1.5 Локальные системы управления производством тепла
Последние годы энергетическая политика характеризовалась бурным ростом доли децентрализованного теплоснабжения в общем объеме обеспечения функционирования теплопотребляющих систем зданий различного назначения. Понятие «децентрализованное» в данном случае подразумевает обеспечение этих систем теплоносителем (как правило, горячей водой) от собственного теплогенератора (водяного котла), установленного непосредственно на потребляющем теплоту объекте. Это может быть отдельное здание или комплекс функционально связанных строительных объектов. Теплогенератор (один или несколько) со всем необходимым другим технологическим оборудованием в этом случае размещается в специальном помещении (в котельной), расположенном в самом здании или в непосредственной близости от обслуживаемого объекта.
Широкое распространение децентрализованного теплоснабжения в настоящее время объясняется несколькими причинами. Во-первых, это значительный рост индивидуального пригородного жилищного строительства. Во-вторых, из-за возросшей, чаще всего, точечной застройки в крупных городах возникает проблема теплоснабжения новых зданий от существующих городских централизованных тепловых сетей, которые по своей расчетной мощности и техническому состоянию уже не соответствуют возросшим потребностям. Приходится прибегать к децентрализованным схемам теплоснабжения с использованием, например, крышных или пристроенных индивидуальных котельных.
Функционирование современной схемы теплоснабжения не представляется возможным без средств регулирования и автоматизации, предназначенных как для решения основных задач теплоснабжающей схемы и различных теплопотребляющих систем обслуживаемого объекта, так и для обеспечения работоспособности всего технологического оборудования, включенного в общую схему.
1.5.1 Основные подходы к созданию локальных систем управления.
В основу данных систем заложен принцип индивидуального управления отопительными приборами, расположенными в отдельно взятых помещениях строения, в зависимости от значений температуры воздуха. Такие системы наиболее просты в создании.
Система управления состоит из отдельных, не связанных ни между собой, ни с какими другими управляющими устройствами систем управления отоплением отдельных помещений. Структурная схема одной такой системы изображена на схеме 2.1.
Принцип функционирования указанных систем основан на контроле температуры, сравнении с заданными параметрами и управлении состоянием отопительных приборов. Для этого в помещениях, в которых требуется поддержание температуры воздуха в заданных границах, устанавливаются средства измерения температуры воздуха и средства управления состоянием отопительных приборов.
Схема 1.2
Структурная схема системы с локальным управлением отопительными приборами
Основную роль в управлении отопительными приборами в таких системах играют микроконтроллеры, устанавливаемые в каждом помещении, где размещены управляемые ими отопительные приборы. Контроллеры соединяются с датчиками температуры и исполнительными устройствами отопительных приборов. В качестве контроллеров могут использоваться широко распространенные на рынке термостаты, большинство которых имеют встроенные датчики температуры.
Рассмотрим работу данной системы. Пользователь системы настраивает контроллер на поддержание определенной температуры воздуха в помещении, то есть устанавливает ее нижний и верхний пределы (например, 20 °С и 24 °С) или один (в зависимости от модели контроллера) ориентировочный уровень температуры. Термодатчики преобразовывают значения температуры окружающей среды в соответствующие им электрические сигналы, которые поступают на вход контроллера. Если сигнал оказывается меньше установленных значений, контроллер формирует сигнал на включение/ увеличение мощности отопительного прибора. Этот сигнал поступает на исполнительное устройство, и отопительный прибор переводится в активное состояние или увеличивает излучаемую мощность.
При повышении температуры воздуха в помещении выше заданных пользователем границ контроллер формирует сигнал на выключение/уменьшение мощности отопительного прибора, который в результате переводится в пассивное состояние или уменьшает излучаемую мощность. Таким образом, в помещении, где установлены контроллер и управляемый им отопительный прибор, поддерживается температура воздуха в пределах границ, заданных владельцем дома.
На рынке также широко распространены контроллеры со встроенными часами, позволяющие настраивать несколько режимов отопления. Владелец дома может настроить для каждого режима поддерживаемую системой температуру воздуха в помещении и время перевода системы из одного режима в другой. Переключение режимов отопления с одного на другой производится контроллером самостоятельно по настройкам времени.
Достоинства описанной выше системы управления отоплением заключаются в малом количестве кабелей, соединяющих микроконтроллер с термодатчиками и исполнительными устройствами.
К недостаткам можно отнести большие трудозатраты в управлении, так как для каждого помещения необходим свой контрольно-управляющий орган (микроконтроллер), требующий отдельной настройки и программирования режимов функционирования. Кроме того, стоимость такой системы управления пропорциональна количеству помещений, а для дистанционного контроля и управления требуется столько каналов связи, сколько имеется контроллеров. Еще один минус - для управления другим технологическим оборудованием (насосами, бойлерами и др.) нужны дополнительные устройства.
1.5.2 Описание отдельного состояния частей схемы.
Датчики:
Датчики - это элементы автоматики, служащие для получения необходимой информации о реальном состоянии объекта регулирования.
Это «глаза» и «уши» автоматической системы управления. С их помощью осуществляется обратная связь системы регулирования с объектом по каждому параметру.
датчик температуры воздуха
Первичным преобразователем в датчиках температуры чаще всего служит термопара (активный элемент, являющийся самостоятельным источником тока) либо термосопротивление (пассивный элемент).
Конструктивное оформление и используемый вторичный преобразователь определяются функциональным назначением датчика.
Так, датчики могут быть комнатного и наружного (атмосферного) использования, накладными на трубопровод (для контроля температуры поверхности трубопровода), канальными (для измерения температуры воздуха в воздуховоде) и т.п.
Датчик температуры воздуха ИПТВ (выход 4-20 мА)
Назначение:
Датчик температуры воздуха ИПТВ(преобразователь измерительный температуры воздуха)предназначен для непрерывного преобразования текущего значения измеряемой температуры воздуха в аналоговый сигнал постоянного тока 4-20 мА.
Датчик используется в системах автоматизации технологических процессов совместно с контроллерами, регуляторами и вторичными приборами.
Технические данные:
Напряжение питания 7,5-36 В пост. тока
Пульсация напряжения питания 0,5% от ном. значения
Выходной сигнал 4-20 мА пост. тока
Диапазон измеряемых температур 0..50, 0..100°С
Предел допускаемой приведенной основной погрешности Не более 1%
Дополнительная температурная погрешность на 10°С Не более 0,2%
Характеристика Линейная
Длина погружаемой части L 100, 200 мм
Температура окружающего воздуха От +5 до + 50°С
Степень защиты корпуса IP54 по ГОСТ 14254
Степень защиты чувствительного элемента IP20 по ГОСТ 14254
Способ присоединения внешних проводов сечением до 1 мм2 Под винт
Датчик температуры воздуха состоит из чувствительного элемента в виде платинового терморезистора, размещенного в защитной гильзе с отверстиями для доступа воздуха, и нормирующего усилителя, размещенного в корпусе.
Изменение температуры воздуха вызывает изменение сопротивления чувствительного элемента. Нормирующий усилитель преобразует изменение сопротивления чувствительного элемента в аналоговый сигнал постоянного тока 4-20 мА.
Указания по эксплуатации:
Окружающая среда не должна содержать агрессивных паров, газов, аэросмесей и быть взрывоопасной.
Пространственное положение датчика любое.
одключение датчика температуры воздуха к контроллеру или вторичному прибору осуществляется через колодку с винтовыми зажимами экранированным кабелем с медными жилами сечением до 1 мм2.
Для водо- и пылезащиты датчика ввод кабеля осуществляется через сальник диаметром 10 мм.
Датчик NM4012
По сигналу датчика происходит включение/ выключение исполнительных устройств: водяного насоса, светового или звукового сигнализатора и т.д.
Номинальное напряжение питания: 6,0...15,0 В.
Ток нагрузки: 75 мА.
Размер печатной платы: 30х45 мм.
Датчик представляет собой простейший усилитель постоянного тока (рис. 2), выполненный на составном транзисторе (VT1, VT2).
Подстрочный резистор R1 позволяет установить необходимую чувствительность датчика. Резистор R2 и конденсатор C1 снижают вероятность ложного срабатывания. Диод VD2 защищает транзисторы VT1, VT2 при применении дополнительного электромагнитного реле, для подключения которого используются контакты 1, 7. Напряжение срабатывания реле должно равняться: Uпит - 2 В, а максимальный ток через обмотку коммутатора - не более 75 мА. Индикацию включения исполнительного устройства обеспечивает светодиод VD1
|
