BÁO CÁO ĐỒ ÁNKỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT MÁY NÉNKHÍ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT MÁY NÉN KHÍ GVHD :THẦY NGUYỄN THANH SƠN NHĨM SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN THANH BẢY TD12 BÙI TRẦN PHI CHÂU TD12 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN PHẦN 1: TÌM HIỂU VỀ ĐỀ TÀI I Yêu cầu đề tài : ➢ Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí ➢ Máy nén khí trục vít với động có cơng suất P=20 HP, 50 Hz tốc độ tối thiểu máy nén 20 Hz ➢ Điều khiển khởi động máy nén khí sử dụng bình trung gian, động dừng xả bình trung gian để khởi động dễ dàng ➢ Ổn định áp suất khí nén đầu 10 kg/cm2 ➢ Bảo vệ tải động ➢ Bảo vệ bồn chứa: dừng động bồn có áp suất 14 bar ➢ Tự động khởi động lại: Nếu áp suất bồn bar, điện phục hồi sau điện ❖ Quy định biến tần : biến tần HITACHI ❖ Quy định thiết bị đóng cắt : Siemens II Tìm hiểu đề tài : ➢ Đối tượng điều khiển : lưu lượng áp suất khí nén ➢ Máy sản xuất : máy nén khí trục vít ➢ Yêu cầu : điều khiển ổn định áp suất bình chứa thơng qua máy nén khí nhờ biến tần III Tổng quan máy nén khí : GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN Hiện thị trường có loại máy nén khí : Máy nén khí thể tích (Positive Displacement) : 1.1 Máy nén roto (Rotary) : gồm nhiều loại máy nén trục vít (Helical –Screw) ,vành chất lỏng (Liquid –Ring) ,máy nén cam , máy nén cánh trượt (Sliding –Vane) Máy nén động học (Dynamic) : 2.1 Máy nén ly tâm (Centrifugal) 2.2 Máy nén hướng trục (Axial) ❖ Các dịng máy nén khí khác có thiết kế thơng số nén khí khác ,dưới bảng so sánh máy nén quan trọng : GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN Tham khảo : “Máy nén khí hệ thống khí nén “ trang IV Giải pháp : ❖ Điều khiển ổn định áp suất bình chứa :khi áp suất bình giảm xuống phải tang tốc độ động lên để nén thêm khí ,nếu áp suất bình tang lên phải giảm tốc độ động xuống GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN để giảm lượng khí nén bình lại ,cịn áp suất khơng đổi giữ nguyên tốc độ động V Nguyên lý hoạt động : GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN Sơ đồ nguyên lý việc ổn định áp suất máy nén khí ❖ Nguyên lý hoạt động : ➢ Để ổn định áp suất bình chứa khí cần dùng cảm biến áp suất để phản hồi áp suất thực tế biến tần để so sánh với áp suất đặt từ biến tần xuất lệnh điều chỉnh tốc độ động nên tăng hay giảm ➢ Biến tần điều khiển động máy nén khí để bơm khí vào bình trung gian với áp suất ổn định mức 10 kg/cm2 Khí bình trung gian đưa vào bồn chứa đường ống thông qua van chiều ,lúc cảm biến áp suất đo áp suất bồn chứa phản hồi tín hiệu biến tần Biến tần so sánh giá trị phản hồi với giá trị đặt 10 kg/cm2 xuất lệnh điều khiển tốc độ động tăng hay giảm cho áp suất GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN bồn chứa ổn định mức 10kg/cm2 ➢ Sử dụng van điện từ vào bình trung gian để đọng dừng xả khí bình trung gian để động khởi động lại cách dễ dàng ➢ Sứ dụng Rơ le áp suất (van an toàn ) để bảo vệ bồn chứa (dừng động bồn có áp suất 14 bar) ➢ Bảo vệ hệ thống :bảo vệ tải động ,bảo vệ áp suất 14 bar VI Đặc tính nguyên lý làm việc máy nén khí : Đặc tính máy nén khí : ➢ Mô men tỷ lệ với tốc độ ➢ Chế độ làm việc dài hạn ➢ Không yêu cầu điều khiển tốc độ cao ● Đặc tính bơm trục vít GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN ● Chế độ làm việc dài hạn Động làm việc với máy sản xuất thời gian lâu dài ,nhiệt độ động đạt đến giá trị ổn định Đặc tính làm việc : GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN Phần :Lựa chọn thiết bị cho hệ thống : I Máy nén khí : Chọn máy nén khí : ❖ Mục đích : thiết bị quan trọng hệ thống dùng để sản xuất khí để phục vụ cho tải cần dùng đến khí nén ❖ Yêu cầu : ➢ Máy nén khí có cơng suất 20 Hp GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN ➢ Áp suất ổn định 10 kg/cm2 ~ 10bar ❖ Giải pháp :chọn máy nén khí hãng “ BUMA Screw Air Compressors “ có model BFB15 Tham khảo catalogue hãng “ BUMA Screw Air Compressors “ trang ❖ Các thông số máy nén khí : ➢ Model : BFB18.5 ➢ Công suất : 25Hp (18.5Kw) ➢ Điện áp : 380VAC/3pha/50Hz ➢ Lưu lượng : 2.61m3/min ➢ Áp suất làm việc :10 bar ➢ Kích thước : 775x1050x1082 (mm) ➢ Khối lượng :650kg II Biến tần thiết bị kèm : 10 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN ❖ Thông số kĩ thuật: + loại van : dùng bi + áp suất chịu được: 15.000 psi ❖ Bảng chuyển đổi áp suất: 34 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN Chọn Relay áp suất :  Mục đích :  bảo vệ áp bồn chứa áp suất bồn 14 bar  Nếu áp suất bồn bar, điện phục hồi sau điện      Yêu cầu : Dải áp suất phải nằm khoảng yêu cầu đề tài Hoạt động mơi trường khí Phải chịu áp suất >=14 bar Điện áp tiếp điểm 220V  Giải pháp : với yêu cầu áp suất ,nhóm chọn relay áp suất để giới hạn áp suất hoạt động có model RT5-017-5094 RT116-017-5199 35 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN 36 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN     Thông số kỹ thuật : Điện áp tiếp điểm :220V Dải áp suất relay : 4-17 bar 1-10 bar Làm việc mơi trường khí  SƠ ĐỒ ĐẤU NỐI: Chọn Relay trung gian: Mục đích: tăng số tiếp điểm để điều khiển mạch điều khiển Yêu cầu: Điện áp cấp cho cuộn hút 220Vac Giải pháp: chọn relay trung gian hãng Schneider model CA2KN22M7 37 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN Thông số kỹ thuật relay: 38 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN + dòng điện định mức: 10A +Điện áp cuộn hút: 220v + Số cực: 2NO, 2NC Chọn đèn báo ,nút nhấn : 9.1/ Chọn đèn báo: ➢ Chọn dòng XB4 (trang 25 catalogue) ● Điện áp: bền hơn) 39 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN ● ● Cấp bảo vệ: IP65 40 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN 10.Chọn cáp điện : 10.1 Cáp cho mạch động lực cáp nối đất : 10.1.1 Cáp cho mạch động lực ❖ Mục đích :kết nối nguồn với thiết bị điện mạch ❖ Yêu cầu : ➢ Chịu dòng tải ,quá nhiệt ➢ Cách điện chống nhiễu ❖ Giải pháp :theo khuyến cáo biến tần ,chọn cáp có tiết diện 10 mm2 ,nhóm chọn cáp hãng LIOA Tham khảo catalogue HITACHI L300 ,trang 56 ❖ Giải pháp : chọn cáp hạ lõi cách điện PVC 41 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN 0.6/1(1.2) KV Tham khảo catalogue hãng LIOA ,trang 10 ❖ Thông số kỹ thuật : ➢ Tiết diện :10 mm2 ➢ Đường kính lõi :3.8 mm ➢ Chất liệu : lõi đồng 10.1.2 Cáp nối đất 42 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN Tham khảo catalogue hãng LIOA ,trang ❖ Thông số kỹ thuật : ➢ Tiết diện :10 mm2 ➢ Đường kính lõi :3.8 mm ➢ Chất liệu : lõi đồng 10.2 Cáp cho mạch điều khiển : ❖ Mục đích :kết nối thiết bị tiếp điểm mạch điều khiển ❖ Yêu cầu : ➢ Cách điện ,chống nhiễu tốt ➢ Phù hợp với dòng mạch điều khiển ❖ Giải pháp :vì dịng điện mạch điều khiển nhỏ nên nhóm chọn cáp hạ lõi cách điện PVC 0.6/1(1.2) KV (chọn dây cáp lõi ) có tiết diện 1.5 mm2 43 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN Tham khảo catalogue hãng LIOA ,trang ❖ Thông số kỹ thuật : ➢ Tiết diện :1.5 mm2 ➢ Đường kính lõi :1.56 mm ➢ Chất liệu : lõi đồng ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// II – Thiết kế mạch động lực điều khiển: Xem vẽ CAD “ mạch động lực điều khiển” kèm theo III – Thuyết minh mạch điều khiển: Khởi động hệ thống: Bật MCB cấp nguồn cho mạch động lực Nguồn mạch điều khiển biến tần cấp terminal R0 T0 kết nối trước MC để đảm bảo hoạt động điều khiển biến tần có cố cuộn hút MC điện Bật MCB cấp nguồn cho mạch điều khiển Đồng thời DC Power Supply cấp nguồn 24Vdc cho cảm biến Để hệ thống hoạt động ta nhấn nút 44 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN nhấn x1 13 thông 14, cấp nguồn cho cuộn hút MC đồng thời Đ3 báo cấp nguồn cho mạch động lực điều khiển Cuộn hút MC có điện đóng cặp tiếp điểm thường hở (1/L1-T1/2, 3/L2-T2/4, 5/L3-T3/6) bên mạch động lực cấp nguồn cho biến tần Đồng thời tiếp điểm bên mạch điều khiển (7-8) đóng lại thơng qua tiếp điểm thường đóng relay báo lỗi biến tần (ALOAL2),tiếp điểm thường đóng relay áp suất cao (1112),áp suất thấp(15-16) Đồng thời đèn Đ1 sáng báo có nguồn cấp vào biến tần Khi chưa nhấn START tiếp điểm RHP(11-12),RLP(1516) thường đóng cấp điện cho Đ7 sáng báo động STOP, tiếp điểm thường đóng RL(41-42) cấp điện cho cuộn hút van điện từ van điện từ xả khí bình trung gian để chuẩn bị khởi động động dễ dàng Khi nhấn nút START cấp điện cho cuộn hút relay trung gian RL Sau cuộn hút RL cấp điện cặp tiếp điểm thường hở RL(11-14) đóng lại để loại bỏ nút START nhấn STOP, tiếp điểm RL(41-44 ) thường hở đóng lại xuất tín hiệu cho động chay thuận , đồng thời cặp tiếp điểm RL(11- 12) RL(4142) thường đóng mở ngắt nguồn Đ7 cuộn hút van điện từ van điện từ đóng lại khơng xả khí Đồng thời Đ6 sáng báo START Khi nhấn STOP cuộn hút RL điện, tiếp điểm RL(41-44) bên biến tần ngắt dừng động Hoạt động bảo vệ: Sau hệ thống hoạt động, máy nén khí bơm khí với áp suất ổn định vào bình trung gian từ bình trung gian qua van chiều vào bình chứa Áp suất bình chứa đo cảm biến áp suất phản hồi chân biến tần, biến tần biến trở so sánh tín hiệu phản hồi tín hiệu đặt để xuất tín hiệu điều khiển Áp suất ổn định 10bar, 45 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN áp suất phản hồi bé 10bar, biến tần tang tốc động để nén khí, áp suất phản hồi 10bar động chạy ổn định áp suất lớn 10bar biến tần giảm tốc độ động xuống Khi áp suất bình chứa đạt giá trị lớn 14 bar relay áp suất cao tác động xả khí bình chứa, áp suất 8bar tiếp điểm RHP(11-12) RLP (15-16) mở ngắt nguồn cuộn hút RL, tiếp điểm RL bên biến tần mở dừng động Đồng thời tiếp điểm RHP(13-14) đóng lại Đ5 sáng báo áp suất.hoặc trường hợp áp suất thấp tiếp điểm (1718) đóng lại Đ2 sáng báo thấp áp.Khi có cố tải hay cố khác relay cố biến tần chuyển từ AL2 sang AL1, ngắt nguồn cuộn hút RL dừng động cơ, đồng thời Đ4 sáng báo lỗi biến tần Tất lỗi khắc phục cuộn hút RL lại có điện hệ thống lại hoạt động lại từ đầu IV CÀI ĐẶT BIẾN TẦN :  Yêu cầu :  Cài đặt thông số động  Cài đặt chế độ bảo vệ  Cài đặt tính PID CÀI ĐẶT BIẾN TẦN HITACH CHO MÁY NÉN KHÍ CÁC GIÁ TRỊ F002 CÀI ĐẶT 0.01-3600 s MÔ TẢ 10 Thời gian tăng tốc s F003 0.01-3600 s 10 Thời gian giảm tốc s F004 00:thuận 00 Chạy thuận hay 46 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN A001 A002 A003 A004 A044 A071 A072 A073 A074 A075 A076 F001 01: nghịch 00: biến trở 01: Chân điều khiển bên (chân 0) 02: Đặt F001 03: giao tiếp với RS485 01: chân analog input 02: Nhập từ bàn phím biến tần 03: Giao tiếp với RS485 30-400Hz nghịch 02 Chọn nguồn cài đặt tần số (nguồn điểm đặt ) 01 Chọn khiển nguồn điều 50H Tần số (lưới z điện) 30-400Hz 50H Tần số lớn z 00: điều khiển momen không 00 Kiểu điều khiển đổi momen 01: điều khiển moment thay đổi 00: Tắt chức PID 01 bật chức PID 01:Bật chức PID 0.2-5.0 Hệ số khuếch đại tỷ lệ ( hiệu chỉnh cho phù hợp ) 0.0-3600 s Hằng số thời gian tích phân (Ti=1/ki ) ( hiệu chỉnh cho phù hợp ) 0.0-100s Hằng số thời gian đạo hàm ( hiệu chỉnh cho phù hợp ) 0.01- 99.99 Hệ số quy đổi 00: Ampe 01 Tín hiệu trả 01: volt 10bar Giá trị đặt 47 GVHD : THẦY NGUYỄN THANH SƠN A011 A012 A013 A014 A082 B012 B021 B022 B023 B092 H003 20% Đầu vào giá trị phản hồi tương ứng % cho cấp độ thấp mà chấp nhận 100% Đầu vào giá trị phản hồi tương ứng % cho cấp độ cao mà chấp nhận 20% Giá trị phản hồi mức đầu vào thấp chấp nhận 100% Giá trị phản hồi mức đầu vào cao chấp nhận 380 V Điện áp đầu biến tần 0.2* In - 1.2*In 29 A bảo vệ nhiệt Lựa chọn hạn chế tình trạng 02 Chọn chế độ bảo vệ tải tải 00: Không bảo vệ 01: Kích hoạt cho gia tốc tốc độ khơng đổi 02: kích hoạt cho tốc độ khơng đổi 0.5* In - 1.5*In 35 Cài đặt bảo vệ tải A 15s Thời gian phát tải 00: quạt chạy 01 Điều khiển làm mát 01: quạt chạy biến tần (quạt) chạy, dừng biến tần dừng 15Kw Công suất động 48