Схемы и устройство автоматических шкафов управления вентиляцией

Алгоритм работы приточных установок

Алгоритмы работы приточной вытяжной вентиляции зависят в первую очередь от конструктивной особенности здания и помещений расположенных в нём, под готовую собранную вентиляционную систему или доработки алгоритма её работы, или при реконструкции, то один из вариантов доработки приведен ниже.

Рисунок 1.Экран управления приточной установкой.
Запуск приточной установки осуществляется в автоматическом режиме по запросам отопления или подачи воздуха, либо в ручном режиме с помощью панели оператора. При этом обязательным условием начала запуска и работы является отсутствие действующих сигналов аварии от компонентов приточной машины, отсутствие сигналов блокировки пуска и отсутствие команды «Ручной стоп».
При запуске системы вентиляции заслонки устанавливаются в рабочее положение и включаются электродвигатели напорных вентиляторов. Скорость вращения вентиляторов определяется автоматически в зависимости от объема потребляемого оборудованием воздуха (регулятором ПИД по датчику перепада давления). Имеется защита в зимнее время от подачи холодного воздуха, в процессе работы используется режим рекуперации.
Поддержание заданной температуры обеспечивается регулятором ПИД.
В полуавтоматическом режиме отключается часть оборудования автоматики. Режим «Зима» и «Лето» определяется по датчикам температуры, имеется «Переходной» режим.

Рисунок 2. Мнемосхема управления приточной вентиляцией.

Рисунок 3. Экран управления задвижками распределения воздуха.
Значение уставки положения каждого клапана возможно изменить с панели оператора.

Рисунок 4. Экран управления системы рекуперации.
Система рекуперации осуществляет подогрев уличного (свежего воздуха) до необходимой температуры и его подачу в камеру смешения приточных установок. В качестве источника тепла используется горячий отработанный воздух отбираемый из каналов вытяжки работающего оборудования. Перенос тепла осуществляется посредством ротационного теплообменника.

Управление вентиляцией

Рисунок 5. Главный экран системы управления.
Позволяет контролировать состояние всех элементов системы вентиляции и активировать экраны управления.

• Верхняя панель состоит из следующих элементов:
• Знак «Солнце» — виден, если установлен флаг «Лето»;
• Знак «Снежинка» — виден, если установлен флаг «Зима»;
• Знак «Батарея» — виден, если имеется запрос отопления;
• Количество работающих секций машин;
• Имя пользователя;
• Язык интерфейса панели оператора;
• Дата;
• Время.

• Нижняя панель состоит из следующих элементов:
• Кнопка перехода на главный экран;
• Кнопка входа в систему под конкретной учетной записью;
• Кнопка выхода из системы;
• Кнопка перехода на экран c историей аварийных сообщений;
• Кнопка перехода на экран с трендами;
• Кнопка вызова экрана управления холодильной установкой;
• Кнопка вызова информационного экрана;
• Кнопка вызова экрана с настройками панели;
• Кнопка активации режима «Супермен». Доступно только под учетной записью группы администраторов.
• Кнопка переключения интерфейса на русский язык;
• Кнопка завершения исполнения работающей программы на панели.

Автоматическая система управления вентиляцией промышленного цеха, помимо автоматического поддержания микроклимата в помещении и объемов подаваемого воздуха, обеспечивает постоянную самодиагностику неисправностей компонентов системы, активацию обходных и аварийных алгоритмов работы, для обеспечения безостановочного производственного процесса. Для удобства обслуживающего персонала, предусмотрены архивы сообщений системы, регистратор параметров, счетчики моточасов работы и автоматические уведомления о необходимости технического обслуживания.
Вывод.
Разработанная система автоматического управления вентиляцией позволяет круглогодично в автоматическом режиме обеспечивать технологический процесс, поддерживать микроклимат в помещении цеха, достичь существенной экономии энергоносителей за счет оптимизации алгоритмов подготовки и распределения воздуха.

Советы профессионалов

Эффективность и безаварийность дальнейшей работы вентиляционной установки или вытяжки во многом зависят от правильности выбора шкафа управления

Поэтому приобретение столь важного и технически сложного агрегата лучше доверить профессионалам. Перед покупкой шкафа мастер осуществит полный мониторинг всех узлов вентиляционной системы и определится с наполнением шкафа. После выбора комплектации специалист произведёт тестирование установки и определит максимально возможную нагрузку на тот или иной прибор и на сеть в целом

На основании полученных данных мастер подберет оптимальную схему подключения, определится с режимом работы всех устройств с целью увеличения их коэффициента полезного действия, и лишь после этого конкретно укажет на нужное оборудование

После выбора комплектации специалист произведёт тестирование установки и определит максимально возможную нагрузку на тот или иной прибор и на сеть в целом. На основании полученных данных мастер подберет оптимальную схему подключения, определится с режимом работы всех устройств с целью увеличения их коэффициента полезного действия, и лишь после этого конкретно укажет на нужное оборудование.

При самостоятельном выборе оборудования необходимо ориентироваться на силу тока в цепи, мощность агрегатов и размер сечения проводов. Это обусловлено тем, что в случае несоответствия провода и силы тока возникает сильный перегрев клемм и контактов, что может привести к поломке и даже воспламенению оборудования. Приобретая и подключая шкаф самостоятельно, нужно помнить, что на каждый квадратный миллиметр медного провода не должно приходиться более 10 ампер, а смыкание клемм, одна из которых сделана из меди, а вторая из алюминия – недопустимо. Это может привести к гальваническому эффекту и ослабит контакт.

О том, как монтировать простой шкаф управления вентиляцией, смотрите в следующем видео.

Рекомендации по сборке ШУВ

Монтажом и тестированием ЩУВ должны заниматься специалисты, имеющие соответствующую квалификацию, самостоятельно монтировать и подключать элементы внутри щита или шкафа не только не рекомендуется, но и запрещено.

Корпуса не изготавливают своими руками, а приобретают в готовом виде или заказывают с учетом специфики вентиляционной системы. Вместе с корпусом поставляется комплект устройств: рубильники, контроллеры, блоки питания, выключатели, элементы защиты и провода.

Нередко встречается и такое, что набор приборов и деталей укомплектован не в полной мере – не хватает проводов или автоматических выключателей. При доборе запчастей необходимо сохранить соответствие технических характеристик (например, сечение проводов или силу тока автомата).

Перед заказом необходимо составить список всех устройств, которые входят в вентиляционную систему, а также высказать пожелания относительно переключения режимов работы, вида контроллера, наличия тех или иных датчиков. В некоторых ЩУВ вместо контроллеров устанавливают реле.

Примером ЩУВ может служить образец со следующим техническим характеристиками:

• ном. частота – 50 Гц;
• напряжение – 380 В;
• напряжение подключенного вентилятора – 220 В;
• мощность двигателя – 22 кВт;
• уровень защиты – IP65;
• размеры – 400х800х180 мм;
• срок эксплуатации – 10 лет.

Готовые модели промаркированы условными обозначениями, где содержится информация о модификации и ее типоразмере, степени защиты, виде климатического исполнения, номере ТУ или ГОСТ. В последнем случае производители ориентируются на ГОСТ 14254 и ГОСТ 15150.

Назначение щита управление вентиляцией

Если необходимо включить или настроить бытовую сплит-систему или приборы приточной вентиляции, зафиксированный в отверстии вентканала, то никаких узлов контроля не требуется – каждый прибор регулируется вручную или с пульта д/у.

Но если протяженность сетей большая, а приборы установлены в недоступных местах: в шахтах, на крыше или чердаке, в специально предназначенных нишах внутри стен – то возникает необходимость в монтаже блока дистанционного управления.

Вся информация о работе калориферов, конвекторов, отдельных вентиляторов поступает в единый центр – ЩУВ. Здесь же расположены автоматы, отвечающие за функционирование и регулировку приборов

Современные ЩУВ представляют собой панели с индикаторными регулирующими устройствами или металлические шкафы, которые устанавливают на пол или подвешивают к стене. Для защиты внутреннего наполнения предусмотрены распашные дверки, закрывающиеся на замок. Кроме аббревиатуры ЩУВ можно встретить ШУВ (шкаф).

Основные функции ЩУВ:

• контроль над оборудованием, входящим в системы вентиляции и кондиционирования;
• защита агрегатов от возникновения перегрева, некорректного монтажа и подключения, короткого замыкания;
• регулировка важнейших параметров оборудования, таких как производительность или мощность;
• программирование работы всей системы или отдельных агрегатов на заданный временной промежуток – день, неделю, месяц;
• обеспечение индикации, которая облегчает контроль и регулировку;
• поддержание определенной температуры в различных помещениях, возможность быстрого изменения ее параметров;
• контроль над внутренними стенками воздуховодов и степенью загрязнения фильтров;
• предупреждение сбоев в работе сезонно зависимого оборудования, например, водяных калориферов, которые могут промерзнуть при слишком низкой температуре.

Установка электротехнического щита на предприятии или в жилом здании позволяет обслуживающему персоналу следить за работой оборудования из одного места и быстро реагировать на поломки и остановку отдельных устройств. Приборы, регулирующие устройства пожаротушения и частично отопления, также могут размещаться в этом же шкафу.

Схема установки ШУПВВ. Шкафы могут быть общими, объединяющими все приборы в здании, и обслуживающими отдельный этаж, крыло, цех, секцию и прочее

При возникновении аварийной ситуации, например, возгорания в одном из помещений, остановка вентиляционного оборудования происходит автоматически или вручную – с панели ЩУВ.

Базовый комплект оборудования, которое входит в систему автоматизации

Датчики – это первичные преобразователи, служащие для получения информации о реальном состоянии регулируемых параметров в системе. С их помощью осуществляется обратная связь системы регулирования с объектом по следующим параметрам: температура, влажность, давление, уровень СО, СН и пр. Их выбирают в зависимости от типа сигнала, требуемой точности, необходимого диапазона.

· Датчики температуры бывают для внутреннего и уличного применения; накладными на трубопровод (для контроля температуры поверхности трубопровода) или канальными (для измерения температуры воздуха в воздуховоде). Внутри помещений датчики температуры устанавливаются в нейтральных, относительно источников тепла или холода местах, снаружи здания в местах где датчик будет защищен от ветра или прямого попадания солнечных лучей.

Датчик температуры

· Датчик влажности – это блок с электронным прибором, измеряющим относительную влажность, и преобразующий данные в электрический сигнал. Они также бывают наружного и уличного исполнения.

· Датчики давления подразделяются на реле давления (механическое измерение перепада давлений и электрическое преобразование) и аналоговые датчики давления (преобразование давления сразу в электрический сигнал 4…20 mA). И те, и другие применяются для измерения давление как в одной точке, так и разность давлений в двух точках (дифференциальные)

· Датчики потока измеряют скорость движения жидкости или газа в трубопроводе или воздуховоде. Расход жидкости вычисляется по формуле внутри процессорного блока исходя из разности давлений и других параметров (температуры, сечения трубопровода, плотности).

К этой же группе можно отнести и такие элементы как: капиллярный и комнатный термостаты, прессостаты (реле дифференциального давления)

Сервопривод (электропривод) – это механизм, преобразующий электрический (гидравлический, пневмонический) сигнал в механический (вращение, линейное движение и пр.). Они необходимы для непосредственного выполнения функций регулирования. Как правило они управляют воздушными клапанами (заслонками), трехходовыми (двухходовыми) клапанами для регулирования потока теплоносителя.

Сервопривод (электропривод)

Регулятор – это один из основных элементов системы автоматизации для вентиляции, который обеспечивает управление исполнительным механизмом по показаниям датчиков, термостатов и реле.

По функциональному они подразделяются на регуляторы скорости и регуляторы температуры.

· регуляторы температуры в зависимости от способа управления бывают пороговыми, которые управляют температурой с помощью полностью открытой или полностью закрытой заслонки, и с пропорционально дифференциальным управлением (ПИД-регуляторы), которые позволяют плавно управлять температурой в рабочем диапазоне.

· Регуляторы скорости бывают однофазными и трёхфазными; с плавным или ступенчатым регулированием. Выбор способа регулирования зависит от мощности вентилятора или насоса. Наиболее современным и экономичным является способ скорости вращения насосов и вентиляторов с помощью преобразователей частоты (ПЧ). Несмотря на высокую стоимость, ПЧ экономически оправдывают себя.

Преобразователь частоты (ПЧ)

Шкаф (блок) управления: бывают силовые, управляющие или совмещенные, если система небольшая. Вот одни из основных функций любого шкафа управления:

· Включение и выключение системы вентиляции;

· Индикацию состояния оборудования;

· Защиту от короткого замыкания;

· Защиту от нестабильного питающего напряжения;

· Управление производительностью вентиляционной установки;

· Индикацию состояния воздушных фильтров;

· Защиту от переохлаждения испарителя;

· Защиту водяного калорифера от замерзания;

· Контроль и поддержание температуры воздуха в воздуховоде после калорифера и в помещении;

· Защита от перегрева электрокалорифера;

· Контроль (управление) за работой насоса;

· Контроль (управление) за работой рекуператора;

Шкаф управления вентиляцией

ЩУВ2, управление вентилятором и задание скорости с частотного регулятора ATV212

М1 — вентилятор, питание 380 В;

ТК — термоконтакты двигателя (биметаллические или позисторные), могут отсутствовать;

М4 — электропривод воздушной заслонки, питание 220 В, возвратная пружина;

A1- частотный регулятор A TV212,

Для правильной работы к комплекте с щитом ЩУВ1 необходимо установить перемычку между клеммами регулятора P24и F. Это дает возможность включить вентилятор сразу по подаче питания на регулятор (нажатие кнопки ПУСК в щите управления).

Контакты RYCи RY A- подтверждение работы частотного регулятора. При подаче питания на регулятор, эти контакты замыкаются, открывая воздушную заслонку

Контакты FLB и FLC — ошибка в работе A TV212. При возникновении ошибки частотного регулятора вентилятор останавливается, на щите горят лампочки как РАБОТА так и АВАРИЯ. Питание с частотного регулятора не снимается, что дает возможность увидеть код ошибки на индикаторе регулятора.

Контакты FLB и FLC сбрасываются только после выключения питания частотного регулятора;

FS1 — контакт системы пожарной сигнализации (нормально замкнутый), при размыкании этого контакта вентилятор отключается

А В С — сеть, N —  рабочая нейтраль, PE — защитная земля;

В щите должна быть установлена перемычка между контактами 1 1 и 12.

При дистанционном пуске вентилятора замыканием внешних контактов возможно сразу включать вентилятор на нужную скорость вращения.

При срабатывании реле защиты ТР220 (перегрев обмоток двигателя) или автоматического выключателя NS 2-25 (перегрузка по току) вентилятор отключается и подается сигнал 220 В на клемму 10.

Длина кабеля S4 между частотным регулятором и вентилятором не более 20 метров.

Частотный преобразователь A TV212 обладает рядом дополнительных возможностей:

• повышенная устойчивость к сетевым помехам, встроенный фильтр класса А;
• устойчивая работа при повышенной температуре окружающей среды;
• возможность подключения к основным коммутационным сетям, используемых в системах управления зданиями (Modbus и BACnet);
• определение момента обрыва ремня вентилятора;
• автоматический перезапуск, подхват на ходу;
• пропуск резонансных частот;
• встроенный ПИД-регулятор.

Для дистанционного управления частотным регулятором могут быть использован простой выносной пульт управления ПУ A TV.

С этим читают

Схема устройства

Подключение шкафов управления выполняется по стандартной схеме и регламентируется ГОСТ Р51321-1. Шкафы, стенды и щиты устанавливают в коридорах, щитовых комнатах или подсобных помещениях. При наличии технических условий вентиляционные и противопожарные блоки контроля располагают в одном шкафу, который размещают в диспетчерской. Это обеспечит быстрый доступ к панелям управления аварийной и рабочей вентиляции и позволит быстрее среагировать на неполадки в системе.

К помещениям, в которых производится установка щитов, предъявляются особые требования по уровню влажности и температуре. Приборы должны быть надёжно защищены от попадания прямых ультрафиолетовых лучей, капель воды и пыли. Магнитные колебания и радиопомехи тоже могут негативно отражаться на корректной работе устройств, поэтому их воздействие на приборы следует ограничить. Диапазон температур, при котором допускается эксплуатация шкафов управления, составляет от -10 до +55 градусов. Установка прибора требует обязательного заземления, а частота сетевого тока не должна превышать 50 Гц. В качестве источника питания используются электросети напряжением 220 и 380 В.

Главными требованиями схемы размещения является нахождение всех приборов управления на одном стенде и в одной плоскости. Наиболее важные узлы, отвечающие за безопасность прибора, необходимо оснастить световыми индикаторами и желательно подключить к персональному компьютеру. Кроме того, устройства, отвечающие за корректную работу главных узлов, должны быть оборудованы двумя типами управления: ручным и автоматическим. Наиболее удобными для эксплуатации являются шкафы, оснащённые пультом дистанционного управления, позволяющие человеку, не имеющему большого опыта в управлении вентиляцией, осуществлять контроль за её работой. Кроме того, схема подключения устройств должна быть простой и предельно доступной для понимания. Это поможет в случае аварийной ситуации отключить установку самостоятельно, не дожидаясь прибытия ремонтных служб.

6 Правила установки

Чтобы шкаф управлял всей вентиляцией в здании без перебоев и перерывов в работе, важно расположить его в подходящем месте. На многих производствах есть помещения, куда его устанавливать нельзя, так как он будет повреждён или в его работу будут вмешиваться помехи

Так, на него не должны попадать прямые солнечные лучи, он не должен находиться в зоне радиопомех, магнитного или радиационного излучения.

Лучше всего разместить его в специальном помещении — электрощитовой или диспетчерской. При выборе подходящего места нужно учитывать следующие параметры:

• шкаф не должен располагаться в комнатах с повышенной влажностью и наличием большого количества пыли, рядом с ним не следует располагать химические реагенты или источники тепла;
• как правило, подключая устройство в сеть, нужно ориентироваться на показатели напряжения от 220 до 380 В и частоты тока 50 Герц, а после установки его обязательно заземляют;
• допустимая температура в помещении — от -10 до +55°С, при выходе за эти рамки возможны помехи в работе;
• в зависимости от материала изготовления зависят и условия эксплуатации: так, для шкафов, изготовленных из пластика, стандартная степень защиты — IP 45, что означает надёжную защищённость от твёрдых тел размерами более 1 миллиметра и полную водонепроницаемость; для щитов из металла эти параметры могут отличаться.

Перед установкой оборудования нужно тщательно разработать план и в точности следовать ему, иначе срок работы вентиляции или её продуктивность снизится. При выполнении всех правил щиток для вентиляционной техники очень удобен: им легко управлять, а в случае необходимости нетрудно заменить одну из деталей. Обслуживать его тоже довольно просто, поэтому такие конструкции всё чаще применяются там, где от вентиляции может зависеть здоровье и жизнь людей.

Предназначение

Шкаф управления вентилятором дымоудаления повышает требования безопасности во время работы вентиляционных установок, при этом поддерживая нормы температурно-влажностного режима. С помощью оборудования, размещенного в нем, несложно установить постоянную скорость движения воздуха и поддерживать этот показатель на определенном уровне.

Вентиляционными системами оснащаются производственные участки, где требуется поддерживать оптимальные показатели внешней среды, в том числе обеспечивать очистку воздуха от мелких частиц и пыли. Предназначение шкафа — размещение функциональных элементов, обеспечивающих работу вентиляции.

Возможные варианты автоматического щита для систем вентиляции:

• с водным подогревом;
• с электроподогревом;
• с минимизацией вредных составляющих в воздухе рабочей зоны или рекуперацией;
• с функцией очищения и последующего использования отработки воздуха или рециркуляцией;
• обеспечение противодымных условий труда;
• приточные, вытяжные или приточно-вытяжные системы.

Работа шкафа осуществляется в летнем или дежурных режимах. Первый режим температура наружного воздуха не контролируется. В случае понижения температуры воздуха режим защиты автоматически дополняется приточкой.

Совмещенные шкафы управления и вентилятором и клапанами.

В приведенных выше примерах шкафов управления отсутствует канал управления клапаном — только одним вентилятором.

Рассматривая варианты использования противопожарных клапанов в статье «Как управлять и контролировать противопожарные клапана» я сделал вывод, что лучше и дешевле реверсивными клапанами дымоудаления и подпора воздуха управлять при помощи адресных устройств.

Возможно я сделал слишком категоричное заявления и не стоит списывать совсем совмещенные шкафы управления.

Существуют интересные и по функционалу и по ценам комплексные устройства, управляющие одновременно и вентиляторами, и клапанами и даже калориферами зон МГН.

Использовать такие шкафы управления имеет смысл, если система противодымной вентиляции имеет 1-3 клапана КПВ или КДУ.

Рассмотрим варианты совмещенных шкафов управления.

Рассматриваемые ниже шкафы конечно же имеют и исполнение для управления только вентиляторами для применения в блочно-модульных адресных системах — такое же исполнение, как и у рассмотренных выше шкафов.

Кластер автоматики.

ШУВ+1 380В от 16 до 32А (IP31+клапан) 19140₽.

Шкаф управления вентиляторами противодымной защиты серии ШУ типа «ШУВ+» Инструкция по эксплуатации ШУВRTU.pdf.

Чтобы понять прелесть этого шкафа достаточно взглянуть на схему из паспорта:

Ему бы еще быть адресным

Абовян Технолоджи.

ШУ-ДУ-32 (11 кВт) 19850₽.

Шкаф управления вентилятором и одним клапаном.

Построен на основе функциональных блоков. За каждый элемент функционала шкафа отвечает стандартный блок. Это упрощает компоновку шкафа.

Блок релейной логики BU-SHU-DU, отвечает за получение команд от системы ППУ (прибора пожарного управления) и УДП (устройства дистанционного управления), а также за диспечеризацию шкафа.

Блок релейной логики BKL, отвечает за определение неисправности подключенного электродвигателя.

Блок релейной логики BU-K, отвечает за управление одним дымовым клапаном.

ТДС Прибор.

ШУПВ1/1-XX-Х-ХХ-XX — шкафы управления вентилятором дымоудаления или подпора воздуха и одним клапаном предназначены для контроля управления асинхронными электродвигателями и приводами электромагнитных, электромеханических и реверсивных клапанов.

Стоит 28960р.

Смущает только то, что по цитате из паспорта нет контроля линий управления приводом клапана:

Но сертификат соответствия есть.

Грантор.

Этот шкаф нам не интересен ввиду цены 57864р.

Приводится как пример того, что подобных шкафов на самом деле много, но их цена может быть такой, что уж лучше использовать просто шкафы, родные для системы пожарной сигнализации.

А управление клапанами осуществлять одним из трех возможных способов.

Производственная компания Резервная Линия.

Производит различные шкафы управления пожарной автоматикой.

Судя из прайс-листа цена на шкаф, соответствующий пожарным нормам, начинается от 12528р — этот шкаф управляет только вентилятором.

Шкаф имеет сертификат соответствия федеральному закону № ФЗ-123.

Управление клапанами основано на блоках релейной логики БРЛ:

И насколько я понял можно заказывать шкаф управления противопожарным вентилятором, укомплектованный блоками релейной логики для дополнительного управления еще и клапанами.