного датчика, подается на УС. Датчик преобразует Тприт в унифицированный аналоговый сигнал, пропорциональный от 4 до 20 мА. Затем разница Тприт – Туст поступает на вход регулирующего устройства (ПЛК). ПЛК по определенному закону ПИД – регулирования в зависимости от сигнала рассогласования выдает выходной сигнал, который подается на исполнительный механизм (ИМ).

Через регулирующий орган (РО) воздействие, усиленное до необходимого уровня мощности, управляет положением трехходового клапана в положение. Электропривод открывает или закрывает трехходовой клапан до положения, при котором ошибка ε = Tуст – Тприт будет минимальной.

Простейшим является пропорциональный закон регулирования, в котором входной сигнал ε = Туст – Тприт и выходной Uр связаны между собой постоянным коэффициентом Кп. Этот коэффициент и есть параметр настройки такого регулятора, который называют Прегулятор. П-регулятор

ы обладают большой статической ошибкой (при малых значениях Кп) и склонностью к автоколебаниям (при больших значениях Кп). Поэтому при более высоких требованиях к регулирующим функциям систем автоматики по точности и устойчивости применяют и более сложные законы регулирования. В основном в специальных системах кондиционирования воздуха применяются пропорционально-интегральные (по ПИ-закону) регуляторы[3].

Создание организованного воздухообмена с применением различных технических средств — приточно-вытяжных установок, вентиляторов, систем чиллер-фанкойл и так далее позволяет реализовать благоприятные и комфортные условия для человека в производственных помещениях, тем самым повысить производительность труда.