MÔ HÌNH TỰ ĐỘNG CẤP NƯỚC VÀ GIÁM SÁT BƠM CẤP NƯỚC NỒI HƠI

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MƠ HÌNH TỰ ĐỘNG CẤP NƢỚC VÀ GIÁM SÁT BƠM CẤP NƢỚC NỒI HƠI HẢI PHỊNG - 2015 BỘ GIAO THƠNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP NƢỚC VÀ GIÁM SÁT BƠM CẤP NƢỚC NỒI HƠI NGÀNH: KỸ THUẬTĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ; MÃ SỐ: D520216 CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG TÀU THUỶ (D103) Ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Đồng Xn Thìn HẢI PHỊNG – 2015 LỜI CẢM ƠN Sau bốn năm học tập trƣờng dƣới dạy dỗ bảo tận tình Thầy, cô mà em học hỏi đƣợc nhiều điều Từ mà em hồn thiện hơn, trƣởng thành sống Em xin cảm ơn tồn thể các Thầy, giáo trƣờng nói chung Thầy, giáo khoa Điện – Điện Tử nói riêng.Đặc biệt ThS.Đồng Xn Thìn trình làm đồ án tốt nghiệp giúp đỡ em nhiều Em xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan em trình bày đồ án tốt nghiệp em làm dƣới sựhƣỡng dẫn giúp đỡ ThS.Đồng Xuân Thìn kiến thức em tìm hiểu Sinh viên Nguyễn Văn Đức DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Sơ đồ tuần hồn nồi Hình 1.2 Nồi ống nước nồi ống lửa Hình 1.3 Nồi đặt nằm nồi đặt đứng Hình1 Nồi tuần hoàn tự nhiên, nồi tuần hoàn cưỡng bức, nồi khơng có tuần hồn Hình 1.5 Cấu trúc nồi nằm ngang Hình 1.6 Cấu trúc nồi thẳng đứng Hình 1.7 Nguyên lý hoại động cỏ nồi đốt dầu Hình 1.8 Quạt gió 12 Hình 1.9 Hệ thống cấp nhiên liệu 13 Hình 1.10 Biến áp đánh lửa 14 Hình 1.11 Hệ thống cấp nước nồi 14 Hình 2.1 Sơ đồ kết nối với Arduino 16 Hình 2.2 Sơ đồ kết nối mạch ngồi 17 Hình 2.3 Sơ đồ khối mạch relay 19 Hình 2.4 Sơ đồ mạch in relay 20 Hình 2.5 Hình 3D mạch relay sau vẽ 20 Hình 2.6 Hình mạch relay sau làm 21 Hình 2.7 Card ardunio thực tế sử dụng mơ hình 22 Hình 2.8 Bắt đầu cài đặt LabView 23 Hình 2.9 Giao diện điều khiển máy tính 25 Hình 2.10 Chương trình 27 Hình 2.11 Chương trình để thị đèn 28 Hình 3.1 Ảnh thực nút ấn đơn 29 Hình 3.2 Ẩnh thục tế nút ấn kép 32 Hình 3.3 Ảnh thực tế còi báo 32 Hình 3.4 Ảnh thực tế đèn báo 32 Hình 3.5 Hình mặt ngồi hệ thống 34 Hình 3.6 Hình bên hệ thống 34 Hình 3.7 Hình dây còi đèn 35 Hỉnh 3.8 Khi hệ thống trạng thái bình thường (mức nước nằm 36 khoảng cho phép, bơm chưa chạy) Hình 3.9 Khi mực nước khoảng cho phép bơm chạy 36 (đèn báo chạy sáng) Hình 3.10 Khi mực nước xuống mức thấp hai (đèn báo chạy 37 sáng đèn báo mức hai sáng nhấp nháy) Hình 3.11 Khi mức nước giảm xuống mức ba (đèn báo chạy 38 sáng, đèn báo mức hai mức ba sáng nhấp nháy MỤC LỤC LỜI NÓ ĐẦU 1.1 Tổng quan nồi tàu thuỷ 1.1.1 Các khái niệm 1.1.2 Chu trình tuần hồn nồi 1.1.3 Các yêu cầu nồi tàu thuỷ 1.2 Phân loại 1.2.1 Theo công dụng nồi 1.2.2 Theo áp suất 1.2.3 Theo chuyển động khí cháy nƣớc 1.2.4 Theo nguồn lƣợng sử dụng 1.2.6 Theo nguyên lý tuần hoàn 1.3 Cấu trúc nồi 1.3.1 Cấu trúc nồi nằm ngang 1.3.2 Cấu trúc nồi thẳng đứng 1.4 Nguyên lý hoạt động nồi 1.5 Các thiết bị, hệ thống phục vụ cho hoạt động nồi 10 1.5.1 Hệ thống cung cấp khơng khí 11 1.5.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu 11 1.5.4 Hệ thống cấp nƣớc nồi 13 1.5.5 Hệ thống phân phối 14 1.5.6 Bộ điều khiển trung tâm nồi 14 CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG PHẦN CỨNG VÀ THIẾT KẾGIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN 15 2.1 Thiết kế phần cứng 15 2.2 Card Arduino 20 2.3 Thiết kế giao diện giám sát điều khiển 22 2.3.1 Phần mềm LABVIEW 22 2.3.2 Thiết kế giao diện điều khiển 23 2.3.4 Viết chƣơng trình điều khiển 25 CHƢƠNG 3: LÀM MƠ HÌNH VÀ THỬ NGHIỆM 28 3.1 Các linh kiện sử dụng 28 3.1.1 Nút ấn đơn 28 3.1.2 Cấu tạo nút ấn kép 29 3.1.3 Còi báo, đèn báo 30 3.3 Hình ảnh thực tế hệ thống 31 3.4 Thử nghiệm hệ thống 32 LỜI NÓ ĐẦU Là sinh viên trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam học tập khoa Điện - Điện tử Sau khoảng thời gian học tập rèn luyện trƣờng, em đƣợc trang bị tƣơng đối đầy đủ kiến thức hệ thống điện tàu thuỷ đƣợc tiếp cận với trang thiết bị, cơng nghệ điều khiển đại đƣợc áp dụng nhiều tàu vận tải giới nhƣ Việt Nam Đƣợc trí Ban chủ nhiệm Khoa, em đƣợc giao đề tài thiết kế tốt nghiệp: “Mô hình tự động cấp nƣớc giám sát bơm nƣớc nồi hơi” Qua trình tìm hiểu nghiên cứu hệ thống nồi số tàu với nỗ lực thân hƣớng dẫn nhiệt tình thầy giáo hƣớng dẫn Th.S Đồng Xuân Thìn thầy giáo khoa Điện - Điện tử trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp cách tốt Tuy nhiên trình độ hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp em tránh khỏi thiếu sót Em mong đƣợc đƣợc bảo thầy cô để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Đồng Xn Thìn tồn thể thầy cô công tác Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Hải Phòng, ngày tháng 12 năm 2015 Nguyễn Văn Đức CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NỒI HƠI TÀU THUỶ 1.1 Tổng quan nồi tàu thuỷ 1.1.1 Các khái niệm - Nồi tàu thuỷ thiết bị sử dụng nhiệt từ chất đốt để chuyển nƣớc từ dạng lỏng sang dạng hơi, có nhiệt độ áp suất cao - Về mặt lý thuyết nồi sử dụng nguyên lý trao đổi nhiệt Các thành phần tham gia trao đổi nhiệt là: khí cháy nƣớc Mục đích q trình nhằm biến nƣớc thành có nhiệt độ áp suất cao để đem sử dụng - Công dụng nồi là: cấp nƣớc cho thiết bị động lực nƣớc chính, cho máy phụ, hâm sấy nhiên liệu, thiết bị phụ nhu cầu sinh hoạt thuyền viên tàu - Nồi là: nồi đƣợc sử sụng tàu dùng động nƣớc để truyền động cho chân vịt - Nồi phụ là: nồi đƣợc sử dụng tàu có máy chạy dầu nặng (dùng để hâm dầu FO HFO) để phục vụ sinh hoạt (sƣởi ấm, hâm nƣớc sinh hoạt) - Nồi khí xả là: loại nồi tận dụng nhiệt độ cao khí xả máy để sinh Nồi đƣợc sử dụng tàu chạy biển 1.1.2 Chu trình tuần hồn nồi Hình thể chu trình làm việc nồi nói chung, qua ta thấy đƣợc giai đoạn trình sinh Nƣớc nồi hơi, đƣợc trao đổi nhiệt với khói lò chuyển thành nƣớc bão hồ, khỏi nồi qua van chính, đƣợc dẫn qua phận nhiệt để gia nhiệt thành nhiệt Rồi đƣợc dẫn vào tuabin để giãn nở sinh cơng, sau khỏi tuabin đƣợc dẫn vào bầu ngƣng b Giao diện sau hồn thành Hình 2.9: Giao diện điều khiển máy tính - Khi điều khiển máy tính ta khởi chạy chƣơng trình xuất giao diện nhƣ Lúc chƣơng trình chạy vào phần điều khiển tự động Sẽ vào mức nƣớc nồi thời điểm mà máy tính gửi lệnh tƣơng ứng xuống cho Card Arduino thực - Nếu mức nƣớc dƣới mức thấp máy tính gửi tín hiệu xuống để khởi động bơm đồng thời hình giám sát đèn màu xanh sáng báo bơm chạy Sau khoảng thời gian bơm chạy mà khơng có tín hiệu từ cảm biến áp lực bơm đèn màu nâu sáng báo cố dừng bơm - Còn bơm cấp nƣớc vào nồi đạt mức cao máy tính gửi tín hiệu xuống để dừng bơm đồng thời đèn màu xanh tắt để báo bơm dừng - Sau mực nƣớc giảm xuống dƣới mức cao bơm chƣa đƣợc khởi động lại Phải đến mực nƣớc giảm xuống dƣới mức thấp bơm đƣợc chạy lại - Còn mức nƣớc giảm xuống dƣới mức thấp hai lúc đèn màu cam sáng nhấp nháy - Khi mức nƣớc giảm xuống dƣới mức thấp ba đèn màu xanh lục sáng đồng thời đèn màu nâu sáng báo cố gửi tín hiệu dừng hệ thống 24 - Ngƣời điều khiển giám sát muốn điều khiển khởi động dừng bơm cần kích vào nút ấn start stop hình Nhƣng bơm chạy chế độ tự động rồi, ngƣời điều khiển kích vào nút start máy tính khơng gửi tín hiệu start xuống - Còn có báo động để khẳng định báo động ngƣời điều khiển cần kích vào nút ấn buzzer stop lúc đèn màu nâu sáng liên tục gửi lệnh khẳng định báo động xuống cho Card Arduino 2.3.4 Viết chương trình điều khiển a Các khối đƣợc sử dụng - Khối bắt đầu để khởi tạo thƣ viện hệ thống cho toàn chƣơng trình - Khối kết thúc để kết thúc chƣơng trình có lệnh dừng Các khối thiết lập cổng com để thiết lập thông số cho cổng - com, nhƣ chọn cổng com, cài đặt tốc độ baus, chọn lại mạch kết nối chọn lại cáp kết nối - Khối cài đặt tín hiệu đầu vào đầu cho chân để cài đặt chức cho chân ta muốn sử dụng chân nhận tín hiệu vào hay xuất tín hiệu - Khối đọc tín hiệu đầu vào số dùng để ghi tín hiệu vào từ cảm biến - Khối đƣa tín hiệu đầu số để xuất tín hiệu relay 25 - Khối đọc tín hiệu analog Các khối so sánh so sánh giá trị chân x1 x2 xuất tin hiệu - Các khối and, or b Chƣơng trình điều khiển - Chƣơng trình điều khiển đƣợc viết phần mềm LabView Đây phần mềm lập trình sơ đồ khối Nên đƣợc thể cách trực quan, dễ dàng việc lập trình Vì mà ngày nhiều ngƣời sử dụng phần mềm Hình 2.10 Chương trình - Chƣơng trình đƣợc bắt đầu bắng khối thiết lập cho cổng com Rồi tới khối bắt đầu Khối sẽxuyên suốt đến khối kết thúc kết nối với lệnh chƣơng trình để cung cấp thƣ viện cho khối Ngồi đƣờng cung cấp liệu có đƣờng kiểm tra lỗi chạy song song với đƣờng Tiếp theo vòng lặp Do – While đƣợc thể đƣờng đen in đậm bao quanh 26 Tiếp đến lệnh cài đặt cho chân chân xuất tín hiệu hay đọc tín hiệu vào dạng số dạng analog Sau cài đặt xong chân ta dùng lệnh logic so sánh để xây dựng nên chƣơng trình Hình 2.11: Chương trình để thị đèn - Chƣơng trình để thị đèn củng bao gồm vòng lặp Do – While lớn hai vòng lặp Do – While bé kết hợp với lệnh logic để tạo trễ tạo xung nhấp nháy cho đèn 27 CHƢƠNG 3: LÀM MƠ HÌNH VÀ THỬ NGHIỆM 3.1 Các linh kiện sử dụng 3.1.1 Nút ấn đơn Hình 3.1: Ảnh thực nút ấn đơn - Cấu tạo nút ấn đơn Nút ấn Lò xo nút ấn Trụ để gắn tiếp điểm thƣờng đóng thƣờng mở Tiếp điểm thƣờng mở Tiếp điểm thƣờng đóng 28 - Nguyên lý hoạt động: Khi ta ấn vào nút ấn (1) làm cho trụ đỡ số (3) xuống Sẽ kéo theo giá đỡ tiếp điếm di chuyển xuống làm cho tiếp điểm thƣờng đóng mở (4), tiếp điểm thƣờng mở lại đóng vào (5) Khi ta bỏ tay nhờ lực đẩy lò xo số (2) phuc hồi tiếp điểm trở lại trang thái lúc đầu 3.1.2 Cấu tạo nút ấn kép Hình 3.2: Ẩnh thục tế nút ấn kép 29 - Cấu tạo nút ấn kép: Nút ấn Lò xo nút ấn Trụ để gắn tiếp điểm thƣờng đóng thƣờng mở Tiếp điểm thƣờng mở 10 Tiếp điểm thƣờng đóng - Nguyên lý hoạt động: Khi ta ấn vào nút ấn (1) làm cho trụ đỡ số (3) xuống Sẽ kéo theo giá đỡ tiếp điếm di chuyển xuống làm cho tiếp điểm thƣờng đóng mở (4), tiếp điểm thƣờng mở lại đóng vào (5) Khi ta bỏ tay nhờ lực đẩy lò xo số (2) phuc hồi tiếp điểm trở lại trang thái lúc đầu 3.1.3 Còi báo, đèn báo Hình 3.3: Ảnh thực tế còi báo Hình 3.4: Ảnh thực tế đèn báo 30 3.3 Hình ảnh thực tế hệ thống Hình 3.5 Hình mặt ngồi hệ thống Hình 3.6: Hình bên hệ thống 31 Hình 3.7: Hình dây còi đèn 3.4 Thử nghiệm hệ thống - Sau số hình ảnh mơ hình giao diện giám sát máy tính chế độ: Hỉnh 3.8: Khi hệ thống trạng thái bình thường (mức nước nằm khoảng cho phép, bơm chưa chạy) 32 Hình 3.9: Khi mực nước khoảng cho phép bơm chạy (đèn báo chạy sáng) Hình 3.10: Khi mực nước xuống mức thấp hai (đèn báo chạy sáng đèn báo mức hai sáng nhấp nháy) 33 Hình 3.11: Khi mức nước giảm xuống mức ba (đèn báo chạy sáng, đèn báo mức hai mức ba sáng nhấp nháy) - Khi mực nƣớc xuống dƣới mức ba mức hai, đèn còi báo động, Nhƣng mực nƣớc đƣợc cấp dâng lên mức thấp hai mức thấp hai báo động hết - Sau làm xong em tiến hành chạy thử số lần để kiểm tra ổn định độ xác, hợp lý hệ thống Thì em thấy mơ hình chạy ổn định khoảng thời gian dài Các chức điều khiển đáp ứng đủ so với u cầu tốn Nhƣng thiếu kinh nghiệm thực tế nên bố trí có nhƣng chỗ chƣa thật hợp lý quy mơ bé 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bài giảng chi tiết Hệ thống tự động tàu thủy, Đại học Hàng Hải Việt Nam Bài giảng chi tiết Máy tàu thủy, Đại học Hàng Hải Việt Nam 35 KẾT LUẬN Sau ba tháng cố gắng nỗ lực tìm hiểu nghiên cứu với hƣớng dẫn tận tình thầy Th.sĐồng Xn Thìn, em hồn thành xong đồ án tốt nghiệp với nội dung sau: Chƣơng 1: Tổng quan nồi tàu thủy Chƣơng 2: Xây dựng phần cứng thiết kế giao diện điều khiển Chƣơng 3: Làm mơ hình thử nghiệm Bằng kiến thức có đƣợc q trình học tập trƣờng thời gian thực tập nhà máy kết hợp tham khảo số tài liệu có liên quan em hoàn thành đồ án với cách tốt nhất.Trong trình làm đồ án, thân em cố gắng nhiều, song kiến thức nhƣ tầm nhìn thực tế hạn chế, nên khơng tránh khỏi khiếm khuyết Em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp, giúp đỡ thầy cô khoa để đề tài tốt nghiệp em đƣợc hoàn thiện Một lần em xin đƣợc gửi lời cám ơn đến thầy Th.s Đồng Xn Thìn thầy khoa Điện- Điện tử giúp đỡ em suốt thời gian qua Em xin chân thành cảm ơn! 36 NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Tinh thần thái độ, cố gắng sinh viêntrong trình thực Đồ án Đánh giá chất lƣợng Đồ án tốt nghiệp (so với nội dung yêu cầu đề mặt: lý luận, thực tiễn, chất lƣợng thuyết minh bản v ẽ): Chấm điểm giảng viên hƣớng dẫn (Điểm ghi số chữ) Hải Phòng, ngày tháng năm 20 Giảng viên hướng dẫn 37 ĐÁNH GIÁ CỦA NGƢỜI PHẢN BIỆN Đánh giá chất lƣợng Đồ án tốt nghiệp mặt: thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý thuyết, vận dụng vào điều kiện cụ thể, chất lƣợng thuyết minh vẽ, mơ hình (nếu có) …: Chấm điểm ngƣời phản biện (Điểm ghi bằngsố chữ) Hải Phòng, ngày Ngườiphảnbiện 38 tháng năm 2015 ...BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM NGUYỄN VĂN ĐỨC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP NƢỚC VÀ GIÁM SÁT BƠM CẤP NƢỚC NỒI HƠI NGÀNH: KỸ... nghiệp em làm dƣới sựhƣỡng dẫn giúp đỡ ThS.Đồng Xuân Thìn kiến thức em tìm hiểu Sinh viên Nguyễn Văn Đức DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Số hình Tên hình Trang Hình 1.1 Sơ đồ tuần hồn nồi Hình 1.2 Nồi ống... Thìn tồn thể thầy cơng tác Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam Hải Phòng, ngày tháng 12 năm 2015 Nguyễn Văn Đức CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NỒI HƠI TÀU THUỶ 1.1 Tổng quan nồi tàu thuỷ 1.1.1 Các khái niệm