do-luong-cam-bien sấy gỗ

Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Nội Dung Đề Tài Đề tài: Hệ thống đo điều khiển nhiệt độ lị sấy cơng nghiệp: Giới hạn điều kiện: Thể tích lị: 20m3 – 40m3 Dải nhiệt độ làm việc từ 100C đến 600C Sai số phép đo nhiệt độ 1C Yêu cầu Tìm hiểu tổng quan lị sấy cơng nghiệp Lựa chọn cảm biến cần sử dụng cho hệ thống (nêu lý lựa chọn cảm biến thiết kế?) – Số lượng vị trí lắp đặt cảm biến ? Trình bày cụ thể cảm biến sử dụng ? Cách lựa chọn bố trí thiết bị khác (Sơ đồ khối) Sơ đồ khối hệ thống hệ thống Lựa chon phương án điều khiển (Mô tả cụ thể) Đánh giá sai số hệ thống (Giới hạn , nguyên nhân, biện pháp khắc phục ) Bài tập lớn mơn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Hạn chế thiết kế cách khắc phục Yêu cầu chung bố cục trình bày: Chương 1: Tổng quan hệ thống thiết kế Chương 2: Nội dung thực 2.12.22.32.42.5- Yêu cầu đề tài Các hướng giải Lý lựa chọn cho thiết kế Tính chọn thiết bị Phương án điều khiển Chương 3: Kết luận 3.13.23.3- Các kết đạt Các hạn chế thực Biện pháp khắc phục Mục lục Lời nói đầu Bài tập lớn mơn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 Khoa Điện Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện Trong kinh tế thị trường mở cửa nước ta nay, việc mở rộng thương mại giao lưu kinh tế nước khu vực giới xu tất yếu Trong lĩnh vực gỗ ngày sử dụng rộng rãi đa dạng phong phú Trong ngành xây dựng, ngành chế tạo máy, ngành giao thông vận tải, ngành điện, ngành hàng hải, nhiều ngành khác… Qua ta thấy gỗ ngày sử dụng rộng rãi, nhu cầu sử dụng gỗ ngày cao địi hỏi chất lượng tốt Để gỗ có chất lượng tốt kỹ thuật sấy gỗ đóng vai trò quan trọng Sấy gỗ sản xuất gỗ làm tăng chất lượng gỗ, làm tăng độ bền lý, tránh tượng co rút nứt nẻ gỗ, giảm trọng lượng gỗ khâu vận chuyển, hạn chế phát sinh nấm côn trùng phá hoại gỗ, nâng cao tuổi thọ gỗ Để có sản phẩm đạt chất lượng cao khơng thể thiếu dụng cụ đo thiết bị đo nhiệt độ Đo nhiệt độ có tầm quan trọng đặc biệt công nghiệp Đo nhiệt độ cơng nghiệp ln gắn liền với quy trình cơng nghệ sản xuất, việc đo kiểm soát nhiệt độ tốt định nhiều đến chất lượng sản phẩm trongcác ngành công nghiệp thực phẩm, luyện kim, gốm sứ, cơng nghiêp sấy sấy gỗ vv… Do thời gian trình độ cịn hạn chế, cịn thiếu kinh nghiệm thực tế nên không tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để chúng em hồn thiện thiết kế Xin chân thành cảm ơn! Bài tập lớn mơn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG THIẾT KẾ 1.1 Tổng quan lị sấy gỗ cơng nghiệp - Khái niệm sấy gỗ Sấy gỗ trình khử ẩm từ gỗ cách làm chất ẩm gỗ bay Trong kỹ thuật người ta nén vật liệu để đẩy ẩm gỗ người ta không dung cách gỗ cần đảm bảo hình dạng đẹp ban đầu để gia cơng sản xuất tạo hình khác - Mục đích sấy gỗ Mục đích cơng nghệ sấy gỗ làm thay đổi , giảm độ ẩm cho phù hợp với môi trường sử dụng yêu cầu công nghệ gia công gỗ Sự thay đổi độ ẩm gỗ dẫn đến thay đổi hình dạng , kích thước gỗ Vì độ ẩm chi tiết gỗ cần phải ổn định để ổn định hình dạng kích thước gỗ kết cấu hay cơng trình Tóm lại , mục đích cơng nghệ sấy gỗ là: + Để đề phòng trước thay đổi hình dạng kích thước chi tiết gia công sử dụng + Giúp gỗ không bị mốc , mục , mọt , mối xâm hại Giữ ổn định cơng trình sản phẩm gỗ + Sấy gỗ để giảm trọng lượng chi tiết , cơng trình gỗ , đảm bảo chất lượng độ đẹp bề mặt - Các khuyết tật gỗ sấy sản sinh trình sấy Gỗ bị cong vênh phận gỗ co rút không đồng sinh ( co rút không đồng theo chiều thớ gỗ khác nhau) Cong vênh loại ván khác khác , vấn tiếp tuyến quan nghiêm trọng Để hạn chế mức độ cong vênh cần tuân theo biện pháp sau: xếp đống Bài tập lớn môn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện cần sử dụng kê có bề dày đề phải đặt vị trí kê , cự ly kê không nên cách xa Gỗ bị nhăn mặt biểu biến dạng mãnh liệt Khuyết tật xảsy số loại gỗ định Để tránh tượng , sấy không nên sử dụng nhiệt độ cao Gỗ bị nứt nẻ phát sinh áp suất lớn bên gỗ làm cho thớ gỗ bị phá hoại Ứng suất hình thành giai doạn sấu đầu gây nên nứt ngồi Cịn ứng xuất hình thành giai đoạn sau gây nứt nẻ bên Để tránh tượng chugns ta thiết không hạ thấp độ ẩm môi trường sấy xuống đáng 1.2 Tổng quan thiết kế lị sấy Các thơng số kích thước lị : + Chiều rộng tác dụng lò : 2m + Chiều dài tác dụng lò :5m + Chiều cao tác dụng lò :3m Lò làm việc với dải nhiệt từ 100C đến 600C Lò sấy lò sấy kiểu buồng, nằm ngang dùng khơng khí nóng để sấy gỗ xếp bên Ở đầu lị sấy có cửa để đưa sản phẩm cần sấy vào hoàn thành q trình cơng nghệ sấy Dàn sấy làm sắt hệ thống xe goòng để xếp gỗ cần sấy Sàn lò sấy gắn cố định hệ thống đường ray dẫn xe goòng Hệ thống ray kéo dài hai đầu lò sấy khoảng vừa đủ để bốc xếp sản phẩm cần sấy Quạt thổi khí lị lắp đặt khung bệ chắn có van để điều chỉnh lưu lượng cho thích hợp Phần kết nối đầu vào Bài tập lớn môn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Điện quạt có ống giảm rung nhằm mục đích giảm tối thiểu rung động quạt gió làm việc với hệ thống Bộ gia nhiệt lò sấy cấu thành từ đốt điện trở có vỏ thép khơng gỉ, cách điện để đảm bảo an toàn Hệ thống ống dẫn khơng khí nóng nối từ gia nhiệt theo hai đường ống nhánh phân phối cho hai bên thành lị theo cửa thổi khí, phân phối khí nóng từ lên Phía thành lị hệ thống ống thu khí tái tuần hồn nối vào tới miệng hút quạt thổi khí Cịn quạt để đối lưu khuếch tán khơng khí nóng lị sấy Cảm biến đo nhiệt độ bố trí vị trí khơng bị ảnh hưởng nhiệt độ bên thiết bị gia nhiệt lò sấy đảm để đảm bảo độ xác CHƯƠNG 2: NỘI DUNG THỰC HIỆN 2.1- Yêu cầu đề tài Tìm hiểu tổng quan lị sấy cơng nghiệp Lựa chọn cảm biến cần sử dụng cho hệ thống (nêu lý lựa chọn cảm biến thiết kế?) – Số lượng vị trí lắp đặt cảm biến ? Trình bày cụ thể cảm biến sử dụng ? Cách lựa chọn bố trí thiết bị khác (Sơ đồ khối) Sơ đồ khối hệ thống hệ thống Lựa chon phương án điều khiển (Mô tả cụ thể) Đánh giá sai số hệ thống (Giới hạn , nguyên nhân, biện pháp khắc phục ) Hạn chế thiết kế cách khắc phục Bài tập lớn môn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện 2.2- Các hướng giải Các loại cảm biến nhiệt độ Cặp nhiệt điện (Thermocouple) - Cấu tạo: Gồm chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính đầu - Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho sức điện động nhiệt điện thay đổi ( mV) - Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao - Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số Độ nhạy không cao - Thường dùng: Lị nhiệt, mơi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén, … - Dải đo: -100 ~ 1400 độ C - Ứng dụng: sản xuất công nghiệp, luyện kim, giáo dục hay gia công vật liệu… Nhiệt điện trở (Resitance temperature detector –RTD) - Cấu tạo RTD gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Nikel, Platinum,… quấn tùy theo hình dáng đầu đo - Nguyên lí hoạt động: Khi nhiệt độ thay đổi điện trở hai đầu dây kim loại thay đổi, tùy chất liệu kim loại có độ tuyến tính khoảng nhiệt độ định - Ưu điểm: độ xác cao Cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn, chiều dài Bài tập lớn môn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Điện dây không hạn chế - Khuyết điểm: Dải đo bé Cặp nhiệt điện, giá thành cao Cặp nhiệt điện - Dải đo: -200~700 độ C - Ứng dụng: Trong ngành công nghiệp chung, lị sấy, cơng nghiệp mơi trường hay gia cơng vật liệu, hóa chất… Điện trở oxit kim loại (Thermistor) - Cấu tạo: Làm từ hổn hợp oxid kim loại: mangan, nickel, cobalt,… - Nguyên lý: Thay đổi điện trở nhiệt độ thay đổi - Ưu điểm: Bền, rẽ tiền, dễ chế tạo - Khuyết điểm: Dãy tuyến tính hẹp - Dải đo: 50 độ C - Ứng dụng: Làm chức bảo vệ, ép vào cuộn dây động cơ, mạch điện tử - Có hai loại thermistor: Hệ số nhiệt dương PTC- điện trở tăng theo nhiệt độ; Hệ số nhiệt âm NTC – điện trở giảm theo nhiệt độ Thường dùng loại NTC Cảm biến nhiệt bán dẫn Bài tập lớn mơn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện - Cấu tạo: Làm từ loại chất bán dẫn - Nguyên lý: Sự phân cực chất bán dẫn bị ảnh hưởng nhiệt độ - Ưu điểm: Rẻ tiền, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản - Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, bền - Dải đo: -50 ~ 150 độ C - Ứng dụng: Đo nhiệt độ không khí, dùng thiết bị đo, bảo vệ mạch điện tử Nhiệt kế xạ (Hay hỏa kế) - Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học - Nguyên lý: Đo xạ lượng vật mang nhiệt có tượng xạ lượng Và lượng xạ có bước sóng định Hỏa kế thu nhận bước sóng phân tích nhiệt độ vật cần đo - Ưu điểm: Dùng môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi trường đo môi trường mà cảm biến thông thường khơng thể tiếp xúc ( lị nung thép, hóa chất ăn mịn mạnh, khó đặt cảm biến) - Khuyết điểm: Độ xác khơng cao, đắt tiền - Ứng dụng: Làm thiết bị đo cho lò nung - Dải đo: -97 ~ 1800 độ C Hỏa kế gồm có loại : Hỏa kế xạ, hỏa kế cường độ sáng, hỏa kế màu sắc Bài tập lớn mơn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện 2.3 Lý lựa chọn cho thiết kế - Lựa chọn cảm biến cần cho hệ thống Trong phạm vi đề tài xét tới loại cảm biến cảm biến nhiệt bán dẫn nhiệt điện trở Ta thấy có đầy đủ tính đáp ứng yêu cầu đề tài như: + Dải đo lò : 100C đến 600C + Sai số nhiệt độ nhỏ 1% Nhưng nói chung loại cảm biến nhiệt bán dẫn bền chịu mơi trường khắc nghiệt nên ảnh hưởng tới chất lượng hoạt động liên tục lò Và cách đặt cảm biến nhiệt bán dẫn mạch phải lị nên khơng đảm bảo Vì chúng em chọn cảm biến nhiệt điện trở phù hợp công nghiệp đề tài - Lựa chọn điều khiển Hiện điều khiển nhiệt độ có độ xác tính tin cậy cao cho việc điều khiển hệ thống nhiệt độ công nghiệp Bộ điều khiển nhiệt độ cho phép cài đặt nhanh chóng, cung cấp việc giám sát nhiệt độ điều khiển hàng loạt ứng dụng với thiết kế giá tốt, dễ vận hành có độ xác tính tin cậy cao tuổi thọ cao đáp ứng tốt cho cơng nghiệp 2.4 Tính chọn thiết bị -Chọn cảm biến nhiệt độ Chọn cảm biến nhiệt điện trở (hay gọi can nhiệt) Pt100 Cụ thể cảm biến nhiệt E52MY Hãng sản xuất : Omron (Nhật bản) -Dải đo: - 400 độ C - Chiều dài can: 10 cm D=6.3 mm - Cách điện cho dây dẫn bên trong: ceramic - Vật liệu đầu bao dây: Khuôn nhôm đúc màu xanh Bài tập lớn môn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 10 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện - Vật liệu ống bảo vệ: SUS 316 ống đúc - Nhiệt độ môi trường cho đầu đấu dây: - 80 độ C - Loại dây dẫn: dây Hình dạng Pt100 (E52MY) Cấu tạo Pt-100 Cấu tạo Pt100 từ dây kim loại platinum tên gọi Pt-100 tức đặt mơi trường có nhiệt độ 00C (nước đá) điện trở 100 ơm Cứ tăng khoảng 10C điện trở tăng lên khoảng 0.39 ôm Bài tập lớn môn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 11 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện - Công thức điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ PT100: Cảm biến Pt100 cấu tạo dây kim loại plantium dựa nguyên tắc thay đổi điện trở kim loại theo nhiệt độ(Theo phương trình Callendar-vab dusen) + Trong khoảng nhiệt độ từ 0-1000 C ta tính sau: R t = R (1+0,391%T) Với: Rt : Điện trở nhiệt độ T R0 =100Ω điện trở 00 C Tức tăng 10 C điện trở Pt100 tăng 0,391Ω Với sai số nhiệt độ ±0,50C Ta đo Pt100 sau: Ở 00C điện trở Pt100 100 Ω nên để cầu wheatstone cân điện trở R1 , R2, R3 ta chọn 100 Ω L điện trở dây nối , Eo điện áp cung cấp , Es điện áp ngõ Bài tập lớn mơn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 12 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Điện -Chọn điều khiển nhiệt độ Bộ điều khiển nhiệt độ TZ4ST hãng Autonics Với điều khiển nhiệt độ phù hợp với đề tài sử dụng cảm biến Pt100 , lựa chọn điều khiển on / off Với relay ngõ on nhiệt độ lò nhiệt điểm đặt off nhiệt độ đến điểm đặt Nhiệt độ đặt giá trị mà người vận hành mong muốn, cấp điện sợi nung giá trị nhiệt độ lò nhiệt thấp giá trị đặt tắt nguồn cấp điện cho sợi nung Bài tập lớn môn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 13 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Điện nhiệt độ đến điểm đặt Kết tốt hoạt động on-off đạt biên độ biến thiên nhỏ Chương 3: Kết luận 3.1- Các kết đạt Hiểu rõ hệ thống đo điều khiển nhiệt độ lị sấy gỗ cơng nghiệp, cách chọn loại cảm biến nhiệt, cách lắp đặt vị trí thiết bị cảm biến cho phù hợp Nâng cao khả khai thác thông tin qua phượng tiện internet, khả làm việc nhóm 3.2- Các hạn chế thực Do khơng có kinh nghiệm thực tế nên làm cịn nhiều sai sót việc dự liệu tình thực tế xảy Do kiến thức hạn chế nên làm đưa nội dung, cách thức áp dụng, biện pháp khắc phục trường hợp xảy lỗi theo lý thuyết 3.3- Biện pháp khắc phục Tìm kiếm thơng tin internet cách sâu rộng thông qua diễn đàn công nghệ, trang wed cơng nghệ để tìm hiểu cách thức lắp đặt thực tế Đi tìm hiểu thực tế khu công nghiệp xưởng gỗ ( ) Tìm kiếm thơng tin, liệu thông qua thầy cô giảng viên trường Bài tập lớn môn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 14 Trường Đại Học Cơng Nghiệp Hà Nội Khoa Điện MỤC LỤC Trang Nội dung đề tài Lời nói đầu Chương 1: Tổng quan hệ thống thiết kế Chương 2: Nội dung thực Yêu cầu đề tài Các hướng giải Lý lựa chọn cho thiết kế Tính chọn thiết bị Phương án điều khiển 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 10 Chương 3: Kết luận 3.1 3.2 3.3 14 16 Các kết đạt Các hạn chế thực Biện pháp khắc phục Mục lục Bài tập lớn môn Đo Lường – Điều Khiển Tự động hóa – K8 15 17