Hcmute thiết kế, chế tạo, trang bị hệ thống điều khiển cho mô hình tủ cấp đông hai cấp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO, TRANG BỊ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MƠ HÌNH TỦ CẤP ĐÔNG CẤP S K C 0 9 MÃ SỐ: T2014-62 S KC 0 5 Tp Hồ Chí Minh, 2014 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam MỤC LỤC PHẦNI: MỞ ĐẦU PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chƣơng I: Đánh giá tình trạng mơ hình tủ cấp đơng 1.1 Tình trạng thiết bị mơ hình …………………………………………… Trang 04 Chƣơng II: Trang bị hệ thống điện điều khiển cho mơ hình tủ cấp đơng 2.1 Sơ đồ ngun lý hoạt động tủ cấp đông hai cấp … ………… ……… Trang 05 2.2 Thiết kế mạch điện cho mơ hình …………………………………… … …….Trang 08 2.3 Tổng quan thiết bị điều khiển bảo vệ hệ thống … ……… Trang 11 Chƣơng III: Chế tạo – lắp đặt hệ thống điều khiển 3.1 Vật tư, thiết bị sử dụng chế tạo lắp đặt ……………………….……………Trang 18 3.2 Tủ điện sau chế tạo ……… …………………………………………Trang 19 Chƣơng IV: Vận hành hệ thống cấp đông hai cấp 4.1 Khởi động hệ thống ……………………… …………………………………Trang 20 4.2 Dừng hệ thống ………………………… ………………………………………Trang 23 CHƢƠNG V: KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận………… ………………………………………….………………… Trang 26 3.2Kiến nghị………………………………….…………….…………….………….Trang 26 Trang Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam PHẦN I – MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài nƣớc Hiện hệ thống cấp đông sử dụng hai máy nén riêng biệt có nhà máy chế biến thủy sản lớn khu vực đồng sông Cửu long số nhà máy lớn khác nước ta Tại xưởng nhiệt điện lạnh, khoa Cơ Khí Động Lực có hệ thống cấp đơng hai cấp lại sử dụng máy nén tích hợp hai cấp nén máy Theo tìm hiểu tác giả, trường cao đẳng nghề trường đại học đào tạo ngành Điện lạnh khu vực phía nam chưa có trường trang bị hệ thống cấp đông sử dụng hai máy nén riêng biệt 1.2 Tính cấp thiết đề tài Với việc trang bị thêm hệ thống điều khiển, mô hình tủ cấp đơng hai cấp xưởng Công nghệ Nhiệt-Điện lạnh hoạt động hệ thống thực tế, đạt yêu cầu nhiệt độ hệ thống cấp đông ( -30oC) Giảng viên sinh viên thao tác, vận hành thực tế hệ thống nhằm giúp cho sinh viên có kỹ thực tiễn vận hành hệ thống lạnh hai cấp 1.3 Mục tiêu đề tài Với việc trang bị thêm hệ thống điều khiển, mơ hình hệ thống lạnh hai cấp hoạt động hệ thống thực đạt nhiệt độ  -30oC 1.4 Cách tiếp cận đề tài Tìm hiểu thực tế nhu cầu thiết bị phục vụ cho giảng dạy học tập Trang Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam 1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu Lý thuyết kết hợp với thực tiễn 1.6 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 1.6.1 Đối tƣợng nghiên cứu Hệ thống cấp đông hai cấp 1.6.2 Phạm vi nghiên cứu Trang bị điện điều khiển cho mơ hình hệ thống cấp đông hai cấp, chạy hai máy nén riêng biệt xưởng Nhiệt Trang Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam PHẦN - NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƢƠNG I – ĐÁNH GIÁ TÌNH TRẠNG MƠ HÌNH TỦ CẤP ĐƠNG HAI CẤP 1.1 Tình trạng thiết bị mơ hình 1.1.1 Máy nén Vận hành ổn định, máy chạy êm 1.1.2 Dàn ngƣng Quạt dàn ngưng vận hành ổn định, hiệu giải nhiệt tốt 1.1.3 Dàn lạnh Quạt dàn lạnh vận hành ổn định, hiệu giải nhiệt tốt 1.1.4 Van điện từ Van đóng mở hồn tồn, khơng bị hở hay rị rỉ 1.1.5 Hệ thống ống dẫn Các ống dẫn ga, dầu hoàn toàn kín, khơng rị rỉ nạp ga, nạp dầu cho hệ thống Trang Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam CHƢƠNG 2: TRANG BỊ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MƠ HÌNH TỦ CẤP ĐƠNG HAI CẤP TẠI XƢỞNG NHIỆT 2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động tủ cấp đơng hai cấp Sơ đồ ngun lý tính toán MNCA MNTA TBNT 1kg Qk VTL1 TBBH Qo VTL2 Hình 1.1–Sơ đồ ngun lí tính tốn Đồ thị T lgP 10 Pk Ptg Po Tk 10 Tk h Luan van Ttg To Trang s Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam Sơ đồ nguyên lý thực tế tủ cấp cấp đông cấp EVAPORATOR CONDENSER INTERMEDIATE VESSEL LS LS LIQUID SEPERATOR OIL SEPERATOR LIQUID SEPERATOR OIL SEPERATOR LP COM HP COM RECEIVER NOTE EXPANSION VALVE SOLENOID VALVE STOP VALVE SAFE VALVE GAUGE FILTER HP DISCHARGE LINE LP SUCTION LINE IP LINE HP LIQUID LINE OIL LINE Hình 1.2 – Sơ đồ nguyên lý thực tế Trang Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hồi Nam Các thơng số tính tốn Nhiệt độ ngưng tụ tk = 42 0C Nhiệt độ bay t0 = - 42 0C Độ hoàn nhiệt ∆ h hn = 0C Thơng số chu trình Điểm nút t (0C) v(dm3/kg) h(kJ/kg) -42 0.958 224.8 387 21.02 3.919 67.618 420.845 -7.15 3.919 59.467 402.279 67.47 16.023 16.97 438 42 16.023 0.891 251.75 -7.15 3.919 17.557 251.75 -4.15 16.023 0.769 195 -42 0.958 42 195 -7.15 3.919 0.763 191.43 10 -42 0.958 0.706 151.63 P (bar) Bảng 1.1 – Các thơng số điểm nút chu trình 2.2 Thiết kế mạch điện cho mơ hình tủ cấp đơng 2.2.1 Thiết kế mạch điện điều khiển Trang Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam * Sơ đồ mạch điện Trang Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam 2.2.2 Thiết kế mạch điện động lực Trang Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hồi Nam Hình 2.2 Cấu tạo rơ le áp suất kép kiểu KP15 Danfoss a) Cấu tạo b,c,d) Tiếp điểm ON-OFF Vít đặt áp suất thấp (LP) Lị xo vi sai 13 Vít đấu dây điện Vít đặt vi sai (LP) Hộp xếp dãn nở 14 Vít nối đất Tay địn 10 Đầu nối áp suất thấp 15 Lối luồn dây điện Vít đặt áp suất cao (HP) 11 Đầu nối áp suất cao 16 Cơ cấu lật để đóng mở tiếp Lị xo 12 Tiếp điểm điểm nhanh dứt khốt 18 Tấm khố 19 Tay địn 30 Nút reset CHƢƠNG 3: CHẾ TẠO-LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 3.1 Vật tƣ, thiết bị sử dụng chế tạo, lắp đặt STT Tên vật tƣ Đơn vị tính Số lƣợng Xuất xứ 01 Rơ le nhiệt độ điện tử Eliwelli 181 Cái 01 Taiwan 02 Cầu chì đèn, 1A Cái 01 Việt Nam 03 Nút nhấn start Cái 01 Yongsung, korea 04 Nút nhấn stop Cái 01 Yongsung, korea 05 Đèn báo Wiz Cái 08 Việt Nam 06 Tủ điện kín nước, thép dày 0.8mm, Cái 01 Việt Nam kích thước 300L x 300W x 200H Trang 17 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam 07 Đồng hồ dầu đo áp suất cao Cái 01 Taiwan 08 Đồng hồ dầu đo áp suất thấp Cái 02 Taiwan 09 Rơ le áp suất kép Cái 02 Danfoss 10 Rơ le thời gian (timer), dãi điều Bộ 01 Taiwan chỉnh 12 11 Rơ le trung gian 14 chân Cái 05 China 12 Conactor MC-9 Cái 03 LS (korea) 13 Contac xoay vị trí Cái 02 Yongsung 14 CB pha, 20 A Cái 01 Taiwan 15 Đầu Cos chĩa, 1.25-Y Bịch 01 Việt Nam 16 Dây điện điều khiển 0.5mm2 Mét 50 Lion 17 Tụ đề 20µF Cái 01 Việt Nam 18 Tụ đề 40µF Cái 01 Việt Nam 3.2 Tủ điện sau đƣợc chế tạo lắp đặt Hình ảnh tủ điện sau chế tạo lắp đặt Trang 18 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hồi Nam Hình 3.1 Tủ điện lắp hệ thống CHƢƠNG 4: VẬN HÀNH HỆ THỐNG CẤP ĐÔNG HAI CẤP 4.1 Khởi động hệ thống 1) Kiểm tra điện đủ điện áp, môi chất mức quy định, dầu bôi trơn máy nén mức quy định, kiểm tra tình trạng đóng mở van hệ thống, hệ thống khơng có rị rỉ, thiết bị bảo vệ, báo động, điều khiển trạng thái tốt 2) Mở thông tất van chặn từ máy nén cao áp đến thiết bị ngưng tụ, từ thiết bị ngưng tụ đến bình chứa cao áp, từ thiết bị bay đến máy nén thấp áp Các van hút, đẩy máy nén, van tiết lưu (hoặc van chặn trước tiết lưu ) đóng 3) Nhấn nút RUN tủ điện để cấp nguồn, sau bật cơng tắc xoay sang vị trí ON quạt dàn lạnh dàn ngưng làm việc, kiểm tra quạt có làm việc hay khơng Nhấn nút RUN Gạt công tắc xoay quạt sang ON Trang 19 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam Hình 4.1 4) Mở van đầu đẩy máy nén cao áp sau cho động máy nén cao áp làm việc cách gạt công tắc xoay máy nén cao áp sang vị trí ON, kiểm tra mức dầu Khi vòng tua đạt định mức từ từ mở van đầu hút máy nén cao áp Van hút, đẩy máy nén thấp áp đóng Gạt cơng tắc MNCA xoay sang ON Hình 4.2 Trang 20 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam 5) Mở van chặn cho lỏng tiết lưu vào bình trung gian, điều chỉnh áp suất ptg đưa mức lỏng bình trung gian định mức cách quan sát mức tuyết bám ống thủy tối Hình 4.3 Mở van chặn cấp lỏng vào bình trung gian Trang 21 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam Đƣa mức lỏng bình trung gian mức quy định Hình 4.4 6) Khi áp suất mức lỏng bình trung gian định mức, mở van đầu đẩy máy nén thấp áp, cho động máy nén thấp áp làm việc, đồng thời van điện từ đường cấp dịch vào dàn lạnh mở, kiểm tra mức dầu Sau từ từ mở van đầu hút máy nén thấp áp Quan sát đồng hồ áp suất điều chỉnh cho phù hợp 8) Quan sát thông số làm việc hệ thống máy nén Nếu thơng số dải cơng tác khởi động máy xong 4.2 Dừng hệ thống 4.2.1 Dừng máy bình thƣờng 1) Hút ga thiết bị bay , bình trung gian cách đóng van chặn đường cấp dịch vào bình trung gian Trang 22 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam Hình 4.5 Đóng van chặn cấp lỏng vào bình trung gian 3) Khi bình trung gian dàn lạnh kiệt ga , đóng van đầu hút máy nén thấp áp lại sau đótắt máy nén thấp áp , đóng van đẩy máy nén thấp áp ,bằng cách gạt cơng tắtxoay máy nén thấp áp sang vị trí OFF.Sau đóng van đầu hút , tắt máy đóng van đầu đẩy máy nén cao áp ,bằng cách gạt cơng tắt xoay máy nén cao áp vị trí OFF.Sauđónhấn nút STOP tủ điện để ngắt nguồn 4.2.2 Dừng máy cố Khi vận hành hệ thống có thơng số lệch khỏi dải cơng tác phải hiệu chỉnh lại Nếu có cố bất ngờ phải tiến hành: 1) Tắt động hai máy nén, quạt cách nhấn nút STOP tủ điện Nhấn nút STOP Trang 23 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hồi Nam Hình 4.6 2) Đóng van hút máy nén thấp áp, cao áp, van cấp dịch vào bình trung gian, động dừng hẳn đóng van đầu đẩy máy nén thấp áp ,cao áp 3) Tiến hành khắc phục cố CHƢƠNG V : KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 3.1 Kết luận Trang 24 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam Đề tài “ tính tốn, thiết kế, chế tạo hệ thống điện điều khiển cho mơ hình tủ cấp đơng hai cấp xưởng Nhiệt” đáp ứng đầy đủ mục tiêu mà đề tài đặt Thông qua đề tài, mơ hình tủ cấp đơng hai cấp vận hành ổn định góp phần tạo thêm thiết bị thực tế để sinh viên thao tác, vận hành trình học tập 3.2 Kiến nghị Với kết đạt đề tài, thiết bị tủ cấp đơng hai cấp hồn thiện phần khí phần điện điều khiển Qua thiết bị này, sinh viên chun ngành Cơng nghệ NhiệtĐiện lạnh học tập vận hành, xử lý cố trực tiếp hệ thống, giúp sinh viên hình thành thêm kỹ để vận hành hệ thống lạnh hai cấp với hai máy nén cấp cấp hai riêng biệt PHỤ LỤC Một số hình ảnh hệ thống sau lắp đặt Trang 25 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam Trang 26 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam Trang 27 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam Trang 28 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Võ Chí Chính,Hệ thống máy thiết bị lạnh,NXB Khoa học Kỹ thuật,2006 [2] PGS.TS Nguyễn Đức Lợi, Hướng dẫn thiết kế hệ thống lạnh, NXB Khoa học Kỹ thuật,2006 [3] PGS.TS Nguyễn Đức Lợi, Máy thiết bị lạnh, NXB Khoa học Kỹ thuật,2005 [4] PGS.TS Nguyễn Đức Lợi, Kỹ thuật lạnh sở, NXB Khoa học Kỹ thuật,2005 [5] PGS.TS Nguyễn Đức Lợi,Tự động hóa hệ thống lạnh, NXB Khoa học Kỹ thuật,2005 [6] PGS.TS Nguyễn Đức Lợi,Môi chất lạnh, NXB Khoa học Kỹ thuật,2005 [7] TS Lê Xuân Hòa,Máy thiết bị lạnh [8] TS Lê Xuân Hòa,Kỹ thuật lạnh sở [9] Trần Thanh Kỳ,Máy lạnh, NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh,2006 [10].Th.s Phan Thị Thanh Quế, Công nghệ chế biến thủy hải sản Trang 29 Luan van S K L 0 Luan van Đề tài nghiên cứu khoa học cấp trường – T 2014 – 62 ThS Lại Hoài Nam Trang 30 Luan van ... …………………………………………… Trang 04 Chƣơng II: Trang bị hệ thống điện điều khiển cho mơ hình tủ cấp đơng 2.1 Sơ đồ ngun lý hoạt động tủ cấp đông hai cấp … ………… ……… Trang 05 2.2 Thiết kế mạch điện cho mô hình ……………………………………... có trường trang bị hệ thống cấp đông sử dụng hai máy nén riêng biệt 1.2 Tính cấp thiết đề tài Với việc trang bị thêm hệ thống điều khiển, mơ hình tủ cấp đông hai cấp xưởng Công nghệ Nhiệt-Điện... Đối tƣợng nghiên cứu Hệ thống cấp đông hai cấp 1.6.2 Phạm vi nghiên cứu Trang bị điện điều khiển cho mơ hình hệ thống cấp đông hai cấp, chạy hai máy nén riêng biệt xưởng Nhiệt Trang Luan van Đề