Ona Rhee LUAN AN TOT NGHIỆP I ĐẠI HỌC
Trang 2Bộ Giáo Dục và Đào Tạo Cộng Hịa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Đại học kỹ thuật cơng nghệ Tp.HCM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Khoa Cơ Khí Tự Động-Robot FITC I IIR IR NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TốT NGHIỆP
Họ và tên : VÕ NGỌC PHO MSSV:99KC058
Ngành : CƠ —TIN LỚP :CTI
1 Tên dé tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BẢO VỆ HỆ THỐNG MÁY LẠNH TRUONG DHKTCN CO SO 144/24 DIEN BIEN PHU BANG PLC
2 Nhiém vu:
tt, Tổng quan về kỹ thuật làm lạnh - 2° +2 2SSS2+ESE E14 2E1227110111121113.1112.1.Xe2
_ Tổng quan về kỹ thuật PL/C - 2-6 ©+<ES2£EkEEEEEEEE111711115713111212133112 222
¬- Khảo sát thực trạng hệ thống máy lạnh cơ sở 144/24 Ð - B Phú - . - ke ĐHDL Kỹ Thuật Cơng Nghệ Tp.HCM -2+22ecsvvzErrrrred
He Thiết kế hệ thống bảo vệ bằng kỹ thuãt PLC - 552cc
3 Ngày giao nhiệm vụ : 0 mồ ca
4 Ngày hồn thành nhiệm vụ : 1-7-24 - - 1 HH Tnhh ee
5 Họ tên cán bộ hướng dẫn: Phần hướn dẫn
Trang 3BO GIAO DUC va DAO TAO
Đại Học DL Ky Thuật Cong Nghé T.p.HCM CONG HOA XA HOI CHU NGHIA VIET NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
Khoa Cơ Khí Tự Déng-Robot Side
00000 Tp.HCM, Ngay Tháng Năm 2004
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
I- Họ và Tên SV: VÕ NGỌC PHO MSSV:99KC058
Ngành CƠ TIN KỸ THUẬT LỚP :99KC01
Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BẢO VỆ HỆ THỐNG MÁY LẠNH TRƯỜNG DHDLKTCN CO SỞ 144/24
DBP BANG PLC
2- Téng quat vé ban thuyét minh:
Sốtrang — ———— Sốchươởng ———wsseeeeeeeeeeeeees
Sốbảngsốlệu sốhìnhhvẽ —
Số tài liệu tham khảo Phần mềm tính tốn . -— -
Hiện vật(sản phẩm) - Thuyết minh bằng máy tính: -
3- Tổng quát về các bản vẽ:
-Tổng số bản vẽ:- Bản A0: Bản A1:- -Bản A2:- Khổ khác:- -
- Số bản vẽ vẽ tay: Số bản vẽ trên máy tính: -
4- nội dung và những ưu điểm chính của Đồ Ấn Tốt Nghiệp:
7-Đề nghị: Được bảo vệ[—] Bổ sung thêm để bảo vệ [—] Khơng được bảo vệ]
Trang 4LOI CAM ON
Em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Ngọc Bá, trưởng khoa điện Trường ĐHDLKTCN Tp Hcm đã tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài liệu và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em cĩ thể hồn thành tập đỗ án này
Em xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn đến các thầy cơ trong khoa
cơ khí tự động Robot Trường ĐHDLKTCN Tp.Hcm, đặc biệt là các
thay cơ trong bộ mơn đã truyển thụ những kiến thức quý báu cho em
trong những năm học qua
Xin chân thành cảm ơn những người bạn, những người thân đã
giúp đỡ và động viên trong quá trình thực hiện đổ án và trong học tập
Trường Đại DLKTCN TP.HCM Sinh viên thực hiện
Trang 5MUC LUC Lời nĩi đầu Trang Chương 1: Tổng quan về kĩ thuật làm lạnh
1 phan loai hé th6ng lanh - 1
2 Cau tric cfc hé thong diéu hoa khéng khi - 1
3 Phân lọai máy điều hịa nhiét d6 - 3
4 Nguyên lý vận hành của máy điều hịa nhiét d6 - 5
5 các kết cấu cơ bản của một máy điều hịa nhiệt độ -~- 7
6 các thiết bị bảo vệ an tịan cho máy điều hịa nhiệt độ - - 16
7 một số biện pháp bảo vệ máy lạnh thường đùng -~~=- 24
Chương 2: Tổng quan về PLC S7-200 1 Đặc điểm và khả năng của bộ điều khiển lập trình PLC - 32
2 Ưu điểm của PLLC -~-~-~~~-~-~-=~=~=~=~============~~~~z 35 3 Một vài linh vuc tng dung cla PLC - 35
4 cấu trúc và họat động của PLC -~ =-=======~======== 36
5 một số đặc tính của PLUC 224 -~ ~ ~~~=========~=====~- 40
6 PLC va mang - 43
7 giao ti€p giifa PLC va may tinh - 45
Chương 3: Khảo sát hệ thống máy lạnh trường ĐHDLKTCN cơ sở 144/24 DBP 1 cơng dung cia hé théng may lanh - 51
2 Khao sat hé thong phan ph6i lanh ctia trudng - 51
3 các đặc tính kĩ thuật cần theo dõi của hệ thống lanh - 54
Chương 4: Thiết kế hệ thống bảo vệ bằng PLC ¡ Chương trình diéu khién cho mét may lanh - 60
2 Lựa chọn phương pháp bảo vệ mạng máy lanh - 63
Trang 6Lời NĨI ĐẦU
Ngày nay, khoa học kỹ thuật đã thực sự phát triển ở một cấp độ cao hơn Mọi thiết bị, máy mĩc đã dân dần được chuyển thành các máy mĩc, thiết bị tự động Mọi sản phẩm của khoa hoc kỹ thuật ngày càng quan trọng trong đời sống và xã hội Hệ thống lạnh là một trong những
sản phẩm đĩ
Ở Việt Nam hiện nay, đang trong thời kì cơng nghiệp hố đất nước Kỹ thuật lạnh đang phát triển rất mạnh mẽ Các hệ thống lạnh trở nên rất quan trọng và hiện diện mọi nơi nhằm đảm bảo điệu kiện làm việc cĩ hiệu quả cao Một hệ thống lạnh sẽ trở nên hồn chỉnh và kinh tế nếu chi phí vận hành an tồn và bảo dưỡng thấp Nên nhu cầu thiết kế một hệ thống tự động giám sát các thiết bị của một hệ thống
lạnh là hết sức cần thiết
Với sự phát triển vượt bậc của các hệ điện tử-máy tính, đã hỗ trợ
rất đắc lực cho quá trình tự động hĩa Một trong những cơng cụ hỗ trợ hiệu quả là bộ điều khiển lập trình được PLC, đang được sử dụng rộng rải kể cả Việt Nam
Vì vậy việc dùng PLC để giám sát và bảo vệ các thiết bị của một
Trang 7GVHD TS.Hé Ngoc Ba
CHUONG 1
TONG QUAN VE KY THUAT LAM LANH Thiết bị lạnh là thiết bị thực hiện việc nhận nhiệt từ nguồn lạnh, thải nhiệt cho nguồn nĩng và tiêu hao cơng Thiết bị lạnh nhằm tạo ra nhiệt thấp hơn nhiệt độ mơi trường xung quanh để phục vụ cho các quá trình cơng nghệ
và điều hồ khơng khí
Nhiệt độ cĩ tác động trực tiếp của hoạt động đến trang thiết bị và năng
lực làm việc của con người Do đĩ cần phải điều tiết khơng khí và giử ổn định các thơng số trạng thái của khơng khí theo một chương trình định sắn nhằm hạn chế sự phụ thuộc điều kiện khí tượng bên ngồi
1 PHẦN LOẠI HỆ THỐNG LẠNH
Theo mức độ tin cậy và kinh tế, người ta phân hệ thống điều hịa khơng khí thành ba cấp :
Hệ thống cấp I duy trì các thơng số trong nhà với mọi phạm vi nhiệt độ
ngồi trời từ trị cực tiểu ( mùa lạnh ) Hệ thống cấp I cĩ độ tin cậy nhưng đắt tiền nên sử dụng trong những trường hợp địi hỏi chế độ nhiệt ẩm nghiêm ngặt và cần độ tin cậy cao
Hệ thống cấp II duy trì các thơng số trong nhà với phạm vi cho phép, sai lệch khơng quá 200h trong một năm, nghĩa là thơng số trong nhà cĩ thể
cho phép sai lệch so với chế độ tính tốn khi nhiệt độ, độ ẩm ngồi trời đạt
giá trị cực tiểu
Hệ thống cấp III duy trì các thơng số trong nhà trong một phạm vi cho phép với sai lệch tới 400h trong một năm Hệ thống cấp III cĩ độ tin cậy
khơng cao, nhưng rẻ tiền, vì vậy được dùng phổ biến trong các cơng trình dân
dụng nơi cơng cộng ( rạp hát, thư viện, hội trường, .) hoặc trong các xí nghiệp khơng đồi hỏi nghiêm ngặt về chế độ ẩm
Trang 8Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hồ Ngọc Bá
2.1.Hé thống kiểu trung tâm cĩ đă£Miểm là
Nhiều gian điểu hịa cĩ chung một buồng điều khơng , do đĩ tiết kiệm được thiết bị và mặt bằng giảm được chỉ phí đầu tư Tuy vậy hệ thống này cĩ
nhiều nhược điểm :
Mỗi gian điều hịa cĩ những yêu cầu riêng về nhiệt độ và độ ẩm nhưng lại được cung cấp cùng loại khơng khí đã được sử lí như nhau, do đĩ thường phải đặt thêm thiết bị phụ trợ cho các nơi yêu cầu riêng (vd : thiết bị phun ẩm bổ sung cho nơi cần độ ẩm lớn hơn, hoặc máy điều hịa cục bộ cho nơi cần nhiệt độ thấp hơn ) Hệ thống cĩ đường ơ ống giĩ dài, trở lực lớn, khiến tiêu phí nhiều điện năng dẩn động quạt và vật liệu làm ống dẫn
Do đường ống giĩ nối thơng các gian điều hịa với nhau nên cĩ nguy cơ
gây hỏa hoạn khi một nơi bị cháy
Hệ thống rất khĩ lắp đặt các thiết bị khống chế, điều chỉnh tự động do các gian điều hịa cĩ đặt điểm thải nhiệt, thải ẩm khác nhau và yêu cầu chế độ nhiệt độ, độ ẩm trong phịng cũng khơng giống nhau
Hệ thống kiểu trung tâm thường được lắp đặt cho các cơng trình cơng
cộng(nhà văn hĩa, rạp hát, thư viện, .) hoặc cho các xí nghiệp kiểu củ cải tạo
lại nay lắp thêm hệ thống điều hịa khơng khí 2.2.Hệ thống kiểu phân tán
Hệ thống kiểu phân tán ( cịn gọi là kiểu theo phịng ) cũng cĩ thể là kín hoặc hở Các thiết bị và hoặt động gần giống kiểu trung tâm
Điểm khác nhau cơ bản giữa hệ thống phân tán với hệ thống trung tâm là; mỗi gian điều hịa được trang bị một buồng điều khơng cùng hệ thống vận
chuyển và phân phối khơng khí riêng, hoạt động độc lập với nhau Vì vậy hệ
thống kiểu phân tán cĩ nhiều ưu điểm :
Khơng khí được xử lí theo đúng yêu cầu của từng nơi, do đĩ thường
khơng cần thiết bị phụ trợ ;
Dé dàng tự động hố khâu điểu chỉnh, khống chế ;
Hệ thống ống dẫn ngắn, trở lực nhỏ cho phép sử dụng các quạt dọc theo trục cĩ năng suất giĩ lớn, cột áp bé, kích thước gon, dé lắp đặt hệ thống đường ống độc lập nên ít cĩ nguy cơ lây lan hoả hoạn Tuy nhiên hệ thống đồi hỏi chỉ phí đầu tư lớn, mặt bằng cần rộng rãi, vận hành phức tạp và tốn kém hơn hệ trung tâm
2.3.Hệ thống kiểu cục bộ
Đặc điểm của hệ thống kiểu cục bộ là chỉ cĩ tác dụng trong phạm vi
Trang 9Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hà Ngọc Bá
con, trong đĩ cĩ bố trí đủ cả bốn khâu hệ thống ( thường cĩ hệ thống ống dẫn
giĩ; các cửa phân phối giĩ đặt ngay trên mặt trước vỏ máy ) Các máy điều hịa khơng khí cục bộ chỉ cĩ chức năng làm lạnh ( hoặc cĩ cả thiết bị sưởi ấm )
mà khơng cĩ chức nẵng tăng ẩm Các máy điều hịa cửa sổ thường cĩ năng
suất lạnh, nang suất giĩ bé, lắp đặt thích hợp cho các phịng hẹp '
Một số máy được tách riêng khâu năng lượng khỏi khâu xử lí, gọi là “máy hai cục“: máy lạnh, dàn nĩng và quạt thải nhiệt đặt trong cùng một vỏ;
cịn dàn lạnh, quạt cấp giĩ, cửa thổi và hút giĩ, đặt trong cùng một vỏ khác
Máy điều hịa nhiệt độ được làm mát bằng giĩ (gọi tắc là máy giĩ air
cooled), trong đĩ cĩ thiết bị ngưng tụ là loại giàn ống cĩ cánh được làm mát
bằng khơng khí chuyển động cưỡng bức nhờ quạt giĩ Các máy điều hồ khơng khí cục bộ (kiểu cửa sổ hoặc điều hịa ghép) đều cĩ giàn ngưng tụ
được làm mát bằng khơng khí do kích thước gọn, dể lắp đặt, vận hành đơn
giản Một số máy điều hịa nhiệt độ kiểu tủ (dạng điều hịa trung tâm làm mát
bằng khơng khí
Máy điều hịa nhiệt độ được làm mát bằng nước (gọi là máy nước — water cooled ), trong đĩ thiết bị ngưng tụ !à loại gìan ống vỏ được làm mát
nước tuần hồn Loại này phải sử dụng kèm theo với thiết bị làm mát nước
tuần hồn (thường gọi là tháp giải nhiệt) Thường chỉ gặp loại một chiều ( làm lạnh ) Các máy điều hịa khơng khí làm mát bằng nước thường cĩ cơng suất lớn hoặc trung bình, khơng dùng với các máy cơng suất bé ( điều hịa cục bộ ) Tuy được chia làm nhiều chủng loại khác nhau nhưng các máy điều hịa nhiệt
độ cĩ chung một đặt điểm: khơng khí được xử lí ở gian ống cĩ cánh (cĩ thể
xay ra các quá trình làm lạnh, làm khơ hoặc sưởi ấm nhưng khơng cĩ khả
năng tăng ẩm ) ‹
3 PHAN LOAI MAY DIEU HOA NHIET ĐỘ
3.1.Máy điều hịa đân dụng: từ 0-5 tấn
Trang 11Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hồ Ngọc Bá Hình 1.5 < Loại tủ đứng, giải nhiệt bằng nước : (hình 1.6) eas: Hình.1.6
4.NGUYEN Li VAN HANH CUA MAY DIEU HỊA NHIỆT ĐƠ 4.1.Nguyên lí vận của máy điều hịa nhiệt độ giải nhiệt bằng giĩ
Bên trong nhà đặt tổ quạt làm mát, bao gồm quạt dàn bay hơi và dàn
bay hơi, ngịai trời đặt tổ ngưng tụ bao gồm dàn ngưng và quạt chứa trong một
tổ ngưng tụ
Trung tâm hệ thống làm mát là “lốc” bên trong nĩ đặt máy nén lạnh và chứa mơi chất lạnh Máy nén thực chất nĩ là bơm dùng để đẩy và hút dịng
mơi chất lạnh Dịng mơi chất được bơm, bơm mạnh với áp suất lớn vào dàn
nĩng, nên nĩ chuyển từ thể khí thành thể lơng và trả nhiệt ra ngịai mơi trường nhờ quạt dàn ngưng Khi bị ép vào dàn ngưng nĩ chỉ cĩ nơi thĩat ra duy nhất là đường vào dàn lạnh Khi đến cổng vào dàn lạnh thì nĩ đã nguội dân va sẵn sàng đảm nhận vai trị làm lạnh Để tạo áp suất trên người ta bố trí van tiết lưu giửa dàn ngưng và dàn lạnh trên đường ống Van này tạo sức cản để hình thành một bên là áp suất cao, một bên là áp suất thấp, như vậy
ST Va Nowe > ET m RTT Tone >
Trang 12Luận án tố! nghiệp GVHD TS.H6é Ngoc Ba
máy lạnh luơn luơn duy trì hai vùng áp suất khác nhau nhờ van tiết lưu và máy bơm Van tiết lưu do cĩ các lổ nhỏ để tạo ra áp suất cao khi dịng mơi
chất lạnh chuyển tới van tiết lưu vẩn cịn ở thể lơng Sau đĩ nĩ phát thành tia
thể lỏng phun qua van tiết lưu Ở khu vực này nĩ gặp áp suất thấp lập tức biến thành hơi Trong quá trình từ thể lỏng chuyển thành thể hơi nĩ thu thêm nhiệt rất mạnh khiến nhiệt độ của tịan bộ dàn lạnh giảm xuống và nhờ quạt dàn lạnh thổi dịng khơng khí lạnh ra khỏi dàn lạnh vào phịng Sau khi làm lạnh xong thì nĩ được bơm hút nĩ về và kết thúc chu trình làm lạnh của máy 4.2.Nguyên lí vận hành của máy điều hịa nhiệt độ làm lạnh chất tải lạnh, giải nhiệt bằng nước
Trung tâm hệ thống làm lạnh là máy nén kín, bên trong nĩ cĩ chứa
chiếc bơm và khí amơniăc Khí amơniăc được bơm mạnh với ấp suất lớn vào
đàn nĩng Dàn nĩng là lọai ống thường là dạng ống long 6 ống Ong bên ngịai
gồm một hình trụ nim ngang chứa bên trong nhiều ố ống trao đổi nhiệt đường
kín nhỏ Nước làm mát đi trong khơng gian giửa các ống trao đổi nhiệt, cịn hơi amơniăc đi bên trong ống trao đổi nhiệt theo chiều ngược lại Hơi amơniăc từ thể khí chuyển thành thể lỏng và trao đổi, truyển nhiệt cho nước chảy ngịai ống dẩn amơniăc nước nĩng được bơm ra ngịai tháp giải nhiệt, tháp giải
nhiệt phải thải được tịan bộ lượng nhiệt do quá trình ngưng tụ của mơi chất lạnh trong bình ngưng tỏa ra Chất tải nhiệt trung gian là nước nhờ quat gid và
dàn phun mưa, nước bay hơi một phần va giảm nhiêt độ xuống tới mức yêu
cầu để được bơm trở lại bình ngưng tụ Sau khi chất khí được biến đổi thành
chất lỏng đi đến van tiết lưu Van tiết lưu này tạo sức cản để hình thành mơt
bên là áp suất cao, một bên là áp suất thấp Dàn lạnh làm nước cho nước lạnh
là lọai ống lổng ống nhưng 6 ống dẩn mơi sơi bao phủ ống dẩn nước làm lạnh
Mơi chất sơi biến thành hơi nĩ thu thêm nhiêt rất mạnh làm nhiệt độ giảm
xuống làm lạnh chất lỏng Sau đĩ hơi được về bởi máy nén
Trang 13Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hồ Ngọc Bá Máy nén lạnh Máy nén thể tích Máy nén động học Máy nén pittơng dao Máy nén pittơng Máy nén Turbin động quay Máy nén Máy nén
Pittơng trư -Trục vít Máy nén turbin
lên ung - Roto lin -Li tâm
kiểu mà -Rototấm trượt (hướng trục)
8N mang -Roto xoắn ốc
Hình 1.8 Phân lọai tổng quát máy nén lạnh
Thành phần chủ yếu của máy nén là dộng cơ nén Chất lượng hoạt động
của động cơ nén ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng làm lạnh, đồng thời chất
lượng động cơ nén vừa chịu ảnh hưởng của chất lượng nguồn cung cấp vừa tác động ảnh hưởng đến mạch nguồn cung cấp
5.2.Bình chứa
Bình chứa ( hình 1.9 ) thường đặt bên đưới bình ngưng dùng để chứa
lỏng đã ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu
Bình chứa cao áp cần bố trí các đường ống nơi lỏng từ bình bay hơi đến 8, và đường lỏng dẩn đến trạm tiết lưu 2, đường cân bằng hơi với bình ngưng tụ 5, đường nối vơi bộ tách khí 3-4, đừơng cân bằng nối áp kế và đường nối
van an tồn 7 Để kiểm tra mức lỏng cần cĩ bộ chỉ thị mức lỏng ( ống thủy 9
), ngồi ra cịn đường xả dầu 10 và xả cặn 11, áp suất làm việc là, 1,8Mpa Khi vận hành, mức lỏng (NH; ) đạt 50 % thể tích bình chứa
Với hệ thống cấp lỏng từ trên xuống (kiểu khơ ), bình phải chứa đựơc 33% tồn bộ thể tích dàn bay hơi do đĩ Vgcy > 0,6Vạgụu, trong đĩ Vgcg là thể tích bình chứa cao áp kiểu khơ
SƯ nh )
Trang 14Luận án tốt nghiệp GVHD TS.H6é Ngoc Ba 11
Hinh1.9.Binh chifa cao 4p
1-thân bình ; 2- ống lỏng ra ; 3- ống xả khí khơng ngưng ; 4 - ống hồi lỏng từ bộ xả khí ; 5 — cân bằng hơi ; 6 - ấp kế;
7 - nối van an tồn ; 8 — lỏng vào ; 9— ống thủy; 10 —- xả dầu ; 11- xả cặn ; 12 - chân
Với hệ thống cấp lỏng từ dứơi lên ( kiểu ngập ), bình phải chứa được 60 % tồn bộ thể tích bình và dàn bay hơi : Vạgcw là thể tích bình chưá cao áp kiểu ngập
5.3.Phin sấy , phin lọc ( aryep filter )
Phin say và phin lọc (hình 1:T0) cĩ nhiệm vụ loại trừ các cặn bẩn cơ học và các tạp chất hố học Phin sấy và phin lọc được lắp cả trên đường lỏng và
đường hơi của hệ thống lạnh
Cặn bẩn cơ học cĩ thể là đất cát, gỉ sắt, vẩy hàn, mạt kim loại Các cặn bẩn
này đặc biệt nguy hiểm cho máy nén khi chúng lọt vào xilanh và các chỉ tiết
chuyển động Các cặn bẩn nguy hiểm đối với van đặt biệt van tiết lưu chúng gây ra tắc bẩn Các tạp chất hố học đặc biệt là ẩm ( nước ) và các
aXIt tạo thành trong vịng tuần hồn cĩ thể làm han rỉ, ăn mịn các chỉ tiết
máy Nước cĩ thể đơng đá bịt kín van tiết lưu gây tắc ẩm
Hình 1.10.Phin sấy lọc
SVTH Võ Ngọc Pho Trang 9
Trang 15Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Bd LG ¬_ ¿/ <—l / —+ < TỰ v v A Hình.1.12.Hồi nhiệt 1- hơi vào ra ; 2 — lỏng vào ra - 5.6.Mat gas:
Mắt gas (hình 1.13) là kính quan sát lắp trên đường lỏng (sau phin y lọc
) dé quan sát dịng chảy của mơi chất lạnh Ngồi việc chỉ thị dịng chẩy,
mắt gas cịn cĩ nhiệm vụ:
Báo hiệu đủ gas khi dịng gas khơng bị sủi bọt
Báo hiệu thiếu gas khi dịng gas bị sủi bọt mạnh
Báo hết gas khi thấy vệt dầu trên kính
Báo độ ẩm mơi chất qua sự biến màu của chấm màu trên tâm mắt gas so sánh vơí màu trên chu vi mắt gas xanh: khơ (dry ), vàng, thận trọng
(caution ) nâu, ẩm (wet ) Nếu bị ẩm, nhất thiết phải thay phin sấy khơ
mới
Báo hiệu hạt hút ẩm bị rã khi thấy gas bị vẩn đục, khi đĩ cũng phải thay phin sấy lọc đề phịng van tiết lưu và các đường ống bị tắc Mắt gas được lắp đặt trên đường lồng, sau phin sấy lọc, trước van tiết lưu Trường hợp đường ống lỏng lớn, phải lắp trên đường ống nhánh song song với ống chính Mắt gas cĩ thân hình trụ phía dưới kín cịn phiá trên được lắp mắt kính để cĩ thể quan sát gas chảy bên trong
Đầu chia lỏng kiểu áp động
Trang 16
Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hồ Ngọc Bá (f2 `) Hình.1.13 Cấu tạo mắt ga 5.7.Ống mềm: (hình 1.14)
Khi làm việc, máy nén rung động nhưng ngược lại các chỉ tiết khác như dàn ngưng tụ hoặc dan bốc hơi lại khơng rung động Nếu lắp đường ống cứng giữa các bộ phận với máy nén, ống cĩ thể bị nứt, gẩy Để tránh hiện tung | đĩ người ta lắp ống mềm ở đầu hút và đầu đẩy của máy nén Ống mềm là ống thép inox dạng sĩng hay dạng hộp xếp Bên ngồi là lưới thép inox hoặc đồng, 2 đầu là các đầu nối bằng đổng và để hàn vào các đầu ống Cĩ loại ống mềm, cĩ loại đầu nơí bằng thép inox hoặc bằng bích Đối với máy nén nhỏ, sử dụng các ống đồng mềm, rung động ít thường khơng cần dùng ống mềm Xà OK oe See ent, RIG, 1 tớ PP mS SINS ae Poe C Hinh.1.14.6ng mém
5.8.Van tap vu (service valve ):
Van tạp vụ (hình 1.15) là van lắp ngay trên đầu máy nén ở đường hút và đường đẩy, van tạp vụ là loại van 3ngã Khi vặn hết xuống là đĩng đường
hơi từ đàn bay hơi hoặc dàn ngưng đến máy nén nhưng thơng máy nén với
đầu nối đầu nạp hoặc áp kế Van tạp vụ dùng để bảo dưỡng, sửa chữa, nạp đẩy, nạp gas, hút chân khơng cũng như để phục vụ việc đo đạc kiểm tra máy
nén (kiểm tra áp suất đẩy và hút )
Trang 17Luận án tốt nghiệp
5.10.Van khố, van chăn:
Khi vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy lạnh cần thiết phải khố hoặc
mở dịng chảy mơi chất lạnh trên vịng tuần hồn mơi chất lạnh Các van chặn đảm đương nhiệm vụ đĩ
Van khố và van chặn (hình 1.17) cĩ rất nhiều dạng khác nhau tùy theo chức năng, cơng dụng, kích cỡ, dịng chảy, mơi chất, phương pháp làm kín, vật liệu, phương pháp gia cơng ——<===—› nn Gene eee ne oa | he 4 — —Ể ——————nỤ l~ thân; 2~ đế van (Ổ tựa van) ~ THIÚH VAN ÿˆ ~ nắp ; ow ~ đệm kín tỉ van ; = l{ van + ; = tay van; G4 a ns + r2 8 ~ chèn đệm ; : 2 9 ~ bulơng ; H 2 - t3 10 - ren của tỉ van ; ; 11 ~ vịng đệm kin ; 12 ~ đệm kín ngược ; fo mh ; _ ane 13 - vịng đệm của tin van, _——Ïg + HC ta 6 SỈ Hình 1.17 Van chặn 5.11.Van tiết lưu tay:
Van tiết lưu tay (hình 1.18) là van tay được điều chỉnh bằng tay Van cĩ kết cấu tương tự van chặn Khác biệt cơ bản của van tiết lưu là nĩn van cĩ kết cấu đặc biệt để điều tiết được lưu lượng một cách rất chính xác do tiết diện của van cĩ thể điều chỉnh rất chính xác
Trang 18Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hơ Ngọc Bá 3) b - Hình1.18 Van tiết lưu nĩn dạng parabol; b) nĩn dạng cung; c) nĩn xẻ rãnh
1- lưu lượng V tỷ lệ với h; 2 — lưu lượng V tỷ lệ với h;
3 _ lưu lượng V tỷ lệ với hŸ
5.12.Bơm: (hình 1.19)
Trong kỹ thuật lạnh thường dùng:
Bơm nước kiểu li tâm để bơm nước giaÏ nhiệt cho tháp giai nhiệt bình
ngưng
Bơm chất tải lạnh ( nước, nước muối, glycol ) kiểu li tâm cho vịng tuần hồn chất tải lạnh
Trang 19Luận án tốt nghiệp GVHD } TS Hồ ở Ngọc B Bá
Quạt hướng tục sử dụng cho các dàn lạnh, đàn ngưng tụ, tháp giải
nhiệt để đối lưu cưởng bức khơng khí
Quạt li tâm khi cần cột cao áp cao hơn, dùng cho các buồng điều khơng, các dàn lạnh khơng khí hoặc để tuân hồn vận chuyển và phân phối khơng khí đặc biệt trong các hệ thống điểu hồ khơng khí
Quạt li tâm trục cán là loại quạt li tâm nhưng guồng cách quạt nhỏ mà dài, cĩ độ ồn rất nhỏ nên được sử dụng rộng rải cho các dàn lạnh đặt trong
nhà của hệ thống điều hồ khơng khí để giảm ồn tới mức tối thiểu
Quạt hướng trục 5.14.Dudng ống:
Đường ống dùng trong kỹ thuật lạnh là loại ống đồng freơn và ống thép khơng hàn ống thường chịu được áp lực 3MPa
Trong hệ thống lạnh cần xác định 3 loại đường ống là đường hút, đường
đẩy và đường dẩn lỏng Ngồi ra nếu cĩ vịng tuần hồn chất tải lạnh phải xác định đường kính ống nước và nước muối
6 CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ AN TỒN 6.1.Cầu chì : (fuses )
Ngắn mạch (cịn gọi là đoản mạch, chập mạch) là hiện tượng chập mạch
trong động cơ, dịng điện tăng vọt làm cháy cuộn dây, cháy các thiết bị đĩng
ngắt và cháy cả dây dẫn điện Để chống ngắn mạch thơng thường người ta sử dụng cầu chì ( hoặc cầu chẩy ) Khi dịng ngắn mạch, đoạn dây chảy nĩng chảy, ngắt mạch để bảo vệ động cơ và các thiết bị liên quan
6.2 Rơ le nhiệt: ( over - current relay )
Rơle nhiệt( hay rơle nhiệt bảo vệ quá tải ) (hình 1.20) là khí cụ điện tác động ngắt mạch để bảo vệ động cơ khi động cơ bị quá tải do dịng tăng quá định mức hoặc do dịng ngắn mạch trong trường hợp rotor bị kẹt
động cơ khơng khởi động khơng được
Nguyên tắc làm việc của rơle nhiệt là ngắt tự động các tiếp điểm điện
bảo vệ cơ nhờ sự giản nở khơng đều của các thanh lưỡng kim khi bị quá
nhiệt do đồng quá tải hoặc dịng ngắn mạch gây ra Trường hợp điện ba pha bị mất một pha, động cơ làm việc với hai pha cịn lại trong trường hợp quá tải, rơle nhiệt cũng bảo vệ tác động ngắt cả ba pha
Rơle gồm một thanh lưỡng kim mang tiếp điểm, một điện trở đốt nĩng Khi máy nén làm việc bình thường nhiệt sinh ra khơng đủ uốn cong thanh
Trang 20Luận án tối nghiệp
lưỡng kim để ngắt tiếp điểm Khi quá tải hoặc ngắn mạch, nhiệt sinh ra nhiều hơn đủ để uốn cong thanh lưỡng kim ngắt tiếp điểm bảo vệ động cơ máy nén
Phần tử cơ bản của rơle nhiệt là thanh lưỡng kim 1 gồm hai mãnh kim
loại cĩ độ đấn nở khác nhau Thanh lưỡng kim được đốt nĩng bằng điện trở 2 cĩ dịng điện cần bảo vệ chạy qua Khi động cơ làm việc bình thường, dịng đi qua bằng dịng định mức, sự phát nĩng được tăng cường và đủ làm thanh
lưỡng kim biến dạng, giải phĩng tay địn 7 Dưới tác động của lồ xo 4, tay
địn 7 quay quanh trục 8 kéo theo thanh trược 5 về phía trái, ngắt tiếp điểm 6 của mạch điều khiển Nút ấn 3 để đưa rơle về vị trí ban đầu khi đã nguội
Thí dụ I=1,5lđm rơle sẽ ngắt dịng sau 2 phút, khi kẹt rotor với I= 8 Idm rơle sẽ ngắt sau 2 giây
Kí hiệu rơle nhiệt trong mạch điện : fo : - 4 S | av \ Hình 1.20
- Cấu tạo của rơle nhiệt: 1 thanh lưỡng kim; 2.tiếp điểm;
3.đầu nối dây ra
te 5 aS ee LNT
Trang 21Luận án tốt nghiệp
6.3.Áptơmát ( circuit breaker ) :
Là khí cụ dùng để cắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp Aptơmat cịn được gọi là cầu dao tự động
Aptơmat cĩ 3 yêu cầu sau :
Chế độ làm việc định cuả aptơmat phải là chế độ làm việc dài hạn
nghĩa là dịng điện cĩ trị số định mức chạy qua aptơmat lâu bao nhiêu cũng được Mặc khác, mạch dịng điện của aptơmat phải chịu được dịng điện ( khi cĩ ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nĩ đã đĩng hay đang đĩng
Aptơmat phải ngắt mạch được dịng ngắt mạch lớn Sau khi ngắt dịng ngắt mạch, aptơmat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dịng điện định mức
Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại của dịng điện ngắn mạch gây ra, aptơmat phải thời gian cắt nhanh Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong aptơmat
Để thực hiện yêu cầu thao tác bảo vệ cĩ chọn lọc, aptơmat cần phải cĩ
khả năng điều chỉnh trị số dịng điện tác động và thời gian tác động
Nguyên lí làm việc của aptơmat
Aptơmat (hình 1.21) bảo vệ quá tải và ngắn mạch ở trạng thái bình thường, sau khi đĩng điện, aptơmat được giữ ở trạng thái đĩng tiếp điểm nhờ mĩc giữ I phân tích với cần răng 5 cùng 1 cụm I tiếp điểm động Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch châm điện 2 sẽ hút phần 4 xuống làm nhả mĩc l, cần 5 được tự do, tiếp điểm nhã đo lực của lị xo 6 Cụm nam châm 2 ở đây được gọi là mĩc quá tải hay ngắn mạch |
Aptơmat bảo vệ sụt áp hay mất điện khi bị sụt áp quá mức, nam châm điện 2 sẽ nhã phần ứng 4, mĩc giữ 1 lị xo 3 kéo lên, cần 5 được tự do và nhờ lị xo 6, các tiếp điểm được ngắt ra Cụm nam châm 2 ở đây được gọi là mĩc bảo vệ sụt áp hay mất điện áp
Aptơmat cĩ nhiều kiểu loại khác nhau:
Theo kết cấu cĩ thể phân ra 1 cực, hai cực,ba cực | Theo thời gian thao tác cĩ loại tác động tức thời ( nhanh ) va loại tác
động khơng tức thời
Theo cơng dụng bảo vệ cĩ loại aptomat cực đại theo dịng điện, cực tiểu theo dịng điện, cực tiểu theo điện áp, aptơmat dịng điện ngược
Trang 22
Trong một vài trường hợp bảo vệ tổng hợp (thí dụ cực đại theo dịng điện và cực tiểu theo điện áp ) cĩ loại aptơmat vạn năng Cĩ loại aptơmat kết hdp vdi role nhiét va contacto
- Kí hiệu mạch điện của aptơmat và hình dáng bề mặt x 6 j 5 LÊ Hình 1.21 1-mốc giử; 2 — nam châm điện; 3— lị xo; 4 -phần ứng của nam châm điện; 5 - cần răng; 6 —lị xo 6.4 Contactor
Cơng tắc tơ là khí cụ dùng để đĩng - ngắt các mạch điện ở lưới điện hạ áp và dịng điện tới vài trăm ampe
Cơng tắc tơ cĩ lọai một chiểu vá cĩ lọai xoay chiều
Phần chính của một cơng tắc tơ là cuộn hút điện từ K (hình1.22) và hệ
thing61 các tiếp điểm Khi cuộn K khơng cĩ điện, lị xo LX kéo cần c mở các tiếp điểm a,b,c và tiếp điểm 1, đồng thời đĩng tiếp điểm 2 các tiếp điểm 1,a,b,c là các tiếp điểm thường mở (hở khi K khơng cĩ điện), tiếp điểm 2 là tiếp điểm thường đĩng (kín khi K khơng cĩ điện) Khi cấp điện cho cuộn K, lõi sắt Fe bị hút, kéo căng lị xo LX và cần c sẽ đĩng các tiếp điểm 1,a,b,c va mở tiếp điểm 2
Trang 23Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Bd
6.5.Rơle dịng điện
Rơle dịng điện dùng bảo vệ mạch điện khi dịng điện trongmạch vượt quá hay giảm thấp hơn một giá trị nào đĩ đã được chỉnh định trong rele
A B
1
Hình 1.23 Nguyên lí cấu tạo và làm việc của role dịng điện
Một rơle dịng điện cĩ cấu tạo như hình1.23 Mạch từ 1 cĩ quấn cuộn dây dịng điện 2 nhiều đầu ra Khi cĩ dịng điện chạy qua cuộn dây 2 thì từ trường tạo ra sẽ tác động một từ lực lên nắp từ động hình Z bằng sắt Nếu
dịng điện vượt quá giá trị chỉ định (qua lực lị xo 4) thì từ lực đủ lớn để thắng
lực cẩn lị xo, hút nắp Z quay và đĩng (hoặc mở) hệ tiếp điểm 5,6 Trị số dịng điện tác động cĩ thể chỉnh định qua lực căn lị xo 4
6.6.Thermistor bảo vệ động cơ:
Thermistor bảo vệ động cơ hiện nay được coi là khí cụ bảo vệ động cơ hưũ hiệu nhất chống lại sự quá nhiệt khơng nhũng trong động cơ mà cịn cả ở các chi tiết động cơ hoặc máy nén
Khí cụ này gồm 2 phan: phan diéu khiển và phần thermistor hay các phần tử cảm biến nhiệt độ Các cảm biến nhiệt độ này đã được các nhà sản xuất bố trí vào trong các cuộn dây quấn động cơ điện Các thermistor được mắc nối tiếp với nhau, mỗi cuộn dây cĩ một đầu cảm, hai đầu dây sẽ được bố trí trong hộp đấu điện để nơi mạch ra phần điều khiển
Khi nhiệt độ cuộn dây tăng quá mức cho phép ( quá tải do dịng điện tăng quá dịng định mức cho phép, thermistor ngắt mạch động cơ để bảo vệ giống như trường hợp thanh lưỡng kim.Tuy nhiên ở đây cần lưu ý tới tốc độ tăng nhiệt độ của cuộn đây đặc biệt khi động cơ bị kẹt, dịng điện đạt dịng ngắn mạch Tuy đâu cảm thermistor đã được gài vào cuộn dây và cĩ chất
Trang 24Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hà Ngọc Bá
dẫn nhiệt tốt bao quanh để cĩ thể phản ánh tốt nhất nhiệt độ cuộn dây rất nhanh và nhiệt độ đầu cảm tăng theo khơng đủ nhanh để đảm bảo ngắt dịng điện bảo vệ động cơ do đĩ khi sử dụng bộ bảo vệ thermistor cần bố trí rơle nhiệt độ đi kèm bảo vệ ngắn mạch
Ngồi việc bảo vệ cuộn dây, thermistor cịn cĩ thể sử dụng để bảo vệ
các chỉ tiết máy ở các độ vận hành nguy hiểm, nghiã là khi nhiệt độ ở các chỉ
tiết đĩ tăng quá mức cho phép thì thermistor cắt dịng cho máy ngừng hoạt động
Cuộn dây khơng vượt quá 130 C° Ổ trượt khơng vượt quá 100 C°
Dâu bơi trơn khơng vượt quá 70 C°
Hiện nay thermistor cĩ thể điều chỉnh sử dụng cho các nhiệt độ bảo vệ
từ khoảng 60 —260 C°,
Hãng BITZETR (CHLB Đức ) sử dụng bộ bảo vệ các máy nén lạnh với các chức năng sau:
Bảo vệ quá tải cuộn dây, đơi khi cả nhiệt độ đầu đẩy máy nén, nhiệt độ dầu bơi trơn cĩ bộ phận reset ( trả lại vị trí ban đầu )
Bảo vệ trực tiếp mất pha và lệch pha với reset tự động Reset trể 5 phút sau bất kì lần đừng máy nào để tránh các tác động đĩng ngắt quá nhiều lần
Bitzer cũng mở ra khả năng kết hợp của thermistor với việc
bảo vệ hiệu áp dâu với đầu cảm áp suất
Trang 25
GVHD TS.Hé Ngoc Bd
6.7 Bảo vệ nhiệt đầu đẩy:
Ngồi việc bảo vệ nhiệt độ cho cuộn dây động cơ, ổ trượt, dầu bơi trơn, việc bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy của máy nén cũng được nhiều nhà chế tạo chú ý Khi làm việc với nhiệt độ đầu đẩy quá lớn, tuổi thọ máy nén giảm, tiêu hao dầu tăng, tiêu hao điện năng, hiệu suất lạnh giảm rõ rỆt
Đầu cảm nhiệt độ thường được bố trí ngay trên van đẩy cuả máy nén, và mỗi đầu xilanh được bố trí một đầu cảm Để bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy cĩ thể sử dụng rơle nhiệt độ hoặc bảo vệ thermistor Rơle nhiệt độ thường cĩ đầu cảm nhiệt ng tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu áp suất làm thay đổi chiều cao hộp xếp và đĩng ngắt tiếp điểm qua cơ cấu Thermistor bảo vệ
máy nén qua việc thay đổi điện trở của đầu cảm
6.8 Rơle áp suất cao ( hight pressure switch ):
Rơlếp suất cao (hình 1.25) là lọai rơle áp suất họat động ở áp suất ngưng tụ của mơi chất lạnh và ngắt mạch điện khi áp suất vượt mức cho phép để bảo vệ máy nén cũng như các thiết bị cĩ liên quan
Nguyên tắc cấu tạo của rơle áp suất cao cũng tương tự như rơle áp suất thấp, nhưng các tiếp điểm được bố trí ngược lại Khi áp suất đầu đẩy máy nén tăng vượt quá giá trị áp suất cho phép ( giá trị đặt trên rơle ), rơle mở tiếp điểm ngắt mạch điện cung cấp cho máy nén để bảo vệ Khi áp suất giảm xuống dưới giá trị áp suất đặt trừ đi vi sai thì rơle áp suất cao lại tự động đĩng mạch cho máy nén hoặc động trở lại
Tuy nhiên, do yêu cầu về an tồn người ta phân ra 3 lọai sau: Role áp suất cao thường là lọai vừa giới thiệu trên
Rơle áp suất cao cĩ giới hạn áp suất, đặc điểm là cĩ Nút reset bằng tay trên vỏ máy Khi đã ngắt (off ) rơle tự khơng tự động đĩng mạch lại được
Trang 26Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hà Ngọc Bá
Rơle áp suất cao giới hạn áp suất an tịan, đặc điểm là cĩ tay don reset nằm trong vỏ máy Khi đã ngắt mạch điện máy nén ( off ), rơle khơng tự đĩng mạch lại được mà người vận hành máy phải kiểm tra nguyên nhân tăng
áp suất, mở nắp rơle và dùng dụng cụ để đưa tay địn reset trở lại vị trí ban
đầu
6.9 Rơle áp suất thấp (low pressur switch) :
Rơle áp suất thấp (hình 1.26) là lọai rơle họat động ở áp suất bay hơi và ngắt mạch điện của máy nén và đơi khi để điều chỉnh năng suất lạnh
Nguyên lí họat động của rơle áp suất thấp
Bằng cách vặn vít 1 và 2 ta cĩ thể đặt được áp suất thấp ngắt và đĩng của rơle Thí dụ khi đặt áp suất đĩng mạch là 2 bar và vi sai là 0,4 bar thì tăng áp suất giảm đến 1,6 bar rơle sẽ ngắt mạch (off ) và khi áp suất trong hệ thống tăng đến 2 bar rơle sẽ nối mạch cho máy lạnh hoạt động trở lại (on )
Tay địn chính 3 mang cơ cấu lật 16 và tiếp điểm 2 được dẫn tới đáy của hộp xếp 9 Tay địn nối cơ cấu lật 16 tới lị xo phụ chỉ cĩ thể xoay quanh một chốt cố định ở khoang giữa tay địn Vì thế tiếp điểm chỉ cĩ hai vị trí cân bằng Hộp xếp chỉ cĩ thể dịch chuyển khi áp suất vượt quá giá trị ( on ) và (off) Vị trí của cơ cấu lật tác động lên cơ cấu này với hai lực, lực thứ nhất là
từ hộp xếp trừ đi lực của lị xo chính, và lực thứ hai là lực kéo của lị xo vi
sai
Khi áp suất trong hộp xếp giảm, hầu như khơng cĩ chỉ tiết nào trong rơle chuyển động Chỉ khi nào áp suất trong hộp xếp giảm xuống dưới mức cho phép, hộp xếp co lại, tay địn 3 bị kéo xuống đủ mức làm cho cơ cấu lật 16 đột ngột thay đổi vị trí, tiếp điểm lđột ngột rời 4, 4 bật xuống 2 (off ), máy nén lạnh ngừng chạy
Khi áp suất tăng lên, và vượt quá mức cho phép, nhờ cơ cấu lật, tay địn 3 lại đột ngột thay đổi vị trí tiếp điểm I1 sang 4 (on ) Nĩi chung, hệ thống tiếp điểm phải làm việc với tốc độ cao, cũng như cĩ áp lực đĩng tiếp điểm động lên tiếp điểm tĩnh Điều này cần thiết để tránh tạo ra tia lửa điện hoặc hồ quang xuất hiện khi mở tiếp điểm Hồ quang phát sinh sẽ làm cháy hoặc làm nĩng chảy và dính tiếp điểm, làm cho tuổi tho role giảm và rơle làm việc trục trặc Hồ quang chính là nguyên nhân cơ bản làm hư hỏng hệ thống tiếp điểm của rơle
Thời gian khi tiếp điểm động gặp tiếp điểm tĩnh đến lúc kết thúc quá trình đĩng mạch gọi là thời gian đĩng mạch Thời gian đĩng mạch của các
Sa 5 = Ni
Trang 27Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Ba
role áp suất thường nhỏ hơn một phần vạn giây Cấu trúc đĩng mạch đảm bảo tải lớn đồng thời tuổi thọ cao của các tiếp điểm rơle
- Cấu tạo của rơle cao áp suất thấp
Hình2.6 Rơle áp suất thấp
7.MỘT SỐ BIỆN PHÁP BẢO VỆ MÁY LẠNH THƯỜNG DÙNG
Để một hệ thống lạnh hoạt động được an tồn ta cần khảo sát các thiết
bị cần được bảo vệ trong hệ thống Như ta đã biết, nhiệm vụ của một hệ thống lạnh là làm biến đổi pha của mơi chất tạo nên sự chênh lệch nhiệt độ và áp suất, sự chênh lệch này do máy nén, dàn ngưng và dàn bay hơi Để quá trình
biến đổi pha đạt hiệu qua cao ta cần khảo sát các phương pháp để bảo vệ các
thiết bị được an tồn
Trong hệ thống lạnh, máy nén giữ một vai trị vơ cùng quan trọng nĩ quyết định năng suất lạnh, sự tiêu hao điện năng, tuổi thọ, độ tin cậy và an
tồn của hệ thống lạnh Vì vậy bảo vệ máy nén khỏi các chế độ làm việc
nguy hiểm là cần phải hạn chế dịng điện khởi động của máy nén
Khi khởi động, máy nén lạnh xuất hiện dịng khởi động rất lớn Đĩ là dịng ngắn mạch qua động cơ vì khi đĩng mạch roto chưa quay Dịng khởi
động lớn gây ra sụt áp trên lưới điện và gây ra nhiều bất lợi khác như: cháy tiếp điểm sự cố điện Để hạn chế dịng khởi động nhiều quốc gia đã đưa ra
tiêu chuẩn kĩ thuật hạn chế dịng khởi động khơng cho phép vượt quá 8 lần địng định mức của động cơ
Trong kỹ thuật nh thường sử dụng các phương pháp hạn chế dịng
khởi động sau:
Sao — tam giác
Cuộn dây khởi động
Điện trở khởi động
Trang 28Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hơ Ngọc Bá
Thay đổi tốc độ quay
Một yếu tố quan trọng khác để hạn chế dịng khởi động là phải giảm tải
cho máy nén khi khởi động Các phương pháp giảm tải khi khởi động chính
hiện nay đang được ứng dụng là:
Byoass: nối thơng khoang hút và khoang nén của máy nén khi khởi
động
Nâng van hút khi khởi động
Cả hai phương pháp này đều cĩ ý nghĩa là cho máy nén làm việc khơng tải khi khởi động(áp suất khoang hút và đẩy bằng nhau) Tồn bộ moment
khởi động của động cơ chỉ dùng vào việc thắng ma sát và quán tính các chỉ
tiết máy
7.1.khởi động sao-tam giác
Khởi động sao — tam giác, được ứng dụng nhiều trong thực tế dựa trên thực tế là dịng điện đấu hình sao chỉ bằng 1/3 dịng đấu hình tam giác Yêu
cầu kỹ thuật điều khiển ở đây là nối mạch động cơ theo hình sao vào nguồn
điện, sau khoảng 2 giây khi tốc độ động cơ đạt trên 75% tốc độ định mức thì
chuyển sang mạch đấu tam giác và cho động cơ làm việc lâu dài ở mạch tam giác với dịng điện định mức Mạch đấu sao-tam giác đã được mơ tả ở hình 1.28 va hinh 1.27 giới thiệu biến thiên dịng điện và moment khởi động khi
đấu thuần Y, A và đấu Y - A phụ thuộc vào tốc độ vịng quay roto động cơ Dịng điện pes điện khi đấu a trực tiếp tkhiđấu a 1.0 ==—- j Moment trực tiếp i 1/lk ~ 3 = ¬ a 0.75 = MỰM > N 2 0.5 ng điện khiđấu Y ¬ ` 1.5 9.2 a | 1 \ 0.5 0 Tốc độ g Moment củi mấy Tốc độ Q25 0.50 Ơ75 1 n/nem — n/nan —
Hình 1.27 Biến thiên dịng điện va moment theo téc d6 rotor của mạch đấu thuần Y, thuần A va mạch điện đấu đấu Y-A
Trang 29
Luận án tối nghiệp GVHD TS.H6é Ngoc Ba
Moment khởi động khi đấu Y cũng chỉ bằng 1/3 khi đấu A và chỉ bằng khoảng 50% moment định mức Dịng điện khởi động theo cách đấu Y chỉ bằng 1.8 đến 2.6 lần dịng điện định mức.Việc chuyển mạch Y sang A phải thực hiện ở thời điểm tương đối ổn định Sự tăng quá nhanh moment tải sé tao nên tốc độ ổn định thấp và do đĩ làm mất tính ưu việt của phương pháp khởi động này Tất cả những khởi động từ Y — A thơng thường được cung cấp kèm theo một rơle trễ thời gian Thời gian trễ khoảng 40ms +15 ở thời gian chuyển mạch Y- A L1 aah ed + a vel M w2 v2 Vì kre WE
Hình 1.28 Mạch điện chính của mạch khởi động Y-A
Trang 30Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Ba
7.2.khởi động một phần cuộn dây
Đây là phương pháp khởi động được ứng dụng rộng rải cho các hệ thống
lạnh khác nhau Người ta thiết kế động cơ với các cuộn dây stator được chia làm hai Các cuộn dây nằm song song với nhau trong rãnh stator và các đầu được cách điện riêng rẽ Hai cuộn dây được đĩng mạch trễ so với nhau về thời gian Khi khởi động đầu tiên chỉ một nửa cuộn dây được tiếp điện Tuỳ theo
sự phân phố của hai cuộn dây mà dịng khởi động chỉ cịn 75% hoặc 65% so với dịng khởi động thơng thường Sau khoảng 1s, cuộn thứ hai được nối điện và động cơ làm việc ở chế độ bình thường Ưu điểm của phương pháp này so
Trang 31Luận án tốt nghiệp G L1 > ra TL K2 A BI[†}- † KIT +t H2 Ki Kz KIT Y1 + ) pS Hình1.31 mạch điều khiển một phần cuộn dây 7.3.khởi động điên trở
Trong phương pháp khởi động điện trở, người ta bố trí các điện trở giữa động cơ và tiếp điểm K1 sau khi khởi động khoảng 0.5s, đĩng K2 để nối tắt qua điện trở Tác dụng của các điện trở làm giảm dịng khởi động Giá trị các điện trở được xác định qua moment nhỏ nhất phải đảm bảo cho máy nén Bình
Trang 32Luận án tối nghiệp Li po tL sil }- KIT -é- Kf, H3 | Z Kz ” KAT ‘1 2 «wl ] wr bt] «1 ụ 3 2 5 4 5
Hình 1.33 mạch điều khiển khởi động điện trở
cĩ giảm tại máy nén sơ bộ
Để đảm bảo tuổi thọ điện trở, mỗi giờ chỉ được khởi động nhiều nhất là 6 lần
7.4.điều khiển tốc độ vịng quay
Tốc độ vịng quay của động cơ cĩ thể thay đổi được khi thay đổi số cặp cực hoặc thay đổi tần số Các động cơ cĩ tốc độ thay đổi liên tục qua máy: biến tần mới chỉ được áp dụng cĩ hệ thống lạnh của máy điều hồ khơng khí kiểu VRV hang DAIKIN(nhật) Các động cơ cĩ tốc độ thay đổi theo từng bậc do thay đổi cặp cực cĩ thể gặp nhiều trong thực tế kể cả dùng máy nén để điều chỉnh năng suất lạnh và động cơ dùng cho dàn ngưng tu để duy trì áp
suất ngưng tụ khơng đổi Dịng khởi động máy nén cũng nhỏ hơn khi khởi
động tốc độ nhỏ trước
Động cơ thay đổi tốc độ theo số cặp cực cĩ hai loại: cuộn dây riêng biệt và cuộn dây kiểi Dahlanher, cĩ thể sử dụng cho máy nén, bơm và quạt dàn ngưng Ở đây chủ yếu đề cập đến động cơ hai tốc độ cho máy nén
7.4.1.cuộn dây riêng biệt
các động cơ cĩ các cuộn dây riêng biệt với số cặp cực khác nhau Các đâu dây của các cuộn dây cho từng tốc độ được bố trí riêng biệt trong hộp đấu dây Mỗi tốc độ cần một contactor riêng biệt Hình 1.34 giới thiệu mạch chính của động cơ 2 tốc độ với vác cuộn dây riêng biệt
vươn Trans 0 mm SVTH V6 Ngoc Pho
Trang 33Luận án tố! nghiệp “O00 “Og F3 M1 F E2, Too Hình 1.34: mạch chính của một động cơ 2 tốc độ
với các cuộn dây riêng biệt
Khi sử dụng tốc độ thấp để khởi động (với mục đích hạn chế dịng khởi động)
cần chứ ý là luơn phải đĩng mạch cho tốc độ thấp trước, đặc biệt khi rơle nhiệt độ 2 cấp đĩng mạch cả hai tiếp điểm Chức năng trên do rơle thời gian K2T(mạch 4) đảm nhiệm, đĩng trễ thời gian tiếp điểm ở mạch 2 để cuộn dây tốc độ cao luơn được nối mạch sau các đồng hồ đếm thời gian P1 và P2 dùng để đếm thời gian vận hành máy ở tốc độ thấp và tốc độ cao
7.4.2.cuơn dây kiểu Dahlander
Trang 34Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hà Ngọc Bá
Ưu điểm của kiểu Dahlander là khơng cần cuộn dây thứ hai Các cuộn dây ở đây được chia làm hai phần riêng biệt bằng nhau Tất cả các đầu dây
được đưa ra hộp đấu dây Ở tốc độ thấp các cuộn dây được bố trí theo mạch
đấu hình tam giác và ở tốc độ cao chúng được bố trí thành hai hình sao Các đầu dây được đấu như hình vẽ
Giống như cách đấu sao — tam giác, mạch Dahlander cần 3 contactor
dùng để nối các kẹp 1U,1V vá 1W; ở tốc độ cao một contactor dùng để nối
các kẹp 1U,1V vá 1W, contactor thứ 3 nối mạch cho các kẹp2U,2Vvà 2W (hình 1.36) edt rr [J [| [| KN NN RNA À) AC cc | alo oo | M1 a M aw wl >> PR 4/2p — — ĂÄ
Hình 1.36 Mạch điện chính của động cơ 2 tốc độ Cuộn dây bố trí kiểu Dahlander:
Tốc độ thấp: K1 nối mạch Tốc độ cao: K2 và K3 nối mạch
Rơle nhiệt đặt theo dịng điện định mức của từng tốc độ Khi nối điện
cần đặc biệt chú ý hai tốc độ phải cùng cĩ một chiều quay
Trang 35
Luận án tốt nghié GVHD TS.Hồ Ngọc f Bá
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ PLC
PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị cĩ thể lập trình được, được thiết kế chuyên dùng trong cơng nghiệp để điều khiển các tiến trình xử lí từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà nĩ cĩ thể thực hiện một loạt các chương trình hoặc sự kiện, sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay cịn gọi là ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thì (Timer) hay các sự kiện được đếm qua bộ đếm Khi một sự
kiện được kích hoạt nĩ sẽ bật ON, OFF hoặc phát một chuỗi xung ra các thiết
bị bên ngồi được gắn vào ngõ ra của PLC Như vậy nếu ta thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là ta cĩ thể thực hiện các chức năng khác nhau, trong các mơi trường điều khiển khác nhau Hiện nay PLC đã được
nhiều hãng khác nhau sản xuất như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo,
Alan Bradley, Schneider,Hitachi vv Mặt khác ngồi PLC cũng đã bổ sung thêm các thiết bị mở rộng khác như :các cổng mở rộng AI (Analog Input), DI
(Digital Input), các thiết bi hién thi, cdc bộ nhớ Cartridge thêm vào
1 ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH
Nhu câu về một bộ điều khiển dễ sử dụng, linh hoạt và cĩ giá thành thấp đã thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình (programmable- control systems) — hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy mĩc hay quá trình hoạt động Trong bối cảnh đĩ, bộ điều khiển lập trình (PLC — Programmable Logic Controller) được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơ-le và thiết bị rời cồng kểnh, và nĩ tạo ra một kha nang điều khiển thiết bị dễ đàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản Ngồi ra, PLUC cịn cĩ thể thực hiện những tác vụ khác
như định thì, đếm, v.v , làm tăng khả năng điều khiển cho những hoạt động
phức tạp, ngay cả với loại PLC nhỏ nhất
Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả các trạng thái tín hiệu ở ngõ vào,
được đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương
trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngồi tương ứng Với các
mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nĩ kết nối trực
Trang 36
Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Ba
tiếp đến những cơ cấu tác động (actuators) cĩ cơng suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu (transducers) ở ngõ vào, mà khơng cần cĩ các mạch giao tiếp hay rơ-le trung gian Tuy nhiên, cần phải cĩ mạch điện tử cơng suất trung gian khi PLC điều khiển những thiết bị cĩ cơng suất lớn
Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà
khơng cần cĩ sự thay đổi nào về mặt kết nối dây; sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thơng qua thiết bị lập trình chuyên dùng Hơn nữa, chúng cịn cĩ ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với những hệ thống điều khiển truyền thống mà địi hỏi cần phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời |
Về phân cứng, PLC tương tự như máy tính “truyền thống”, và chúng cĩ các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong cơng nghiệp
Khả năng kháng nhiễu tốt;
Cấu trúc dạng modul cho phép dễ dàng thay thế, tăng khả năng (nối thêm modul mở rộng vào/ra) và thêm chức năng (nối thêm modul chuyên dùng); Việc kết nối dây và mức điện áp tín hiệu ở ngõ vào và ngõ ra được chuẩn hĩa; Ngơn ngữ lập trình chuyên dùng - ladder, instruction và function chart - dễ hiểu và dễ sử dụng
Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng
Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc điều khiển các máy mĩc cơng nghiệp và trong điều khiển quá trình (process- control)
Khái niệm cơ bản
Bộ điều khiển lập trình là ý tưởng của một nhĩm kỹ sư hãng Ganeral
Motors vào năm 1968, và ho đã dé ra các chỉ tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng những yêu cầu điều khiển trong cơng nghiệp :
Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích hợp trong nhà máy;
Cấu trúc dạng modul để dễ dàng bảo trì và sửa chữa;
Tin cậy hơn trong mơi trường sẵn xuất của nhà máy cơng nghiệp; Dùng linh kiện bán dẫn nên cĩ kích thước nhỏ hơn mạch rơ-le chức năng tương đương;
Giá thành cạnh tranh
an ee, TL Tưng
Trang 37
Luận án tốt nghiệp GVHD TS.H Ngọc Bá
Những chỉ tiêu này tạo sự quan tâm của các kỹ sư thuộc nhiều ngành nghiên cứu về khả năng ứng dụng của PLC trong cơng nghiệp Các kết quả
nghiên cứu đã đưa ra thêm một số yêu cầu cần phải cĩ trong chức năng của PLC : tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản được hỗ trợ thêm các lệnh về tác vụ
định thì, tác vụ đếm; sau đĩ là các lệnh xử lý tốn học, xử lý bằng đữ liệu, xử lý xung tốc độ cao, tính tốn số liệu số thực 32 bit, xử lý thời gian thực, đọc
mã vạch, v.v Song song đĩ, sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều
kết quả : bộ nhớ lớn hơn, số lượng ngõ vào/ra nhiều hơn, nhiều modul chuyên
dùng hơn PLC cĩ khả năng điều khiển các ngõ vào/ra ở xa bằng kỹ thuật truyền thơng, khoảng 200m
Sự gia tăng những ứng dụng PLC trong cơng nghiệp đã thúc đẩy các
nha sản xuất hồn chỉnh các ho PLC với các mức độ khác nhau về khả năng,
tốc độ xử lý và hiệu suất Các họ PLC phát triển từ loại làm việc độc lập, chỉ với 20 ngõ vào/ra và dung lượng bộ nhớ chương trình 500 bước, đến các PLC cĩ cấu trúc modul nhằm dễ dàng mở rơng thêm khả năng và chức năng chuyên dùng :
Xử lý tín hiệu liên tục (analog);
Điều khiển động cơ servo, động cơ bước; Truyền thơng;
Số lượng ngõ vào/ra; Bộ nhớ mở rộng
Với cấu trúc dạng modul cho phép chúng ta mở rộng hay nâng cấp một hệ thống điều khiển dùng PLC với chi phí và cơng suất ít nhất
So sánh với các hệ thống điều khiển khác
Trang 38GVHD TS.H6 Ngoc Ba chống nhiễu
Lắp đặt Mất thời gian | Mất thời gian | Mất nhiều Lập trình và thiết kế và thiết kế thời gian lập | lắp đặt đơn lắp đặt trình giản Khả năng Khơng Cĩ Cĩ Cĩ điều khiển tác vụ phức tập Dễ thay đổi | Rất khĩ Khĩ Khá đơn giản | Rất đơn giản điểu khiển
Cơng tác bảo | Kém - Cĩ rất |Kém- nếu | Kém - cĩ rất | Tốt — các
trì nhiềucơng tắc |IC đượchàn |nhiều mạch | modul được điện tử chuyên dùng oA ~ tiêu chuẩn hĩa Theo bảng so sánh, PLC cĩ những đặc điểm về phần cứng và phần mềm
làm cho nĩ trở thành bộ điều khiển cơng nghiệp được sử dụng rộng rãi
2.UU DIEM CUA PLC:
Cùng với sự phát triển của phần cứng và phần mềm, PLC ngày càng tăng được các tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động cơng nghiệp
Kích thước cia PLC hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O cang nhiều hơn, các ứng dụng của PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải
quyết được nhiều vấn để phức tạp trong điều khiển hệ thống
Ưu điểm đầu tiên của PLC là hệ thống diều khiển chỉ cần lắp dặt một lần
(đối với sơ đồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra ), mà
khơng phải thay đổi kết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi phải thay đổi lắp đặt khi đổi thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển Relay), khả năng chuyển đổi hệ điều khiển cao hơn (như giao tiếp giữa các PLC để truyền đữ liệu điểu khiển lẫn nhau), hệ thống được điều khiển linh hoạt hơn
PLC được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong mơi trường cơng nghiệp Một PLC cĩ thể được lắp đặt ở những nơi cĩ độ nhiễu điện cao
(Electrical Noise), vùng cĩ từ trường mạnh, cĩ các chấn động cơ khí, nhiệt độ và độ ẩm mơi trường cao
Trang 39Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Ba
khác Điều này càng tỏ ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiến lớn, phức tạp, và quá trình lắp đặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác
Cuối cùng là người sử dụng cĩ thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờ giao diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau cĩ khả năng nhận biết các hỏng hĩc (trouble shoding) của hệ thống và báo cho người
sử dụng), điều này làm cho việc sửa chữa thuận lợi hơn
3 MOT VAI LINH VUC TIEU BIEU UNG DUNG PLC :
Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành cơng trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong cơng nghiệp và dân dụng Từ những ứng dụng để điều khiển các
hệ thống đơn giản, chỉ cĩ chức năng đĩng/mở (ON/OFE) thơng thường đến
các úng dụng cho các lĩnh vực phức tạp,
địi hỏi tính chính xác cao, ứng dụng các thuật tốn trong quá trình sản xuất Các lĩnh vực tiêu biểu ứng dụng PLC hiện nay bao gồm :
-Hĩa học và dầu khí: Định áp suất (dầu), bơm dầu, điều khiển hệ thống ống dẫn, cân đong trong ngành hĩa
- Chế tạo máy và sẵn xuất: Tự động hĩa trong chế tạo máy, cân đong, quá
trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lị kim loại, - Bộ? giấy, giấy, xử lý giấy
: điều khiển máy băm, quá trình ủ bột, quá trình cán, gia nhiệt,
-Thủy tỉnh và phim ảnh: quá trình đĩng gĩi, thử nghiệm vật liệu, cân đong, các khâu hồn tất sản phẩm, đo cắt giấy,
-Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm sốt quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây, ), cân đong, đĩng gĩi, hịa
trộn,
-Kim loại: điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra chất lượng
- Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các
turbin, .), các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động
(than, gỗ, dầu mỏ, .)
4 CẤU TRÚC VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC: 4.1 Cấu trúc:
Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm cĩ hai phần: khối xử lý trung tâm
(CPU: Central Processing Unit) va hé thong giao ti€p vao/ra (I/O)
Trang 40
Luận án tốt nghiệp I N CENTRAL P PROCESSING U UNIT T S May tinh PG/PC Hình2.1 : sơ đơ khối của hệ thống điều khiển lập trình Trong đĩ : Thiết bị đâu vào gồm các thiết bị tạo ra tín hiệu điều khiển như nút nhấn, cảm biến, cơng tắc hành trình Input, Output các cổng nối phía đầu vào ra của PLC hay các của các Module mở rộng
Cơ cấu chấp hành: gồm các thiết bị được điều khiển như: chuơng,
đèn, contactor, động cơ, van khí nén, heater, máy bơm, LED hiển
thi vv
Chương trình điều khiển: định ra quy luật thay đổi tín hiệu Output đầu ra heo tín hiệu Input đầu vào như mong muốn Các chương
trình điểu khiển được tạo ra bằng cách sử dụng bộ lập trình
chuyên dụng cầm tay(Hand-hold programmer PG) hoặc chạy bằng phần mềm điều khiển trên máy vi tính sau đĩ được nạp vào
PLC thơng qua cáp nối giữa PLC với máy tính (hay PG)