Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP MỤC LỤC TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC & MÔI LỜI MỒ ĐẦU .3 TRƯỜNG Chuông 1: GIỚI THIỆU CHUNG VÈ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA THÔNG ĐIỀU KHIẾN TỤ ĐỘNG TRONG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KĨKHÍ .4 THUẬT ĐO VÀ Tự ĐỘNG HOÁ Chuông 2: HỆ THÔNG ĐIÈU KHIẾN TỤ ĐỘNG TRONG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ .5 2.1 N hiệm vụ chức hệ thống điều khiến 2.2 S đồ điều khiển thiết bị hệ thống điều khiển 2.2.1 Sơ đồ điều khiển tự động 2.2.2 Các nguồn lượng cho hệ thống điều khiến 2.2.3 Các thiết bị điều khiển .8 Chuông 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIÈU KHIẾN 15 3.1 Điều khiển nhiệt độ 15 TP HỒ CHÍ MINH - 07/2008 Trang 21 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả LỜI MỎ ĐẦU Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành tự’ động hoá quan tâm nhiều lĩnh vực Đe đáp ứng nhu cầu thiết yếu đòi hỏi công nghệ tự động hoá phải cải tiến đế ngày hoàn Và ứng dụng phố biến ngành tự động hoá là: điều khiển tự động thiết bị điều hoà không khí Trong trình làm tiếu luận kiến thức hạn chế nêú có thiếu xót mong nhận góp ý bạn đọc Trang Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VÈ NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG ĐIÈU HOÀ KHÔNG KHÍ Máy điều hòa nhiệt độ thu nhiệt lượng phòng kín mang nhiệt thải trời, nhờ mà làm cho nhiệt độ phòng kín lạnh xuống theo nhu cầu người sử dụng Nguyên lý hoạt động sau : Trong phòng kín đặt dàn ống, bên dàn ống cho bay loại chất lỏng dễ bay (gọi ga lạnh ),khi chất lỏng bay dàn bay nhiệt độ thấp thu nhiệt không khí phòng (được quạt gió thổi qua dàn bay hơi) Không khí nóng phòng bị nhiệt lạnh nhiệt độ phòng thấp xuống Hơi ga lạnh bay tạo thành theo đường ống tới cửa hút máy nén nén lên áp suất cao, nhiệt độ cao, sau tới dàn ngưng tụ đặt bên phòng lạnh Hơi nén dàn ngưng tụ có nhiệt độ cao nên dễ dàng truyền nhiệt cho không khí bên (được quạt gió thối qua), thân T rang Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả Chương 2: HỆ THÔNG ĐIỀU KHIỂN Tự ĐỘNG TRONG ĐIÈƯ HOÀ KHÔNG KHÍ 2.1 Nhiệm vụ chúc hệ thống điều khiến: Chức quan trọng hệ thống điều hòa không khí trì thông số khí hậu phạm vi không phụ thuộc vào điều kiện môi trường xung quanh thay đối phụ tải Hệ thống điều khiến có chức nhận tín hiệu thay đối môi trường phụ tải đế tác động lên hệ thống thiết bị nhằm trì giữ ổn định thông số khí hậu không gian điều hòa không phụ thuộc vào điều kiện khí hậu bên phụ tải bên Các thông số cần trì : - Nhiệt độ; - Độ ẩm; - Áp suất; Trang Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả 2.2 Sơ đồ điều khỉến thiết bị hệ thống điều khiến Bộ điều khiến Ịcontrol/er) Hình 11.1: Sơ đò hệ thòng điên khiên Các hệ thống điều khiến tụ’ động điều hòa không khí hoạt động dựa nhiều nguyên tắc khác Tuy nhiên hệ thống điều khiển có thiết bị tương tự Ta nghiên cứu sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ đầu không khí nêu hình 11.1 Ở thông số cần trì nhiệt độ không khí đầu dàn trao đối nhiệt, gọi thông số điều khiển Hệ thống hoạt động sau: Khi nhiệt độ không khí đầu dàn trao đối nhiệt thay đối (chang hạn cao so với yêu cầu , Trang Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả khiển Ớ nguyên nhân làm thay đổi thông số điều khiển môi chất trao đổi nhiệt Thông sổ điều khiên Thông sổ điều khiển thông số nhiệt vật lý cần phải trì hệ thống điều khiến Trong hệ thống điều hoà không khí thông số thường gặp nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng, công suất vv Bộ cảm biến (sensor) Là thiết bị cảm nhận thay đối thông số điều khiển truyền ghi nhận lên thiết bị điều khiển Nguyên tắc hoạt độ cảm biến dựa giãn nở nhiệt chất, dựa vào lực dòng chảy Thiết bị điều khiên Thiết bị điều khiến so sánh giá trị ghi nhận cảm biến với giá trị đặt trước Tuỳ theo mối quan hệ giá trị mà tín hiệu điều khiển đầu khác Trang Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả - Hệ thống thủy lực : Hệ thống thường có áp suất lớn p = 80 - 100 lb/m2 2.2.3 Các thiết bị điều khiển Bộ phận cảm biến (sensor) Trong điều hoà không khí có cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, áp suất lun lượng HƯỞNG CHUYỂN DỒNG Hình 11.2 Các kiểu cảm biến dạng lường kim Trên hình 11.2al co cấu lưỡng kim, ghép từ kim loại mỏng có hệ số giãn nở nhiệt khác Một đầu giữ cố định đầu tự Thanh làm từ vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt hon Khi nhiệt độ tăng giãn nở nhiều uốn cong toàn sang trái Khi nhiệt độ giảm xuống giá trị định mức, bị uốn cong Trang Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả Một dạng khác cảm biến dạng lưỡng kim uốn cong dạng xoắc trôn ốc, đầu cổ định đầu di chuyển Loại thường sử dụng đế làm đồng hồ đo nhiệt độ (hình 11.2a2) • Bộ cảm biến kiểu hộp xếp Cấu tạo gồm hộp xếp có nếp nhăn màng mỏng có khả co giãn lớn, bên chứa đầy chất lỏng chất khí Khi nhiệt Hình 11.3 Bộ cảm biến kiểu hộp xếp có ống mao bầu cảm biến • Cảm biến điện trở Cảm biến điện trở có loại sau đây: Trang Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả b) Bộ cảm biến áp suất Bộ cảm biến áp suất thường cảm biến kiểu hộp xếp Khác với cảm biến nhiệt độ kiếu hộp xếp luôn kèm với bầu cảm biến, bên có Cenrtcl 0« 9o Crantc © c= 6B Hình 11.5 Bộ cảm biến áp suất c) Bộ cảm biến độ ẩm Bộ cảm biến độ dựa nguyên lý thay đổi tính chất nhiệt vật lý môi chất độ ẩm thay đổi Có 02 loại cảm biến độ ẩm: Trang 10 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả Hình 11.6 Bộ câm biến độ ấm Trên hình 11.6 cảm biến độ ẩm, có chứa sợi hấp thụ ẩm Sự thay đối độ ấm làm thay đối chiều dài sợi hấp thụ Sợi hấp thụ tóc người vật liệu chất dẻo axêtat ống báo vệ Hình 11.7 Phong kẻ dây nóng Trang 11 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả Hình 11.7 Cấu tạo phong kế dây nóng Thiết bị gồm dây điện trở cảm biến nhiệt độ Môi chất qua dây điện trở làm lạnh nó, tốc độ gió tỷ lệ với công suất điện cần thiết để trì nhiệt độ chuẩn dùng đối chiếu Hình 11.8 Ỏngpitò đo áp suất vá lưu lượng Trên hình 11.8 trình bày ống pitô đo áp suất: áp suất tĩnh (11.8a), áp suất tổng (1 l.b) áp suất động (11.8c) Cơ sở để đo lưu lượng phụ thuộc lun lượng vào thay đổi áp suất qua thiết bị lưu lượng: • Ống Venturi Lưu lượng qua ống Venturi xác định theo cộng thức sau Q = (WÃP Trang 12 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả • Lun lượng kế kiểu chân vịt xoay Vòng chân vịt chuyển động xoay tác dụng dòng chảy, vòng quay nhanh tốc độ dòng chảy lớn Thiết bị nối với co cấu đo đế Các thiết bị điều khiển a) Van điện từ Có loại van điện từ * Loại đóng mở on-off: Van có trạng thái đóng mở Van thường có loại van ngã van ngã Trang 13 Trường ĐH CN TP.HCM Môn KT Đo & TĐ Hoả Khoa Công Nghệ Hoá Học * Van điện tù' ngã: Gồm có ngã môi chất vào ra, có loại khác b) Cửa gió Hiĩiỉi 11.13 Van điện tư ngà a) Van ngà hôn hợp: b) Van điện từ nsà by-pass Các cửa gió điều khiến cửa gió mà việc đóng mở thực mô tơ Hình 11.14 cửa gió điều chỉnh, bên hông cửa gió có gắn mô tơ Mô tơ có trục gắn vào trục quạt cánh van điều chỉnh Khi nhận tín hiệu điều khiến, mô tơ hoạt động thực việc đóng hay mở van theo yêu cầu Trang 14 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả 3.1 Điều khiển nhiệt độ CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIÈU KHIỂN Dàn lạnh Dàn nóng Quàt Hình 11.15 Sơđóđiẻu khiến nhiệt độ Trên hình 11.15 sơ đồ điều khiến nhiệt độ AHU AHU có 02 dàn trao đối nhiệt: dàn nóng dàn lạnh dàn hoạt động độc lập không đồng thời Mùa hè dàn lạnh làm việc, mùa đông dàn nóng làm việc Đầu không khí có bố trí hệ thống phun nước bổ sung để bổ sung ẩm cho không khí Nước nóng, nước lạnh nước phun cấp vào nhờ van điện từ thường đóng (NC-Normal Close) thường mở (NO- Normal Open) 3.2 Điều khiến công suất 3.2.1 Phương pháp điều khiển ON-OFF Phương pháp thường dược sử dụng hệ thống nhỏ Khống chế trạng thái phần tử trạng thái : Đóng mở Ví dụ : Đe điều chỉnh nhiệt độ không khí phòng, máy điều hòa cửa số thực sau : Trang 15 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả Trong điều kiện lý tưởng nhiệt độ lên 23 c máy bắt đầu chạy o ngược lại nhiệt độ đạt 21 c máy dừng tính nhiệt nên đến 23 c 21 c nhiệt độ phòng thay đổi khoảng Trong chu kỳ, thời gian không khí làm lạnh (nhiệt độ giảm) đốt nóng (nhiệt độ tăng) phụ thuộc vào mối quan hệ công suất làm lạnh Q tống nhiệt thừa phòng Q - Đơn giản , giá thành thấp nên thường sử dụng cho hệ thống nhỏ - Công suất kỳ dao động lớn Nên không thích hợp cho hệ thống lớn điều khiển xác 3.2.2 Phương pháp điều khiến bước Thường sử dụng cho hệ thống lớn có nhiều máy Phương pháp có ưu điếm hạn chế sai lệch lớn công suất kỳ Trang 16 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả Trong hệ thống điều khiển vào tín hiệu biến điều khiển tác động lên rơ le hay công tắc làm thay đối công suất thiết bị theo buớc hay giai đoạn Ta nghiên cúu ví dụ: Thiết bị điều khiến công số hệ thống điều hòa gồm cụm máy chiller - Biến điều khiến nhiệt độ nước lạnh vào máy t nv - Giá trị định trước t = c nv * Khi nhiệt độ tăng : Khi nước t = 8,5 c có tổ máy I làm việc Nếu Ta nghiên cún đồ thị thay đối nhiệt độ phụ tải: Trang 17 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả - Ta có nhận xét đồ thị công suất thay đổi bậc, tránh tượng xung (thay đổi đột ngột) - Các máy làm việc sau : + Máy I: Làm việc khoảng nhiệt độ tăng lên 8,5 c dùng nhiệt độ giảm xuống 6,5 c Như máy làm việc khoảng thời gian dài + Máy II: làm việc khoảng nhiệt độ tăng lên tới c dừng nhiệt độ giảm xuống c + Máy II: Làm việc nhiệt độ tăng lên 9,5 c dừng nhiệt giảm xuống 7,5 c Như máy I làm việc nhiều máy II làm việc Đe tránh tình trạng mạch điện ngưòii ta có thiết kế công tắc chuyến mạch đế đối vai trò máy cho nhau, tránh cho máy nén làm việc nhiều máy khác không hoạt động Trang 18 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả KẾT LUẬN Ngành khoa học công nghệ tự’ động hoá ứng dụng nhiều đời sống sản xuất Việc ứng dụng thiết bị điều khiến tự động giúp cho đời sống người ngày tiện lợi hơn, sản xuất trở nên nhẹ nhàng, nhiều công sức, thời gian mà độ xác lại cao nhiều Trang 19 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả TÀI LIỆU THAM KHẢO Tự động hóa_TS Lưong Văn Lăng Lý thuyết điều khiển tự động tập l_Ths Lê Đình Anh Lý thuyết điều khiển tự động TS Phạm Công Ngô Trang 20 Trường ĐH CN TP HCM Hoá Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Trang 21 [...]... (NO- Normal Open) 3.2 Điều khiến công suất 3.2.1 Phương pháp điều khiển ON-OFF Phương pháp này thường dược sử dụng trong các hệ thống nhỏ Khống chế trạng thái của một phần tử nào đó ở 2 trạng thái : Đóng và mở Ví dụ : Đe điều chỉnh nhiệt độ không khí trong phòng, máy điều hòa cửa số thực hiện như sau : Trang 15 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả Trong điều kiện lý tưởng khi... Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả Trong hệ thống này bộ điều khiển căn cứ vào tín hiệu của biến điều khiển sẽ tác động lên các rơ le hay công tắc và làm thay đối công suất thiết bị ra theo từng buớc hay giai đoạn Ta nghiên cúu một ví dụ: Thiết bị điều khiến công số một hệ thống điều hòa gồm 3 cụm máy chiller - Biến điều khiến là nhiệt độ của nước lạnh vào máy t nv - Giá trị... nén bất kỳ làm việc quá nhiều trong khi máy khác hầu như không hoạt động Trang 18 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả KẾT LUẬN Ngành khoa học công nghệ tự động hoá được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và sản xuất Việc ứng dụng những thiết bị điều khiến tự động giúp cho đời sống con người ngày càng tiện lợi hơn, sản xuất trở nên nhẹ nhàng, không phải mất nhiều công sức,... nhiều công sức, thời gian mà độ chính xác lại cao hơn nhiều Trang 19 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả TÀI LIỆU THAM KHẢO Tự động hóa_TS Lưong Văn Lăng Lý thuyết điều khiển tự động tập l_Ths Lê Đình Anh Lý thuyết điều khiển tự động TS Phạm Công Ngô Trang 20 Trường ĐH CN TP HCM Hoá Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Trang 21 ... đổi một khoảng nào đó Trong một chu kỳ, thời gian không khí được làm lạnh (nhiệt độ giảm) và đốt nóng (nhiệt độ tăng) phụ thuộc vào mối quan hệ giữa công suất làm lạnh Q và tống nhiệt thừa của phòng Q - Đơn giản , giá thành thấp nên thường sử dụng cho hệ thống nhỏ - Công suất giữa các kỳ dao động lớn Nên không thích hợp cho hệ thống lớn và điều khiển chính xác 3.2.2 Phương pháp điều khiến bước Thường... Quàt Hình 11.15 Sơđóđiẻu khiến nhiệt độ Trên hình 11.15 là sơ đồ điều khiến nhiệt độ của một AHU AHU có 02 dàn trao đối nhiệt: một dàn nóng và một dàn lạnh các dàn hoạt động độc lập và không đồng thời Mùa hè dàn lạnh làm việc, mùa đông dàn nóng làm việc Đầu ra của không khí có bố trí hệ thống phun nước bổ sung để bổ sung ẩm cho không khí Nước nóng, nước lạnh và nước phun được cấp vào nhờ các van điện... hiện bằng mô tơ Hình 11.14 là cửa gió điều chỉnh, bên hông các cửa gió có gắn mô tơ Mô tơ có trục gắn vào trục quạt của các cánh van điều chỉnh Khi nhận tín hiệu điều khiến, mô tơ hoạt động và thực hiện việc đóng hay mở van theo yêu cầu Trang 14 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả 3.1 Điều khiển nhiệt độ CHƯƠNG 3: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIÈU KHIỂN Dàn lạnh Dàn nóng Quàt Hình 11.15... việc trong khoảng khi nhiệt độ tăng lên 8,5 c và dùng khi nhiệt độ giảm xuống 6,5 c Như vậy máy 1 làm việc trong khoảng thời gian dài nhất + Máy II: làm việc trong khoảng khi nhiệt độ tăng lên tới 9 c và dừng khi nhiệt độ giảm xuống 7 c + Máy II: Làm việc khi nhiệt độ tăng lên 9,5 c và dừng khi nhiệt giảm xuống 7,5 c Như vậy máy I làm việc nhiều nhất và máy II làm việc ít nhất Đe tránh tình trạng đó trong. .. được điều khiển a) Van điện từ Có 2 loại van điện từ * Loại đóng mở on-off: Van chỉ có 2 trạng thái đóng và mở Van thường có 2 loại van 2 ngã và van 3 ngã Trang 13 Trường ĐH CN TP.HCM Môn KT Đo & TĐ Hoả Khoa Công Nghệ Hoá Học * Van điện tù' 3 ngã: Gồm có 3 ngã môi chất vào ra, có 2 loại khác nhau b) Cửa gió Hiĩiỉi 11.13 Van điện tư 3 ngà a) Van 3 ngà hôn hợp: b) Van điện từ 3 nsà by-pass Các cửa gió điều. .. áp suất tổng (1 l.b) và áp suất động (11.8c) Cơ sở để đo lưu lượng là sự phụ thuộc giữa lun lượng vào sự thay đổi áp suất khi đi qua thiết bị và lưu lượng: • Ống Venturi Lưu lượng qua ống Venturi được xác định theo cộng thức sau đây Q = (WÃP Trang 12 Trường ĐH CN TP.HCM Khoa Công Nghệ Hoá Học Môn KT Đo & TĐ Hoả • Lun lượng kế kiểu chân vịt xoay Vòng chân vịt chuyển động xoay dưới tác dụng của dòng ... ngành tự động hoá quan tâm nhiều lĩnh vực Đe đáp ứng nhu cầu thiết yếu đòi hỏi công nghệ tự động hoá phải cải tiến đế ngày hoàn Và ứng dụng phố biến ngành tự động hoá là: điều khiển tự động thiết... TĐ Hoả 2.2 Sơ đồ điều khỉến thiết bị hệ thống điều khiến Bộ điều khiến Ịcontrol/er) Hình 11.1: Sơ đò hệ thòng điên khiên Các hệ thống điều khiến tụ’ động điều hòa không khí hoạt động dựa nhiều... thống điều khiển có thiết bị tương tự Ta nghiên cứu sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ đầu không khí nêu hình 11.1 Ở thông số cần trì nhiệt độ không khí đầu dàn trao đối nhiệt, gọi thông số điều khiển