Система автоматического контроля

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(СИБСТРИН)

Н.А. Попов

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ

ТЕПЛОГАЗОСНАБЖЕНИЯ

И ВЕНТИЛЯЦИИ

ЧАСТЬ 1

Учебное пособие

НОВОСИБИРСК 2012

УДК 697:628.8

ББК

П

Попов Н.А.

Автоматизация систем теплогазоснабжения и вентиляции. Часть I: учеб. пособие / Н.А. Попов; Новосиб. гос. архитектур.-строит. ун-т (Сибстрин). – Новосибирск: НГАСУ (Сибстрин), 2012. – 192 с.

ISBN

В учебном пособии представлены основные теоретические сведения и средства контроля, управления и регулирования параметров в системах теплогазоснабжения и вентиляции.

Учебное пособие включает материалы по первой части курса «Автоматизация и управление процессами ТГиВ» и предназначено для студентов, обучающихся по специальности 270109 «Теплогазоснабжение и вентиляция» направления «Строительство». Оно может быть полезным преподавателям, магистрантам, аспирантам и инженерам, занимающимся вопросами автоматизации систем ТГиВ.

Печатается по решению издательско-библиотечного совета

НГАСУ (Сибстрин)

Рецензенты:

– В.И. Костин, д-р техн. наук, профессор кафедры

теплогазоснабжения и вентиляции НГАСУ (Сибстрин);

– П.Т. Пономарев, к.т.н., доцент кафедры электротехники,

диагностики и сертификации СГУПС;

– Д.В. Зедгенизов, канд. техн. наук, ст. науч. сотр.

лаборатории рудничной аэродинамики

Института горного дела СО РАН

ISBN ÓПопов Н.А., 2012

Ó Новосибирский государственный

архитектурно-строительный

университет (Сибстрин), 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ………………… …………………………… 5

1. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ…… 6

1.1. Функциональная схема САК ............................................ .6

1.2. Классификация контрольно-измерительных приборов.. .7

1.3. Характеристики измерительных приборов……………… 8

1.4. Основные элементы САК………………………………. .10 1.4.1. Измерительные преобразователи (датчики)……… 10 1.4.2. Датчики перемещений……………………………… 12 1.4.3. Датчики температуры……………………………… 14 1.4.4. Датчики давления…………………………………… 18 1.4.5. Датчики расхода…………………………………… 25 1.4.6. Индукционные расходомеры ……………………… 28 1.4.7. Датчики уровня……………………………………… 31 1.5. Методы измерений и измерительные схемы…………… 35 1.5.1. Понятие о методах измерения……………………… 35 1.5.2. Мостовые измерительные схемы……………………36 1.5.3. Компенсационные измерительные схемы………… 38 1.5.4. Дифференциальная измерительная схема .............. 41   2. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ … 42 2.1. Функциональная схема САУ электроприводом……….....42 2.2. Аппараты автоматического управления и защиты электроприводов………………………………………… 43 2.2.1. Командоаппараты………………………………………43 2.2.2. Реле………………………………………………………46 2.2.3. Контакторы и магнитные пускатели………………… 52 2.2.4. Аппараты защиты электроприводов………………… 54 2.3. Электрические схемы управления электроприводами… 57 2.3.1. Электрические схемы и их начертание……………… 57 2.3.2. Электрическая схема управления задвижкой……… 61 2.3.3. Электрическая схема управления циркуляционными насосами……………………………………………… 63   2.3.4. Электрическая схема управления подпиточными насосами………………………………………………….. 65 2.3.5. Электрическая схема управления электродвигателем дымососа …………………………………….. ………… 68 2.3.6. Электрическая схема управления дутьевым вентилятором …………………………………………… 70 2.3.7. Электрическая схема управления электродвигателем насоса сетевой воды……………………………………… 72 2.4. Электронные устройства и приборы в системах ТГиВ………74 2.4.1. Общие сведения…………………………………………… 74 2.4.2. Полупроводниковые приборы…………………………… 74 2.4.3. Выпрямители……………………………………………… 92 2.4.4. Усилители………………………………………………… 99 2.4.5. Логические элементы…………………………………… 107 2.5. Микропроцессорные системы ……………………………… 110 2.6. Микропроцессорное управление электроприводами……… 125   3. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ.132 3.1. Понятие об автоматическом регулировании. Классификация САР…………………………………… … 132 3.2. Основные свойства объектов регулирования…………....... .139 3.3. Динамические звенья САР………………………………… 143 3.4. Типовые звенья САР и их характеристики………………… 149 3.5. Структурная схема САР………………………………………159 3.6. Устойчивость линейных САР……………………………… 160 3.7. Оценка качества регулирования линейных систем ………. 166 3.8. Автоматические регуляторы………………………………… 168 3.8.1. Классификация и законы регулирования автоматичес- ких регуляторов…………………………………………… 168 3.8.2. Выбор типа регулятора…………………………………… 187   ЗАКЛЮЧЕНИЕ…………………………………………………… 190 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………… 191

ВВЕДЕНИЕ

Технологические процессы современных промышленных объектов требуют контроля большого числа параметров. В связи с этим при проектировании и эксплуатации промышленных установок исключительное значение придается вопросам обеспечения надежного контроля параметров технологического процесса.

Автоматизация санитарно-технических систем предполагает контроль таких параметров, как температура, расход, давление, перепад давления, уровень, относительная влажность воздуха.

Система автоматизации представляет собой совокупность взаимоувязанных систем, которые по функциональным признакам условно подразделяют следующим образом:

- автоматический контроль регулируемых параметров;

- местное и дистанционное управление технологическим процессом, устройствами и исполнительными механизмами;

- защитная блокировка, исключающая ошибочные действия обслуживающего персонала;

- сигнализация световая и звуковая, информирующая о состоянии технологических процессов и об аварийной ситуации;

- автоматическое регулирование технологических параметров.

В современных автоматизированных инженерных системах теплопотребления обеспечивается качественное энергоэффективное управление регулируемыми параметрами. Эти системы отличаются динамикой изменения характеристик регулируемой среды в результате воздействия возмущающих факторов и противодействия им с помощью системы автоматического регулирования (САР). САР состоит из замкнутой последовательности отдельных звеньев, характеристики которых должны быть взаимосогласованы при проектировании. При проектировании системы теплопотребления по требуемым характеристикам необходимо подобрать исполнительные устройство, состоящее из исполнительного механизма (ИМ) и регулирующего органа (РО) [1]. Правильный подбор должен предопределяться результатами гидравлического расчета и оптимально запроектированной схемой автоматизации.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Функциональная схема САК

Система автоматического контроля (САК) осуществляет без участия человека контроль различных параметров и величин, характеризующих работу какого-либо технического агрегата, установки или протекание какого-либо технологического процесса.

В системах ТГиВ основными параметрами, которые часто

требуется контролировать, являются температура, давление, расход вещества или энергии, уровень жидкости, влажность и др.

Функциональная схема САК представлена на рис. 1.1.

Рис. 1.1. Функциональная схема САК: О – объект, в котором контролируется физическая величина; ИП – измерительный преобразователь (датчик); У – усилитель; И – источник питания; ИЭ – исполнительный элемент; С – сигнализирующий прибор; УП – указывающий прибор; РП – регистрирующий прибор

При наличии в САК сигнализирующего прибора С система контроля одновременно выполняет функции системы автоматической сигнализации, которая с помощью звуковой или световой сигнализации извещает обслуживающий персонал о состоянии контролируемого объекта.

По назначению сигнализацию можно классифицировать следующим образом:

– сигнализация положения, оповещающая о состоянии контролируемых объектов;

– технологическая, сигнализирующая о нарушении хода тех-

нологических процессов, которая может быть двух видов: предупредительная и аварийная;

– командная сигнализация, передающая заранее определенные команды из одного помещения в другое различными световыми или звуковыми сигналами.

Для надежной и бесперебойной работы автоматизированного санитарно-технического оборудования крупных зданий и сооружений создается диспетчерская служба, операторкоторой с помощью сигнализации и контрольно-измерительных приборов (КИП) может контролировать правильную эксплуатацию автоматизированного оборудования.