10.2.6. Автоматизовані вентиляційні установки в тваринництві

Для забезпечення необхідного повітрообміну та створення мікроклімату в приміщеннях застосовують різноманітні комплекти вентиляційного обладнання, які за призначенням поділяють на три групи: припливні, витяжні, комбіновані. Найбільше розповсюдження знайшли витяжні системи вентиляції, які видаляють відпрацьоване повітря з приміщення разом із шкідливими домішками (аміак, сірководень, вуглекислий газ, надлишкове тепло та вологу). Приплив свіжого повітря здійснюється через спеціальні шахти, вікна, двері, що спрощує систему вентиляції.

Автоматичне керування вентиляційними установками може здійснюватися у функції температури, вологості і газового складу повітря.

Типовим є комплект вентиляційного обладнання «Клімат 4М», який залежно від номера осьового вентилятора поділяється на «Клімат 45М» з вентиляторами ВО-Ф-5,6А та «Клімат 47М» з вентиляторами ВО-Ф-7,1А. Привод вентиляторів – від трифазних асинхронних електродвигунів АИРП. Технічна характеристика вентиляторів наведена у табл. 10.4.

10.4. Технічна характеристика вентиляторів

Параметри вентиляторів	Вентилятор ВО-Ф-5,6А	Вентилятор ВО-Ф-7,1А	Вентилятор ВО-Ф-8,5
Діаметр робочого колеса, мм	560	710	850
Продуктивність вентилятора, м3/год	6000	10000	18750
Максимальний ККД вентилятора, %	67	67	70
Частота обертання робочого колеса, об/хв	940	930	930
Діапазон регулювання	1:6	1:6	1:6
Тип електродвигуна	АИРП80-06У2	АИРП80-А6У2	4АПА90- L6У2
Потужність електродвигуна, кВт	0,25	0,37	1,1

Кількість вентиляторів у комплекті залежить від розрахункової подачі повітря і може коливатися від 6 до 24. Окрім вентиляторів до комплекту входять автоматичні вимикачі для кожного електродвигуна та станція керування ТСУ–2–КЛУ3 «Кліматика 1» або модернізована тиристорна станція керування типу ТСУ–3–КЛУЗ.

Пристрій ТСУ–2–КЛУ3 «Кліматика – 1» є тиристорним регулятором напруги з цифровою системою керування на інтегральних мікросхемах, який забезпечує плавну зміну вихідної напруги за принципом фазового регулювання залежно від величини температури повітря в приміщенні. Передбачено ручний та автоматичний режими керування. У автоматичному режимі станція забезпечує ПІ-закон регулювання температури. Пристрій складається із 2 ящиків: блока регулятора, до якого входять силовий блок та блок керування, і блока перемикача. Останній виконує функцію обхідного пристрою, а також захисту пристрою від коротких замикань (рис. 10.21).

При положенні перемикача режиму роботи «Н» – некерований режим напруга подається на електродвигуни, обминаючи пристрій регулювання. У положенні «Р» – регульований режим двигуни одержують живлення від тиристорного регулятора.

Блок регулятора конструктивно виконаний у вигляді ящика, в якому встановлено шість тиристорів, захисні RC–кола, трансформатори системи керування, вузол захисту від перенапруги.

Блок керування складається з двох штампованих плат та панелі керування. На панелі керування розміщені основні органи керування та сигналізації: резистор та блок перемикачів діапазонів «Установка температури»; блок перемикачів «Датчики» «1», «2», «3», «4», яким відповідає кількість під’єднаних термоперетворювачів (датчиків) в автоматичному режимі роботи, а положенню «Ручне керування» – ручний режим роботи пристрою; резистор «Мінімальна напруга», резистор та лампа «Аварійне відхилення температури».

Датчиками температури є термоперетворювачі типу ТСМ (до 4 шт), які увімкнені паралельно і розподілені за довжиною приміщення.

На функціональній схемі (рис. 10.21) прийнято такі позначення: БР – блок регулятора, БП – блок перемикача, ТП – термоперетворювачі, БС – блок силовий, БУ – блок керування, ДЖ – джерело живлення, СРС – система регулювання та сигналізації, СІФУ – система імпульсно-фазового керування, ПІ – підсилювач імпульсів.

Силовий блок складається з трьох пар тиристорів типу Т123-250-9-41, увімкнених зустрічно-паралельно. Для захисту тиристорів від перенапруг мережі та комутаційних перенапруг у силовому блоці є спеціальний вузол захисту, що складається з RC кіл та варіаторів. Тут же встановлений трансформатор живлення системи керування та синхронізації імпульсів керування з фазами мережі живлення.

Модернізована тиристорна станція керування ТСУ-3-КЛУ3 призначена для роботи в системі «Клімат – 4М» і виконує ті ж функції. Основна її відмінність – застосування в системі керування мікро-ЕОМ. Пристрій забезпечує чотири режими роботи: ручний, програмування, автоматичний та «Обвід».

У ручному режимі ступені частоти обертання задає оператор. У режимі програмування здійснюється ввід у постійний запам’ятовуючий пристрій (ПЗУ) даних настроювання, які визначають роботу в автоматичному режимі. В автоматичному режимі виконується регулювання частоти обертання вентиляторів у функції температури повітря в приміщенні. У режимі «Обвід» вимикається силовий блок тиристорів та панелі керування, а двигуни вентиляторів до мережі приєднуються через автоматичні вимикачі. Пристрій у режимі програмного керування може здійснювати зміну заданої температури в приміщенні до 90 діб, що забезпечує температурний режим протягом циклу вирощування молодняку, коли відповідно до його віку температура утримання зменшується.

У нових розробках замість станції керування «Кліматика» застосовують станції керування з перетворювачами частоти. Це дає змогу зменшити споживання електричної енергії вентиляційною установкою.

Схема керування (рис. 10.22) має автоматичний вимикач QF1, призначений для захисту від струмів короткого замикання, та перемикач SА для перемикання режимів роботи (робота в керованому або некерованому режимі роботи).

Рис. 10.21. Принципіальна електрична схема системи автоматичного регулювання параметрів мікроклімату з частотним перетворювачем

У керованому режимі двигуни вентиляторів отримують живлення від перетворювача частоти АF.

Робота перетворювача частоти передбачена в ручному та автоматичному режимі. При роботі в ручному режимі перетворювач керується від вбудованого потенціометра, а в автоматичному режимі – від мідного термометра опору ТСМ з нормуючим перетворювачем.

При роботі в некерованому режимі двигуни вентиляторів отримують живлення від мережі живлення.

Перетворювач частоти захищається від перевантаження вбудованим в нього блоком захисту. Електродвигуни вентиляторів, як і в існуючих станціях керування, від струмів короткого замикання і перевантажень захищаються автоматичними вимикачами, змонтованими поряд з вентиляторами.

Автоматизовані системи «Клімат – 2», «Клімат – 3», «Клімат – 7» мають опалювальну, вентиляційну та оложувальну системи. Вентиляційно- опалювальний агрегат складається із припливного радіального вентилятора ВЦ4-75 з тришвидкісним електродвигуном і пластинчастого водяного калорифера типу КФС чи КФБ. Теплоносієм є підігріте в калорифері повітря, яке подається вентилятором. Комплекти «Клімат – 2», «Клімат – 3», «Електроклімат – 3» і «Клімат – 7» відрізняються між собою окремими елементами схем автоматизації, системи опалювання та зволожування.

В установці «Клімат – 2» температура в приміщенні підтримується за рахунок зміни частоти обертання витяжних і припливного вентилятора. Окрім цього, трубчастий зволожувач у поєднанні з електромагнітним клапаном типу СВМ-25 регулює відносну вологість повітря в приміщенні. У зв’язку з цим установку «Клімат – 2» рекомендовано використовувати в тих приміщеннях, де необхідно строго підтримувати основні параметри мікроклімату.

Рис. 10.22. Функціональна схема припливно-витяжної установки ПВУ-М

Установка «Клімат – 3» дає можливість регулювати температуру повітря шляхом зміни потужності калорифера за допомогою регулюючого клапана ПР-1М з електродвигунним виконавчим механізмом. Установки «Електроклімат – 3», «Клімат – 7» відрізняються від установок «Клімат – 2», «Клімат – 3» тим, що до їх комплекту замість водяних калориферів входять електричні калорифери.

Вентиляційні установки типу ПВУ-4, ПВУ-6, ПВУ-9, ПВУ-4Т, ПВУ-6Т.

До складу комплекту входять по шість припливно-витяжних установок, в яких суміщені подача свіжого і видалення відпрацьованого повітря. Переміщення повітря забезпечується двоконтурним робочим колесом 2 з електроприводом (рис. 10.22.).

Внутрішні лопатки переміщують відпрацьоване повітря внутрішнім повітропроводом, а зовнішнє, свіже повітря – кінцевим каналом 1 між корпусом 5 та внутрішнім повітропроводом 3. Змішувальні заслінки 6 забезпечують рециркуляцію повітря і приводяться в дію однооборотним виконавчим механізмом МЭО.

Для підігрівання повітря в холодну пору року установки мають нагрівні елементи 4. Через стінки внутрішнього повітропроводу відбувається теплообмін між потоками відпрацьованого і свіжого повітря, завдяки чому 5–7 % теплоти внутрішнього повітря передається припливному повітрю, що забезпечує деяку економію енергоресурсів.

Схема керування установкою ПВУ-4М наведена на рис. 10.23.

Система керування забезпечує закриття регулюючих заслінок та регулювання потужності нагрівних елементів установкою за ПІ - законом регулювання при зниженні температури в приміщенні нижче заданого значення і відкривання заслінок при підвищення температури вище заданого значення.

Керування електродвигунами М1 - М3 вентиляторів здійснюється кнопковими постами SB1 - SB6. Нагрівні елементи можуть бути ввімкненими тільки після вмикання вентиляторів, для чого автоматичні вимикачі QF1 – QF3 обладнані незалежними розчіплювачами. Вибір режиму керування нагрівними елементами здійснюється перемикачем QS.

В автоматичному режимі напруга живлення на нагрівні елементи подається через блок силових тиристорів VS1 – VS4, які ввімкнені в дві фази мережі зустрічно-паралельно. Регулюючі заслінки приводяться в дію виконавчим механізмом М4.

Рис. 10.23. Схема керування установкою ПВУ-4М

Керування регулюючими заслінками та потужністю нагрівних елементів відбувається за командами терморегулятора А1. На вхід регулятора А1 подається сигнал від датчика температури RK, який розміщується в зоні життєдіяльності тварин чи птахів.

Сигнал термоперетворювача порівнюється із заданим значенням, яке задається задатчиком температури, і формується сигнал непогодження. На виході регулятор формує імпульси, які чергуються з паузами відповідно до величини сигналу непогодження. Імпульси через реле К1 і К2 керують роботою виконавчого механізму М4. Виконавчий механізм відкриває або закриває регулюючі заслінки, змінюючи частку зворотної теплоти, що подається в приміщення. Якщо при досягненні регулюючими заслінками положення "Норма рециркуляції" (коли спрацює кінцевий вимикач SQ2) температура в приміщенні залишається нижчою від заданої, то реле КЗ відповідно до команд регулятора А1 починає відкривати тиристори VS1 - VS4 і через них подавати напругу на нагрівні елементи ЕК1 - ЕКЗ. Якщо і після цього температура в приміщенні продовжує знижуватись і досягне гранично допустимого значення, встанов­леного на регуляторі А1, увімкнеться реле КА і через виконавчий механізм М4 встановить регулюючі заслінки в положення «100 рециркуляція».

При цьому все тепле повітря буде повертатися в приміщення. Коли температура в приміщенні буде підвищуватися, починає діяти зворотний алгоритм регулювання.

Захист електродвигунів вентиляторів від аварійних режимів здійснюється фазочутливими пристроями захисту F1, F2, F3. Нагрівні елементи від струмів короткого замикання захищені автоматичними вимикачами QF1 – QF3, а тиристори – плавкими запобіжниками FU1, FU2. Апарати керування та захисту установки ПВУ-4М змонтовані в шафі керування, при цьому одна шафа обслуговує три установки.

Одна установка ПВУ-4М забезпечує подачу повітря в приміщення на припливі 5 тис. м³/год, на відпливі – 4,5 тис. м³/год. Встановлена потужність електронагрівників дорівнює 15 кВт. Осьовий вентилятор приводиться від електродвигуна потужністю 1,1 кВт, механізм привода заслінок – від виконавчого механізму МЭО з двигуном потужністю 0,55 кВт.