KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT MÁY NÉN KHÍ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT MÁY NÉN KHÍ TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013 PHỤ LỤC PHẦN I II III PHẦN I II III IV V GIỚI THIỆU CHUNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI MỤC ĐÍCH GIẢI PHÁP SƠ BỘ CHỌN THIẾT BỊ CHỌN MÁY NÉN KHÍ CHỌN BIẾN TẦN THIẾT BỊ PHỤ KIỆN VÀ BẢO VỆ BIẾN TẦN AC line reactors THIẾT BỊ BẢO VỆ MẠCH ĐỘNG LỰC Cáp động lực Chọn contactor Chọn MCCB Chọn valve THIẾT BỊ BẢO VỆ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Cáp điều khiển Nút nhấn đèn báo Cảm biến áp suất Chọn CB Chọn Relay Bộ chuyển đổi AC/12VDC PHẦN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN VÀ GIẢI THÍCH PHẦN CÀI ĐẶT BIẾN TẦN PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI ĐỀ TÀI: Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí Động có công suất P=15HP, áp suất ổn định 9kg/cm Chọn động cơ, thiết bị, biến tần • Điều khiển khởi động máy nén khí sử dụng bình trung gian, động dừng xả bình trung gian để khởi động dễ dàng • Ổn định áp suất khí nén đầu • Bảo vệ tải động • Bảo vệ áp suất bồn chứa: dừng động bồn có áp suất 11 bar • Sử dụng biến tần EMERSON II MỤC ĐÍCH • Điều khiển ổn định áp suất mức 9kg/cm • Dùng biến tần EMERSON để điều khiển tốc độ động • Chọn động cơ, máy nén khí, thiết bị điều khiển bảo vệ • Chọn cảm biến áp suất III GIẢI PHÁP SƠ BỘ Mô hình tổng quát hệ thống: MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG: • Biến tần điều khiển động máy nén khí bơm khí vào bình trung gian với áp suất ổn định 9kg/cm Từ bình trung gian khí chuyển vào bình chứa đường ống có lắp đặt van chiều, cảm biến áp suất đo áp suất khí bình chứa sau phản hồi tín hiệu biến tần Biến tần so sánh tín hiệu phản hồi từ cảm biến với giá trị đặt 9kg/cm sau điều khiển tốc độ động sản sinh khí nén vào buồn chứa cho áp suất bình chứa ổn định mức 9kg/cm • Lắp đặt van điện từ vào bình trung gian để động dừng xả bình trung gian để giảm áp suất giúp động khởi động lại dễ dàng • Lắp đặt Relay áp để bảo vệ áp suất bồn chứa, dừng động bồn chứa có áp suất 11bar Mô hình vòng kín hệ thống: Cần thiết bị: • Biến tần • Máy nén khí có tích hợp động • Cảm biến áp suất • Relay áp • Các thiết bị bảo vệ cho hệ thống Đặc tính máy sản xuất: • Yêu cầu điều khiển tốc độ: không yêu cầu cao đặc tính tải không đòi hỏi đáp ứng tốc độ cao • Chế độ làm việc dài hạn • Moment biến thiên tỷ lệ với tốc độ quay • Bảo vệ áp bình chứa,bảo vệ động (bảo vệ tải,ngắn mạch…) PHẦN II: CHỌN THIẾT BỊ I CHỌN MÁY NÉN KHÍ a Tiêu chí lựa chọn • Là thiết bị quan trọng hệ thống khí nén máy nén khí trực tiếp sản sinh khí nén để cung cấp tới thiết bị vị trí có nhu cầu sử dụng khí nén 2 • Vì áp suất ổn định kg/cm =8.8295 bar (1kg/cm = 0.981 bar) nên ta chọn máy nén khí trục vít cấp • Chọn máy nén khí có tích hợp sẵn động có công suất 15HP (11Kw) b Thông số kĩ thuật • • • • • • • Hãng sản xuất: COAIRE (KOREA) Model: AS15A Áp suất làm việc: 7- 9,5 kg/cm Lưu lượng: 1.32-1.61 m /phút Công suất: 15HP (11KW) Điện áp: 380V/3pha/50Hz Giải nhiệt gió, quạt giải nhiệt dạng lồng sóc (độ ồn thấp, hiệu suất cao) • Trọng lượng: 424 kg • Độ ồn: 67 dB ± (bán kính mét) (Trang 15 catalogue “COAIRE SCREW AIR COMPRESSOR”) II CHỌN BIẾN TẦN a Tiêu chí lựa chọn • Phù hợp với công suất động 11KW • Dùng cho máy nén khí • Điện áp 400v • Điều khiển U/f • Tần số 50Hz • Biến tần phải có chức PID b Thông số kĩ thuật • • • • • • Hãng sản xuất: EMERSON Model: PV0110 Công suất điện: 17 KVA Dòng dịnh mức ngõ vào: 26A Dòng định mức ngõ ra: 25A Công suất: 11KW (Trang 10 catalogue “tech_PV series - english”) III THIẾT BỊ PHỤ KIỆN VÀ BẢO VỆ BIẾN TẦN AC Line reactors a Input ac reactor Cuộn kháng AC đầu vào dùng để hạn chế dao động điện áp lưới áp tới hoạt động tới biến tần, làm mịn nguồn điện áp cung cấp bảo vệ biến tần nâng cao hệ số công suất Nó không ngăn ảnh hưởng nguồn lưới mà giúp giảm dòng hamonic nguồn cấp Chọn AC reactor có mã số: HSL119-EM06 b Output ac reactor Cuộn kháng AC đầu dùng để ngăn nhiễu gây từ biến tần, ngăn dòng harmonic, giảm dòng điện rõ, bảo vệ thiết bị, giảm tiếng ồn Chọn AC reactor có mã số: HSL220-EM06 Vì theo manual biến tần không kèm theo thông số mã số cuộn kháng AC kèm theo nên nhóm chọn loại AC reactor tương thích với biến tần mà khách hàng yêu cầu Sơ đồ nối : CHỌN CB BẢO VỆ MẠCH ĐIỀU KHIỂN a Tiêu chí lựa chọn • Dùng để bảo vệ ngắn mạch có cố xảy dùng để ngắt biến tần khỏi lưới b Thông số kĩ thuật • • • • • Hãng sản xuất: ROCKWELL Model: 1489-A1C030 Dòng định mức: 3A Điện áp định mức: 277V Số cực: (Trang 21 catalogue “CB, fuse of Rockwell.pdf”) CHỌN RELAY Hãng sản xuất : ROCKWELL Mã hiệu: 700-K22Z-KA Số lượng tiếp điểm Tần số Điện áp cuộn hút Điện áp định mức 2NO-2NC 50/60Hz 240VAC 240VAC Relay áp suất: Theo yêu cầu đề bảo vệ áp áp suất vượt 11 bar nên chọn dãy -17 bar đặt mức 11 bar theo yêu cầu Chọn Relay hãng Danfoss Mã 017-504666 BỘ CHUYỂN ĐỔI AC/12VDC a Tiêu chí lựa chọn • Điện áp đầu vào > 220VAC • Dòng điện đầu nhỏ dòng định mức cảm biến b Thông số kỹ thuật • • • • Hãng sản xuất: OMROM Model: 653-S8JX-G01512CD AC : 100 – 240 V DC: 12 V (Trang “bộ chuyển đổi AC-DC.pdf”) PHẦN 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN VÀ GIẢI THÍCH Mạch động lực mạch điều khiển Tủ điện a Liệt kê phần tử mạch động lực • • • • Cảm biến áp suất: đo phản hồi giá trị biến tần Bộ chuyển đổi AC/DC cấp nguồn cho cảm biến MCCB: bảo vệ ngắn mạch, tải, sụt áp Contactor: Thiết bị đóng cắt điều khiển b Liệt kê phần tử mạch điều khiển • Contactor: cấp điện cho hệ thống Relay mạch điều khiển • Relay: tiếp điểm để Run/Stop biến tần • Relay nội: ngắt hệ thống khỏi nguồn hiển thi lỗi biến tần có lỗi • CB: cách ly bảo vệ mạch điều khiển • Nút nhấn: ON/OFF START/STOP • Đèn báo: hiển thị trạng thái hệ thống Thuyết minh mạch điều khiển + Đóng MCCB phase cấp điện cho mạch động lực + Đóng CB Phase cấp điện cho mạch điều khiển + Nhấn START, cuộn dây contactor KM có điện, tiếp điểm 13-14 KM đóng lại Đèn nguồn sáng(đèn vàng) Đồng thời tiếp điểm thường mở 3-4 đóng lại hệ thống sẵn sàng hoạt động đèn Stop sáng( đèn đỏ) + Nhấn ON, relay R có điện đóng tiếp điểm S1 cung cấp điện cho mạch động lực động bắt đầu chạy thuận, đèn RUN báo sang(đèn xanh) đồng thời tiếp điểm trì đóng lại, tiếp điểm thường đóng mở ngắt đèn báo STOP tắt, động bắt đầu chạy Khí bơm vào bình trung gian qua van chiều đến bình chứa khí, đường ống ta đặt cảm biến áp suất để gửi tín hiệu biến tần, biến tần so sánh với giá trị đặt điều khiển tốc độ bơm để ổn định áp suất máy nén khí + Nhấn OFF, relay R điện, tiếp điểm S1 bên mạch động lực hở ra, động ngừng hoạt động, khí xả từ bình trung gian qua van điện từ để động khởi động lại nhẹ nhàng Khi áp suất bình chứa vươt 11 bar, tiếp điểm relay áp 1-2 hở, biến tần động dừng hoạt động BẢO VỆ: + Khi xảy lỗi, Rơ le báo lỗi nhảy, tiếp điểm TB đóng lại, TC mở Khi tiếp điểm 3-4 mở ngắt điện relay R tiếp điểm relay R mở động ngừng hoạt động Đèn báo lỗi ERROR sáng + Bảo vệ ngắn mạch,quá tải,sụt áp: Khi xảy ngắn mạch, MCCB cắt ra, hệ thống ngừng hoạt động + Cầu chì có tác dụng bảo vệ tải ngắn mạch sụt áp + Dây PE bảo vệ chống dòng rò PHẦN 4: CÀI ĐẶT BIẾN TẦN CÀI ĐẶT CƠ BẢN: Mã số F0.00 F0.04 F0.05 Nhóm Giá trị Set frequency mode Set run direction 50Hz F0.10 Max output frequency Rated motor frequency Max output voltage Acc time F0.11 Dec time 6s F0.12 50Hz FH.01 Upper limit of frequency Lower limit of frequency Rated power FH.02 Rated current 35A F0.06 F0.07 F0.13 50Hz 480V 6s 0Hz 15Kw Giải thích Cài đặt kiểu tần số Cài đặt hướng chạy Tần số ngõ lớn Tần số định mức động Điện lớn Thời gian tăng tốc Thời gian giảm tốc Giới hạn tần số Giới hạn tần số Công suất định mức động Dòng định mức động CÀI ĐẶT NÂNG CAO: Mã số F0.14 Giá trị F2.00 F2.05 Nhóm V/F curve setting Start mode Acc/dec mode F2.08 Stopping mode F3.00 Anti-reverse running function F3.05 Auto energysaving function F9.09 Unit of acc/dec time F9.11 Overmodulation enabling Motor overload protection mode selection Motor’s overload protection coefficient Overload detection Auto current limitting threshold FL.00 FL.01 FL.04 FL.07 F7.00 80% Giải thích Cài đặt đường cong v/f Kiểu khởi động Chế độ tăng giảm tốc Chọn kiểu dừng Chức chống chạy ngược Tự động tiết kiệm lượng Đơn vị thời gian tăng giảm tốc Cho phép điều khiển mức Chọn chế độ bảo vệ tải cho động Hệ số bảo vệ tải động 000 Dò tải 150% Ngưỡng giới hạn dòng tự động Ngõ vào báo lỗi dùng tiếp điểm thường mở TC F7.01 CÀI ĐẶT CHẾ ĐỘ PI: Mã số Nhóm F5.00 PI function F5.01 Referency input selection F5.02 Feedback input selection F5.04 Feedback filtering constant F5.08 Min PI reference F5.12 F5.13 F5.17 Ngõ vào báo lỗi dùng tiếp điểm thường đóng TB Giá trị 1 0.5s 0% Proportional gain KP Integral gain Ki 0.05 PI integral regulation 0.05 Giải thích Chức PI Chọn ngõ vào tham chiếu Chọn ngõ vào hồi tiếp Hằng số lọc hồi tiếp Tham chiếu PI tối thiểu Độ lợi tỉ lệ KP Độ lợi tích phân Ki Điều chỉnh tích phân PI [...]... cao 3 CẢM BIẾN ÁP SUẤT a Tiêu chí lựa chọn 2 • Dựa vào mức áp suất yêu cầu điều khiển là 9kg/cm = 8,8295 bar nên ta phải chọn cảm biến áp suất có dải áp suất đo từ 0 - 10 bar hoặc lớn hơn thì càng tốt, tuy nhiên giá thành sẽ cao hơn • Cảm biến áp suất này phải làm việc được trong môi trường chất khí b Thông số kĩ thuật • • • • • • Hãng sản xuất: ROCKWELL Model: 836E-DC1EN3D4 Dải áp suất đo 0-10 bar... động lực động cơ bắt đầu chạy thuận, đèn RUN báo sang(đèn xanh) đồng thời tiếp điểm duy trì đóng lại, tiếp điểm thường đóng mở ra ngắt đèn báo STOP tắt, động cơ bắt đầu chạy Khí được bơm vào bình trung gian qua van một chiều đến bình chứa khí, trên đường ống ta đặt một cảm biến áp suất để gửi tín hiệu về biến tần, biến tần sẽ so sánh với giá trị đặt và điều khiển tốc độ bơm để ổn định áp suất máy nén. .. điều khiển tốc độ bơm để ổn định áp suất máy nén khí + Nhấn OFF, relay R mất điện, tiếp điểm S1 bên mạch động lực hở ra, động cơ ngừng hoạt động, khí được xả ra từ bình trung gian qua một van điện từ để động cơ khởi động lại nhẹ nhàng Khi áp suất trong bình chứa vươt quá 11 bar, tiếp điểm của relay quá áp 1-2 hở, biến tần cũng như động cơ dừng hoạt động BẢO VỆ: + Khi xảy ra lỗi, Rơ le báo lỗi nhảy,... GIẢI THÍCH 1 Mạch động lực và mạch điều khiển 2 Tủ điện a Liệt kê các phần tử trong mạch động lực • • • • Cảm biến áp suất: đo và phản hồi giá trị về biến tần Bộ chuyển đổi AC/DC cấp nguồn cho cảm biến MCCB: bảo vệ ngắn mạch, quá tải, sụt áp Contactor: Thiết bị đóng cắt điều khiển b Liệt kê các phần tử trong mạch điều khiển • Contactor: cấp điện cho hệ thống và Relay ở mạch điều khiển • Relay: tiếp... CÁP ĐIỀU KHIỂN Thông số kĩ thuật • Hãng sản xuất : CADIVI • Cáp điều khiển 1- 30 lõi, ruột đồng, cách điện PVC, vỏ PVC DVV – 0,6/1 KV • Tần số 50Hz , lắp đặt cố định 0 • Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép đối với cáp là 70 C • Nhiệt độ cực đại cho phép khi ngắn mạch với thời gian không quá 0 5 giây là 160 C 2 NÚT NHẤN VÀ ĐÈN BÁO a ĐÈN BÁO • Hãng sản xuất: ROCKWELL • Model: 800FP-Xpn7x • Điện áp định. .. Độ sụt áp • Cấp điện áp • Dòng điện ngắn mạch • Cách lắp đặt b Thông số kĩ thuật • Hãng sản xuất: CADIVI • Cáp 3 lõi, ruột đồng, cách điện và vỏ bằng nhựa PVC, cấp điện áp 0,6/1kV Tần số 50Hz, lắp đặt cố định Nhiệt độ làm việc dài 0 hạn cho phép đối với cáp là 70 C (Trang 1 “CADIVI Cable catalogue”) 2 CHỌN CONTACTOR a Tiêu chí lựa chọn • Vì sử dụng biến tần để điều khiển động cơ nên chọn loại contactor... ĐIỀU KHIỂN a Tiêu chí lựa chọn • Dùng để bảo vệ ngắn mạch khi có sự cố xảy ra hoặc dùng để ngắt biến tần ra khỏi lưới b Thông số kĩ thuật • • • • • Hãng sản xuất: ROCKWELL Model: 1489-A1C030 Dòng định mức: 3A Điện áp định mức: 277V Số cực: 1 (Trang 21 catalogue “CB, fuse of Rockwell.pdf”) 5 CHỌN RELAY Hãng sản xuất : ROCKWELL Mã hiệu: 700-K22Z-KA Số lượng tiếp điểm Tần số Điện áp cuộn hút Điện áp định. .. F0.07 F0.13 50Hz 480V 6s 0Hz 15Kw Giải thích Cài đặt kiểu tần số Cài đặt hướng chạy Tần số ngõ ra lớn nhất Tần số định mức động cơ Điện thế ra lớn nhất Thời gian tăng tốc Thời gian giảm tốc Giới hạn trên của tần số Giới hạn dưới của tần số Công suất định mức của động cơ Dòng định mức của động cơ CÀI ĐẶT NÂNG CAO: Mã số F0.14 Giá trị 0 F2.00 F2.05 Nhóm V/F curve setting Start mode Acc/dec mode F2.08 Stopping... công suất lớn hơn 90kW Đối với biến tần nhỏ hơn 75kW, có thể dùng hoặc không IV THIẾT BỊ BẢO VỆ MẠCH ĐỘNG LỰC 1 CÁP ĐỘNG LỰC a Tiêu chí lựa chọn • Dòng điện định mức phải lớn hơn hoặc bằng dòng định mức biến tần • Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép chọn càng cao càng tốt 0 • Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép phải lớn hơn 70 C Khi chọn cáp,cần xem xét những yếu tố sau: • Dòng điện định mức • Độ sụt áp. .. mức 2NO-2NC 50/60Hz 240VAC 240VAC Relay quá áp suất: Theo yêu cầu của đề là bảo vệ quá áp khi áp suất vượt quá 11 bar nên chọn dãy là 4 -17 bar đặt ở mức 11 bar theo yêu cầu Chọn Relay của hãng Danfoss Mã 017-504666 6 BỘ CHUYỂN ĐỔI AC/12VDC a Tiêu chí lựa chọn • Điện áp đầu vào > 220VAC • Dòng điện đầu ra nhỏ hơn hoặc bằng dòng định mức cảm biến b Thông số kỹ thuật • • • • Hãng sản xuất: OMROM Model: ... THIẾT BỊ I CHỌN MÁY NÉN KHÍ a Tiêu chí lựa chọn • Là thiết bị quan trọng hệ thống khí nén máy nén khí trực tiếp sản sinh khí nén để cung cấp tới thiết bị vị trí có nhu cầu sử dụng khí nén 2 • Vì áp... động cơ, máy nén khí, thiết bị điều khiển bảo vệ • Chọn cảm biến áp suất III GIẢI PHÁP SƠ BỘ Mô hình tổng quát hệ thống: MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG: • Biến tần điều khiển động máy nén khí bơm khí vào bình... TÀI: Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí Động có công suất P=15HP, áp suất ổn định 9kg/cm Chọn động cơ, thiết bị, biến tần • Điều khiển khởi động máy nén khí sử dụng bình trung gian, động