(TIỂU LUẬN) bài tập giữa kỳ trang bị điện máy công nghiệp khởi động mềm các giải pháp điều kiển chuyên dụng cho băng tải

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN Bài tập kỳ Trang bị điện máy công nghiệp Giảng viên hướng dẫn Bộ môn Viên Sinh viên thực Đinh Văn Thuấn HÀ NỘI 01/2022 20101776 Lời cảm ơn Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đưa môn “Trang bị điện máy công nghiệp” vào chương trình giảng dạy Đặc biệt, em xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Ts.Nguyễn Mạnh Linh người tận tình dạy dỗ truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt học kỳ vừa qua Trong thời gian tham dự lớp học thầy, em tiếp cận với nhiều kiến thức bổ ích cần thiết cho trình học tập, làm việc sau em Bộ môn Trang bị điện máy công nghiệp môn học thú vị vơ bổ ích Tuy nhiên, kiến thức kỹ môn học em cịn nhiều hạn chế Do đó, báo cáo em khó tránh khỏi sai sót Kính mong thầy xem xét góp ý giúp tập em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Tóm tắt nội dung tập dài Được phân công hướng dẫn thầy Nguyễn Mạnh Linh môn học “Trang bị điện máy công nghiệp”,và kiến thức em tự tổng hợp được,em hoàn thành yêu cầu tập.Bên cạnh em thu kiến thức lí thú,học tập nhiều điều thực tế thực tiễn môn học Bài tập em xin chia làm ba phần CHƯƠNG : “Biến tần” CHƯƠNG : “Khởi động mềm” CHƯƠNG : “Các giải pháp điều kiển chuyên dụng cho băng tải” Mục lục Lời cảm ơn Tóm tắt nội dung tập dài Danh mục hình ảnh Danh mục bảng BIẾN TẦN Đôi nét biến tần 2.Biến tần Biến tần Sinamic G120 .8 Cách cài đặt điều kiển 11 CHƯƠNG 15 KHỞI ĐỘNG MỀM 15 Khái niệm khởi động mềm 15 Ưu điểm khởi động mềm 15 Cấu tạo nguyên lý hoạt động khởi động mềm 16 Các hãng khởi động mềm 17 Khởi động mềm ABB PSTX 30-600-70 22 CHƯƠNG 25 CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KIỂN CHUYÊN DỤNG CHO BĂNG TẢI 25 Đôi nét hệ thống băng tải 25 Các loại hệ thống băng tải 27 Các giải pháp điều kiển chuyên dụng hệ thống băng tải .32 Tài liệu tham khảo 34 Danh mục hình ảnh Hình 1: Biến tần Siemens SINAMICS G120 Hình : Sơ đồ kết nối biến tần với máy tính Hình : Phần mềm STARTER giao diện khởi động Hình : Project vừa tạo tên Hình : Giao diện kết nối Hình : Biến tần máy tính tìm Hình : Biến tần kết nối Hình : Tồn thơng tin biến tần Hình : khởi động mềm hãng LS Hình 10 : Khởi động mềm hãng CHINT Hình 11 : Khởi động mềm hãng Siemens Hình 12 : Khởi động mềm hãng ABB Hình 13 : Khởi động mềm ABB PSTX30-600-70 Hình 14 : Sơ đồ lắp đặt khởi động mềm ABB PSTX30-600-70 Hình 15 : Một hệ thống băng tải rịng rọc Hình 16 : Một hệ thống băng tải đầu tiên, dặt Milan Hình 17 : Băng tải mini chuyên dụng Hình 18 : Băng tải cao su Hình 19 : Băng tải xích Hình 20 : Cảm biến tiện cận dùng hệ thông băng tải Danh mục bảng Bảng : Chi tiết biến tần Siemens G120 Bảng : Thông số kỹ thuật chi tiết ABB PSTX30-60 CHƯƠNG BIẾN TẦN Đôi nét biến tần Khái niệm : Biến tần thiết bị biến đổi dòng điện chiều xoay chiều thành dịng điện xoay chiều có tần số điện áp điều chỉnh Nguyên lý hoạt động biến tần ▪ Nguyên lý làm việc biến tần đơn giản Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều pha hay pha chỉnh lưu lọc thành nguồn chiều phẳng Công đoạn thực chỉnh lưu cầu diode tụ điện Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi hệ biến tần có giá trị khơng phụ thuộc vào tải có giá trị 0.96 Điện áp chiều biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều pha đối xứng Công đoạn thực thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM) Nhờ tiến công nghệ vi xử lý công nghệ bán dẫn lực nay, tần số chuyển mạch xung lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động giảm tổn thất lõi sắt động ▪ Hệ thống điện áp xoay chiều pha đầu thay đổi giá trị biên độ tần số vô cấp tuỳ theo điều khiển Theo lý thuyết, tần số điện áp có quy luật định tuỳ theo chế độ điều khiển Đối với tải có mơ men không đổi, tỉ số điện áp – tần số không đổi Tuy với tải bơm quạt, quy luật lại hàm bậc Điện áp hàm bậc tần số Điều tạo đặc tính mơ men hàm bậc hai tốc độ phù hợp với yêu cầu tải bơm/quạt thân mô men lại hàm bậc hai điện áp ▪ Hiệu suất chuyển đổi nguồn biến tần cao sử dụng linh kiện bán dẫn công suất chế tạo theo công nghệ đại Nhờ vậy, lượng tiêu thụ xấp xỉ lượng yêu cầu hệ thống ▪ Ngoài ra, biến tần ngày tích hợp nhiều kiểu điều khiển khác phù hợp hầu hết loại phụ tải khác Ngày biến tần có tích hợp PID thích hợp với nhiều chuẩn truyền thơng khác nhau, phù hợp cho việc điều khiển giám sát hệ thống SCADA Phân loại biến tần : Biến tần có nhiều loại, chia theo nguồn điện đầu vào ta có loại là: Biến tần cho động pha biến tần cho động pha Trong đó, biến tần cho động pha sử dụng rộng rãi 2.Biến tần Biến tần Sinamic G120 Hiện thị trường có nhiều loại biến tần báo cáo em chọn biến tần Sinamic G120 hãng siemens sản phẩm hãng siemens phổ biến,hơn phần phềm lập trình phổ biến thơng dụng Hình 1: Biến tần Siemens SINAMICS G120 Chi tiết biến tần Sinamic G120 Biến tần SINAMIC G120 dòng sản phẩm biến tần thiết kế để điều khiển (tốc độ / mô men) động xoay chiều pha xác hiệu Biến tần Siemens G120 có giải cơng suất từ 0,37 đến 250 kW với điện áp lưới 400V 690V, phù hợp cho hầu hết ứng dụng truyền động dùng biến tần cấp vỏ IP20 Biến tần G120 có giải cơng xuất sau • 0.55 – 7,5 KW 1/3 AC 200 tới 240 V ± 10% • 0.37 – 250 KW AC 380 tới 480 V ± 10% Thông tin chi tiết Module Dải điện áp Tần số ngõ vào Điện áp ngõ Tần số ngõ Hiệu suất Bộ hãm Cuộn kháng Phương pháp điều khiển Loại động Khả tải Truyền thông Chức điều khiển Chức bảo vệ Phần mềm Cấp bảo vệ c Khởi động mềm hãng Siemens Thương hiệu Siemens đặt tiêu chuẩn cho công nghệ tiên tiến vẽ nên thị trường tiềm ẩn Với cách làm thông minh đó, Siemens xây nên ý tưởng có tầm nhìn xa đến tương lai thiết bị gia dụng đại Siemens xây dựng phát triển đội ngũ kỹ sư giỏi đất nước Đức tiên tiến, họ cống hiến ngày đêm không ngừng cho phát triển hàng ngày xã hội, họ mang đến cho thiết kế tinh tế nhất, sáng kiến tiến tiến công nghệ giúp người chạm nhanh đến lối sống thượng lưu đời sống thành thị Các dịng thiết bị điện mang thương hiệu Siemens bao gồm dòng sản phẩm khởi động mềm Siemens (Soft Starter Siemens) sử dụng nhiều nhà máy, dây chuyền sản xuất đại Thương hiệu khẳng định uy tín, chất lượng, độ bền qua thời gian, dễ dàng lắp đặt đưa vào hoạt động, độ tin cậy làm việc cao, an toàn cho người vận hành.Được chế tạo theo công nghệ nhất, khởi động mềm Siemens phù hợp với tiêu chuẩn công nghiệp sản phẩm khác Khởi động mềm Siemens có nhiều chủng loại để khách hàng thoải mái lựa chọn có nhiều ưu điểm hơn, đặc biệt thích hợp cho lựa chọn nhằm ứng dụng ngành cơng nghiệp Hình 11 : Khởi động mềm hãng Siemens d Khởi động mềm hãng ABB Khi nhắc đến dự án lớn, cơng trình có quy mơ lớn, đại cao cấp hẳn nghĩ đến tên quen thuộc ABB Thương hiệu thiết bị điện ABB sử dụng rộng rãi cho dự án hệ thống điện cơng nghiệp, nhà máy xí nghiệp lớn Nói đến thương hiệu này, người tiêu dùng an tâm chất lượng sản phẩm dịch vụ mà ABB mang lại ABB công ty hàng đầu giới thiết bị, hệ thống kỹ thuật điện, tự động hóa có trụ sở đặt Zurich thành phố lớn Thụy Sỹ, cung cấp phương thức sử dụng điện hiệu với mục đích tăng suất phát triển công nghiệp cách bền vững Tại Việt Nam, thương hiệu hoạt động năm quy mô bao gồm: Thiết bị điện, hệ thống điện, tự động hóa truyền động, tự động hóa quy trình thiết bị điện hạ thế, với mục tiêu đáp ứng tối đa nhu cầu khách hàng Về nhóm ngành nhiệt điện, thủy điện hay xi măng, lọc hóa dầu, giấy, bột giấy sắt thép, khai khống tịa nhà số trung tâm thương mại lớn, ABB cung cấp sản phẩm dịch vụ kỹ thuật thị trường nước ta Với công nghệ sản xuất tiến tiến, ABB đem lại không riêng khởi động mềm mà cịn có dịng sản phẩm thiết bị điện chất lượng cao cấp, có tính ổn định an tồn sử dụng Do đó, thương hiệu ưu tú dành cho người tiêu dùng cân nhắc lựa chọn mua dòng thiết bị điện khơng riêng khởi động mềm Hình 12 : Khởi động mềm hãng ABB Ngồi thị trường cịn có nhiều khởi động mềm hãng khác VD Mikro,Fox,Kye,…Nhưng báo cáo em chi tiết vào hãng Khởi động mềm ABB PSTX 30-600-70 Như đề cập trên thị trường có nhều loại khởi động mềm hãng thương hiệu khác viết em lựa chọn khởi động mềm hãng ABB,sở dĩ hãng sản xuất khởi động mềm phổ biến thị trường sản phẩm hãng thơng dụng đơn giản q trình cài đặt lắp đặt Hình 13 : Khởi động mềm ABB PSTX30-600-70 Thông số kỹ thuật chi tiết Công suất motor Dòng định mức Khởi động mềm ABB PSTX với nhiều tính vượt trội giúp tăng tuổi thọ động bạn cách bảo vệ khỏi sốc điện Với nhiều tính bảo vệ động tích hợp bảo vệ tải, tải, áp, thấp áp, dòng, cân pha, thời gian khởi động dài,…sẽ giữ cho động bạn an toàn hoạt động với tải khác mạng điện khơng ổn định Bàn phím tháo rời Kiểm soát ba phase động Dãi điện áp điều khiển rộng từ 100-250 V AC, 50/60Hz Có py-pass tiết kiệm lượng dễ dàng lắp đặt Lắp đặt chế độ in-line chế độ inside delta Màn hình hiển thị hỗ trợ 16 ngơn ngữ, dễ dàng cài đặt vận hành Tích hợp Modbus RTU cho giám sát điều khiển Hỗ trợ tất giao thức truyền thơng Ứng dụng ABB PSTX30-600-70 – Bơm ly tâm – Chân vịt – Máy nén khí – Băng tải loại ngắn( loại dài nâng lên cấp ) – Thang máy , thang – Quạt li tâm ( nâng lên cấp ) – Máy nghiền, máy khuấy, máy trộn , máy xay ( nâng lên cấp ) Cách lắp đặt Hình 14 : Sơ đồ lắp đặt khởi động mềm ABB PSTX30-600-70 CHƯƠNG CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KIỂN CHUYÊN DỤNG CHO BĂNG TẢI Đôi nét hệ thống băng tải Khái niệm : Hệ thống băng tải cấu trúc học mà vật liệu vận chuyển từ vị trí sang vị trí khác Nó bao gồm chế ổ đĩa động để di chuyển vật liệu, thường dây đai,vv… Vật liệu mang theo vành đai theo chiều chuyển động dây đai để di chuyển đến vị trí mục tiêu Các thành phần bổ sung bao gồm xích, lăn, rịng rọc bánh xe Hình 15 : Một hệ thống băng tải ròng rọc Lịc sử phát triển hệ thống băng tải : Hệ thống băng tải lần phát triển vào năm 1892 Thomas Robins cho ngành cơng nghiệp than Ý tưởng đằng sau phát minh hỗ trợ chuyển động vật chất mà khơng có tham gia người Năm 1901, Công ty Thụy Điển Sandvik phát minh hệ thống băng tải thép Hệ thống băng tải thép giúp ngành công nghiệp sử dụng băng tải hoạt động nặng phức tạp dồi hỏi cần nhiều công sức đến từ người, điều mà Thomas Robins thiếu thiết kế ban đầu Hình 16 : Một hệ thống băng tải đầu tiên, dặt Milan Richard Sutcliffe phát minh băng tải vào năm 1905, thiết kế đặc biệt cho hầm mỏ Các vành đai hoạt động khu vực lịng đất để vận chuyển than khống sản khác Năm 1913, băng tải lần sử dụng ngành sản xuất Henry Ford giới thiệu băng tải dây chuyền lắp ráp Ford Motor Company Sau đó, hệ thống băng tải đặc biệt với nửa xoắn, gọi Hệ thống băng tải xoay, phát triển vào năm 1957 Công ty BF Goodrich Kể từ năm 1957, số hệ thống băng tải khác thực khắp nhà máy toàn giới Các loại hệ thống băng tải Trong báo cáo em liệt kê loại băng tải sử dụng phổ biến cơng nghiệp,ngồi kiểu băng tải cịn có nhiều loại băng tải khác em xin phép không đề cập tới a Băng chuyền mini Ngày băng tải vô thông dụng công nghiệp coi cậu bé động ngành băng tải công nghiệp Với điểm mạnh form dáng nhỏ gọn, dễ sử dụng, nên loại băng tải chuyên dụng Băng chuyền mini có ưu điểm ▪ Băng tải mini có tốc độ vận chuyển trung bình nhanh, khoảng 25100m/phút ▪ Đáp ứng hiệu suất làm việc cao: 30-150m3/giờ ▪ Có thể tích hợp nhiều cơng nghệ đại, giúp đẩy nhanh quy trình sản xuất, giải phóng sức nhân cơng đem lại tính xác, hiệu cao Hình 17 : Băng tải mini chuyên dụng Cấu tạo băng tải mini ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Kích thước: W250xL850xH300mm Dây băng PVC, màu xanh, dầy 2mm Động giảm tốc 25W/220V Bộ điều khiển tốc độ vô cấp Senser quang phát sản phẩm Khung nhôm định hình 20x40 Truyền động nhơng xích Tấm đỡ dây băng hộp xích SUS Con lăn đỡ dây băng rulo kéo SUS b Băng tải cao su Băng tải cao su phần quan trọng thiếu hệ thống truyền tải, dùng để tải vật liệu nhà máy, xí nghiệp, cơng ty sản xuất gạch, ngói, xi măng, điểm khai thác cát, sỏi, ngành sản xuất thép hay nhà máy nhiệt điện, đặc biệt nhiều ngành khai thác than, khoáng sản… Với đặc điểm cấu tạo Lõi thép làm nên đặc tính cho sản phẩm, độ bền kéo độ dãn dài Hai loại sử dụng chủ yếu là: lưới dệt lưới thép Hai lớp cao su, lớp bao phủ lớp bên băng để bảo vệ lõi thép đặc tính băng Để đảm bảo tính an tồn thời gian sử dụng điều khiện làm việc khắc nghiệt, tất lớp cao su bao phủ khử tĩnh điện khử ozone Băng tải cao su giúp giảm sức lao động người tăng suất, hiệu suất cơng việc Hiện có nhiều nhu cầu khác sử dụng băng tải nên có nhiều loại băng tải để khách hàng lựa chọn cho phù hợp nhu cầu, đồng thời mang lại hiệu cao Các loại Băng tải có thị trường là: ▪ ▪ ▪ ▪ Băng tải cao su trơn Băng tải cao su gân V Băng tải chịu nhiệt Băng tải cáp thép Hình 18 : Băng tải cao su c Băng tải lăn Đây băng tải phổ biến công nghiệp Sử dụng chủ yếu cho công nghiệp thực phẩm, có nhiệm vụ vận chuyển sản phẩm, giá đỡ thùng hàng Loại băng tải chia làm loại khác bao gồm: băng tải lăn nhựa, băng tải lăn thép mạ kẽm, băng tải lăn nhựa PVC, băng tải lăn truyền động motor Các loại lăn thị trường ▪ ▪ ▪ ▪ Con lăn Inox Con lăn thép mạ kẽm Con lăn nhựa Con lăn thép Cấu tạo băng tải lăn ▪ Kích thước lăn băng tải tiêu chuẩn Quốc tế: Ø25, Ø32, Ø38, Ø42, Ø49, Ø60, Ø76, Ø114, tải; ▪băng Gia công lăn băng tải phụ thuộc vào kích thước tốc độ ▪ Trục lăn phải đủ độ cứng; ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Vịng bi lăn có nguồn gốc rõ ràng; Con lăn phải lắp cho đồng tâm mặt; Khi chế tạo lăn cần đảm bảo lăn chạy không bị lắc quay trơn đều; Bề mặt lăn phải xử lý sáng bóng; Vật liệu làm lăn gồm: thép, Inox, nhựa, cao su ; d Băng tải xích Là loaih băng tải sử dụng phổ biến ngành công nghiệp thực phẩm Với hệ thống băng tải giúp truyền tải sản phẩm tươi sống hoạc chế biến cách an toàn vệ sinh Hơn nữa, băng tải xích sử dụng rộng rãi khâu hoàn tất kim loại ngành công nghiệp phân phối, ngành ô tô Băng tải xích đặc điểm trội: ▪ Thích hợp với nhiều điều kiện mơi trường nhờ sức chịu đựng tốt từ vật liệu inox 304 có độ bền cao, chịu trọng lượng lớn ▪ Chịu khắc nghiệt, bào mòn nhờ kết cấu vững ▪ Vận chuyển loại vật liệu lớn với hiệu suất cao ▪ Tuổi thọ cao, tiết kiệm chi phí, vận hành trơn tru q trình hoạt động ▪ Hiệu cao, tiết kiệm thời gian sức người Hình 19 : Băng tải xích Cấu tạo băng tải xích: ▪ ▪ ▪ Khung, sườn băng tải mạ kẽm-inox Tủ điện, biến tần, nút dừng khẩn cấp, nút nguồn ON/OFF Dây băng tải xích inox với đặc điểm trội Dây băng tải xích nhựa với cấu tạo đơn giản, thích hợp với nhiều địa hình nhờ khối lượng nhẹ so với inox ▪ ▪ Động giảm tốc chuyển động loại động giảm tốc có cơng suất 0.2, 0.4, 0.75, 1.5 2.2kW ▪ Có tay đỡ chắn sản phẩm ▪ Ngoài dùng để vận chuyển loại vật liêu nặng gạch đá, xi măng, băng tải xích cịn ứng dụng trong:Q trình lắp ráp thiết bị điện tử TV, tủ lạnh, máy lạnh,tải vật liệu dạng hộp, nước uống đóng chai, nước sản xuất nước giải khát hay vận chuyển loại nông sản điều, cà phê,… Các giải pháp điều kiển chuyên dụng hệ thống băng tải Cũng máy móc khác, hệ thống băng tải khơng dựa vào phận phận khí Thiết bị đo lường điện điện tử sử dụng rộng rãi để điều khiển hệ thống băng tải Sau số thành phần phổ biến sử dụng để điều khiển hệ thống băng tải VFD động : Động thường sử dụng làm cấu truyền động cho tất loại hệ thống băng tải Động hoạt động với trợ giúp truyền động tần số thay đổi (VFDs) VFD điều khiển động cung cấp lượng để hoạt động Nó cung cấp chức chuyên biệt để thực hiệu ứng dụng vận chuyển, chẳng hạn ngăn băng tải chuyển động ngược chiều tăng / giảm tốc độ động Hình 20 : Cảm biến tiện cận dùng hệ thông băng tải Cảm biến tiệm cận : Cảm biến tiệm cận đồng hóa hoạt động hệ thống băng tải với hệ thống, máy móc khác Chúng phát có vật liệu để bắt đầu dừng băng tải (nghĩa dừng băng tải vật liệu khơng phía cấp liệu khởi động băng tải nguyên liệu đến phía cấp liệu Cảm biến độ gần báo hiệu thiết bị cấp tiếp theo, chẳng hạn máy đóng hộp, bắt đầu hoạt động vật liệu đến Bộ điều khiển giao diện người-máy (HMI) : Bộ điều khiển HMI điều khiển hoạt động hệ thống băng tải Chúng cho phép người vận hành thiết lập chế độ chức khác (chẳng hạn vận hành tự động thủ công), tăng giảm tốc độ băng tải qua động giúp quản lý điều kiện cảnh báo Hệ thống băng tải trở thành thành phần quan trọng thay ngành công nghiệp khác nhau, đặc biệt ngành sản xuất Chúng chuyển vật liệu mà khơng có tham gia người sử dụng hoạt động mà tham gia người bị nghiêm cấm Ví dụ, hoạt động chiết rót thực phẩm dược phẩm, nguyên liệu chuyển đến trạm chiết rót thơng qua hệ thống băng tải Hệ thống băng tải giúp vận chuyển vật liệu cồng kềnh quãng đường dài kho, cho phép vận chuyển vật liệu nặng thời gian ngắn tăng độ an toàn cho vật liệu Trong tuần tới, đề cập đến chiến lược bảo trì, hệ thống băng tải thơng minh mắt cách tính tốc độ băng tải Tài liệu tham khảo [1] Catalog Siemens [2] Catalog ABB [3] Slide trang bị điện thầy Nguyễn Mạnh Linh ... hoạt động khởi động mềm 16 Các hãng khởi động mềm 17 Khởi động mềm ABB PSTX 30-600-70 22 CHƯƠNG 25 CÁC GIẢI PHÁP ĐIỀU KIỂN CHUYÊN DỤNG CHO BĂNG TẢI 25... thọ động điện loại thiết bị điện khác Mặc khác, khởi động mềm hỗ trợ việc khởi động mềm dừng mềm động Để thực điều này, khởi động mềm điều khiển đóng cắt thyristor để tăng từ từ điện áp khởi động, ... điểm khởi động mềm Trước hết, khởi động mềm thiết bị hỗ trợ trình khởi động bảo vệ động có cố Phương pháp khởi động truyền thống có dịng momen khởi động lớn, gây tải khí động sụt áp lưới điện