Thiết kế mạch điều khiển cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện

Thiết kế mạch điều khiển cho hệ thống lọc bụi tĩnh điện

đồ án tốt nghiệp Lơng Văn Học 1 http://www.ebook.edu.vn Mục lục Lời mở đầu 3 Phần I: giới thiệu chung 5 Chơng I: Giới thiệu về công nghệ lọc bụi 6 I. Giới thiệu chung 6 II. ứng dụng cụ thể của các thiết bị lọc bụi điện 6 III. u, nhợc điểm chung của thiết bị lọc bụi điện 7 IV. Nguyên lí của việc làm sạch khí bằng điện 8 V. Cấu trúc các bộ phận chính của thiết bị lọc bụi điện 9 VI. Những quá trình chính khi làm sạch khí bằng điện 14 VII. Mức độ thu bụi theo lí thuyết 17 VIII. Các nhân tố ảnh hởng trong thiết bị lọc bụi điện thực tế 17 IX. ứng dụng cụ thể của phơng án đối với yêu cầu lọc bụi 21 Chơng II: Rơle thời gian 23 I. Rơle thời gian điện từ 24 II. Rơle thời gian kiểu thủy lực 29 III. Rơle thời gian kiểu đồng hồ 30 IV. Rơle thời gian kiểu động cơ 33 V. Rơle thời gian điện tử 37 VI. Rơle thời gian dùng vi mạch 555 42 VII. Rơle thời gian kiểu mạch số 46 Phần I: thiết kế bộ điều khiển cho động cơ 48 Chơng I: Thiết kế chế tạo mạch 49 I. Các yêu cầu 49 II. Thành lập sơ đồ khối 50 đồ án tốt nghiệp Lơng Văn Học 2 http://www.ebook.edu.vn III. Khối tạo xung chuẩn 50 IV. Khối chia tần 54 V. Khối đếm thời gian một yêu cầu 62 VI. Khối logic điều khiển 74 VII. Khối chỉ thị thời gian 76 VIII. Bộ chuyển mạch 79 Chơng II: Thiết kế mạch 82 I. Sơ đồ nguyên lí toàn mạch 82 II. Các linh kiện 85 III. Kết luận 86 Tài liệu tham khảo 88 đồ án tốt nghiệp Lơng Văn Học 3 http://www.ebook.edu.vn Lời mở đầu Nớc ta đang trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nớc. Trong đó công nghiệp là một ngành đợc quan tâm hàng đầu ở nớc ta. Nhờ đó trong những năm gần đây ngành công nghiệp có rất nhiều thành tựu đáng kể. Các nhà máy xí nghiệp mọc lên nh nấm, cùng với đó là các khu liên hiệp, khu chế xuất. Sản lợng công nghiệp không ngừng đợc tăng lên, chất lợng hàng hóa ngày càng đợc nâng cao, sản phẩm đa dạng nhiều chủng loại. Đó là nhờ áp dụng khoa hoc kĩ thuật vào sản xuất. Trong đó ngành điện có vai trò rất quan trọng. Là một nớc đang phát triển nên các ngành điện tử tự động có vai trò rất quan trọng trong nền công nghiệp nớc ta. Nó có ứng dụng trong tất cả các nhà máy, xí nghiệp đều đợc điều khiển một cách tự động nhờ các thiết bị điện tử, nhờ máy tính. Ngành công nghiệp phát triển không ngừng, dần dần đáp ứng đợc nhu cầu của con ngời về vật chất và tinh thần. Song song với sự phát triển không ngừng của công nghiệp thì môi trờng sống của chúng ta ngày càng bị ô nhiễm nặng nề. Trong đó vấn đề về bụi công nghiệp cũng rất đợc quan tâm. Bụi rất nguy hiểm cho sức khỏe của con ngời, đặc biệt là bụi nhà máy than, nhà máy xi măng, nhà máy phân đạm Chính vì vậy mà các nhà máy đều phải có hệ thông lọc bụi, để đảm bảo điều kiện làm việc của công nhân. Trong các hệ thống lọc bụi thì lọc bui tĩnh điện đợc dùng chủ yếu. Trong đó bộ điều khiển cho động cơ rung gõ trờng lọc bụi tĩnh điện là một bộ phận không thể thiếu trong hệ thông lọc bui tĩnh điện. Bộ điều khiển này sử dụng các thiết bị điện tử. đồ án tốt nghiệp Lơng Văn Học 4 http://www.ebook.edu.vn Đề tài thiết kế gồm có 2 phần: Phần I: Giới thiệu chung Gồm có hai chơng : Chơng I : Giới thiệu về công nghệ lọc bụi Chơng II: Rơle thời gian Phần II: Thiết kế bộ điều khiển cho động cơ Gồm có hai chơng : Chơng I : Sơ đồ và nguyên lí mạch Chơng II: Thiết kế mạch điều khiển Cùng với sự cố gắng của bản thân và đợc nhận sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của của các thầy giáo trong bộ môn, đặc biệt là sự hớng dẫn của thầy giáo Nguyễn Quang Tuyến em đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này. Em rất mong nhận đợc sự góp ý, bổ sung của các thầy cô giáo và các bạn để đồ án của em đợc hoàn thiện hơn. Em xin gửi tới thầy giáo Nguyễn Quang Tuyến cùng toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn lời cảm ơn chân thành nhất. Sinh viên Lơn g Văn Học đồ án tốt nghiệp Lơng Văn Học 5 http://www.ebook.edu.vn Phần I Giới thiệu chung đồ án tốt nghiệp Lơng Văn Học 6 http://www.ebook.edu.vn Chơng I Giới thiệu về công nghệ lọc bụi I. Giới thiệu chung Ngành công nghiệp nớc ta ngày càng phát triển mạnh. Nó dần đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng cao của con ngời. Song song với sự phát triển đó thì môi trờng sống của chúng ta ngày càng bị ô nhiễm nặng nề. Một trong những nguyên nhân lớn là do chất thải công nghiệp. Vì thế việc thiết kế hệ thống lọc bụi là rất cần thiết và không thể thiếu khi xây dựng nhà máy, đặc biệt là các nhà máy xi măng, nhà máy phân đạm. Hệ thống lọc bụi sẽ đảm bảo đợc điều kiện làm việc cho công nhân. Nhng vấn đề đặt ra đối với các nhà máy là chọn hệ thống lọc bụi nào cho phù hợp với từng nhà máy cụ thể. Các phơng pháp lọc bụi chủ yếu hiện nay gồm có: 1 - Lọc bụi ly tâm. 2 - Lọc bụi ẩm 3 - Lọc bụi tĩnh điện Với sự phát triển vợt bậc của ngành điện đặc biệt là tự động hoá xí nghiệp, thì phơng pháp lọc bụi tĩnh điện là phơng pháp rất hiệu quả đối với các nhà máy công nghiệp có lợng bụi lớn nh nhà máy xi măng, nhà máy phân bón v.v II. ứng dụng cụ thể của các thiết bị lọc bụi điện: Thiết bị lọc bụi kiểm Y: (loại nằm ngang đợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy luyện kim: ở các lò mactanh, lò quay, lò nung đôlômit, nồi hơi. Thiết bị lọc bụi điện loại này thờng lọc đợc khí khô ở nhiệt độ cao. Và thiết bị loại này thờng đợc đặt ở sau hệ thống xiclôn để làm sạch bụi khô trong khí (trớc khi vào thiết bị lọc bụi điện). đồ án tốt nghiệp Lơng Văn Học 7 http://www.ebook.edu.vn Thiết bị lọc bụi điện ẩm kiểu ống trụ một vùng: Thiết bị lọc bụi loại này cho thu hồi bụi tinh vì khi bụi lắng thì không có hiện tợng bụi quấn theo khí ra môi trờng ngoài, đồng thời điện trở suất trong lớp bụi giảm. Thiết bị loại này thờng đợc đặt ở phía ngoài xởng nên cần mái che thiết bị. Thiết bị lọc bụi lới điện 2 vùng: Thiết bị loại này có hai vùng điện trờng riêng biệt, trong đó một điện trờng để tích điện cho hạt bụi còn điện trờng khác để lắng bụi. Nhờ đó điện trờng thực hiện tốt hơn vai trò của mình. Thiết bị lọc bụi kiểu này chủ yếu làm sạch không khí có nhiệt độ đến 40 0 C khi hàm lợng bụi ban đầu 10mg/m 3 . Với thiết bị lọc bụi này khi đợc áp dụng trong công nghiệp thì có thể làm sạch khí có hàm lợng bụi ban đầu lớn. III. Ưu, nhợc điểm chung của thiết bị lọc bụi điện Ưu điểm: - Hiệu suất thu bụi cao. Hiệu suất thu bụi đạt tới 99%. Chi phí năng lợng thấp, chỉ cần 0,3 đến 1,8 MJ cho 1000m 3 khí thải. - Có thể thu đợc các hạt bụi với kích thớc nhỏ tới 0,1 m và nồng độ bụi từ vài gam đến 50g/cm 3 . - Nhiệt độ của khí có thể đạt tới 500 0 C. - Thiết bị lọc bụi có thể làm việc với áp suất chân không hoặc áp suất cao. - Có thể điều khiển và tự động hoá hoàn toàn. Nhợc điểm: - Do các thiết bị có độ nhạy cao nên khi có sự saikhác nhỏ giữa giá trị thực tế của các thông số công nghiệp và các giá trị tiánh toán thiết kế thì hiệu quả thu bụi cũng giảm sút nhiều. - Những sự cố cơ học dù nhỏ cũng ảnh hởng tới hiệu quả thu bụi. - Thiết bị lọc bụi điện không đợc ứng dụng để làm sạch khí có chứa các chất dễ nổ, vì trong thiết bị lọc bụi thờng xuất hiện các tia lửa điện. đồ án tốt nghiệp Lơng Văn Học 8 http://www.ebook.edu.vn IV. Nguyên lý của việc làm sạch khí bằng điện: Hình 1.1 Hình vẽ bên trình bày cho ta nguyên lý tích bụi và lắng bụi trong thiết bị lọc bụi điện. Khí thải cần lọc bụi đợc thổi qua hệ thống hai điện cực. Điện cực nối đất gọi là điện cực lắng vì bụi đợc lắng chủ yếu ở trên cực này. Điện cực thứ 2 đợc gọi là điện cực quầng sáng. Điện cực này đợc cung cấp dòng điện một chiều có điện thế cao, do điện thế cao nên cờng độ điện trờng xung quanh có giá trị lớn và gây ra sự va đập ion mãnh liệt. Biểu hiện bên ngoài của sự ion hoá khi mãnh liệt là nhìn thấy một quầng sáng bao phủ quảnh điện cực này. Sự phóng điện quầng sáng xảy ra sát bề mặt điện cực quầng sáng. Sự phóng điện quầng sáng không lan rộng giữa hai điện cực mà yếu đi và tắt dần theo phơng tới điện cực lắng vì đi từ điện cực quầng sáng tới điện cực lắng thì cờng độ điện trờng yếu dần đi (điện trờng giữa hai điện cực là điện trờng không đều). đồ án tốt nghiệp Lơng Văn Học 9 http://www.ebook.edu.vn Các ion khí đợc tạo ra chủ yếu trong vùng quầng sáng. Dới tác động của lực điện trờng các ion sẽ chuyển động về phía các điện cực trái dấu với chúng. Các ion dơng chuyển dịch về phía cực âm (cực quầng sáng là cực âm). Các ion âm chuyển dịch về phía cực dơng (cực dơng là cực lắng). Sự chuyển dịch dòng các ion về các điện cực tạo ra dòng điện. Dòng điện này đợc gọi là dòng điện quầng sáng. Khi thổi khí thải có chứa bẩn qua không gian giữa hai điện cực thì các ion sẽ bám dính lên bề mặt của các hạt bụi và các hạt bụi trở nên mang điện cực trái dấu với điện tích chúng tính đợc. Khi tới các điện cực các hạt bụi đợc lắng lại trên bề mặt điện cực. Lợng bụi đợc lắng chủ yếu trên bề mặt các điện cực lắng. Trên bề mặt các điện cực quầng sáng cũng có bụi lắng lại, nhng lợng bụi này nhỏ, không đáng kể so với lợng bụi lắng lại ở điện cực lắng. Theo mức độ tích tụ bụi trên bề mặt điện cực ngời ta định kỳ rung lắc điện cực, hoặc xối nớc rửa điện cực và thu lấy bụi. V. Cấu trúc các bộ phận chính của thiết bị lọc bụi điện: Phụ thuộc vào các điều kiện bảo quản, thành phần, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm của không khí, các tính chất vật lý, hoá học của bụi, yêu cầu mức độ làm sạch v.v mà cấu tạo thiết bị lọc bụi có các kiểu khác nhau. Nhng cấu tạo của chúng đều có những bộ phận cấu trúc cơ bản sau: đồ án tốt nghiệp Lơng Văn Học 10 http://www.ebook.edu.vn Hình 1.2 1. Vỏ thiết bị lọc bụi điện: Thờng có dạng hình hộp hoặc hình trụ. Vỏ đợc chế tạo bằng thép lá, bê tông gạch, các tấm chì hoặc các vật liệu khác. Chọn vật liệu phải căn cứ vào nhiệt độ của khí thải và tính ăn mòn hoá học của khí thải. Phía trong vỏ là hệ thống khung của thiết bị. Phía dới vỏ là các bunke chứa bụi. Vỏ phải cấu trúc thuận lợi cho việc lắp đặt và sửa chữa thiết bị. Phía ngoài vỏ đợc bọc cách nhiệt. [...]... thiết bị lọc bụi, cấu tạo và các bộ phận cùng nguyên lý hoạt động của chúng Đồng thời đa ra đợc chức năng các bộ phận, các thông số kỹ thuật, giúp ta có khái niệm ban đầu về lọc bụi và cơ bản có thể định hớng để có thể thiết kế chi tiết thiết bị lọc bụi tĩnh điện Trong phạm vi của điện tử công suất ta chỉ xét đến hệ thống cung cấp điện áp vào cho lọc bụi tĩnh điện cùng các khâu liên quan đến hệ thống. .. thu bụi theo lý thuyết (hiệu suất thu bụi) Mức độ thu bụi trong thiết bị lọc bụi đợc tính theo công thức: = z 1 V1 z 2 V2 z 1 V1 Trong đó: Z1, z2 là hàm lợng bụi vào và ra khỏi thiết bị Ta cũng có thể tính = 1 e-wj Trong đó f = ln 2 b = Bề mặt của điện cực lắng / Lu lợng khí bụi v qua thiết bị (f đợc gọi là bề mặt riêng của thiết bị lọc bụi ứng với lợng khí cần lọc đã cho trong mỗi thiết bị lọc bụi. .. số lợng hạt bụi trong điện trờng sẽ làm tăng số điện tích không gian Dòng điện có đợc trong thiết bị lọc bụi điện là do điện tích không gian chuyển động Vì tính linh động của hạt bụi có giá trị nhỏ hơn tính linh động của các ion khí, nên tăng các điện tích không gian trong các hạt bụi làm giảm đáng kể cờng độ dòng điện trong thiết bị lọc bụi (có khi chỉ số 0) Hiện tợng này làm giảm sự thu bụi Hiện tợng... việc điện áp cần đợc giữ ngay dới giới hạn phóng điện đánh thủng Giá trị của điện áp phóng điện đánh thủng phụ thuộc vào các điều kiện vật lý và hoá học của các khí và mật độ bụi Vì không thể đo đợc điện áp đánh thủng tức thời, nó chỉ có thể đợc xác định bởi sự đạt tới phóng điện đánh thủng Bộ điều khiển điện áp cao làm tăng điện áp lọc bụi tới sự phóng điện đánh thủng Sau khi xảy ra đánh thủng, điện. .. Tất cả các phần chịu điện áp cao của lọc bụi tĩnh điện sẽ lập tức đợc nối đất nhờ khoá nối đất, khi có nguy hiểm về nổ Khi khoá đóng tơng ứng hệ thống phóng điện đã đợc nối đất và không có hiệu ứng vầng quang hoặc các hồ quang xảy ra trong lọc bụi Do đó ngăn ngừa đợc sự nổ của hỗn hợp khí Nếu thiết bị không làm việc, khoá nối đất nằm ở vị trí đóng và hệ thống phóng điện là nối đất 8 Thiết bị nối đất Trớc... mỗi thiết bị lọc bụi điện xác định) Các nhân tố ảnh hởng đến hiệu suất phải kể đến kích thớc thiết bị lọc bụi, tốc độ chuyển động của các hạt bụi mang điện tích chuyển động về cực lắng VIII Các nhân tố ảnh hởng trong thiết bị lọc bụi điện thực tế 1 ảnh hởng các tính chất khí cần làm sạch Cờng độ điện trờng phụ thuộc vào thế hiệu cấp cho điện cực quầng sáng Nh đã biết điện tích hạt bụi, tốc độ chuyển... phân tán của hạt bụi có liên quan đến hiện tợng gọi là sự bao kín quầng sáng và liên quan đến cấu tạo lớp bụi trên điện cực lắng Thành phần hoá học ảnh hởng đến điện trở suất của hạt bụi (độ dẫn điện) của lớp bụi trên cực lắng, do đó ảnh hởng đến hiệu quả làm việc của thiết bị lọc bụi điện ảnh hởng này bắt đầu ở thời điểm khi có sự tiếp xúc giữa hạt bụi chứa điện tích âm với điện cực lắng Bụi chứa trong... ra do điện tích đợc của hạt bụi tăng lên Cờng độ điện trờng này có hớng ngợc với cờng độ điện trờng giữa hai điện cực Vì vậy tốc độ chuyển động của ion tiếp theo tới hạt bụi sẽ giảm đi, nghĩa là giảm tốc độ tích điện cho các hạt bụi Khi cờng độ điện trờng của điện tích hạt bụi có giá trị bằng cờng độ điện trờng ngoài thì tốc độ chuyển động của các ion tới hạt bụi sẽ bằng không có nghĩa là hạt bụi không... hạt bụi đã đạt đợc điện tích tới hạn Với hạt bụi có kích thớc lớn hơn 1 m thì điện tích tới hạn của nó tỷ lệ với cờng độ điện trờng và tỷ lệ với bình thơng bán kính của hạt bụi qth = n.e = 0,19.10.10-9.r2.E (C) qth : Điện tích tới hạn của hạt bụi n : Số lợng điện tích nguyên tố hạt bụi tích đợc r : Bán kính của hạt bụi E : Cờng độ điện trờng Sự tích điện của hạt bụi xảy ra rất nhanh Đối với hầu hết bụi. .. tích ở trên thì với cao áp lọc của chúng ta là 72 kV thì đợc áp dụng chính ở trong các nhà máy sản xuất xi măng Chúng ta thiết kế mạch điều khiển và mạch lực theo điện áp đầu vào đã cho và với cao áp lọc của chúng ta 72 kV Tuy nhiên chúng ta phải luôn luôn đảm bảo ổn định điện áp đầu vào, có khả năng chống ngắn mạch và tự động đóng mạch vào điện áp làm việc với thời gian điều chỉnh đợc Lơng Văn Học