Автоматизация измерений в системе кондиционирования

Министерство образования  и науки 

Российской Федерации  
Государственное образовательное учреждение  
высшего профессионального образования 
«САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АЭРОКОСМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени академика С.П. КОРОЛЕВА»

(национальный исследовательский  университет СГАУ)

Кафедра производства летательных  аппаратов  и управления качеством  в машиностроении.

Факультет: заочного обучения

Дисциплина: «Автоматизация измерений контроля и испытаний»

 

Курсовой проект

 

 

 

 

Выполнил студент гр. №9151

Мартынова Ю. А.

 

Проверил        преподаватель

_______ В.И.Малкин

 

 

 

 

САМАРА, 2011г.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение…………………………………………………………3стр
2. АСУ ТП………………………………………………………….4стр
3. Цели, задачи и решения автоматизации………………………6стр
4. История кондиционирования воздуха………………………..7стр
5. Современное кондиционирование…………………………….9стр
6. Общая схема кондиционера…………………………………..10стр
7. Автоматизация системы кондиционирования……………….11стр
8. Системы защиты кондиционера………………………………16стр
9. Вывод……………………………………………………………20

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Измерительная техника - один из важнейших факторов ускорения научно-технического прогресса практически во всех отраслях народного хозяйства.

При описании явлений и  процессов, а также свойств материальных тел используются различные физические величины, число которых достигает  нескольких тысяч: электрические, магнитные, пространственные и временные; механические, акустические, оптические, химические, биологические и др. При этом указанные  величины отличаются не только качественно, но и количественно и оцениваются  различными числовыми значениями.

Установление числового  значения физической величины осуществляется путем измерения. Результатом измерения  является количественная характеристика в виде именованного числа с одновременной  оценкой степени приближения  полученного значения измеряемой величины к истинному значению физической величины. Укажем, что нахождение числового  значения измеряемой величины возможно лишь опытным путем, т. е. в процессе физического эксперимента.

При реализации любого процесса измерения необходимы технические  средства, осуществляющие восприятие, преобразование и представление  числового значения физических величин.

Автоматизация технологического процесса — совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление самим технологическим процессом без непосредственного участия человека, либо оставления за человеком права принятия наиболее ответственных решений.

 

 

АСУ ТП

Как правило, в результате автоматизации технологического процесса создаётся АСУ ТП.

Автоматизация технологических  процессов в рамках одного производственного  процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.

Автоматизированная система  управления технологическим процессом (сокр. АСУТП) — комплекс технических  и программных средств, предназначенный  для автоматизации управления технологическим  оборудованием на промышленных предприятиях. Может иметь связь с более  глобальной автоматизированной системой управления предприятием (АСУП).

Под АСУТП обычно понимается комплексное решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций технологического процесса на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт.

Термин «автоматизированный» в отличие от термина «автоматический» подчеркивает необходимость участия  человека в отдельных операциях, как в целях сохранения контроля над процессом, так и в связи  со сложностью или нецелесообразностью  автоматизации отдельных операций.

Составными частями АСУТП  могут быть отдельные системы  автоматического управления (САУ) и  автоматизированные устройства, связанные  в единый комплекс. Как правило АСУТП имеет единую систему операторского управления технологическим процессом в виде одного или нескольких пультов управления, средства обработки и архивирования информации о ходе процесса, типовые элементы автоматики: датчики, устройства управления, исполнительные устройства. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети.

На практике при измерении  физических величин применяются  электрические методы и неэлектрические (например, пневматические, механические, химические и др.).

Электрические методы измерений  получили наиболее широкое распространение, так как с их помощью достаточно просто осуществлять преобразование, передачу, обработку, хранение, представление  и ввод измерительной информации в ЭВМ.

Технические средства и различные  методы измерений составляют основу измерительной техники. Любой производственный процесс характеризуется большим  числом параметров, изменяющихся в  широких пределах. Для поддержания  требуемого режима технологической  установки необходимо измерение  указанных параметров. При этом,  чем достовернее осуществляется измерение технологических параметров, тем лучше качество целевого выходного продукта.

Основа автоматизации  технологических процессов —  это перераспределение материальных, энергетических и информационных потоков  в соответствии с принятым критерием  управления (оптимальности).

 

 

 

 

 

 

 

 

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

-повышение эффективности производственного процесса.

-повышение безопасности.

-повышение экологичности.

-повышение экономичности.

Задачи автоматизации  и их решение

Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:

-улучшение качества регулирования

-повышение коэффициента готовности оборудования

-улучшение эргономики труда операторов процесса

-обеспечение достоверности информации о материальных компонентах, применяемых в производстве (в т.ч. с помощью управления каталогом)

-хранение информации о ходе технологического процесса и аварийных ситуациях

Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:

-внедрения современных методов автоматизации;

-внедрения современных средств автоматизации.

 

 

 

ИСТОРИЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ  ВОЗДУХА

Первые попытки кондиционирования  воздуха производились в Персии тысячи лет назад. Персидские устройства охлаждения воздуха использовали способность  воды сильно охлаждаться при испарении. Типичный кондиционер тех дней представлял  собой специальную шахту, улавливающую дуновение ветра, в которой размещались  пористые сосуды с водой или протекала  вода из источника. Воздух в шахте  охлаждался и насыщался влагой и, затем, подавался в помещение. Устройство было сравнительно эффективно для жаркого  и сухого климата, такой кондиционер  не смог бы работать при высокой  относительной влажности воздуха.

В 1820 году британский ученый и изобретатель Майкл Фарадей  обнаружил, что сжатый и сжиженный  аммиак охлаждает воздух при испарении. Но его идеи были в значительной степени теоретическими. Электрический  способ кондиционирования воздуха  был изобретён Уиллисом Кэррьером примерно в 1902 году. Им же была разработана первая система кондиционирования воздуха для типографии в Бруклине (Нью-Йорк). Летом, при процессе печатания, постоянное изменение температуры и влажности не позволяло добиться качественной цветопередачи. Кэрриер разработал аппарат, который охлаждал воздух до постоянной температуры и осушал его до 55 %. Своё устройство он назвал «аппаратом для обработки воздуха». В 1915 году он и ещё шесть коллег-инженеров основали собственную компанию «Garner Engineering Co.», впоследствии переименованную в «Carrier». Сегодня компания «Кэрриер» — один из ведущих производителей кондиционеров, ей принадлежит 12 % мирового объёма производства кондиционеров.

Сам термин кондиционирование  воздуха впервые был предложен  в 1906 году Стюардом Крамером, который связывал это понятие с получением кондиционного товара.

Позже дорогие системы  кондиционирования воздуха начали применяться для улучшения производительности труда на рабочих местах. Затем  сфера применения кондиционирования  была расширена для улучшения  комфорта в домах и автомобилях. В 1950-х годах в Соединённых  Штатах наблюдался взлёт продаж кондиционеров  для жилых помещений.

Первые кондиционеры и  холодильники использовали токсичные  газы, такие как аммиак и метилхлорид, которые приводили к смертельным несчастным случаям в случае утечки. В 1930-х годах по соображениям безопасности фирма Дженерал Электрик выпустила кондиционер, компрессорно-конденсаторный агрегат которого располагался с внешней стороны здания. Это была первая сплит-система.

Первый автомобильный  кондиционер имел мощность охлаждения 370 Вт, был создан фирмой С & С Kelvinator Co в 1930 году и установлен на Кадиллаке.

Томас Мидгли младший первым предложил в качестве хладагента использовать дифторхлорметан, названный потом фреоном в 1928 году. Этот хладагент оказался намного более безопасным для людей, но не для озонового слоя атмосферы. Фреон — торговая марка компании Дюпон для всех CFC, HCFC или HFC хладагентов, название каждого включает число, указывающее на молекулярный состав (R-11, R-12, R-22, R-134a). Наиболее часто используется смесь HCFC, или R-22, но планируется отказаться от неё в производстве новых приборов к 2011 году, и совсем избавиться от неё к 2020 году. В наши дни набирает популярность хладагент R-410A, безопасный для озонового слоя Земли, невоспламеняющийся, нетоксичный и энергосберегающий.

В 1980-х годах компанией  Toshiba был разработан новый способ управления компрессором, заключающийся в изменении частоты тока электропитания компрессора — инверторные системы.

СОВРЕМЕННОЕ КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ

Кондиционирование воздуха — автоматическое поддержание в закрытых помещениях всех или отдельных параметров воздуха (температуры, относительной влажности, чистоты, скорости движения воздуха) с целью обеспечения оптимальных метеорологических условий, наиболее благоприятных для самочувствия людей, ведения технологического процесса, обеспечения сохранности ценностей.

Кондиционирование воздуха, осуществляемое для создания и поддержания допускаемых или оптимальных условий воздушной среды, носит название комфортного, а искусственных климатических условий в соответствии с технологическими требованиями — технологического. Кондиционирование воздуха осуществляется комплексом технических решений, именуемых системой кондиционирования воздуха (СКВ). В состав СКВ входят технические средства приготовления, перемешивания и распределения воздуха, приготовления холода, а также технические средства хладо- и теплоснабжения, автоматики, дистанционного управления и контроля

Современное кондиционирование  воздуха

В наши дни получило распространение  проектирование систем кондиционирования  на стадии разработки архитектурного проекта.

В XXI веке всё большее значение приобретает энергосбережение при  кондиционировании (стоит вспомнить  энергетический кризис в Америке, связанный  с пиком потребления энергии  кондиционерами). Учитывая ухудшающееся состояние окружающей среды, обеспечение  чистого воздуха в помещении  является одной из наиболее важных проблем. Кроме того, качество воздуха  играет большое значение в медицине (операционные и родильные боксы), при производстве электроники и в других высокотехнологичных производствах.

ОБЩАЯ СХЕМА КОНДИЦИОНЕРА

Рис1 Общая схема кондиционера

Основными узлами любого кондиционера являются:

Компрессор — сжимает фреон и поддерживает его движение по холодильному контуру.

Конденсатор — радиатор, расположенный во внешнем блоке. Название отражает процесс, происходящий при работе кондиционера — переход фреона из газообразной фазы в жидкую (конденсация).

Испаритель — радиатор, расположенный во внутреннем блоке. В испарителе фреон переходит из жидкой фазы в газообразную (испарение).

ТРВ (терморегулирующий вентиль) — понижает давление фреона перед испарителем.

Вентиляторы — создают поток воздуха, обдувающего испаритель и конденсатор. Используются для более интенсивного теплообмена с окружающим воздухом.

 

АВТОМАТИЗАЦИЯ СИСТЕМ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ

Для чего нужна автоматика?

Современные системы вентиляции, кондиционирования и воздушного отопления представляют собой сложные  инженерные комплексы, эффективное  и безопасное функционирование которых  невозможно без специализированных устройств управления и контроля.

Интеллектуальная  система управления выполняет следующие функции:

-автоматический контроль и оптимизация параметров воздушной среды здания;

-сбор данных о состоянии элементов системы (показания датчиков или других устройств);

-обработка этих данных и автоматическая настройка;

-контроль и экономия энергопотребления при эксплуатации системы (автоматическое переключение между режимами);

-оповещение оператора о возникающих событиях и реализация возможности ручного управления работой системы.

Автоматизация систем кондиционирования обычно включает следующие функции: