Автоматическое управление температурным режимом в теплицах
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ратура (да и влажность) должна изменяться в зависимости от времени суток и стадии развития растений. Соответственно должно меняться и задание. Системы, отрабатывающие такое задание, называются программными ЭССАУ.
Системы, обеспечивающие работу в прерывистом режиме, - это третий вид ЭССАУ температурным режимом в теплице, направленный на снижение технологически полезных затрат энергии.
Кратковременное снижение или повышение температуры или влажности в помещении не вызывает изменения продуктивности растений. Поэтому кратковременное отключение нагрева несколько раз в течение суток можно рассматривать как своеобразную закалку живых организмов, что одновременно приводит к определённой экономии энергии. Допустимая продолжительность отключения обогрева помещения для каждой культуры должна определяться экспериментально.
Разновидностью прерывистого режима является так называемый рваный режим, при котором обогрев полностью не отключается, а на допустимое время снижается лишь мощность обогрева. Снизить потери энергии можно также улучшением динамики управления, т.е. снизить максимальные динамические отклонения и длительность переходных процессов. Это обеспечивается переходом от системы управления по отклонению к комбинированной системе. В этой системе управление осуществляется по двум независимым каналам: путём изменения расхода горячей воды и её температуры. Переход на такую систему управления позволил снизить температуру обратной воды, уменьшить количество циркуляционных насосов, а, следовательно, и расход энергии на их функционирование.
Важным направлением снижения расхода энергии на единицу продукции является повышение продуктивности и урожайности. Но отметим, что с экономической точки зрения стремление к получению максимума урожая не всегда оправдано, так как этот урожай может быть очень дорогим. Поэтому помимо систем управления, обеспечивающих оптимизацию по урожаю, целесообразно применять системы управления, обеспечивающих оптимизацию по любому заранее выбранному технологическому, экономическому, экологическому или энергетическому критерию.
Технологический процесс, при котором обеспечивается наибольший эффект по одному из указанных критериев или их совокупности, называют оптимальным. Этот процесс характеризуется определённым набором параметров (режимом). Отклонение от оптимального режима ведёт к невосполнимым потерям продукции, энергии и денежных средств.
Чтобы обеспечить оптимальную технологию, необходимо организовать оптимальное управление, задача которого состоит в том, чтобы в любой момент времени создать такую совокупность условий, которая бы обеспечила оптимальное значение критерия эффективности. К таким критериям можно отнести: критерий приведённых затрат; критерий удельных энергозатрат и критерий чистой прибыли.
Выбор критерия определяется сложившейся конъюнктурой, т.е. теми экономическими и социальными задачами, которые в данный момент являются главными для предприятия.
Для создания энергосберегающих систем управления температурным режимом необходимо, прежде всего, выявить алгоритмы функционирования таких систем, разработать функциональные и принципиальные схемы, создать специализированные вычислительные устройства, датчики и регуляторы.
3.2 Математические модели продуктивности
Первым шагом к разработке системы автоматического управления температурным режимом в теплице является выявление математических моделей, т.е. выражений, определяющих связь между параметрами окружающей среды и выбранными критериями эффективности процесса.
Каким бы сложным ни был выбранный критерий, математическая модель должна установить влияние факторов среды на урожайность, расход энергии, материальных ресурсов, эффективность труда обслуживающего персонала. Если энергетические затраты можно определить из условий теплового баланса, то для учёта влияния условий окружающей среды на биологические объекты нужно иметь достаточно достоверные математические модели продуктивности. Для получения таких моделей необходимы постановка большого числа экспериментов и обработка полученного материала. Эксперименты могут быть активными, поставленными в фитотронах по планам второго порядка, и пассивными, выполненными путём непрерывного фиксирования значений параметров среды в процессе эксплуатации помещений.
Как было уже сказано, важнейшую группу ЭССАУ составляют системы, обеспечивающие оптимум какого-то заранее выбранного критерия. Экономия энергетических ресурсов является мощным средством снижения себестоимости сельскохозяйственной продукции, а сэкономленная энергия может быть использована для увеличения производства сельскохозяйственной продукции. Используя критерий удельных энергозатрат, можно получить самую дешевую с точки зрения потребления тепла сельскохозяйственную продукцию.
Условие минимума энергозатрат было уже рассмотрено выше (3.1.1):
Q/Пmin
В дальнейшем под Q будем понимать затраты энергии на выполнение технологического процесса. Величину технологического расхода энергии, как правило, определяют из уравнения теплового баланса сельскохозяйственного сооружения:
(3.2.1)
где Q3 - количество энергии, поступающей в теплицу в единицу времени за счёт радиации;
к - коэффициент тепловых потерь;
t4 - температура наружного воздуха, С.
Q3=q3S3?3, (3.2.2)
где S3 -площадь, занимае?/p>