Đang tải... (xem toàn văn)
Ngày nay ở các nhà máy và xí nghiệp công nghiệp hệ thống khí nén được xem như là hệ thống rất quan trọng và không thể thiếu đối với môi trường công nghiệp. Trên thực tế có khoảng 80% các nhà máy sản xuất hoạt động cần đến nguồn năng lượng từ khí nén. Với những ưu điểm của khí nén như là việc truyền tải đi xa, tổn thất nhỏ, không gây ô nhiễm môi trường,…Chính vì ưu điểm đó mà ứng dụng của nó trong ngành công nghiêp tỏ ra rất hiệu quả và đạt lợi nhuận caoDo đó, tôi được giao đề tài: “ Thiết kế điều khiển cho trạm khí nén có nhiều máy nén ” để hiểu rõ hơn về nguyên lý điều khiển và hoạt động của hệ thống khí nén đảm bảo cho hệ thống được vận hành một cách tối ưu và an toàn Thiết kế điều khiển cho trạm khí nén có nhiều máy nén
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CÁC MÁY CÔNG NGHIỆP MÃ HỌC PHẦN: ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM KHÍ NÉN CĨ NHIỀU MÁY NÉN Giảng viên: Lớp: Nhóm sinh viên: TB điện điện tử máy CN MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TRẠM KHÍ NÉN CĨ NHIỀU MÁY NÉN 1.1 Khái quát chung trạm khí nén có nhiều máy nén 1.1.1 Thành phần trạm khí nén có nhiều máy nén 1.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật điều khiển trạm khí nén có nhiều máy nén .1 1.2 Xây dựng sơ đồ P&ID cho trạm khí nén có nhiều máy nén .2 1.2.1 Sơ đồ P&ID cho trạm khí nén có nhiều máy nén 1.2.2 Các ký hiệu sử dụng vẽ 1.2.3 Thuyết minh hoạt động sơ đồ P&ID CHƯƠNG : LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO TRẠM KHÍ NÉN CĨ NHIỀU MÁY NÉN 2.1 Lựa chọn thiết bị động lực cho trạm khí nén có nhiều máy nén 2.1.1 Lựa chọn bơm máy nén khí .3 2.1.2 Lựa chọn van 2.1.3 Lựa chọn khí cụ điện 2.2 Lựa chọn thiết bị điều khiển cho trạm khí nén có nhiều máy nén 14 2.2.1 Relay trung gian rơ le trung gian CHINT JZX-22F 2Z 14 2.2.2 Relay trung gian Ecnko Hh64p 24vdc 14 2.2.3 PLC 15 2.3 Lựa chọn sensor cho trạm khí nén có nhiều máy nén .19 2.3.1 Cảm biến nhiệt độ 19 2.3.2 Cảm biến áp suất 20 2.3.3 Rơ le mức nước FS-3 21 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG MẠCH ĐỘNG LỰC, MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO TRẠM KHÍ NÉN CĨ NHIỀU MÁY NÉN 23 3.1 Xây dựng mạch động lực cho trạm khí nén có nhiều máy nén 23 3.1.1 Thiết kế mạch cấp nguồn động lực 23 3.2 Xây dựng mạch điều khiển cho trạm khí nén có nhiều máy nén 30 3.2.2 Thiết kế mạch ghép nối PLC 40 3.2.3 Thiết kế tủ điện điều khiển cho trạm khí nén có nhiều máy nén 50 3.3 Xây dựng chương trình điều khiển 52 3.3.1 Xây dựng lưu đồ thuật toán 52 3.3.2 Xây dựng chương trình điều khiển 52 KẾT LUẬN 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 65 LỜI MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài Ngày nhà máy xí nghiệp cơng nghiệp hệ thống khí nén xem hệ thống quan trọng thiếu môi trường công nghiệp Trên thực tế có khoảng 80% nhà máy sản xuất hoạt động cần đến nguồn lượng từ khí nén Với ưu điểm khí nén việc truyền tải xa, tổn thất nhỏ, không gây ô nhiễm mơi trường,…Chính ưu điểm mà ứng dụng ngành cơng nghiêp tỏ hiệu đạt lợi nhuận cao Do đó, tơi giao đề tài: “ Thiết kế điều khiển cho trạm khí nén có nhiều máy nén ” để hiểu rõ nguyên lý điều khiển hoạt động hệ thống khí nén đảm bảo cho hệ thống vận hành cách tối ưu an toàn II Mục đích nghiên cứu đề tài Hiểu rõ trình hoạt động nguyên lý điều khiển trạm khí nén có nhiều máy nén khí III Đối tượng phạm vi nghiên cứu a Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đồ án máy nén khí hệ thống gồm nhiều máy nén khí b Phạm vi nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu nhà máy có sử dụng khí nén dây chuyền sản xuất hoạt động khu công nghiệp IV Phương pháp nghiên cứu Dựa vào kiến thức học trạm khí nén, cách vận hành điều khiển hệ thống Từ đề xuất ý tưởng cấu trúc sơ đồ P&ID cho việc điều khiển, tính chọn thiết bị xây dựng chương trình điều khiển V Ý nghĩa khoa học đề tài Giúp sinh viên nắm rõ cách vận hành cấu trúc điều khiển trạm khí nén cơng nghiệp Từ vận hành điều khiển hệ thống cách ổn định, bề vững, đạt hiệu suất cao sản xuất giảm tối đa hư hỏng rủi ro trình vận hành CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TRẠM KHÍ NÉN CĨ NHIỀU MÁY NÉN 1.1 Khái qt chung trạm khí nén có nhiều máy nén 1.1.1 Thành phần trạm khí nén có nhiều máy nén - Máy nén khí: Đây phận quan trọng hệ thống khí nén Máy nén khí có chức nén khí nhiệt độ áp suất cao để cung cấp khí nén giúp vận hành hệ thống làm việc Tùy vào tính mục đích sử dụng mà có nhiều loại máy máy nén pittong, máy nén cánh gạt, máy nén trục vít, máy nén li tâm, - Ống dẫn khí: Bộ phận có chức chứa truyền tải khí nén áp suất cao từ máy nén khí đến bình tích khí nơi tiêu thụ cách nhanh chóng Thành phần đơn giản đường ống kẽm hay nhựa chịu lực chia làm hai loại: Ống dẫn khí cứng ống dẫn khí mềm - Bình trích chứa: Bộ phận có chức tích trữ, cân áp suất cung cấp trở lại cho hệ thống nguồn khí nén ổn định giúp trì áp suất hệ thống, đảm bảo không gây ảnh hưởng trình vận hành hiệu cho toàn hệ thống, tăng tuổi thọ cho máy nén khí Bên cạnh bình tích khí cịn có lọc tách xả nước có tác dụng giúp tách nước khí nén trước cung cấp khí cho thiết bị tiêu thụ - Các thành phần khác: Hệ thống làm mát nước hệ thống dầu bồi trơn giúp cho máy nén khí làm việc cách ổn định hiệu Van: Thiết bị thực việc đóng mở nhằm cung cấp, phân chia, điều chỉnh lượng khí nén đáp ứng yêu cầu làm việc thiết bị, cấu chấp hành Cảm biến: Thiết bị có tác dụng đo đạc thông số cần thiết hệ thống gửi cho điều khiển giúp cho hệ thống tự động điều khiển cách xác với yêu cầu, thông số mà người điều khiển đặt trước 1.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật điều khiển trạm khí nén có nhiều máy nén - Máy nén khí Đối với máy nén khí có suất thường sử dụng động không đồng Với lưới điện khỏe khởi động trực tiếp với động rotor lồng sóc Đối với máy nén khí có suất lớn ta sử dụng động đồng có lợi kinh tế q trình vận hành Khi ta vận hành trạm khí nén có nhiều máy nén hoạt động song song, ta không khởi động máy lúc mà phải vận hành cách có thời gian trễ Trong trình điều khiển vận hành trạm khí nén có nhiều máy nén khí, hệ thống điều khiển phải cần phải đảm bảo trì, ổn định thông số mức, nhiệt độ áp suất dầu bôi trơn, nước làm mát, đầu đẩy,… đảm bảo cho máy nén khí hoạt động cách ổn định lâu dài Bên cạnh bảo vệ tự động nâng cao độ an toàn, tin cậy cho hệ thống điều khiển trước cố điện Khí nén tạo phải đáp ứng đủ yêu cầu độ sạch, nhiệt độ, độ ẩm áp suất - Thiết bị phân phối khí nén Đối với thiết bị phân phối khí nén cần phải đảm bảo phân phối đầy đủ áp suất, lưu lượng chất lượng khí nén đến thiết bị cần tiêu thụ Yêu cầu tổn thất áp suất hệ thống thiết bị phân phối khí nén khơng vượt q bar 1.2 Xây dựng sơ đồ P&ID cho trạm khí nén có nhiều máy nén 1.2.1 Sơ đồ P&ID cho trạm khí nén có nhiều máy nén Hình 1: Sơ đồ P&ID cho trạm khí nén có nhiều máy nén 1.2.2 Các ký hiệu sử dụng vẽ Bảng 1: Kí hiệu phần tử trạm khí nén có nhiều máy nén ST T Kí hiệu Ý nghĩa Bơm Máy nén Van cửa Van điện từ Van chiều Lọc Bình tích khí Cảm biến áp suất Cảm biến nhiệt độ 10 Cảm biến mức 1.2.3 Thuyết minh hoạt động sơ đồ P&ID Nguyên lý hoạt động Trạm khí nén có nhiều máy nén khí có nhiệm vụ cung cấp trì lượng khí nén ổn định đến bình tích khí từ cấp đến thiết bị tiêu thụ khí nén Trạm khí nén sử dụng máy nén khí Khi máy bị gặp cố máy cịn lại thay nhiệm vụ máy Khí nén từ máy nén khí qua van chiều, van tay đường ống sau vào đường ống dẫn khí chung tới bình chứa Ta chia phạm vi áp suất bình khí nén thành mức: Khi áp suất bình tích khí giảm cịn 0.8Pđm máy nén hoạt động Khi áp suất bình tích khí giảm cịn 0.6Pđm máy nén 1, hoạt động Khi áp suất bình tích khí giảm cịn 0.4Pđm tất máy nén hoạt động Dầu bôi trơn nước làm mát bơm tuần hoàn từ – te chứa dầu hệ thống làm mát nước vào máy nén chảy ngược lại bể nhằm trì bảo vệ máy nén q trình làm việc tránh cố hỏng hóc Các cảm biến điều khiển cho trạm khí nén Cảm biến Đ1.1, Đ1.2, Đ1.3, Đ1.4: Dùng để đo nhiệt độ nước làm mát khỏi máy nén Cảm biến Đ4.1, Đ4.2, Đ4.3, Đ4.4: Dùng để đo áp suất nước làm mát bơm vào máy nén Cảm biến Đ2.1, Đ2.2, Đ2.3, Đ2.4: Dùng để đo áp suất dầu bôi trơn bơm vào máy nén Cảm biến Đ3.1, Đ3.2, Đ3.3, Đ3.4: Dùng để đo áp suất đầu đẩy máy nén Cảm biến Đ5: Đo mức dầu bể dầu Cảm biến Đ7: Đo áp suất bình tích khí CHƯƠNG : LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO TRẠM KHÍ NÉN CÓ NHIỀU MÁY NÉN 2.1 Lựa chọn thiết bị động lực cho trạm khí nén có nhiều máy nén 2.1.1 Lựa chọn bơm máy nén khí Lựa chọn máy nén khí Ta lựa chọn Nén khí Pegasus Hình 1: Máy nén khí Pegasus Thơng số kĩ thuật: - Thương hiệu : Pegasus - Loại máy : Máy nén khí dây đai - Model: TM-W-2.0/8-330L - Điện áp: 380V ( pha) - Công suất(HP): 20 HP - Lưu lượng(L/phút): 2000 - Áp lực(Kg/cm): - Dung tích bình chứa(Lít): 330L Lựa chọn bơm Ta lựa chọn máy bơm Pentax CMT314 - 3hp Hình 23: Cấu trúc trạm PLC Khai báo tín hiệu vào Hình 24: Khai báo biến vào 52 Hình 25: Khai báo biến vào Viết chương trình 53 54 55 56 57 Mơ chương trình Ban đầu ta chọn chế độ Auto Khi ấn Start hệ thống bắt đầu hoạt động Đầu tiên ta khởi động máy bơm dầu trước 10s sau ta khởi động máy bơm nước để đảm bảo máy nén hoạt động cách trơn tru ổn định Và bơm dầu bơm nước bị hòng hệ thống tự động điều chỉnh sang bơm phụ nhằm đảm bảo hệ thống không bị gián đoạn 58 Sau có đầy đủ bơm nước bơm dầu bơi trơn máy nén phép hoạt động 59 Máy nén lập trình khởi động tam giác, đóng điện máy nén đấu sau 5s chuyển sang đấu tam giác Các máy nén khởi động cách có thời gian trễ 10s Máy nén lập trình cho gặp cố tự động ngắt máy khỏi hệ thống Máy nén hoạt động dựa mức khí nén Với mức 0.8Pdm: Máy nén hoạt động Với mức 0.6Pdm: Máy nén 1,2 hoạt động Với mức 0.4 Pđm máy nén hoạt động 60 61 Khi tắt hệ thống ta bấm nút Stop Hệ thống tắt cách với thời gian trễ 10s 62 KẾT LUẬN Trong trình thực đề tài: “ Thiết kế điều khiển cho trạm khí nén có nhiều máy nén “, em hồn thiện đạt yêu cầu sau: Xây dựng sơ đồ P&ID cho điều khiển trạm khí nén có nhiều máy nén khí Xây dựng mạch động lực mạch điều khiển Lập trình điều khiển PLC S7 300 Tuy nhiên trình làm đề tài thời gian kiến thức cịn có hạn nên việc xây dựng thiết đề điều khiển đồ án cịn nhiều sai xót Em mong nhận bảo góp ý thầy để hồn thiện đề tài cách tốt Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, hướng dẫn tận tình thầy …đã giúp em q trình hồn thiện đề tài Em xin chân thành cảm ơn! 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình “ Trang bị điện – điện tử máy cơng nghiệp” – PGS.TS Hồng Xn Bình – NXB Hàng Hải – 2015 Giáo trình “ Cung cấp điện” – Nguyễn Xuân Phú – NXB Khoa học Kỹ thuật Data sheet Sensor Một số tài liệu liên quan khác 64 ... trạm khí nén có nhiều máy nén 1.1.1 Thành phần trạm khí nén có nhiều máy nén - Máy nén khí: Đây phận quan trọng hệ thống khí nén Máy nén khí có chức nén khí nhiệt độ áp suất cao để cung cấp khí nén. .. điều khiển cho trạm khí nén có nhiều máy nén 30 3.2.2 Thiết kế mạch ghép nối PLC 40 3.2.3 Thiết kế tủ điện điều khiển cho trạm khí nén có nhiều máy nén 50 3.3 Xây dựng chương trình điều. .. VỀ TRẠM KHÍ NÉN CĨ NHIỀU MÁY NÉN 1.1 Khái quát chung trạm khí nén có nhiều máy nén 1.1.1 Thành phần trạm khí nén có nhiều máy nén 1.1.2 Các yêu cầu kỹ thuật điều khiển trạm khí