Автоматизация тепловых систем жилых и административных зданий

отоп. и поддерживает ее с помощью КЗРотоп. Управление КЗРотоп. осуществляется кратковременными импульсами (ШИМ) по ПИДзакону регулирования, что позволяет поддерживать заданную температуру с необходимой точностью.

Для достижения максимально экономичной работы в приборе предусмотрены следующие функции:

— возможность переключения с дневного на ночной режим работы;

— контроль температуры обратной воды.

Переключение прибора в ночной режим работы происходит при замыкании внешних контактов прибора «день/ночь». При этом отопительный график сдвигается на заданную пользователем величину, значение которой указывается при программировании прибора. Коммутация может осуществляться любым исполнительным устройством с «сухими» контактами (тумблер, переключатель или таймер).

Индикация режимов:

P- -0 — дневной режим работы;

P- -1 — ночной режим работы.

Контроль температуры обратной воды осуществляется по графику Тобр. max = f (Tнаруж.) или Тобр. max = f (Tпрям.), в зависимости от контролируемого на входе параметра.

В случае превышения максимально допустимого значения Тобр. max, ТРМ32-Щ4 прерывает регулирование температуры в контуре отопления и понижает температуру обратной воды до значения (Тобр.max- D). После снижения температуры обратной воды до допустимых пределов продолжается регулирование температуры в контуре отопления по отопительному графику.

Индикация режимов: P- -2 — работа в режиме защиты от превышения температуры обратной воды.

Значение D задается пользователем при программировании прибора.

Температура, поддерживаемая в контуре ГВС (ТГВС), задается пользователем при программировании прибора.

С помощью реле прибор ТРМ32-Щ4 управляет положением запорно-регулирующего клапана КЗРГВС по температуре уставки Туст.ГВС. Управление КЗРГВС осуществляется кратковременными импульсами (ШИМ) по ПИД-закону регулирования, что позволяет поддерживать заданную температуру с требуемой точностью.

Примеры графиков представлены на рисунке:

В качестве исполнительного устройства разрабатываемой системы будем использовать автоматический запорнорегулирующий односедельный клапан КЗР. Процесс регулирования происходит посредством изменения пропускной способности клапана в зависимости от управляющего сигнала.

Диапазон рабочих температур рассматриваемого устройства находится в пределах +5. +425 гр. С, рабочее давление в регулируемом трубопроводе, в зависимости от используемой установочной арматуры, характеризуется величинами 1.6, 2.5 и 4.0 МПа. Тип привода исполнительного механизмаэлектромеханический, напряжение однофазного переменного тока питания- 220 В, 50 Гц.

Гидроклапаны производятся и комплектуются в зависимости от требуемых эксплуатационных характеристик, таких как функциональные возможности (диапазон регулирования, время открытиязакрытия и пр.), диаметр условного прохода, характеристики рабочей среды и пропускная способность клапана [28]. Так как в настоящем проекте разрабатывается унифицированная система автоматического регулирования отопления, то необходимость в рассмотрении дополнительных параметров отсутствует, так что задаемся только входными и выходными электрическими сигналами.

6. Разработка инструкционной карты

Тема: Программирование микропроцессорного контроллера ТРМ32

Цель:

Объект работы: ТРМ32

№ п/п Название операции Приемы и действия Контроль выполнения 1 Подготовка к работе 1) С помощью коммутационной аппаратуры подать питание

2) Переход в режим «просмотр» осуществляется из режима «регулирование»

кратковременным (примерно на 1 с) нажатием кнопки «ПРОГР.» на лицевой панели прибора.

3) Манипулируя кнопкой, проверить по цифровым индикаторам прибора работу температурных датчиков Появление информации на цифровых индикаторах

На верхнем цифровом индикаторе прибора отображается шифр параметра U-01

Поочередно загорятся светодиоды: Тообр, Тоотоп, Тогвс, Тонаруж. А на цифровых индикаторах отобразятся их числовые значения.

Если при контроле на верхний цифровой индикатор вместо значения температуры выводятся горизонтальные прочерки (- - - -), то необходимо проверить правильность подключения соответствующего датчика, его исправность, а также исправность соединительных линий и качество их соединений 2. Задание параметров отопительного графика (переход в режим программирования) 1) Переход в режим «программирование» осуществляется из режима «просмотр» кратковременным нажатием кнопки

«ПРОГР.».

2) Выбор подлежащего изменению шифра параметра производится при помощи кнопок

(сдвиг влево) и (сдвиг вправо).

Изменение текущего значения U-01, U-02, U-03, U-04 осуществляется при помощи кнопок

(увеличение) и (уменьшение).

Поочередно ввести значения параметров:

U-01=010.

0,

U-02=035.

0,

U-03=-30.0,

U-04=098.

0.

3) Занесение в память прибора заданного значения параметра производится нажатием кнопки «ЗАПИСЬ» на время не менее 1 с.

4) Возврат прибора в режим ПРОСМОТР осуществляется однократным кратковременным нажатием кнопки «ВЫХОД» Появляется мигающий разряд на нижнем цифровом индикаторе прибора, отображающем заданное в данном параметре значение

Появление надписи на цифровом индикаторе:

— Значение температуры Тонаруж (А)

— Значение уставки Тоуст.

отоп (А)

— Значение температуры Тонаруж (В)

— Значение уставки Тоуст.

отоп (В) Однократное мигание цифрового индикатора

Перестает мигать нижний цифровой индикатор 3

7. Раздел БЖД

7.1 Техника безопасности при монтаже автоматизированных систем отопления

Производственный травматизм при монтаже автоматизированных систем отопления происходит, как правило, вследствие следующих причин:

— неправильная организация работ, допущение к производству работ лиц, не прошедших инструктажа по безопасному их выполнению, а также не имеющих специальной квалификацией и не владеющих приемами безопасной работы;

— неисправное состояние инструмента и приспособлений;

— пренебрежение работниками правилами техники безопасности;

— неисправность защитных средств и приспособлений.

При монтаже систем отопления из металлополимерных труб следует соблюдать требования техники безопасности в строительстве по действующей нормативной документации. При заготовительном производстве и монтаже запрещается производить электросварочные работы на расстоянии от металлополимерных труб менее 2 м. Металлополимерные трубы относятся к категории горючих, трудновоспламеняемых материалов. Средства пожаротушения — распыленная вода, пена, песок, кошма. Металлополимерные трубы в процессе монтажа и эксплуатации не выделяют в окружающую среду токсичных веществ и не оказывают вредного влияния на организм человека при непосредственном контакте.

Монтаж металлополимерных труб должны проводить слесарисантехники, прошедшие специальное обучение и ознакомленные со спецификой обработки таких труб. Работы по монтажу внутренних систем отопления из этих труб разрешается производить только исправным инструментом, при соблюдении условий его эксплуатации.

Гидравлическое испытание систем следует производить в присутствии мастера или производителя работ. Слесари, проводящие испытания, должны находиться в безопасных местах на случай выбивания заглушек.

Безопасное выполнение монтажных работ требует строгого соблюдения работниками правил техники безопасности. Каждый работник должен хорошо знать и выполнять безопасные приемы работы. Только при этом условии можно предупреждать несчастные случаи.

Классификация опасных производственных факторов для работ по монтажу автоматизированных систем отопления по трем направлениям:

— факторы, связанные с использованием инструмента и приспособлений при производстве работ;

— факторы, связанные с монтажом и пусконаладкой движущихся и вращающихся механических узлов автоматизированных систем отопления;

— факторы, связанные с электробезопасностью автоматизированных измерительных и исполнительных узлов, работающих под напряжением свыше 36 В.

При пользовании слесарным инструментом необходимо соблюдать следующие правила техники безопасности:

— запрещается пользоваться инструментом неисправным или не соответствующим выполняемой работе;

— бойки молотков и кувалд должны иметь гладкую, слегка выпуклую поверхность; и молотки и кувалды должны быть прочно насажены на рукоятки и закреплены на них клиньями;

— нельзя применять зубила и шлямбуры со сбитыми затылками;

— нельзя применять для работы напильники, ножовки и отвертки без ручек или с расколотыми и плохо закрепленными ручками;

— при работе трубными и гаечными ключами не допускается надевать отрезки трубы на ручки ключей и применять металлические подкладки под губки ключей.

При пользовании электроинструментом необходимо строго соблюдать правила техники электробезопасности:

— недопустимо работать около токоведущих частей, не защищенных ограждениями, кожухами;

— металлические кожухи, электродвигатели, электродрели, металлические части пусковых приборов, станков и других устройств, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции, должны быть заземлены;

— для переносных электрических светильников применять напряжение не выше 36 В;

— провода, проводящие электроток к сварочному аппарату и от сварочного аппарата к месту сварки, должны быть изолированы и защищены от действия высоких температур и механических повреждений.

При проведении сварочных работ необходимо:

— закрывать лицо специальными щитками, для того чтобы защитить глаза от вредного действия светового и невидимого ультрафиолетового и инфракрасного излучения;

— для устранения причин, способствующих возникновению пожаров при проведении сварочных работ, необходимо тщательно защищать деревянные и другие легковоспламеняющиеся части и конструкции зданий от воспламенения листовым асбестом;

— после окончания сварочных работ следует тщательно проверять помещение и зону, где проводились сварочные работы, и не оставлять открытого пламени и тлеющих предметов.

7.2 Техника безопасности при ремонте автоматизированных систем отопления

Безопасная эксплуатация систем отопления должна обеспечиваться соблюдением требований действующих правил технической эксплуатации, строительных норм и правил, правил Госгортехнадзора России, санитарных норм и правил и других нормативнотехнических документов.

При проведении работ, связанных с ремонтом трубопроводов, тепловых узлов, теплообменных аппаратов и вращающихся механизмов, с испытаниями и пуском водяных и паровых систем, следует руководствоваться соответствующими разделами действующих Правил техники безопасности при эксплуатации тепломеханического оборудования электростанций и тепловых сетей. При обслуживании и ремонте электродвигателей и устройств, находящихся под напряжением, должны соблюдаться требования действующих Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок. При обслуживании, испытании, наладке и ремонте систем отопления и вентиляции производственных помещений должны выполняться требования правил техники безопасности, действующих в этих производственных помещениях. При проведении сторонними организациями ремонтных и наладочных работ по системам отопления и вентиляции на электростанциях должны быть разработаны согласованные мероприятия по технике безопасности, производственной санитарии и взрывопожарной безопасности, учитывающие взаимодействие строительного, монтажного, наладочного, ремонтного и эксплуатационного персонала, которые утверждаются главным инженером электростанций.

Для обеспечения безопасного производства работ по ремонту систем автоматизированного отопления, необходимо каждый потенциально опасный вид работ производить на основании нарядадопуска.

По наряду выполняются следующие виды работ в системах отопления:

— ремонт трубопроводов и арматуры (кроме работ на теплопроводах, отключенных на летний период, если при этом отсутствуют другие условия, требующие выписки наряда);

— ремонт насосов и других вращающихся механизмов;

— газоэлектросварочные работы на оборудовании;

— работы в местах, опасных в отношении загазованности, взрывопожароопасности и поражения электрическим током;

— нанесение антикоррозионных покрытий в камерах и каналах составами, содержащими горючие и вредные вещества;

— теплоизоляционные работы на горячих поверхностях и в непосредственной близости к ним;

— подготовительные работы в зоне действующего оборудования;

— установка и снятие заглушек на трубопроводах;

— врезка гильз и штуцеров для приборов, установка и снятие измерительных диафрагм расходомеров;

— работы в колодцах, туннелях, резервуарах, баках;

— химическая очистка оборудования;

— испытание на расчетное давление и расчетную температуру теплоносителя;

— гидропневматическая промывка трубопроводов;

— работы, выполняемые с полным, частичным снятием напряжения или без снятия напряжения вблизи и на токоведущих частях, находящихся под напряжением;

— сборка и разборка лесов и креплений.

В зависимости от местных условий в перечень работ, выполняемых по нарядам, могут быть включены дополнительные работы, перечень которых утверждается главным инженером электростанции.

Меры по технике безопасности, соблюдение которых необходимо при обслуживании систем отопления и отопительного оборудования, должны быть приведены в заводских инструкциях по эксплуатации.

8. Экономический раздел

8.1 Определение стоимости разработки системы

В состав конструкторской группы входят следующие штатные единицы:

ведущий инженер (должностной оклад 16 600 руб/мес);

инженерконструктор 1-й категории (должностной оклад 14 280 руб/мес);

инженерконструктор 2-й категории (должностной оклад 12 598 руб/мес);

техник (должностной оклад 10 597 руб/мес).

Перечень основных этапов ОКР при разработке двигателя.

1 этап:

подготовительный (разработка технического задания) — подбор и изучение технической литературы, патентов, аналогичных изделий.

Результатом данного этапа должно быть сформулированное техническое задание и аналитический обзор аналогов.

2 этап:

разработка и рассмотрение эскизного проекта (совокупности первичных конструкторских документов, которые должны содержать принципиальные конструкторские решения, дающие общие представления об изделии и принципе его работы) — разработка различных вариантов выполнения изделия, проведение расчетов, уточнение требований, разработка рекомендаций к методике испытаний.

Результатом должен быть подробный эскизный проект.

3 этап:

разработка и рассмотрение технического проекта (совокупность конструкторских документов, которые должны содержать окончательные технические решения, дающие полное представление о разрабатываемой системе и исходные данные для разработки рабочей документации) — разработка принципиальных, монтажных схем, чертежей, спецификаций, конструкторские расчеты.

Результаткомплект конструкторской документации.

4 этап:

разработка и рассмотрение рабочего проекта (совокупности рабочих конструкторских документов, разработка технологии изготовления опытных образцов изделия, инструкций о методах испытания, разработка проекта технических условий), разработка технологических процессов, инструкций по эксплуатации, составление и согласование технического задание на выполнение опытного образца.

Результаткомплект технологической документации и утвержденное ТЗ на опытный образец.

5 этап:

изготовление и испытание опытных образцов изделия, корректировка технической документации по результатам испытанийизготовление и испытание опытного образца.

Результатопытный образец и откорректированная документация.

6 этап:

составление технического отчета по теме и предоставление технической документации и опытного образца заказчику.

Результатутверждение технического отчета по теме.

Таблица 1. Расчет трудозатрат по рабочему времени Этап Содержание работ Колво исполни-телей Должность Продолжи-тельность, дней Подготовительный Ознакомление с заданием на проектирование 4 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к, Техник 30 Изучение литературы 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 120 Изучение аналогов 2 Инженерконструктор 2к, Техник 110 Разработка ТЗ на проектирование 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 2к 50 Эскизный Анализ и разработка функциональной схемы, алгоритмов функционирования системы 3 Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к, Техник 60 Проработка конструкции системы в целом 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 20 Составление пояснительной записки к эскизному проекту 2 Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к 70 Технический проект Разработка узлов системы, расчеты 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 80 Конструкторские расчеты 1 Инженерконструктор 2к 110 Разработка чертежей 1 Техник 120 Составление спецификации 1 Техник 30 Составление пояснительной записки к техническому проекту 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 140 Рабочий проект Составление и утверждение ТЗ на опытный образец 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к, 60 Составление заявки на материалы и комплектующие изделия 2 Инженерконструктор 2к категории, Техник 30 Составление технического описания 2 Инженерконструктор 1к, Инженерконструктор 2к 30 Технологическая подготовка производства Разработка технологического процесса моделирования 1 Ведущий инженер 70 Поизводство Изготовление опытной модели системы 2 Инженерконструктор 2к, Техник 170 Испытания Испытания опытной модели системы 2 Инженерконструктор 2к, Техник 110 Корректировка ТД Корректировка и оформление окончательного комплекта технической документации 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 80 Прием ОКР Передача выполненного проекта заказчику 2 Ведущий инженер, Инженерконструктор 1к 40

Таблица 2. Расчет фонда оплаты труда разработчиков Должность Д. О., руб/мес Оплата, руб/день Продолжительность работ, дни Итого, руб. Ведущий инженер 16 600 754,5 69 52 061

Инженерконструктор 1к 14 280 649,1 73 47 384

Инженерконструктор 2к 12 598 572,6 77 44 090

Техник 10 597 482,7 66 31 858

Итого тарифная З.П. 175 393

Доплаты (30% от тарифн. З.П.) 52 618

Основная З.П. 228 011

Дополнительная З.П. (5% от осн. ЗП) 11 401

Сумма основной и дополнительной З.П. 239 412 ЕСН (26%) 62 247

Итого расходы на заработную плату 301 659

Таблица 3. Расчет стоимости изготовления опытной модели Статья расходов Позиция Стоимость, руб Основные и вспомогательные материалы Сантехнические комплектующие 2430

Датчики 1980

Исполнительные устройства 6700

Контроллер 4200

Прочие электронные компоненты, блоки питания 6400

Расходные материалы, теплоноситель 3500

Сборка модели системы 8200

Испытания системы 14 000

Дополнительные расходы на испытания

Итого: 52 410

Суммарная стоимость разработки изделия с учетом изготовления и испытаний опытного образца составляет 354 069 руб.

Заключение

В данном дипломном проекте разрабатывалась автоматизированная система регулирования температуры в системе отопления. Данная система необходима для выполнения двух условийобеспечения экономии тепловой энергии при температурах наружного воздуха выше расчетного значения и поддержания более комфортных условий микроклимата помещений.

Разработанная система может быть применена в любых видах жилых и общественных зданий, запитанных от централизованных сетей теплоснабжения. Автоматизированное регулирование теплопотребления производится при помощи микропроцессорного контроллера, снабженного измерительными датчиками и исполнительными механизмами, в зависимости от температур наружного воздуха, воздуха в помещениях и температуры теплоносителя, посредством изменения коэффициента смешения.

Автоматическое управление в химической промышленности/ под ред. Е. Г. Дудникова. М.: Химия, 1987

Арзамасов Б.Н., Бромстрем В. А. и др. Конструкционные материалы: Справочник. М.: Машиностроение, 1990

Арипов М. Н. Захаров Г. П. Малиновский С. Т. Цифровые устройства и микропроцессоры. -М.: Радио и связь, 1988

Белинкий Е. А. Расчет и эксплуатационный режим однотрубных систем водяного отопления/ Е. А. Белинкий. М.: Изд-во Мин. коммун. хоз-ва, 1952

Белов А. В. Конструирование устройств на микроконтроллерах. С-П.: Наука и Техника, 2005

Благих В. Т. Автоматическое регулирование отопления и вентиляции/ В. Т. Благих. Челябинск: Челябинское кн. изд-во, 1964

Бобровников Л. З. Радиотехника и электроника. — М.: Недра, 1990

Браммер Ю.А., Пащук И. Н. Цифровые устройства. М.: Высшая школа, 2004

Гершунский Б.С., Основы электроники. Киев, издательское объединение «Вища школа», 1977

Громов Н. К. Городские теплофикационные системы/ Н. К. Громов М.: Энергия, 1974

Дюскин В. К. Количественнокачественное регулирование/ В. К. Дюскин. М.: Госэнергоиздат, 1959

Логические ИС КР1533, КР1554

Справочник. Ч. 1/ И. И. Петровский и др. ТОО «Бином», 1993

Минько Э.В., Покровский А. В. Техникоэкономическое обоснование исследовательских и инженерных решений в дипломных проектах и работах. Свердловск: Издательство Уральского университета, 1990

Михайлов В. Ф. Теоретические основы конструирования РЭА. Л.: ЛИАП, 1975

Наладка и эксплуатация водяных тепловых сетей: справочник/ В. И. Манюк [и др]. М.: Стройиздат, 1988

Наладка средств автоматизации и автоматических систем регулирования: справочное пособие/ А. С. Клюев [и др.]; под ред. А. С. Клюева. М.: Энергоатомиздат, 1989

Отопление и вентиляция. Ч.

1. Отопление/ П. Н. Каменев [и др.]. М.: Стройиздат, 1975

Офицеров Л. Ф. Однотрубные системы водяного отопления/ Л. Ф. Офицеров. М.: Госстройиздат, 1960

Под ред. Пятина Ю. М. Материалы в приборостроении и автоматике: Справочник. М.: Машиностроение, 1985

Проектирование систем контроля и автоматического регулирования металлургических процессов/ Г. М. Глинков, В. А. Маковский, С. Г. Лотман. М.: Металлургия, 1986

Ротач В. Я. Расчет настройки одноконтурных систем автоматического регулирования тепловых процессов/ В. Я. Ротач. М.: МЭИ, 1960

Сканави А.Н. Отопление/ А. Н. Сканави [и др.]. М.: Изд-во АСВ, 2002

Стешенко В. Б. ПЛИС: проектирование устройств обработки сигналов. М.: ДОДЭКА, 2000

СНиП 2.

04.07−86. Тепловые сети. М.: Минстрой России, 1996

СНиП 2.

04.05−91. Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха/ Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 1991

СП 41−101−95. Проектирование тепловых пунктов/Госстрой России. М.: ГУП ЦПП, 1999

Соколов Е. А. Теплофикация и тепловые сети/ Е. А. Соколов. М.: Энергоиздат, 1982

Соколов Е. А. Теплофикация и тепловые сети/ Е. А. Соколов. М.: Изд-во МЭИ, 2001

Теория автоматического управления: учебник. В 2 ч. Ч.

1. Теория линейных систем автоматического управления/ Н. А. Бабаков [и др.]; под ред. А. А. Воронова. М.: Высш. шк., 1986

Теплоснабжение/ А. А. Ионин [и др.]; Под ред. А. А. Ионина. М.: Стройиздат, 1982

Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. — М.: МИР, 1982

Чистович С. А. Автоматическое регулирование расхода тепла в системах теплоснабжения и отопления. Л.: Стройиздат, 1975

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ГРАФИКИ

tнв,

ºC Схема присоединения:

непосредственная элеваторная Схема присоединения:

непосредственная через ЦТП t3 130 t3 105 t3 95 t2 70 t1 150 t3 130 t3 105 t3 95 t2 70 7 67 58 54 45 70 67 48 44 37 6 67 58 54 45 70 67 50 46 38 5 67 58 54 45 70 67 52 48 39 4 66 57 53 44 70 66 53 50 40 3 67 57 53 44 71 67 54 51 41 2 67 58 54 44 73 67 56 52 42 1 68 58 54 44 75 68 57 53 43 0 70 59 55 45 77 70 58 54 44 -1 72 59 56 45 79 72 59 55 45 -2 73 60 57 46 81 73 60 57 46 -3 75 61 58 46 83 75 61 58 46 -4 77 62 60 47 85 77 62 60 47 -5 79 64 61 47 87 79 64 61 47 -6 81 66 62 48 89 81 66 62 48 -7 82 68 63 49 91 82 68 63 49 -8 84 69 64 50 93 84 69 64 50 -9 86 70 65 51 95 86 70 65 51 -10 88 72 66 52 97 88 72 66 52 -11 90 73 67 53 99 90 73 67 53 -12 92 75 68 54 101 92 75 68 54 -13 94 76 70 55 103 94 76 70 55 -14 96 77 71 56 105 96 77 71 56 -15 98 79 73 57 108 98 79 73 57 -16 100 81 74 58 110 100 81 74 58 -17 102 82 76 59 113 102 82 76 59 -18 104 84 77 60 115 104 84 77 60 -19 106 86 79 61 115 106 86 79 61 -20 108 88 80 62 115 108 88 80 62 -21 110 89 81 63 115 110 89 81 63 -22 110 91 83 64 115 110 91 83 64 -23 110 91 83 63 115 110 91 83 63 -24 110 91 83 63 115 110 91 83 63 -25 110 91 83 63 115 110 91 83 63 -26 110 90 82 62 115 110 90 82 62 -27 109 90 82 62 115 109 90 82 62 -28 109 90 82 62 115 109 90 82 62 -29 109 89 81 61 115 109 89 81 61 -30 109 89 81 61 115 109 89 81 61

Из системы

Вычислитель задания

Блок регулирования

TEО

TEВ

Из тепловой сети

В сеть

В систему отопления

H1

H2

H4

H5

HB

TEН

TEГ

tУ

tГ

tО

tН

tВ

H3

HА Контроллер

20 м