Điều khiển khởi động máy nén khí sử dụng bình trung gian, khi động cơ dừng thì xả bình trung gian để khởi động dễ dàng.. Sử dụng bình khí trung gian, khi dừng động cơ xả hết khí trong
Trang 1BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢITRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI
Trang 2Yêu cầu của đề tài:
Động cơ có công suất P=15HP, áp suất ổn định là 9kg/cm2
Chọn động cơ, thiết bị, biến tần
Điều khiển khởi động máy nén khí sử dụng bình trung gian, khi động cơ dừng thì xả bình trung gian để khởi động dễ dàng
Ổn định áp suất khí nén đầu ra
Bảo vệ quá tải động cơ
Bảo vệ quá áp suất bình chứa: dừng động cơ khi bình chứa có áp suất quá 11bar
Trang 3Sử dụng bình khí trung gian, khi dừng động cơ xả hết khí trong bình khí trunggian để động cơ khi khởi động không có áp suất.
Yêu cầu điều khiển tốc độ: tăng tốc độ khi áp suất giảm và giảm tốc độ khi ápsuất tăng
Chế độ làm việc: làm việc dài hạn
Bảo vệ chính: bảo vệ quá tải, bảo vệ quá áp suất
Dùng máy nén khí trục vít của hãng Hertz (Đức)
Dùng biến tần của hãng ABB
Dùng van điện từ để xả bình khí trung gian khi dừng động cơ
Dùng cảm biến áp suất phản hồi áp suất để điều khiển động cơ
Dùng van một chiều để giữ khí trong bình chứa không đi ngược vào bình khítrung gian
Dùng rơle áp suất để bảo vệ quá áp suất bình chứa khi áp suất đạt quá 11 bar
Van điện từ
Van một chiều
Trang 4Chọn máy nén khí có tích hợp động cơ.
Yêu cầu: Động cơ có công suất P = 15 HP (≈ 11kW) Áp suất ổn định của máy
nén khí là 9 kg/cm2 ≈ 9 bar
Giải pháp: Chọn máy nén trục vít Hertz với model HGS 11
(catalog “may nen khi.pdf” trang 4)
Máy nén khí trục vít Hertz modul HGS 11 có các thông số:
Phù hợp với công suất của máy nén khí 11kW
Là động cơ xoay chiều 3 pha
Giải pháp:Chọn động cơ ABB với catalog như sau:
Trang 5(catalog “motor_ABB.pdf” trang 6)
(catalog “motor_ABB.pdf” trang 5)
Điều khiển U/f
Thích hợp cho tải ít thay đổi tốc độ, tải làm việc dài hạn
Sử dụng cho động cơ có công suất đầu ra 15HP(11kw)
Điều khiển bằng biến tần của hãng ABB
Trang 6Khái quát về các loại biến tần của hãng ABB:
Biến tần loại nhỏ ABB ACS 150:
- Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 Pha,
220V/0.37…2.2 kW, 380V/0.37…4 kW
- Tần số ra: 0-500 Hz; Hệ số công suất 0.98
-;Tích hợp sẵn bộ lọc EMC, bộ điều khiển phanh hãm
- 5 đầu vào số (DI) bao gồm 1 đầu vào xung (Pulse Train
0…10kHz), 1 đầu vào tương tự (AI)
- 1 đầu ra rơ le (NO+NC)
- Ứng dụng: Máy đóng gói, băng tải, cửa tự động, quạt,
bơm
Biến tần ABB ACS 310:
- Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 Pha,
220V/0.37…11 kW, 380V/0.37…22 kW
- Tần số ra: 0-500 Hz; Hệ số công suất 0.98
- Tương thích công cụ lập trình FlashDrop
- 5 đầu vào số (DI) gồm 1 đầu vào xung (Pulse Train 0…
10kHz), 2 đầu vào tương tự (AI)
- 1 đầu ra rơ le 250VAC/ 30VDC; 1 đầu ra Transistor
(10…16kHz); 1 đầu ra tương tự (AO)
- Ứng dụng: dùng cho Bơm và Quạt…
Biến tần chế tạo máy ABB ACS355:
Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3
Pha, 220V/0.37…11 kW, 380V/0.37…22 kW
- Tần số ra: 0-500 Hz; Hệ số công suất 0.98
- Tích hợp sẵn Bộ lọc EMC, Bộ điều khiển phanh
hãm, Bo mạch phủ (Coated boards)
- 1 đầu ra rơ le (NO+NC); 1 đầu ra Transistor (10…
16kHz); 1 đầu ra tương tự (AO)
- Bảo vệ biến tần khi đấu nhầm cáp mô tơ, cáp điều
Trang 7- Ứng dụng: OEM - chế tạo máy dệt, máy in, máy chế biến thực phẩm, cao su, nhựa, gỗ; băng tải, …
Biến tần công nghiệp ABB ACSM1:
- Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ,
đồng bộ, servo, tích hợp sẵn cuộn kháng lọc sóng hài
- Sử dụng công nghệ Điều khiển Mô men trực tiếp
(DTC - Direct Torque Control)
- Ứng dụng trong công nghiệp nhựa, in ấn, máy giấy,
công nghiệp thực phẩm, dệt, thang máy,…
Biến tần tiêu chuẩn ABB ACS550:
- Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3 Pha 0.75…
355 kW
- Tần số ra: 0-500 Hz; Hệ số công suất 0.98
- Tích hợp sẵn: Bộ lọc EMC, Bộ điều khiển phanh hãm (tới
11kW)
- 6 đầu vào số (DI), 2 đầu vào tương tự (AI); 3 đầu ra rơ le
(NO+NC); 2 đầu ra tương tự (AO)
- Tích hợp sẵn hai mạch vòng PID độc lập
- Ứng dụng: Các lại tải mô men không đổi hoặc mô men thay đổi
như băng tải, bơm, quạt,máy nén,…
Biến tần HVAC ABB ACH550:
Thiết kế cho các ứng dụng thông gió điều nhiệt (HVAC)
- IP21, IP54 (tuỳ chọn); Tần số ra: 0-500 Hz; Hệ số công suất
0.98
- Tích hợp sẵn: Bộ lọc EMC, EMC ( EN61800-3), Bo mạch phủ
lớp bảo vệ (Coated boards)
- 6 đầu vào số (DI), 2 đầu vào tương tự (AI); 3 đầu ra rơ le
(NO+NC); 2 đầu ra tương tự (AO)
- Đồng hồ thời gian thực và các chức năng hỗ trợ khởi động, hỗ
Trang 8trợ bảo trì
- 14 HVAC marco lập trình sẵn cho ứng dụng quạt hút, quạt đẩy, quạt tháp làmmát, bơm tăng áp…
Biến Tần ABB Công Nghiệp ACS 800:
- Dùng điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ 3
Pha
- Công suất: 1.5….5,600 kW; Điện áp: 220…690V
- Sử dụng công nghệ Điều khiển moment trực
tiếp(DTC - Direct Torque Control)
- Ứng dụng :Máy li tâm, máy ép đùn, Bơm và quạt,
Máy dệt, Cầu trục, điều khiển kéo
theo(Master/follower)
Giải pháp :
Chọn biến tần ASC550 với modul ASC550-01-23A-4
(catalog “ACS550 tieng anh.pdf” trang 6)
Trang 9Thông số kỹ thuật của biến tần:
Công suất: 15HP( 11kW )
Điện áp đầu vào: 380V-480V AC,50Hz
Dòng điện ra: 23A
Khả năng quá tải: 110% – 1 phút/10 phút; 180% – 2 giây
o Dòng điện làm việc >=23A
Giải pháp : Chọn cuộn kháng theo catalog biến tần có type code NOCH-0030-6x
(catalog “ACS550 tieng anh.pdf” trang 11)
5) Điện trở hãm:Biến tần có tích hợp điện trỡ hãm trong kết cấu:
Trang 106) EMC line filter
Giải pháp: Chọn MCCB của hãng ABB với loại 1SDA068760R1
(catalog “ABB_MCCB.pdf” trang 1)
Trang 129) Lựa chọn contactor:
Mục đích: để đóng cắt tự động mạch động lực thông qua mạch điều khiển.
Yêu cầu:
Tải là động cơ nên chọn theo AC-1
Chọn dòng định mức vào khoảng 1,3 -1,5 dòng Iđm
Phù hợp với công suất của động cơ cũng như biến tần
Contactor có điện áp cuộn hút là 220V
Giải pháp: Chọn contactor ABB với modul A26-30-10
(catalog “contactorABB.pdf” trang 5)
Contactor có các thông số:
Trang 13Giải pháp : chọn rơle của hãng Omron với Part No MY2-AC220/240S(S) :
(catalog “role trung gian_omron.pdf” trang 1)
(catalog “role trung gian.pdf” trang 3)
Trang 14Thông số cơ bản của rơle trung gian:
Điện áp cuộn hút : 220 V
Dòng điện cuộn hút : 4.8 mA
Số tiếp điểm : 2
Dòng điện tối đa trên tiếp điểm: 10 A
Điện áp tối đa trên tiếp điểm : 250 VAC
11)Chọn cảm biến áp suất:
Mục đích: Đo áp suất bình chứa phản hồi về biến tần.
Yêu cầu: Vùng làm việc có chứa áp suất 9kg/cm2
Giải pháp: Chọn cảm biến áp suất của hãng Omron model E8AA-M10.
(catalog “omron.pdf” trang 2)
Trang 15Các thông số của cảm biến :
Điện áp vào:1224VDC
Dòng điện tiêu thụ :40mA max
Dải áp suất:0 đến 1MPa
Áp suất chịu được : 2MPa
Mức đặt của relay là 11 bar
Giải pháp: chọn relay áp suất của hãng Danfoss với code no 017-509466
(catalog “ro le ap suat.pdf” trang 2)
Trang 16Rơle áp suất có các thông số như sau:
o Dải điều chỉnh điểm đặt áp suất :4-17 bar
o Áp suất lớn nhất mà relay chịu được :22 bar
13) Chọn bộ chuyển đổi AC-DC :
Mục đích : chuyển đổi nguồn 220 VAC xuống 12VDC để cung cấp nguồn cho
Chọn bộ Power supply CP-E 12/2.5 của hãng ABB
(catalog “nguon 12VDC.pdf” trang 4)
Trang 17Giải pháp :Chọn van của hãng SMC với modul VCA25A-4GB-3-02F-Q
(catalog “van dien tu.pdf” trang 1)
Trang 18Van điện từ có các thông số :
Mục đích : chỉ cho khí đi theo 1 chiều từ bình khí trung gian sang bình khí chính,
ngăn không cho khí đi theo chiều ngược lại
Yêu cầu :
van sử dụng cho khí
chịu được áp suất
Giải pháp : Chọn van 1 chiều của hãng SMC với type AK2000-02
(catalog “van 1 chieu.pdf” trang 1)
Trang 19Van 1 chiều AK2000-01 có thông số:
• Dùng cho khí
• Áp suất chịu được : 1,5 Mpa
• Áp suất hoạt động: 0.02 MPa - 1 MPa
Phù hợp với biến tần và động cơ
Theo khuyến cáo của biến tần:
(catalog “ACS 550 tieng viet.pdf ” trang 266)
Giải pháp :
Chọn loại cáp CXV – 0,6/1 KV với Node là 1060308 của hãng Cadivi:
Trang 20(catalog “DayVaCapDienLuc.pdf ” trang 40)
Cáp động lực có các thông số:
Số lõi: 3
Tiết diện : 6mm2
Ch ọn cáp cho mạch điều khiển.
Mục đích: Kết nối các thiết bị điện trên mạch điều khiển.
Yêu cầu:
Phù hợp với dòng điện tổng của mạch điều khiển
Giải pháp: Chọn loại cáp CXV – 0,6/1 KV với Node là 1060101 của hãng
Cadivi
(catalog “DayVaCapDienLuc.pdf ” trang 36)
Cáp điều khiển có thông số :
Số lõi : 1
Tiết diện :1mm2
Chọn cáp chống nhiễu:
Mục đích: Chống nhiễu cho tín hiệu điều khiển có độ chính xác cao
Yêu cầu: Chống nhiễu tốt
Trang 21Giải pháp: Chọn loại cáp DVV/Sc của cadivi.
(catalog “Cap chong nhieu.pdf ” trang 5)
Các thông số cơ bản của cáp chống nhiễu:
Ta chọn nút nhấn loại 1NO 1SFA619102H101x và 1NC
1SFA619102H104x (trong đó x là mã màu ) của ABB
Trang 22(catalog “ Thiết bị điều khiển.pdf” trang 37)
Theo catalog ta có các thông số:
Điện áp cách điện : 300VDòng định mức nhiệt: 5A
Đèn báo
Mục đích: Báo nguồn, báo tình trạng làm việc của hệ thống.
Yêu cầu: Sử dụng với điện áp điều khiển 220V.
Giải pháp: Chọn đèn led báo của ABB.
Trang 23(catalog “ Thiết bị điều khiển.pdf” trang 39)
Thông số cơ bản:
Điện áp : 230V
Màu : chọn 3 loại màu đỏ, xanh lá cây,vàng
18) Chọn tủ điện
Các thi t b ch a trong t đi n.ết bị chứa trong tủ điện ị chứa trong tủ điện ứa trong tủ điện ủ điện ện
Trang 24Chọn tủ điện AE1-10630 của hãng ABB
(catalog “ tu dien-ruot-dieu khien.pdf” trang 3)
Tủ điện chọn có thông số:
• Chiều cao: 1000mm
• Chiều rộng: 600mm
• Chiều sâu: 300mm
Trang 25IV) Mạch động lực và mạch điều khiển.
(Có file autocad đính kèm)
Nguyên lý làm việc của hệ thống:
Giới thiệu phần tử của mạch điều khiển và động lực:
Mạch động lực:
thông qua mạch điều khiển
tượng quá tải khi khởi động động
Van điện từ Điều khiển xả khí trong bình trung
gian khi cần thiếtCảm biến áp suất Phản hồi áp suất
Mạch điều khiển:
D5 Đèn báo trạng thái biến tần được cấp nguồn
Contactor Đóng cắt mạch động lực thông qua mạch điều khiển.RTG rơle trung gian Cấp nguồn cho biến tần hoạt động
Tiếp điểm rơ le áp suất Đóng khi quá áp suất,đưa tín hiệu ra đèn báo và dừng động cơ
Cuộn hút van điện từ Điều khiển xả khí trong bình khí
Trang 26Tiếp điểm relay của biến
- Đóng MCB cấp nguồn cho mạch điều khiển
+ Đèn D4 sáng báo mạch điều khiển đã được cấp nguồn
- Nhấn POWER ON cuộn hút KM1 ở mạch điều khiển có điện
+ Tiếp điểm của KM1 mạch động lực đóng cấp nguồn cho biến tần + Tiếp điểm của KM1 ở mạch điều khiển đóng để duy trì nguồn cấp cho KM1.
+ Đèn D5 sáng báo biến tần hoạt động.
- Nhấn Star cuộn hút RTG có điện, van điện từ Rđt có điện
+ Tiếp điểm của RTG mạch điều khiển đóng duy trì nguồn cung cấp cho RTG.
+ Tiếp điểm của RTG ở mạch động lực đóng, động cơ bắt đầu hoạt
động
+ Van điện từ điều khiển đóng cửa van không cho khí đi ra môi trường
+ Đèn D6 sáng báo động cơ đang chạy.
- Nhấn stop thì RTG, Rđt mất điện
+ Động cơ dừng+ Van điện từ bắt đầu mở xả khí trong bình khí trung gian ra môi trường, khí trong bình chứa khí không đi ngược lại bình khí trung gianđược do tác dụng của van một chiều
- Nhấn POWER OFF cuộn hút KM1 mất điện, cắt nguồn vào biến tần.
Bảo vệ
- Khi quá áp suất, rơ le áp suất tác động, tiếp điểm thường đóng mở ra
cắt nguồn vào cuộn RTG động cơ dừng, tiếp điểm thường mở đóng lại
cấp nguồn cho đèn báo D7 sáng báo sự cố quá áp suất.
- Khi gặp sự cố thì tiếp điểm R19-R20 mở KM1 mất điện cắt nguồn ra
khỏi biến tần, R19-R21 đóng cấp ngồn cho đèn D8 báo có sự cố.
- Khi ngắn mạch hoặc quá tải, MCCB tác động cắt nguồn điện vào biến tần
- Khi mất điện hoặc điện áp sụt xuống thấp thì KM1 không tác động, tiếp điểm duy trì của KM1 mở, khi có điện lại thì biến tần không tự hoạt động
mà ta phải thao tác lại là nhấn Star thì biến tần mới hoạt động.
Trang 27REM: biến tần điều khiển từ xa từ I/O
b) Đơn vị của hiển thị
c) Biến : các thông số, giá trị tín hiệu, các menu hoặc danh sách, ngoài ra còn có báo động và hiển thị lỗi.d) Trạng thái thao tác bảng:
OUTPUT: kiểu đầu vào.
PAR: kiểu tham số MENU: menu chính.
FAULT: lỗi
e) Các chỉ số:
FWD/REV: hướng của động cơ quay.
Nhấp nháy chậm: dừng lạiNhấp nháy nhanh : Chưa đến điểm đặtKhông đổi: Đang chạy ở điểm đặt
SET: hiển thị các giá trị có thể được sửa đổi.
2 RESET/EXIT: thoát khỏi menu mức cài đặt kế tiếp mà
không lưu giá trị thay đổi
3 MENU/ENTER: đi sâu vào menu hơn hay là lưu giá trị đã
đặt trước
Cuộn lênTăng giá trị(Nếu giữ phím thay đổi giá trị nhanh hơn.)
Cuộn xuốngGiảm giá trị(Nếu giữ phím thay đổi giá trị nhanh hơn.)
6 LOC/REM: Thay đổi giữa kiểm soát cục bộ và từ xa
7 DIR: Thay đổi hướng quay của động cơ
8 STOP: Dừng biến tần trong chế độ kiểm soát cục bộ
9 START: Khởi động biến tần trong chế độ cục bộ
Trang 28Cài đặt tham số của động cơ, ngôn ngữ hiển thị:
9905 Điện áp định mức động cơ 380 Đơn vị: V
9906 Dòng điện định mức động cơ 20.5 Đơn vị: A
9907 Tần số định mức động cơ 50 Đơn vị: Hz
Các tham số cơ bản:
1103 Chọn nguồn tham chiếu tốc độ REF1 1 AI1
1301 Giá trị tối thiểu đầu vào tương tự AI1 0 %
1302 Giá trị tối đa đầu vào tương tự AI1 100 %
1304 Phần trăm giá trị tối thiểu đầu vào tương tự AI2 20 %
1105 Phần trăm giá trị tối đa đầu vào tương tự AI2 100 %
2007 Tần số làm việc tối thiểu của biến tần 5 Hz
2008 Tần số làm việc tối đa của biến tần 50 Hz
- Chọn bộ điều khiển cho biến tần:
4001 Xác đinh độ lợi cho bộ điều khiển 10
4002 Xác định thời gian tích hợp của bộ điều
4010 Giá trị tham khảo cho bộ điều khiển 1 Tín hiệu AI1
Trang 294014 Lựa chọn giá trị phản hồi bộ điều khiển
PID
1 Phản hồi trực
tiếp qua ACT1
4016 Lựa chọn tín hiệu phản hồi ACT1 2 Tín hiệu AI2
Khởi động, dừng động cơ.
1001 Vị trí kiểm soát bên ngoài 1 Dừng khởi động thông qua DI1
1003 Kiểm soát chiều quay động cơ 1 Chỉ cho phép quay theo chiều thuận
2101 Chọn phương pháp khởi động 1 Auto
2102 Chọn phương pháp dừng 1
Ngắt nguồn cung cấp, động cơ quay theo quán tính
Bảo vệ
2003 Giới hạn dòng điện từ biến tần
A
Cài đặt chế độ cho relay:
1401 Relay output1 3 kích thích khi biến tần có lỗi
1404 RO 1 ON DELAY 0 Thời gian trễ on delay(s)
1405 RO 1 OFF DELAY 0 Thời gian trễ off delay(s)
Luật điều khiển :
2605 Điều khiển U/f