|
Коэффициент передачи тесно
связан с его регулировочной характеристикой, которая связывает регулируемый
параметр с управляющим воздействием при известных возмущающих воздействиях,
например, регулировочная характеристика теплообменника имеет вид, показанный
на 3.2. На горизонтальной оси откладывается расход тепло-,хладоносителя —
воды, а на вертикальной — температура воздуха на выходе tK или коэффициент
эффективности процесса /Св. Зависимость величин /Св = /1 (G^) или tK = /2
(Gw) нелинейная, хотя на некоторых участках ее можно линеаризовать.
Регулировочная характеристика аппарата поверхностью F построена с учетом
расхода воздуха GBl и Gb2. При расходе Gwl и соответствующей скорости воды в
трубках wx на регулировочной характеристике ставят точку 1 при известном
расходе воздуха GBl. Этому управляющему воздействию соответствует конечная
температура tHl и коэффициент эффективности Кв1.
Для звеньев с нелинейной характеристикой различают
статический и динамический коэффициенты передачи. Статический учитывает
отношение выходной и входной величин на примере аппарата
В графической интерпретации он пропорционален тангенсу
угла наклона линии, проведенной из начала координат через точку 1 к
горизонтальной оси (угол а' на 3.2). В дальнейшем динамический коэффициент
передачи будем рассматривать как отношение малых приращений величин вблизи
рабочей точки
Из уравнения (3.1) следует, что коэффициент передачи можно
приближенно определять графически, если имеется регулировочная
характеристика. Последняя несложно строится для одного или группы параллельно
соединенных по воздуху и воде единичных (базовых) теплообменников. При
последовательно-параллельном соединении базовых теплоообменников центральных
кондиционеров и калориферных установок систем вентиляции удобно использовать
справочные данные, например 1141. Криволинейность регулировочной
характеристики предопределяет различие статического и динамического
коэффициентов передачи и переменность этих величин ( 3.2). По мере увеличения
расхода воды Gw коэффициент передачи падает. Обычно статическую
характеристику рассматривают в нескольких точках диапазона изменения
управляющего воздействия. Известно, что коэффициенты передачи
последовательных звеньев перемножают, в результате чего получают коэффициент
передачи объекта. Изменение коэффициента передачи одного звена изменяет
коэффициент передачи всего объекта и отражается на качестве процесса в
системе регулирования, а иногда может приводить к потере устойчивости.
Переменность коэффициента передачи звена обычно считают нежелательным, хотя в
некоторых случаях это может оказаться полезным.
Динамической характеристикой зеена называют зависимость
выходного параметра от входного, т. е. управляющего или возмущающего
воздействий, при постоянной величине всех других воздействий в переходном
процессе. В теории автоматического регулирования различают несколько
канонических типов возмущений: синусоидальное (гармоническое), скачкообразное
и импульсное ( 3.3). По «ответу» звена, т. е. характеру изменения выходного
параметра на такое входное возмущение, судят о динамической характеристике и
типе звена.
Наибольшее распространение получили переходные
характеристики как ответ на скачкообразное возмущение и амплитудно-фазово-частотные
характеристики (АФЧХ как ответ на синусоидальное возмущение. Переходную
характеристику представляют приближенно как экспоненту ( 3.3) с постоянной
времени Т и запаздыванием т0. Метод приближенного определения величин Т и т0
показан на графике 3.3. Амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) выражает
зависимость отношения амплитуд выходной и входной величин от частоты
колебаний
Если САР замкнута, то рассматриваются колебания на частоте
регулятора. Если САР разомкнута, то рассматривается частота возмущающих
воздействий. Например, колебания температуры наружного воздуха имеют один из
периодов —сутки, хотя эти колебания нельзя считать строго гармоническими.
Теоретически спектр частот колебаний может быть широк. Учитывая амплитуды
входных воздействий, в каждой практической задаче он может быть ограничен
определенным значением или интервалом. Эти частоты принято называть
существенными. В замкнутой САР это частоты, соответствующие периодам порядка
минут— десятка минут. В помещении могут возникать колебания составляющих
тепловой нагрузки, обычно неупорядоченные, т. е. с разными периодами и
амплитудами.
По виду динамической характеристики различают много типов
звеньев, от простейших до весьма сложных, переходный процесс в которых
описывается системой дифференциальных уравнений. Имеют значения и принятые
допущения, которые определяют структуру дифференциальных уравнений,
описывающих переходный процесс. При «мягких» допущениях решения получаются
более простыми, а результат — менее 1очным.
В системах кондиционирования воздуха и вентиляции все
звенья как объекты системы автоматического регулирования могут быть
представлены такими типовыми звеньями:
усилительное звено (воздушный и водяной клапан);
усилительное звено с запаздыванием (оросительная камера в режиме работы
только на холодной, иногда теплой, воде);
апериодическое звено первого порядка (воздухонагреватель,
поверхностный воздухоохладитель, помещение при колебаниях высокой частоты,
оборудование, материалы и изделия как непосредственные объекты
кондиционирования; первичные преобразователи (датчики);
последовательное соединение усилительного (дождевое
пространство) и апериодического (поддон) звеньев (оросительная камера в
режиме работы с рециркуляцией воды из поддона);
звено второго порядка с дифференцированием (помещение при
колебаниях низкой частоты, когда ограждения и оборудование участвуют в
теплообмене);
сложное звено, описываемое трансцендентной передаточной
функцией с начальным скачком и запаздыванием (воздуховод, подземный канал).
В последующем изложении подробно описываются статические и
динамические характеристики всех существенных элементов систем кондиционирования
воздуха и вентиляции как звеньев систем автоматического регулирования.
Заметим, что в современной литературе эти сведения разбросаны по разным,
иногда малодоступным источникам (диссертации), приводятся на разном уровне
изложения, обычно не адаптированном для читателя — специалиста по
кондиционированию и вентиляции. Учитывая эти особенности публикаций, в данной
книге сделана попытка систематизированного изложения этих вопросов на
доступном уровне.
|