Автоматизация системы отопления производственного помещения

[masterutt]

Доброго времени суток. Возникла задача автоматизировать отопительную систему в ремонтной мастерской. Суть - установка задвижки с электроприводом на подающем газопроводе, питающем отопительный котел. Изменение угла поворота задвижки осуществляется исходя из изменения температуры внутри помещения, связь между приводом и температурой осуществляется через ПИД-регулятор. Так как, к сожалению, в нашем ВУЗе дисциплина АСУ ТП заключается в несколько иных задачах, не связанных с изучением необходимых основ, то возникает вопрос по построению функциональной схемы, а точнее как она вообще должна выглядеть. Во вложении я излагаю свои мысли на этот счет, но чую, что они неправильные.Вот, собственно, и всё. Прошу проверить и уточнить, если необходимо. Заранее спасибо.

[doza]

С точки зрения теории ваша схема идеальна, но котел это не те тэн в чайнике и простым пид не обойтись.
Нужно четко осознать мощность котла при 100%, емкость воды если используется, дополнительно наложить уставку на отключение и подобрать гистерезис для включения, в данном случае при использовании задвижки наложить ограничитель на пид снизив управление.

[masterutt]

Спасибо за "признание" схемы идеальной теоретически, уже неплохо. Пойдем по порядку. Максимальная полезная мощность котла 82,8 кВт, емкость теплообменника 35 литров, а по поводу уставки на отключение и гистерезиз, а так же наложение ограничения на пид - темный лес; если вас не затруднит, поподробнее и как это повлияет на функциональную схему? Примечание: САУ проектируется не для теплотехнической дисциплины, а для электроснабжения и выступает в роли спец. вопроса к диплому, посему углубленный разбор теплотехники не предусматривается, но, насколько я понимаю, ограничение регулятора влечет за собой изменение передаточной функции, а если это так, то необходимо этот вопрос рассмотреть. Буду благодарен за подробности, заранее спасибо. P.S. Если вопрос ёмкий, то не откажусь от ссылки на литературу, в которой он освещен.

[Бондарев Михаил]

Напишите мощность котла, тип горелки используемой, площадь помещения (и материал стен), используемые трубы и радиаторы, наличие и производительность циркуляционных насосов.
Все это в той или иной мере влияет на вашу схемку и систему в целом.
Какой регион кстати?

На ВУЗ жаловаться не надо, туда вас силком не тянули))

[Бондарев Михаил]

А при чем дисциплине электроснабжения автоматика котла?
Там максимум нужно учесть номинальные мощности воздуходувки/дымососа и циркуляционных насосов.

[doza]

Если перенестись из теории в реальность, бедная задвижка реагирующая на каждый % пида , наложения ограничителя, 20-100% к примеру преобразуется в 20-4 для задвижки, между ставим ограничитель по шагу управления я делаю просто округляем(значение_пид/5)*5 получится шаг в 5% ( 20%, 25%, 30%), утром было холодно и ветрено, котел работал на пределе, а днем тепло и ясно вода в трубах нагрета становится жарко так зачем ловить тлеющий огонек и мотать воду по трубам, отключаем к примеру на 28град. по гистерезису включение при 17град с проведением процедуры поджига.

[Бондарев Михаил]

Циркуляцию отключать нельзя, это раз.
Два, там скорее всего трехходовой а не задвижка.
Три, мы ту с вами гадаем, а топикстартер даже технологическю схему не выложил, без которой тут делать особо нечего.

Да и что за тема для диплома по жлектроснабдению. Бред же.

[masterutt]

Михаил, мощность котла указал выше, горелка атмосферная, площадь помещений суммарная 750 м2, стены кирпич-штукатурка-клеевая окраска, труба чугун и радиаторы соответственно, циркуляционный насос с объемной подачей 2,3 м3/ч, регион ЯНАО, Тюменская область, посёлок Ямбург, за полярным кругом. В ВУЗ не тянули, соглашусь) Дисциплина ПСЭ (проектирование систем электроснабжения) предусматривает разработку схемы электроснабжения объекта наряду с разработкой решений по усовершенствованию и модернизации систем отопления, вентиляции и микроклимата в целом, посему вопрос и рассматривается.
Владимир, спасибо за уточнения, буду думать. P.S. Насколько я могу судить, трехходовой клапан – это тип трубопроводной арматуры, основной задачей которого является смешение или разделение потоков рабочей среды (воды, пара, газа). Но задача стоит лишь в уменьшении расхода газа посредством сужения канала трубы, для этой цели, по моему мнению, лучше подойдет задвижка с электроприводом. Прошу прощения за отсутствие технологической схемы, опыта в её построении касательно систем отопления нет, но попробую через час-другой смастерить. Очень вам благодарен за советы.

[Универсал]

Какая модель котла? Он допускает работу с низкой температурой теплоносителя? Не боится конденсации? При снижении подачи газа горелка может погаснуть - какие действия автоматики предусмотрены в этом случае? Да и вообще - вы собираетесь изобрести модуляционную горелку - зачем? Чем не устраивает обычный одноступенчатый режим работы? Вторжение в работу газового оборудования - это допустимо? Котлы проектируются на достижение максимального КПД при номинальной мощности - вы готовы смириться с увеличением расхода газа при неоптимальных режимах? Не будет ли эффективнее оставить за котлом функцию поддержания температуры в контуре котла на номинальной величине (90 град, или сколько там по паспорту), а функцию регулирования контура отопления возложить на отдельный регулятор, работающий по погоде либо по температуре воздуха в помещении, ваш пресловутый трёхходовой кран будет не газ регулировать, а подачу теплоносителя из котлового контура в отопительный. Т.е. перейти к классике, а не изобретать велосипед.

[Бондарев Михаил]

Михаил, мощность котла указал выш

Да, пока я спрашивал - вы отвечали). 5 минут разницы между постами.
Вопрос про горелку касался вида регулирования (модулируемая, одно-двух-трехступенчатая)...
При чем здесь электроснабжение и чугуниевые радиаторы - по-прежнему неясно.

трехходовой клапан я предполагал на теплоноситель, не увидел что вы газ хотите прижимать.
Ваша гипотетическая система противоречит инженерной практике и нормативным требованиям: вы собираетесь на свой штучный агрегат получать разрешение технадзора?
Далее, Универсал (Еugene) абсолютно верно вам задал вопросы, собственно ответов не требующие.
Не майтесь ерундой и велосипедостроительством.
Вы лучше в своем цехе cos(fi) скорректируйте или там нагрузку по фазам равномерно распределите.

[masterutt]

Хех, если бы все было так просто. Спец вопрос поставлен дипломным руководителем, и он гласит: автоматизация работы системы отопления и точка. Не моего ума дело, нужно ли это да и возможно ли вообще регулировать подачу газа в котел. Вашу позицию полностью принимаю и приветствую, слишком нерентабельно будет вклинивать в процесс задвижку на газ, я бы просто напросто применил шайбирование и не парился, но ВУЗ просит инновации и автоматизацию с помощью ПИД-регурирования, и как это реализовать их не интересует) Поэтому буду лепить из фекалий конфеты. Большое спасибо вам за обсуждение, считаю тему закрытой. Всего доброго. P.S. А вообще есть примеры применения ПИД-регуляторов или ПЛК в системах отопления? Буду очень благодарен)

[Бондарев Михаил]

Как вы шайбой мощность будете регулировать?

Сходите на объект, посмотрите газовую обвязку котла, что там есть. Если нет ничего то возвращайтесь сюда подскажем что взять.
Кроме того необходима технологическая схема объекта. Трехходовой кран - это очень инновационно и недорого(с)

Только не надо нейросетей и предикторов))) а вот насчет суточного и погодозависимого регулирования коллега совершенно верно заметил - используйте, абсолютно очевидная экономия денег получится.

Если будут вопросы - пишите. Только задавайте вопросы правильно.

[doza]

P.S. А вообще есть примеры применения ПИД-регуляторов или ПЛК в системах отопления? Буду очень благодарен)

Нет, причина разработка это деньги и так просто выкладывать не будет.
См. ссылки может помогут.
Регулятор массового расхода газа
Классический ПИД-регулятор
Программа расчета отопления

[Barsik]

Я сейчас как раз налаживаю систему отопления на небольшом производстве. У меня три небольших отдельно стоящих здания метров по 100 - 150, и окрасочная камера (нужно нагреть 5000 кубов в час воздуха с улицы до +28 градусов). Два котла газовых по 90 кВт и дровяной на резерв 70 кВт. Прикрутил регулирование по температурам в помещениях, график рабочего времени (в нерабочее поддерживается в помещениях +8 градусов), календарь с возможностью выбора рабочего времени на 10 дней. Контроллер сименс S7-300, панель mitsubishi e1101, только не спрашивайте нафига оно там надо, у меня это добро осталось с прошлых проектов. Если надо, могу выложить проект куда нибудь.

[Никита]

Вообще, сколько имел дело с модулируемыми газовыми горелками (заводской готовности, естественно), регулируется не подача газа, а подача воздуха. Заслонкой. А уже по давлению наддува идет импульсная трубка на регулятор газа. Тоже заводского исполнения, Кромшредеровские в подавляющем большинстве. Впрочем, газа у нас очень немного, его просто нет. Ну точнее, газа то в море полно, а трубы нет.
Раздельное регулирование тепловой нагрузки (газа, как в начальном посте), соотношения газ-воздух и т.п. классические контура из старых учебников хороши при автоматизации больших котлоагрегатов, на 80кВт система автоматики выйдет в разы дороже котла.
Каков должен быть результат работы?

[Бондарев Михаил]

Каков должен быть результат работы?

Результат работы - что бы препод отбодался. И диплом сдался.

[Никита]

Результат работы - что бы препод отбодался. И диплом сдался.

Это понятно. Суть диплома-то в чем? Если нужна только схема, то это один вопрос. Мы их в свое время смежникам-технологам пачками делали. Диплом у них посвящен обработке рыбы, но раздел автоматизации быть должен, хоть никому и не нужен. Тут можно рисовать все что угодно.
А если диплом посвящен именно автоматизации - совсем другой разговор.

[Универсал]

регулируется не подача газа, а подача воздуха. Заслонкой. А уже по давлению наддува идет импульсная трубка на регулятор газа. Тоже заводского исполнения, Кромшредеровские в подавляющем большинстве.

Цитата их ТО горелки RS 64 MZ RIELLO
"Сервомотор, посредством кулачка с изменяемым
профилем одновременно регулирует положение
воздушной заслонки и дроссельного клапана газа."
Сколько модуляционных горелок прошло через меня - все были устроены именно так. А регулирование соотношения газ-воздух по диапазону осуществляется регулировочными винтами на лекалах, посредством которых приводятся дроссельные заслонки, по результатам анализа отходящих газов на нескольких точках мощностной характеристики.
Никогда Кромшредеровских изделий в горелках не видел. Сименсовские PID-регуляторы RWF-40 да, используются часто, но собственно к работе горелок отношения не имеют - чисто регулятор температуры.
Есть ещё горелки с регулировкой наддува вентилятора частотником, есть с обратной связью по датчику кислорода в отходящих газах, но это уже в дебри.

[Никита]

Сколько модуляционных горелок прошло через меня - все были устроены именно так.

Так мощность указанной Вами горелки впятеро выше, чем в исходном вопросе. А горелки в пределах 80-100кВт (для примера у гирша, висхаупта и т.п.) газовый блок имеют вообще вынесенный за корпус. И Лекал регулируемых там нет, есть кулачки фиксированного профиля. Там вообще разница между двухступенчатыми и модулирующими только в алгоритме управления воздушной заслонкой