Phân tích kỹ thuật hệ thống máy lạnh thực phẩm và hệ thống kiểm tra báo động bảo vệ các thông số buồng máy

BÀI TẬP LỚN Môn: Điện Tàu Thủy ll Đề bài: Phân tích kỹ thuật hệ thống máy lạnh thực phẩm hệ thống kiểm tra báo động bảo vệ thông số buồng máy Bài làm: I.Lý thuyết 1, Giới thiệu chung hệ thống lạnh tàu thủy Hệ thống lạnh tàu thuỷ bao gồm: - Hệ thống máy lạnh hầm hàng cho tàu chở hàng có hầm lạnh - Hệ thống làm lạnh cho tàu đánh cá - Hệ thống máy lạnh thực phẩm cho tất loại tàu Ngồi tàu cịn trang bị hệ thống điều hoà nhiệt độ t0tai t0mt BL Lcc DBH T0 BL : Buồng lạnh - Đối tượng DBH : Dàn bay – cấu điêu chỉnh t0tải : Tải nhiệt vật cần làm lạnh Lcc : Lượng cơng chất – tín hiệu đ.k Hình 14.1 Đối tượng điều khiển Hệ thống lạnh đối tượng điều khiển có qn tính lớn Trong dàn bay cấu điều chỉnh cơng chất tín hiệu điều khiển Q trình bay dàn bay phụ thuộc vào yếu tố: - Lưu lượng cơng chất - Mặt thống dàn bay Page Công chất thể lỏng (amôniăc, frezon 12, ) nhiệt độ áp suất thấp dẫn vào dàn bay (DBH) xẩy q trình trao đổi nhiệt cơng chất với vật cần làm lạnh bay Lượng công chất bay nhiều nhiệt độ buồng lạnh giảm Công chất thể máy nén hút nén tới áp suất cao, sau đưa tới bình ngưng Bình ngưng làm mát từ bên ngồi, sau bình ngưng cơng chất chuyển sang thể lỏng có áp suất cao, qua van tiết lưu áp suất hạ xuống đưa vào dàn bay Mn cch Bl bh d bh t0 ccl v tl Hình 14.2 Ngun lí hệ thống lạnh Sơ đồ ngun lý hệ thống lạnh sau (hình 14.2) Cơng chất trước van tiết lưu có áp suất lớn sau van tiết lưu giảm xuống nhiều để công chất dàn bay dễ bay Dàn bay làm lạnh khơng khí qua quạt gió thổi khí lạnh vào nơi làm lạnh 2, Các chức hệ thống tự động máy lạnh Hệ thống điều khiển tự đông máy lạnh thực chức sau: - Tự động điều chỉnh nhiệt độ buồng lạnh - Tự động điều chỉnh mức công chất dàn bay - Tự động điều chỉnh áp suất ngưng tụ - Tự động tẩy tuyết Page - Tự động kiểm tra, báo động hệ thống lạnh 2.1 Chức tự động điều chỉnh nhiệt độ buồng lạnh Điều chỉnh nhiệt độ buồng lạnh cách thay đổi lượng công chất đưa vào dàn bay Nhiệt độ buồng làm lạnh tăng, điều khiển tăng lượng công chất vào nhiều làm cho nhiệt độ buồng lạnh giảm nhiệt độ buồng lạnh nhiệt độ đặt khóa bớt cơng chất lại dừng máy nén …Thuật toán điều chỉnh tự động nhiệt độ buồng lạnh sử dụng phương pháp điều khiển theo độ lệch t0vât t0mt t0ct BĐC LLCC DBH BL Đo t0 Hình 14.3 Nguyên lý tự động điều chỉnh nhiệt độ a/ Dùng van điện từ điều khiển lượng công chất theo nhiệt độ buồng lạnh: Cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ từ buồng lạnh đưa đến điều khiển nhiệt độ buồng lạnh (BĐK T BL), nhiệt độ buồng lạnh tăng lên cảm biến nhiệt độ đưa thông tin BĐK T BL xử lý phát lệnh điều khiển mở van điện từ VĐT mở thêm công chất lỏng vào dàn bay (hình 14.4 a) buồng lạnh giữ nhiệt độ t0≤ t0đặt b/ Dùng van điện từ khống chế lượng công chất theo nhiệt độ công chất hơi: Cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ CCH đưa đến điều khiển nhiệt độ buồng lạnh (BĐK T BL) xử lý phát lệnh điều khiển mở van điện từ VĐT mở thêm công chất lỏng vào dàn bay (hình 14.4 b) buồng lạnh giữ nhiệt độ t0≤ t0đặt Page CCL VĐT2 VĐT Hình 14.4.a Hình 14.4.b c/ Đóng cắt máy nén: Dùng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ từ buồng lạnh đưa đến rơ le tự động điều khiển đóng ngắt (RL.TĐĐK.ĐN) từ tác động vào khởi động từ đóng ngắt động lai máy nén (hình 14.5.a) d/ Trường hợp hệ thống máy lạnh có cơng suất lớn thường cấu tạo nhiều dàn bay Có thể có dàn lạnh làm việc tải nhiệt bé cịn tải nhiệt lớn ta cho dàn lạnh làm việc liên tục dàn lạnh làm việc tuần hồn (hình 14.5.b) BĐK T0 BL CCH t0 CCH RL.TĐĐK.ĐN DBH KĐT CCL Hình 14.5.a CCL MN Hình 14.5.b 2.2 Chức tự động điều chỉnh mức cơng chất Mục đích việc điều chỉnh mức cơng chất: - Đảm bảo q trình bay tối ưu giữ suất làm lạnh (mức công chất đầy không bay được, thấp không đạt nhiệt độ mong muốn) VĐT1 Page BĐK T0 BL CCH - Đảm bảo an toàn làm việc máy nén (nếu mức công chất đầy máy nén hút lẫn công chất lỏng vào gây tượng kích thuỷ khí gây ăn mịn pittơng Do cần thiết phải giữ cho hmin≤ h≤ hmax : Việc điều khiển mức công chất không liên tục thông qua van điện từ VĐT, việc điều khiển đóng RLM mở van thực thơng qua rơ le mức (RLM) CCH VĐT CCL Hình 14.6.a Hình 14.6.b 2.3 Tự động điều chỉnh áp suất ngưng tụ Nếu áp suất ngưng tụ lớn công chất hoá lỏng nhiệt độ cao dẫn đến lưu lượng nước làm mát không cần lớn công suất máy nén cần lớn Ngược lại áp suất ngưng tụ bé cơng suất máy nén khơng cần lớn lưu lượng nước làm mát phải lớn 2.4 Tự động tẩy tuyết - Để tăng suất làm lạnh hệ thống lạnh phải tẩy tuyết nhằm làm cho trao đổi nhiệt tốt công chất làm lạnh vật cần làm lạnh - Quá trình tẩy tuyết dùng tay tự động - Thường thực tẩy tuyết tự động theo chương trình - Có thể dùng lượng từ ngồi nước nóng, dùng cơng chất sau ngưng tụ nhiệt độ cao đưa qua dàn lạnh Page TĐTT: Tự động tẩy tuyết TBTĐ : Thiết bị trao đổi nhiệt DBH : Dàn bay CCH : Công chât - Các thiết bị tạo chương trình contắc tơ, rơ le, hay vi mạch, logo… VĐT: Van điện từ Hình 14.7 TBTĐ N.lượng VĐT TĐTT - Khi có tín hiệu tẩy tuyết có tín hiệu đưa đến van điện từ để khố van không cho cung cấp công chất vào dàn bay ( hình 14.7) 2.5 Tự động kiểm tra, bảo vệ máy lạnh Các thông số cần bảo vệ: - Quá tải động lai máy nén - Áp lực dầu nhờn bôi trơn thấp p < 0,5 kg/cm2 Tự động Đ/C T0 Nếu máy nén lai bơm dầu bôi trơn khởi động máy nén thiết bị bảo vệ áp lực dầu bôi trơn thấp đưa khỏi hệ thống, khởi động xong đưa vào kiểm tra bảo vệ - Áp lực nước làm mát máy nén thấp : p < 1,0 kg/cm2 - Áp lực công chất cửa hút máy nén cao : - Áp lực công chất cửa hút máy nén thấp : pmin - Nhiệt độ công chất cửa máy nén cao : t0max - Áp lực nước làm mát bình ngưng thấp pmax (có thể gây nổ ống, tắc van) Page CCH CCL - Mức công chất bình trung gian - Mức cơng chất bình tách lỏng Các thông số kiểm tra: - Nhiệt độ buồng lạnh cao - Nhiệt độ buồng lạnh thấp - Báo trạng thái hoạt động van điện từ - Báo trạng thái hoạt động máy nén chế độ tải Trạng thái tải máy nén: 25% tải, 50% tải, 100% tải Báo chế độ hoạt động tay hay tự động - II, Thuyết minh sơ đồ máy lạnh thực phẩm hãng USHIHO REINTSU (COMP CONTROL CIRCUIT DIAGRAM) 1.Giới thiệu phần tử thuộc hệ thống - Sơ đồ gồm máy nén M: No1.COMP No2.COMP - Nguồn điện cấp từ bảng điện R1, S!, T1 cho máy nén R2, S2, T2 cho máy nén số 2- điện áp pha 440V AC 60Hz - DS1 DS2 áptômát cấp điện đặt bảng điều khiển cho hai máy nén - DS3 áptômát cấp điện cho mạch điều khiển pha AC 220V - OCR1 OCR2 rơle nhiệt bảo vệ tải cho động nén máy lạnh thực phẩm - R1, R2 rơle trung gian khống chế mạch điều khiển( có điện mạch động lực cho điều khiển hệ thống) - CHH/100W điện trở nhiệt dùng để sấy dầu cácte - HPS tiếp điểm rơle cảm biến áp suất công chất cao - SHS tiếp điểm cảm biến bảo vệ nhiệt nước làm mát - ONS tiếp điểm rơle bảo vệ nhiệt độ dầu nhớt thấp - LPS tiếp điểm rơle bảo vệ áp lực công chất thấp cửa hút - ORMV van điện từ hồi công chất - INMV van tiết lưu Page - MC1 MC2 công tắc tơ để cấp điện cho động lái máy nén - Sơ đồ điều khiển buồng thịt cá gồm có: MCM1 cơng tắc tơ cấp điện cho hệ thống tẩy tuyết (gồm có điện trở sấy quạt gió tẩy tuyết); MCM2 cơng tắc tơ cấp điện cho quạt gió; TMM chương trình tẩp tuyết- tẩy tuyết theo chu kỳ tạo tiếp điểm cam động điện lai; DT rơle cảm biến nhiệt độ buồng lạnh để điều khiển công chất lạnh vào dàn bay hơi; MV van điều khiển công chất vào buồng thịt, cá để làm lạnh - Ngồi có rơle trung gian X1, X2, X3, X4, rơle thời gian T1 T2 dùng để thực điều khiển trình hoạt động hệ thống Nguyên lý hoạt động hệ thống + Khởi động động điện lai máy nén: - Đóng áptơmát cấp nguồn từ bảng điện áptơmát DS1,2,3 tủ điện điều khiển máy lạnh thực phẩm - Điện cấp cho mạch điều khiển máy lạng thực phẩm qua tiếp điểm rơle R1, R2 - Ban đầu dầu cácte sấy nhờ điện trở sấy CHH/100W để làm dầu lỗng bơi trơn - Nếu điều kiện thoả mãn (Xem mạch khống chế X1) điện đưa tới SW1 để sẵn sàng chạy máy nén - Rơle thời gian T1 có điện từ đầu để sau thời gian trễ tiếp điểm đóng lại cấp điện cho MC1 chạy máy nén ( Với điều kiện áp lực công chất cửa hút không thấp rơle LPS cảm biến) - Đèn GL1 báo máy nén làm việc, van ORMV đơng thời có điện để tuần hồn dầu bôi trơn, van tiết lưu INMV tiết lưu lượng công chất vào dàn lạnh + Điều khiển buồng lạnh thịt, cá - Khi rơle X4 có điện, đóng tiếp điểm mạch 10-6 cấp điẹn cho mạch công tắc tơ MCM1 MCM2 ( hai công tắc tơ có điện khơng đồng thời; MCM2 có điện chạy quạt thổi khí lạnh vào buồng lạnh, cịn MCM1 có điện MCM2 khơng có điện lúc cấp điện cho mạch tẩy tuyết - Van điện từ MV van cấp công chất lạnh cho dàn lạnh, điện đồng thời với quạt thổi khí lạnh đóng cắt nhờ tiếp điểm cảm biến rời rạc buồng lạnhTHERMO CONT PANEL đóng mở theo nhiệt độ buồng lạnh - Tẩy tuyết tự động: Nói chung máy lạnh phải có hệ thống tẩy tuyết tự động Page Ở sơ đồ tẩy tuyết buồng thịt, cá dùng rơle kiểu cam lai động đồng SM, động SM chạy đóng mở tiếp điểm 4,5,6 dặt 0-1 tẩy tuyết lần Các bảo vệ: - Bảo vệ tải cho động máy nén lạnh: Dùng rơle bảo vệ tải OCR1 OCR2 cho hai động - Bảo vệ máy nén cịn có: Áp lực cơng chất cửa đẩy cao HPS, áp lực công chất cửa hút thấp- LPS, nhiệt độ dầu bơi trơn khơng bình thường ONS, nhiệt độ nước làm mát cao - Bảo vệ không cho máy nén chạy lúc ban đầu nhớt chưa hâm (rơle thời gian T1) - Các bảo vệ đưa tín hiệu báo trung tâm tín hiệu ABNORMAL SIGNAL viết tắt ABN.SIG II Kiểm ta báo động bảo vệ thông số buồng máy Ta chia nhóm báo động, bảo vệ sau: * Nhóm 1: Bảng điện * Nhóm 3: Báo động dầu FO, DO két - Bảo vệ tải, có ngắt - Báo động mức dầu DO két phục vụ số cao - Bảo vệ ngắn mạch, có ngắt Báo động mức dầu DO két phục vụ số thấp - Bảo vệ cơng suất ngược, có ngắt - Báo động mức dầu DO két phục vụ số cao - Bảo vệ cố nguồn - Báo động mức dầu DO két phục vụ số thấp - Bảo vệ điện áp thấp, có ngắt - Báo động mức dầu FO két lắng cao - Bảo vệ điện áp cao, có ngắt - Báo động mức dầu FO két lắng thấp - Báo cách điện lưới thấp - Báo mức dầu LO két dầu cặn cao * Nhóm 2: Buồng máy - Báo mức dầu FO két dầu cặn cao - Báo động áp lực dâù bơi trơn máy - Báo mức dầu LO két dầu thải cao thấp - Báo mức dầu FO két dầu thải cao - Báo áp lực khí điều khiển máy thấp - Báo mức dầu FO máng dẫn thấp - Báo nhiệt độ nước làm mát máy cao - Báo nhiệt độ khí xả cao - Báo mức nước làm mát máy két giãn nở thấp - Bảo vệ q tốc máy chính, có ngắt - Báo mức dầu đo két máy thấp - Báo lỗi khởi động máy - Báo bơm cứu hoả khẩn cấp mức dầu rò rỉ cao - Báo áp lực dầu bôi trơn máy thấp - Báo áp lực khí dự trữ số thấp - Báo nhiệt độ nứơc làm mát máy cao - Báo áp lực khí dự trữ số thấp Page - Bảo vệ tốc máy - Báo động làm dầu FO máy - Báo máy rò rỉ dầu két - Báo động làm dầu FO máy - Báo mức dầu két máy thấp - Báo động làm dầu DO - Báo lỗi khởi động máy - Báo động làm dầu LO - Báo áp lực dầu bôi trơn máy thấp - Báo nhiệt độ nước làm mát máy cao - Báo động hàm lượng muối bơm nước cao - Bảo vệ tốc máy - Báo động dầu hoả thiêu huỷ mức bình thường - Báo máy rị rỉ dầu két - Báo động hàm lượng dầu la canh mức cao - Báo dầu két máy thấp - Báo động nước thải mức bình thường - Báo lỗi khởi động máy - Báo động phóng điện nguồn tin - Báo mức nước nồi thấp - Báo động dừng cố áp suất van khí thấp - Báo mức nước nồi cao - Báo động áp suất khí điều khiển thấp - Báo quạt gió bị cố - Báo rò rỉ dầu ống dẫn dầu FO áp suất cao - Báo nhiệt độ dầu đốt thấp - Báo động khơng có dịng chảy ống phía tàu - Báo nhiệt độ dầu đốt cao - Báo nồi lửa 13.8.1 Hệ thống tự động kiểm tra dùng rơ le điện từ Các hệ thống tự động kiểm tra loại dùng rơ le thường không giám sát thông số loại thường dùng dạng tín hiệu cảm biến đầu vào ON/OFF- chúng thiết kế phổ biến tàu thuỷ trước có cấu trúc thiết bị thiết kế đơn giản Dưới giới thiệu sơ đồ dạng rơ le Nhật thường dùng Modul kiểm tra thông số dùng rơ le MYA-LB2 Page 10 Hình 13.2 Modul kiểm tra thông số dùng rơ le MYA-LB2 Đây loại modul hay sử dụng tàu Nhật Modul giới thiệu sơ đồ hình 13.2 loại dùng cảm biến on/off thường đóng (T1,T2) - Bình thường tiếp điểm cảm biến đóng: Rơ le R R2 có điện, đèn RL khơng sáng, khơng báo đèn, cịi - Khi có cố tiếp điểm cảm biến mở: Rơ le R điện R2 có điện, đèn RL sáng nhấp nháy, đồng thời đưa tín hiệu (Alarm) đến khối báo động chung – báo còi - Khi khẳng định cố BZ-S vỉ báo động chung cắt điện R cắt tín hiệu nhấp nháy đèn sáng bình thường, cịi dừng - Khi hết cố thơng số trở trạng thái bình thường Modul báo động chung : Modul làm nhiệm vụ: - Cấp tín hiệu test đèn - Tạo tín hiệu nhấp nháy báo động - Đưa tín hiệu dừng còi cắt nhấp nháy Page 11 - Cấp nguồn cho modul báo thông số - Đưa tín hiệu đến chng báo động ngồi nội - Nhận tín hiệu báo động từ thơng số từ mudul rơ le MYA-LB2 (đường Alarm.) Cấu tạo: - FL1 rơ le tạo tín hiệu nhấp nháy: Khi rơ le có điện tiếp điểm FL1 đóng mở theo chu kỳ từ – Hz ; - BZ-S (PB3) nút tắt chng cịi; - BZT nút thử cịi; - 28B1 28B2 rơ le trung gian; - LT (CS1): Nút thử đèn Hình 13 Modul báo động chung Nguyên lý hoạt động: Ở Module báo động MYA LB2: Tiếp điểm T1 – T2 tiếp điểm cảm biến loại đóng/ mở - modul dùng cho tiếp điểm thường đóng Khi chưa có cố nguồn + cấp cho rơ le R1 qua tiếp điểm thường đóng R2  N1- đầu (-), tiếp điểm R1 thường mở mạch R2 đóng rơ le R2 cấp điện theo mạch BS1 (khi chưa ấn BZS +)  tiếp điểm R1  rơ le R2 N1 Hai rơ le R1 R2 trì qua tiếp điểm thường mở Lúc nguồn + từ BS1 chưa cấp cho Alarm để đến vỉ báo động chung, đèn RL chưa có điện (RL có điện qua đường LT1thử đèn, P1 qua R2 thường đóng bị mở, FL1 chưa có điện 28B1 chưa có điện nên tiếp điểm FL1 mở Khi tiếp điểm cảm biến đảo trạng thái rơ le R1 điện  có tín hiệu đến Alarm gửi mạch báo động + cấp điện cho 28B1  FL1 có điện tiếp điểm FL1 đóng mở tạo nên tín hiệu nhấp nháy cấp điện cho RL – đèn nhấp nháy Đồng thời rơ le 28B1 có điện cấp điện cho cịi nội BZ, 28B2 có điện cấp điện cho chng ngồi Nhận biết cố mạch báo động chung ta ấn nút tắt chuông BZ.S, rơ le R2 điện đèn báo cố thông số kiểm tra sáng liên Page 12 tục qua mạch P1  tiếp điểm thường đóng R2 tiếp điểm thường đóng R1 Đồng thời đường alarm khơng có điện (do R2 điện mở tiếp điểm mạch alarm ra) làm cho 28B1 điện  28B2 điện chng nội chng ngồi điện Khi cố tiếp điểm T1 – T2 đóng trở lại đèn RL lại điện khơng sáng 13.8.2 Hệ thống tự động kiểm tra chế tạo module mạch bán dẫn Các thập niên đầu năm 70 công nghệ điện tử phát triển, hàng loạt sản phẩm công nghiệp ứng dụng mạnh mẽ công nghệ Các hệ thống tự động kiểm tra, bảo vệ tàu thuỷ nước ta lúc nhập có trang bị hệ thống tự động kiểm tra, bảo vệ loại như: Tàu Hậu Giang, tàu Tơ Lịch, Thái Bình, tàu dịch vụ dầu khí Sơng Dinh, Bến Đình … Có thể nói hệ thống tự động kiểm tra, bảo vệ hệ bán dẫn chế tạo theo module phong phú Có dạng xử lý tín hiệu dạng tương tự dạng số 13.8.3 Hệ thống tự động kiểm tra ứng dụng công nghệ PLC Hiện mức độ tự động hoá cao, yêu cầu điều khiển hệ thống cần tâp trung địi hỏi số lượng thơng số kiểm tra nhiều đa dạng, hệ thống tự động kiểm tra, dự báo khơng cịn phù hợp - Số lượng thông số kiểm tra, dự báo, bảo vệ lớn dụng loại hệ thống q cộng kềnh, lượng dây truyền tín hiệu đo lớn - Tín hiệu kiểm tra với yêu cầu đa dạng đại lượng điện không điện trở ngại lớn cho thiết kế hệ thống chế tạo phần tử cảm biến theo hệ thống cũ - Các hệ thống tự động kiểm tra, điều khiển làm việc với giao diện người – máy cần phải chuẩn hố tín hiệu theo dịng (0-20mA; ±10 V) thiết bị PLC hay vi xử lý đáp ứng - Việc truyền thơng gặp nhiều khó khăn dung lượng tín hiệu q lớn Vì lý trên, hệ thống tự động kiểm tra, dự báo, bảo vệ cho hệ thống tàu thuỷ dùng chủ yếu thiết bị lập trình thơng tin truyền thơng Hệ thống ngày trang bị tàu đóng đại, khái quát sơ đồ sau : Page 13 Đèn Đèn quay Còi Cảm biến ON/OF Chuyển đổi tín hiệu Cảm biến tương tự PLC hay vi xử lý Máy tính Th bị tự ghi Chỉ thị, Bảo sát giám vệ Test Bảo vệ Hình 13.6 Hệ thống kiểm tra thơng số sử dụng PLC Có loại cảm biến số tương tự , tín hiệu số trực tiếp giao diện với PLC hay vi xử lý, cịn tín hiệu tương tự phải qua khối chuyển đổi tín hiệu nhằm đưa dạng tín hiệu đo lường chuẩn Tất tín hiệu đầu vào PLC vi xử lý lập trình điều khiển theo yêu cầu gửi đến đầu giám sát, bảo vệ, báo động, thiết bị ghi (kể hộp đen), PLC vi xử lý thực hiên tồn thuật tốn tạo trễ, báo động, nhận biết cố… Trong số tàu người ta sử dụng vi xử lý thay cho PLC với chức nhiệm vụ tương tự, người ta sử dụng card chủ điều hành card rời, card rời ứng với nhóm thơng số riêng biệt, hệ thống loại thể động nhiều so với hệ sử dụng PLC Page 14 ... khiển hệ thống cần tâp trung đòi hỏi số lượng thông số kiểm tra nhiều đa dạng, hệ thống tự động kiểm tra, dự báo khơng cịn phù hợp - Số lượng thơng số kiểm tra, dự báo, bảo vệ lớn dụng loại hệ thống. .. làm lạnh khơng khí qua quạt gió thổi khí lạnh vào nơi làm lạnh 2, Các chức hệ thống tự động máy lạnh Hệ thống điều khiển tự đông máy lạnh thực chức sau: - Tự động điều chỉnh nhiệt độ buồng lạnh. .. chất vào dàn bay ( hình 14.7) 2.5 Tự động kiểm tra, bảo vệ máy lạnh Các thông số cần bảo vệ: - Quá tải động lai máy nén - Áp lực dầu nhờn bôi trơn thấp p < 0,5 kg/cm2 Tự động Đ/C T0 Nếu máy nén