Nguyên lý hoạt động của điều hoà không khí

LỜI NÓI ĐẦU -Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế nƣớc, ngành điều hịa khơng khí có bƣớc phát triển vƣợt bậc ngày trở nên quen thuộc đời sống sản xuất -Việt Nam đất nƣớc có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm, điều hồ khơng khí thơng gió có ý nghĩa vô to lớn đời sống ngƣời , với phát triển nhƣ vũ khoa học kỹ thuật nói chung, kỹ thuật điều tiết khơng khí có bƣớc tiến đáng kể vài thập kỷ qua, đặc biệt việt Nam từ có sách mở cửa , thết bị điều hồ khơng khí đƣợc nhập từ nhiều nƣớc khác với nhu cầu ngày tăng ngày đại Ngày điều tiện nghi khơng thể thiếu tồ nhà, khách sạn, văn phịng, nhà hàng, dịch vụ du lịch, văn hố, y tế, thể thao mà hộ, nhà ở, phƣơng tiện lại nhƣ ô tơ, tau hoả, tàu thuỷ… Điều hồ cơng nghệ năm qua hổ trợ đắc lực cho nhiều ngành kinh tế, góp phần để nâng cao chất lƣợng sản phẩm, đảm bảo quy trình cơng nghệ nhƣ ngành sợi, dệt, chế biến thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, vi điện tử, bƣu điện, viễn thơng, máy tính, quang học, khí xác, hố học Nội dung đồ án gồm gồm có chƣơng : Chƣơng 1: Các hệ thống điều hồ khơng khí Chƣơng Chƣơng 3: CHƢƠNG 1: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHƠNG KHÍ 1.1 ẢNH HƢỞNG CỦA MƠI TRƢỜNG KHƠNG KHÍ ĐẾN CON NGƢỜI Các yếu tố khí hậu ảnh hƣởng đến ngƣời thể qua tiêu: nhiệt độ t, độ ẩm , tốc độ lƣu triển khơng khí , nồng độ chất độc hại khơng khí độ ồn 1.1.1 Nhiệt độ yếu tố gây cảm giác nóng lạnh rõ rệt với ngƣời nhƣ động vật máu nóng khác, ngƣời có thân nhiệt khơng đổi (37 c i môi trƣờng xung quanh dƣới hai hình thức : truyền nhiệt toả ẩm Truyền nhiệt đối lƣu xạ từ bề mặt da (nhiệt độ khoảng 360C), thể thải nhiệt vào môi trƣờng truyền nhiệt, nhiệt mức thể có cảm giác lạnh Khi nhiệt độ môi trƣờng lớn 360c, thể nhận phần nhiệt từ mơi trƣờng nên có cảm giác nóng Trong số trƣờng hợp, nhiên nhi t độ không khí khơng cao nhƣng bề mặt số vật thể có nhiệt độ cao ( lị luyện kim, lị rèn …), có vài phận thể bị đốt nóng mức xạ nhiệt từ bề mặt có nhiệt độ cao Trƣờng hợp n y n phải xét tới điện tích bề mặt nóng khoảng cách từ ngƣời tới bề mặt nóng Ngay nhiệt độ khơng khí lớn 360c thể phải thải nhiệt vào mơi trƣờng hình thức toả ẩm (thở, bay hơi, mồ hôi ) Cơ thể đổ mồ hôi nhiều hay phụ thuộc vào nhiệt độ mơi trƣờng, ngồi phụ thuộc vào độ ẩm tƣơng đối khơng khí tốc độ chuyển động khơng khí quanh thể 1.1.2 Độ ẩm tƣơng đối Là yếu tố định điều kiện bay mồ hôi nƣớc vào khơng khí diễn tốc độ lƣu chuyển khơng khí sẻ làm tăng cƣờng độ toả nhiệt cƣờng độ toả chất Do mùa đông, làm tăng nhiệt thể gây cảm giác lạnh ; ngƣợc lại mùa hè làm tăng cảm giác mát m ; đặc biệt điều kiện độ ẩm lơn tăng nhanh trình bay mồ da, vây mùa hè ngƣời ta thƣờng thích sống mơi trƣờng khơng khí lƣu chuyển mạnh (có gió trời có quạt ) Đây thói quen việt nam điều kiện khí hậu nóng ẩm, thiết kế thơng gió điều hồ khơng khí cần phải ý đến cách thích đáng Tu n lớn hay bé tuỳ thuộc nhiệt độ khơng khí Nếu lớn mức cần thiết dễ gây nhiệt cục bộ, làm chóng mệt mỏi Có nhiều cách đánh giá tác dụng tổng hợp ba tố để tìm miền trạng thái v khí hậu thích hợp với điều kiện sống ngƣời (gọi "điều kiện tiện nghi") Tuy nhiên, miền tiện nghi tƣơng đối, cịn phụ thuộc vào cƣờng độ lao động thói quen ngƣời; đánh giá điều kiện tiện nghi theo nhiệt độ hiệu tƣơng đƣơng 1.2 Nhiệt độ khơng khí phòng oc k phòng m/s 16 20 30 1,3 1,5 Thq=0.5(Tk + Tu) – 1.94 k : Tk -nhiệt độ nhiệt kế, 0c Tu -nhiệt độ nhiệt kế ƣớt,0c k -tốc độ khơng khí, m/s 1.1.3 Các chất độc hại Ngồi ba yếu tố t, , k nói trên, mơi trừơng khơng khí cịn phải đảm bảo độ định, đặc trƣng nồng độ chất độc hại Các chất độc hại có khơng khí thƣờng gặp phân thành ba loại : - Bụi hạt vật chất kích thƣớc nhỏ thâm nhập đƣờng thở - Khí C02 khơng có độc tính nhƣng nồng độ lớn làm giảm 02 khơng khí Chúng phát sinh hô hấp động, thực vật đốt cháy chất hữu phản ứng hố học khác - Các hố chất độc dạng khí, (hoăc số dạng bụi ) phát sinh q trình sản xuất phản ứng hố học Mức độ độc hại tuỳ thuộc vào cấu tạo hố học nồng độ chất có loại gây cảm giác khó chịu (do có mùi thối ) có loại gây bệnh nghề nghiệp, có loại gây chết ngƣời nồng độ đủ lớn Tiếng ồn ng yếu tố ảnh hƣởng tới cảm ngƣời Chất lƣợng khơng khí nhà khơng đƣợc đánh giá qua thông số nhiệt, ẩm khơng khí mà cịn q mức độ mức ồn khơng khí nữa, lọc bụi tiêu âm hệ thống ĐHKK thơng gió nhiệm vụ khâu xử lí khơng khí 1.2 ẢNH HƢỞNG CỦA MƠI TRƢỜNG KHƠNG KHÍ ĐỐI VỚI SẢN XUẤT Trƣớc hết phải thấy ngƣời yếu tố định xuất lao động chất lƣợng sản phẩm,nhƣ mơi trƣờng khơng khí sạch, có chế độ nhiệt ẩm thích hợp yếu tố gián tiếp nâng cao xuất lao động chất Mặt khác, sản phẩm ngành thuật yêu cầu chế độ khí hậu riêng biệt, ảnh hƣởng mơi trƣờng khơng khí sản xuất khơng giống nhìn chung, q trình sản xuất thƣờng kèm theo thải nhiệt, thải C02 H20 có bụi chất độc hố học vào mơi trƣờng khơng khí, làm cho nhiệt độ, độ ẩm khơng khí độ ln bị biến động Sự biến động nhiệt độ, độ ẩm khơng khí phòng ảnh hƣởng đến sản xuất mức độ ảnh hƣởng không giống 1.3 CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHƠNG KHÍ 1.3.1 Hệ thống kiểu trung tâm Sơ đồ nguyên lý hệ thống đƣợc trình (hình 2.1 ) sơ đồ thơng dụng hệ thống trung tâm có tên gọi sơ đồ kín (do có tuần hồn khơng khí ) Nguyên lý làm việc hệ thống nhƣ sau : vào buồng hồ Khơng khí ngồi đặt buồng điều khơng ; đƣợc hồ hồn sau qua thiết với khơng khí tuần lí nhiệt ẩm (bộ phận buồng ) Khơng khí sau đƣợc sử lí nhiệt ẩm đến trạng thái định trƣớc đƣợc quạt cấp gió vận truyển theo đƣờng ống dẫn gió chia đƣờng ống tới gian điều hồ qua hệ 8, cấp khí trao đổi với khơng khí phịng nhận ẩm, âm bụi từ nguồn phòng thải ra, tự thay đổi trạng thái ; sau đƣợc hút qua miệng hút gió theo đƣờng ống gió hồi 10 đến thiết bị khử Sau đƣợc làm bụi khơng khí tuần hồn đƣợc quạt gió hồi 12 đƣa trở lại phần vào hệ thống buồng hoà trời qua cửa thổi 2; phần đƣợc thải u chỉnh 13 ng tâm Với sơ đồ hở, cấu trúc hệ thống trung tâm đơn giản nhiều : hệ thống gồm thiết bị ( chi tiết ) 1,2,3,4,5,6,8, cửa thải trực tiếp 14 : khơng khí sau trao đổi phịng đƣợc thải tồn ngồi trời mà khơng có tuần hồn Nhƣ vậy, hệ thống ĐTKK kiểu trung tâm có đặc điểm : nhiều gian điều hồ có chung buồng điều khiển, tiết kiệm thiết bị mặt bằng, giảm đƣợc chi phí đầu tƣ -Mỗi gian điều hoa có yêu cầu riêng nhiệt độ độ ẩm nhƣng lại đƣợc cung cấp loại khơng khí đƣợc sử lí nhƣ nhau, thƣờng phải đặt thêm thiết bị phụ trợ cho nơi có yêu cầu riêng ( ví dụ, thiết bị phun ẩm bổ xung cho nơi cần độ ẩm lớn máy điều hoà nhiệt độ cục cho nơi cần nhiệt độ thấp ) -Hệ thống có đƣờng ống gió dài, trở lực lớn, chi phí nhiều điện dẫn động quạt vật liệu làm ống dẫn -Do đƣờng ống gió nối thơng gian điều hồ với nên có nguy lây lan hoả hoạn nơi bi cháy -Hệ thống khó lắp đặt thiết bi khống chế, điều chỉnh tự động gian điều hồ có đặc điểm thải nhiệt, thải ẩm khác yêu cầu chế độ nhiệt độ nhiệt độ, độ ẩm phịng khơng giống -Hệ thống kiểu trung tâm thƣờng hay lắp đặt cho cơng trình cơng cộng ( nhà văn hoá, rạp hát, thƣ viện, khách sạn, ) cho xí nghiệp kiểu cũ cải tạo lại lắp thêm hệ thống ĐHKK 1.3.2 Hệ thống kiểu phân tán - Hệ thống kiểu phân tán kín hở (Hình 1.3) trình bay sơ đồ ngun lí hệ thống (kín) Các thiết bị tƣơng tự nhƣ hình 1.2 hoạt động gần giống sơ đồ điều khiển trung tâm - Điểm khác giƣa hệ thống phân tán với hệ thống trung tâm : đƣợc trang bị buồng điều không với hệ thống vận chuyển phân phối khơng khí riêng, hoạt động độc lập với hệ thống kiểu phân tán có nhiều nhƣợc điểm : -Khơng khí đƣợc sƣ lí theo u cầu nơi, thƣờng khơng cần thiết bị phụ trợ -Dễ dàng tự động hoá khâu điều chỉnh, khống chế -Hệ thống ống dẫn ngắn, trở lực nhỏ cho phép sử dụng quạt dọc trục có xuất gió lớn, cột áp bé, kích thƣớc gọn, dễ lắp đặt -Hệ thống đƣờng ống độc lập nên có nguy lây lan hoả hoạn Tuy nhiên hệ thống địi hỏi chi phí đầu tƣ lớn, mặt cần rộng rãi, vận hành phúc tạp tốn hệ thống trung tâm Ngay xí nghiệp đại đƣợc lắp đặt hệ thống kiểu nh 1.2 : 1.3.3 Hệ thống kiểu cục Đặc điểm hệ thống kiểu cục có tác dụng phạm vi hẹp khơng gian Thông thƣờng, hệ thống cục đƣợc chế tạo dƣới dạng, có bố trí đủ bốn khâu hệ thống (thƣờng khơng có hệ thống ống dẫn gió, cửa phân phối gió đặt mặt trƣớc võ máy ) Các máy ĐHKK cục có chức làm lạnh (hoặc có thiết bi sƣởi ấm ) mà khơng có chức tăng ẩm ( ví dụ máy BK 1500,BK 2500 liên xơ ) Các máy điều hồ cửa sổ thƣờng có xuất lạnh, xuất gió bé, lắp đặt thích hợp cho phịng hẹp Một số máy đƣợc tách riêng khâu lƣợng khỏi khâu sử lí, gọi máy hai cục Máy lạnh, dàn nóng quạt thải nhiệt đặt vỏ, dàn lạnh quạt cấp gió cửa thổi gió hút gió, đặt vỏ khác hình 1.3 trình bày cấu trúc máy ĐHKK cửa sổ (mặt chiếu ) Hệ thống làm lạnh đƣợc đặt bên vỏ máy gồm máy nén 1(dạng bloc kín), tác nhân lạnh (là freon) từ máy nén đƣợc làm mát gian ngƣng tụ (cịn gọi dàn nóng ), sau đƣợc qua lọc ẩm nhờ pin lọc 10 nồi tiết lƣu tới áp suát hoà nhờ ống mao Nhiệt thải từ giàn ngƣng đựơc quạt gió nóng thải trời mặt sau vỏ máy D, khơng khí lấy vào làm mát dàn nóng máy nén lấy từ khe thành bên Trong giàn bay 7, tác nhân lạnh bay hơi, lấy nhiệt khơng khí, sau qua ống hút vào bầu giãn nở ống tiêu âm máy nén tiếp tục chu kỳ sau Khơng khí phía trên, làm lạnh nhờ quạt li tâm thổi qua cửa cấp gió đặt , khơng khí tuần hồn đƣợc hút vào quạt qua lọc bụi giàn lạnh Khơng khí đƣợc bổ sung đƣợc lấy từ cửa gió điều chỉnh độ mở tay tuỳ số lƣợng ngƣời phịng Việc đóng mở máy, điều chỉnh lƣu lƣợng quạt gió, đóng mở cửa gió đƣợc thay đổi cách thay đổi cách đấu dây động Động đƣợc nối đồng trục với quạt Nhƣ vậy, máy ĐHKK cửa sổ thiết bị thuộc khâu lƣợng 1,2,3,4,9,10 Khâu xử lý không khí gồm 7.8, khâu vận chuyện phân phối gồm cửa 5, quạt cửa cấp gió, lấy gió mặt (khơng thể hình vẽ) t-êng 10 1.3 : Cấu trúc máy ĐHKK cửa sổ Các máy ĐHKK cục có tác dụng phạm vi hẹp không gian, nhƣng gọn, làm việc chắn, dễ lắp đặt, dễ vận hành,sửa chữa,… nên đựoc dùng rộng rãi, đặc biệt thích hợp cho phịng hẹp, nơi khơng có u cầu trì độ ẩm nghiêm ngặt Cần phân biệt máy điều hồ khơng khí cục với tủ điều hồ có suất lớn (cỡ hàng chục ngàn tới hàng trăm ngàn kilocalo thời gian, chúng hoạt động nhƣ hệ thống kiểu trung tâm phân tán) 10 Hình 3.13: Vectơ Vs vùng từ 0-6 46 Nhận xét: - Dạng điện áp đầu dòng điện đầu phƣơng pháp SVPWM bị méo chứa thành phần điều hịa so với phƣơng pháp SPWM - Hiệu suất sử dụng điện áp đầu vào phƣơng pháp SVPWM cao so với phƣơng pháp SPWM 3.4.3 Phƣơng pháp điều khiển trực tiếp momen (DTC: Direct Torque Moment) Sự khác phƣơng pháp điều chế SVPWM phƣơng pháp DTC phƣơng pháp DTC không sử dụng khuôn mẫu chuyển mạch cố định (fixed switching pattern) Phƣơng pháp chuyển mạch nghịch lƣu theo yêu cầu tải Vì không sử dụng khuôn mẫu chuyển mạch cố định, phƣơng pháp đáp ứng cực nhanh theo biến động tải Độ xác vận tốc phƣơng pháp lên tới 0,5%, không cần phải sử dụng thiết bị phản hồi Trái tim phƣơng pháp khâu thích ứng động Khâu thích ứng dựa mơ hình tốn học động Khâu thích ứng u cầu thơng tin nhiều thông số động cơ, nhƣ điện trở stato, điện cảm tƣơng hỗ, hệ số bão hòa Thuật tốn lấy thơng tin động lúc khởi động mà không làm quay động Nhƣng việc làm quay động vòng vài giây giúp cho việc điều chỉnh khâu thích ứng Hiệu chỉnh tốt, việc điều khiển tốc độ momen có độ xác cao Từ điện áp chiều, dịng điện dây vị trí chuyển mạch thời, khâu thích ứng tính tốn từ thông momen thực tế động Những giá trị đƣợc đƣa tới so sánh hai lớp từ thông momen tƣơng ứng Đầu so sánh tín hiệu tham chiếu momen từ thông cho bảng lựa chọn chuyển mạch tối ƣu Vị trí chuyển mạch đƣợc lựa chọn đƣợc đƣa thẳng tới nghịch lƣu mà không cần điều chế có đáp ứng nhanh Tín hiệu tham chiếu tốc độ đặt từ bên đƣợc giải mã để tạo từ thông momen tham chiếu Vì thế, phƣơng pháp điều khiển trực tiếp momen, từ 47 thông momen động biến đƣợc điều khiển trực tiếp có tên điều khiển trực tiếp momen Ƣu điểm phƣơng pháp tốc độ đáp ứng nhanh, không cần thiết bị phản hồi, giảm đƣợc sử hỏng hóc khí, hiệu suất gần máy điện chiều mà khơng có phản hồi điểm phƣơng pháp trễ vốn có so sánh dẫn đến từ thơng momen bị nhấp nhơ Vì chuyển mạch đƣợc thực tần số thấp nên thành phần điều hòa bậc thấp tăng lên 3.5 ĐIỀU HÕA INVERTER Biến tần cho vào máy lạnh chủ yếu để điều khiển máy nén, Máy nén có cơng suất lên đến gần 90% cơng suất tồn máy lạnh t Biến tần khợi động mềm cho motor máy nén khí từ lúc đứng yên lúc tốc độ quay ổn định, ngăn ngừa ảnh hƣởng dòng điện lớn lúc máy nén khí khởi động.Lúc rơ to nén giảm tốc độ giảm dịng điện tiêu thụ nhƣ cơng suất lạnh đƣợc cấp đủ bù phần thất thoát khơng gian điều hồ 48 3.5.1.1 Biến tần điều khiển máy nén điều hịa a, / khơng tải Chế độ đề cập đến việc kiểm sốt khơng khí đầu vào qua van cửa vào Có nghĩa áp suất đạt đến giới hạn trên, van cửa vào đóng máy nén vào trạng thái hoạt động không tải, áp suất đạt dƣới hạn dƣới, van cửa vào mở máy nén vào trạng thái hoạt động có tải Máy nén khí khơng cho phép tình trạng hoạt động có tải thời gian dài, công suất định mức motor đƣợc chọn theo nhu cầu thực tế lớn thông thƣờng đƣợc thiết kế dƣ tải Các thiết bị khởi động chịu hao mịn lớn nguyên nhân làm cho tuổi thọ motor giảm, nặng cơng việc bảo trì Mặc dù phƣơng pháp giảm điện áp đƣợc áp dụng, dòng khởi động cịn lớn, ảnh hƣởng đến ổn định lƣới điện ảnh hƣởng đến hoạt động an toàn thiết bị tiêu thụ điện khác Hơn nữa, trƣờng hợp hoạt động liên tục động máy nén khí khơng đƣợc hỗ trợ điều chỉnh tốc độ, thay đổi áp suất lƣu lƣợng không đƣợc dùng trực tiếp để giảm tốc độ điều chỉnh công suất đầu cho phù hợp motor không cho phép khởi động thƣờng xuyên, ngun nhân làm cho motor cịn chạy khơng tải lƣợng khí tiêu thụ nhỏ, làm tiêu tốn lƣợng lớn điện Chế độ có tải/khơng tải thƣờng xun ngun nhân thay đổi áp suất toàn đƣờng ống áp suất làm việc không ổn định giảm tuổi thọ máy nén khí Mặc dù có vài điều chỉnh cho máy nén khí (chẳng hạn nhƣ điều chỉnh van, điều chỉnh tải) trƣờng hợp lƣu lƣợng ít, lƣợng điện tiêu thụ giảm xuống khơng đáng kể motor quay liên tục b, Chế độ điều khiển tốc độ quay motor Điều chỉnh lƣu lƣợng cách thay đổi tốc độ quay máy nén khí, giữ cho van mở khơng thay đổi (thƣờng trì mở tối đa) Khi tốc độ quay máy nén khí thay đổi, đặc tính khác thay đổi với hệ thống nén khí, lực cản đƣờng ống khơng đổi 49 Với chế độ điều khiển nhƣ vậy, công nghệ thay đổi tần số đƣợc dùng để thay đổi tốc độ quay motor máy nén khí máy nén khí thay đổi lƣu lƣợng theo nhu cầu tiêu thụ thực tế Nhƣ vậy, hệ thống cung cấp khí đạt đƣợc hiệu cao đồng thời tiết kiệm điện Nguyên tắc biến tần chuyển đổi điện AC-DC-AC cho điện áp có tần số thay đổi theo yêu cầu ngƣời dùng Tốc độ quay motor tỉ lệ tuyến tính với tần số, điện áp xoay chiều với tần số điều chỉnh đƣợc biến tần đáp ứng cho điện áp motor máy nén khí, tiện lợi cho việc thay đổi tốc độ quay máy nén khí c, Nguyên lý tiết kiệm điện việc cung cấp khí với áp suất khơng đổi Nhƣ nói trên, lƣu lƣợng đối tƣợng điều khiển hệ thống cung cấp khí Lƣu lƣợng khí cần thiết phải đáp ứng đƣợc lƣu lƣợng tiêu thụ khí lúc Trong hệ thống cung cấp khí, áp suất đƣờng ống dự trữ mối quan hệ công suất cung cấp nhu cầu tiêu thụ khí Nếu lƣu lƣợng cung cấp lớn lƣu lƣợng tiêu thụ làm áp suất bên đƣờng ống tăng lên Nếu lƣu lƣợng cung cấp nhỏ lƣu lƣợng tiêu thụ làm áp suất bên đƣờng ống giảm xuống Nếu lƣu lƣợng cung cấp lƣu lƣợng tiêu thụ làm áp suất bên đƣờng ống giữ nguyên không thay đổi Do đó, áp suất đƣờng ống khơng đổi, lƣợng cung cấp khí cần đáp ứng đủ lƣợng khí tiêu dùng Đây mục đích hệ thống cung cấp khí với áp suất khơng đổi Hình 3.14: Sơ đồ cung cấp khí với áp suất không đổi 50 Hệ thống VVF xem áp suất đƣờng ống nhƣ đố tƣợng điều khiển cảm biến áp suất cửa đƣờng ống chuyển áp suất bình chứa thành tín hiệu điện, gửi tín hiệu đến hệ thống điều chỉnh PID, so sánh với áp suất đặt, tiến hành tính tốn theo kiểu điều khiển PID theo độ lớn sai lệch, phát tín hiệu điều khiển để điều khiển điện áp lối tần số biến tần, điều chỉnh tốc độ quay motor, nhƣ áp suất thực đƣợc giữ khơng đổi giữ cố định tồn thời gian Thêm vào đó, sử dụng giải pháp này, biến tần động mềm cho motor máy nén khí từ lúc đứng yên lúc tốc độ quay ổn định, ngăn ngừa ảnh hƣởng dịng điện lớn lúc máy nén khí khởi động Ở điều kiện bình thƣờng, máy nén khí hoạt động theo chế độ điều khiển VVF Đột nhiên biến tần bị lỗi, q trình sản xuất khơng cho phép trì hỗn máy nén khí, hệ thống cấu chức chuyển đổi nguồn điện lƣới biến tần Theo cách này, biến tần bị lỗi, nguồn điện lƣới cung cấp nguồn thơng qua contactor, nhƣ máy nén khí hoạt động bình thƣờng nhƣ thƣờng lệ Tồn qua trình điều khiển nhƣ sau: Nhu cầu tiêu thụ khí tăng lên áp suất đƣờng ống giảm chênh lệch áp suất cài đặt giá trị hồi tiếp tăng lên PID lối tăng lên tần số lối biến tần tăng lên tốc độ quay motor máy nén khí tăng lên lƣu lƣợng khí cung cấp tăng lên áp suất đƣờng ống giữ ổn định Xin lƣu ý PID biến tần khơng kiểm sốt điều chỉnh giới hạn dung sai áp suất, tức tần số lối đƣợc giữ khơng thay đổi Ở hình vẽ trên, “nguồn cung cấp chính” “tiết kiệm lƣợng” đƣợc contactor định nguồn cấp cho motor máy nén khí Nhƣ vậy, có hai tùy chọn chế độ hoạt động cho “hoạt động nguồn điện chính” “hoạt động tiết kiệm lƣợng” Ở chế độ hoạt động nguồn điện chính, biến tần khơng làm việc tồn hệ thống khởi động/dừng tay.và hoạt động tần số điện lƣới theo phƣơng pháp ban đầu Trong chế độ hoạt động tiết kiệm lƣợng, máy nén khì đƣợc điều khiển trực tiếp biến tần hệ thống tự động điều chỉnh tốc độ 51 quay motor máy nén khí theo lƣợng khí tiêu thụ, để bồn chứa tr d, Những đề phòng phối hợp xây dựng lại máy nén khí có sử dụng biến tần - Một máy nén khí kéo theo tải có qn tính lớn đặc trƣng nguyên nhân dễ gây nên bảo vệ dòng biến tần chế độ V/f lúc khởi động Khuyến khích sử dụng biến tần sensorless vector có moment khởi động cao, để đảm bảo tính liên tục cung cấp khí hoạt động ốn định thiết bị - Một máy nén khí cho phép hoạt động tần số thấp thời gian dài Nếu máy nén khí quay tốc độ thấp, hoạt động ổn định máy nén khí bị giảm, mặt khác dầu bôi trơn không đủ làm mài mịn diễn nhanh Vì vậy, giới hạn dƣới cho tần số hoạt động không đƣợc thấp 20Hz - Để có hiệu việc loại bỏ thành phần sóng hài bậc cao dịng điện biến tần giảm bớt nhiễu sóng điện từ gây ra, đề nghị lắp thêm lọc nhiễu để giảm bớt tiếng ồn tăng nhiệt độ motor làm cho motor hoạt động ốn định 3.5.2 : p T0 y t T0 n T0 m Hình 3.15 : Sơ đồ hệ thống điều khiển điều hòa Inverter 52 3.5.2.1 : Chức thiết bị đo cung cấp tín hiệu tỉ lệ theo nghĩa với đại lƣợng đo Một thiết bị đo gồm hai thành phần cảm biến chuyển đổi đo chuẩn Một cảm biến thực chức tự động cảm nhận đại lƣợng quan tâm trình kỹ thuật biến đổi thành tín hiệu Để truyền xa sử dụng đƣợc thiết bị điều khiển dụng cụ báo, tín hiệu từ cảm biến cần đƣợc khuếch đại chuyển đổi sang dạng thích hợp Một chuyển đổi đo chuẩn chuyển đổi đo mà cho đầu tín hiệu chuẩn 3.5.2.2 : Thiết bị điều khiển hay điều khiển thiết bị tự động thực chức điều khiển, thành phần cốt lõi hệ thống điều khiển nhiệt Trên sở tín hiệu đo ch lƣợc điều khiển đƣợc lựa chọn, điều khiển thực thuật toán điều khiển đa tín hiệu điều khiển để can thiệp trở lại q trình nhiệt thơng qua thiết bị chấp hành Tuỳ theo dạng tín hiệu vào phƣơng pháp thể luật điều khiển, thiết bị điều khiển thiết bị điều khiển tƣơng tự, thiết bị điều khiển logic thiết bị điều khiển số 3.5.2.3 : Một hệ thống/thiết bị chấp hành nhận tín hiệu từ điều khiển thực tác động tới biến điều khiển Các thiết bị chấp hành thƣờng dùng điều khiển trình nhiệt van điều khiển, động máy nén, máy bơm, quạt gió, động servo Thơng qua thiết bị chấp hành mà hệ thống điều khiển can thiệp vào diễn biến trình nhiệt Một thiết bị chấp hành bao gồm hai thành phần sở chấp hành hay cấu dẫn động phần tử điều khiển Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điều khiển thành lƣợng, phần tử điều khiển can thiệp trực tiếp vào biến điều khiển 53 3.5.2.4 h N 54 ƣới đây: Tính tốn suấ Năng suất máy Q= P2 – P1 Po x V T Nm3/phút Trong Áp suất cuối (đẩy) (kg/cm2) P2 P1 = = Po = Áp suất đầu (hút) (kg/cm2) Áp suất khí (kg/cm2) V = Thể tích chứa, m3 bao gồm bể chứa sau làm mát ống T phân phối = dụng đạt độ áp suất P2, phút - Phƣơng trìnhThời trêngian phù sử hợp khiđể nhiệt khí nén tƣơng tự nhiệt độ khơng khí ngồi trời, tức nén đẳng nhiệt hoàn hảo Trong trƣờng hợp nhiệt độ khơng khí nén thực tế phận đẩy, tức t2oC cao nhiệt độ môi trƣờng xung quanh, t0C, cần điều chỉnh FAD theo hệ số (273 + t ) / (273 + t2) - Đối với máy lạnh thông thƣờng, đạt đến độ lạnh, mạch điều khiển ngắt rơ le, cho máy nén nghỉ ngơi Khi nhiệt đa động giảm tần số cấp vào máy nén, nghĩa giảm tốc độ máy nén Khi chạy tốc độ thấp, tần số thấp trì độ lạnh mà cắt động - Lợi máy nén khơng phải khởi động nhiều lần, dòng khởi động lại nhỏ chức khởi động mềm.Khi chạy tần số thấp điện áp thấp, công suất tiêu thụ máy nén giảm đáng kể so với tác dụng trao đổi nhiệt Ngồi cịn lợi nhiệt độ trì xác 55 - Điều hịa Inverter loại điều hịa sử dụng cơng nghệ biến tần, có nghĩa tốc độ quay rơ to máy nén nằm dàn nóng đƣợc điều khiển tần số Khi điều hòa bắt đầu khởi động máy nén chạy với tốc độ thấp dịng thấp sau tăng dần lên đến dòng điện định mức máy lạnh phát huy 100% công suất Ở thời điểm máy điều hịa hoạt động nhƣ điều hịa thơng thƣờng - Với điều hịa thơng thƣờng thời điểm khởi động dòng điện dòng điện định mức sau khoảng 45 phút nhiệt độ phòng đạt 25oC Khi đạt nhiệt độ đặt máy nén dừng hoạt động sau khoảng thời gian vài phút nhiệt độ phòng tăng lên máy nén lại hoạt động trở lại Máy nén điều hòa thông thƣờng hoat động 100% tải nên tiêu thụ điện nhiều 3.5.5.1.Ƣu điểm: a Vì máy nén hoạt động liên tục lên dàn lạnh suất lạnh ln đƣợc cấp ra, nhiệt độ phịng ln trì mức ổn định cảm thấy dễ chịu b Khi đạt nhiệt độ đặt phòng máy nén hoạt động tốc độ thấp nên dàn ngồi chạy êm c Dịng khởi động máy nén thấp nên không gây sụt điện áp an toàn cho dây dẫn điện 3.5.5.2.Nhƣợc điểm: a Giá thành cao, hệ thống mạch điện điều khiển phức tạp khó sửa chữa hỏng hóc b Đối với loại máy dùng gas R410a chi phí nạp ga bổ sung nhiều (khoảng 400.000 lần bổ sung ga) c Nếu khơng dùng liên tục chi phí giảm tiền điện không đáng kể 56 KẾT LUẬN Sau thời gian ba tháng tìm hiểu vấn đề điều khiển giám sát nhiệt độ, vấn đề mẻ với thân em nhƣng em cố gắng tìm hiểu nhiều vấn đề liên quan đến việc điều khiển giám sát nhiệt độ Tuy cố gắng hoàn thành đồ án nhƣng em khơng thể tránh đƣợc số thiếu sót, em mong thầy bạn đóng góp đƣa số ý kiến đồ án em thực tốt Dƣới hƣớng dẫn tận tình thầy GS.TSKH Thân Ngọc Hồn giúp đỡ nhiều quý thầy cô khoa em hoàn thành luận văn theo yêu cầu thời gian quy định Trong luận văn em thực đƣợc vấn đề sau: Nghiên cứu hệ thống điều hịa khơng khí sử dụng biến tần Đi sâu nghiên cứu tìm hiểu hệ thống điều khiển điều hịa khơng khí Em xin chân thành cảm ơn thầy GS.TSKH Thân Ngọc Hồn tồn thể thầy khoa Điện- trƣờng Đại học Dân Lập Hải Phòng tận tình giúp đỡ em hồn thành đồ án Hải Phòng, ngày…tháng…năm 2013 Sinh viên thực hiện: Trịnh Minh Hải 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bùi Hải - Hà Mạnh Thƣ - Vũ Xuân Hùng(2001) Hệ thống Điều Hồ Khơng Khí Thơng gió NXB Khoa học Kỹ thuật - Hà Nội Nguyễn Đức Lợi(1998) Thiết kế Hệ thống Lạnh Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ Nguyễn Đức Lợi - Phạm Văn Tuỳ(2003) Kỹ thuật Lạnh Cơ Sở Nhà xuất Khoa học tự nhiên Công nghệ Nguyễn Xuân Tiên Thiết kế Hệ thống Lạnh Nhà xuất Đại học Bách khoa Hà Nội Hà Đăng Trung - Nguyễn Qn Điều Tiết Khơng Khí 58 MỤC LỤC LỜI NĨI ĐẦU CHƢƠNG 1: CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHƠNG KHÍ 1.1 ẢNH HƢỞNG CỦA MƠI TRƢỜNG KHƠNG KHÍ ĐẾN CON NGƢỜI 1.1.2 Độ ẩm tƣơng đối 1.1.3 Các chất độc hại 1.2 ẢNH HƢỞNG CỦA MÔI TRƢỜNG KHƠNG KHÍ ĐỐI VỚI SẢN XUẤT 1.3 CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 1.3.1 Hệ thống kiểu trung tâm 1.3.2 Hệ thống kiểu phân tán 1.3.3 Hệ thống kiểu cục CHƢƠNG 2: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐIỀU HÕA KHƠNG KHÍ11 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRONG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 11 2.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRONG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ 11 2.2.1 Nhiệm vụ chức hệ thống điều khiển 11 2.2.2 Sơ đồ điều khiển thiết bị hệ thống điều khiển 12 2.2.2.1 Sơ đồ điều khiển tự động 12 2.2.2.2 Các nguồn lƣợng cho hệ thống điều khiển 14 2.2.2.3 Các thiết bị điều khiển 14 2.3 Các phƣơng pháp điều khiển 23 2.3.1 Điều khiển nhiệt độ 23 2.3.2 Điều khiển công suất 24 2.3.2.1 Phƣơng pháp điều khiển ON-OFF 24 2.3.2.2 Phƣơng pháp điều khiển bƣớc 25 CHƢƠNG 3: ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ VỚI INVERTER 28 3.1 BIẾN TẦN 28 59 3.1.1 Biến tần tầm quan trọng biến tần công nghiệp 28 3.2 PHÂN LOẠI BIẾN TẦN 29 3.2.1 Biến tần trực tiếp 29 3.2.2 Biến tần gián tiếp 30 3 CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA MỘT BỘ BIẾN TẦN 31 3.4 PHƢƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 33 3.4.1 Phƣơng pháp điều chế độ rộng xung (PWM) 33 3.4.1.1 Điều chế theo phƣơng pháp SPWM 33 3.4.2 Phƣơng pháp điều chế vectơ không gian (SVPWM) 37 3.4.2.1 Thành lập vectơ không gian 37 ………………………………………… 41 3.4.2.3 Phân bố trạng thái đóng ngắt 44 3.4.2.4 Kỹ thuật thực vectơ không gian 44 3.4.2.5 Giản đồ đóng cắt khóa để tạo vectơ Vs sectơ: 45 3.4.3 Phƣơng pháp điều khiển trực tiếp momen (DTC: Direct Torque Moment) 47 3.5 ĐIỀU HÒA INVERTER 48 48 3.5.1.1 Biến tần điều khiển máy nén điều hòa 49 52 : 53 t : 53 : 53 h 54 55 56 3.5.5.1.Ƣu điểm: 56 3.5.5.2.Nhƣợc điểm: 56 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 60