13. Исследование сервопривода

 

      Цель  работы:

• исследование принципа работы сервопривода на базе ДПТ-НВ.

 

1. Собрать схему в соответствии с рисунком 14.

2. Включить питание стенда. Включить SA700 - питание реле.

3. Включить питание обмотки возбуждения двигателя М1 - тумблер SА300 ШИП-1.

4. Установить резистором R300 ток возбуждения Iном. Кнопкой SB704 включить контактор K5.

5. Включить ШИП  - тумблер SА100. При этом тумблер SA101 должен находиться в нижнем положении (режим работы ШИП - источник напряжения).

     Режим работы сервопривода «Программирование».

6. Установить тумблер SA1 в верхнее положение «Программирование».

7. Задать требуемое положение датчиком А1. Заданный угол индицируется на левом индикаторе.

8. Нажать кнопку SB1 «Пуск». При этом на левом индикаторе на крайнем правом разряде должна загореться правая точка, которая подтверждает нажатие кнопки SB1 «Пуск».

9. Сервопривод отрабатывает задание. Пройденный угол  индицируется на правом индикаторе.

Режим работы сервопривода «Следящий».

10. Установить тумблер SA1 в нижнее положение «Следящий».

44. Сервопривод следит за изменением задания положения, задаваемое датчиком А1. Заданный угол индицируется на левом индикаторе. Пройденный угол  индицируется на правом индикаторе.

45. По завершении исследований выключить стенд (выключить SA200, выключить SA300-SA302, выключить SA700, выключить SA100, выключить автомат). Разобрать схему.

10. Выполнение лабораторных работ.

10.1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 1. Изучение устройства и основных характеристик устройств системы отопления.

10.1.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомление с устройствами системы отопления: электрический котел, теплосчетчик, расширительный бачок, запорно-регулирующая аппаратура и др. Изучить устройство котла и правила его эксплуатации, назначение теплосчетчика, размещение и назначение его датчиков, работу с теплосчетчиком по получению его данных, размещение и назначение вентилей и отопительных приборов.

10.1.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: изучить руководства по эксплуатации электрического котла и теплосчетчика. Выбрать самостоятельно (или по указанию преподавателя) контур системы и подготовить его к работе (открыть соответствующие вентили; остальные должны быть закрыты).

10.1.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.1.3.1. Тщательно изучить руководство по эксплуатации электрического котла. Открыть его лицевую панель и ознакомиться с его внутренним устройством. Подготовить к работе контур например с потребителем, подключаемым вентилями G1, G1* (или заданным преподавателем).

ВНИМАНИЕ! Вентили, входящие в  выбранный рабочий  контур должны быть ОТКРЫТЫ!(Обязательно проверять перед каждым запуском котла)

10.1.3.2. Тщательно изучить руководство  по эксплуатации теплосчетчика,  размещение и назначение его  датчиков, работу с теплосчетчиком  по получению его данных в  выбранной рабочей ветви. Осмотреть аппаратуру, входящую в состав выбранного рабочего контура и ознакомиться с ее назначением и конструкцией.

10.1.3.3. Установить тумблер S1 «Heater Mode» в положение «Internal», тумблер S4 установить в положение «OFF». Включить стенд автоматическим выключателем QF1. Включить котел кнопкой «I» и с помощью его кнопок «▲» (увеличение температуры теплоносителя) и «▼» (уменьшение температуры теплоносителя) задать температуру теплоносителя 40^оС (отображается на дисплее котла).

     Освоить процедуру просмотра данных на дисплее  теплосчетчика. Проанализировать полученные данные. Освоить управление электрическим котлом (регулирование температуры теплоносителя и скорости его насоса). Отметить изменение показаний на теплосчетчике SQ1 и электросчетчике PI1 при различных режимах работы котла.     

10.2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 2. Определение потерь тепловой энергии при ее транспортировании.

10.2.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить потери тепловой энергии на аналогичных отрезках отопительного контура без тепловой изоляции и с ее применением при различных скоростях теплоносителя.

10.2.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: Используя в качестве участка отопительного контура без тепловой изоляции ветвь, подключаемую вентилями G1, G1* - определить ее «тепловые потери» при различных скоростях теплоносителя. Затем подключить в качестве аналогичного участка отопительного контура с тепловой изоляции ветвь, подключаемую вентилями G5, G5* и определить ее «тепловые потери» при различных скоростях теплоносителя.

10.2.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.2.3.1. Открыть вентили G1 и G1* - поключается участок без тепловой изоляции (вентили G2, G2*, G3, G3*, G4, G4*, G5, G5* должны быть закрыты). Установить тумблер S1 «Heater Mode» в положение «Internal», тумблер S4 установить в положение «OFF». Установить скорость насоса электрического котла «I». Включить стенд автоматическим выключателем QF1.

ВНИМАНИЕ! Вентили, входящие в  выбранный рабочий  контур должны быть ОТКРЫТЫ!(Обязательно проверять перед каждым запуском котла).

10.2.3.2. Включить котел кнопкой «I» и с помощью его кнопок «▲» (увеличение температуры теплоносителя) и «▼» (уменьшение температуры теплоносителя) задать температуру теплоносителя 50^оС (отображается на дисплее котла). Когда температура теплоносителя достигнет установившегося значения 50^оС снять на теплосчетчике SQ1 значения тепловой мощности на входе «q>» и на выходе «q<».  Записать данные.

10.2.3.3.Выключить  котел кнопкой «I». Выключить стенд автоматическим выключателем QF1. Установить скорость насоса электрического котла «II». Включить стенд автоматическим выключателем QF1. Повторить действия согласно п.10.2.3.2.

10.2.3.4. Установить скорость насоса электрического котла «III». Включить стенд автоматическим выключателем QF1. Повторить действия согласно п.10.2.3.2.

10.2.3.5. Открыть вентили G5 и G5* а вентили G1, G1* закрыть. Установить скорость насоса электрического котла «I».

ВНИМАНИЕ! Вентили, входящие в  выбранный рабочий  контур должны быть ОТКРЫТЫ!(Обязательно проверять перед каждым запуском котла).

10.2.3.6.Выключить котел кнопкой «I». Установить скорость насоса электрического котла «I».

10.2.3.7. Повторить действия согласно п.10.2.3.2-п.10.2.3.4 для участка с тепловой изоляцией. По окончании эксперимента выключить котел кнопкой «I». Выключить стенд автоматическим выключателем QF1.

10.2.3.8. По результатам измерений рассчитать  для участков без тепловой изоляции и с ее применением тепловые потери.

      Для участка с тепловой изоляцией  определить коэффициент сбережения тепла h = (Q1 - Q2)/Q1,

   где Q1 - потери тепла установкой без теплоизоляции,

     а Q2 - c теплоизоляцией.     

 

10.3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 3. Определение теплоотдачи отопительных приборов.

10.3.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определить теплоотдачу стального и алюминиевого радиаторов при различных температурах теплоносителя.

10.3.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: Поочередно подключая к котлу стальной и алюминиевый радиаторы отопления определить их теплоотдачу при температуре теплоносителя 40^оС, 50^оС, 60^оС, 70^оС.

10.3.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.3.3.1. Открыть вентили G2 и G2* (вентили G1, G1*, G3, G3*, G4, G4*, G5, G5* должны быть закрыты). Установить тумблер S1 «Heater Mode» в положение «Internal», тумблер S4 установить в положение «OFF». Включить стенд автоматическим выключателем QF1.

10.3.3.2. Включить котел кнопкой «I» и с помощью его кнопок «▲» (увеличение температуры теплоносителя) и «▼» (уменьшение температуры теплоносителя) задать температуру теплоносителя 40^оС (отображается на дисплее котла). Когда температура теплоносителя достигнет установившегося значения 40^оС снять на теплосчетчике SQ1 значения тепловой мощности на входе «q>» и на выходе «q<» контура отопления со стальным радиатором. Записать данные. Выключить котел кнопкой «I».

10.3.3.3. Открыть вентили G4 и G4*, а вентили G2 и G2* закрыть. Включить котел кнопкой «I». Проверить уставку температуры теплоносителя на 40^оС (отображается на дисплее котла). Когда температура теплоносителя достигнет установившегося значения 40^оС снять на теплосчетчике SQ1 значения тепловой мощности на входе «q>» и на выходе «q<» контура отопления с алюминиевым радиатором.  Записать данные. Выключить котел кнопкой «I».

10.3.3.4. Задать температуру теплоносителя 50^оС. Включить котел кнопкой «I». Когда температура теплоносителя достигнет установившегося значения  снять на теплосчетчике SQ1 значения тепловой мощности на входе «q>» и на выходе «q<» контура отопления с алюминиевым радиатором.  Записать данные. Выключить котел кнопкой «I».

10.3.3.5. Открыть вентили G2 и G2*, а вентили G4 и G4* закрыть. Включить котел кнопкой «I». Проверить уставку температуры теплоносителя на 50^оС (отображается на дисплее котла). Когда температура теплоносителя достигнет установившегося значения 50^оС снять на теплосчетчике SQ1 значения тепловой мощности на входе «q>» и на выходе «q<» контура отопления со стальным радиатором.  Записать данные. Выключить котел кнопкой «I».

10.3.3.6. Задать температуру теплоносителя 60^оС. Включить котел кнопкой «I». Когда температура теплоносителя достигнет установившегося значения  снять на теплосчетчике SQ1 значения тепловой мощности на входе «q>» и на выходе «q<» контура отопления со стальным радиатором.  Записать данные. Выключить котел кнопкой «I».

10.3.3.7. Открыть вентили G4 и G4*, а вентили G2 и G2* закрыть. Включить котел кнопкой «I». Проверить уставку температуры теплоносителя на 60^оС (отображается на дисплее котла). Когда температура теплоносителя достигнет установившегося значения 60^оС снять на теплосчетчике SQ1 значения тепловой мощности на входе «q>» и на выходе «q<» контура отопления с алюминиевым радиатором.  Записать данные. Выключить котел кнопкой «I».

10.3.3.8. Задать температуру теплоносителя 70^оС. Включить котел кнопкой «I». Когда температура теплоносителя достигнет установившегося значения  снять на теплосчетчике SQ1 значения тепловой мощности на входе «q>» и на выходе «q<» контура отопления с алюминиевым радиатором.  Записать данные. Выключить котел кнопкой «I».

10.3.3.9. Открыть вентили G2 и G2*, а вентили G4 и G4* закрыть. Включить котел кнопкой «I». Проверить уставку температуры теплоносителя на 70^оС (отображается на дисплее котла). Когда температура теплоносителя достигнет установившегося значения 70^оС снять на теплосчетчике SQ1 значения тепловой мощности на входе «q>» и на выходе «q<» контура отопления со стальным радиатором.  Записать данные. Выключить котел кнопкой «I». Выключить автоматический выключатель QF1.

10.3.3.10. По полученным данным рассчитать теплоотдачу для каждого типа радиатора отопления при температурах 40^оС, 50^оС, 60^оС, 70^оС:

найти разность q = «q>» - «q<»; перевести ее из ГДж/ч в Вт/с.

Сравнить  полученные результаты.     

10.4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 4. Изучение программируемого микроконтроллера в составе системы теплоснабжения.

10.4.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомиться с возможностями программируемого α-контроллера и изучить основы его программирования для использования в системах управления теплоснабжением.

10.4.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: изучить руководство по эксплуатации, изучить основы руководства по программированию (применение блоков Set/Reset (SR), Time Switch (TS)  и Compare (CR)). Запрограммировать простейший алгоритм управления нагревателем и насосом котла в зависимости от температуры Т7 (если величина температуры меньше какой либо величины (50^оС -60^оС) – то включается насос, а затем и нагреватель котла; по достижению температуры Т7 величины 70^оС нагреватель котла отключается, а насос продолжает работать 10 минуты, а затем отключается.

10.4.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.4.3.1. Изучить руководство по эксплуатации, изучить основы руководства по программированию (применение блоков Set/Reset (SR), Time Switch (TS)  и Compare (CR)). Разработать программу управления.

10.4.3.2. Открыть вентили G4, G4* для обеспечения циркуляции теплоносителя через алюминиевый радиатор отопления. Установить тумблер S1 «Heater Mode» в положение «External», тумблер S4 установить в положение «OFF». Включить стенд автоматическим выключателям QF1. Запрограммировать микроконтроллер. Запустить программу на исполнение.

10.4.3.3. Проверить работу программы в пределах одного цикла (нескольких циклов) исполнения всего алгоритма. Проконтролировать температуру Т7 по показаниям теплосчетчика SQ1 в момент запуска насоса котла и отключения нагревателя котла.

10.4.3.4. Остановить исполнение программы. Сохранить программу для применения в лабораторной работе №5. Выключить стенд автоматическим выключателем QF1.     

10.5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 5. Исследование автоматизированной системы управления теплоснабжением.

10.5.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Разработать  алгоритм управления котлом  от α-контроллера для поддержания в исследуемом боксе постоянной температуры около 40^оС (запуск насоса предшествует включению нагревателя, и отключается насос после отключения нагревателя).

10.5.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: Установить исследуемый бокс вплотную к стенду таким образом, чтобы вырез в его стенке охватывал алюминиевый радиатор отопления. Для разработки программы взять за основу алгоритм из лабораторной работы №4. Запрограммировать α-контроллер для реализации выше изложенного алгоритма с необходимой доработкой. Проверить работу автоматизированной системы управления теплоснабжением по заданному алгоритму.

10.5.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.5.3.1. Открыть вентили G4, G4* (неучаствующие в работе вентили должны быть закрыты) для обеспечения циркуляции теплоносителя через алюминиевый радиатор отопления. Установить тумблер S1 «Heater Mode» в положение «External», тумблер S4 установить в положение «OFF». Включить стенд автоматическим выключателям QF1. Запрограммировать микроконтроллер.

ВНИМАНИЕ! Вентили, входящие в  выбранный рабочий  контур должны быть ОТКРЫТЫ!(Обязательно проверять перед каждым запуском котла).

Запустить программу на исполнение.

10.5.3.2. Проверить работу программы в пределах одного цикла (нескольких циклов) исполнения всего алгоритма. Проконтролировать температуру внутри исследуемого бокса в момент запуска и отключения нагревателя котла. При необходимости доработать программу и сохранить ее для использования в лабораторной работе №8.

10.5.3.3. Остановить исполнение программы. Выключить стенд автоматическим выключателем QF1.       

 

10.6. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 6. Экспериментальные исследования эффективности работы электрического теплового котла.

10.6.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение эффективности электрического котла.

10.6.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: Включить котел и по достижении температуры теплоносителя 50^о-60^оС измерить количество выработанного тепла и затраченной для этого котлом электроэнергии.

10.6.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.6.3.1. Открыть вентили G2, G2*. Установить тумблер S1 «Heater Mode» в положение «Internal», тумблер S4 установить в положение «OFF». Установить скорость насоса электрического котла «II». Включить стенд автоматическим выключателям QF1.

10.6.3.2.Снять с теплосчетчика SQ1 начальные показания расхода тепловой энергии Q и затем показания температуры t1, t2. Для этого нажать на нем кнопку «▼». На дисплее появится индикация параметра «1Q». Записать его величину. Далее последовательно нажимать кнопку «▼» до появления на дисплее теплосчетчика параметра «1t>» (t1) и «t<» (t2). Записать величины температур t1, t2. Снять со счетчика PI1 начальные показания расхода электроэнергии и записать.

10.6.3.3. Включить котел кнопкой «I» и с помощью его кнопок «▲» (увеличение температуры теплоносителя) и «▼» (уменьшение температуры теплоносителя) задать температуру теплоносителя 50^о-60^оС (отображается на дисплее котла). Когда температура теплоносителя достигнет 50^о-60^оС снять показания с теплосчетчика SQ1 и электросчетчика PI1 согласно п.10.6.3.2. 

Выключить котел кнопкой «I» и выключить автоматический выключатель QF1.

10.6.3.4. По полученным данным рассчитать выработанное котлом количество тепловой энергии и расход электроэнергии. Привести полученные результаты к единой единице измерения и вычислить эффективность электрического котла.       

10.7. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 8. Экспериментальные исследования эффективности системы теплоснабжения.

10.7.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Определение эффективности системы теплоснабжения исследуемого бокса с учетом потерь на вентиляцию при различных значениях ее интенсивности.

10.7.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: Установить исследуемый бокс вплотную к стенду таким образом, чтобы вырез в его стенке охватывал алюминиевый радиатор отопления. Использовать для программирования α-контроллера алгоритм управления котлом для поддержания в исследуемом боксе постоянной температуры около 40^оС разработанный в лабораторной работе №5. Для нескольких (двух-трех или по указанию преподавателя) значений интенсивности вентиляции измерить количество выработанного тепла и затраченной для этого котлом электроэнергии.

10.7.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.7.3.1. Открыть вентили G4, G4*. Установить тумблер S1 «Heater Mode» в положение «External», тумблер S4 установить в положение «OFF». Установить скорость насоса электрического котла «II».

ВНИМАНИЕ! Вентили, входящие в  выбранный рабочий  контур должны быть ОТКРЫТЫ!(Обязательно проверять перед каждым запуском котла).

10.7.3.2. Включить стенд автоматическим выключателем QF1.

Запрограммировать  α-контроллер в соответсвии с заданным алгоритмом для поддержания стабильной температуры около 40^оС в исследуемом боксе.

Включить  в исследуемом боксе вентиляцию и установить ее интенсивность на величину около 1/4 от максимальной.

Запустить программу на исполнение.

     10.7.3.2. Когда система выйдет на стабильный режим, снять с теплосчетчика SQ1 начальные показания расхода тепловой энергии Q и затем показания температуры t1, t2. Для этого нажать на нем кнопку «▼». На дисплее появится индикация параметра «1Q». Записать его величину. Далее последовательно нажимать кнопку «▼» до появления на дисплее теплосчетчика параметра «1t>» (t1) и «t<» (t2). Записать величины температур t1, t2. Снять со счетчика PI1 начальные показания расхода электроэнергии и записать.

10.7.3.2. По истечении 15мин остановить исполнение программы и снять показания расхода электроэнергии на счетчике PI1 и выработанного тепла SQ1.

10.7.3.3. Установить в исследуемом боксе интенсивность вентиляции на величину около 1/2 от максимальной.

Запустить программу на исполнение. Когда система  выйдет на стабильный режим работы, снять с теплосчетчика SQ1 начальные показания расхода тепловой энергии Q и затем показания температуры t1, t2. По истечении 15мин остановить исполнение программы и снять показания расхода электроэнергии на счетчике PI1 и выработанного тепла SQ1. 

10.7.3.4. Установить в исследуемом боксе интенсивность вентиляции на величину около 3/4 от максимальной.

Запустить программу на исполнение. Когда система  выйдет на стабильный режим работы, снять с теплосчетчика SQ1 начальные показания расхода тепловой энергии Q и затем показания температуры t1, t2. По истечении 15мин остановить исполнение программы и снять показания расхода электроэнергии на счетчике PI1 и выработанного тепла SQ1. 

10.7.3.5. Выключить вентиляцию в исследуемом боксе. Выключить автоматический выключатель QF1.

10.7.3.6. По полученным данным рассчитать выработанное котлом количество тепловой энергии и расход электроэнергии при значениях для каждого из значений интенсивности вентиляции исследуемого бокса.

     Привести  полученные результаты к единой единице  измерения и вычислить эффективность системы теплоснабжения.     

10.8. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА N 4. Повышение эффективности работы системы отопления введением дополнительной ветви с циркуляционным насосом.

10.8.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследовать влияние введения дополнительной ветви с циркуляционным насосом на эффективность системы отопления.

10.8.2. ЗАДАНИЕ на ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ: Установить исследуемый бокс вплотную к стенду таким образом, чтобы вырез в его стенке охватывал алюминиевый радиатор отопления. Для программирования α-контроллера доработать алгоритм управления котлом  (разработанный в лабораторной работе №5) для поддержания в исследуемом боксе постоянной температуры около 40^оС с учетом того, что используется дополнительная ветвь с циркуляционным насосом, работающим в те отрезки времени, когда отключен нагреватель котла и его встроенный насос .

10.8.3. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ.

10.8.3.1. Открыть вентили G3, G3*, G4, G4*. Установить тумблер S1 «Heater Mode» в положение «External», тумблер S4 установить в положение «ON».  Установить скорость насоса электрического котла «II». Установить скорость дополнительного циркуляционного насоса «II».

ВНИМАНИЕ! Вентили, входящие в  выбранный рабочий  контур должны быть ОТКРЫТЫ!(Обязательно проверять перед каждым запуском котла).

10.8.3.2. Включить стенд автоматическим  выключателем QF1.

Запрограммировать  α-контроллер в соответсвии с доработанным алгоритмом для поддержания стабильной температуры около 40^оС в исследуемом боксе.

Включить  в исследуемом боксе вентиляцию и установить ее интенсивность на величину около 1/4 от максимальной.

Запустить программу на исполнение. Проверить корректность работы программы.

     10.8.3.3. Когда система выйдет на рабочий режим, снять с теплосчетчика SQ1 начальные показания расхода тепловой энергии Q и затем показания температуры t1, t2. Для этого нажать на нем кнопку «▼». На дисплее появится индикация параметра «1Q». Записать его величину. Далее последовательно нажимать кнопку «▼» до появления на дисплее теплосчетчика параметра «1t>» (t1) и «t<» (t2). Записать величины температур t1, t2. Снять со счетчика PI1 начальные показания расхода электроэнергии и записать.

10.8.3.4. По истечении 30мин остановить исполнение программы и снять показания расхода электроэнергии на счетчике PI1 и выработанного тепла SQ1. 

10.8.3.5. Выключить вентиляцию в исследуемом  боксе. Выключить автоматический выключатель QF1.

10.8.3.6. По полученным данным рассчитать  выработанное котлом количество  тепловой энергии и расход  электроэнергии.

     Привести  полученные результаты к единой единице  измерения и вычислить эффективность  системы теплоснабжения. Сравнить результат с расчетом в предыдущей работе.