Автоматизация процессов теплогазоснабжения и вентиляции

1. Системы обеспечения микроклимата как объекты автоматизации

Поддержание в зданиях и сооружениях заданных параметров микроклимата обеспечивается комплексом инженерных систем теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата. Этим комплексом осуществляется выработка тепловой энергии, транспортирование горячей воды, пара и газа по тепловым и газовым сетям к зданиям и использование этих энергоносителей для производственных и хозяйственных нужд, а также для поддержания в них заданных параметров микроклимата.

Система теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата включает в себя наружные системы централизованного теплоснабжения и газоснабжения, а также внутренние (расположенные внутри здания) инженерные системы обеспечения микроклимата, хозяйственных и производственных нужд.

Система централизованного теплоснабжения включает генераторы тепла (ТЭЦ, котельные) и тепловые сети, по которым осуществляется снабжение теплотой потребителей (систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения).

Система централизованного газоснабжения включает газовые сети высокого, среднего и низкого давления, газораспределительные станции (ГРС), газорегуляторные пункты (ГРП) и установки (ГРУ). Она предназначена для снабжения газом теплогенерирующих установок, а также жилых, общественных и промышленных зданий.

Система кондиционирования микроклимата (СКМ) представляет собой комплекс средств, которые служат для поддержания в помещениях зданий заданных параметров микроклимата. К СКМ относятся системы отопления (СВ), вентиляции (СВ), кондиционирования воздуха (СКВ).

Режим отпуска теплоты и газа различен для различных потребителей. Так расход теплоты на отопление зависит в основном от параметров наружного климата, а потребление теплоты на горячее водоснабжение определяется расходом воды, который изменяется в течение суток и по дням недели. Теплопотребление на вентиляцию и кондиционирование воздуха зависит как от режима работы потребителей, так и от параметров наружного воздуха. Потребление газа изменяется по месяцам года, дням недели и по часам суток.

Надежное и экономичное снабжение теплотой и газом различных категорий потребителей достигается применением нескольких ступеней управления и регулирования. Централизованное управление отпуском теплоты осуществляется на ТЭЦ или в котельной. Однако оно не может обеспечить необходимый гидравлический и тепловой режимы у многочисленных потребителей теплоты. Поэтому применяются промежуточные ступени поддержания температуры и давления теплоносителя на центральных тепловых пунктах (ЦТП).

Управление работой систем газоснабжения осуществляется поддержанием постоянного давления в отдельных частях сети независимо от потребления газа. Требуемое давление в сети обеспечивается редуцированием газа в ГРС, ГРП, ГРУ. Кроме того.в ГРС и ГРП имеются устройства для отключения подачи газа при недопустимом повышении или понижении давления в сети.

Системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха осуществляют регулирующие воздействия на микроклимат с целью приведения его внутренних параметров в соответствие с нормируемыми значениями. Поддержание температуры внутреннего воздуха в заданных пределах в течение отопительного периода обеспечивается системой отопления и достигается изменением количества теплоты, передаваемой в помещение отопительными приборами. Системы вентиляции предназначены для поддержания в помещении допустимых значений параметров микроклимата исходя из комфортных или технологических требований к параметрам внутреннего воздуха. Регулирование работой систем вентиляции осуществляется изменением расходов приточного и удаляемого воздуха. Системы кондиционирования воздуха обеспечивают поддержание в помещении оптимальных значений параметров микроклимата исходя из комфортных или технологических требований.

Системы горячего водоснабжения (СГВ) обеспечивают потребителей горячей водой для бытовых и хозяйственных нужд. Задача управления СГВ заключается в поддержании у потребителя заданной температуры воды при ее переменном потреблении.

2. Звено автоматизированной системы

Всякая система автоматического управления и регулирования состоит из отдельных элементов, выполняющих самостоятельные функции. Таким образом, элементы автоматизированной системы можно подразделить по их функциональному назначению.

В каждом элементе осуществляется преобразование каких-либо физических величин, характеризующих протекание процесса регулирования. Наименьшее число таких величин для элемента равно двум. Одна из этих величин является входной, а другая - выходной. Происходящее в большинстве элементов преобразование одной величины в другую имеют только одно направление. Например, в центробежном регуляторе изменение частоты вращения вала приводят к перемещению муфты, но перемещение муфты внешней силой не вызовет изменения частоты вращения вала. Такие элементы системы, обладающие одной степенью свободы, называют элементарными динамическими звеньями.

Объект управления можно рассматривать как одно из звеньев. Схема, отражающая состав звеньев и характер связи между ними, называется структурной схемой.

Связь между выходной и входной величинами элементарного динамического звена в условиях его равновесия называется статической характеристикой. Динамическое (во времени) преобразование величин в звене определяется соответствующим уравнением (обычно дифференциальным), а также совокупностью динамических характеристик звена.

Звенья, входящие в состав той или иной системы автоматического управления и регулирования, могут иметь разный принцип действия, разное конструктивное исполнение и т.п. В основу классификации звеньев положен характер зависимости между входной и выходной величинами в переходном процессе, который определяется порядком дифференциального уравнения, описывающего динамическое преобразование сигнала в звене. При такой классификации все конструктивное многообразие звеньев сводится к небольшому числу их основных типов. Рассмотрим основные типы звеньев.

Усилительное (безынерционное, идеальное, пропорциональное, безъемкостное) звено характеризуется мгновенной передачей сигнала со входа на выход. При этом выходная величина не меняется во времени, а динамическое уравнение совпадает со статической характеристикой и имеет вид

Здесь х, у - входная и выходная величины соответственно; к - коэффициент передачи.

Примерами усилительных звеньев могут служить рычаг, механическая передача, потенциометр, трансформатор.

Запаздывающее звено характеризуется тем, что выходная величина повторяет входную, но с запаздыванием Лт.

у(т) = х(т- Лт).

Здесь т- текущее время.

Примером запаздывающего звена является транспортное устройство или трубопровод.

Апериодическое (инерционное, статическое, емкостное, релаксационное) звено преобразует входную величину в соответствие с уравнением

Здесь Г - постоянный коэффициент, характеризующий инерционность звена.

Примеры: помещение, воздухонагреватель, газгольдер, термопара и т.п.

Колебательное (двухъемкостное) звено преобразует входной сигнал в сигнал колебательной формы. Динамическое уравнение колебательного звена имеет вид:

Здесь Ti, Тг- постоянные коэффициенты.

Примеры: поплавковый дифманометр, мембранный пневмокла-пан и т.п.

Интегрирующее (астатическое, нейтральное) звено преобразует входной сигнал в соответствии с уравнением

Примером интегрирующего звена может служить электрическая цепь с индуктивностью или емкостью.

Дифференцирующее (импульсное) звено формирует на выходе сигнал, пропорциональный скорости изменения входной величины. Динамическое уравнение звена имеет вид:

Примеры: тахометр, демпфер в механических передачах. Обобщенное уравнение любого звена, объекта управления или автоматизированной системы в целом можно представить в виде:

где а, Ь - постоянные коэффициенты.

3. Переходные процессы в системах автоматического регулирования. Динамические характеристики звеньев

Процесс перехода системы или объекта регулирования из одного равновесного состояния в другое называется переходным процессом. Переходный процесс описывается функцией, которая может быть получена в результате решения динамического уравнения. Характер и продолжительность переходного процесса определяются структурой системы, динамическими характеристиками ее звеньев, видом возмущающего воздействия.

Внешние возмущения могут быть различными, но при анализе системы или ее элементов ограничиваются типовыми формами воздействий: единичным ступенчатым (скачкообразным) изменением во времени входной величины или ее периодическим изменением по гармоническому закону.

Динамические характеристики звена или системы определяют их реакцию на такие типовые формы воздействий. К ним относятся переходная, амплитудно-частотная, фазо-частотная, амплитудно-фазовая характеристики. Они характеризуют динамические свойства звена или автоматизированной системы в целом.

Переходная характеристика представляет собой реакцию звена или системы на единичное ступенчатое воздействие. Частотные характеристики отражают реакцию звена или системы на гармонические колебания входной величины. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) - это зависимость отношения амплитуд выходного и входного сигналов от частоты колебаний. Зависимость сдвига по фазе колебаний выходного и входного сигналов от частоты называется фазо-частотной характеристик (ФЧХ). Объединив обе упомянутые характеристики на одном графике, получим комплексную частотную характеристику, которую называют еще амплитудно-фазовой характеристикой (АФХ).

Размер: px

Начинать показ со страницы:

Транскрипт

1 Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Полоцкий государственный университет» ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА В СИСТЕМАХ ТГВ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС для студентов специальности «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» Составление и общая редакция Н.В. Чепиковой Новополоцк 2005

2 УДК (075.8) ББК 34.9 я 73 Т 38 РЕЦЕНЗЕНТЫ: А.С. ВЕРШИНИН, канд. техн. наук, инженер-электроник ОАО «Нафтан»; А.П. ГОЛУБЕВ, ст. преподаватель кафедры технической кибернетики Рекомендован к изданию методической комиссией радиотехнического факультета Т 38 Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ: Учеб.-метод. комплекс для студ. спец / Сост. и общ. ред. Н.В. Чепиковой. Новополоцк: УО «ПГУ», с. ISBN Х Соответствует учебной программе дисциплины «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» для специализации специальности «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна». Рассмотрены назначение систем автоматического контроля; принципы действия и конструкции контрольно-измерительных приборов, автоматических регуляторов и управляющих устройств, широко применяемых при автоматизации систем теплогазоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха, водоснабжения и водоотведения. Приведены темы изучаемого курса, их объем в часах лекционных и практических занятий, изложены теоретические и практические основы по техническим средствам автоматизации и вычислительной технике, применяемым в схемах автоматизации систем ТГВ. Представлены задания для практических занятий, рекомендации по организации рейтингового контроля изучения дисциплины, вопросы к зачету. Предназначен для преподавателей и студентов вузов данной специальности. Может быть использован студентами специализации специальности «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов. УДК (075.8) ББК 34.9 я 73 ISBBN Х УО «ПГУ», 2005 Чепикова Н.В., сост., 2005

3 СОДЕРЖАНИЕ ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ... 5 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ... 8 СТРУКТУРА УЧЕБНОГО КУРСА Модуль Модуль Модуль Модуль Модуль УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ Глава 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Измерение параметров технологических процессов. Принципы и методы измерений Погрешности измерений. Виды и группы погрешностей Глава 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ДАТЧИКИ Классификация измерительной аппаратуры и датчиков Государственная система промышленных приборов. Стандартизация и унификация средств автоматизации Определение погрешностей прибора Глава 3. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ В СИСТЕМАХ ТГВ Контактный метод измерения температуры Измерение температуры термоэлектрическим методом Неконтактный метод измерения температуры Методы и средства измерения давления Расчет жидкостно-механических манометров Методы и средства измерения влажности Методы и средства измерения расхода и количества вещества Измерение расхода с помощью расходомеров скоростного напора Методы и средства для определения состава и физико-химических свойств вещества Методы и средства измерения уровня Измерение уровня неагрессивной жидкости в открытом резервуаре с применением дифманометров Глава 4. ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ Усилительно-преобразовательные устройства

4 4.2. Регулирующие органы Расчет регулирующего органа для регулирования расхода воды Исполнительные механизмы Автоматические регуляторы Выбор регуляторов на основании расчетов Глава 5. СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ Классификация и назначение систем телемеханики Системы телеизмерения, телеуправления, и телесигнализации Условно-графическое обозначение приборов и средств автоматизации Принципы построения управляющих вычислительных комплексов Назначение и общая характеристика промышленных контроллеров Правила позиционного обозначения приборов и средств автоматизации Приложение ЛИТЕРАТУРА

5 ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ 1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ 1.1. Цель преподавания дисциплины Основной целью преподавания дисциплины «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» является получение студентами комплекса знаний по техническим средствам автоматизации и вычислительной техники, применяемых в системах теплогазоснабжения и вентиляции Задачи изучения дисциплины Основные задачи дисциплины: изучение студентами назначения и устройства технических средств автоматизации и вычислительной техники; приобретение студентами навыков в выборе и расчете технических средств автоматизации, применяемых для построения систем технологического контроля, автоматизированных систем управления технологическими процессами теплогазоснабжения и вентиляции. Для достижения поставленной цели и решения поставленных задач в результате изучения дисциплины «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» студент должен: иметь представление: об основных принципах и задачах автоматизированного управления процессами в системах ТГВ; о классификации подсистем автоматизации; о принципах построения функциональных схем автоматического регулирования; знать: принцип действия, устройство, характеристики основных технических средств автоматизации, включая микропроцессорную технику; методы, принципы, средства контроля основных параметров технологических процессов в системах ТГВ; принципиальные конструктивные решения систем автоматизации. 5

6 уметь использовать: методику анализа исходных данных при разработке расширенного технического задания на проектирование схем автоматизации систем ТГВ; современные достижения при выборе средств автоматизации; документы по соблюдению требований стандартизации и метрологического обеспечения технических средств автоматизации; пакеты автоматизированного проектирования для выбора и расчета технических средств; владеть методами выбора технических средств из совокупности существующих применительно к конкретной задаче; иметь опыт работы с измерительными приборами Место дисциплины в учебном процессе Курс является дисциплиной специализации в подготовке инженерастроителя по специальности «Теплогазоснабжение, вентиляция и охрана воздушного бассейна» и частью дисциплины «Автоматизированное управление процессами в системах ТГВ». Знания, полученные в результате изучения данной дисциплины необходимы при выполнении раздела по автоматизации в дипломном проекте. Перечень дисциплин, необходимых студентам для изучения данной дисциплины: высшая математика (дифференциальные и интегральные исчисления, линейные и нелинейные дифференциальные уравнения). физика (гидравлика, механика); электротехника и электрооборудование; вычислительная техника и информатика; 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Дисциплина «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ», согласно учебному плану по специальности читается на 5-м курсе обучения, в осеннем семестре (18 учебных недель) и включает в себя: 36 часа лекционных занятий (2 часа в неделю); 18 часов практических занятий (девять 2-х часовых практических занятий). Итоговой формой контроля знаний по данному курсу является зачет. 6

7 РАБОЧАЯ ПРОГРАММА Наименование разделов и тем лекций Количество часов 1. Назначение и основные функции системы автоматического контроля 2 2. Измерительные приборы и датчики 4 3. Методы и средства измерения основных параметров в системах ТГВ Промежуточные устройства систем 8 5. Способы передачи информации в системах 8 ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Наименование работы Количество часов 1. Определение погрешности и класса точности прибора 2 2. Измерение температуры термоэлектрическим методом 2 3. Расчет жидкостно-механических манометров 2 4. Измерение расхода с помощью расходомеров скоростного напора 2 5. Измерение уровня с помощью дифманометров 2 6. Расчет и выбор регулирующего органа 2 7. Выбор типа автоматического регулятора 2 8. Условно-графическое обозначение приборов и средств автоматизации на функциональных схемах 2 9. Правила позиционного обозначения приборов и средств автоматизации на функциональных схемах 2 7

8 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ Для изучения дисциплины «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» предлагается модульная система. Весь материал разбит на пять тематических модулей для использования на лекционных и практических занятиях, причем каждый модуль содержит определенное количество учебных элементов (УЭ). Каждый УЭ рассчитан на 2 учебных часа лекционных занятий. Учебные элементы, содержащие практические занятия по дисциплине, рассчитаны на 2 аудиторных часа. Все УЭ содержат руководство к обучению, состоящее из комплексной цели, показывающей требования к умениям, знаниям и навыкам, которыми должны овладеть студенты в процессе изучения данного УЭ. В конце каждого модуля имеется УЭ контроля, представляющий собой набор вопросов, заданий и упражнений, которые необходимо выполнить после изучения модуля. Если студент уверен, что обладает достаточными знаниями, умениями и навыками, то необходимо пройти запланированную форму контроля. При неудачном выполнении выходного теста студенту потребуется вновь изучить данный модуль полностью. СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ Для оценки работы студентов в рамках данного курса предлагается рейтинговая система контроля успеваемости. Данная система является накопительной и предполагает суммирование баллов, выставляемых за все виды учебных активностей в течение прохождения курса. Итоговая сумма, набранная студентом за время прохождения курса, является индивидуальным рейтингом студента (ИРС). Правила назначения баллов рассмотрены далее, в соответствующих разделах содержания. ЛЕКЦИОННАЯ ЧАСТЬ КУРСА Целью лекционных занятий является освоение основной части теоретического материала по курсу. Промежуточный контроль освоения теоретической части курса проводится в виде тестов, дважды в течение семестра, на аттестационных неделях. Тест состоит из вопросов по пройденному материалу. Правильный ответ на вопрос оценивается в 5 баллов рейтинга. Дата проведения тестов объявляется заранее. 8

9 ПРАКТИКУМ Целью практикума является освоение расчетов измерительных приборов и средств автоматизации, позволяющих установить физический смысл методов измерения применительно к конкретным условиям. Результат каждого занятия оценивается в 10 баллов рейтинга. АТТЕСТАЦИЯ (промежуточный контроль успеваемости) Для положительной аттестации индивидуальный рейтинг студента по всем учебным работам на момент аттестации должен составлять не менее 2/3 от среднего ИРС в группе. ЗАЧЕТ (итоговый контроль успеваемости) Зачет представляет собой письменный тест, на выполнение которого отводится 45 минут. Тест состоит из 18 вопросов с ответами выборочного типа, для получения зачета необходимо не менее 12 верных ответов. Для допуска к зачету необходимо набрать не менее 70 баллов рейтинга по практикуму. Зачетный тест проводится на зачетной неделе, время и место проведения объявляется заранее. Тест выполняется на специальном бланке, выданным преподавателем. Пользование конспектом запрещено. Студенты, имеющие индивидуальный суммарный рейтинг по результатам семестра на 50 или более процентов больше, чем средний в группе, получают зачет автоматом. 9

10 СТРУКТУРА УЧЕБНОГО КУРСА Модульный состав курса «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» М-1 М-2 М-3 М-4 М-5 М-R М-К М-1 Назначение и основные функции системы автоматического контроля (САК). М-2 Измерительные приборы и датчики. М-3 Методы и средства измерения основных параметров в системах ТГВ. М-4 Промежуточные устройства систем. М-5 Способы передачи информации в системах. М-R Обобщение по дисциплине. М-К Выходной итоговый контроль. ВОПРОСЫ, ИЗУЧАЕМЫЕ НА ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЯХ (ПО МОДУЛЯМ) Модуль 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Основные параметры технологических процессов в системах ТГВ. Измерение параметров технологических процессов в системах ТГВ (понятие измерения). Автоматический контроль сред в системах ТГВ. Назначение и основные функции системы автоматического контроля (САК). Принципы и методы измерений. Точность измерений. Погрешность измерений. Виды и группы погрешностей. Модуль 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ДАТЧИКИ Классификация измерительной аппаратуры и датчиков. Измерительный прибор. Первичный преобразователь (понятие и определение датчика). Статические и динамические характеристики датчиков. Государственная система промышленных приборов. Вторичные приборы САК. 10

11 Модуль 3. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ В СИСТЕМАХ ТГВ Жидкостные термометры расширения. Термометры расширения твердых тел. Манометрические термометры. Термоэлектрические термометры. Термометры сопротивления. Оптические пирометры излучения. Радиационные пирометры излучения. Жидкостные, колокольные, пружинные, мембранные, сильфонные манометры. Тензорезисторные преобразователи. Психрометрический метод измерения. Принцип действия психрометра. Метод точки росы. Электролитический метод измерения. Электролитические датчики влажности. Принцип работы и конструктивное исполнение этих датчиков. Расходомеры переменного перепада давления. Виды сужающих устройств. Расходомеры постоянного перепада давления. Конструкции, принцип действия. Ультразвуковой метод измерения расхода. Счетчики количества. Вихревые расходомеры. Электромагнитные расходомеры. Электрические методы анализа газов. Электрический газоанализатор. Кондуктометрический метод измерения. Принцип действия кондуктометрического газоанализатора. Тепловой, магнитный метод измерения. Термомагнитный кислородомер. Химический газоанализатор. Поплавковые, гидростатические, электрические, акустические уровнемеры. Модуль 4. ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ УСТРОЙСТВА СИСТЕМ Усилители. Сравнение гидравлических, пневматических, электрических усилителей. Реле. Многокаскадное усиление. Гидравлические, электрические, пневматические исполнительные механизмы. Характеристики распределительных органов. Основные типы распределительных органов. Регулирующие устройства. Классификация автоматических регуляторов. Основные свойства регуляторов. Выбор типа регулятора. Выбор оптимальных значений параметров регулятора. Модуль 5. СПОСОБЫ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ В СИСТЕМАХ Классификация и назначение систем телемеханики. Системы телеуправления, телесигнализации, телеизмерения. 11

12 Принципы построения управляющих вычислительных комплексов. Особенности эксплуатации УВК в системах. Назначение и общая характеристика промышленных контроллеров. Модуль R. ОБОБЩЕНИЕ ПО ДИСЦИПЛИНЕ Обобщить наиболее существенные знания по дисциплине, выразить их в форме краткого резюме. Для этого ответьте на следующие вопросы: 1. В чем заключаются основные функции системы автоматического контроля? 2. Перечислите основные требования, предъявляемые к техническим средствам автоматизации. 3. Что такое принцип, метод измерения? 4. Как определяется класс точности прибора? 5. Как классифицируются приборы и средства автоматизации? 6. Что такое «датчик»? 7. Перечислите основные статические и динамические характеристики датчиков. 8. Что такое ГСП? Поясните назначение и предпосылки создания ГСП. 9. В чем назначение вторичных приборов в системе автоматического контроля? 10. Перечислите методы и средства измерения температуры, давления, влажности, расхода, уровня, состава и физико-химических свойств вещества. 11. Назовите основное назначение усилителей в САР. 12. Что такое многокаскадное усиление? 13. В чем заключается назначение регулирующего органа? 14. Назовите основные характеристики РО. 15. Какие виды исполнительных устройств вы знаете? 16. Перечислите основные требования, предъявляемые к исполнительным устройствам. 17. Назовите основные характеристики сервомоторов. 18. Как классифицируют электрические двигатели? 19. Что такое регулятор? 20. По каким признакам классифицируются регуляторы? 21. Какие основные свойства регуляторов вы знаете? 22. Перечислите функции, выполняемые устройствами телемеханики, применяемые в системах ТГВ. 12

13 23. Для чего применяют телеизмерение в системах ТГВ? 24. Что позволяет осуществлять телеуправление? 25. Для чего используется телесигнализация? 26. Что представляет собой УВК? 27. Назовите отличия УВК от универсальных ЭВМ. 28. Для чего необходимо использование промышленных контроллеров? 29. Назовите современные тенденции построения промышленных контроллеров. 30. Перечислите базовые функции промышленного контроллера. Модуль К. ВЫХОДНОЙ ИТОГОВЫЙ КОНТРОЛЬ Итак, вы изучили дисциплину «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ». После изучения данной дисциплины вы должны: иметь представление об основных принципах и задачах автоматизированного управления процессами в системах ТГВ; знать методы и средства измерения основных параметров технологических процессов в системах ТГВ; знать принцип действия, устройство, характеристики основных технических средств автоматизации, включая микропроцессорную технику; уметь использовать современные достижения при выборе технических средств автоматизации, документы по соблюдению требований стандартизации и метрологического обеспечения технических средств автоматизации; владеть методами выбора технических средств из совокупности существующих применительно к конкретной задаче. По окончанию изучения дисциплины «Технические средства автоматизации и вычислительная техника в системах ТГВ» Вам необходимо сдать зачет. 13

14 Модуль 1. Назначение и основные функции системы автоматического контроля УЭ-1 УЭ-К УЭ-1 Назначение и основные функции САК. Погрешность измерений. Виды и группы погрешностей. УЭ-К Выходной контроль по модулю. Модуль 1. Назначение и основные функции системы автоматического контроля Руководство по обучению УЭ-1. Назначение и основные функции САК. Принципы и методы измерений. Виды и группы погрешностей Учебные цели УЭ-1 Студент должен: иметь представление об основных параметрах технологических процессов системах ТГВ; знать: - назначение и основные функции системы автоматического контроля, - принципы и методы измерений, - определения точности и погрешности измерений, - основные виды и группы погрешностей, - понятия класса точности прибора, поверки, юстировки прибора; владеть методикой расчета погрешностей и определением класса точности прибора; уметь производить выбор прибора по справочной литературе. Для успешного овладения материалом УЭ-1 следует изучить п.п учебного материала УМК. УЭ-К. Выходной контроль по модулю После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы и выполнив тестовые задания: 1. Назовите основные параметры технологических процессов в системах ТГВ. 2. В чем заключаются основные функции системы автоматического контроля? 3. Перечислите основные требования, предъявляемые к техническим средствам автоматизации. 4. Что понимают под «измерением»? 5. Какие бывают измерения? 6. Что такое принцип, метод измерения? 7. Дайте определение точности и погрешности измерения. 8. Какие виды погрешностей вы знаете? 9. Как определяется класс точности прибора? 10. Что называют поверкой прибора? 11. Для чего производится градуировка и юстировка приборов? 14

15 Тестовое задание: 1. Измерительный прибор относится к классу точности 2,5. Какую погрешность характеризует этот класс: а) систематическую; б) случайную; в) грубую? 2. К каким видам погрешностей надо относить погрешность, возникающую при изменении сопротивления соединительных линий у электрических термометров в связи с колебаниями температуры атмосферного воздуха: а) систематическим, основным; б) систематическим, дополнительным; в) случайным, основным; г) случайным, дополнительным? 3. Каким методом измерения следует считать измерение уровня с помощью водомерной стеклянной трубки (сообщающегося сосуда): а) непосредственной оценки; б) нулевым? 4. Включается ли юстировка средств измерений в комплекс операций по поверке: а) включается; б) не включается? 15

16 Модуль 2. Измерительные приборы и датчики УЭ-1 УЭ-2 УЭ-3 УЭ-К УЭ-1 Классификация измерительной аппаратуры и датчиков. УЭ-2 Государственная система приборов. Вторичные приборы САК. УЭ-3 Практическое занятие 1. УЭ-К Выходной контроль по модулю. Модуль 2. Измерительные приборы и датчики Руководство по обучению УЭ-1. Классификация измерительной аппаратуры и датчиков Учебные цели УЭ-1 Студент должен: иметь представление: - о назначении приборов и средств автоматизации, - о классификации измерительных приборов; знать: - понятие «измерительный прибор», - определение «первичный измерительный преобразователь», «промежуточный измерительный преобразователь», «передающий преобразователь», - понятие «чувствительный элемент», - классификацию датчиков, - основные статические и динамические характеристики датчиков; владеть методикой расчета статических и динамических характеристик датчика; уметь производить выбор датчиков по их характеристикам. Для успешного овладения материалом УЭ-1 следует изучить п.2.1 учебного материала УМК. УЭ-2. Государственная система приборов. Вторичные приборы САК Учебные цели УЭ-2 Студент должен: иметь представление: - о стандартизации и унификации приборов, - о предпосылках создания ГСП, - о назначении вторичных приборов в системе автоматического контроля; знать: - назначение ГСП, - классификацию приборов по виду носителей информации, - классификацию приборов по функциональному признаку, 16

17 - классификацию вторичных приборов, - конструкцию и принцип действия приборов прямого преобразования и приборов уравновешивания; владеть методикой выбора вторичных приборов в зависимости от метода измерения; уметь работать со справочной литературой. Для успешного овладения материалом УЭ-2 следует изучить п.п. 2.2 учебного материала УМК. УЭ-3. Практическое занятие 1 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 2.3 учебного материала УМК (определение погрешностей прибора). УЭ-К Выходной контроль по модулю После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы и выполнив тестовые задания: 1. Чем отличается измерительный прибор от остальных измерительных преобразователей? 2. Каково назначение промежуточных преобразователей? 3. Как классифицируются приборы и средства автоматизации? 4. Дайте определение «первичный преобразователь» - это 5. Продолжите «чувствительный элемент это 6. Перечислите основные статические и динамические характеристики датчиков. 7. Какие эксплуатационные требования предъявляются к датчикам? 8. Что такое ГСП? Поясните назначение и предпосылки создания ГСП. 9. Для чего предусмотрены различные виды унифицированных сигналов? 10. В чем назначение вторичных приборов в системе автоматического контроля? 11. Как классифицируются вторичные приборы? 12. Для чего применяются автоматические мосты в системах ТГВ? 17

18 Модуль 3. Методы и средства измерения основных параметров в системах УЭ 1 УЭ 2 УЭ 3 УЭ 4 УЭ 5 УЭ 6 УЭ 7 УЭ 8 УЭ 9 УЭ 10 УЭ 11 УЭ К УЭ-1 Контактный метод измерения температуры. УЭ-2 Практическое занятие 2. УЭ-3 Неконтактный метод измерения температуры. УЭ-4 Методы и средства для измерения давления. УЭ-5 Практическое занятие 3. УЭ-6 Методы и средства для измерения влажности газов (воздуха). УЭ-7 Методы и средства для измерения расхода и количества. УЭ-8 Практическое занятие 4. УЭ-9 Методы и средства для определения состава и физикохимических свойств вещества. УЭ-10 Методы и средства для измерения уровня. УЭ-11 Практическое занятие 5. УЭ-К Контроль по модулю. Модуль 3. Методы и средства для измерения основных параметров в системах ТГВ Руководство по обучению УЭ-1. Контактный метод измерения температуры Учебные цели УЭ-1 Студент должен: иметь представление: - об основных методах измерения температуры, - об особенностях контактных измерителей температуры; знать: - основные технические характеристики, устройство и конструкцию датчиков с механическими выходными величинами, - основные технические характеристики, устройство и конструкцию датчиков с электрическими выходными величинами, - диапазон измерения этих датчиков, схемы включения, - погрешности температурных измерений контактными датчиками; владеть навыками расчета измерения температуры термоэлектрическим методом; уметь производить выбор датчиков температуры по каталогам и справочникам. Для успешного овладения материалом УЭ-1 следует изучить п. 3.1 учебного материала УМК (контактный метод измерения температуры). 18

19 УЭ-2. Практическое занятие 2 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 3.2 учебного материала УМК (измерение температуры термоэлектрическим методом). УЭ-3. Неконтактный метод измерения температуры Учебные цели УЭ-3 Студент должен: иметь представление: - об основных способах измерения температуры неконтактным методом, - об особенностях бесконтактных измерителей температуры; знать: - основные технические характеристики, устройство пирометров, - диапазон измерений, - погрешности температурных измерений с помощью пирометров, методы их уменьшения; уметь использовать знания для выбора пирометров в зависимости от их характеристик по каталогам и справочникам. Для успешного овладения материалом УЭ-3 следует изучить п. 3.3 учебного материала УМК (неконтактный метод измерения температуры). УЭ-4. Методы и средства для измерения давления (разрежения) Учебные цели УЭ-4 Студент должен: иметь представление: - о методах измерения давления, - о единицах измерения давления; знать: - классификацию приборов для измерения давления в зависимости от измеряемой величины, - классификацию приборов для измерения давления в зависимости от принципа действия, - конструкцию, принцип действия, диапазон измерений датчиков давления, - достоинства и недостатки этих приборов; владеть методами выбора датчиков давления из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче; уметь использовать современные достижения при выборе датчиков давления в схемах автоматизации систем ТГВ. Для успешного овладения материалом УЭ-4 следует изучить п. 3.4 учебного материала УМК (методы и средства для измерения давления) УЭ-5. Практическое занятие 3 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 3.5 учебного материала УМК (расчет жидкостно-механических манометров). УЭ-6. Методы и средства для измерения влажности газов Учебные цели УЭ-6 Студент должен: иметь представление: - о влажности, как о физическом параметре, - об относительной, абсолютной влажности, - об энтальпии, - о температуре точки росы; 19

20 знать: - психрометрический, электролитический методы измерения влажности, - метод точки росы, - принцип действие и конструктивное исполнение датчиков, используемых для измерения влажности, диапазон измерений, - достоинства и недостатки датчиков влажности; уметь использовать современные достижения при выборе датчиков влажности в схемах автоматизации систем ТГВ; владеть методами выбора датчиков влажности из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче. Для успешного овладения материалом УЭ-6 следует изучить п. 3.6 учебного материала УМК (методы и средства для измерения влажности). УЭ-7. Методы и средства для измерения расхода Учебные цели УЭ-7 Студент должен: иметь представление: - о методах измерения расхода, - о единицах измерения расхода, - о группах расходомеров; знать: - виды сужающих устройств, - конструкцию, принцип действия, диапазон измерений расходомеров переменного перепада давления, постоянного перепада давления, ультразвуковых расходомеров, тепломеров, - конструктивное исполнение и принцип действия счетчиков количества, - погрешности измерения этих устройств; уметь использовать современные достижения при выборе расходомеров в схемах автоматизации систем ТГВ; владеть методами выбора сужающих устройств и расходомеров из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче. Для успешного овладения материалом УЭ-7 следует изучить п. 3.7 учебного материала УМК (методы и средства для измерения расхода и количества). УЭ-8. Практическое занятие 4 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 3.8 учебного материала УМК (измерение расхода с помощью расходомеров скоростного напора). УЭ-9. Методы и средства для определения состава и физико-химических свойств вещества Учебные цели УЭ-9 Студент должен: иметь представление о физико-химических методах анализа газов; знать: - виды электрических методов измерения, - на чем основано действие электрических, кондуктометрических, кулонометрических газоанализаторов, - тепловой метод измерения, - магнитный метод измерения, - принцип действия приборов, в основу которых положены эти методы измерения, - принцип действия химических газоанализаторов; уметь использовать современные достижения при выборе приборов для определения состава и физико-химических свойств вещества; 20

21 владеть методами выбора этих приборов из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче. Для успешного овладения материалом УЭ-9 следует изучить п. 3.9 учебного материала УМК (методы и средства для определения состава и физико-химических свойств вещества). УЭ-10. Методы и средства для измерения уровня Учебные цели УЭ-10 Студент должен: иметь представление от чего зависит выбор метода контроля уровня жидкости; знать: - методы измерения уровня, - схемы измерений уровня жидкости, - устройство и принцип действия уровнемеров, сигнализаторов уровня, - диапазон измерений, - погрешности измерений; уметь использовать современные достижения при выборе уровнемеров и сигнализаторов уровня в схемах автоматизации систем ТГВ; владеть методами выбора этих приборов из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче. Для успешного овладения материалом УЭ-10 следует изучить п учебного материала УМК (методы и средства для измерения уровня). УЭ-11. Практическое занятие 5 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п учебного материала УМК (измерение уровня неагрессивной жидкости в открытом резервуаре с применением дифманометров). УЭ-К Выходной контроль по модулю После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы или выполнив задания. Вопросы для предварительного контроля к УЭ-1: 1. Как устроены термометры расширения? 2. Для чего предназначены термометры сопротивления и термисторы? 3. Поясните метод измерения температуры термопарой. 4. Когда стеклянные термометры применяют в металлических оправах? 5. Что такое градуировочная характеристика термоэлектрического термометра? 6. Какие вторичные приборы применяют при измерении температуры термометрами сопротивления? 7. Чем отличается оправа стеклянных термометров типа А от типа Б? 8. Почему в жидкостных термометрах термобаллон должен быть расположен на одном уровне с манометрической пружиной? Тестовые задания к УЭ-1: 1. В каких манометрических термометрах термобаллон заполняется низкокипящей жидкостью и ее парами: а) в газовых; б) в конденсационных; в) в жидкостных? 2. Какими приборами из перечисленных ниже нельзя измерить температуру минус 80 ºС: а) жидкостными термометрами, б) манометрическими термометрами, в) термометрами сопротивления? 21

22 3. Какими приборами из перечисленных ниже нельзя измерить температуру 800 ºС: а) термоэлектрическими термометрами, б) термометрами сопротивления? 4. Какие термопары (какой градуировки) наиболее правильно применить для измерения температуры 900 ºС: а) градуировки ПП-1; б) градуировки ХА; в) градуировки ХК? 5. Какие термопары (какой градуировки) можно применить для измерения температуры 1200 ºС: а) градуировки ПП-1; б) градуировки ХА; в) градуировки ХК? 6. В каких случаях может возникнуть в термопаре термоэдс: а) при двух одинаковых (однородных) термоэлектродах и различных температурах рабочего и свободных концов? б) при двух разнородных термоэлектродах и одинаковых температурах рабочего и свободных концов? в) при двух разнородных термоэлектродах и различных температурах рабочего и свободных концов? 7. Какие термометры сопротивления наиболее рационально применить для измерения температуры минус 25 ºС: а) медные, б) платиновые, в) полупроводниковые? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-3: 1. Какую температуру тела измеряют оптические пирометры? 2. Какой способ измерения температуры лежит в основе работы пирометра? 3. Какие из перечисленных ниже длин волн воспринимаются при измерениях температуры оптическими пирометрами: а) 0,55 мкм, б) 0,65 мкм; в) 0,75 мкм? 4. Какую температуру показывают фотоэлектрические пирометры: а) яркостную, б) радиационную, в) действительную? 5. Как градуируются радиационные пирометры? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-4: 1. Что такое избыточное, вакуумметрическое и абсолютное давление? 2. Можно ли дифманометром измерять давление? разрежение? 3. Как преобразуется измеряемое давление в пружинных и мембранных приборах для измерения давления? 4. Почему распрямляется пружина манометра под действием давления? 5. Что такое разделительная мембрана? 6. Чем отличается однотрубный манометр от U-образного? 7. Каковы основные источники погрешности при измерении U-образным манометром? 8. Что такое тензопреобразователь? 9. В чем заключается принцип действия датчика типа «Сапфир»? 10. Что является чувствительным элементом этого датчика? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-6 1. Дайте определение «Влажность это». 2. Продолжите предложение «Влажность воздуха оценивается». 3. Перечислите методы измерения влажности воздуха. 4. Где применяется гигроскопический метод измерения? 22

23 5. В чем заключается метод «точки росы»? 6. Каковы недостатки датчиков, основанных на этом методе? 7. Объясните смысл «электролитического метода» измерения влажности воздуха. 8. Назовите основной недостаток подогревных датчиков. Вопросы для предварительного контроля к УЭ-7 1. Продолжите предложение «Расход вещества это». 2. Как называют приборы для измерения расхода вещества? Для измерения количества вещества? 3. Перечислите группы расходомеров. 4. Какие виды сужающих устройств Вы знаете? 5. Почему всплывает поплавок в стеклянном ротаметре? 6. Чем отличается полный напор от скоростного? 7. Чем отличается перепад давления на сужающем устройстве от потери давления? 8. Как измеряется перепад давления в кольцевом дифманометре? 9. Перечислите достоинства и недостатки ультразвуковых расходомеров. 10. На чем основан принцип действия электромагнитных расходомеров? 11. Как разделяют счетчики количества по принципу действия? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-9 1. Назовите физико-химические методы анализа газов? 2. В чем заключается электрический метод измерения? 3. На чем основан принцип действия кондуктометрических, кулонометрических газоанализаторов? 4. Продолжите предложение «Тепловой метод измерения основан на...». 5. В каких случаях используется магнитный метод измерения? 6. Каков принцип действия химических газоанализаторов? 7. Почему контроль качества горения осуществляется по кислороду? 8. Каков принцип действия термомагнитных кислородомеров? 9. Чем отличаются автоматические газоанализаторы от переносных и каковы их достоинства и недостатки? Вопросы для предварительного контроля к УЭ От чего зависит выбор метода измерения уровня? 2. Как классифицируются приборы измерения уровня? 3. Для чего используют дифманометр в схемах измерения уровня? 4. Повлияет ли избыточное давление в емкости на показания поплавкового уровнемера? Емкостного уровнемера? 5. Какие свойства измеряемой жидкости оказывают влияние на результат измерения гидростатического уровнемера? 6. Каковы различия между уровнемерами и сигнализаторами уровня? 7. Как устроен поплавковый уровнемер? 8. Почему изменяется емкость между электродами в зависимости от уровня? 9. Где размещаются источник и приемник ультразвуковых волн при измерении уровня? 10. Для чего нужен уравнительный сосуд при измерении уровня дифманометрами? 23

24 Модуль 4. Промежуточные устройства систем УЭ-1 УЭ-2 УЭ-3 УЭ-4 УЭ-5 УЭ-6 УЭ-К УЭ-1 Усилительно-преобразовательные устройства. УЭ-2 Регулирующие органы. УЭ-3 Практическое занятие 6. УЭ-4 Исполнительные механизмы. УЭ-5 Автоматические регуляторы. УЭ-6 Практическое занятие 7. УЭ-К Контроль по модулю. Модуль 4. Промежуточные устройства систем Руководство по обучению УЭ-1. Усилительно-преобразовательные устройства Учебные цели УЭ-1 Студент должен: иметь представление о назначении усилителя в системе автоматического регулирования; знать: - классификацию усилителей, - требования, предъявляемые к усилителям, - виды гидравлических, пневматических, электрических усилителей, - устройства релейного управления, - принцип действия электронных усилителей, - необходимость использования многокаскадного усиления; владеть методами выбора усилителей, реле из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче; уметь использовать современные достижения при выборе усилителей в схемах автоматизации; Для успешного овладения материалом УЭ-1следует изучить п. 4.1 учебного материала УМК (усилительно-преобразовательные устройства). УЭ-2. Регулирующие органы Учебные цели УЭ-2 Студент должен: иметь представление о роли распределительных органов; знать: - основные типы регулирующих органов, - характеристики регулирующих органов, - назначение регулирующих устройств; владеть методикой расчета регулирующих органов; уметь использовать справочную литературу и расчет при выборе регулирующих органов. Для успешного овладения материалом УЭ-2 следует изучить п. 4.2 учебного материала УМК (регулирующие органы). 24

25 УЭ-3. Практическое занятие 6 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 4.3 учебного материала УМК (Расчет регулирующего органа для регулирования расхода воды). УЭ-4. Исполнительные механизмы Учебные цели УЭ-4 Студент должен: иметь представление о роли исполнительных механизмов; знать: - принцип классификации сервомоторов, - основные характеристики сервомоторов, - структурные схемы электрических сервомоторов, - назначение гидравлических, пневматических исполнительных механизмов, - классификацию электродвигателей, - требования, предъявляемые к исполнительным устройствам; владеть методами выбора исполнительных устройств из совокупности существующих, применительно к конкретной задаче; уметь использовать справочную литературу при выборе исполнительных устройств. Для успешного овладения материалом УЭ-4 следует изучить п.4.4 учебного материала УМК (исполнительные механизмы) УЭ-5. Автоматические регуляторы Учебные цели УЭ-5 Студент должен: иметь представление о назначении автоматических регуляторов в технологическом процессе; знать: - структуру автоматического регулятора, - классификацию автоматических регуляторов, - основные свойства регуляторов, - особенности регуляторов прерывного и непрерывного действия, - выбор оптимальных значений параметров регулятора, - критерии выбора регулятора по роду действия; владеть методами выбора регулятора на основании ориентировочных сведений об объекте; уметь использовать справочную литературу при выборе автоматического регулятора. Для успешного овладения материалом УЭ-5 следует изучить п. 4.5 учебного материала УМК (Автоматические регуляторы). УЭ-6. Практическое занятие 7 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 4.6 учебного материала УМК (Выбор регулятора на основании расчета по приведенной схеме регулирования). УЭ-К. Выходной контроль по модулю После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы или выполнив задания. Вопросы для предварительного контроля к УЭ-1 1. Назовите основное назначение усилителей в САР? 2. Как классифицируются усилители, сравните их. 25

26 3. Какие требования предъявляются к усилителям? 4. Что называют чувствительностью усилителя? 5. Где применяются пневмоусилители? 6. Что представляют собой золотниковые гидроусилители? 7. Что называют операционными усилителями? 8. Когда применяются электронные усилители? 9. Что такое многокаскадное усиление? 10. Где используется многокаскадное усиление? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-2 1. В чем заключается назначение регулирующего органа? 2. От чего зависят функциональные и конструктивные признаки регулирующих органов? 3. Какие регулирующие органы называют дроссельными, что они представляют собой? 4. Назовите основные характеристики РО. 5. Что выражает конструктивная характеристика РО? 6. При каких условиях строится расходная характеристика РО? 7. Перечислите недостатки односедельных клапанов. 8. Назовите условия установки РО. Вопросы для предварительного контроля к УЭ-4 1. Какие виды исполнительных устройств вы знаете? 2. Перечислите основные требования к исполнительным устройствам. 3. Назовите основные характеристики сервомоторов. 4. Как классифицируют электрические двигатели? 5. Для чего применяют электромагнитные приводы? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-5 1. По каким признакам классифицируются регуляторы? 2. Дайте определение «автоматический регулятор состоит из». 3. Перечислите регуляторы прерывного действия. 4. Какие регуляторы относятся к регуляторам непрерывного действия? 5. Как различают регуляторы в зависимости от используемого вида внешней энергии? 6. Какие основные свойства регуляторов Вы знаете? 7. Для чего в регуляторах применяют усилитель? 26

27 Модуль 5. Способы передачи информации в системах УЭ-1 УЭ-2 УЭ-3 УЭ-4 УЭ-5 УЭ-6 УЭ-К УЭ-1 Классификация и назначение систем телемеханики. УЭ-2 Системы телеуправления, телесигнализации, телеизмерения. УЭ-3 Практическое занятие 8. УЭ-4 Принципы построения УВК. УЭ-5 Назначение и общая характеристика контроллеров. УЭ-6 Практическое занятие 9. УЭ-К Выходной контроль по модулю. Модуль 5. Способы передачи информации в системах Руководство по обучению УЭ-1. Классификация и назначение систем телемеханики Учебные цели УЭ-1 Студент должен: иметь представление о способах передачи информации; знать: - классификацию и назначение телемеханических систем, - задачи телемеханики, - основные понятия о преобразовании информации, - функции устройств телемеханики, применяемых в системах, - понятия «канал», «сигнал», «помехоустойчивость», «модуляция»; уметь использовать полученные знания на практике. Для успешного овладения материалом УЭ-1следует изучить п. 5.1 учебного материала УМК (классификация и назначение систем телемеханики). УЭ-2. Системы телеуправления, телесигнализации, телеизмерения Учебные цели УЭ-2 Студент должен: иметь представление о системах телеизмерения, телеуправления и телесигнализации; знать: - назначение систем телеизмерения, - схемы телеизмерения ближнего и дальнего действия, - назначение систем телеуправления и телесигнализации, - классификацию устройств телеуправления, - назначение распределителей в системах телеуправления; уметь использовать полученные знания на практике. Для успешного овладения материалом УЭ-2 следует изучить п. 5.2 учебного материала УМК (системы телеуправления, телеизмерения и телесигнализации). 27

28 УЭ-3. Практическое занятие 8 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 5.3 учебного материала УМК (условно-графическое обозначение приборов и средств автоматизации). УЭ-4. Принципы построения УВК Учебные цели УЭ-4 Студент должен: иметь представление о роли ЭВМ в управлении технологическим процессом; знать: - предпосылки создания УВК, - функции УВК в управлении технологическим процессом, - отличие УВК от универсальных ЭВМ, - структурную схему включения УВК в замкнутый контур технологического процесса; уметь использовать справочную литературу по микропроцессорной технике. Для успешного овладения материалом УЭ-4 следует изучить п. 5.4 учебного материала УМК (принципы построения УВК). УЭ-5. Назначение и общая характеристика промышленных контроллеров Учебные цели УЭ-5 Студент должен: иметь представление о необходимости использования контроллеров в системе управления технологическим процессом; знать: - функции и назначение промышленных контроллеров, - современные тенденции построения промышленных контроллеров, - аппаратные средства промышленных контроллеров; уметь использовать справочную литературу по промышленным контроллерам. Для успешного овладения материалом УЭ-5 следует изучить п. 5.5 учебного материала УМК (назначение и общая характеристика промышленных контроллеров). УЭ-6. Практическое занятие 9 Для выполнения этой работы необходимо ознакомиться с п. 5.6 учебного материала УМК (правила позиционного обозначения приборов и технических средств автоматизации). УЭ-К. Выходной контроль по модулю После изучения данного модуля Вам необходимо проверить свои знания, ответив на вопросы: Вопросы для предварительного контроля к УЭ-1 1. Какова роль телемеханических систем в системе контроля? 2. Перечислите функции, выполняемые устройствами телемеханики, применяемые в системах ТГВ. 3. Перечислите основные задачи телемеханики. 4. Для чего применяют телеизмерение в системах ТГВ? 5. Что позволяет осуществлять телеуправление? 6. Для чего используется телесигнализация? 7. Дайте определение следующим понятиям: Канал связи Сигнал Помехоустойчивость 28

29 Импульс Модуляция Вопросы для предварительного контроля к УЭ-2 1. Для чего применяют системы телеизмерения ближнего и дальнего действия? 2. Поясните принцип действия схемы телеизмерения дальнего действия. 3. В чем отличие систем телеуправления от систем дистанционного и местного управления? 4. Что такое избирательность? 5. Как классифицируются устройства телеуправления? 6. Для чего используют распределители? 7. Что используют в качестве распределителей? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-4 1. В связи с чем возникла идея использования ЭВМ с системе управления технологическим процессом? 2. Что представляет собой УВК? 3. Назовите отличия УВК от универсальных ЭВМ. 4. Через какие устройства осуществляется взаимодействие УВК с внешней средой? 5. Для чего нужны АЦП и ЦАП? 6. Какие функции выполняет устройство дискретного ввода сигналов? 7. Назовите функцию устройства вывода дискретных сигналов. 8. Для чего необходима система прерываний? 9. Каковы правила эксплуатации ЭВМ? Вопросы для предварительного контроля к УЭ-5 1. Для чего необходимо использование ПК? 2. Назовите современные тенденции построения ПК. 3. Перечислите базовые функции ПК. 4. Что представляют собой аппаратные средства ПК? 5. Что обеспечивает память ПК? 6. Что реализуют средства коммуникации ПК? 7. Какую функцию выполняют устройства ввода-вывода? 8. Какую функцию выполняют средства индикации ПК? 29

30 УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ГЛАВА 1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ 1.1. Измерение параметров технологических процессов. Принципы и методы измерений Для качественного ведения любого технологического процесса необходим контроль за несколькими характерными величинами, называемыми параметрами процесса. В системах теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата основными параметрами являются температура, потоки теплоты, влажность, давление, расход, уровень жидкости и некоторые другие. В результате контроля необходимо установить, удовлетворяет ли фактическое состояние (свойство) объекта контроля заданным технологическим требованиям. Наблюдение за параметрами систем осуществляется с помощью средств контроля измерения. С процесса измерения начинаются простые, а подчас и очень сложные процессы в автоматизированных системах, и от того с какой точностью измерена исходная величина, зависит результат дальнейшего преобразования в последующих элементах системы. Суть измерения получение количественной информации о параметрах путем сравнения текущего значения технологического параметра с некоторым его значением, принятым за единицу. Результатом измерения является представление о качественных характеристиках контролируемых объектов. В прямых измерениях величину X и результат ее измерения Y находят непосредственно из опытных данных и выражают в одних единицах, Χ = Υ. Например, значение температуры по показаниям стеклянного термометра. В косвенных измерениях искомая величина Υ функционально связана со значениями величин, измеряемых прямыми способами: Υ = f (x1, x2,... x n). Например, измерение расхода жидкости или газа по перепаду давления на сужающем устройстве. Под принципом измерения понимают совокупность физических явлений, на которых основаны измерения. Средства измерений меры, измерительные приборы, устройства и преобразователи. 30

31 Метод измерений совокупность принципов и средств измерений. Известны три основных метода измерений: непосредственной оценки, сравнения с мерой (компенсационный) и нулевой. В методе непосредственной оценки значение измеряемой величины определяют непосредственно по отсчетному устройству прибора, например, стеклянного термометра, пружинного манометра и т. п. Во втором случае компенсационный метод измеряемую величину сравнивают с мерой, например, эдс термопары с известной эдс нормального элемента. Эффект нулевого метода заключается в уравновешивании измеряемой величины и известной. Он используется в мостовых схемах измерений. В зависимости от расстояния между местом измерения и показывающим устройством измерения могут быть локальными или местными, дистанционными и телеизмерениями. Наблюдение за параметрами систем осуществляется с помощью различных измерительных устройств. К ним относятся измерительные приборы и измерительные преобразователи. Средство измерения, предназначенное для выработки сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем, называют измерительным прибором. Средство измерения, вырабатывающее сигнал в форме, удобной для передачи, дальнейшего преобразования, обработки и (или) хранения, но не позволяющее наблюдателю осуществить непосредственное восприятие, называют измерительным преобразователем. Совокупность устройств, с помощью которых выполняются операции автоматического контроля, называется системой автоматического контроля (САК). Основными функциями САК: восприятие контролируемых параметров с помощью датчиков, реализация заданных требований к контролируемому объекту, сопоставление параметров с нормами, формирование суждения о состоянии объекта контроля (на основании анализа этого сопоставления), выдача результатов контроля. До появления автоматических управляющих устройств и цифровых вычислительных машин (ЦВМ) основным потребителем измерительной информации был экспериментатор, диспетчер. В современных САК измерительная информация от приборов поступает непосредственно в автоматические управляющие устройства. В этих условиях в основном использу- 31

Расширения, манометрические термометры. Термоэлектрические преобразователи, основы теории термопар. Термоэлектрические материалы. Стандартные термоэлектрические преобразователи. Поправка на температуру

1. Общие сведения об измерении. Основное уравнение измерения. 2. Классификация измерений по способу получения результата (прямые, косвенные, совокупные и совместные). 3. Методы измерений (непосредственной

ОГЛАВЛЕНИЕ ПРЕДИСЛОВИЕ... 9 РАЗДЕЛ 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОСТРОЕНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ... 10 1. Понятие системы управления... 10 2. Исторические предпосылки

Лекция 4 Устройства получения информации о состоянии процесса Устройства этой группы технических средств ГСП предназначены для сбора и преобразования информации без изменения ее содержания о контролируемых

1. Пояснительная записка 1.1. Требования к студентам Для успешного освоения дисциплины студент должен знать основные понятия и методы математического анализа, линейной алгебры, теории дифференциальных

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОНЦЕРН «БЕЛЭНЕРГО» МИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ Утверждаю Директор МГЭК Л.Н.Герасимович 2012 г. ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ Методические указания

Справочник инженера по контрольно-измерительным приборам и автоматике СОДЕРЖАНИЕ ГЛАВА I. ИЗ ИСТОРИИ ИЗМЕРЕНИЙ... 5 1.1.Метрология... 5 1.1.1. Метрология как наука об измерениях... 5 Методы измерений...

1. ОПИСАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ Наименование показателей зачетных единиц очная форма обучения ECTS 3 Укрупненная группа, направление подготовки (профиль, магистерская программа), специальности, программа

Рабочая программа Ф СО ПГУ 7.18.2/06 Министерство образования и науки Республики Казахстан Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова Кафедра теплоэнергетики РАБОЧАЯ ПРОГРАММА дисциплины

Аннотация к рабочей программе «Средства и управления» направления подготовки: 220700.62 «Автоматизация технологических процессов и производств» профиль «Автоматизация технологических процессов и производств

М. В. КУЛАКОВ Технологические измерения и приборыдля химических производств Издание 3-е, переработанное и дополненное «Допущено Министерством высшего и среднего специального образования СССР в качестве

Задание олимпиады «Линия знаний: Измерительные приборы» Инструкция по выполнению задания: I. Внимательно прочтите инструкцию к разделу II. Внимательно прочтите вопрос III. Вариант правильного ответа (только

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тюменский государственный нефтегазовый университет»

Управление образования и науки Тамбовской области Тамбовское областное государственное бюджетное образовательное учреждение среднего профессионального образования «Котовский индустриальный техникум» Рабочая

МИНИСТЕРСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕРФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» НОЯБРЬСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Липецкий государственный технический университет» Металлургический институт УТВЕРЖДАЮ Директор Чупров

«УТВЕРЖДАЮ» Декан ТЭФ Кузнецов Г.В. 2009 г. МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ Рабочая программа для направления 140400 Техническая физика специальности 140404 - Атомные электрические станции и

Федеральное агенство по образованию Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий Кафедра автоматики и автоматизации МЕТРОЛОГИЯ, СТАНДАРТИЗАЦИЯ И СЕРТИФИКАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ МУРМАНСКОЙ ОБЛАСТИ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «МОНЧЕГОРСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

Р 50.2.026-2002 УДК 681.125 088:006.354 Т80 РЕКОМЕНДАЦИИ ПО МЕТРОЛОГИИ Государственная система обеспечения единства измерений ТЕРМОПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ СОПРОТИВЛЕНИЯ И РАСХОДОМЕРЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ В УЗЛАХ КОММЕРЧЕСКОГО

1 2 3 Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году Утверждаю: Проректор по УР 2015 г. Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для исполнения в 2015-2016 учебном году на заседании

5 семестр 1. Электронные устройства. Основные определения, назначение, принципы построения. 2. Обратная связь в электронных устройствах. 3. Электронный усилитель. Определение, классификация, структурная

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ Лекция 3 Приложение. Автоматизация химикотехнологических процессов Спецификация и метрологические характеристики приборов и средств

Лекция 3 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И ИХ ПОГРЕШНОСТИ 3.1 Виды средств измерений Средство измерения (СИ) это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики,

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР Система проектной документации для строительства АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах Постановлением

Под редакцией А. С. Клюева. Наладка средств измерений и систем технологического контроля: Справочное пособие Рецензент Г. А. Гельман Редактор А. X. Дубровский 2-е издание, переработанное и дополненное

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Мордовский государственный университет им.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИСТЕТ»

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ТАМБОВСКОЙ ОБЛАСТИ ТАМБОВСКОЕ ОБЛАСТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ КОТОВСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ РАБОЧАЯ

1. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю) соотнесенных с планируемыми результатами освоения образовательной программы 1.1 Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине

Цель лабораторной работы - изучение конструкции и принципа действия измерительных преобразователей Государственной системы приборов (ГСП), а также приобретение практического опыта в выполнении метрологической

Аннотация к рабочей программе дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация в инфокоммуникациях» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины «Метрология, стандартизация и сертификация

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР СИСТЕМА ПРОЕКТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ОБОЗНАЧЕНИЯ УСЛОВНЫЕ ПРИБОРОВ И СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ В СХЕМАХ ГОСТ 21.404-85

ГОСТ 21.404-85 УДК 65.015.13.011.56:69:006.354 Группа Ж01 МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ Cистема проектной документации для строительства АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Обозначения условные приборов

1 Вопросы 1. Привести график градуировочной характеристики термопары. Записать выражение Э.Д.С. термопары в таком виде, чтобы для любых и t 2 была возможность пользоваться градуировочной таблицей термопары.

Лекция 5 СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ И И ПОГРЕШНОСТИ 5.1 Виды средств измерений Средство измерения (СИ) это техническое средство, предназначенное для измерений, имеющее нормированные метрологические характеристики,

1. Цели и задачи освоения программы дисциплины Целью освоения программы дисциплины: «Электротехнические устройства в системах автоматического управления» является формирование у студентов самостоятельных

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА МОСКВЫ Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы «ПИЩЕВОЙ КОЛЛЕДЖ 33» РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОП.05 «Автоматизация

2 1. Цели и задачи дисциплины Цель дисциплины приобретение студентами знаний о принципах работы, основных параметрах, конструкциях сенсоров, измерительных преобразователей на их основе и датчиков различного

1. КЛАССИФИКАЦИЯ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ 1.1. Основные понятия и определения Измерительное преобразование представляет собой отражение размера одной физической величины размером другой физической

Лекция 4. 2.4. Каналы передачи технологической информации. 2.5. Усилительные преобразовательные элементы Передача технологической информации на расстояние может осуществляться различными способами: 1.

1. Цели освоения дисциплины Изучение понятий, определений и терминов дисциплины, устройства и принципа действия исполнительных устройств автоматики в системах как с аппаратным, так и с программным управлением..

Билет 1 1. Состав систем автоматики. Функциональная схема системы автоматического регулирования (САР). 2. Потенциометрические датчики. Назначение принцип действия, конструкции, характеристики 3. Магнитные

Эта система представляет собой комплекс мер, обеспечивающих реализацию установленного порядка осуществления внешнеэкономической деятельности в отношении продукции, услуг и технологий двойного назначения.

Приборы для измерения уровня жидкости подразделяют на: визуальные; гидростатические; поплавковые и буйковые; электрические; акустические (ультразвуковые); радиоизотопные уровнемеры. Визуальные уровнемеры

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОЛГОГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА БИОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИИ ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ПО МЕТРОЛОГИИ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА (МИИТ)» СОГЛАСОВАНО: Выпускающая кафедра

Комитет по рыболовству Камчатский государственный технический университет Факультет мореходный Кафедра Э и ЭОС УТВЕРЖДАЮ Декан 00 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА По дисциплине «Управление техническими системами»

Содержание Введение... 5 1. Обзор методов и средств измерения постоянного и переменного напряжения... 7 1.1 Обзор методов измерения постоянного и переменного напряжений... 7 1.1.1. Метод непосредственной

МИНИСТЕРСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ И НАУКЕ РФ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» НОЯБРЬСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И

Лекция 5 Автоматические регуляторы в системах управления и их настройка Автоматические регуляторы с типовыми алгоритмами регулирования релейными, пропорциональным (П), пропорционально-интегральным (ПИ),

УДК 621.6 СИСТЕМЫ УЧЕТА НЕФТЕПРОДУКТОВ НА НЕФТЕБАЗЕ Данилова Е.С., Попова Т.А., научный руководитель канд. техн. наук Надейкин И.В. Сибирский Федеральный Университет Институт Нефти и Газа До сих пор в

Утвержден приказом ООО «Концессии водоснабжения» от 14.05.2018 168 п/п ПРЕЙСКУРАНТ ЦЕН 4 на услуги, оказываемые ООО «Концессии водоснабжения» Наименование средств измерений Стоимость с НДС, руб. 1 2 3

1 МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Департамент образования ЯмалоНенецкого автономного округа ГБОУ СПО ЯНАО «ММК» Рабочая программа учебной дисциплины П.00 Профессиональный цикл УТВЕРЖДАЮ: Зам. директора по УМР Е.Ю. Захарова 0 г. РАБОЧАЯ

На 12 листах, лист 2. 4 Трубопоршневые поверочные установки (25 1775) м 3 /ч ПГ ± 0,05% 5 Счетчики, расходомеры, преобразователи расхода жидкости, расходомеры массовые. (0,1 143360) м 3 /ч (имитационный

Производство: Датчики давления, температуры, уровня, расхода, теплосчетчики, регистраторы, блоки питания, барьеры искрозащиты, метрологическое оборудование, учебные стенды, безпроводные датчики О компании.

Н.А. Попов

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ

ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ

И ВЕНТИЛЯЦИИ

Новосибирск 2007

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ (СИБСТРИН)

Н.А. Попов
АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ

ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ

И ВЕНТИЛЯЦИИ
Учебное пособие

Новосибирск 2007

Н.А. Попов

Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции

Учебное пособие. – Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2007.
ISBN
В учебном пособии рассмотрены принципы разработки схем автоматизации и существующие инженерные решения по автоматизации конкретных систем теплогазоснабжения и теплопотребления, котельных установок, вентиляционных систем и систем кондиционирования микроклимата.

Пособие предназначено для студентов, обучающихся по специальности 270109 направления «Строительство».

Рецензенты:

– П.Т. Понамарев, к.т.н. доцент кафедры

электротехники и электротехнологий СГУПС

– Д.В. Зедгенизов, к.т.н., с.н.с. лаборатории руд- ничной аэродинамики ИГД СО РАН

© Попов Н.А. 2007 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ
	С.
Введение.................................................................................	6
1. Основы проектирования автоматизированных систем теплогазоснабжения и вентиляции………………………	8
1.1.Стадии проектирования и состав проекта системы автоматизации технологического процесса........................	8
1.2. Исходные данные для проектирования...........................	9
1.3. Назначение и содержание функциональной схемы........	10
2. Автоматизация систем теплоснабжения..............................	14
2.1. Задачи и принципы автоматизации.................................	14
2.2. Автоматизация подпиточных устройств ТЭЦ.................	15
2.3. Автоматизация теплофикационных деаэраторов………	17
2.4. Автоматизация основных и пиковых подогревателей…	20
2.5. Автоматизация насосных подстанций...............................	25
3. Автоматизация систем теплопотребления...........................	33
3.1. Общие замечания………………......................................	33
3.2. Автоматизация ЦТП……………..................................…..	34
3.3. Автоматическое регулирование гидравлических режи- мов и защита систем теплопотребления………………..	43
4. Автоматизация котельных установок……………………	47
4.1. Основные принципы автоматизации котельных………	47
4.2. Автоматизация паровых котлов…………………………	48
4.3. Автоматизация водогрейных котлов……………………	57
5. Автоматизация вентиляционных систем…………………	65
5.1. Автоматизация приточных камер……………………….	65
5.2. Автоматизация систем аспирации………………………	72
5.3. Автоматизация вытяжных вентиляционных систем…..	77
5.4. Автоматизация воздушно-тепловых завес………………	79
6. Автоматизация систем кондиционирования воздуха……	82
6.1. Основные положения…………………………………….	82
6.2. Автоматизация центральных СКВ………………………	83
7. Автоматизация систем газоснабжения…………………….	91
7.1. Городские газовые сети и режимы их работы………….	91
7.2. Автоматизация ГРС………………………………………	92
7.3. Автоматизация ГРП………………………………………	95
7.4. Автоматизация газоиспользующих установок………….	97
Список литературы…………………………………………….	101

ВВЕДЕНИЕ
Современные промышленные и общественные здания оборудуются сложными инженерными системами обеспечения микроклимата, хозяйс­твенных и производственных нужд. Надежная и безаварийная работа этих систем не может быть обеспечена без их автоматизации.

Задачи автоматизации решаются наиболее эффективно тогда, когда они прорабатываются в процессе разработки технологического процесса.

Создание эффективных систем автоматизации предопределяет необходимость глубокого изучения технологического процесса не только проектировщиками, но и специалистами монтажных, наладочных и эксплуатационных организаций.

В настоящее время уровень техники позволяет автоматизиро­вать практически любой технологический процесс. Целесообразность автоматизации решается путем нахождения наиболее рационального технического решения и определения экономической эффективности. При рациональном применении современных технических средств автоматики повышается производительность труда , снижается себестоимость продукции, повышается ее качество, улучшаются условия труда и повышается культура производства.

Автоматизация систем ТГиВ включает вопросы контроля и регу­лирования технологических параметров, управления электропривода­ми агрегатов, установок и исполнительных механизмов (ИМ), а также вопросы защиты систем и оборудования в аварийных режимах.

В учебном пособии рассмотрены основы проектирования автоматизации технологических процессов, схемы автоматизации и сущест­вующие инженерные решения по автоматизации систем ТГиВ с исполь­зованием материалов типовых проектов и отдельных разработок проектных организаций. Большое внимание уделено выбору современных технических средств автоматизации для конкретных систем.

Учебное пособие включает материалы по второй части курса ”Автоматизация и управление системами ТГиВ" и предназначено для студентов, обучающихся по специальности 270109 "Теплогазоснабжение и вентиляция". Оно может быть полезным преподавателям, аспирантам и инженерам, занимающимся вопросами работы, регулирования и автоматизации систем ТГиВ.

1. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

AВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ

ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ И ВЕНТИЛЯЦИИ

1. 
   Стадии проектирования и состав проекта

системы автоматизации технологического процесса
При разработке проектной документации по автоматизации тех­нологических процессов объектов руководствуются строительными нормами (СН) и строительными нормами и правилами (СНиП), ведомственными строительными нормами (ВСН), государственными и отрас­левыми стандартами .

В соответствии со СНИП 1.02.01-85 проектирование систем автоматизации технологических процессов выполняют в две стадии: проект и рабочая документация или в одну стадию: рабочий проект.

В проекте разрабатывается следующая основная документация: I) структурная схема управления и контроля (для сложных систем управления); 2) функциональные схемы автоматизации технологических процессов; 3) планы расположения щитов , пультов, средств вычислительной техники и т.д.; 4) заявочные ведомости приборов и средств автоматизации; 5) технические требования на разработку нестандартизированного оборудования; 6) пояснительная записка; 7) задание генпроектировщику (смежным организациям или заказчику) на разработки, связанные с автоматизацией объекта.

На стадии рабочей документации разрабатываются: 1) структурная схема управления и контроля; 2) функциональные схемы ав­томатизации технологических процессов; 3) принципиальные электрические, гидравлические и пневматические схемы контроля, автома­тического регулирования, управления, сигнализации и питания; I) общие виды щитов и пультов; 5) монтажные схемы щитов и пультов; 6) схемы внешних электрических и трубных проводок; 7) пояснительная записка; 8) заказные спецификации приборов и средств автоматизации, средств вычислительной техники, электроаппаратуры, щитов, пультов и т.д.

При двухстадийном проектировании структурные и функциональные схемы на стадии рабочей документации разрабатываются с учетом изменений технологической части или решений по автоматиза­ции, принятых при утверждении проекта. В случае отсутствия таких изменений , упомянутые чертежи включаются в состав рабочей документации без переработки.

В рабочей документации целесообразно давать расчеты регули­рующих дроссельных органов, а также расчеты по выбору регулято­ров и определения примерных значений их параметров настройки при различных технологических режимах работы оборудования.

В состав рабочего проекта при одностадийном проектировании входят: а) техническая документация, разрабатываемая в составе рабочей документации при двухстадийном проектировании; б) ло­кальная смета на оборудование и монтаж; в) задание генпроектировщику (смежным организациям или заказчику) на работы, связан­ные с автоматизацией объекта.
1.2. Исходные данные для проектирования
Исходные данные для проектирования содержатся в техническом задании на разработку системы автоматического управления техно­логическим процессом. Техническое задание составляется заказчи­ком с участием специализированной организации, которой поручает­ся разработка проекта.

Задание на проектирование системы автоматизации содержит технические требования, предъявляемые к ней заказчиком. Кроме того, к нему прикладывается комплект материалов, необходимых для проектирования.

Основными элементами задания являются перечень объектов ав­томатизации технологических агрегатов и установок, а также функции, выполняемые системой контроля и регулирования, обеспе­чивающей автоматизацию управления этими объектами. Задание со­держит ряд данных, определяющих общие требования и характеристи­ки системы, а также описывающих объекты управления: 1) основание для проектирования; 2) условия эксплуатации системы; 3) описание технологического процесса.

Основание для проектирования содержит ссылки на плановые документы, определяющие порядок проектирования автоматизирован­ного процесса, плановые сроки проектирования , стадийность проек­тирования, допустимый уровень затрат на создание системы управ­ления, технико-экономическое обоснование целесообразности проек­тирования автоматизации и оценку подготовленности объекта к ав­томатизации.

Описание условий эксплуатации проектируемой системы содержит условия протекания технологического процесса (например, класс взрыво- и пожароопасности помещений, наличие агрессивной, влажной, сырой, запыленной окружающей среды и т.д.), требования к степени централизации контроля и управления, к выбору режимов управления, к унификации аппаратуры автоматизации, условия ремонта и обслуживания парка приборов на предприятии.

Описание технологического процесса включает: а) технологические схемы процесса; б) чертежи производственных помещений с размещением технологического оборудования; в) чертежи технологического оборудования с указанием конструкторских узлов для установки датчиков контроля; г) схемы электроснабжения; д) схемы воздухоснабжения; е) данные для расчета систем контроля и регулирования; ж) данные для расчета технико-экономической эффективности систем автоматизации.

1.3. Назначение и содержание функциональной схемы
Функциональные схемы (схемы автоматизации) являются основным техническим документом , определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащения объекта управления приборами и средствами автоматизации.

Функциональные схемы автоматизации служат исходным материалом для разработки всех остальных документов проекта автоматиза­ции и устанавливают:

а) оптимальный объем автоматизации технологического процесса; б) технологические параметры, подлежащие автоматическому контролю, регулированию, сигнализации и блокировкам; в) основные технические средства автоматизации; г) размещение средств автоматизации - местных приборов, отборных устройств, аппаратуры на местных и центральных щитах и пультах, диспетчерских пунктах и т.д.; д) взаимосвязь между средствами автоматизации.

На функциональных схемах автоматизации коммуникации и трубопроводы жидкости и газа изображают условными обозначениями в соответствии с ГОСТ 2.784-70, а детали трубопроводов, арматура, теплотехнические и санитарно-технические устройства и аппаратура - по ГОСТ 2.785-70.

Приборы, средства автоматизации, электрические устройства и элементы вычислительной техники на функциональных схемах показываются в соответствии с ГОСТ 21.404-85. В стандарте первичные и вторичные преобразователи, регуляторы, электроаппаратуру показывают кружками диаметром 10 мм, исполнительные устройства - кружками диаметром 5 мм. Кружок разделяется горизонтальной чертой при изображении устройств , устанавливаемых на щитах, пультах. В верхней его части условным кодом записывают измеряемую или регулируемую величину и функциональные признаки прибора (показание, регистрация, регулирование и т.п.), в нижней - номер позиции по схеме.

Наиболее применяемые в системах ТГВ обозначения измеряемых величин: D - плотность; Е - любая электрическая величина; F - pаcход; Н - ручное воздействие; К - время, программа; L - уро­вень; М - влажность; Р - давление (разрежение); Q - качество, coстав, концентрация среды; S - скорость, частота; Т - темпера­тура; W - масса.

Дополнительные буквы, уточняющие обозначения измеряемых величин: D - разность, перепад; F - соотношение; J - автоматичес­кое переключение, обегание; Q - интегрирование, суммирование по времени.

Функции, выполняемые прибором: а) отображение информации: А -cигнализация; I - показание; R – регистрация; б) формирование вы­годного сигнала: С - регулирование; S - включение, отключение, переключение, сигнализация (Н и L - соответственно верхний и нижний пределы параметров).

Дополнительные буквенные обозначения, отражающие функциональные признаки приборов: Е - чувствительный элемент (первичное преобразование); Т - дистанционная передача (промежуточное преобразование); К - станция управления. Род сигнала: Е - электрический; Р - пневматический; G - гидравлический.

В условном обозначении прибора должны отражаться те признаки, которые используются в схеме. Например, РD1 - прибор для из­мерения перепада давления, показывающий дифманометр, РIS - прибор для измерения давления (разрежения), показывающий с контактным устройством (электроконтактный манометр, вакуумметр), LCS -электрический контактный регулятор уровня, ТС - терморегулятор, ТЕ - датчик температуры, FQ1 - прибор для измерения расхода (диафрагма, сопло и др.)

Пример выполнения функциональной схемы (см. на рис. 1.1),
Рис. 1. 1. Пример выполнения функциональной схемы

автоматизации редукционно-охладительной установки

где технологическое оборудование изображено в верхней части чертежа, а ниже в прямоугольниках показаны приборы, устанавливаемые по месту и на щите оператора (автоматизации). На функциональной схеме все приборы и средства автоматизации имеют буквенное и цифровое обозначения.

Контуры технологического оборудования на функциональных схемах рекомендуется выполнять линиями толщиной 0,6-1,5 мм; трубопроводные коммуникации 0,6-1,5 мм; приборы и средства автоматизации 0,5-0,6 мм; линии связи 0,2-0,3 мм.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

1. Системы теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата как объекты автоматизации

2. Централизованные системы теплогазоснабжения

3. Механизация и автоматизация производства систем теплогазоснабжения и вентиляции

3.1 Автоматизация систем теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата

3.2 Автоматизация систем вентиляции, кондиционирования воздуха

4. Технические средства автоматизации

4.1 Первичные преобразователи (датчики)

5. Современные схемы управления системами кондиционирования воздуха

Заключение

Список использованных источников

Введение

Актуальность. Уже в течение многих лет ведутся работы по созданию средств автоматизации теплоснабжения.

Энергетической программой предусматривается дальнейшее повышение уровня централизации теплоснабжения за счет сооружения ТЭЦ и районных, в том числе автономных тепловых центров.

Отечественный и зарубежный опыт разработки и эксплуатации автоматизированных систем ТГС и СКМ показывает, что непременным условием развития автоматизации является не только совершенствование технических средств автоматики, но и комплексный совместно с ним анализ режимов работы и регулирования самих систем ТГС и СКМ.

В развитии технико-экономических предпосылок внедрения и использования автоматизации ТГС и СКМ и соответственно в развитии технических средств автоматизации можно выделить три характерных периода: начальный этап, этап комплексной автоматизации и этап автоматизированных систем управления.

В целом начальный этап был этапом механизации и автоматизации отдельных процессов. Применение автоматизации не носило массового характера, а объем применяемых технических средств был мал, и их производство не являлось самостоятельной отраслью. Но именно на этом этапе сформировались некоторые современные принципы построения низших уровней автоматизации и, в частности, основы современного дистанционного управления с использованием электрических, пневматических и гидравлических двигателей для привода запорно-регулирующей арматуры.

Переход ко второму этапу -- комплексной автоматизации производства -- произошел в условиях роста производительности труда, укрупнения единичных мощностей агрегатов и установок и развития материальной и научно-технической базы автоматизации. Третий (современный) этап развития автоматизации характеризуется как этап автоматизированных систем управления (АСУ), появление которых совпало с разработкой и распространением вычислительной техники. На данном этапе становится целесообразной автоматизация все более сложных функций управления. Распространение современных АСУ во многом определяется состоянием техники отображения информации. Перспективными средствами отображения информации становятся электронно-лучевые индикаторы (дисплеи). Новая техника отображения информации позволяет отказаться от громоздких мнемосхем и резко сократить количество приборов, сигнальных табло и индикаторов на щитах и пультах управления.

В связи с многообразием необходимых видов приборов и устройств целесообразно появление в рамках ГСП комплексов более узкого профиля, предназначенных для выполнения отдельных инженерных задач. Комплексы обладают широкими функциональными возможностями, позволяющими создавать самые разнообразные по сложности и структуре автоматизированные системы управления технологическими процессами, в том числе в системах ТГС и СКМ.

Цель данной работы - исследование автоматизации и механизации производства систем теплогазоснабжения и вентиляции.

Для поставленной цели требуется решить следующие задачи:

Изучить системы теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата как объекты автоматизации, централизованные системы теплогазоснабжения;

Исследовать механизацию и автоматизацию производства систем теплогазоснабжения и вентиляции;

Рассмотреть технические средства автоматизации;

Охарактеризовать современные схемы управления системами кондиционирования воздуха.

1. Системы теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата как объекты автоматизации

Комплекс инженерных систем теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата предназначен для выработки тепловой энергии, транспортирования горячей воды, пара и газа по тепловым и газовым сетям к зданиям и использования этих энергоносителей для поддержания в них заданных параметров микроклимата, для производственных и хозяйственных нужд. Структурная схема системы теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата (ТГС и КМ) представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Структурная схема системы теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата (ТГС и КМ)

1 - жилые и общественные здания; 2 - промышленные здания; 3 - теплоэлектроцентраль (котельная); ГРС - газораспределительная станция; ГРП - газорегуляторный пункт; ЦТП - центральный тепловой пункт; СО - система отопления; СГВ - система горячего водоснабжения; СВ - система вентиляции; СУТВ - система утилизации тепла выбросного воздуха; СХС - система холодоснабжения; СКВ -- система кондиционирования воздуха (комфортного и технологического).

Принципиальную общую схему ТГС и КМ можно разделить на две части: первая состоит из наружных систем централизованного теплоснабжения и газоснабжения, вторая, являясь потребителем энергии, включает в свой состав здание и внутренние инженерные системы обеспечения микроклимата, хозяйственных и производственных нужд .

2. Централизованные системы теплогазоснабжения

Надежное и экономичное снабжение теплотой всех категорий потребителей достигается путем управления работой централизованного теплоснабжения. Цель управления - обеспечение потребителей необходимым расходом теплоносителя с заданной температурой, т.е. обеспечение требуемого гидравлического и теплого режима системы. Это достигается поддержанием заданных величин давления, разности давлениями температуры t в различных точках системы. Изменение температуры в соответствии с изменением теплопотребления зданий осуществляется на ТЭЦ или в котельной. Теплоноситель от ТЭЦ транспортируется по магистральным тепловым сетям до кварталов и далее по распределительным или квартирным тепловым сетям до зданий или группы зданий. В крупных тепловых сетях, прежде всего в квартальных, где происходит резкое колебание перепада давлений теплоносителя, гидравлический режим отличается большой неустойчивостью. Для обеспечения нормального гидравлического режима тепловых сетей необходимо перед потребителями поддерживать такой перепад давления теплоносителя, который во всех случаях должен превышать минимальную величину, требуемую для нормальной работы теплопотребляющих установок, теплообменников, смесителей, насосов. При этом потребитель будет получать необходимый расход теплоносителя заданной температуры.

Поскольку путем централизованного управления на ТЭЦ или котельной невозможно обеспечить необходимый гидравлический и тепловой режим у многочисленных потребителей тепла, применяют промежуточные ступени поддержания температуры и давления воды - центральные тепловые пункты (ЦТП). Температура теплоносителя после ЦТП 70-150 0 С поддерживается с помощью насосов смешения или отопительных водоподогревателей. На абонентских вводах при наличии ЦТП без подготовки теплоносителя осуществляется местный режим отпуска тепла на отопление в элеваторах или теплообменниках. В тепловых сетях большой протяженности с неблагоприятным рельефом местности возникает необходимость сооружения насосных подстанций, которые обычно являются дополнительной ступенью поддержания требуемого гидравлического режима тепловой сети до подстанций путем поддержания давления перед насосом. Для нормальной работы теплоприготовительной установки в ней предусматривают поддержание заданного уровня Н конденсата в пароводяных нагревателях и деаэраторах подпиточной воды .

3. Механизация и автоматизация производства систем теплогазоснабжения и вент и ляции

3.1 Автоматизация систем теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата

В соответствии с существующими инструкциями и практикой проектирования проект системы автоматического управления технологическим процессом содержит графические (чертежи и схемы) и текстовые части:

Графическая часть проекта включает:

1) функциональную схему технологического контроля, автоматического регулирования, управления и сигнализации;

2) чертежи общих видов щитов и пультов управления;

3) принципиальные электрические, пневматические, гидравлические схемы автоматического управления, регулирования и сигнализации.В процессе рабочего проектирования разрабатывают графические материалы:

1) принципиальные схемы питания приборов энергией;

2) монтажные схемы щитов, пультов и соединительных коробок;

3) схемы внешних электрических и трубных проводок;

4) чертежи расположения аппаратуры, электрических и трубных проводок;

5) чертежи установки аппаратуры, вспомогательных устройств, щитов и пультов управления.

Исходные данные для проектирования содержатся в техническом задании на разработку системы автоматического управления технологическим процессом.

Основными элементами задания являются перечень объектов автоматизации - технологических агрегатов и установок, а также функции, выполняемые системой контроля и регулирования, обеспечивающей автоматизацию управления этими объектами.

Задание содержит ряд данных, которые определяют общие требования и характеристики системы, а также описывают объекты управления. Эта часть задания состоит из трех разделов:

1) обоснование разработки;

2) условия эксплуатации системы;

3) описание технологического процесса.

Функциональная схема автоматического контроля и управления предназначена для отображения основных технических решений, принимаемых при проектировании системы автоматизации технологических процессов. Она является одним из основных документов проекта и входит в его состав при разработке технической документации на всех стадиях проектирования. В процессе разработки функциональной схемы формируется структура создаваемой системы и функциональные связи между объектом управления - технологическим процессом и аппаратной частью системы - приборами управления и сбора информации о состоянии технологического процесса (рис. 2).

Рисунок 2. - Структура размещения зон функциональной схемы автоматического контроля и управления

При создании функциональной схемы определяют :

1) целесообразный уровень автоматизации технологического процесса;

2) принципы организации контроля и управления технологическим процессом;

3) технологическое оборудование, управляемое автоматически, дистанционно или в обоих режимах по заданию оператора;

4) перечень и значение контролируемых и регулируемых параметров;

5) методы контроля, законы регулирования и управления;

6) объем автоматических защит и блокировок автономных схем управления технологическими агрегатами;

7) комплект технических средств автоматизации, вид энергии для передачи информации;

8) места размещения аппаратуры на технологическом оборудовании, на щитах и пультах управления.

Кроме того, по схеме даются текстовые пояснения, отражающие назначение и характеристики технологических агрегатов, величины контролируемых и регулируемых параметров, условия блокировки и сигнализации. Функциональная схема - основной документ проекта.

3.2 Автоматизация систем вентиляции, кондиционирования воздуха

В современных требованиях к автоматизированным системам вентиляции (СВ) и кондиционирования воздуха (СКВ) содержатся два противоречивых условия: первое - простота и надежность эксплуатации, второе -высокое качество функционирования.

Основным принципом в технической организации автоматического управления СВ и СКВ является функциональное оформление иерархической структуры подлежащих выполнению задач защиты, регулирования и управления.

Всякая промышленная СКВ должна быть снабжена элементами и устройствами автоматического пуска и останова, а также устройствами защиты от аварийных ситуаций. Это первый уровень автоматизации СКВ.

Второй уровень автоматизации СКВ - уровень стабилизации режимов работы оборудования.

Техническая реализация третьего иерархического уровня - в настоящее время успешно разрабатывается и внедряется в промышленности (СВ и СКВ).

Решение задач третьего уровня уравнения связано с обработкой информации и формированием управляющих воздействий путем решения дискретных логических функций или проведения ряда определенных вычислений.

Трехуровневая структура технической реализации управления и регулирования работой СКВ позволяет осуществить организацию эксплуатации систем в зависимости от специфики предприятия и его служб эксплуатации. Регулирование систем кондиционирования воздуха основано на анализе стационарных и нестационарных тепловых процессов. Дальнейшая задача состоит в автоматизации принятой технологической схемы управления СКВ, которая автоматически обеспечит заданный режим работы и регулирования отдельных элементов и системы в целом в оптимальном режиме.

Раздельное или совокупное поддержание заданных режимов работы СКВ проводятся приборами и устройствами автоматики, образующими как простые локальные контуры регулирования, так и сложные многоконтурные системы автоматического регулирования (САР). Качество работы СКВ определяется главным образом соответствием создаваемых параметров микроклимата в помещениях здания или сооружения их требуемым значениям и зависит от правильности выбора как технологической схемы и ее оборудования, так и элементов системы автоматического управления этой схемы.

Регулирование по оптимальному режиму

В последнее время начинают применять метод регулирования системы кондиционирования воздуха по оптимальному режиму (разработанный А. Я. Креслинем), позволяющий во многих случаях избежать повторного подогрева воздуха, охлажденного в оросительной камере, а также более рационально использовать теплоту рециркуляционного воздуха. В любой момент времени воздух в установке кондиционирования проходит тепло-влажностную обработку в такой последовательности, при которой расходы теплоты и холода оказываются наименьшими.

Метод регулирования систем кондиционирования воздуха по оптимальному режиму энергетически более эффективен. Однако надо отметить, что реализация регулирования по методу оптимальных режимов требует более сложной автоматики, что сдерживает его практическое применение.

Метод количественного регулирования систем кондиционирования воздуха. Сущность метода заключается в регулировании тепло- и холодопроизводительности установок кондиционирования воздуха путем изменения расхода обрабатываемого воздуха.

Регулирование расхода воздуха осуществляется изменением производительности вентилятора путем изменения частоты вращения ротора электродвигателя, применения регулируемых гидравлических или электрических муфт (соединяющих электродвигатель с вентилятором), использования направляющих аппаратов перед вентиляторами.

Регулирование систем кондиционирования воздуха (см. рис. 3) обеспечивается с помощью контуров регулирования. Установленный в рабочей зоне помещения или в вытяжном канале чувствительный элемент терморегулятора воспринимает отклонения температуры. Терморегулятор управляет воздухоподогревателем второй ступени подогрева ВП 2 чаще всего путем регулирования подачи теплоносителя клапаном К.

Постоянство влажности воздуха в помещении обеспечивается двумя терморегуляторами точки росы, чувствительные элементы которых воспринимают отклонения температуры воздуха после оросительной камеры или воды в ее поддоне. Терморегулятор зимней точки росы управляет последовательно клапаном К 2 воздухоподогревателя первой ступени подогрева ВП 1 и воздушными клапанами (заслонками) К, К 4 , К;. Терморегулятор летней точки росы управляет подачей холодной воды из холодильной установки в оросительную камеру с помощью клапана К 6 .

Для более точного регулирования влажности воздуха применяют влагорегуляторы, чувствительные элементы которых устанавливают в помещении. Влагорегуляторы управляют клапанами К 2 -К 6 той же последовательности, что и терморегуляторы точки росы.

Рисунок 3. - Система кондиционирования воздуха с первой циркуляцией круглогодичного действия:

а) схема СКВ; б) процессы обработки воздуха в I- d-диаграмме; в) графики регулирования; ПВ - приточный вентилятор; ВВ - вытяжной вентилятор; Н - насос.

автоматизация управление микроклимат датчик

4. Технические средства автоматизации

В результате контроля необходимо установить, удовлетворяет ли фактическое состояние (свойство) объекта контроля заданным технологическим требованиям. Наблюдение за параметрами систем осуществляется с помощью измерительных приборов.

Суть измерения - получения количественной информации о параметрах путем сравнения текущего значения технологического параметра с некоторым, его значением, принятым за единицу. Результатом контроля является представление о качественных характеристиках контролируемых объектов.

Совокупность устройств, с помощью которых выполняются операции автоматического контроля, называется системой автоматического контроля (САК).

В современных САК измерительная информация от приборов часто поступает непосредственно в автоматические управляющие устройства.

В этих условиях в основном используются электрические средства измерений, отличающиеся следующими преимуществами:

1) простота изменения чувствительности в широком диапазоне измеряемой величины;

2) малая инерционность электрической аппаратуры или широкий частотный диапазон, что позволяет измерять как медленно, так и быстро изменяющиеся во времени величины;

3) возможность измерения на расстоянии, в недоступных местах, централизация и одновременность измерения многочисленных и различных по своей природе величин;

4) возможность комплектования измерительных и обслуживаемых ими автоматических систем из блоков однотипной электрической аппаратуры, что имеет важнейшее значение для создания ИИС (измерительно-информационные системы) .

Метод измерений -- т.е. совокупность отдельных измерительных преобразований, необходимых для восприятия информации о размере измеряемой величины и преобразования ее в такую форму, которая необходима получателю информации, наиболее наглядно можно изобразить в виде функциональной схемы (рис. 4).

Рисунок 4 - Функциональная схема метода измерения

Измерительный прибор конструктивно чаще всего разделяют на три самостоятельных узла: датчик, измерительное устройство и указатель (или регистратор), которые могут размещаться отдельно друг от друга и соединяться между собой кабелем или другой линией связи.

Датчик прибора для измерения той или иной, величины представляет собой конструктивную совокупность нескольких измерительных преобразователей, размещаемых непосредственно у объекта измерения. Используя дистанционную передачу, остальную часть измерительной аппаратуры (измерительные цепи, усилитель, источники питания и т.д.) называемую обычно измерительным устройством, выполняют в виде самостоятельного конструктивного узла, который может быть размещен в более благоприятных условиях. Требования к последней части измерительного прибора, т.е. к его указателю (регистратору) определяются удобством использования полученной информации.

В САК датчик называют первичным прибором. Он соединяется линией связи с вторичным прибором, объединяющим измерительное устройство и указатель. Один и тот же вторичный прибор может использоваться для контроля нескольких величин (параметров). В более общем случае к одному вторичному прибору подключаются несколько первичных преобразователей - датчиков.

Методы измерительных преобразований разделяются на два основных, принципиально отличающихся класса: метод прямого преобразования и метод уравновешивающего преобразования.

Метод прямого преобразования характеризуется тем, что все преобразования информации производятся только в одном, прямом направлении - от входной величины X через ряд измерительных преобразователей П 1 , П 2 ... к выходной величине У вых: метод отличается сравнительно низкой точностью (рис. 5, а).

В методе уравновешивания используются две цепи преобразователей: цепь прямого преобразования П 1 , П 2 ..., ... и цепь обратного преобразования, состоящая из преобразователя в.

Рисунок 5 - Метод уравновешивания

Вторичные приборы в соответствии с примененным в них методом измерения подразделяются на приборы прямого преобразования и приборы уравновешивания. По методу прямого преобразования построен прибор для измерения температуры с помощью термопары и милливольтметра, - логометр - магнитно-электрический прибор постоянного тока с электрическим противодействующим моментом (рис. 6, а, б).

Рисунок 6 - Схема измерения температуры с помощью термопары и милливольтметра (а) и схема логометра (б)

Основное достоинство логометра - независимость показаний прибора от величины питающего напряжения Е.

В системах ТГС и СКМ широко применяются приборы уравновешивания с мостовыми равновесными и компенсационными измерительными схемами.

В качестве вторичного прибора используется мост с автоматическим процессом уравновешивания - автоматический мост.

В ТГС и СКМ автоматические мосты применяются для измерения температуры, а также расхода вещества, давления, уровня жидкости, влажности и многих других неэлектрических величин.

В качестве вторичных приборов широко применяются также автоматические потенциометры. Автоматические потенциометры применяют для измерения электрических и неэлектрических величин, которые могут быть предварительно преобразованы в напряжение или ЭДС постоянного тока.

В качестве вторичных приборов в системах ТГС и СКМ находят широкое применение автоматические дифференциально-трансформаторные приборы. Они применяются для измерения неэлектрических величин - давления, расхода уровня, напора и т.п. (модификации КПД, КВД, КСД).

По устройству и назначению вторичные приборы делятся на две группы:

а) показывающие, дающие информацию о мгновенном значении измеряемого параметра.

б) показывающие и самопишущие, осуществляющие мгновенное измерение и фиксирующие величину измеряемого параметра на диаграммной бумаге.

4.1 Первичные преобразователи (датчики)

По принципу действия датчики, применяемые в электрических САК, можно разделить на две группы: параметрические и генераторные.

В параметрических датчиках (термосопротивлениях, тензосопротивлениях, фотосопротивлениях, емкостных датчиках) контролируемая величина преобразуется в параметр электрической цепи: сопротивление, индуктивность, емкость, взаимную индуктивность.

В генераторных датчиках различные виды энергии непосредственно преобразуются в электрическую. К генераторным относятся термоэлектрические датчики (термопары), индукционные, основанные на явлении электромагнитной индукции, пьезоэлектрические, фотоэлектрические и т.п.

По виду выходной величины датчики, применяемые в САК, можно разделить на группы, в которых контролируемый параметр преобразуется в следующие величины:

1) омическое сопротивление;

2) емкость;

3) индуктивность;

4) величину постоянного тока (напряжение);

5) амплитуду переменного тока (напряжение) и т.д.

Такая классификация позволяет выбрать наиболее пригодные измерительные устройства.

По виду входных величин датчики, используемые в системах ТГС и СКМ, разделяют на следующие основные группы:

1) датчики температуры и потоков теплоты;

2) датчики влажности и энтальпии влажного воздуха;

3) датчики уровня;

4) датчики давления;

5) датчики расхода;

6) датчики анализа состава вещества.

Датчики являются одним из функциональных важнейших элементов всякой системы контроля. Их свойства и характеристики часто во многом определяют работу САК в целом .

5. Современные схемы управления системами кондиционирования воздуха

Каскадное управление СКВ. Повышение точности стабилизации параметров микроклимата может быть достигнуто синтезом стабилизации с коррекцией по отклонениям от заданных температуры и относительной влажности воздуха в помещении. Это обеспечивается переходом от одноконтурных к двухконтурным каскадным системам стабилизации. Каскадные системы стабилизации, по существу, должны быть основными системами регулирования температуры и влажности воздуха.

Рисунок 7. - Функциональная схема каскадной системы управления СКВ

Этот регулятор поддерживает на заданном уровне некоторую вспомогательную величину промежуточной точки объекта регулирования. Так как инерционность регулируемого участка первого контура регулирования незначительная, в этом контуре может быть достигнуто относительно большое быстродействие. Первый контур называется стабилизирующим, второй - корректирующим. Функциональная схема каскадной системы стабилизации непрерывного действия для прямоточной СКВ показана на рис. 7. Стабилизация параметров воздуха осуществляется с помощью двухкаскадных систем.

Заключение

В заключении проделанной работы можно сделать следующие выводы. Автоматизация производства - а также систем вентиляции это применение комплекса средств, позволяющих осуществлять производственные процессы без непосредственного участия человека, но под его контролем. Автоматизация производственных процессов приводит к увеличению выпуска, снижению себестоимости и улучшению качества продукции.

Система центрального теплоснабжения (СТС) - это комплекс генератора тепла (ТЭЦ или котельная) и тепловых сетей (систем отопления, вентиляции, кондиционирования воздуха и горячего водоснабжения).

В тепловых сетях большой протяженности с неблагоприятным рельефом местности возникает необходимость сооружения насосных подстанций, которые обычно являются дополнительной ступенью поддержания требуемого гидравлического режима тепловой сети до подстанций путем поддержания давления перед насосом. В соответствии с существующими инструкциями и практикой проектирования проект системы автоматического управления технологическим процессом содержит графические (чертежи и схемы) и текстовые части.

Для качественного ведения любого технологического процесса необходим контроль за несколькими характерными величинами, называемыми параметрами процесса.

В системах теплогазоснабжения и кондиционирования микроклимата основными параметрами являются температура, потоки теплоты (общие, радиационные и др.), влажность, давление, расход, уровень жидкости и некоторые другие.

Работа каскадных систем основана на регулировании не одним, а двумя регуляторами, причем регулятор, контролирующий отклонение основной регулируемой величины от заданного значения, воздействует не на регулирующий орган объекта, а на датчик вспомогательного регулятора.

Конечной целью автоматизации технологических процессов является разработка и внедрение на производстве АСУ ТП, позволяющей поддерживать заданный технологический режим. Для построения современной системы промышленной автоматизации технологический процесс должен быть укомплектован техническими средствами.

Список литературы

1. Бондарь Е.С. и др. Автоматизация систем вентиляции и кондиционирования воздуха // К.: «Аванпост-Прим», - 2014.

2. Гордиенко А.С., Сидельник А.Б., Цибульник А.А., Микропроцессорные контроллеры для систем вентиляции и кондиционирования // С.О.К.-2014, №4-5.

3. СНиП 3.05.07-85 Системы автоматизации.

4. СНиП 2.04.05-91 Отопление, вентиляция и кондиционирование.

5. Солодовников В.В. и др., Основы теории и элементы систем автоматического регулирования. Учебное пособие для вузов. - М.: Машиностроение, 2012.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Сведения о назначении систем вентиляции и кондиционирования и их классификация. Термодинамическая модель систем кондиционирования и вентиляции. Механическое и электрическое оборудование приточно-вытяжной установки. Характеристика управляемого объекта.

дипломная работа , добавлен 21.10.2010


Назначение и структура автоматизированной системы, её программное обеспечение и алгоритм функционирования. Анализ систем отопления, вентиляции и кондиционирования как объекта управления. Этапы разработки математической модели теплового режима помещений.

курсовая работа , добавлен 10.11.2014


Характеристика одно- и двухканального уровнемера жидкости ВК1700. Датчики уровня (первичные преобразователи) ВК1700. Системы измерительные гамма для объемного учета жидкостей на базе контроллера ГАММА-10. Сигнализатор уровня ультразвуковой СУР-6.

курсовая работа , добавлен 01.10.2011


Обзор SCADA-систем как систем диспетчерского управления и сбора данных. Elipse SCADA как мощное программное средство, созданное для управления и контроля над технологическими процессами. Особенности автоматизации Запорожского железорудного комбината.

реферат , добавлен 03.03.2013


Принцип измерения мощности инфракрасного излучения бесконтактными датчиками температуры. Преимущества терморезистивных термодатчиков. Функции, достоинства пирометров. Технические характеристики современных датчиков температуры отечественного производства.

курсовая работа , добавлен 15.12.2013


Принципы построения современных систем автоматизации технологических процессов, реализованных на базе промышленных контроллеров и ЭВМ. Разработка функциональной схемы автоматизации, обоснование выбора средств. Контроллер и модули ввода и вывода.

курсовая работа , добавлен 07.10.2012


Проект лабораторной установки для изучения цифрового позиционера Меtsо Automation. Характеристика систем автоматизации: конструктивные особенности, программное и техническое обеспечение систем контроля параметров и управления исполнительным устройством.

курсовая работа , добавлен 26.05.2012


Основы автоматизированного моделирования и оптимизации строительных процессов. Комплекс технических средств автоматизированных систем управления строительством: устройства преобразования сигналов, аппаратура сбора и регистрации данных, средства связи.

контрольная работа , добавлен 02.07.2010


Основные функции ЭВМ в составе информационных измерительных систем. Условия эксплуатации, эргономичность и функциональные возможности. Наращивание числа решаемых задач. Преобразователи, каналы связи и интерфейсные устройства. Принципы выбора ЭВМ.

контрольная работа , добавлен 22.02.2011


Обоснование и выбор объекта автоматизации. Технологическая характеристика электрической тали. Разработка принципиального электрической схемы управления. Составление временной диаграммы работы схемы. Расчет и выбор средств автоматизации, их оценка.

Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции. 1986

Предисловие....3
Введение...5

Раздел I. Основы автоматизации производственных процессов

Глава 1. Общие сведения ....8
1.1 Значение автоматического управления производственными процессами....8
1.2 Условия, аспекты и ступени автоматизации....9
1.3 Особенности автоматизации систем ТГВ....11

Глава 2. Основные понятия и определения ....12
2.1 Характеристика технологических процессов....13
2.2 Основные определения....14
2.3 Классификация подсистем автоматизации....15

Раздел II. Основы теории управления и регулирования

Глава 3. Физические основы управления и структура систем ....18

3.1 Понятие об управлении простыми процессами (объектами)....18
3.2 Сущность процесса управления....21
3.3 Понятие об обратной связи....23
3.4 Автоматический регулятор и структура автоматической системы регулирования....25
3.5 Два способа управления....28
3.6 Основные принципы управления....31

Глава 4. Объект управления и его свойства ....33
4.1 Аккумулирующая способность объекта....34
4.2 Саморегулирование. Влияние внутренней обратной связи....35
4.3 Запаздывание....38
4.4 Статические характеристики объекта....39
4.5 Динамический режим объекта....41
4.6 Математические модели простейших объектов....43
4.7 Управляемость объектов....49

Глава 5. Типовые методы исследования АСР и АСУ ....50
5.1 Понятие о звене автоматической системы....50
5.2 Основные типовые динамические звенья....52
5.3 Операционный метод в автоматике....53
5.4 Символическая запись уравнений динамики....55
5.5 Структурные схемы. Соединение звеньев....58
5.6 Передаточные функции типовых объектов....60

Раздел III. Техника и средства автоматизации

Глава 6. Измерение и контроль параметров технологических процессов ....63
6.1 Классификация измеряемых величин....63
6.2 Принципы и методы измерения (контроля)....64
6.3 Точность и погрешности измерений....65
6.4 Классификация измерительной аппаратуры и датчиков....67
6.5 Характеристики датчиков....69
6.6 Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации....70

Глава 7. Средства измерения основных параметров в системах ТГВ ....71
7.1 Датчики температуры....72
7.2 Датчики влажности газов (воздуха)....77
7.3 Датчики давления (разрежения)....80
7.4 Датчики расхода....82
7.5 Измерение количества теплоты....84
7.6 Датчики уровня раздела двух сред....85
7.7 Определение химического состава веществ....87
7.8 Прочие измерения....89
7.9 Основные схемы включения электрических датчиков неэлектрических величин....90
7.10 Суммирующие устройства....94
7.11 Методы передачи сигналов....96

Глава 8. Усилительно-преобразовательные устройства ....97
8.1 Гидравлические усилители....97
8.2 Пневматические усилители....101
8.3 Электрические усилители. Реле....102
8.4 Электронные усилители....104
8.5 Многокаскадное усиление....107

Глава 9. Исполнительные устройства ....108
9.1 Гидравлические и пневматические исполнительные устройства....109
9.2 Электрические исполнительные устройства....111

Глава 10. Задающие устройства ....114
10.1 Классификация регуляторов по характеру задающего воздействия....114
10.2 Основные виды задающих устройств....115
10.3 АСР и микроЭВМ....117

Глава 11. Регулирующие органы ....122
11.1 Характеристики распределительных органов....123
11.2 Основные типы распределительных органов....124
11.3 Регулирующие устройства....126
11.4 Статические расчёты элементов регуляторов....127

Глава 12. Автоматические регуляторы ....129
12.1 Классификация автоматических регуляторов....130
12.2 Основные свойства регуляторов....131
12.3 Регуляторы непрерывного и прерывистого действия....133

Глава 13. Автоматические системы регулирования ....137
13.1 Статика регулирования....138
13.2 Динамика регулирования....140
13.3 Переходные процессы в АСР....143
13.4 Устойчивость регулирования....144
13.5 Критерии устойчивости....146
13.6 Качество регулирования....149
13.7 Основные законы (алгоритмы) регулирования....152
13.8 Связанное регулирование....160
13.9 Сравнительные характеристики и выбор регулятора....161
13.10 Параметры настройки регуляторов....164
13.11 Надёжность АСР....166

Раздел IV. Техника и средства автоматизации

Глава 14. Проектирование схем автоматизации, монтаж и эксплуатация устройств автоматики ....168
14.1 Основы проектирования схем автоматизации....168
14.2 Монтаж, наладка и эксплуатация средств автоматизации....170

Глава 15. Автоматическое дистанционное управление электродвигателями ....172
15.1 Принципы релейно-контакторного управления....172
15.2 Управление асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором....174
15.3 Управление электродвигателем с фазным ротором....176
15.4 Реверсирование и управление резервными электродвигателями....177
15.5 Аппаратура цепей дистанционного управления....179

Глава 16. Автоматизация систем теплоснабжения ....183
16.1 Основные принципы автоматизации....183
16.2 Автоматизация районных тепловых станций....187
16.3 Автоматизация насосных установок....190
16.4 Автоматизация подпитки тепловых сетей....192
16.5 Автоматизация конденсатных и дренажных устройств....193
16.6 Автоматическая защита тепловой сети от повышения давления....195
16.7 Автоматизация групповых тепловых пунктов....197

Глава 17. Автоматизация систем теплопотребления ....200
17.1 Автоматизация систем горячего водоснабжения....201
17.2 Принципы управления тепловыми режимами зданий....202
17.3 Автоматизация отпуска теплоты в местных тепловых пунктах....205
17.4 Индивидуальное регулирование теплового режима отапливаемых помещений....213
17.5 Регулирование давления в системах отопления....218

Глава 18. Автоматизация котельных малой мощности ....219
18.1 Основные принципы автоматизации котельных....219
18.2 Автоматизация парогенераторов....221
18.3 Технологические защиты котлов....225
18.4 Автоматизация водогрейных котлов....225
18.5 Автоматизация котлов на газовом топливе....228
18.6 Автоматизация топливосжигающих устройств микрокотлов....232
18.7 Автоматизация систем водоподготовки....233
18.8 Автоматизация топливоподготовительных устройств....235

Глава 19. Автоматизация вентиляционных систем ....237
19.1 Автоматизация вытяжных вентиляционных систем....237
19.2 Автоматизация систем аспирации и пневмотранспорта....240
19.3 Автоматизация аэрационных устройств....241
19.4 Методы регулирования температуры воздуха....243
19.5 Автоматизация приточных вентиляционных систем....246
19.6 Автоматизация воздушных завес....250
19.7 Автоматизация воздушного отопления....251

Глава 20. Автоматизация установок искусственного климата ....253
20.1 Термодинамические основы автоматизации СКВ....253
20.2 Принципы и способы регулирования влажности в СКВ....255
20.3 Автоматизация центральных СКВ....256
20.4 Автоматизация холодильных установок....261
20.5 Автоматизация автономных кондиционеров....264

Глава 21. Автоматизация систем газоснабжения и газопотребления ....265
21.1 Автоматическое регулирование давления и расхода газа....265
21.2 Автоматизация газоиспользующих установок....270
21.3 Автоматическая защита подземных трубопроводов от электрохимической коррозии....275
21.4 Автоматизация при работе с жидкими газами....277

Глава 22. Телемеханика и диспетчеризация ....280
22.1 Основные понятия....280
22.2 Построение схем телемеханики....282
22.3 Телемеханика и диспетчеризация в системах ТГВ....285

Глава 23. Перспективы развития автоматики систем ТГВ ....288
23.1 Технико-экономическая оценка автоматизации....288
23.2 Новые направления автоматизации систем ТГВ....289

Приложение....293

Литература....296

Предметный указатель....297