Пристрій керування системою вентиляції ангару на основі контролера”Moeller

Прилади  можуть бути об'єднані у власну інформаційну мережу ЕАSУ-NЕТ, в яку можуть входити до восьми приладів, з пристроями розширення, що знаходяться на відстані до 1000м [5].

 

 

Висновки до розділу 1

 

В роботі проаналізовані існуючі системи освітлення ангарів, склад, характеристики та особливості управління системою освітлення на основі контролерів.

Основними недоліками існуючих систем освітлення є застаріла технічна база, високе енерговикористання, відсутність  автоматизованого управління на основі контролерів. В зв’язку з цим  для створення комфортних умов працівникам  при ремонті та обслуговуванні АТ, зниження енерговитрат запропоновано  створити систему управління освітленням. Установка в ангарі такої системи освітлення буде сприяти покращенню умов, підвищенню продуктивності праці, зниженню втомленості робітників, економії електроенергії.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ 2

ПРИСТРІЙ КЕРУВАННЯ  СИСТЕМОЮ ОСВІТЛЕННЯ АНГАРУ НА ОСНОВІ КОНТРОЛЕРА ТА РОЗРОБКА ПРОГРАМНОГО  ТА АЛГОРИТМІЧНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ

2.1. Розрахунок  системи освітлення

Здiйснюється у наступнiй  послiдовностi: 
1. Обирається система освiтлення. 
Штучне освiтлення проектується двох систем: загальне та комбiноване (коли до загального освiтлення додається мiсцеве освiтлення робочих мiсць). Система загального освiтлення застосовується у виробничих примiщеннях з невисоким рiвнем освiтленостi (до 150 лк, V - VIII розряд зорових робiт). 
В примiщеннях з I-IV розрядом зорових робiт слiд застосовувати, як правило, систему комбiнованого освiтлення. Передбачати для них систему загального освiтлення допускається при технiчної неможливостi або недоцiльностi мiсцевого освiтлення. 
2. Обираються нормованi параметри освiтлення (освiтленiсть, якiснi показники освiтлення: коефiцiєнт пульсації, коефiцiєнт нерiвномiрностi освiтлення) згiдно [ ] БНіП II-4-79. Освiтленiсть робочої поверхнi, що створюється світильниками загального освiтлення у системi комбiнованого, повинна складати 10% нормованої. 
3. Обирається тип джерела свiтла та тип свiтильника. В освiтлювальних установках, призначених для освiтлення пiдприємств, у якостi джерела свiтла широко використовуються лампи розжарювання та газорозряднi лампи. 
Порiвняльна характеристика ламп розжарювання та газорозрядних ламп приведена нижче: 
До основних характеристик джерел свiтла вiдносяться: 
номiнальна напруга, В; електрична потужнiсть, Ват; свiтловий потiк, лм; свiтлова вiддача, лм/Вт (даний параметр є головною характеристикою економічності джерела свiтла); час служби ,год. Тип джерела свiтла на пiдприємствах обирають враховуючи технiко-економiчні показники (бiльша свiтлова вiддача при більшому або тому ж часі служби), правильностi передачi кольорових об'єктiв, що освiтлюються (там де це важливо), зручностi експлуатацiї, санiтарно-гiгiєнiчних, естетичних та протипожежних вимог, що пред'являються до освiтлення. 
Лампи розжарювання звичайно передбачають для місцевого освiтлення, а також освiтлення примiщень з тимчасовим перебуванням людей. Для загального освiтлення виробничих примiщень, як правило, передбачаються газорозряднi лампи. 
Свiтловий прилад, що складається з джерела свiтла (лампи) та освiтньої арматури називається свiтильником. Основне призначення свiтильникiв укладається у перерозподiлi свiтлового потоку джерела свiтла у потрiбних для освiтнiх установок напрямок та захисту ламп та електричних апаратiв вiд впливу оточуючого середовища. 
Класифiкацiя свiтильникiв: 
По призначенню: загального та мiсцевого освiтлення. 
Залежно вiд конструктивного призначення: вiдкритi, закриті, пило та вологозахищенi, вибухонебезпечні. 
Вiд умов експлуатацiї. Свiтильники подiленi на сiм експлуатацiйних груп, причому чим вище номер групи, тим свiтильники менше пiдвладнi впливу середовища і тим у бiльш важких умовах доцiльно їх використовувати. 
По розподiлу свiтлового потоку: прямого свiтла, переважно прямого, розсiяного та вiдбитого свiтла. 
Тип свiтильникiв обирається враховуючи: вимоги до його свiтлорозподiлу, умови середовища по ступеню захисту вiд поразки електричним струмом, захист вiд пилу та води, економічності установки у цiлому. 
4. Розмiщуються свiтильники у примiщеннi. 
При системi загального освiтлення застосовується рiвномiрне та локалiзоване розмiщення свiтильникiв. При рiвномiрному розмiщеннi забезпечується достатня рiвномiрнiсть освiтленостi по всiєї площi у цiлому. У цьому випадку вiдстань мiж світильниками у кожному рядi та мiж рядами береться однаковим (див. рис). 
Найкращим варiантом рiвномiрного розмiщення є шахове розмiщення світильників та по сторонах квадрата (вiдстанi мiж свiтильниками у ряду та мiж рядами світильників рівні). 
Розмiщення світильників по сторонах квадрата слiд здiйснювати по оптимальних значенням вiдносної вiдстанi у залежності вiд типу свiтильника 
L/HP=1.4 / 2 
де L - вiдстань мiж світильниками; Hp - висота пiдвісу свiтильникiв над робочої поверхнею. 
Оптимальна вiдстань вiд крайнього ряду світильників до стiн (l) 
l = (0,24 - 0,3) * L - при розташуваннi робочих мiсць у стiн;  
l = (0,4 - 0,5) * L - вдалинi вiд стiн. 
При рiвномiрному розмiщеннi люмінесцентних світильників останнi розставляють рядами - паралельно рядам обладнання. При високих рiвнях нормуємого освiтлення люмінесцентні свiтильники розташовують безперервними рядами, для чого їх ставлять один з другим торцями. 
5.Обирається число свiтильникiв та потужнiсть ламп, необхiдних для створення нормованої освiтленостi на робiтничому мiсцi. 
Число свiтильникiв заздалегiдь призначають, виходячи з їх розташування на планi поперечного розрiзу примiщення (див п. 4).  
Розрахунок потужностi освiтньої установки проводиться 3-я основними методами: 
1. Методом коефiцiєнта використання свiтлового потоку - застосовується для розрахунку загального рiвномiрного освiтлення. 
2. Точковим методом - застосовується для розрахунку мiсцевого освiтлення та перевiрки рiвномiрностi загального освiтлення, нахилених поверхней локалізованого загального освiтлення. 
3. Методом питомої потужностi - застосовується для орiєнтовних розрахункiв. Найбiльш простий та найменш точний. 
Метод коефiцiєнта використання свiтлового потоку 
Коефiцiєнт використання освiтньої установки показує, яка частина свiтлового потоку ламп падає на робочу поверхню.  
Перевiряють умову достатнього освiтлення Ер = (0,9 - 1,2) Ен, якщо Ер > 1,2 Eн - зменшують число свiтильникiв при Ер < 0, 9 Eн - збiльшують. 
Перевiрочний розрахунок. У цьому випадку визначають очiкувану освiтленiсть при вiдомих параметрах освiтньої установки. 
Точковий метод.  
Його застосовують для розрахунку локалiзованого загального освiтлення, освiтлення нахилених поверхней та для перевiрки освiтлення у обраних точках. У цьому випадку вiдображенням свiтлового потоку вiд стiн, стелi, пiдлоги, обладнання зневажають, що вносить визначенi похибку у розрахунки. Для розрахунку використовуються такi залежностi: 
Сила свiтла, визначається з довiдкових таблиць по характеристиках свiтлорозподiлу свiтильника з умовною лампою, свiтловий потiк якої дорiвнює Фл = 1000 лм. 
Враховуючи те, що r = Hp /cos a, вираз для освiтленостi в точці А прийме вигляд  
Реальна освiтленiсть вiд конкретної лампи визначається по формулi: 
де ФР - свiтловий потiк реальної лампи;  
У випадку , коли одна точка освiтлюється вiд декiлькох свiтильникiв, то тодi пiдраховується освiтленiсть Еi вiд кожного i-го свiтильника , а потiм значення сумуються 
де N - число свiтильникiв, вiд яких свiтловий потiк падає у контрольну точку. 
Метод питомої потужностi 
Цей метод є найбiльш простим , але найменш точним і тому застосовується для орiєнтовних розрахункiв

2.1.1 Вибір джерела  світла

Для розрахунку елементів  системи освітлення ангару необхідно врахувати габарити нашого ангара, виду системи освітлення та санітарні норми.

З урахуванням вимог ДБН  визначаємо, що Розряд зорової роботи – 4, підрозряд зорової роботи –  А, характеристика зорової роботи –  середньої точності, значення освітленості –  = 300 лк.

Коефіцієнт запасу = 1,6.

Для зручності виконання  ремонтних робіт ангар поділений  на 4 секції, тому доцільно систему загального освітлення та управління нею розділити  на таке ж число груп.

Таблиця 1.

Класифікація джерел світла, які використовуються в ОУ (перекласти)

Згідно зі СНиП ІІ–4–79 для освітлення виробничих приміщень слід передбачати газорозрядні лампи низького і високого тиску (люмінесцентні, ДРЛ, металогалогенні, натрієві, ксенонові). У разі неможливості або при економічній недоцільності застосування газорозрядних джерел допускається використання ламп розжарювання.

У газорозрядних лампах використовується явище люмінесценції "холодне  світіння". Світло виникає в результаті електричного розряду в газі, парах  металів чи у суміші газу з парами. До них відносять різні типи люмінесцентних ламп низького тиску з різним розподілом світлового потоку за спектром: лампи  денного світла (ЛД), білого світла (ЛБ), холодного білого світла (ЛХБ), з  поліпшеною передачею кольору (ЛДЦ), близькі за спектром до сонячного  світла (ЛЕ), дугові ртутні лампи високого тиску з виправленою кольоровістю (ДРЛ), ксенонові (Дксн), засновані на випромінюванні дугового розряду у  важких інертних газах, натрієві високого тиску (ДнаТ) і металогалогенні (ДРІ) з додаванням йодидів металів. Лампи  ЛБ, ЛДЦ застосовуються у випадках, коли ставляться високі вимоги до розрізнення  кольору, а в інших випадках – лампи ЛБ як правило найбільш економні. Лампи ДРЛ рекомендуються для виробничих приміщень, якщо робота не пов'язана з розрізненням кольорів (у високих цехах машинобудівних, металургійних підприємств тощо) і для зовнішнього освітлення.

Газорозрядні лампи мають  значну світлову віддачу, економічні (термін служби становить 5000 годин і більше), створюють рівномірне освітлення в  полі зору, не викликають теплових випромінювань, спектр випромінювання є близьким до природного. Люмінесцентні лампи  застосовуються при точних роботах, що потребують правильної передачі кольору, значного напруження зору й уваги (радіотехнічна, поліграфічна, текстильна промисловість, машинобудування та ін.), у приміщеннях  із недостатнім природним освітленням. Порівняння характеристик показує, що люмінесцентні лампи мають  ряд переваг перед лампами  розжарювання (за світловою віддачею, терміном служби, спектром випромінювання). Однак люмінесцентні лампи мають  і недоліки:

– підвищений коефіцієнт пульсації;

– складніше влаштування (наявність пускорегулюючого пристрою);

– не розв'язане питання утилізації ламп (наявність ртуті);

Зазначені лампи працюють у нормальному режимі лише за температури  повітря 15 – 25 °С, при більших чи менших температурах світлова віддача знижується. Обмежується їх застосування на вибухонебезпечних виробництвах.

Для приміщень висотою більше 20 метрів найчастіше використовують лампи ДРЛ потужністю 1000 Вт (рис.)

Найменування	напруга, В	потужність, В	довжина, мм (L)	діаметр, мм (D)	Тип цоколя	Світловий потік, лм	Строк служби, ч.
ДРЛ 1000	220	1000	411	168	Е40	59000	18000

 

2.1.2. Вибір світильника

Вибір світильника залежить від джерела світла, для ДРЛ  найбільш використовувані світильники  типу РПС (рис.)

рис

Обираємо РСП-10В-1000-021 його характеристики повністю задовольняють нашу систему освітлення.

 

2.2. Розрахунок штучного освітлення

Розрахунок штучного освітлення виконується по методу коефіцієнта  використання.

Цей метод призначений  для розрахунку загального рівномірного освітлення горизонтальних поверхонь  при відсутності великих предметів, що затінюють. При розрахунках по цьому методу враховуються як прямий, так і відбитий стінами і стелею світло при світильниках будь-якого типу.

Світловий потік світильника  визначається по формулі:

               ,                                     (2.1)

де  – нормативне значення освітленості, лк;

 – коефіцієнт запасу;

 – площа приміщення;

 – число світильників;

 – коефіцієнт використання  світлового потоку ламп у частках  одиниці;

– коефіцієнт, що враховує нерівномірність  освітлення.

Площа приміщення ангару:

= 120 ∙ 60 = 7200 м²,

де a – довжина приміщення, м;

b – ширина приміщення, м;

= 1,15.

Для визначення коефіцієнта  використання світлового потоку ламп, що залежить від типу світильника, розмірів приміщення, фарбування його стін і  стелі, оцінюється коефіцієнт відображення стін ρ_с, стель ρ_п і розрахункової поверхні приміщення ρ_р. Приймаємо ρ_п = 50 %;  ρ_с = 30 %; ρ_р = 10 %.

Співвідношення розмірів освітлюваного приміщення і висоти підвісу світильників у ньому  характеризується індексом приміщення :

,                                                       (2.2)          

де  – довжина приміщення, м;    

 – ширина приміщення, м;

 – розрахункова висота  підвісу світильників, = 22 м.

Тоді:

.

Коефіцієнт використання світлового потоку: = 0,5.

Визначимо кількість світильників, за формулою:

.                                                        (2.3)

Підставивши значення для  ангару:

.

Враховуючи конструктивні особливості будівлі обираємо N=200 світильників з типом лампи ДРЛ 1000 Вт для забезпечення необхідних норм. Розміщення:

Відстань між світильниками:

                                                                                                            (2.4)

Відстань від крайнього  світильника до стіни:

                                                                                                  (2.5)

Кількість світильників в  одному ряду:

                                                                                        (2.6)

де  - довжина ангару.

Кількість рядів:

Встановлена потужність:

,                                                                                            (2.7)

де  – потужність освітлювальної установки у j-му приміщенні в обстежуваному об'єкті;

 – коефіцієнт втрат у  пуско-регулюючій апаратурі освітлювальних  приладів; = 1,1 для ДРЛ.

 – потужність лампи; 

 – кількість однотипних  ламп в освітлювальній установці  j-го приміщення.

Встановлена потужність.

Для знаходження розрахункового значення потужності скористаємося методом коефіцієнта спросу:

                                                         (2.8)

Вибір перетинів провідників  по нагріву здійснюється по розрахунковому струму Iр:

                     (2.9)

де cosj =0,85 – коефіцієнт потужності навантаженя

.

Згідно ПУЕ від перевантажень  необхідно захищати освітлювальні  мережі, оскільки вони відкрито прокладені. Визначають струм розчіплення на групу:

Iрозч ³ 1,2 Iр.

Iрозч = 1,2 × Iр = 1,2 ∙ 82,67= 99,2 А.

Набувають найближчого стандартного значення Iрозр. ном = 100 А. По довідковим даним для групової мережі приймаємо  п'ятижильний кабель з мідними жилами перетином 3,5 мм2 марки ВВГнг-5х3,5.

Техничні характеристики:

Кількість жив – 5

Перетин жив – 35 кв. мм

Товщина ізоляції (довідкова) – 1,1 мм

Зовнішні діаметр кабелю (довідковий) – 28,1 мм

Розрахункова маса (довідкова) – 2043 кг/км.

Радіус вигину при монтажі  кабелю – 10 діаметрів кабелю

Будівельна довжина – 300 м-кодів

Граничний струм при короткому  замиканні тривалістю 1 сек. – 3,86 кА

Ізоляційний опір кабеля – не менше 7 Мом

Гранична допустима робоча напруга електромережі - 0,72 кВ

Відповідає стандарту - ГОСТ 16442-80

 

2.3. Управління  освітленням ангару за допомогою контролера Moeller.

Постановка задачі

Управління систему загального освітлення ангару можна розділити  ангар на 4 секції, це дозволить включати освітлення як для всього ангару так і для кожної секції окремо. При ручному режимі управління освітленням обмежень в часі не має.  При автоматичному режимі освітлення регулюється електронним програмованим реле німецької фірми Моеller.

Воно повинно забезпечувати  автоматичне керування системою освітлення ангару с 8.00 до 17.00. Якщо у певній секції ангару не проводяться ремонтні роботи і персонал відсутній, то дана секція не освітлюється, також якщо освітлення у секції, де проходять ремонтні роботи, нижче нормованого (Е=300лк), то ця секція освітлюється. В 16.50 подаєть сигнал про закінчення і роботи. В 17.00 вимикається освітлення у всіх секціях.

 

Підключення пристрою управління системою освітлення

Вхідні сигнали