Управление вентиляционными установками в животноводческих помещениях

Один из возможных вариантов реализации системы автоматического управления приточной вентиляцией в животноводческих помещениях представлен на рис. 7.26 и 7.27.

Отсутствие дешевых экспресс-датчиков содержания С0₂ в воздухе и датчиков влажности, работающих в аммиачной среде животноводческих помещений, позволяет реализовать только САР возду-

Рис. 7.26. Схема автоматизации приточной системы вентиляции и влажности воздуха в животноводческих помещениях

Рис. 7.27. Упрощенная принципиальная электрическая схема управления приточной вентиляцией и влажностью воздуха в животноводческих помещениях

хообмсном, действующие по возмущению и имеющие соответствующие недостатки.

Как было показано ранее, режимы работы вентиляционно-отопительного оборудования в течение года делятся на три периода (см. табл. 7.3). Поэтому и алгоритм управления вентиляционно- отопительным оборудованием принято рассматривать по этим периодам. Обеспечить требуемый воздухообмен позволит использование двух вентиляторов различной мощности, установленных в венткамсрс (рис. 7.26). Там же находится нагревательное устройство (водяной или электрический калорифер).

Холодный период охватывает сезон, когда вследствие низкой температуры наружного воздуха тепла, вырабатываемого животными и птицей, не хватает для поддержания в помещениях необходимой температуры. С целью экономии тепла воздухообмен должен быть минимальным. Его определяют по условию удаления углекислоты. На данную величину воздухообмена настраивают вентилятор N1 (вентилятор «зимнего периода»).

Переходный период охватывает весенний и осенний сезоны, в течение которых относительная влажность воздуха по сравнению с холодным периодом увеличивается, а температура принимает значения в промежутке 0...10 °С. В этот период, в зависимости от вида и возраста животных и птицы, может наблюдаться как дефицит, так и избыток тепла, следовательно, действие дополнительного обогрева может быть как регулярным, так и нерегулярным, либо не использоваться вовсе. Вследствие увеличенного влагосо- держания наружного воздуха воздухообмен в переходный период определяется из условий удаления избыточной влаги или излишков тепла. На данную величину воздухообмена настраивают вентилятор N2 (вентилятор «переходного периода»).

Теплый период соответствует летнему сезону, когда помещение не требует дополнительного обогрева. Наоборот, в таких помещениях образуются излишки тепла, которые необходимо удалять при помощи резкого увеличения воздухообмена. В данный период должны работать оба вентилятора. Также по показаниям датчика влажности ME (1) может работать система увлажнения, представленная форсункой и насосом с приводом М3.

В приведенной на рис. 7.26 схеме автоматизации автоматическим переключателем режимов работы оборудования является трехпозиционный регулирующий прибор температуры А1. В холодный период года срабатывает переключающий контакт регулирующего прибора А 1.1 «ниже» и подает напряжение на катушку магнитного пускателя КМ1 вентилятора с минимальным воздухообменом (рис. 7.27).

В переходный период года, что соответствует состоянию регулирующего прибора А1 «норма», контакт А 1.1 устанавливается в исходное положение. Катушка магнитного пускателя КМ1 обесточивается, а напряжение подается на катушку магнитного пускателя КМ2 более воздухопроизводительного вентилятора. В теплый период года срабатывает контакт А 1.2 «выше» и в систему воздухообмена дополнительно подключается вентилятор N1 (вентилятор «зимнего периода»).

Недостатком данной САР воздухообменом является сложность определения диапазона температуры наружного воздуха с повышенной относительной влажностью, что затрудняет настройку регулирующего прибора (А1) на соответствующий диапазон температур.

Для частичной компенсации возможных погрешностей регулирования в систему управления вводится трехпозиционный

291

регулирующий прибор влажности воздуха, датчик которого устанавливается в приточном воздуховоде непосредственно после вентилятора. Если в переходный период относительная влажность наружного воздуха будет превышать допустимое значение, работа вентилятора N2 нецелесообразна и система воздухообмена переключается контактом А2.2 «выше» на пониженный режим воздухообмена. При снижении относительной влажности наружного воздуха ниже допустимой срабатывает контакт А2.1 «ниже» и включает водяной насос увлажнения воздуха.

Система увлажнения воздуха служит также для снижения температуры воздуха внутри помещения. Если она в теплый период года превышает температуру наружного воздуха на 5 °С, то регулирующий прибор АЗ, сравнивающий температуру наружного и внутреннего воздуха, выдает сигнал на срабатывание магнитного пускателя КМЗ посредством контакта АЗ «выше».

Для плавного изменения воздухопроизводительности вентиляторов приточной системы вентиляции используются частотные преобразователи питающего напряжения SC (см. рис. 7.26). Включение частотных преобразователей в работу осуществляется контактами магнитных пускателей КМ1 и КМ2, изменение частоты вращения электродвигателей вентиляторов — вручную задатчиками, отградуированными на соответствующую воздухопроизводи- тельность. Это позволяет отказаться от шиберных устройств при проектировании систем вентиляции в животноводческих помещениях, а следовательно, избежать энергопотерь, обусловленных применением этих устройств.

Возможен вариант схемного решения (рис. 7.28), при котором частотный преобразователь в теплый период года используется как регулятор температуры воздуха внутри помещения. Преобразователь частоты UZ1 предназначен для преобразования переменного напряжения (тока) одной частоты (подаваемого на силовые входы LI, L2, L3) в переменное напряжение (ток) другой частоты (снимаемое с силовых выходов преобразователя U, V, W), что позволяет плавно регулировать скорость электродвигателя Ml (вентилятора). Современные преобразователи частоты, например HITACHI SJ100, также обеспечивают функции защиты электродвигателя (от перегрузки, перегрева и т.д.), имеют встроенный ПИД-регулятор и реализуют некоторые другие функции. Поэтому если к управ-

Рис. 7.28. Использование преобразователя частоты в системах вентиляции

Глава 7. Автоматизация типовых ТП сельскохозяйственного производства

293

ляющим входам (Н, О, L) преобразователя частоты UZ1 подключить термометр сопротивления RK1, измеряющий температуру в помещении, то по заданному в настройках закону регулирования (например, ПИД-закону) на силовых выходах преобразователя U, V, W устанавливается соответствующее напряжение, обеспечивающее требуемую частоту вращения вентилятора. При увеличении температуры скорость будет увеличиваться и, наоборот, при уменьшении температуры скорость вентилятора будет уменьшаться.

Через управляющие входы преобразователя частоты UZ1 также можно подключить аварийную сигнализацию HL1 и HL2 (сигнализация сбоев) и обеспечить индикацию частоты вращения (прибор PV1).

Для обеспечения микроклимата в помещениях серийно выпускается вентиляционно-отопительное оборудование «Климат-2», «Климат-3», «Климат-4», СФОЦ, АЭСМ, ПВУ-4, ПВУ-6, ПВУ-9 и «Климатика» (последнее используется в вытяжных системах вентиляции).

Оборудование «Климат-2», «Климат-3» и ПВУ предназначено для создания систем приточно-вытяжной вентиляции, воздушного отопления и испарительного охлаждения приточного воздуха различных животноводческих и птицеводческих помещений. Оборудование «Климат-2» включает на притоке комплект оборудования, состоящий из двух центробежных вентиляторов Ц4-70 с приводом от трехскоростного электродвигателя с турбоувлажнителями, смонтированными непосредственно в приточном патрубке вентилятора; двух бачков с водой для питания турбоувлажнителей; двух электромагнитных клапанов СВМ-25 для управления подачей воды в турбоувлажнителях; станции автоматического управления всем оборудованием с комплектом датчиков. Обогрев в данном случае не регулируется. В оборудование «Климат-3», кроме перечисленного выше, входят два регулирующих клапана с исполнительными механизмами ПР-1М для автоматизации регулирования подачи горячей воды в водяные калориферы. Для обеспечения вытяжной вентиляции используют от 16 до 45 вытяжных вентиляторов.

Система «Климат-2» предусматривает управление оборудованием в двух режимах — теплом и холодном (разделение режимов обеспечивает переключатель). В теплом режиме работают только вытяжные вентиляторы на трех ступенях скоростей, переключаемых через отпайки автотрансформатора. Управляет переключением скорости вращения вентиляторов регулятор температуры. Подобная схема управления рассмотрена ниже для идентичного комплекта оборудования «Климат-4». В холодном режиме предусмотрена работа приточных вентиляторов при условии отключения вытяжных вентиляторов. Также в этом режиме предусмотрена защита водяных калориферов от замораживания с помощью термореле. При снижении температуры теплоносителя (до 20...30 °С) контакты термореле отключают цепи питания пускателей приточных вентиляторов. Прекращается обдув наружным воздухом калориферов и предотвращается их замораживание. Увлажнение воздуха предусмотрено и в теплом и в холодном режимах. При снижении относительной влажности воздуха в помещении двухпозиционный влагорегулятор включает клапаны подачи воды в турбоувлажнители. При повышении влажности до нормы влагорегулятор отключает данные клапаны.

В отличие от системы «Климат-2», система «Климат-3» регулирует влажность воздуха в помещении трехступенчато.

В качестве вытяжной системы вентиляции оборудования «Климат-2» и «Климат-3» используется комплект оборудования «Кли- мат-4».

Оборудование «Климат-4» комплектуется либо станцией управления ШАП-5701 с автотрансформатором (рис. 7.29), либо бесконтактной станцией управления на тиристорах МК-ВАУЗ (рис. 7.30), либо другими аналогичными станциями.

Система управления ШАП располагает пятью ступенями регулирования подачи вентиляции в помещение. Здесь имеется три группы вытяжных вентиляторов, одна из которых подключена постоянно, а подключением двух других групп управляет трехпозиционный регулятор SK2. Контактор КМЗ подает номинальное напряжение — третья частота вращения. Контакторы КМ1 и КМ2 коммутируют выводные отпайки автотрансформатора, обеспечивая первую и вторую частоты вращения. Контакторы КМ4 и КМ5 управляют вентиляторами первой и второй группы. Терморегулятор SK1 служит для управления второй и третьей частотой вращения вентиляторов при температуре выше номинальной.

Бесконтактная станция управления МК-ВАУЗ (рис. 7.30) плавно регулирует частоту вращения вентиляторов как в ручном, так

Рис. 7.29. Станция управления ШЛП-5701

7.4. Автоматизация ТП в животноводстве и птицеводстве

Рис. 7.30. Бесконтактная станция управления МК-ВАУЗ

и в автоматическом режиме в функции температуры воздуха внутри помещения.

Сигнал от датчика температуры в помещении RK поступает на мост сравнения МС, в одно из плеч которого включен резистор - задатчик температуры ЗДТ. Затем через усилитель-демодулятор УД сигнал подается на узел смещения УС, который имеет резисторы: задатчик базового напряжения ЗБН, задатчик дифференциала ЗД, задатчик минимального напряжения ЗМН. Далее сигнал передается на систему импульсно-фазового управления тиристорами СИ ФУ, которая корректирует прохождение сигнала, идущего от блока питания БП к блокам тиристоров БТ. При значительном снижении температуры скорость вентиляторов уменьшается до предельно минимального и в двухпозиционном режиме подается сигнал на подогрев воздуха.