Thiết kế giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh dùng động cơ không đồng bộ khởi động trực tiếp từ lưới điệnThiết kế giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh dùng động cơ không đồng bộ khởi động trực tiếp từ lưới điệnThiết kế giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh dùng động cơ không đồng bộ khởi động trực tiếp từ lưới điệnThiết kế giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh dùng động cơ không đồng bộ khởi động trực tiếp từ lưới điệnThiết kế giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh dùng động cơ không đồng bộ khởi động trực tiếp từ lưới điện
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ==========o0o========== ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP Mã Học Phần: 13318 Học kỳ: – Năm học: 2022 – 2023 Đề tài: Thiết kế giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh dùng động không đồng khởi động trực tiếp từ lưới điện SINH VIÊN: MÃ SINH VIÊN: LỚP Ngành Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Chuyên ngành Điện tự động công nghiệp Giảng viên hướng dẫn: Bộ môn: Khoa: PGS.TS HỒNG XN BÌNH Điện tự động cơng nghiệp Điện – điện tử HẢI PHÒNG – 12/2022 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU DANH MỤC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm qua, hệ thống trạm lạnh nước ta ứng dụng rộng rãi ngành với quy trình cơng nghệ máy móc thiết bị vận hành quy trình giám sát đóng vai trị vơ quan trọng Giúp kiểm soát việc vận hành đảm bảo độ an toàn hệ thống trạm lạnh Vì trạm giám sát với cơng nghệ đại ngày phát triển Mục đích nghiên cứu đề tài Thiết kế giám sát cho trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu hệ thống trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh Phạm vi nghiên cứu bao gồm: xây dựng cấu trúc giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh, sơ đồ P&ID phục vụ giám sát, lựa chọn thiết bị giám sát, xây dựng mạch đo tín hiệu biến đổi, xây dựng cấu trúc giám sát thuật tốn chương trình giám sát Phương pháp nghiên cứu khoa học Để thiết kế hệ thống giám sát ta sử dụng phương pháp như: − Về mặt lý thuyết: Tìm hiểu cấu trúc chung cho hệ thống giám sát trạm lạnh, thiết kế vẽ cho hệ thống trạm lạnh − Về mặt mô giám sát: Sử dụng phần mềm Step7 để xây dựng khâu giám sát Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Giúp ta sử dụng thông thạo phần mềm Step7, AutoCad, … qua nghiên cứu hiểu rõ đề tài CHƯƠNG Khái quát chung hệ thống giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh 1.1 Khái quát chung hệ thống lạnh 1.1.1 Khái niệm tự động hóa hệ thống lạnh Tự động hóa hệ thống lạnh trang bị cho hệ thống lạnh, dụng cụ mà nhờ dụng cụ vận hành toàn hệ thống lạnh phần thiết bị cách tự động, chắn, an toàn với độ tin cậy cao mà không cần tham gia trực tiếp cơng nhân vận hành Trong q trình vận hành trạm lạnh, nhiệt độ đối tượng cần làm lạnh thường bị biến động tác động dịng nhiệt khác từ bên ngồi vào từ bên buồng lạnh Giữ cho nhiệt độ không đổi hay thay đổi phạm vi cho phép nhiệm vụ điều chỉnh máy lạnh Đôi việc điều chỉnh q trình cơng nghệ lạnh khác lại phải làm thay đổi nhiệt độ, độ ẩm đại lượng vật lý khác theo chương trình định Hệ thống tự động có chức điều khiển toàn làm việc hệ thống máy lạnh, trì chế độ vận hành tối ưu giảm tổn hao sản phẩm phòng lạnh Bên cạnh việc trì tự động thơng số (nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, lưu lượng, mức lỏng…) giới hạn cho, cần bảo vệ hệ thống thiết bị tránh chế độ làm việc nguy hiểm Đây yêu cầu bảo vệ hệ thống tự động Tự động hóa làm việc trạm lạnh có ưu điểm so với điều khiển tay giữ ổn định liên tục chế độ làm việc hợp lý Ưu điểm kéo theo loạt ưu điểm tăng thời gian bảo quản, nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm tiêu hao điện năng, tăng tuổi thọ độ tin cập máy thiết bị, giảm chi phí nước làm mát, giảm chi phí vận hành chi phí lạnh cho đơn vị sản phẩm góp phần hạ giá thành sản phẩm… Việc bảo vệ tự động thực nhanh chóng, đảm bảo tin cậy thao tác người Tuy nhiên việc trang bị hệ thống tự động cho trạm lạnh hợp lý hoạch toán kinh tế có lợi có nhu cầu tự động hóa khơng thể điều khiển tay tính xác q trình, lý khác cơng nghệ địi hỏi phải thực môi trường động hại dễ cháy nổ… Trong tất q trình tự động hóa điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu, báo động bảo vệ q trình tự động điều chỉnh có ý nghĩa Trong hệ thống lạnh, máy nén lạnh thiết bị quan trọng Nó định vấn đề sau: − Năng suất lạnh, suất tiêu hao điện năng; − Tuổi thọ; − Độ tin cậy an tồn hệ thống lạnh; Do đó, tự động hóa máy nén lạnh đóng vai trị quan trọng việc tự động hóa hệ thống lạnh Tự động hóa máy nén lạnh bao gồm: − Điều chỉnh tự động suất lạnh; − Điều khiển, bảo vệ hệ truyền động điện lai máy nén lạnh; − Bảo vệ máy nén khỏi điều kiện làm việc nguy hiểm áp suất đầu đẩy cao, áp suất cửa hút thấp, hiệu áp suất dầu bôi trơn thấp; nhiệt độ đầu đẩy cao, nhiệt độ dầu bôi trơn cao thấp; áp suất lưu lượng nước làm mát, nhiệt độ nước làm mát cao − Hệ thống giám sát: thị báo động tình trạng cơng tác máy nhằm bảo đảm vận hành tự động toàn hệ thống lạnh 1.1.2 Phân loại thiết bị tự động hóa hệ thống lạnh Ta phân loại thiết bị tự động theo đặc trưng khác nhau: − − − − a Theo chức phân thiết bị tự động ra: Tự động điều khiển; Tự động điều chỉnh; Tự động báo hiệu, báo động (âm ánh sáng); Tự động bảo vệ; b Theo đối tượng hệ thống: phân thiết bị phục vụ cho hệ thống lạnh bơm nhiệt hệ thống điều hịa khơng khí nhiên hệ thống điều hịa khơng khí cịn có nhiều u cầu đặc biệt thiết bị tự động khác c Theo đối tượng phân thiết bị tự động phục vụ cho: − Máy nén; − Thiết bị ngưng tụ (bình ngưng, dàn ngưng thiết bị kết hợp làm mát nước, khơng khí kết hợp gió nước); − Thiết bị bay (làm lạnh chất lỏng làm lạnh trực tiếp khơng khí, trực tiếp sản phẩm…); − Buồng lạnh (trực tiếp hay nước muối); − Vịng tuần hồn chất tải nhiệt hệ thống lạnh làm mát nước tuần hoàn qua tháp giải nhiệt hay bơm nhiệt vịng tuần hồn cấp nhiệt cho hộ tiêu thụ; − Vịng tuần hồn chất tải lạnh hệ thống lạnh gián tiếp; − Nguồn nhiệt hay nguồn cung cấp nhiệt cho bơm nhiệt, ví dụ nước giếng, nước tự nhiên, lòng đất, địa nhiệt, lượng mặt trời, khơng khí thải, thải, khí thải có mức lượng cao để tái sinh nhiệt… Nguồn nhiệt gần tương tự vịng tuần hồn chất tải lạnh không ổn định hộ tiêu thụ lạnh nên cần tự động hóa mức độ cao nhiều d Theo nguyên tắc làm việc chia thiết bị tự động làm việc theo: − Cơ cấu khí (van tiết lưu nhiệt); − Tiếp điểm điện (các loại khí cụ điện rơle nhiệt, rơle kiểu điện áp, kiểu dòng điện…); − Kết hợp điện (rơle nhiệt độ hay thermostat, rơle áp suất hay pressostat…); e Theo đại lượng điều chỉnh bảo vệ phân ra: − Các thiết bị tự động điều khiển, điều chỉnh, báo hiệu, bảo vệ áp suất, ví dụ: áp suất dầu cao, áp suất dầu thấp, hiệu áp dầu… − Nhiệt độ, ví dụ nhiệt độ cuộn dây, nhiệt độ dầu, … độ nhiệt hút tn − Độ ẩm tương đối buồng lạnh; − Mức lỏng L (lever) bình bay hơi, mưc dầu bình tach dầu máy nén; − Lưu lượng F (Flow) ví dụ dầu máy nén trục vít f Phương pháp điều chỉnh: Theo bậc, liên tục hai vị trí Hệ thống điều chỉnh − − − − liên tục lại chia loại như: P – Proportinal điều chỉnh liên tục tỷ lệ; I – Integral điều chỉnh liên tục tích phân; PI – Proportinal integral điều chỉnh liên tục tỷ lệ tich phân; PID – Prop.In + Derativ0065 điều chỉnh liên tục tỷ lệ vi phân tich phân nghĩa điều chỉnh với cân đối cho toàn hệ thống Loại điều chỉnh theo hai vị trí “ON – OFF” thường thiết bị có nguyên tắc làm việc theo kiều tiếp điểm điện kết hợp điện có hai tiếp điểm đóng ngắt “ON – OFF” g Theo phương pháp truyền động cung chia làm hai loại: tác động trực tiếp tác động gián tiếp Tác động trực tiếp thiết bị có cấu ví dụ van điều chỉnh nước bình ngưng, van tiêt lưu nhiệt Còn loại ác động gián tiếp nhờ nguồn lượng truyền động phụ điện, điện tử khí nén thủy lực để tác động cho thiết bị tự động hoạt động 1.1.3 Sơ đồ cấu trúc máy nén lạnh Pistong Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc máy nén lạnh Pistong Dưới bảng thích phần tử máy nén lạnh: Bảng 1.1 Danh sách phần tử Ký hiệu Tên Block máy: đúc gang, lắp hệ thống làm mát Caste: thu hồi dầu ket chung Trục khuỷu Xilanh pittong Tay biên bảng trục Đầu đẩy máy nén Đường góp chung đầu đẩy Hình cấu trúc chung hệ thống lạnh cơng nghiệp: Hình 1.2 Cấu trúc chung hệ thống lạnh công nghiệp − Nguyên lý hoạt động hệ thống lạnh: Môi chất lạnh nén áp suất cao sau đưa vào dàn ngưng tụ để ngưng tụ thành dạng lỏng Ở dàn ngưng tụ môi chất lạnh toả nhiệt, môi chất lạnh lỏng đẩy vào dàn bay (dàn lạnh) Ở dàn lạnh môi chất lỏng sôi thu nhiệt môi trường Môi chất lỏng chuyển thành dạng hút trở lại máy nén để tiếp tục chu trình − Điểm đo Đ7: đo áp suất âm 1.2 Lựa chọn hệ thống giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh Để thuận tiện cho vận hành giám sát ta lựa chọn phương án giám sát chỗ giám sát từ xa cho hệ thống Giám sát chỗ bao gồm tủ điện giám sát, đèn Giám sát từ xa ta cần đưa tín hiệu từ trường để hiển thị hình phịng điều khiển 10 CHƯƠNG THIẾT KẾ GIÁM SÁT TRẠM LẠNH CÓ NHIỀU MÁY NÉN LẠNH SỬ DỤNG PLC S7-300 3.1 Thiết kế mạch đầu vào cho PLC S7 – 300 − Bản vẽ 20: Mạch đầu vào PLC (1/5) lấy nguồn 220VAC từ vẽ mạch chuyển nguồn điện áp (02-5E) cấp đến tiếp điểm rơle trung gian − Bản vẽ 21: Mạch đầu vào PLC (2/5) lấy nguồn 220VAC từ vẽ mạch chuyển nguồn điện áp (02-5E) cấp đến tiếp điểm rơle trung gian − Bản vẽ 22: Mạch đầu vào PLC (3/5) lấy nguồn 220VAC từ vẽ mạch chuyển nguồn điện áp (02-5E) cấp đến tiếp điểm rơle trung gian − Bản vẽ 23: Mạch đầu vào PLC (4/5) lấy nguồn 220VAC từ vẽ mạch chuyển nguồn điện áp (02-5E) cấp đến tiếp điểm rơle trung gian tiếp điểm cầu dao tự động − Bản vẽ 24: Mạch đầu vào PLC (5/5) lấy nguồn 220VAC từ vẽ mạch chuyển nguồn điện áp (02-5E) cấp đến tiếp điểm cầu dao tự động 46 47 48 3.2 Thiết kế mạch đầu cho PLC S7 – 300 − Bản vẽ 25: Mạch đầu PLC (1/4) lấy nguồn 220VAC nguồn điện áp (02-5E) cấp đến đèn báo mức − Bản vẽ 26: Mạch đầu PLC (2/4) lấy nguồn 220VAC nguồn điện áp (02-5E) cấp đến đèn báo mức − Bản vẽ 27: Mạch đầu PLC (3/4) lấy nguồn 220VAC nguồn điện áp (02-5E) cấp đến đèn báo mức − Bản vẽ 28: Mạch đầu PLC (4/4) lấy nguồn 220VAC nguồn điện áp (02-5E) cấp đến đèn báo mức từ vẽ mạch chuyển từ vẽ mạch chuyển từ vẽ mạch chuyển từ vẽ mạch chuyển 49 50 51 52 53 KẾT LUẬN Với nhiệm vụ đề tài đồ án “Thiết kế giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh sử dụng động không đồng khởi động trực tiếp từ lưới điện” Trong trình làm đồ án em hoàn thành mục tiêu sau: + Đưa yêu cầu hệ thống giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh + Xây dựng cấu trúc P&ID + Lựa chọn sensor lắp đặt + Thiết kế tủ điện giám sát + Thiết kế mạch cấp nguồn, mạch rơle trung gian, mạch đầu vào đầu PLC + Xây dựng chương trình giám sát mơ STEP7 Mặc dù cố gắng vận dụng hết khả trình làm đồ án kiến thức hạn chế nên đồ án cịn thiếu sót chưa sâu vào vấn đề cịn thiếu như: + Chưa có chương trình mơ PLC + Phần xây dựng kết nối với PLC sơ sài chưa đầy đủ + Tài liệu thiết bị chưa chi tiết + Chưa thiết kế khâu giám sát chỗ từ xa Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy PGS.TS Hồng Xn Bình giúp đỡ em trình thực đề tài Em mong thầy bảo góp ý, sửa chữa để đồ án hoàn thành cách tốt Em xin chân thành cảm ơn! 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS TS Hồng Xn Bình, Trang bị điện – điện tử máy công nghiệp, Nhà xuất Hàng Hải, 2015 [2] Phan Xuan Minh, Vũ Văn Hà, Nguyễn Dỗn Phước, Tự động hóa với SIMATIC S7-300, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2011 55 ... hệ thống trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh Phạm vi nghiên cứu bao gồm: xây dựng cấu trúc giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh, sơ đồ P&ID phục vụ giám sát, lựa chọn thiết bị giám sát, xây dựng... sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh Để thuận tiện cho vận hành giám sát ta lựa chọn phương án giám sát chỗ giám sát từ xa cho hệ thống Giám sát chỗ bao gồm tủ điện giám sát, đèn Giám sát từ xa ta... T5 Chức Giám sát áp suất cửa hút máy nén Giám sát áp suất cửa đẩy máy nén Giám sát áp suất van chiều Giám sát áp suất bình ngưng Giám sát nhiệt độ bình ngưng Giám sát lưu lượng nước Giám sát áp