Исследование режимов работы скалярного электропривода рекуператора в системе вентиляции

Прохоров, Сергей Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Объектом исследования является система рекуперации воздуха, управляемая электроприводом с частотным управлением.
Цель работы – решить проблему появления инеевого слоя в вентиляционных системах при использовании рекуператора
В процессе исследования был произведены расчеты и выбраны двигатель, преобразователь частоты, программируемый логический контроллер, датчики, аппараты защиты.
В результате исследования был сформирован алгоритм управления для программируемого логического контроллера, построена схема для монтажа.

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………………………11
1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И ПРИНЦИПА РАБОТЫ
СИСТЕМЫ. ………………………………………………………………………………………………………………..13
1.1. Объект исследования …………………………………………………………………………………………. 13
1.2. Литературный обзор решений …………………………………………………………………………….. 14
1.3. Предлагаемое техническое решение …………………………………………………………………….. 16
1.4. Составление перечня измеряемых технологических переменных и управляющих
воздействий, определение требуемой точности измерения и управления, а также среды и
условий работы измерительных и регулирующих устройств;…………………………………………….. 19
1.5. Разработка комплекса технических средств АСУ ТП ……………………………………………… 19
2. ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПА РЕАЛИЗАЦИИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА……………..22
2.1. Выбор электродвигателя…………………………………………………………………………………….. 22
2.2. Расчет параметров электродвигателя ……………………………………………………………………. 24
2.3. Выбор преобразователя ……………………………………………………………………………………… 27
2.4. Определение параметров силовой цепи ………………………………………………………………… 28
2.5. Расчет механических и электромеханических характеристик электропривода ……………. 28
2.6. Выбор функциональной и структурной схемы электропривода………………………………… 34
2.7. Имитационная модель электропривода…………………………………………………………………. 36
2.8. Выбор программируемого логического контроллера………………………………………………. 38
2.9. Выбор средств связи. …………………………………………………………………………………………. 39
2.10. Выбор датчиков……………………………………………………………………………………………… 40
3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С
ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ; ………………………………………………..41
3.1. Структурный и параметрический синтез системы управления технологическим
оборудованием; ………………………………………………………………………………………………………….. 42
3.2. Проверка устойчивости ……………………………………………………………………………………… 43
3.3. Разработка алгоритмов функционирования системы управления технологическим
оборудованием; ………………………………………………………………………………………………………….. 49
3.4. Компьютерное моделирование алгоритмов управления ………………………………………….. 51
3.5. Наблюдатель переменных состояния процесса заиневания ……………………………………… 53
4. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ. …………………………………………………………….56
Введение ……………………………………………………………………………………………………………………. 56
4.1. Анализ выявленных вредных факторов проектируемой производственной среды. ……… 56
4.2. Анализ выявленных опасных факторов проектируемой произведённой среды …………… 61
4.3. Экологическая безопасность……………………………………………………………………………….. 62
4.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях ……………………………………………………………… 64
4.5. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …………………………… 66
5. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ ………………………………………………………………………………………….69
5.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения научных
исследований с позиции ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………….. 70
5.2. Определение возможных альтернатив проведения научных исследований ………………… 73
5.3. Планирование научно-исследовательских работ ……………………………………………………. 74
5.4. Определение pеcуpcoэффективнocти проекта………………………………………………………… 84
ВЫВОД ………………………………………………………. ОШИБКА! ЗАКЛАДКА НЕ ОПРЕДЕЛЕНА.
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ ………………………………………………………………………………………….88
ПУБЛИКАЦИИ ………………………………………………………………………………………………………….91
ПРИЛОЖЕНИЯ ………………………………………………………………………………………………………….92
Приложение А ……………………………………………………………………………………………………………. 92
Introduction ………………………………………………………………………………………………………………… 93
Measured process variables …………………………………………………………………………………………….. 95
Design of the automated control systems of an object……………………………………………………………. 96
The dynamic properties of frosting process…………………………………………………………………………. 97
Observer of state variables of the hoar frost process ……………………………………………………………. 100
Conclusion ………………………………………………………………………………………………………………… 103
References ………………………………………………………………………………………………………………… 104
Приложение Б.1 ………………………………………………………………………………………………………… 105
Приложение Б.2 ………………………………………………………………………………………………………… 107
Приложение В ………………………………………………………………………………………………………….. 109
Приложение Г …………………………………………………………………………………………………………… 110
Приложение Д ………………………………………………………………………………………………………….. 111
Приложение Е.1 ………………………………………………………………………………………………………… 112
Приложение Е.2 ………………………………………………………………………………………………………… 117
Приложение Ж………………………………………………………………………………………………………….. 121
Приложение З.1 ………………………………………………………………………………………………………… 122
Приложение З.2 ………………………………………………………………………………………………………… 123
Приложение З.3 ………………………………………………………………………………………………………… 124
Приложение З.4 ………………………………………………………………………………………………………… 125
Приложение З.5 ………………………………………………………………………………………………………… 126
Приложение З.6 ………………………………………………………………………………………………………… 127
Приложение З.7 ………………………………………………………………………………………………………… 128
Приложение З.8 ………………………………………………………………………………………………………… 129

Электрический привод – электромеханическая система, состоящая в
общем случае из взаимодействующих преобразователей электроэнергии,
электромеханических и механических преобразователей, управляющих и
информационных устройств и устройств сопряжения с внешними
электрическими, механическими, управляющими и информационными
системами, предназначенная для приведения в движение исполнительных
органов рабочей машины и управления этим движением в целях
осуществления технологического процесса. [1]
Сегодняшний электропривод является неотъемлемой частью различных
отраслей промышленности, поскольку выполняет роль основного средства
производства продукции. Так, для улучшения показателей
производительности, качества, экономии прибегают к автоматизации
различных процессов и, следовательно, автоматизации работы с
электроприводами. Этот процесс подразумевает под собой переход к
механизированному выполнению определенной работы различными
машинами, ранее выполняемые человеком. При этом данный процесс
подразумевает наличие диспетчера, контролирующего протекающие
процессы.
Автоматизация технологических процессов затрагивает множество
задач внутри системы: от включения и отключения реле или пускателей, до
задействования нейросетей. Благодаря накопленному опыту и развитию
технологий в настоящее время можно автоматизировать практически любой
процесс.
В данной работе будет затронута весьма актуальная тема – системы
энергосбережения, а в частности, энергосбережение в системах вентиляции. В
частности, будут рассмотрены системы рекуперации.
Различают множество типов рекуператоров. Пластинчатые
рекуператоры – самый распространенный вид рекуператоров, применяемых в
системах приточно-вытяжной вентиляции. Принцип его действия заключается
в пересечении воздушных потоков приточного и вытяжного воздуха. Эти
потоки пересекаются, но не перемешиваются в специальном пластинчатом
теплообменнике. Материалом для пластин могут служить алюминий, пластик,
нержавеющая сталь, бумага. [2]
Роторные рекуператоры – второй по распространенности вид
рекуператоров, применяемых в системах приточно-вытяжной вентиляции.
Принцип его действия заключается в прохождении воздушных потоков
приточного и вытяжного воздуха через специальный вращающийся роторный
теплообменник. [2]
Камерные рекуператоры. Камера разделяется на две части заслонкой.
Удаляемый воздух нагревает одну часть камеры, затем заслонка изменяет
направление воздушного потока таким образом, что приточный воздух
нагревается от нагретых стенок камеры. [2]
Тепловые трубы. Данный рекуператор состоит из закрытой системы
трубок, заполненных фреоном, который испаряется при нагревании
удаляемым воздухом. Когда приточный воздух проходит вдоль трубок, пар
конденсируется и вновь превращается в жидкость. [2]
Рекуператоры с промежуточным теплоносителем. Вода или водно-
гликолевый раствор (Рисунок 1) циркулирует между двух теплообменников,
один из которых расположен в вытяжном канале, а другой в приточном.
Теплоноситель нагревается удаляемым воздухом, а затем передает тепло
приточному воздуху. [2]

В данной выпускной квалификационной работе, на основании знаний,
полученных за период обучения по специальности, была спроектирована
рекуперативная установка на базе системы, которая включает в себя
асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором и
преобразователь частоты.
На основании данных о рекуперативной установке, предоставленных
специалистами из ООО «НПО ВЭСТ», предложено техническое решение по
модернизации. Основанием для модернизации служила необходимость
улучшения технических показателей в холодный период времени и
показателей срока службы данной системы.
Поиск решения проблемы производился в российских и международных
патентных базах (http://www1.fips.ru, http://ru.espacenet.com/), крупнейшей в
мире базе рефератов и цитирования – Scopus, политематической реферативно-
библиографической и наукометрической базе данных – Web of Science.
Направление развития данного проекта было выбрано на основании
проанализированных литературных источников.
Реализация проекта производилась при помощи современных
математических (SciLab) и научных средств, была использована
специализированная литература и учебный материал по исследованию
устойчивости (критерий Найквиста), а также выбору и настройке регулятора,
в данном случае был выбран ПИ-регулятор настроенный на симметричный
оптимум.
Были определены технические характеристики, на основании которых
произведен выбор оборудования. Выбор производился с помощью различных
справочных документов и руководств, представленных производителями
оборудования.
С целью более широкого распространения, обеспечения доступности
данного решения для других специалистов и возможности его использования
на других устройствах, программирование произведено в программной среде
CoDeSys, так как множество (более 500 типов) программируемых логических
контроллеров поддерживают программирование в предоставленной среде.
Данное обстоятельство свидетельствует о том, что работа данных средств
возможна и на других устройствах. На примере ОВЕН ПЛК 150,
проиллюстрирована реализация данного решения.
Также была решена проблема измерения величины перепада давления в
условиях помех, при которых происходило непреднамеренное срабатывание
системы. Для этого в системе будет измеряться не сама величина перепада
давления, а тенденция ее изменения. Результаты моделирования
свидетельствуют об адекватности выбора данного метода.
На основании выбранных элементов и способа функционирования
системы, сформирована принципиальная электрическая схема.
Проработан раздел безопасности жизнедеятельности и социальной
ответственности. В частности, рассмотрены различные вредные факторы,
такие как: шум, электромагнитное излучение, недостаточное освещение.
Представлены способы минимизации влияния данных факторов. Рассмотрена
наиболее типичная опасная ситуация на объекте – поражение электрическим
током и методы защиты от нее. Для улучшения экологического состояния
окружающей среды, определены основные точки сбора вредных веществ и
материалов в городе Томск. Предоставлен план эвакуации при чрезвычайных
ситуациях. Освещены правовые аспекты работы.
Рассмотрены экономические аспекты проектирования электропривода:
произведена оценка потенциала и перспективности. Выполнен SWOT-анализ
и определена ресурсоэффективность проекта.
Выполненная квалификационная работа является готовым техническим
решением для реального рабочего проекта. Произведены основные расчеты и
сформирована схема для монтажа. Собранная система готова к запуску на
объекте, но в процессе запуска возможны незначительные изменения в
структуре программного обеспечения для ПЛК, в связи с тем, что могут быть
найдены различные неточности и неучтенные моменты, которые будут
исправляться непосредственно при настройке на объекте.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Олег Н. Томский политехнический университет 2000, Инженерно-эконо...
    4.7 (96 отзывов)
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Явл... Читать все
    Здравствуйте! Опыт написания работ более 12 лет. За это время были успешно защищены более 2 500 написанных мною магистерских диссертаций, дипломов, курсовых работ. Являюсь действующим преподавателем одного из ВУЗов.
    #Кандидатские #Магистерские
    177 Выполненных работ
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Егор В. кандидат наук, доцент
    5 (428 отзывов)
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Ск... Читать все
    Здравствуйте. Занимаюсь выполнением работ более 14 лет. Очень большой опыт. Более 400 успешно защищенных дипломов и диссертаций. Берусь только со 100% уверенностью. Скорее всего Ваш заказ будет выполнен раньше срока.
    #Кандидатские #Магистерские
    694 Выполненных работы
    user1250010 Омский государственный университет, 2010, преподаватель,...
    4 (15 отзывов)
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    Пишу качественные выпускные квалификационные работы и магистерские диссертации. Опыт написания работ - более восьми лет. Всегда на связи.
    #Кандидатские #Магистерские
    21 Выполненная работа
    Анна В. Инжэкон, студент, кандидат наук
    5 (21 отзыв)
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссе... Читать все
    Выполняю работы по экономическим дисциплинам. Маркетинг, менеджмент, управление персоналом. управление проектами. Есть опыт написания магистерских и кандидатских диссертаций. Работала в маркетинге. Практикующий бизнес-консультант.
    #Кандидатские #Магистерские
    31 Выполненная работа
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Анна Н. Государственный университет управления 2021, Экономика и ...
    0 (13 отзывов)
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уни... Читать все
    Закончила ГУУ с отличием "Бухгалтерский учет, анализ и аудит". Выполнить разные работы: от рефератов до диссертаций. Также пишу доклады, делаю презентации, повышаю уникальности с нуля. Все работы оформляю в соответствии с ГОСТ.
    #Кандидатские #Магистерские
    0 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)