Thông tin tài liệu
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐH GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG - - NHĨM 29 BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN:KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ GVHD SVTH TS Lê Quang Đức Nguyễn Ngọc Minh Hải 1051060016 Mai Văn Bi 1051060004 Võ Ngọc Đức 1051060014 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Yêu cầu đề tài: Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí: Động có cơng suất P=25HP, áp suất ổn định 6kg/cm2 Chọn động cơ, thiết bị, biến tần 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 Bảo vệ tải động Bảo vệ áp suất bình chứa: dừng động bình chứa có áp suất bar I TÌM HIỂU VẤN ĐỀ Đối tượng cần điều khiển máy nén khí Trong thực tế có nhiều loại máy nén khí khác như: máy nén piston, máy nén trục vít, roto cánh trượt, máy nén ly tâm… SVTH: NHÓM 29 Page Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (tham khảo tài liệu: Hướng dẫn sử dụng lượng hiệu ngành công nghiệp Châu Á-www.energyefficiencyasia.org trang 8) Từ yêu cầu đề so sánh ta chọn loại máy nén trục vít Mơmen tỷ lệ với tốc độ, có đặc tính làm việc đặc tính là: M 6s 6s t Vấn đề cần điều khiển ổn định áp suất máy nén, trường hợp: - Áp suất đo > áp suất đặt giảm tốc độ động lại - Áp suất đo < áp suất đặt tăng tốc độ động lên - Áp suất đặt = áp suất đo động quay với tốc độ Ta điều khiển tốc độ quay động để điều khiển máy nén khí tạo khí nén cung cấp cho sử dụng với áp suất ổn định theo yêu cầu Sử dụng bình trung gian để động dừng, xả hết khí bình trung gian để động khởi động lại dễ dàng Sử dụng van chiều để khơng cho khí ngược lại bình trung gian dừng động Chế độ làm việc: làm việc dài hạn Bảo vệ : bảo vệ tải, bảo vệ áp suất II GIẢI PHÁP SVTH: NHÓM 29 Page Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Theo sơ đồ giải pháp trên, nhóm chọn thiết bị sau: Biến tần hãng FUJI Máy nén khí trục vít hãng Hertz (Đức) Động để kéo máy nén Cảm biến áp suất để đo áp suất bình chứa khí phản hồi biến tần Van chiều để không cho khí ngược lại bình trung gian Van điện từ để xả khí bình trung gian dừng động Bình trung gian bình chứa khí để lưu trữ lượng khí sinh Relay áp suất để bảo vệ áp suất bình chứa áp suất 8bar III CHỌN CÁC THIẾT BỊ MÁY NÉN KHÍ Mục đích: máy nén thiết bị quan trọng hệ thống khí nén , máy nén trực tiếp sản sinh khí nén để cung cấp tới thiết bị vị trí có nhu cầu sử dụng khí nén Yêu cầu: Theo yêu cầu đề động có công suất P = 25 HP (18.5kW), áp suất ổn định máy nén khí 6kg/cm2( ¿ bar ) Giải pháp: Do khơng có loại máy nén có cơng suất 18.5kW có áp suất làm u cầu đề (6bar) nên nhóm định chọn máy nén trục vít Hertz có dầu với model HSC 18.5 có áp suất làm việc: 7.5 đến 13 bar, có tích hợp sẵn động SVTH: NHÓM 29 Page Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “may nen Hertz.pdf” trang 4) Thông số kỹ thuật: Hãng sản xuất: Hertz (Đức) Model: HSC 18.5 Công suất động cơ: 25 HP (18.5kW) Áp suất làm việc : 7.5- 13 bar Điện áp: 380V/3 pha/50Hz Lưu lượng: 2.4 đến 3.3 m3/phút Khối lượng: 420kg Bình chứa khí: Mục đích: tích trữ khí nén mà máy nén khí sản sinh ra, cung cấp trở lại cho hệ thống khí nén có nhu cầu sử dụng u cầu: Ngun tắc chọn bình chứa khí: Dung tích bình chứa= khí nén từ máy nén/ phút Máy nén chọn có lưu lượng 3.3 m3/phút , áp suất đường ống 7.5bar Do đó, khí nén phút là: 3300/7.5 - tương đương 440 lít Giải pháp: Chọn bình chứa khí dung tích 500 lít SVTH: NHĨM 29 Page Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Thông số kỹ thuật: Áp suất làm việc: đến 50 bar Áp suất thiết kế: 1,25 lần áp suất làm việc Dung tích: 500 lít Đường kính: 480mm Chiều cao tổng thể: 1800mm Bề dày tole thép SS400, CT3: 4.5mm BIẾN TẦN Mục đích: Điều khiển động máy nén khí cơng suất 25HP (≈ 18.5kW) Yêu cầu: Chuyên dùng cho máy nén Thích hợp cho tải thay đổi tốc độ, tải làm việc dài hạn Sử dụng cho động có công suất đầu 25HP(18.5kW) Điều khiển U/f Điều khiển biến tần hãng FUJI Áp suất ổn định 6kg/cm2 Giải pháp : Chọn biến tần FUJI FRENIC5000P11S Model FRN025P11S-4UX: Sử dụng cho máy nén khí, quạt,bơm… Điều khiển U/f Thích hợp cho tải ít thay đổi tốc độ, tải làm việc dài hạn SVTH: NHÓM 29 Page Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Có chức PID (catalog “FUJI-FRENIC-5000-Drives.pdf” trang 9) Thơng số kỹ thuật biến tần: FRN025P11S-4UX Hãng sản xuất Fuji Cơng suất 18.5kW Dịng điện vào 33.2A Dịng điện 37A Khả chịu tải 110% 60s Điện áp đầu vào định mức 380 đến 480V Tần số định mức 50Hz Dao động điện áp cho phép 323 đến 432V Dao động tần số cho phép ±5% Công suất đầu vào biến tần 28kVA Phương thức làm mát SVTH: NHÓM 29 Quạt làm mát Page Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Khối lượng 10kg Bảo vệ Quá tải, áp, nhiệt,… AC REATOR: Mục đích: giảm sóng hài Giải pháp: chọn cuộn kháng với Catalog No LRAC04502 (catalog “AC REATOR.pdf” trang 7) Thông số kỹ thuật: Công suất: 2530 HP Điện áp vào: 380V Dòng điện vào: 45A SVTH: NHÓM 29 Page Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Tần số: 50Hz DC REACTOR: Mục đích : Làm phẳng dòng biến tần sau chỉnh lưu Giải pháp : Chọn DC REACTOR theo catalog biến tần có Reator type DCR4-18.5 (catalog “FUJI-FRENIC-5000-Drives.pdf” trang 27) Chọn điện trở hãm Mục đích: dùng để hãm tránh tăng áp tăng tốc giảm tốc độ động Yêu cầu: phù hợp với công suất biến tần Giải pháp: theo khuyến cáo biến tần chọn điện trở hãm Type DB18.5-4 (catalog “FUJI-FRENIC-5000-Drives.pdf” trang 28) Chọn MCCB : Mục đích: bảo vệ tải, ngắn mạch cho mạch động lực Yêu cầu: SVTH: NHÓM 29 Page Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức – Số cực :3 – Dòng định mức : khoảng (1.2-1.5) Iđm – Điện áp : 380 V – Dòng cắt phải phù hợp: Tính dịng ngắn mạch để chọn dòng cắt phù hợp: điểm ngắn mạch gần nguồn dịng ngắn mạch lớn nên ta tính tốn dịng ngắn mạch lớn xảy để chọn MCCB bảo vệ hệ thống Ta tính tốn điểm ngắn mạch phía Contactor Chọn chiều dài đường dây : l=10m, ta có: Rdây= 3,33mΩ/m Xdây=0,09 mΩ/m=>Zdây=(3,33+j0,07).10=(33.3+j0,9) mΩ Rtxmccb=1,1mΩ Rcd=5mΩ , Xcd=2.5mΩ (tra bảng 2-36, 2-42, 2-43/trang 649/CCĐ- thầy Nguyễn Xuân Phú) Rtxcontactor=0,5mΩ Z =√(33 3+1 1+5+0 )2 +( 0.9+2 5)2 =40 04 m Ω => I N= U tb ,05 380 =5 75 kA √ Z √3 40 , 04 = Giải pháp: Chọn MCCB với DC Reator theo khuyến cáo biến tần , nhóm chọn loại MCCB hãng Fuji với Type BW50SAG – CE SVTH: NHÓM 29 Page Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức 13 Chọn nguồn AC-DC : Mục đích : chuyển đổi nguồn 220VAC xuống 24VDC để cấp nguồn cho cảm biến áp suất Yêu cầu : Điện áp đầu vào : 220VAC Điện áp đầu ra : 24 VDC Giải pháp : chọn nguồn S8VM-01524 hãng Omron (catalog “bo nguon AC-DC.pdf” trang 2) Bộ nguồn có thơng số : Điện áp vào khoảng : 100-240VAC Công suất : 15W Điện áp đầu ra :24VDC Dòng điện đầu ra :0.65A 14 Chọn valve điện từ : Mục đích : Điều khiển xả khí bình trung gian khi động dừng Yêu cầu : Nguồn cấp 220V Loại van thường mở : NO Dùng cho khí SVTH: NHÓM 29 Page 17 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Giải pháp : chọn van điện từ YC1335BA2T (catalog “ Solenoid_Valves.pdf” trang 8,9) Thông số kỹ thuật : SVTH: NHÓM 29 Page 18 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Điện áp cuộn hút van điện từ : 220V Tần số : 50Hz Dùng cho khí 15 Van chiều : Mục đích : cho khí theo chiều từ bình khí trung gian sang bình khí chính,ngăn khơng cho khí theo chiều ngược lại động dừng Yêu cầu : Van sử dụng cho khí Chịu áp suất Giải pháp : Chọn van chiều hãng SMC với type AK2000-02 (catalog “van chieu.pdf” trang 1) Van chiều AK2000-02 có thơng số: SVTH: NHÓM 29 Page 19 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Dùng cho khí Áp suất chịu : 1,5 Mpa ( 15bar) Áp suất hoạt động: 0.02 MPa - Mpa (0.2bar – 10bar) 16 Chọn cáp điện : Chọn cáp cho mạch động lực: Mục đích: kết nối thiết bị mạch động lực Tiêu chí: Dịng định mức dòng ngắn mạch Độ sụt áp Cách điện tốt, chịu nhiệt tốt Theo khuyến cáo Fuji chọn Cable có kích thước 5.5mm2 cho mạch động lực (catalog “FUJI-FRENIC-5000-Drives.pdf ” trang 31) Giải pháp : Chọn loại cáp CXV – 0,6/1 KV với Node 1060308 hãng Cadivi: SVTH: NHÓM 29 Page 20 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “Cable.pdf ” trang 41) Cáp động lực có thông số: Số lõi: Tiết diện : 5.5mm2 Chọn Cable cho mạch điều khiển: Mục đích: Kết nối thiết bị mạch điều khiển với Yêu cầu: Phù hợp với dòng điện mạch điều khiển SVTH: NHÓM 29 Page 21 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Độ sụt áp Cách điện tốt, chịu nhiệt tốt Giải pháp: Chọn loại cáp CXV – 0,6/1 KV với Node 1060101 hãng Cadivi (catalog “Cable.pdf ” trang 36) Cáp điều khiển có thơng số : Số lõi : Tiết diện :1mm2 Chọn cáp chống nhiễu: Mục đích: Chống nhiễu cho tín hiệu điều khiển có độ xác cao Yêu cầu: Chống nhiễu tốt Giải pháp: Chọn loại cáp DVV/Sc Cadivi SVTH: NHÓM 29 Page 22 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “Cap chong nhieu Cadivi.pdf ” trang 5) Các thông số cáp chống nhiễu: Số lõi: Tiết diện: 0.5 mm2 Màng chắn đồng chống nhiễu 17 Chọn nút nhấn đèn báo : Nút nhấn: Mục đích : Để khởi động, dừng động cơ, bật tắt nguồn thông qua mạch điều khiển Yêu cầu: Cách điện tốt, hoạt động tin cậy Sử dụng với điện áp 220 VAC Giải pháp: chọn nút nhấn IDEC với mã hàng YW1L-MF2E10QM3 (R, Y, G) SVTH: NHÓM 29 Page 23 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “Den bao-Nut nhan IDEC.pdf” trang 5) Đèn báo: Mục đích: Báo nguồn, báo tình trạng làm việc hệ thống Yêu cầu: Sử dụng với điện áp điều khiển 220VAC Giải pháp: Chọn đèn led báo IDEC với mã hàng YW1P-1EM42(R, Y, G) (catalog “Den bao-Nut nhan IDEC.pdf” trang 3) 18 Chọn tủ điện: SVTH: NHÓM 29 Page 24 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Mục đích: Để đảm bảo việc bảo quản, lắp đặt, vận hành hệ thống cách an toàn (cho người thiết bị) tin cậy; tránh hư hỏng cố trình làm việc tủ Các thiết bị chứa tủ điện: Thiết bị Cao (H) Rộng (W) Sâu (D) Biến tần 400 250 195 Contactor 87 99 124 MCCB 100 75 84 MCB 88 35 69 Rơle trung gian 28 21.5 36 Nguồn 220VAC/24VDC 138.1 33.5 84.5 Cuộn kháng 177.8 228.6 121.92 Tủ điện chọn phải thõa mãn: Chiều cao > 998.9 (mm) Chiều rộng > 478.6(mm) Chiều sâu > 195(mm) Chọn tủ điện TG400-30ways cơng ty Trường Giang SVTH: NHĨM 29 Page 25 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “ Tu dien.pdf” trang 7) Tủ điện chọn có thơng số: Chiều cao: 1200mm Chiều rộng: 800mm Chiều sâu: 350mm IV MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN (có file AutoCad kèm theo) Các phần tử có mạch động lực mạch điều khiển: Mạch động lực: Tên thiết bị Chức MCCB Bảo vệ tải, ngắn mạch cho mạch động lực Biến tần Điều khiển động AC Reator Lọc nhiễu Bộ nguồn Cấp nguồn cho cảm biến 220VAC/24VDC Cảm biến áp suất Đo áp suất từ bình chứa khí phản hồi biến tần Động máy nén khí Kéo máy nén khí Relay áp suất Bảo vệ q áp suất bình chứa Van chiều Khơng cho khí ngược lại bình trung gian Van điện từ Điều khiển xả khí bình trung gian động dừng Mạch điều khiển: SVTH: NHÓM 29 Page 26 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Tên thiết bị Chức Supply Đèn báo nguồn Run Đèn báo động chạy Error Đèn báo lỗi Quá áp Đèn báo áp Stop Đèn báo dừng hệ thống MCB Bảo vệ tải ngắn mạch cho mạch điều khiển Relay trung gian Khởi động biến tần Contactor Đóng cắt cấp nguồn cho mạch động lực thông qua mạch điều khiển Tiếp điểm relay áp suất Đóng áp suất điều khiển, đưa đèn báo dừng động Cuộn hút van điện từ Điều khiển xả khí qua bình trung gian Start, Stop, On, Off Các nút nhấn khởi động,dừng Thuyết minh hoạt động mạch động lực: Đóng MCCB cấp nguồn cho mạch động lực sau contactor KM đóng thông qua mạch điều khiển cung cấp điện cho mạch động lực Sau Relay trung gian RTG đóng tiếp điểm phụ RTG lại động kéo máy nén hoạt động, đồng thời rơle điện từ Rđt đóng lại khóa van điện từ khơng cho khí xả mơi trường, động kéo máy nén tạo khí nén đưa khí qua bình trung gian Sau ,khí đưa đến bình chứa khí thơng qua van chiều, cảm biến áp suất đo áp suất bình chứa khí phản hồi biến tần để biến tần điều khiển tốc độ động hoạt động kéo máy nén khí với áp suất ổn định bình chứa bar Khi xảy lỗi biến tần(quá tải, áp,…) tiếp điểm 30C-30B mở relay RTG điện, tiếp điểm phụ RTG mở dừng động Đồng thời, tiếp điểm 30C30A đóng lại báo lỗi biến tần SVTH: NHÓM 29 Page 27 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Khi áp suất bình chứa lên đến bar relay áp suất tác động mở tiếp điểm 1-2 làm cho động ngừng hoạt động, đồng thời tiếp điểm 1-4 đóng lại đèn Quá áp sáng báo cố áp Thuyết minh hoạt động mạch điều khiển: Khởi động dừng: Đóng MCCB pha cấp nguồn cho mạch động lực Đóng MCB pha cấp nguồn cho mạch điều khiển: Nhấn nút ON cuộn hút contactor KM có điện: ⁺ Tiếp điểm phụ KM bên mạch điều khiển thường mở đóng lại để trì đồng thời tiếp điểm thường đóng đóng lại ⁺ Tiếp điểm phụ KM thường mở bên mạch động lực đóng lại cấp điện cho biến tần hoạt động Đèn Stop sáng ⁺ Đèn báo nguồn Supply sáng Nhấn nút START relay RTG cuộn hút Rđt van điện từ có điện: ⁺ Tiếp điểm phụ RTG thường mở bên mạch điều khiển đóng lại trì, đồng thời tiếp điểm RTG thường đóng mở đèn Stop tắt ⁺ Tiếp điểm phụ RTG thường mở bên mạch động lực đóng lại, động bắt đầu chạy ⁺ Đèn Run sáng báo động chạy Nhấn STOP cuộn hút RTG Rđt điện: ⁺ Tiếp điểm RTG bên mạch động lực mở động ngừng hoạt động, tiếp điểm RTG bên mạch điều khiển đóng lại đèn Stop sáng báo động dừng ⁺ Van điện từ mở xả khí từ bình trung gian mơi trường, khí từ bình chứa khí khơng thể ngược lại bình trung gian có van chiều chặn lại Nhấn OFF cuộn hút contactor KM điện, tiếp điểm KM đóng bên mạch động lực mở ngắt nguồn điện cấp vào biến tần.Hệ thống SVTH: NHÓM 29 Page 28 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức ngừng hoạt động Bảo vệ: Khi xảy lỗi biến tần(quá tải, nhiệt…) tiếp điểm 30C 30B mở động dừng hoạt động đồng thời tiếp điểm 30C 30A đóng lại đèn Error sáng báo lỗi biến tần Khi xảy cố áp suất relay áp suất tác động làm mở tiếp điểm 1-2 ngắt nguồn điện cấp cho relay RTG Rđt động ngừng hoạt động; đồng thời tiếp điểm 1-4 đóng lại đèn Quá áp sáng báo cố áp suất Khi có cố điện, cuộn hút contactor KM điện tiếp điểm KM đóng bên mạch động lực mở ngắt nguồn điện cấp vào biến tần hệ thống ngừng hoạt động Khi có điện lại biến tần khơng tự hoạt động lại được, muốn hoạt động lại phải nhấn nút ON biến tần hoạt động V Dây PE bảo vệ chống dòng rò CÀI ĐẶT Reset lại biến tần Code Mô tả Giá trị H03 Reset biến tần Ghi chú/ Đơn vị Cài đặt thông số biến tần động Code Mô tả Giá trị Ghi chú/ Đơn vị F01 Cài giá trị tham chiếu Chân 12 F02 Phương thức hoạt động Hoạt động thông qua tín hiệu ngõ vào số FWD REV F03 Tần số làm việc tối đa 50 Hz F04 Tần số 50 Hz F05 Điện áp định mức 380 V F06 Điện áp tối đa 380 V SVTH: NHÓM 29 Page 29 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức F07 Thời gian tăng tốc S F08 Thời gian giảm tốc S F10 Bảo vệ tải Cho phép F11 Dòng bảo vệ tải 34 A(quá tải 110% dòng định mức động cơ) F15 Hạn chế tốc độ tối đa 50 Hz F16 Hạn chế tốc độ tối thiểu 20 Hz F42 Luật điều khiển Điều khiển V/f P02 Cơng suất động 18.5 kW P03 Dịng điện định mức 31 A động Cài đặt chức PID Code Mô tả Giá trị Ghi chú/ Đơn vị H20 Bật chức PID Cho phép H21 Tín hiệu phản hồi Chân C1: 420mA H22 Hệ số tỷ lệ H23 Hệ số tích phân H24 Hệ số vi phân F36 Cài đặt tiếp điểm Relay Khi xảy lỗi biến tần 30C 30A đóng lại dừng động cơ, đèn Error sáng báo lỗi F00 Bảo vệ liệu Cho phép (catalog “FUJI-FRENIC-5000-Drives.pdf” trang 18, 20, 21) Cài đặt cho Relay áp suất: bar SVTH: NHÓM 29 Page 30 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ SVTH: NHÓM 29 GVHD: TS.Lê Quang Đức Page 31 .. .Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Yêu cầu đề tài: Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí: Động có cơng suất P=25HP, áp suất ổn định 6kg/cm2 Chọn động cơ, thiết... cho mạch điều khiển Yêu cầu: Chọn loại MCB 1p+N Dòng định mức phải lớn dòng điện tổng thiết bị mạch điều khiển Điện áp 220V SVTH: NHÓM 29 Page 10 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD:... NHĨM 29 Page 27 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Khi áp suất bình chứa lên đến bar relay áp suất tác động mở tiếp điểm 1-2 làm cho động ngừng hoạt động, đồng thời tiếp
Ngày đăng: 28/02/2022, 20:07
Xem thêm:
