Thiết kế hệ điều khiển hệ thống điều hoà không khí công suất lớn dùng máy lạnh kiểu water chiller

Mở đầu 1chương 1: giới thiệu tổng quan về hệ thống điều hoà tại viện vệ sinh dịch tễ trung ương 31.1. vị trí địa lý, khí hậu và đặc điểm của không gian cần điều hoà: 31.2. các đặc điểm của hệ thống điều hoà không khí lớn dùng máy lạnh water chiller tại viện vệ sinh dịch..

Mở đầu

Ngày nay, điều hoà không khí là một phần rất quan trọng trong cuộc sống sinh hoạt cũng

nh trong sản xuất Đặc biệt khi nớc ta đã trở thành một thành viên của WTO Việc cải thiện điềukiện làm việc cho công nhân là một yêu cầu gần nh bắt buộc của các doanh nghiệp khi muốn xuấtkhẩu sản phẩm, thêm vào đó là các điều kiện nghiêm ngặt cần phải tuân thủ khi sản xuất, bảoquản hàng hoá xuất khẩu nên điều hoà không khí trong công nghiệp ngày càng có vai trò quantrọng

Một phần của hệ thống điều hoà là hệ thống điều khiển của nó Điều khiển hệ thống điềuhoà không khí không phải là một lĩnh vực mới, nhng luôn chiếm vị trí rất quan trọng trong quátrình thiết kế một hệ thống điều hoà Dù hệ thống điều hoà là lớn hay nhỏ thì hệ thống điều khiểncủa nó đều đóng vai trò quyết định đến chất lợng làm việc của hệ thống Hiện nay, với sự tiến bộ

về công nghệ và thiết bị điều khiển ( ví dụ công nghệ SCADA, DCS, PLC/ HMI, bus tr ờng…))ngày càng tạo điều kiện thuận lợi hơn trong việc nâng cao chất lợng của quá trình điều khiển nóichung và hệ thống điều khiển hệ thống điều hoà không khí nói riêng

Trong đồ án này, tôi xin đa ra một thiết kế mới dựa trên nền mô hình của hệ thống điềukhiển của hệ thống điều khiển điều hoà không khí công suất lớn làm lạnh kiểu Water Chiller tạiViện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng Thiết kế mới này dựa trên cơ sở điều khiển quá trình và các bộ

điều khiển khả lập trình PLC của Siemens

Đồ án bao gồm 5 chơng:

Chơng 1: Giới thiệu về hệ thống điều hoà không khí tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng.

Chơng này giới thiệu: vị trí địa lý, khí hậu và đặc điểm của không gian điều hoà; cấu tạo,nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hoà và hệ điều khiển của nó

Chơng 2: Khái niệm chung về điều khiển quá trình và các hệ thống điều khiển cho một số

hệ thống điều hoà không khí Nội dung chính của chơng 2 đề cập đến: các khái niệm điềukhiển quá trình, các thành phần cơ bản của một hệ thống điều khiển quá trình và giới thiệu

về hệ thống điều khiển cho một số hệ thống Nhiệt - Lạnh

Chơng 3: Bộ điều khiển khả lập trình – PLC, Giới thiệu thiết bị PLC S7 – 300 của hãng

Siemens Bao gồm 2 phần chính: phần một giới thiệu tổng quan về bộ điều khiển lập trình

- PLC, phần 2 giới thiệu về thiết bị điều khiển PLC S7 – 300 của hãng Siemens – là thiết

bị sẽ đợc sử dụng trong đồ án

Chơng 4: Các phơng pháp xác định tham số làm việc của hệ thống điều chỉnh Chơng này

sẽ giới thiệu tổng quan về một số phơng pháp xác định tham số làm việc của hệ thống điềuchỉnh, cách xác định các tham số

Chơng 5: Xây dựng hệ thống điều khiển mới dựa trên nền mô hình của hệ thống điều

khiển của hệ thống điều khiển điều hoà không khí công suất lớn làm lạnh kiểu WaterChiller tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng

Kết luận.

Trên đây là khái quát về đồ án tốt nghiệp, trong các chơng sau tôi sẽ nêu cụ thể từng vấn

đề để đi đến đích là một hệ thống điều khiển mới thoả mãn các yêu cầu đặt ra của bài toán điềukhiển cũng nh u điểm của nó đối với hệ thống cũ

Chơng 1 giới thiệu tổng quan về hệ thống điều hoà tại viện vệ sinh

dịch tễ trung ơng

Khi thiết kế một hệ thống điều khiển nói chung hay hệ thống điều khiển cho hệ thống điều hoà nói riêng, một công việc không thể thiếu đợc đó là tìm hiểu về đối tợng điều khiển của hệ thống Cũng với mục đích đó, trong chơng đầu tiên này, tôi sẽ giới thiệu chung về các vấn đề chính sau:

 Vị trí địa lý, khí hậu và đặc điểm không gian cần điều hoà: Giới thiệu tổng quan về Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng với các đặc điểm riêng của không gian điều hoà tại

đây

 Hệ thống điều hoà sử dụng tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng: Giới thiệu về cấu tạo

và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hoà không khí dùng máy lạnh kiểu Water Chiller làm mát bằng nớc của hãng Century – Hàn Quốc.

 Hệ thống điều khiển đợc sử dụng tại đây: Đợc chia thành hai hệ thống chính là hệ thống điều chỉnh nhiệt độ tại các AHU và OAH; hệ thống điều chỉnh năng suất lạnh Ngoài ra, hệ thống bảo vệ và các bộ cảm biến đo lờng cũng là phần không thể thiếu của hệ điều khiển.

1.1 Vị trí địa lý, khí hậu và đặc điểm của không gian cần điều hoà:

Đối với việc sản xuất và bảo quản các loại hàng hoá đặc biệt nh thuốc, vác xin, dụng cụ y

tế thì các yêu cầu về điều kiện vi khí hậu là rất khắt khe Nớc ta có khí hậu nhiệt đới gió mùa nên

để điều kiện vi khí hậu trong phòng sản xuất cũng nh bảo quản đạt yêu cầu thì không thể thiếu

đ-ợc hệ thống điều hoà không khí Cũng vì lý do này mà một trong trung tâm sản xuất vác xin lớn ởnớc ta nh Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng – số 1 Y Ec Xanh – Hà Nội đã lắp đặt một hệ thống

điều hoà không khí rất lớn, hiện đại, đảm bảo hoạt động hoàn toàn tự động dới sự giám sát vậnhành của bộ phận kỹ thuật

Không gian cần điều hoà ở tại nơi sản xuất và bảo quản của Viện Vệ Sinh Dịch Tễ là rấtlớn do tính chất của một địa điểm sản xuất và bảo quản vác xin mang tầm cỡ quốc gia Khônggian đợc chia thành nhiều khu vực khác nhau phụ thuộc vào chức năng của từng khu hay từngphòng Riêng khu nhà sản xuất đợc đề cập trong đề tài này đã có diện tích mặt bằng lên đến7000m2 trong đó có khoảng 5000m2 diện tích là không gian điều hoà, phần còn lại là phòng máy

và kho lạnh chứa sản phẩm cuối cùng

Nh trên đã nói, không gian điều hoà đợc chia thành từng khu, từng phòng phụ thuộc vàochức năng của nó Do chức năng khác nhau sẽ có điều kiện vi khí hậu khác nhau ở mỗi phòng

Điều kiện vi khí hậu tại đây phải đảm bảo cho việc sản xuất thuốc, vác xin đúng theo tiêu chuẩncủa từng công đoạn sản xuất thuốc Nói chung, tại đây, yêu cầu chung về áp suất trong các phòngphải đảm bảo đạt 1,3 mmH2O để tránh không khí bên ngoài lọt vào phòng (trừ một số phòng chứacác chất độc hại cho môi trờng thì cần để áp suất thấp hơn áp suất môi trờng), thêm vào đó là yêucầu rất khắt khe về độ sạch của không gian cần điều hoà, cấp độ sạch của phòng đánh giá thôngqua: mật độ hạt bụi/ m3 không khí Cấp độ sạch đợc chia thành ba cấp độ khác nhau:

Cấp độ: 10.000 có 10.000 hạt bụi/m3 không khí

100.000 có 100.000 hạt bụi/m3 không khí300.000 có 300.000hạt bụi/m3 không khí

Từ các cấp độ sạch, không gian điều hoà sẽ đợc chia thành các vùng khác nhau với cấp độ sạchgiống nhau để thuận lợi cho công việc điều hoà không khí Đợc thể hiện nh hình vẽ M -103

Nói chung, do đặc điểm đặc trng Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng là nơi sản xuất, bảoquản thuốc, vác xin – một loại hàng hoá đặc biệt có ảnh hởng rất lớn đến sức khoẻ cộng đồng,nên các công đoạn sản xuất và bảo quản cần phải tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn Vì vậyviệc đảm bảo điều kiện vi khí hậu theo tiêu chuẩn định ra và duy trì các thông số ổn định là mộtyêu cầu bắt buộc của việc thiết kế hệ thống điều hoà không khí và hệ thống điều khiển cho hệthống này

1.2 Các đặc điểm của hệ thống điều hoà không khí lớn dùng máy lạnh Water Chiller tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng

Để đáp ứng các yêu cầu đã đặt ra ở trên, một hệ thống điều hoà không khí lớn dùng máylạnh kiểu Water Chiller giải nhiệt nớc đã đợc thiết kế và lắp đặt tại đây Tổ hợp máy lạnh này baogồm hai máy lạnh giống nhau của hãng Century đợc lắp đặt theo kiểu song song, tức là một tronghai máy có nhiệm vụ làm máy dự phòng Do công suất lạnh của không gian cần điều hoà là rấtlớn nên mỗi máy lạnh đợc lắp đặt có công suất lạnh rất lớn: 450 USRT (1USRT = 12.000Btu/h =

3516 W) Mỗi máy hoạt động nhờ nguồn điện 3 pha- 3300V-50Hz, với cờng độ dòng điện khi vậnhành là 72,5A và khi khởi động là 225,5A Nh hình 1.1

H×nh 1.1 – H×nh ¶nh mét m¸y chiller t¹i ViÖn VÖ sinh DÞch tÔ Trung ¬ng

Mỗi máy lạnh gồm bộ phận chính là máy nén ly tâm(Centrifugal Compressor) (số 1 -bản

vẽ số 1), bình bay hơi ống vỏ kiểu ngập (Flooded Shell – and – Tube Evaporator) (số 2) và

bình ngng dạng ống vỏ nằm ngang (số 3) (Shell- and-Tube), và một hệ thống điều khiển kèm

theo Các đờng ống nớc làm mát bình ngng, đờng ống nớc lạnh ra, vào cụm máy đợc miêu tả nhhình vẽ dới Trong máy lạnh này ngời ta sử dụng môi chất lạnh là CHCl2 – CF3 hay R-123

Bình ngng ống vỏ (số 3) có môi chất lạnh đi ngoài ống, đợc làm mát bởi nớc đi trong ống

và môi chất giảm nhiệt độ, ngng tụ hoàn toàn sau khi ra khỏi bình ngng Nớc làm mát phải thoảmãn điều kiện nhiệt độ cao nhất của nớc ra khỏi bình ngng không quá 37oC, trong điều kiện vậnhành bình thờng nhiệt độ nớc ra khỏi bình ngng là 30oC khi nớc vào có nhiệt độ là 23oC Nớc saukhi đã nhận nhiệt ở bình ngng sẽ đợc bơm của hệ thống nớc làm mát (số 5) đẩy đến tháp giảinhiệt (số 4) nhằm giảm nhiệt độ để tiếp tục vòng tuần hoàn làm mát bình ng ng tiếp theo Tại đây,tháp giải nhiệt (số 4) đợc lắp đặt gồm 2 tổ hợp loại hộp nằm ngang ứng với hai máy lạnh với côngsuất làm mát mỗi tháp lên đến 2.340.000 Kcal/h mỗi tổ hợp đợc lắp 3 quạt rất lớn, đờng kính quạt

2000x3, động cơ quạt đợc vận hành bởi hệ thống điện 3 pha /380V/ 50Hz và quay với duy nhấtmột cấp tốc độ: 460 vòng/phút Lu lợng nớc qua tháp giải nhiệt có thể đạt 9760 lít/phút (hình 1.2)

Nh vậy nớc làm mát sau khi qua tháp giải nhiệt sẽ giảm nhiệt độ xuống để khi quay trở lại bình

ngng đạt khoảng 23OC Trong quá trình hoạt động lợng nớc thất thoát trong quá trình làm mát nớc

sẽ đợc bổ sung nớc ngay tại tháp bởi nguồn nớc thành phố thông qua bơm cấp nớc thành phố

Hình 1.2 – Cụm tháp giải nhiệt đợc sủ dụng tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng

Bình bay hơi ống vỏ kiểu ngập (số 2) có môi chất đi ngập xung quanh các đờng ống chứa nớclạnh, môi chất (R123) nhận nhiệt từ nớc lạnh và bay hơi Lúc đó nhiệt độ của nớc lạnh giảmxuống từ 15oC xuống 80C Nớc đợc tuần hoàn trong quá trình nhờ bơm nớc lạnh (số 7) với lu lợngnớc qua bình bay hơi là 272,2 m3/h Sau khi đi qua bình bay hơi, nớc đợc bơm đẩy đến ống phânphối nớc lạnh rồi nớc đợc chia theo các đờng khác nhau để đi đến các AHU (số 11) (Air HandlingUnit) hoặc OAH (số 10) (Out door Air Handling unit – Làm lạnh khí tơi) để trao đổi nhiệt vớikhông khí Các đờng ống nớc đến OAH, các AHU là song song với nhau và có đờng kính là 80

Đến đây nhiệt độ của nớc lạnh là 8oC và đi vào giàn trao đổi nhiệt của AHU hoặc OAH, nớc lạnhtrao đổi nhiệt với không khí, nhận nhiệt và tăng nhiệt độ lên 15oC (dải nhiệt độ của nớc lạnh từbình bay hơi ra là 80C đến 150C, nớc sau khi qua AHU là 120C đến 190C) Sau quá trình này nớctiếp tục vòng tuần hoàn (quay về ống góp nớc lạnh, quay trở lại bình bay hơi) Ngoài giàn lạnh, tạiAHU còn đợc lắp thêm giàn nóng, nó rất ít khi đợc sử dụng do điều kiện khí hậu của nớc ta, chỉ

đợc sử dụng trong mùa đông khi nhiệt độ ngoài trời rất thấp (dới 00C) (vì vậy trong giới hạn của

đồ án chỉ đề cập đến hệ thống nớc lạnh và các giàn lạnh) Nớc nóng do các lò hơi cung cấp sẽ đi

qua giàn nóng và cấp nhiệt thêm cho không khí, để đạt yêu cầu đặt ra về nhiệt độ Nh vậy, hệthống đờng ống nớc lắp đặt trong hệ thống điều hoà không khí này là hệ thống 4 đờng ống, trong

đó có 2 đờng ống lạnh và 2 đờng ống nóng

Trong vòng tuần hoàn của nớc lạnh đối với hệ thống kín không thể thiếu đợc một thiết bịrất quan trọng đó là bình giãn nở Bình giãn nở có nhiệm vụ điều tiết sự dãn nở nhiệt của nớctrong hệ thống nớc lạnh khi có thay đổi nhiệt độ hoặc khi toàn hệ thống ngừng làm việc Ngoài ra,

nó còn có nhiệm vụ cấp nớc và bổ sung nớc cho hệ thống

Các OAH đợc lắp trong hệ thống điều hoà với mục đích giảm nhiệt độ của khí tơi xuốngmột nhiệt độ nhất định Sau đó, khí tơi này đợc hệ thống quạt của OAH đẩy đến các AHU khácnhau, tuỳ theo độ lớn công suất lạnh của AHU mà lợng khí tơi đợc cấp vào các AHU một cách cố

định Trong hình 1.3 và 1.4 là hình ảnh về AHU đợc sử dụng tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng

Tại các AHU, khí hồi từ các phòng đợc một quạt hút về AHU, một phần khí hồi đợc thảitrực tiếp ra ngoài thông qua hệ thống đờng ống thải khí, lợng khí thải ra đúng bằng lợng khí tơicấp vào, phần còn lại tiếp tục đợc hoà trộn với khí tơi Sau khoang hoà trộn, hỗn hợp khí đợc quạthút qua các giàn lạnh và giàn nóng (với điều kiện vận hành ở Việt Nam, các giàn nóng rất hiếmkhi phải sử dụng) Tại đây, thông qua các giàn trao đổi nhiệt, nớc lạnh làm cho nhiệt độ của hỗnhợp khí giảm xuống AHU có cấu tạo nh hình vẽ 1.5

Hình 1.3 – Hình ảnh của một AHU tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng

Do không gian điều hoà ở Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng là rất lớn nên số lợng AHUlên đến 16 chiếc Tuỳ thuộc vào không gian điều hoà mà mỗi AHU có công suất khác nhau, côngsuất từ 23.260 Kcal/h (AHU 16) đến 140.179 Kcal/h (AHU 9)

Cột áp của mỗi quạt trong AHU là không giống nhau: quạt hút có cột áp từ 48 mm Aq đến

66 mm Aq(1mmAq = 9,8 Pa  1mmH2O), trong khi đó quạt đẩy có cột áp lớn hơn: từ 97mmAq

đến 164mmAq Các quạt này đều là ly tâm quạt 1 cấp tốc độ, vì vậy lu lợng không khí qua cácgiàn lạnh là không đổi Ngoài ra, tại các AHU còn có các phin lọc nh: phin lọc sơ cấp, phin lọctrung cấp

Không khí sau khi qua các giàn lạnh sẽ đợc quạt đẩy thổi đến các phòng khác nhau thôngqua hệ thống đờng ống phân phối gió Do các điều kiện tiêu chuẩn nghiêm ngặt về cấp độ sạch tạiViện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng nên không khí trớc khi đa vào phòng hay khu vực sản xuất vàbảo quản phải đợc lọc sạch lần lợt qua các phin lọc có tên Hepa - một loại phin lọc đặc biệt đợcdùng trong ngành sản xuất dợc phẩm, loại phin lọc này có khả năng xử lý không khí sạch bụi(phòng sạch) và sạch khuẩn (phòng vô trùng) Các loại phin lọc này có thể có các dạng khác nhau

nh dạng đĩa, dạng hộp, dạng ô nhỏ

Hình 1.4 – Hình ảnh về một AHU tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng

Với các vùng có cấp độ khác nhau thì việc bố trí lới lọc là khác nhau Sao cho sau khikhông khí lạnh đi qua lới lọc, nó phải đảm bảo đợc yêu cầu về cấp độ sạch đặt ra trớc đó Khôngkhí đi vào phòng sau khi đã trao đổi nhiệt sẽ đợc hút quay trở lại AHU qua đờng ống gió hồi đểtiếp tục vòng tuần hoàn của không khí

Ngoài ra, trên các đờng ống gió ở tại các phòng còn bố trí một thiết bị tên là Fire Damperhay van khói Van này có tác dụng đóng ngay đờng ống gió tại phòng hay khu vực có xảy racháy, ngăn không cho ngọn lửa lan rộng ra khu vực hay phòng khác qua đờng ống gió

Cách bố trí các thiết bị tại gian máy đợc thể hiện trên bản vẽ số 2

Hình 1.5 - Cụm AHU trong hệ thống điều hoà

Nhng để hệ thống điều hoà không khí dùng máy lạnh kiểu Water Chiller vận hành trơntru, đạt chất lợng yêu cầu và ổn định thì không thể thiếu đợc hệ thống điều khiển đặt trên đó

1.3 Hệ thống điều khiển của điều hoà không khí tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng

Hệ thống điều khiển dùng trong hệ thống điều hoà không khí ở đây có thể chia thành haiphần chính sau:

 Hệ thống điều chỉnh năng suất lạnh máy nén

 Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ tại OAH và các AHU (hình 1.6)

 Các hệ thống điều khiển, bảo vệ, khởi động động cơ của các quạt AHU, OAH, độngcơ bơm nớc lạnh, động cơ bơm nớc làm mát, động cơ máy nén, động cơ quạt tháp giảinhiệt và bảo vệ cụm chiller

Trong các hệ thống điều chỉnh này, luôn bao gồm các bộ cảm biến và đo lờng Vì vậy, nó

sẽ đợc nói đến đầu tiên

Hình 1.6 – Bảng hiện thị của bộ điều khiển nhiệt độ tại OAH và các AHU

1.3.1 Các bộ cảm biến đo l ờng:

Các cảm biến đo lờng là cấp thấp nhất của hệ thống tự động, cung cấp thông tin đo lờngcho hệ thống tự động điều chỉnh hoạt động Ngoài ra còn có thiết bị hiển thị giúp ngời vận hànhxác định rõ ràng thông số của các đại lợng cần đo để đề ra phơng thức vận hành kinh tế và tối u

Nh vậy yêu cầu các hệ thống đo lờng phải đảm bảo chính xác, nhanh, nhậy, phản ánh kịp thời cácthông số cần đo

Trong hệ thống điều khiển tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng các đầu đo đợc kết hợp vớicác bộ biến đổi tín hiệu đo lờng chuẩn tạo thành các hợp bộ đo lờng để biến đổi các đại lợngkhông điện (lu lợng, nhiệt độ, áp suất) thành tín hiệu điện một chiều thống nhất từ 420mA (kiểunguồn dòng) và 05V (kiểu nguồn điện áp)

a) Đo nhiệt độ:

Tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng, có sử dụng các loại cảm biến sau:

o Các cặp nhiệt ngẫu: Platin – Rodi (10%)/Platin – Century, đợc lắp tại đờng nớc lạnhkhi ra khỏi bình bay hơi, tín hiệu còn đợc đa về bộ điều chỉnh để điều chỉnh năng suấtlạnh theo tải

o Các nhiệt điện trở: Platin NPT P100 của Honeywell, đợc lắp tại đờng hồi không khícủa AHU và đờng không khí ra của OAH

 Cặp nhiệt ngẫu: là cảm biến đo nhiệt độ dựa trên hiệu ứng nhiệt điện của cặp nhiệt, chuyển

tín hiệu nhiệt độ sang tín hiệu điện áp.[10]

o Hiệu ứng nhiệt điện:

Một vật dẫn đồng chất bao giờ cũng chứa một lợng điện tử nhất định, biểu thị bởi mật độ

điện tử tự do của vật dẫn (hiệu ứng Seebeck) Mật độ điện tử tự do phụ thuộc vào nhiệt độ của vật.Gọi NA là mật độ điện tử tự do trong vật dẫn A Giả sử nhiệt độ hai đầu vật là t và to (với t

>to) tơng ứng có NAt, NA0(với NAt > NAO) Xuất hiện sự chuyển dịch của các điện tử tự do từ đầu cómật độ NA lớn sang đầu có mật độ NA nhỏ hơn và tạo sự chênh lệch điện thế ở hai đầu, làm xuấthiện điện trờng chống lại sự chuyển dịch đó Đến một thời điểm nào đó đạt tới trạng thái cân bằng

động, một sức điện động đợc sinh ra (hiện ứng Thomson) Sức điện động eA(t, t0):

eA(t,t0) = uA(t) – uA(t0) =  dtAvới A – hệ số Thomson của vật liệu A

Khi có hai dây dẫn A, B khác nhau hai đầu nối với nhau

đặt ở hai nhiệt độ t và t0 sẽ xuất hiện sức điện động tơng ứng:

dtdt

)t.N(d

)t.N(d.N

1ek

Giả sử NA > NB dẫn đến có một sức điện động do khuếch tán các điện tử tự do từ A sang B

là eAB(t) tại đầu t và eAB(to) tại đầu to:

eAB(t) =

Bt

AtN

Nlne

t.k

eAB(t0) =

0 0

Bt

At 0

N

Nlne

tk

Khi đó trong hệ tồn tại 4 sức điện động và ta đợc sức điện động tổng là:

N

Nlne

o Phơng pháp đo:

Suất điện động đo giữa hai đầu của cặp nhiệt sẽ cung cấp thông tin về nhiệt độ cần đo.Chúng chỉ có thể đợc xác định chính xác nếu nh ta giảm tới mức tối thiểu sự sụt áp do có dòngchạy trong các phần tử cặp nhiệt và dây dẫn: do rất khó đoán biết điện trở của chúng vì điện trở làhàm của nhiệt độ môi trờng và của nhiệt độ cần đo Trên thực tế thờng sử dụng hai phơng pháp đosuất điện động:

+ Sử dụng milivôn kế có điện trở trong rất lớn để giảm điện thế trên dây dẫn.+ Sử dụng phơng pháp xung đối để dòng chạy qua cặp nhiệt bằng không

Trờng hợp kim loại:

R(T) = Ro(1 + AT + BT2 + CT3)Trong đó T đo bằng oC và To = 0oC

Trờng hợp nhiệt điện trở (hỗn hợp của các oxit bán dẫn):

R(T) = R0 exp[ B(

0

T

1 T

1

Trong đó T là nhiệt độ tuyệt đối

Các hệ số đợc xác định chính xác bằng cách đo những nhiệt độ đã biết trớc Khi đã biết giá trị củacác hằng số, từ giá trị của R ngời ta xác định đợc nhiệt độ cần đo

Khi độ biến thiên nhiệt độ T (xung quanh giá trị T) nhỏ, nhiệt độ có thể thay đổi theo hàm tuyến

R =

dT

dR ) T ( R 1

R là hệ số nhiệt độ của điện trở, phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ

b) Đo áp suất: [10]

Trong hệ thống điều khiển tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng, bộ đo áp suất đợc bố trí để

đo áp suất nớc lạnh cũng nh nớc làm mát tại các vị trí nh: đầu đẩy, đầu hút các bơm; đầu vào, đầu

ra của bình bay hơi và bình ngng tụ Các giá trị này hiển thị giúp ngời vận hành đa ra các phơngpháp vận hành hợp lý

Các cảm biến áp suất sử dụng trong hệ thống đa số là loại cảm biến đàn hồi hai phần tử.Cảm biến đàn hồi hai phần tử: Phần tử cảm biến sơ cấp biến đổi áp suất thành dịch chuyển dựatrên tính chất lý đàn hồi(ví dụ nh ống Bourdon, màng rung, màng chắn) Phần tử thứ cấp là mộtcảm biến dịch chuyển, chuyển đổi độ dịch chuyển thành tín hiệu điện (ví dụ chiết áp, cảm biếnsức căng, cảm biến cảm ứng, cảm biến tụ điện).Loại cảm biến này bao gồm những loại sau:

 Cảm biến dùng màng dạng lới: Cảm

biến dùng mạng lới dán lên vật trung

gian thờng đợc dùng để biến đổi trực

tiếp biến dạng  do áp suất gây nên

thành biến thiên điện trở R/R Biến

thiên điện trở đợc đo và thông qua biến

thiên này ta biết đợc chỉ số của áp suất

đo đợc Vật trung gian có thể là ống

Bourdon với dải đo áp suất rất lớn (một

vài bar đến hàng nghìn bar), hay màng

mỏng, màng dạng lới khi đo áp suất thấp hơn 1 bar

 Cảm biến cảm ứng: Cảm biến này hoạt động trên nguyên tắc chuyển đổi tín hiệu áp suất thànhbiến thiên độ tự cảm bằng cách sử dụng một mạch từ Biến thiên này do một hoặc nhiều khe

từ gây nên Thờng sử dụng ống Bourdon nối với một mạch từ, bản của mạch từ này nối với

đầu tự do của ống Bourdon, nó có thể xoay quanh một điểm cố định khi có lực áp suất tác

động Khi bản cực quay sẽ tạo nên biến thiên vi sai các khe từ và kéo theo sự thay đổi độ tựcảm Sự thay đổi này sẽ đợc chuyển thành tín hiệu đo thông qua một mạch cầu.

d) Bộ chuyển đổi đo chuẩn (CĐCH):

Chức năng của bộ chuyển đổi đo chuẩn: Các hệ thống thông tin đo lờng điều khiển cùngmột lúc quản lý một số lợng lớn các sensor mắc ở đầu vào Các sensor đó có thể khác nhau vềnguyên lý hoặc nếu cùng một loại thì khác nhau về giới hạn đo

Do đó, để đồng bộ tín hiệu giữa nhiều loại sensor và hệ thống ngời ta phải đa vào các bộCĐCH tín hiệu để biến các tín ra từ sensor thành một đại lợng duy nhất và một thang đo duy nhấtphù hợp với các tín hiệu đầu vào của hệ thống Các tín hiệu chuẩn hoá một chiều đó th ờng đợcquy định: Dòng một chiều từ Điện áp 1 chiều

hoặc tín hiệu bus trờng

Nh vậy giữa các sensor và hệ thống nhất thiết phải có bộ CĐCH Các bộ CĐCH có thể lấytín hiệu riêng cho từng sensor, hoặc cho cả một nhóm các sensor Sau khi tín hiệu đã đợc xử lý

qua tín hiệu bộ chuyển đổi đo chuẩn, tín hiệu đo sẽ đợc đa đến bộ điều khiển để bộ điều khiển đa

ra các tín hiệu điều khiển tự động đến thiết bị chấp hành

1.3.2 Hệ thống điều chỉnh năng suất lạnh

Muốn việc điều chỉnh năng suất lạnh máy nén tốt thì phải tìm hiểu kỹ về nguyên lý làmviệc và phơng pháp điều chỉnh năng suất lạnh của máy nén.[13]

Nguyên lý làm việc và ph ơng pháp điều chỉnh:

Việc vận hành của máy nén là giống nh đối với quạt hoặc bơm ly tâm Ga ở thể khí đợchút qua lối vào và đi xuyên qua cánh dẫn hớng lối vào (có hình dáng giống chong chóng gió nhhình 1.9) đi vào trong khoang hoặc các cánh phân tán từ trung tâm của bánh công tác, nh hình 1.8mô tả hớng của dòng môi chất chuyển động Bánh công tác quay với tốc độ cao, đẩy ga ra tớivòng tròn ngoài cùng của bánh công tác bởi lực ly tâm Điều này sẽ làm tăng tốc độ và áp suấtcủa ga Ga sau khi đợc đẩy ra từ bánh công tác sẽ đi vào ống xoắn, tại đây hầu hết vận tốc (độngnăng) sẽ biến đổi thành áp suất.[13]

Cánh dẫn hớng đợc đặt ở đầu hút của máy nén, điều chỉnh dòng khí ga bởi các cánh hạnchế dòng Khi vị trí cánh dẫn hớng thay đổi, lu lợng môi chất và công suất lạnh của máy nén sẽthay đổi theo

Máy nén ly tâm đợc dẫn động động cơ điện hoặc động cơ đốt trong Năng suất lạnh có thểthay đổi nhờ cánh dẫn hớng đặt tại đầu hút hoặc điều khiển tốc độ động cơ Mỗi phơng pháp cóhiệu suất và đặc tính khác nhau Sự kết hợp giữa điều khiển tốc độ và điều khiển cánh dẫn hớng sẽ

đa lại hiệu suất vận hành cao nhất

Hình 1.8 - Hớng dòng môi chất di chuyển

Hình 1.9 - Cụm cánh dẫn hớng và bánh công tác đơn

Hình 1.10 - Cụm cánh dẫn hớng và bánh công tác đôiMối quan hệ của lu lợng môi chất và áp suất của một loại máy nén ly tâm tại vận tốckhông đổi với việc điều chỉnh vị trí cánh dẫn hớng đầu vào đợc thể hiện trên hình 1.11.

Hình 1.11 – Đờng làm việc của máy nén ly tâm một tầng khi tốc độ vòng quay không đổi

Đờng surge line miêu tả giới hạn làm việc an toàn của máy nén Surge là do áp suất không

đủ đáp ứng việc tăng áp từ bình bay hơi đến bình ngng tụ Nếu hoạt động tại trạng thái này, môichất lạnh đảo ngợc dòng chảy sẽ gây tiếng kêu lớn, rung động và nóng máy Nếu tiếp tục tìnhtrạng này, máy nén sẽ bị nguy hiểm Nếu sắp đạt đến trạng thái surge thì cần phải giảm áp suấtmôi chất lạnh và/hoặc giảm tải lạnh của máy nén sẽ làm máy nén tránh đợc điều kiện hoạt độngnguy hiểm

Khi sử dụng điều chỉnh năng suất lạnh bằng việc điều khiển tốc độ, điều khiển cánh dẫnhớng đầu vào vẫn phải sử dụng cho trờng hợp tải quá thấp để tránh trạng thái tại surge Vì cánhdẫn hớng đầu vào đóng, tốc độ của máy nén tăng để điều chỉnh áp suất và l u lợng đủ cao để tránhtình trạng surge Điều chỉnh tốc độ kết hợp với điều chỉnh cánh dẫn hớng sẽ làm cho việc vậnhành đạt hiệu suất năng lợng rất tốt

Hệ thống điều chỉnh năng suất lạnh máy nén tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng:

Tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng, hệ thống điều chỉnh năng suất lạnh theo cách điềuchỉnh cánh dẫn hớng nhng tốc độ vòng quay của động cơ hay của bánh công tác là không đổi

Tín hiệu nhiệt độ nớc lạnh ra sau bình bay hơi là tín hiệu để điều chỉnh vị trí của cánh dẫnhớng Tín hiệu nhiệt độ này đợc đa về bộ điều chỉnh bằng một cặp nhiệt, nó đợc so sánh với tínhiệu nhiệt độ nớc lạnh đặt Khi giá trị nhiệt độ thay đổi khác so với nhiệt độ đặt, bộ điều chỉnh sẽdựa trên sự sai khác đó và đa tín hiệu đến bộ điều khiển của động cơ servo và điều chỉnh vị trícánh dẫn hớng.

Một động cơ servo 0,75kW sẽ dẫn động cánh dẫn hớng thay đổi vị trí thông qua một cơcấu truyền động Khi nhận đợc tín hiệu từ bộ điều chỉnh, đến bộ điều khiển của động cơ servo sẽlàm trục động cơ servo chuyển động đến vị trí tơng ứng với độ lớn của tín hiệu nhận đợc

Các bộ điều chỉnh này đều hoạt động theo luật điều khiển PID và của hãng Century –Hàn Quốc sản xuất

Yêu cầu: Điều chỉnh năng suất lạnh của máy nén để đảm bảo nhiệt độ của nớc lạnh tại đầu

ra luôn nằm trong giới hạn cho phép (8oC15 oC) khi đầu vào là 10 oC  21 oC Điều chỉnh năngsuất lạnh này đợc điều chỉnh thông qua quá trình điều khiển lu lợng môi chất đi qua máy nén tức

là điều chỉnh cánh hớng thay đổi trong khoảng 120o Khi môi chất lạnh qua máy nén thay đổi thìnăng suất lạnh của máy nén cũng thay đổi theo Bản vẽ số 3 sẽ mô tả về hệ thống điều chỉnh năngsuất lạnh máy nén và điều chỉnh nhiệt độ tại OHA, AHU của hệ thống điều hoà không khí tạiViện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng

Việc bảo vệ máy nén ly tâm sẽ đợc giới thiệu trong phần hệ thống bảo vệ

1.3.3 Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ tại OAH, AHU:

Cách điều chỉnh nhiệt độ của AHU và OAH tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng là gầngiống nhau Các damper (van điều chỉnh lu lu gió) đợc cố định tại những vị trí đã định trớc, saocho thoả mãn đợc yêu cầu về lu lợng gió tơi, gió thải, áp suất d của từng khu vực, từng phòng,…)

là hợp lý nhất Việc thay đổi vị trí của các damper này là do việc điều chỉnh bằng tay, đợc hiệuchỉnh lần đầu và mỗi năm một lần

a)Điều chỉnh nhiệt độ không khí t ơi tại OAH:

Hình 1.12 - Sơ đồ điều khiển của OAH

SA: Supply Air CWR: Chilled Water Return TD: Termperature Detector

Nguyên lý làm việc: Điều chỉnh nhiệt độ không khí tơi đợc điều khiển thông qua lu lợng

nớc lạnh đi qua giàn lạnh (do các van gió đợc giữ là cố định) Lu lợng của nớc lạnh đợc điềukhiển thông qua van điều khiển nớc qua giàn lạnh (Cooling Control Valve – CCV) Việc điều

CC

M

Bộ điều khiển

CCV

CWR

TD

khiển nhiệt độ nh sau: Không khí đợc hút vào với nhiệt độ môi trờng đợc đi qua giàn lạnh, nhiệt

độ của không khí giảm xuống Tiếp tục quá trình, không khí đợc quạt đẩy vào đờng ống và phânphối đi các AHU Cảm biến nhiệt độ trên đờng ống từ OAH đến các AHU sẽ có nhiệm vụ đa tínhiệu về nhiệt độ không khí sau giàn lạnh về bộ điều chỉnh Tín hiệu này đa về và đợc so sánh vớitín hiệu nhiệt độ đặt, dựa vào độ chênh lệch nhiệt độ bộ điều chỉnh đa tín hiệu đến van điều khiển

để điều chỉnh nớc qua giàn lạnh sao cho nhiệt độ ra đạt yêu cầu

Yêu cầu của điều chỉnh là phải duy trì nhiệt độ đầu ra của không khí tơi hút vào nằm trong

khoảng (180C 220C) tuỳ thuộc vào điều kiện nhiệt độ môi trờng tránh bị đọng sơng quá nhiều,với lu lợng không khí tơi cần là 50070 cm3/h

b)Điều chỉnh nhiệt độ không khí tại AHU:

Nguyên lý làm việc: Tơng tự nh việc điều chỉnh nhiệt độ cho OAH, chỉ khác là cảm biến

nhiệt độ đợc đặt tại đờng hồi của không khí nh hình vẽ 1.13 Tín hiệu của cảm biến đợc gửi về bộ

điều chỉnh, từ đây bộ điều chỉnh sẽ đa tín hiệu điều khiển đến các van điều khiển CCV hoặc HCV

để điều chỉnh nhiệt độ không khí Còn các quạt hồi và đẩy tại các AHU là quạt một cấp tốc độ,

đ-ợc khởi động và dừng thông qua một tủ điều khiển cấp trờng bởi ngời vận hành

Nh đã nói ở phần đầu, ở điều kiện khí hậu ở Việt Nam thì giàn nóng rất ít khi đợc sử dụng.Vì vậy, việc điều chỉnh chủ yếu dành cho điều chỉnh giàn lạnh, nên trong giới hạn của đề tài tôichỉ xin đa ra quá trình điều chỉnh cho giàn lạnh

Yêu cầu: Điều chỉnh nhiệt độ cho các AHU là tơng tự nhau, với lu lợng gió không đổi

trong quá trình vận hành (do quạt đều là một cấp tốc độ, vị trí các damper trong AHU là khôngthay đổi), yêu cầu nhiệt độ tại các phòng là thay đổi trong một giới hạn nhất định (18oC 25ôC)hay xung quanh một giá trị đặt trớc nh 23oC, điều chỉnh lu lợng nớc lạnh qua giàn lạnh khi nhiệt

độ của nớc lạnh nằm trong giới hạn (đầu vào: 8oC15 oC, đầu ra: 12 oC  19 oC) Do đó, trongphần điều khiển AHU tôi chỉ xin đa ra việc thiết kế cho một AHU cụ thể là AHU 1 với các thông

số cụ thể nh sau: nhiệt độ không khí tơi đợc cung cấp từ OAH nằm trong khoảng (180C220C), lulợng không khí tơi chiếm 30% hỗn hợp khí cấp, lợng khí hồi là 16400cm3/h, lu lợng khí cấp là

18300 cm3/h, năng suất lạnh là 64739 Kcal/h

Bộ điều khiển

Hình 1.13 - Sơ đồ điều chỉnh của AHUVới

RA: Return Air HC: Heating coil HCV: Heating Control ValveEA: Exhaust Air HWR: Hot Water Return TD: Termperature Detector

Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ ở đây là 17 bộ điều chỉnh nhiệt độ của hãng Honeywell tơngứng với một OAH và 16 AHU khác nhau Các bộ điều khiển này hoạt động theo luật điều khiểnPID Các bộ điều chỉnh là hoàn toàn độc lập với nhau cả về đờng truyền tín hiệu đến cảm biếnnhiệt độ và van điều khiển

1.3.4 Các hệ thống bảo vệ:

a) Hệ thống bảo vệ cụm chiller, bơm n ớc làm mát và tháp giải nhiệt:

 Bảo vệ cụm chiller: Khi ở tình trạng không an toàn, máy nén có thể dừng hoạt động một cách

tự động Việc điều khiển cắt máy an toàn có thể đợc đặt chế độ một cách tự động hoặc thủcông và bao gồm các trờng hợp sau:

o áp suất đầu đẩy không quá cao

o áp suất đầu hút không quá thấp

o Nhiệt độ dầu quá thấp hoặc quá cao

o Quá tải động cơ

Tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng, máy nén đợc bảo vệ nh sau:

o áp suất đầu đẩy không quá cao bằng rơle áp suất cao (giá trị lớn nhất cho phép là 5at)

o áp suất đầu hút không quá thấp bằng rơle áp suất thấp (giá trị nhỏ nhất cho phép là 550mmHg)

-o Nhiệt độ dầu quá thấp bằng rơle nhiệt độ (giá trị thấp nhất ch-o phép là 30oC)

o Nhiệt độ dầu quá cao bằng rơle nhiệt độ (giá trị lớn nhất cho phép là 55oC)

o Bảo vệ thứ tự pha cho động cơ máy nén

o Bảo vệ quá tải động cơ: tín hiệu dòng điện quá tải của máy nén đợc một bộ biến dònghạ thấp theo tỉ lệ nhất định, đa về cụm bảo vệ và thiết bị hiển thị dòng điện

 Bảo vệ hệ thống bơm nớc làm mát: là bảo vệ động cơ máy bơm khỏi hoạt động trong tìnhtrạng nguy hiểm:

o Ngắn mạch, lệch pha, mất pha, đảo pha

o Bảo vệ tránh quá tải động cơ

o Báo tín hiệu khi động cơ dừng hoạt động

o Bảo vệ thứ tự pha

 Bảo vệ tháp giải nhiệt: bảo vệ tháp giải nhiệt tránh các tính trạng sau:

o Không có nớc vào đờng ống cấp nớc cho tháp giải nhiệt (làm cho hệ thống nớclàm mát không đủ nớc làm mát) bằng công tắc lu lợng kế.

o Bảo vệ động cơ các quạt không bị:

 Ngắn mạch, lệch pha, mất pha

 Quá tải động cơ

 Báo tín hiệu khi động cơ dừng hoạt động

b) Hệ thống bảo vệ cụm OAH, AHU và các bơm hệ thống n ớc lạnh:

Mục đích chính của cụm này là bảo vệ các động cơ của hệ thống quạt, động cơ bơm tránhkhỏi các trờng hợp:

o Ngắn mạch, lệch pha, mất pha, đảo pha

o Bảo vệ tránh quá tải động cơ

o Báo tín hiệu khi động cơ dừng hoạt động

o Bảo vệ thứ tự pha cho động cơ bơm

tơng tự nh việc bảo vệ động cơ thuộc phần a)

Việc bảo vệ các động cơ đợc thực hiện thông qua các tủ điều khiển điện cấp trờng Trongmỗi cụm bảo vệ của cụm chiller, cụm máy bơm, cụm quạt tháp giải nhiệt, hệ thống quạt OAH,AHU sẽ có một tủ điều khiển cấp trờng Thực chất nó là các tủ điều khiển điện động lực của các

động cơ Trong hình 1.14 là sơ đồ mạch điện của một tử điều khiển điện động lực của máy nénchiller Nh vậy, mỗi tủ này sẽ có các khối chính nh: khối khởi động động cơ; khối báo tín hiệungắn mạch, mất pha, lệch pha, báo tín hiệu khi động cơ hỏng; khối báo tín hiệu quá tải động cơ,một bộ chống đảo pha Các tín hiệu về sự cố động cơ và dòng điện tại hệ thống bảo vệ cụmchiller, hệ thống bơm nớc làm mát, tháp giải nhiệt sẽ đợc tủ điều khiển điện cấp trờng đa tín hiệu

về bộ điều khiển Đây là tín hiệu chính trong việc bảo vệ mạch điện động lực các động cơ

Hình 1.14 – Sơ đồ mạch điện của tủ điều khiển Chiller.

c) Các loại role bảo vệ đ ợc sử dụng:

Rơ le áp suất: có hai loại là rơle áp suất thấp và rơle áp suất cao

Hình1.15 – Rơle tổ hợp áp suất cao và thấpHình 1.15 mô tả một cặp rơle tổ hợp của rơle áp suất cao HP và rơle áp suất thấp LP,chúng hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau, mỗi rơle có ống nối lấy tín hiệu riêng

Rơle áp suất cao đợc sử dụng để bảo vệ máy nén khi áp suất đầu đẩy cao quá mức quy

định, nó sẽ tác động trớc khi van an toàn mở Hơi đâu đẩy đợc dẫn vào hộp xếp phía dới của rơle,tín hiệu áp suất đợc chuyển thành tín hiệu cơ khí và chuyển dịch hệ thống tiếp điểm, qua đó ngắtmạch điều khiển, tác động đến mạch điện động lực làm tắt máy nén Sau khi xảy ra sự cố áp suất

và đã tiến hành xử lý, khắc phục xong ấn nút Reset để ngắt mạch duy trì sự cố mới có thể khởi

động lại đợc

Tơng tự vậy có rơle áp suất thấp LP

Rơle áp suất sử dụng trên máy chiller tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng có nguyên lýhoạt động hoàn toàn tơng tụ nh loại rơle áp suất trên

d) Vấn đề cách ly giữa mạch điều khiển và mạch lực :

Phơng pháp cách ly giữa mạch điều khiển và mạch điện động lực đợc dùng là sử dụng một

bộ ghép quang (Opto – Coupler, Photocoupler ) (hình 1.16) Opto – Coupler có ở phía vào làmột diode phát LED mà khi đợc cấp dòng sẽ phát sáng (ánh sáng trông thấy hoặc ánh sáng hồng

ngoại tuỳ loại LED) Phía đầu ra của Opto – Coupler là một phần tử cảm quang (Photo Resistor, Phototransistor, Photothyristor, Phototriac) Khi LED phát sáng, phần tử cảm quang sẽ phản

ứng, dẫn thông và mạch tải đầu ra đợc cấp điện

Hình 1.16 Cách ly giữa mạch điều khiển và mạch lực bằng Opto – Coupler

Chơng 2 Khái niệm về điều khiển quá trình và hệ thống điều khiển cho

một số hệ thống nhiệt lạnh

Để xây dựng bất kỳ một hệ thống điều khiển nào cũng cần phải có một nền tảng kiến thức

về một hệ điều khiển nói chung Mục đích của đề tài này là xây dựng một hệ thống điều khiển mới cho quá trình nhiệt tại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng Vì vậy, các vấn đề cơ bản của điều khiển quá trình và hệ thống điều khiển của một số hệ thống nhiệt lạnh nói chung sẽ đợc nêu ra Nội dung của chơng này sẽ bao gồm các phần sau:

 Khái niệm chung về điều khiển quá trình [2].

 Mục đích và chức năng của điều khiển quá trình [2].

 Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển quá trình [2].

 Mô hình hoá đối tợng điều chỉnh

 Một số hệ thống điều hoà và phơng pháp điều khiển tơng ứng [6, 7,12].

2.1 Khái niệm chung về điều khiển quá trình :

Điều khiển quá trình là lĩnh vực ứng dụng quan trọng của kỹ thuật điều khiển trong các

ngành công nghiệp năng lợng và hoá chất Trong nội dung của đồ án này, điều khiển quá trình

đ-ợc hiểu là ứng dụng kỹ thuật điều khiển tự động trong điều khiển, vận hành và giám sát các quá

Mạch vào

Trigger

Đầu

vào

Đầu ra

Mạch phát hiện điện áp qua O

trình, điều khiển quá trình nhằm đảm bảo chất lợng sản phẩm, hiệu quả sản xuất và an toàn cho

con ngời, máy móc và môi trờng Điều khiển quá trình nhiệt cũng không nằm ngoài quy luật đó,

Vì vậy, dựa trên khái niệm chung về điều khiển quá trình ta có thể tìm hiểu đợc về điều khiển quátrình nhiệt

Trong đó, quá trình đợc hiểu là một trình tự các diễn biến vật lý, hoá học hoặc sinh học,

trong đó vật chất, năng lợng hoặc thông tin đợc biến đổi, vận chuyển hoặc lu trữ

Quá trình nhiệt là quá trình mà trạng thái của hệ thống nhiệt động thay đổi trạng thái,

năng lợng của nó có sự biến đổi từ dạng này sang dạng khác Tuỳ theo vào điều kiện tiến hànhquá trình mà trạng thái của hệ thay đổi khác nhau và hiệu quả biến hoá năng lợng cũng khác nhau[9]

Trạng thái hoạt động và biểu diễn của một quá trình thể hiện qua các biến quá trình Khái

niệm quá trình cùng với sự phân loại các biến quá trình đợc minh hoạ nh hình 2.1 Trong đó một

biến vào là một đại lợng hoặc một điều kiện phản ánh tác động bên ngoài vào quá trình, ví dụ nh

lu lợng dòng, nhiệt độ nớc lạnh,…) Một biến ra là một đại lợng hoặc một điều kiện thể hiện tác

động của quá trình ra bên ngoài, ví dụ nh nhiệt độ hỗn hợp khí lạnh, lu lợng của hỗn hợp khí này, Khi các biến vào thể hiện nguyên nhân trong khi các biến ra thể hiện kết quả thì mối quan hệ

…)

giữa hai biến này sẽ thể hiện mối quan hệ nhân - quả Bên cạnh các biến vào ra, đối với điều khiển

quá trình thì ngời ta rất quan tâm đến các biến trạng thái Các biến trạng thái mang thông tin về

trạng thái bên trong quá trình, ví dụ nh áp suất, nhiệt độ của nớc lạnh khi ra khỏi Water Chiller,mức nớc có trong bình dãn nở, tháp giải nhiệt…)

Hình 2.1 - Quá trình và phân loại biến quá trình

Biến cần điều khiển là một biến ra hoặc một biến trạng thái của quá trình nhiệt đợc điều

khiển/điều chỉnh sao cho gần tới một giá trị mong muốn hay giá trị đặt hoặc bám theo một biếnchủ đạo/tín hiệu mẫu Các biến cần điều khiển liên quan hệ trọng đến sự vận hành ổn định, antoàn của hệ thống hoặc chất lợng sản phẩm

Biến trạng thái Biến ra

Biến điều khiển là một biến vào của quá trình nhiệt có thể can thiệp đợc trực tiếp từ bên

ngoài, qua đó tác động tới biến ra theo ý muốn

Những biến vào còn lại không can thiệp đợc một cách trực tiếp hay gián tiếp trong phạm

vi quá trình nhiệt đang quan tâm đợc coi là nhiễu Nhiễu tác động tới quá trình một cách không

mong muốn, vì thế cần có biện pháp loại bỏ hoặc ít nhất là giảm thiểu ảnh hởng của nó Nhiễu có

thể phân biệt thành hai loại tuỳ theo đặc trng của nó là nhiễu quá trình và nhiễu đo Nhiễu quá trình là những biến vào tác động lên quá trình nhiệt một cách cố hữu nhng không can thiệp đợc,

còn nhiễu đo là nhiễu tác động lên phép đo, gây ra sai số trong giá trị đo đợc

2.2 Mục đích và chức năng điều khiển quá trình:

Toàn bộ các chức năng của một hệ thống điều khiển quá trình có thể phân loại và sắp xếpnhằm phục vụ các mục đích cơ bản sau:

 Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, trơn tru: Giữ cho hệ thống hoạt động ổn định tại điểmlàm việc cũng nh chuyển chế độ một cách trơn tru, đảm bảo các điều kiện theo yêu cầu củachế độ vận hành, kéo dài tuổi thọ máy móc, vận hành thuận tiện

 Đảm bảo năng suất và chất lợng sản phẩm: Đảm bảo lu lợng sản phẩm theo kế hoạch sản xuất

và duy trì thông số liên quan đến chất lợng sản phẩm trong phạm vi yêu cầu

 Đảm bảo vận hành hệ thống an toàn: Giảm thiểu các nguy cơ xảy ra sự cố cũng nh bảo vệ chocon ngời, máy móc, thiết bị và môi trờng trong trờng hợp xảy ra sự cố

 Bảo vệ môi trờng: giảm ô nhiểm môi trờng thông qua giảm nồng độ khí thải độc hại, giảm ợng nớc sử dụng và nớc thải, hạn chế lợng bụi và khói, giảm tiêu thụ nhiên liệu và nguyênliệu

l- Nâng cao hiệu quả kinh tế: Đảm bảo năng suất và chất lợng theo yêu cầu trong khi giảm chiphí nhân công, nguyên liệu và nhiên liệu, thích ứng nhanh với yêu cầu thay đổi của thị trờng.Những mục đích điều khiển đợc phân tích ở trên sẽ quyết định đến việc thiết kế một hệthống điều khiển quá trình

2.3 Các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển quá trình:

Tuỳ theo quy mô ứng dụng và mức độ tự động hoá, các hệ thống điều khiển quá trìnhnhiệt có thể đơn giản đến tơng đối phức tạp, nhng chúng đều dựa trên ba thành phần cơ bản là

thiết bị đo, thiết bị chấp hành và thiết bị điều khiển Chức năng của mỗi thành phần hệ thống và

quan hệ của chúng đợc thể hiện nh hình sau:

Hình 2.2 - Các thành phần cơ bản của một hệ thống điều khiển quá trình nhiệt

Bộ điều khiển

Trong phần này, các khái niệm về các thành phần cơ bản của hệ thống điều khiển quátrình đợc trình bày một cách sơ lợc để hiểu rõ hơn về chức năng của từng thành phần trong hệthống và quan hệ giữa chúng.

a) Thiết bị đo:

Chức năng của một thiết bị đo là cung cấp một tín hiệu ra tỉ lệ theo một nghĩa nào đó với

đại lợng đo Một thiết bị đo gồm hai thành phần cơ bản là cảm biến và chuyển đổi đo chuẩn Mộtcảm biến thực hiện chức năng tự động cảm nhận đại lợng quan tâm của quá trình kỹ thuật và biến

đổi thành một tín hiệu Để có thể truyền đi xa và sử dụng đợc trong thiết bị điều khiển hoặc dụng

cụ chỉ báo, tín hiệu ra từ cảm biến cần đợc khuếch đại, điều hoà và chuyển đổi sang dạng thíchhợp Một bộ chuyển đổi đo chuẩn là một bộ chuyển đổi đo mà cho đầu ra là một tín hiệu chuẩn

b) Thiết bị điều khiển:

Thiết bị điều khiển hay bộ điều khiển là một thiết bị tự động thực hiện chức năng điềukhiển, là thành phần cốt lõi của một hệ thống điều khiển nhiệt Trên cơ sở các tín hiệu đo và mộtsách lợc điều khiển đợc lựa chọn, bộ điều khiển thực hiện thuật toán điều khiển và đa ra các tínhiệu điều khiển để can thiệp trở lại quá trình nhiệt thông qua các thiết bị chấp hành Tuỳ theodạng tín hiệu vào ra và phơng pháp thể hiện luật điều khiển, một thiết bị điều khiển có thể là thiết

bị điều khiển tơng tự, thiết bị điều khiển logic hoặc thiết bị điều khiển số

c) Thiết bị chấp hành:

Một hệ thống/thiết bị chấp hành nhận tín hiệu từ bộ điều khiển và thực hiện tác động tớibiến điều khiển Các thiết bị chấp hành thờng dùng trong điều khiển các quá trình nhiệt và cácvan điều khiển, động cơ máy nén, máy bơm, quạt gió, động cơ servo Thông qua các thiết bị chấphành mà hệ thống điều khiển có thể can thiệp vào diễn biến của quá trình nhiệt

Một thiết bị chấp hành bao gồm hai thành phần cơ bản là cơ sở chấp hành hay cơ cấu dẫn

động và phần tử điều khiển Cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ chuyển tín hiệu điều khiển thành nănglợng, trong khi phần tử điều khiển can thiệp trực tiếp vào biến điều khiển

Trên đây đã giới thiệu về các thành phần cơ bản của một hệ thống điều khiển quá trình

Từ đây, cần phải mô hình hoá đối tợng của các quá trình nhiệt trong hệ thống điều hoà không khítại Viện Vệ sinh Dịch tễ Trung ơng

2.4 Mô hình hoá đối t ợng điều khiển:

Tôi xin đợc đa ra mô hình kiểu P&ID (Piping and Instrumentation Diagram) của các quá

Quá trình trao đổi nhiệt

Biến điều khiển

Hình 2.3 - Sơ đồ công nghệ của quá trình điều chỉnh nhiệt độ tại OAH

Nh hình vẽ ta thấy, trong quá trình nhiệt có hai biến ra là tnlr và tkkr Tuy nhiên theo yêu cầucủa quá trình thì biến cần điều khiển chính là tkkr Với bốn biến vào là tkkv, kkv, tn1v và n1r thì cóbiến nr1 chính là biến điều khiển cho quá trình trao đổi nhiệt này, các biến còn lại nh tkkv, kkv, tn1v

là nhiễu của quá trình

Đối với AHU, thay vì sử dụng biến cần điều khiển là tkkr bằng cách sử dụng một đại lợngkhác là nhiệt độ của không khí hồi tkkh từ phòng trở về AHU Với cách này các ảnh hởng củanhiễu sẽ ảnh hởng tới mức tối đa

Bên cạnh đó, để hạn chế nhiễu, ngời ta cố gắng duy trì kkv là hằng số bằng cách đặt vị trícác damper cố định, quạt đợc sử dụng là loại một cấp tốc độ tại cả OHA và AHU

Tóm lại, trong quá trình điều khiển OAH thì vấn đề cần quan tâm đó là mối quan hệ giữa

lu lợng nớc lạnh ra n1r và nhiệt độ của không khí tơi tkktr sau khi đi qua OAH Còn đối với AHU,vấn đề là mối quan hệ giữa lu lợng nớc lạnh ra n1r và nhiệt độ không khí hồi từ phòng hồi về tkkh

Hình 2.4 - Sơ đồ công nghệ của quá trình điều chỉnh nhiệt độ tại AHU

Quá trình trao đổi nhiệt

Biến điều khiển

Hoà trộn khí

2.4.2 Điều khiển năng suất máy nén:

Theo yêu cầu của quá trình thì biến cần điều khiển là nhiệt độ của nớc lạnh khi ra khỏibình bay hơi tnr, biến điều khiển là lu lợng của môi chất lạnh đi qua máy nén gv Các biến khácnh: nhiệt độ nớc lạnh vào tnv, lu lợng nớc lạnh qua bình bay hơi nv hay nr, áp suất của nớc lạnhtrớc khi vào bình bay hơi pnv, nhiệt độ bay hơi của môi chất tgv (hay nhiệt độ của môi chất tại đầuhút hoặc áp suất bay hơi của môi chất) là các nhiễu của quá trình Mô hình quá trình nh hình 2.5

Hình 2.5 – Sơ đồ của quá trình làm lạnh nớc

2.5 Các hệ thống điều hoà không khí và ph ơng pháp điều khiển t ơng ứng:

Trong thực tế có rất nhiều kiểu điều hoà không khí, tơng ứng với nó là có rất nhiều hệthống điều hoà không khí Trong giới hạn của đồ án này, tôi sẽ đa ra một số hệ thống điều hoàkhông khí tiêu biểu đợc ứng dụng nhiều trong thực tế và cách điều khiển tơng ứng của hệ thống

điều hoà đó

2.5.1 Hệ thống điều hoà cục bộ:

a) Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Hệ thống điều hoà cục bộ gồm hai loại chính là máy điều hoà cửa sổ và máy điều hoà táchnăng suất lạnh đến 7 kW (24.000 Btu/h) Đây thờng các loại máy nhỏ, việc bảo dỡng sửa chữa dễdàng, tuổi thọ không cao nhng có độ tin cậy lớn, giá thành rẻ, thích hợp với các phòng và các căn

hộ nhỏ Trong phần này, tôi xin trình bày về loại máy điều hoà tách hai cụm hai chiều

Nh đã biết, máy điều hoà loại có hai phần tách rời nhau: phần trong nhà (Indoor Unit – IU) và phần ngoài nhà (Outdoor Unit – OU) Bộ phận chủ yếu của phần trong nhà IU gồm có:

giàn trao đổi nhiệt (ở chế độ làm lạnh là giàn bay hơi, ở chế độ bơm nhiệt là giàn ngng tụ), quạtgió ly tâm, lọc bụi và các thiết bị điều khiển Phần ngoài nhà OU gồm: giàn trao đổi nhiệt, quạtgió (kiểu dọc trục) và lốc máy (máy nén) Trên các máy loại máy này ống mao sẽ đợc lắp thaycho việc lắp van tiết lu (nh hình vẽ 2.6)

Hình 2.6 - Sơ đồ nguyên lý máy điều hoà hai cục

Các giàn lạnh (Indoor) có nhiều loại khác nhau tuỳ thuộc vào kiểu dáng của nó nhng đều

có chung các bộ phận chính: giàn trao đổi nhiệt, quạt gió, bơm thải nớc ngng (có thể không), thiết

bị điều khiển từ xa (có thể là loại có dây hoặc không dây)

Cấu tạo của giàn trao đổi nhiệt của giàn nóng (Outdoor) cũng bao gồm:giàn trao đổi nhiệt,

quạt hớng trục, máy nén Ngoài ra, đối với loại hai cục hai chiều còn có thêm một van đảo chiều,

nó có tác dụng thay đổi chiều chuyển động của môi chất lạnh để chạy chế độ nóng

b) Nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiển:

Hệ thống điều khiển của máy điều hoà loại này đợc nhà sản xuất chế tạo thành một bảngmain, các chế độ đặt của máy đợc nhà sản xuất quy định và khó có thể can thiệp vào đó Nókhông tách biệt rõ ràng giữa mạch điều khiển và mạch động lực

Việc điều chỉnh năng suất lạnh của máy điều hoà thông qua điều chỉnh năng suất lạnh củamáy nén và điều chỉnh tốc độ của quạt ly tâm theo hai hoặc ba cấp tốc độ Trong loại máy này,việc điều chỉnh năng suất lạnh của máy nén là điều chỉnh theo chế độ hai vị trí “ON – OFF”,thông qua rơle nhiệt độ và rơle áp suất kết hợp với tín hiệu đa về của cảm biến nhiệt độ đặt tại đ-ờng hồi của không khí trong phòng, sẽ đa ra tín hiệu đóng, cắt trực tiếp tiếp điểm điện hai hoặcnhiều cực Trong việc điều chỉnh, tín hiệu đa ra để điều khiển đã đợc tính toán thông qua bảngmạch ghép nối sẵn do nhà sản xuất chế tạo chỉ để thực hiện một số thuật toán đã định trớc, phùhợp với yêu cầu điều chỉnh và an toàn của máy này

Để chuyển chế độ làm lạnh sang chế độ làm ấm, một tín hiệu điện sẽ đợc tác động đếnvan đảo chiều làm cho piston trong van chuyển động đến một vị trí mới làm cho dòng môi chấtchuyển động theo chiều ngợc lại, thay đổi sang chế độ mới

Trong loại máy này, việc bảo vệ môtơ máy nén, môtơ quạt cũng thông qua các mạch bảo

vệ Trong việc bảo vệ quạt thì ngời ta dùng một bộ điều nhiệt trong máy Bộ này đợc gắn vàocuộn dây của môtơ quạt Khi cuộn dây nóng lên không bình thờng vì môtơ quạt bị khoá lại hay sự

cố quá tải nào đó, một lá lỡng kim trong bộ điều nhiệt đợc kích hoạt nhờ sự tăng cao nhiệt độcuộn dây và ngắt nguồn điện Việc này giúp ngăn ngừa nhiệt độ tăng cao không bình thờng củacuộn dây và tránh đợc cuộn dây bị cháy Một số loại có lắp cầu chì với chức năng tơng tự cho bộ

điều nhiệt

Mạch bảo vệ môtơ máy nén: hạn chế dòng điện quá lớn, gây tổn hại đến môtơ, chạy quamạch bằng một rơle quá dòng trong các trờng hợp: máy nén khởi động ngay sau khi vừa ngừngmáy, máy nén chạy quá tải, ngắn mạch hoặc khởi động quá lâu

Bên cạnh đó, đối với các máy lạnh có máy nén kiểu rôto, trên đờng hồi của máy nén cònlắp thêm một bình tách lỏng nhỏ để tránh máy nén hút phải lỏng, gây va đập thuỷ lực cho máynén

2.5.2 Hệ thống điều hoà đặc chủng

Trong phÇn nµy t«i sÏ giíi thiÖu vÒ hÖ thèng ®iÒu hoµ kh«ng khÝ trªn «t« vµ hÖ thèng ®iÒukhiÓn cña nã

a) C ấ u t ạ o chung:

Nói chung, một hệ thống điều hoà không khí trên ôtô về cơ bản có cấu tạo không khácnhiều so với một hệ thống điều hoà dân dụng hiện nay Điểm khác biệt lớn nhất là: động cơ củaôtô vừa dùng để vận hành vừa là nguồn động lực được sử dụng để vận hành hệ thống điều hoà.Bên cạnh đó, do vận hành trong điều kiện chịu nhiều rung động khi ôtô chạy và khoang máy cónhiệt độ cao, chật hẹp nên hệ thống đường ống, các thiết bị được chế tạo đặc biệt với cách lắp đặtkhác biệt Điện được sử dụng cho điều hoà ôtô là điện 1 chiều (với xe từ 12 chỗ trở xuống DC12V, xe từ 24 chỗ trở lên DC 24V)

Một hệ thống điều hoà ôtô bao gồm hai phần:

 Hệ thống làm lạnh:

+ Máy nén: dùng loại máy nén hở + Giàn ngưng tụ: được lắp ở trước két làm mát nước (ôtô con) hoặc hai bênthân xe (với xe khách)

+ Bình chứa/bộ hút ẩm/fil lọc+ Mắt ga: thường được lắp cùng với bình chứa/bộ hút ẩm+ Cụm làm mát: giàn bay hơi, mô tơ quạt và quạt, van tiết lưu

 Van tiết lưu: thường dùng van tiết lưu cân bằng trong

 Giàn bay hơi: được lắp cùng với quạt gió

 Quạt: thường dùng kiểu ly tâm

H×nh 2.7 - Hệ thống sưởi

H×nh 2.8 - Hệ thống lạnh

Bờn cạnh những bộ phận trờn cũn cú cỏc loại cảm biến, cỏc bộ phận điều khiển, bộ phậnchấp hành của bộ điều khiển và một phần rất quan trọng đú là hệ thống phõn phối giú

b)Nguyờn lý hoạt động:

Khi bật nỳt A/C (hoạt động chế độ làm lạnh), thermosat (Rơ le khống chế nhiệt độ) chỉmàu xanh (cool) cú điện cấp vào khớp điện từ của mỏy nộn, dẫn động mỏy nộn với động cơ Nhờđộng cơ ụtụ dẫn động, mỏy nộn của hệ thống điều hoà quay, ga của hệ thống lạnh ở thể hơi, ỏpsuất thấp (với ụtụ từ 1996 về trước sử dụng ga R12) (với ụtụ từ 1997 về sau sử dụng ga R134a)được hỳt từ giàn bay hơi về mỏy nộn Tại đõy, ga nhiệt độ thấp và ỏp suất thấp được nộn thành ganhiệt độ cao và ỏp suất cao ở thể hơi Sau đú ga được làm mỏt tại giàn ngưng tụ nhờ quạt làm mỏt(dựng chung quạt với kột nước làm mỏt) hoặc hệ thống quạt riờng (với xe khỏch từ 24 chỗ ngồitrở lờn) Cuối giàn ngưng tụ ga ở thể lỏng ỏp suất cao tiếp tục qua bỡnh chứa/bộ hỳt ẩm/fil lọc,mắt ga Ga lỏng ỏp cao đó được làm sạch chảy đến van tiết lưu giảm ỏp thành ga lỏng ỏp suấtthấp Ga tiếp tục đi vào giàn bay hơi, thực hiện quỏ trỡnh trao đổi nhiệt Quỏ trỡnh này diễn ra nhưsau: nhờ quạt, khụng khớ trong ụtụ chuyển động qua lưới lọc thành khụng khớ sạch trao đổi nhiệtvới giàn bay hơi (trong đường ống của giàn bay hơi ga lỏng bay hơi và thu nhiệt bờn ngoài) làmnhiệt độ giảm xuống và nhờ chớnh quạt này phun lại vào ụtụ Ga lỏng sau khi trao đổi nhiệt vớikhụng khớ tại giàn bay hơi sẽ được hỳt về mỏy nộn và tiếp tục chu trỡnh tiếp theo

Khi hoạt động ở chế độ sưởi, nỳt A/C sẽ được tắt hoặc mỏy nộn sẽ được tỏch ra khỏi động

cơ do khớp điện từ khụng cú điện Lỳc này thermosat chỉ màu đỏ (heat) sẽ cú điện vào van điện

từ Van này cú tỏc dụng đúng, mở van nước khi khụng, cú điện Vỡ vậy nước làm mỏt động cơqua van nước đi vào kột sưởi Tại đõy xảy ra quỏ trỡnh trao đổi nhiệt giữa nước núng và khụngkhớ Thụng qua quạt lượng khụng khớ đó hỳt từ trong xe qua kột sưởi và quay trở lại ụtụ với nhiệt

độ cao Nước làm mỏt sau khi qua kột sưởi sẽ quay trở lại động cơ để tiếp tục quỏ trỡnh tiếp theo

Cỏc quỏ trỡnh trờn được minh hoạ bởi cỏc hỡnh ở 2.9

c) Hệ thống điều khiển nhiêt độ:

Trờn ụtụ hiện nay phổ biến hai hệ thống điều khiển: Loại điều khiển bằng bộ khuếch đại

và loại điều khiển bằng bộ vi xử lý Trong giới hạn của đồ ỏn, nguyờn lý hoạt động của loại điềukhiển bằng bộ khuếch đại với bộ phận điều khiển chớnh là điều khiển nhiệt độ sẽ được đề cậpđến

H×nh 2.9 - Sơ đồ nguyªn lý hoạt độngMột bộ điều khiển nói chung bao giờ cũng bao gồm những phần chính: Cảm biến, bộ điềukhiển và bộ phận chấp hành Các cảm biến có tác dụng nhận biết sự thay đổi nhiệt độ bên trong

và bên ngoài; sự toả nhiệt của mặt trời Các loại cảm biến được sử dụng trên ôtô chủ yếu là loạicảm biến nhiệt điện trở và cảm biến điốt quang học Bộ phận chấp hành: môtơ bộ thổi khí, máynén và các động cơ môtơ servo (dùng để dịch chuyển các cánh gió)

Các hệ thống điều khiển trong loại khuếch đại A/C hoạt động bằng cách gạt các cần điềukhiển và bật các công tắc đặt trên các bảng điều khiển điều khiển Cần điều khiển nhiệt độ: đượcgạt bằng tay để đặt nhiệt độ trong xe theo ý muốn Công tắc tự động đặt chế độ thổi khí: công tắcnày cho phép chế độ thổi khí thay đổi tự động giữa FACE và BI – LEVEL, BI – LEVEL vàFOOT tương ứng với nhiệt độ khí thổi

Hình 2.10 – Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều khiển nhiệt độ

Hình 2.11 - Sơ đồ mạch điều khiển nhiệt độ

Các cảm biến, trừ cảm biến mặt trời được mắc nối tiếp vào bộ khuếch đại hệ thống Trongđó:

R2: Biến trở thay đổi theo nhiệt độ đặt trước (tín hiệu nhiệt độ đặt trước)

Rpo: Điện trở của chiết áp (tín hiệu vị trí cánh điều khiển hoà trộnkhí)

R1 Rr: Điện trở của cảm biến nhiệt độ trong xe (tín hiệu nhiệt độ

trong xe) Ram: Điện trở của cảm biến nhiệt độ khí môi trường (tín hiệu nhiệt

độ môi trường)

Sự thay đổi của các điện trở này được đưa vào bộ khuếch đại hệ thống như những thayđổi về điện áp(Vi) Với Vi là sự sụt áp xảy ra trên R1 tạo bởi Vo, Vo do bộ khuếch đại hệ thốngtạo ra, chia bởi R1 và R2 Vì vậy, Vi thay đổi khi điện trở R1 (Rpo + Rr + Ram) hay R2 thay đổi.Mối liên kết giữa Vi và Vo cho phép bộ khuếch đại dẫn động môtơ servo điều khiển hoà trộn khí

Khi nhiệt độ đặt trước và nhiệt độ trong xe bằng nhau: R1 và R2 gần bằng nhau Vi ≈

½Vo Do đó, bộ khuếch đại vi sai sẽ gửi một điện áp thấp đến bộ khuếch đại chuyển đổi 1 và 2,

và môtơ servo điều khiển hoà trộn khí được giữ ở tình trạng hiện thời

Khi nhiệt độ trong xe thấp hơn nhiệt độ đặt trước: Điều này xảy ra khi nhiệt độ đặt caohơn, kết quả là làm giảm R2, hay khi nhiệt độ bên trong xe giảm xuống dưới nhiệt độ đặt trước,kết quả là tăng Rr Trong các trường hợp trên, R2 trởnên nhỏ hơn R1, kết quả là làm Vi trở nênlớn hơn 1/2Vo, do vậy cho phép bộ khuếch đại vi sai phát hiện ra sự thay đổi này ( có nghĩa là Vitrở nên lớn hơn 1/2Vo) Bộ khuếch đại vi sai sau đó cấp điện “H” (cao) đến bộ khuếch đạichuyển đổi 2 và “L” (thấp) đến bộ khuếch đại chuyển đổi 1 Điều này sẽ dẫn động môtơ servođiều khiển hoà trộn khí (với dòng điện chạy theo hướng từ dưới lên), môtơ sẽ quay cánh điềukhiển hoà trộn khí đến “L” (thấp) để tăng tỷ lệ của luồng khí đi qua bộ sưởi ấm, vì vậy tăng đượcnhiệt độ khí thổi vào Điều này làm giảm Rpo (điện trở của chiết áp gắn với cánh điều khiển hoàtrộn khí), làm giảm dần dần Vi cho đến khi môtơ servo điều khiển hoà trộn khí ngừng hoạt động

Hoàn toàn ngược lại cho trường hợp nhiệt độ trong xe cao hơn nhiệt độ đặt trước

2.5.3 Hệ thống điều hoà dùng máy lạnh kiểu Water Chiller

a) Giới thiệu về hệ thống điều hoà dùng máy lạnh kiểu Water Chiller:

Hệ thống điều hoà trung tâm nớc là hệ thống sử dụng nớc lạnh khoảng 70 C để làm lạnh đểlàm lạnh không khí qua các giàn trao đổi nhiệt FCU và AHU Hệ điều hoà trung tâm nớc chủ yếugồm có:

 Máy làm lạnh nớc (Water Chiller) thờng từ 120 C xuống 70 C

 Hệ thống ống dẫn nớc lạnh

 Hệ thống nớc giải nhiệt

 Các giàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sởi ấm bằng nớc nóng FCU hoặc AHU

 Hệ thống gió tơi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí

1-Côm Chiller; 2- Th¸p gi¶i nhiÖt; 3- B¬m níc l¹nh; 4- B¬m níc gi¶i nhiÖt; 5- AHU; 6-FCU; 7- B×nh gi·n në vµ cÊp níc bæ sung