HỆ THỐNG CUNG cấp nước NÓNG có NHIỆT độ ổn ĐỊNH được điều KHIỂN và GIÁM sát BẰNG máy TÍNH

Trang 1

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP ` CHUYÊN NGÀNH CƠ TIN KỸ THUẬT LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP Đề Tai:

HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG CÓ NHIỆT ĐỘ ỔN ĐỊNH ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT BẰNG MÁY TÍNH

CBHD : Th§ LÊ VĂN TIẾN DŨNG

KS LUU HOANG HAI

SVTH : PHẠM NGỌC QUỲNH ANH (99KC002)

PHAN XUAN KHIEM (99KC037)

Trang 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Trường ĐHDL Kỹ Thuật Công Nghệ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Khoa Cơ Khí Tự Động — Robot Meee A

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Chú ý: sinh viên phải đán tờ này vào trang thứ nhất của bản thuyết minh.)

HỌ VÀ TÊN :PHẠM NGỌC QUỲNH ANH MSSV :99KC002

PHAN XUÂN KHIÊM M§SSV :99KC037

NGUYÊN THỊ HỒNG PHƯƠNG MSSV :99KC067 NGÀNH : CƠ - TIN KỸ THUẬT LỚP :99KCOI

1 Đầu để Đồ án:

HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG CÓ NHIỆT ĐỘ ỔN ĐỊNH

TRONG PHAM VI CHO PHEP ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÁY TÍNH

2 Nhiệm vụ ( yêu cầu về nội dung và số liệu ban dau): , - " * , } WS fe - : a + 0425 22/a.£- (lẪ 2.0Q chen

3 Ngày giao nhiệm vụ Đề án:

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ Đồ án: ⁄ FAG: Eft

5 Họ và tên người hướng dẫn: Phần hướng dẫn

wD

TAS Winam 1a yy 2 oe eee

Ngày dcthang, nim 2005

CHỦ NHIỆM KASH! OA NGƯỜI HƯỚNG DẪN CHÍNH

(Ky va gh lỗ K#I3UĐÔNG- ROBOT (Ký và ghi rõ họ tên)

a ot

Love PS: Leow 1? 7

Trang 3

BỘ GIÁO DỤC và ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Đại Học DL Kỹ Thuật Công Nghệ Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

Khoa Cơ Khi Tự Động — Robot Hef HI I HE Tp.HCM, ngày 18 tháng 07 năm 2005 PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho cán bộ hướng dẫn) 1- Họ và TênSV: PHẠAM NGỌC QUỲNH ANH -~- MSSV: 99KC002 Ngành: CO TIN KY THUAT - LỚP :99KC01 2- Đề tài:

TRONG PHẠM VI CHO PHÉP ĐƯỢC ĐIÊU KHIEN VA GIAM SAT MAY TINH 3- tổng quát về bảng thuyết minh:

Số trang -8i Sốchương 420000 == Og

Số bang số liệu 0%, SOhinhv8 —— bh

Số tài liệu thanh khảo -46 _ Phẩn mến tính toán — ~ Ce

Hién vat(sin phdm) 1M0fwhsMach ah Thuyét minh bing may tinh: O4 -

4- Tổng quát về các bản vẽ:

- Tổng số bản vẽ ƠÍ Bản A0 0 Bần AI Bản A2 Khổ khác

- Sổ bắn vẽ vẽ tay: Số bản vẽ trên máy tính ÔÁ

5- Nội dung và những tu điểm của Đồ An Tốt Nghiệp:

6- Những thiếu xót chính của Đề Ấn Tốt nghiệp:

T71 SA / 222.7} X77 TK OO

Diy Tats ahaha chat yt, baa! iy bra (hin, Ai!

7- Đề nghị: Được bảo vệ M; Bổ sung thêm để bảo vệ L1; Không được bảo vệL] Thay Cô hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

[raw Ue borg

Trang 4

BỘ GIAO DUC va DAO TAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Khoa Cơ Khi Tự Động — Robot 00000001000

Tp.HCM, ngày 18 tháng 07 năm 2005

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dănh cho cán bộ hướng dẫn}

1- Họ và TênSV: | PHAN XUAN KHIEM - MSSV: 99KC037 Nganh: CƠ TIN KỸ THUẬTT -~ ~~~~-~~~~~~~~~~ LỚP :99KCOI 2- Dé tài:

TRONG PHAM VICHO PHEP BUGC DIEU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MAY TÍNH 3- tổng quát về bảng thuyết minh:

Số trang _Ò4 Số chương _—-0É

Số bảng số liệu = Số hình vẽ m=¬

Số tài liệu thanh khảo -4Ê Phần mễn tính tốn ——-Í a

Hiện vật(sản phẩm) 446 đùnh + øelsdf*Tnuyết minh bing may tính: -ÒŸ' 4- Tổng quát về các bản vẽ:

- Tổng số bản vẽ @ Bản A0 04 Bắn A1 Bản A2 Khổ khác - Số bản vẽ vẽ tay: Số bản vẽ trên máy tính 5- Nội dung và những ưu điểm của Đồ Ấn Tốt Nghiệp:

7- Đề nghị: Được bảo vệ M4; BS sung thêm để bảo vệ L]; Không được bảo vệL] Thầy Cô hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

S|

Trang 5

BO GIAO DUC va DAO TAO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Khoa Cơ Khi Tự Động — Robot, ARR AR AE

Tp.HCM, ngày 18 tháng 07 năm 2005

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho cán bộ hướng dẫn)

1- Họ và Tên SV: NGUYỄN THỊ HỒNG PHƯƠNG - MSSV: 99KC067

Nganh: CO TIN KY THUAT - LỚP :99KC01 2- Đề tài:

'TRONG PHẠM VI CHO PHÉP ĐƯỢC ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT MÁY TÍNH 3- tổng quát về bằng thuyết minh:

Số trang It S@chvong = - Of

Số bảng số liệu = ane Sốhnhvẽ —— £6 -

Số tài liệu thanh khảo -4© Phần mền tính toán — - Hiện vật(sản phẩm) Of Mehiah « manh din Thuyết minh bằng máy tính: -+“ - - 4- Tổng quát về các bản vẽ:

- Tổng số ban vé 04 Ban AO O4 Ban AI Bản A2 Khổ khác - Sổ bản vẽ vẽ tay: Số bản vẽ trên máy tính Ôi

5- Nội dung và những ưu điểm của Đô Ấn Tốt Nghiệp:

224.2

6- naa thiếu >> chính của De A An Tét foe s6

Ee The TS _

Trang 6

LOI cAM ON

Chúng em xin cảm ơn cdc Théy Cô trong ban giám hiệu Trường Đại Học Dân Lập Kỹ Thuật Công Nghệ, các Thay Cé trong Khoa Cơ Khí Tự Động — Robot đã giảng dạy

và tạo điều kiện tốt cho các em hoàn thành luận án này

Trong thời gian làm luận án, Kỹ sư Lưu Hoàng Hải đã tận tình hướng dẫn và tạo điều kiện cho chúng em hoàn

thành đề tài tốt nghiệp

Chúng em xin cảm ơn Thầy Lê Văn Tiến Dũng đã giúp đỏ, chỉ dẫn và tạo điều kiện cho chúng em được thực tập tốt ở phòng thí nghiệm cũng như truyền đạt cho chúng em những kinh nghiệm hữu ích Chúng em chân thành cảm ơn

các Thầy Cô trong Khoa Cơ Khí Tự Động — Robot đã giúp

chúng em trong thời gian qua

Với thời gian và kiến thức có hạn chắc chắn có nhiều sai sót rất mong quý Thầy Cô và các bạn thông cẩm và chỉ bảo thêm

TP.HCM ngày 18 tháng 07 năm 2005

SVTH: Phạm Ngọc Quỳnh Anh

Phan Xuân Khiêm

Trang 7

MỤC LỤC

Phần I : Giới thiệu tổng quan

Chương 1 : Giới thiệu về công nghệ sản xuất nước giải khát có gaz - 1 1.1 Vài nét giới thiệu về nước giải khát có gaz và ảnh hưởng của nó

trong đời sống con người + sàn 23+ tr 12221.111.111 1.2 Giới thiệu qui trình sản xuất nước giải khát có gaz

Chương 2 : Mục đích nghiên cứu và nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp 2.1 Mục đích nghiên CỨU -.-ccc nhe Hoerườ 2.2 Nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp

Phần II : Phân tích, tính toán thiết kế

Chương 3 : Phân tích, tính toán thiết kế hệ thống cơ khí - - 7-7 srstersersrrre 11

3.1 Phan tich k@t in 11

3,2 Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí - s5 St e, 12 Chương 4 : Phân tích, tính toán thiết kế hệ thống điều khiển -c+-cs>+ 22

4.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển sa SSccenrreHrrerrrrrririe 22

4.2 Phân tích, tính toán và lựa chọn thiết bị kiểm tra nhiệt độ

4.3 Phân tích, tính toán và lựa chọn thiết bị kiểm tra mực nước 31 4.4 Phân tích, tính toán và lựa chọn thiết bị điểu khiển lưu lượng bơm 33 Chương 5 : Phân tích và thiết kế hệ thống giám sátHMI là gì ? 37

SN 6n II:Ã) , 37

5.2 Phân tích và lựa chọn công cụ xây dựng giao điện -. - << 37 5.3 Giao tiếp truyển thông giữa máy tính và hệ thống , -. -.++ 39 5.4 Thiết kế giao diện điểu khiển và cơ sở dữ liệu - -cccreeerrrerrrrrer 42 Phần HI : Thi công

Chương 6 : Thi công hệ thống cơ khí .- 5c SĂ St rrrrerrrrerrireieirrrrrsee 50

6.1 Diễn giải thi công mô hình 50

6.2 Tổng thể mô hình: .- 5s 2tr he 30

Chương 7 : Thi công hệ thống điều khiển và chương trình điều khiển 5ST

7.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống điểu khiển -+ 57

7.2 Sơ đỗ mạch nối dây của hệ thống điều khiển - So cac sevsezrererkreces 58

Trang 8

DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH

Danh sách các hình :

1 Hình 1.1 Nhãn hiệu Coca Cola đã rất quen thuộc với mọi người

Hình 1.2 Hình ảnh thực tế của máy chiết rót nước ngọt

Hình 2.1 Lưu đồ của hệ thống cung cấp nước nóng có nhiệt độ ổn định Hình 2.2 Một hệ thống cung cấp nước nóng điển hình

Hình 3.1 Sơ đỗ khối cơ khí của hệ thống Hình 3.2 : Cột áp của hệ thống

Hình 3.3 : Đường đặc tính của máy bơm

Hình 3.4 : So sánh biệu suất theo lưu lượng của máy bơm Hình 3.5 : Sơ đỗ cơ khí

10 Hình 4.1 Sơ đỗ khối hệ thống điểu khiển

11.Hình 4.2 Sơ đổ khối chuyển đổi tín hiệu phi điện

12 Hình 4.3 Hình cảm biến nhiệt độ loại K

13 Hình 4.4 Hình cảm biến nhiệt bạch kim 14 Hình 4.5 Bộ điễu khiển nhiệt độ

15, Hình 4.6 Bộ điều khiển nhiệt độ E5CK

16 Hình 4.7 Một số loại cảm biến mức nước và relay 17.Hình 4.8 Thiết bị đo mức kiểu ống thủy hoạt động

18 Hình 4.9 Thước đo kiểu bong bóng

19.Hình 4.10 Thước đo mức từ tính

20 Hình 4.11 Điều khiển ON/OFE

21 Hình 4.12 Điều khiển lưu lượng bằng van tiết lưu

22 Hình 4.13 Cách điểu khiển bơm truyền thống

23 Hình 4.14 Bộ biến tần

24 Hình 4.15 Một loại PLC - Zen

25 Hình 4.16 Sơ đổ khối của hệ thống cung cấp nước nóng 26 Hình 5.1 Giới thiệu form để tài

27 Hình 5.2 Mô hình hệ thống cung cấp nước nóng có nhiệt độ ổn định 28 Hình 5.3 Máy bơm không hoạt động

29 Hình 5.4 Hiển thị thể tích nước đang lên 30 Hình 5.5 Hiển thị thể tích nước đang xuống 31 Hình 5.6 Hiển thị nhiệt độ đang lên

32 Hình 5.7 Hiển thị nhiệt độ đang xuống

Trang 9

37 Hình 6.3 Máy bơm lắp ngang 38 Hình 6.4 Bổn đun nước 39 Hình 6.5 Bền đun nước (nhìn từ trên cùng cách bố trí thiết bị) 40 Hình 6.6 Phao xác định mức nước 41 Hình 6.7 Điện trở nhiệt đốt nóng 42 Hình 6.8 Van xả nước thành phẩm

43 Hình 6.9 Tủ điện điều khiển

44 Hình 7.1 Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiển 45 Hình 7.2 Sơ đê mạch nối đây của khối điều khiển công suất

46 Hình 7.3 Sơ đồ mạch nối dây của Bộ điều khiển nhiệt độ

47 Hình 7.4 Sơ đỗ mạch nối dây của Bộ biến tần

48 Hình 8.1 Form giới thiệu để tài

49 Hình 8.2 Thi công hệ thống giám sát bằng máy tính

50 Hình 8.3 Địa chỉ SIMATIC control đến thanh Toolbox của VB

51 Hình 8.4 Mở rộng danh sách thuộc tính

52 Hình 8.5 Đặt giá trị va gan bién cho nit START 53 Hình 8.6 Đặt giá trị và gán biến cho nút STOP 54 Hình 8.7 Đặt giá trị và gán biến cho nút RESET 55 Hình 8.8 Đặt giá trị và gán biến cho Edit 1

56 Hình 8.9 Đặt giá trị và gán biến cho Edit 2

57.Hình 8.10 Đặt giá trị và gán biến cho Edit 3

58 Hình 8.11 Đặt giá trị và gán biến cho Edit 4 59 Hình 8.12 Đặt giá trị và gán biến cho Edit 5

60 Hình 8.13 Đặt giá trị và gán biến cho Edit 6 61.Hình 8.14 Đặt giá trị và gán biến cho Edit 7

62 Hình 8.15 Đặt giá trị và gán biến cho Edit 8 63 Hình 8.16 Đặt giá trị và gán biến cho Edit 9

64 Hình 8.17 Đặt giá trị và gan biến cho Edit 10 65 Hình 8.13 Đặt giá trị và gán biến cho Edit 11

66 Hình 8.14 Kết nối dữ liệu điều khiển đến bộ máy điều khiển Danh sách các bang:

1 Bảng 7.1 : Bảng tham số điểu khiển

2 Bảng 8.1 : Bảng đặt thuộc tính cho các đối tượng

3 Bảng 8.2: Bảng tổng hợp các giá trị và biến đã sử dụng trong frmMoHinh

Trang 10

PHANI:

Trang 11

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG CÚ NHIỆT ĐÔ ỂN ĐINH

Chương1 GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT NƯỚC GIẢI KHÁT CÓ GAZ

1.1 Vài nét giới thiệu về nước giải khát có gaz và ảnh hưởng của nó trong đời sống con người :

Trải qua hơn trăm năm phát triển, ngành công nghiệp nước giải khát có gaz ngày nay đã đưa sản phẩm đến tận từng hang cùng ngõ hẻm và đã trở thành một

loại thức uống công nghiệp quen thuộc với mọi người

Loại này thường được uống lạnh, khi vào miệng gặp thân nhiệt, khí cacbonic sẽ thoát ra một phân, kích thích các gai vị giác trên lưỡi tạo cảm giác đặc biệt, sau

đó nó kích thích nhẹ thành thực quản, thành dạ dày, và còn gây ra động tác “g”,

Thông thường, với lượng uống vừa phẩi khi khát hoặc sau khi ăn, nó cung cấp một

lượng chất ngọt vừa phải, làm dịu cơn khát và kích thích tiêu hóa

Thị trường nước giải khát ở Việt Nam khá phong phú về chủng loại và thành phần tham gia Các chuyên gia ước tính tổng mức của thị trường khoảng hơn 400 triệu lít, trong đó bia khoảng trên dưới 300 triệu lít, còn lại là các loại nước giải khát có gaz, không gaz, nước hoa quả, nước tỉnh khiết, nước khoáng Tribeco — một doanh nghiệp sẵn xuất nước ngọt thành công nhất trên thị trường nội địa

những năm đầu thập kỷ 90 Tribeco đã trang bị dây chuyển đóng chai, trình độ

hiện đại tương đương Coca Cola, Pepsi, gần đây trang bị dây chuyển đóng hộp giấy Các thông tin thi trường gần đây cho biết, nhóm Daso đã mua lại dây chuyển sản xuất nước quả cô đặc và nước giải khát trái cây của Delta Juice, gần đây một Cty nước giải khát 100% vốn trong nước đã đưa sản phẩm RC Cola, với nhiều loại hương liệu với mức giá hấp dẫn

Nhưng không thể phủ nhận rằng Pepsi và Coca Cola là 2 công ty lớn nhất ở Việt Nam về lĩnh vực này Vào năm 1886, lần đầu tiên Coca Cola được giới thiệu đến công chúng ở Alanta, đã thât sự thu hút được sự chú ý của hầu hết những người thưởng thức bởi hương thơm tuyệt vời và màu sắc hấp dẫn Thời gian qua đi , hương thơm ấy, màu sắc ấy đã được bảo quần và giữ gìn bởi những con người cẩn mẫn đang ngày đêm tham gia sẩn xuất, phân phối và xúc tiến tiêu thụ sản

phẩm Coca-Cola trên khắp thế giới bằng chính tình cảm và nhiệt huyết họ giành

cho Coca Cola Nhờ vậy, Coca Cola đã trở thành một trong những thương hiệu

Trang 12

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG CÚ NHIÊT 06 ON ĐỊNH

Sự lôi cuốn tuyệt vời của Coca Cola từ năm này qua năm khác đã hiển hiện trong hàng ngàn mẫn quảng cáo trải đài suốt hơn một thế kỷ qua, một thế kỷ của sự tư duy và sáng tạo Những hình ảnh này đã được rất nhiều người yêu thích, góp phần đưa tên tuổi của Coca Cola trở thành một sản phẩm quen thuộc trong cuộc sống Tươi mát, giàu ý tưởng và đậm đà \ hương vị, Coca Cola đã tham gia vào việc đặt ra một chuẩn mực chất lượng cao cấp cho mọi sản phẩm tiêu dùng khác nhau trên thế giới Cho đến nay, hình ảnh của Coca Cola vẫn luôn chuyển tải những thông điệp thẳng thắn, trung thực và hết sức mộc mạc của mình đến với người

Hình 1.1 : Cocacola đã rất quen thuộc với mọi người

Cùng với thời gian, những nhà đóng chai, nhà phân phối và mọi thành viên khác của đại gia đình Coca Cola tồn cầu ln giữ vững vị thế đứng đầu không ai sánh kịp trong ngành công nghiệp nước giải khát, cùng những dịch vụ mang phong cách sáng tạo nhất, thuân lợi và nhiệt thành nhất mà Coca Cola luôn muốn đem lại cho khách hàng và người tiêu dùng

Trang 13

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HE THONG CUNG CAP NƯỚC NÚNG CÚ NHIỆT ĐỘ ỔN ĐỊNH

cho phép khai thác những tiềm năng đây hứa hẹn, Coca Cola luôn thể hiện sự lôi cuốn tuyệt vời Thế kỷ trước đã chứng kiến những bước tiến ngoạn mục trong lịch sử nhân loại Thế kỷ này tiếp tục hứa hẹn những phát triển trọng đại hơn nữa Và

trong những giai đoạn biến chuyển đó, vẫn luôn luồn có một sự bất biến rằng nhu

cầu giản đơn của mọi người “ được giải khát cho sảng khoái “ đã, đang và sẽ được Coca Cola đáp ứng tốt hơn bất kỳ sẵn phẩm nào khác từng được tạo ra Tự tin

bước tới thế kỷ mới, Coca Cola vẫn sẽ là biểu tượng trường tổn, một biểu tượng về chất lượng, sự chính trực, giá trị, sầng khoái và nhiều hơn thế nữa

Lịch sử của nước giải khát Coca Cola đã có hơn 100 năm Jonh Pemberton, một sĩ quan quân dược thuộc đội quân thất trận trong cuộc chiến tranh Bắc Nam ở Mỹ vào vác năm 1861-1865 đã trở về quê hương Atlanta để mở một quán cà phê nhỏ- cửa hàng thực phẩm khô để sống Trong quán cà phê nhỏ nghèo nàn của minh, dược sĩ này đã bán một số phụ liệu và thu nhập được một số tiễn ít ôi Rồi đến một ngày số dược liệu kia đã cạn, ông phải tìm tòi những dược liệu mới Một lần ông đã trộn nước chiết từ lá Coca và hạt Cola để uống thử Thế là ông điều

chế hàng loạt chai nước giải khát để uống và còn gửi về quê hương ông, ông gọi

đó là nước giải khát Coca Cola

Cây Coca có tên khoa học là Erythroxylon coca Lamk, thuộc họ Erythroxylaceae.Từ lá cây này người ta chiết được cocain Nguồn gốc ở Nam Mỹ,

chủ yếu ở Bolivia, Pêru, trên các vùng cao, lá lớn, to và dài Cây Coca được nhập

vào nước ta cách đây 50 năm, trồng làm cảnh ở các vườn hoa chính của Sài Gòn vì màu lá rất xanh, hoa màu trắng, quả màu đỏ, lại là thứ coca cảnh Erythroxylon coca var, novogratene Lá coca dễ nhận vì có 2 nếp gâp của lá trong chỗi ( gân giả)

Từ xa xưa, người đân Nam Mỹ đã dùng lá coca để nhai với vôi hay tro đốt như người Việt Nam dùng lá trầu để nhai trầu thì sẽ cảm thấy không đói Cây coca có tên khoa học là Cola niida A.Chey họ Sterculiaceae, trồng nhiều ở Châu Phi Trong hạt coca có caphein và chất đắng colatin Pháp đưa cây này trồng ở Hà

Giang , trước đây có mang về trồng làm mẫu ở Viện dược liệu Thời tạm chiến,

Pháp phải nhập hạt này cho quân đội Châu Phi của họ Người ta kể rằng một người đưa thư đã chạy suốt đêm để đưa thư khẩn, mà nhai hạt coca cho khỏi buồn ngủ và tăng sức lực Năm 1888, dược sĩ Jonh Pemberton bị ốm nặng, nằm liệt giường Ông đã bán quy trình pha chế Coca Cola cho một người bạn là Àsa Gripps

Trang 14

LUẬN ẤN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÚNG CÚ NHIÊT ĐỘ ỔN ĐỊNH

1.2

khát này đặt dưới nhãn hiệu Coca Cola Nhờ biết làm ăn và có tài chào hàng, đến

năm 1919 Asa đã thu được tiền lời 25 triệu USD

Qua những thông tin trên chúng ta có thể thấy rằng thị trường nước giải khát là một thị trường cực kỳ hấp dẫn đem lại lợi nhuận rất cao

Giới thiệu về quy trình sản xuất nước giải khát có gaz:

Sự phát triển của xã hội ngày càng tăng, nhu cầu của con người không phải như trước kia là: “ăn no mặt ấm”, mà là “ăn ngon mặt đẹp” Điều đó đời hỏi sản phẩm phải có chất lượng tốt hơn màu sắc mẫu mã bao bì đẹp hơn Vì vậy các nhà sản xuất luôn phải quan tâm đến việc làm sao để có được sản phẩm có chất lượng tốt, mẫu mã đẹp, giá cả có thể cạnh tranh được mà vẫn đảm bảo được mức lợi

nhuận cao

Trước những trăn trở đó cùng với sự phát triển ngày càng hiện đại của khoa học kỹ thuật và công nghệ, nhất là trong lĩnh vực điều khiển tự động người ta dần dẫn đưa các dây chuyển sắn xuất tự động vào sử dụng nhằm tăng năng suất, chất lượng sản phẩm, giải phóng lao động chân tay, đâu tư vào lao động trí óc để sản phẩm ngày càng đa dạng phong phú về chủng loại, mẫu mã đồng thời chất lượng được cải tiến

Sản phẩm nước có gaz được sử dụng rộng rãi bởi lẽ công nghệ chế biến khá đơn giản, phù hợp với thị hiếu tiêu thụ của nhiễu người Ngoài ra nước giải khát

có gaz rất đa dạng về chủng loại và có thể giữ được mùi vị và giá trị tự nhiên của

hương vi

Sau đây là một số khát quát về dây chuyển chế biến nước giải khát lon có gaz Hệ thống bao gồm các khâu : chuẩn bị nguyên liệu, chế biến, chiết rót và đóng lon, làm khô bể mặt lon, đóng kiện và xuất xưởng :

1.2.1 Chuẩn bị nguyên liệu :

Để bắt đẫu bất cứ một quá trình sản xuất nào, ngoài việc phải có công nghệ, có máy móc, điểu quan trọng đó là phải có nguyên liệu đâu vào Đầu vào của qui trình chế biến nước giải khát lon có gaz hay bất cứ sản phẩm nước giải khát nào

là quá giai đoạn thu nhận nguyên liệu, kiểm tra chất lượng nguyên liệu, rồi sau đó

Trang 15

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG GẤP NƯỚC NÚNG CÓ NHIỆT DO ON DINH

Công việc ban đầu tuy đơn giản nhưng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng sản phẩm Chỉ có thể chế biến ra những sản phẩm tốt khi có những nguyên liệu tốt

1.22 Chế biến:

Sau khi thu nhận nguyên liệu, bắt đầu qui trình chế biến nước ngọt Nước

được gia nhiệt rồi được đi qua thiết bị li tâm làm sạch để loại bổ các tạp chất Sau đó đưa các nguyên liệu cần thiết đã được tiêu chuẩn hóa (một tiêu chuẩn ở nước

giải khát mà người ta thường để cập tới, đó là hàm lượng đường) Cần điều chỉnh sao cho thành phẩm có hàm lượng đường yêu cầu như đã định sẵn (ví dụ : 3.2%;

3.6%; so với thể tích nước)

Sau đó người ta thêm vào hương liệu và chất tạo mẫu tùy theo loại sản phẩm nước giải khát là loại gì Đối với loại nước giải khát có gaz thì việc bơm thêm vào sản phẩm khí CO; bão hòa là rất quan trọng, đặc điểm riêng biệt và nổi bật để tạo ra hương vị độc đáo và cuốn hút cho tất cả các sắn phẩm nước giải khát có

gaz hiện có trên thị trường

Thông thường, tiến hành chế biến nước giải khát có gaz bằng hai phương pháp bằng máy li tâm tiêu chuẩn hóa tự động hoặc bằng phối trộn Tốt nhất là dùng máy li tâm điều chỉnh tự động làm đồng thời hai nhiệm vụ: li tâm làm sạch

và tiêu chuẩn hóa các chất tạo nên sản phẩm ( bia, nước ngọt.v.v )

1.2.3 Chiết rót sản phẩm và đóng lon :

Trước khi chiết rót thành phẩm vào bao bì, nước giải khát có gaz phải được kiểm tra các tiêu chuẩn lý hóa, tiêu chuẩn cảm quan Các dạng bao bì hiện tại

thường là : chai thủy tính, chat PET, lon, Nước giải khát đóng lon là một dạng bao bì của các công nghệ thực phẩm hiện đại vì tính tiện dụng của nó Ta xem

như lon là loại bao bì đặc trưng cho việc giới thiệu công nghệ

Việc chiết rót nước giải khát có gaz vào lon thường được tiến hành trong các hệ thống trang bị các thiết bị chiết rót lon chuyên dùng, các nhà máy chế biến

nước ngọt hiện nay thường trang bị các dây chuyển chiết rót và đóng lon tự động

Ví dụ một dây chuyển tự động rót nước giải khát vào lon công suất 1.200 lon/giờ làm việc theo nguyên tắc sau : lon được đựng trong các palet bao gồm nhiễu lớp lon, máy sẽ đưa từng lớp lon lên băng tải đến một máy làm sạch lon

Trang 16

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NON NHIET N ĐỊNH đi (băng tải) người ta kiểm tra độ sạch và loại trừ các lon hỏng (móp méo, hở mối ghép, nhãn hiệu in trên bao bì không đúng, v.v

Hình 1.2 : Hình ảnh thực tế của một máy chiết rót nước ngọt

Máy rót làm việc theo nguyên tắc rót chân không đến mức quy định Theo

nguyên tắc này loại trừ được trường hợp rót nước vào lon thủng Đó là vì nước

chảy vào lon khi áp suất lon và trong thùng chứa nước của máy rót bằng nhau 6 các lon thủng, chân không không thể có được do đó nước sẽ không được rốt vào các lon này và các lon sẽ bị loại ra

Các lon đã rót nước được chuyển qua máy ghép nắp Máy sẽ tự động đặt lên một miếng nắp nhôm và sau được dập kín miệng lon

1.2.4 Làm khô bể mặt lon :

Lon sau khi qua khâu chiết nước và đóng nắp sẽ đến khâu ¡n hạn sử dụng

trước khi nó chính thức được đóng kiện để xuất xưởng

Trang 17

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CAP NƯỚC NÓNG CÚ NHIỆT ĐÔ ỔN ĐỊNH

CO; là hỗn hợp khí lạnh khi được đóng vào lon sẽ kết tỉnh và làm ngưng tụ những hạt nước trên bể mặt lon Điều đó sẽ gây rất nhiễu khó khăn cho việc in ấn các thông số của nhà máy như hạn sử dụng v.V

Để khắc phục vấn đề này, người ta cho một luông hơi nóng sinh ra từ nước để làm bốc hơi các hạt nước ngưng tụ trên bể mặt lon, làm khô bể mặt

1.2.5 In code, date lên bể mặt lon :

Các lon sẽ được đưa các đến các máy ¡n tự động để in hạn sử dụng, code lên bể mặt lon

1.2.6 Đóng kiện và xuất xưởng :

Trang 18

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HE THONG CUNG EẤP NƯỚC NÚNG CÚ NHIỆT ĐỘ ỔN ĐỊNH

Chương 2: MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU VÀ NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.1 Mục đích nghiên cứu :

Ở công nghệ chế biến nước ngọt có gaz, chúng em đang quan tâm đến đó là ở

khâu làm khô bể mặt lon Làm sao để có được hơi nước nóng để làm bốc hơi hơi

nước trên bể mặt lon?

Hơi nóng ở đây phải tạo ra được một nhiệt lượng vừa đủ để làm bốc hơi hạt

nước Nó được tạo ra từ một buồng đun nước nóng, nhiệt độ được kiểm soát chặt

chẽ Với các dây chuyển sản xuất có năng suất cao, thì trong một khoảng thời

gian thì số lượng lon cân được xử lý bể mặt rất nhiều, do đó hơi nóng cần được cung cấp liên tục, nên nước trong buồng đun luôn luôn phải sẳn sàng Cụm công nghệ này phải luôn luôn được giám sát, theo dõi để có những điều chỉnh thích

hợp

Trước yêu cầu công nghệ đó, chúng em nghiên cứu để tài : “Hệ thống cung

cấp nước nóng có nhiệt độ ổn định được giám sát và diều khiển bằng máy tinh” cho đồ án tốt nghiệp của mình

Các thông số, dữ liệu ban đầu và yêu cầu công nghệ e_ Dung tích buồng chứa : V = 100 lít

e©_ Lưu lượng bơm cần thiết : Q = 60lí/phút

e_ Dãy nhiệt độ yêu câu của nước trong buồng đun : t= 25°C — 85°C 2.2 Nhiệm vụ đồ án tốt nghiệp :

Nhiệm vụ cần làm trong để tài :

e Sinh viên : Phan Xuân Khiêm :

_ Thiết kế và thi công hệ thống cơ khí

_ Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển

e©_ Sinh viên : Phạm Ngọc Quỳnh Anh :

_ Thiết kế và thì công giao diện điều khiển dành cho tổ chức giám sát hoạt

Trang 19

LUẬN ẤN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÚNG NHIỆT ĐÔ ON BINH

Trang 20

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP Ê THỐI ÍP NƯỚC NÓNG CÚ NHIỆT ĐÔ ẨN ĐỊNH

Hình 2.2 : Một hệ thống cung cấp nước nóng điển hình

Trang 21

PHẨN H:

Trang 22

LUẬN ẤN TỐT NGHIỆP HỆ THỊ 1G CAP NƯỚC NÚN: Ht N Ð,

Chương 3: PHÂN TÍCH, TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ

KHÍ

3.1 Phân tích kết cất cơ khí :

3.1.1 Yêu cầu của bài toán :

Trang 23

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG CÚ NHIỆT 06 ON ĐỊNH 3.2 Tính toán thiết kế hệ thống cơ khí :

3.2.1 Bồn chứa nước nóng :

3.2.1.1 Hình dạng và kích thước :

Dung tích của bên chứa nước nóng được để bài cho trước là 100 lít Ta thiết kế bồn chứa dạng hình trụ với kích thước : H=1,5D Tacé: 2 aD xH=V 2 Z:Ðˆ v7 = 100.000eø” 12 yD = 100.000cm? © D=440mm => H = 660mm Theo tinh toán dung tích của bổn 1001it (kích thước HxD = 660mm x 440mm) 3.2.1.2 Chất liệu :

Với mục đích đun nước nóng nên bổn chứa cần được chế tạo bằng một vật

liệu chịu được nhiệt độ cao và có khả năng chống oxy hóa tốt để có thể sử dụng

được lâu dài Ta chọn chất liệu bằng inox với bể dầy 1,5mm, trọng lượng 10kg và

có lớp cách nhiệt bằng amiang

3.2.2 Chọn bơm nước và các thông số làm việc của máy bơm :

3.2.2.1 Lưu lượng :

Lưu lượng bơm Q là khối lượng chất lỗng trong một đơn vị thời gian Lưu lượng cần thiết của để bài Q = 60 lit/phut

=> QO=60lit/ phu't

<< O=llit/s ©Q=3,6m` 0h

Sau khi xác định được lưu lượng của máy bơm ta chọn đường kính ống hút ống đẩy của máy bơm Đường kính của các loại ống này phải lựa chọn sao cho vận tốc nước chắy trong ống ở chế độ tính toán phù hợp Ta có thể chọn đường kính ống theo đỗ thị liên hệ giữa lưu lượng, vận tốc và đường kính ống trong sổ tay máy bơm Sau khi tra bảng ta có :

Đường kính ống D = 32 mm Vận tốc ở ống hút v, = 0,7 m/s

Trang 24

LUẬN ÁN TẾT NGHIỆP HỆ THNG CUNG CẤP NƯỚC NÚNG CÚ NHIỆT ĐÔ ON BINH Vận tốc ở ống đẩy v;=l m/s 3.2.2.2 Cột áp toàn phần của máy bơm : « Cộtấp:

Gọi H là cột nước toàn phần của bơm (là khoảng cách độ cao từ mặt thoáng

của bể cấp nước lên tới thùng chứa nước cần đun sôi) Cột áp làm việc của máy bơm được xác định dựa vào sơ đỗ làm việc cụ thể của nó trong hệ thống Tuy nhiên, cột áp của bơm đều có thể xác định dựa vào công thức sau:

H=H + Hạ + hạ + hạ

Trong đó:

Hạ, — chiều cao bơm nước hình học (m), chiều cao này được thiết kế với độ

cao là 3m

Hạ — cột áp tự do yêu câu tại điểm tính toán, thường thì đại lượng này chỉ có

mặt khi tính cột áp toàn phần của máy bơm cấp hai

hạ , hạ Tổng tổn thất thủy lực trên ống hút và ống đẩy của máy bơm các tốn

thất này bao gồm tổn thất dọc đường tốn thất cục bộ và có thể biểu diễn theo công thức:

h =hạ + hạ; (m)

e_ Tổn thất dọc đường được tính bằng công thức :

h„=1xl(m)

Với ¡ là tổn thất đơn vị theo chiểu dài ống I(3m), tra bảng tính toán thủy lực của Sevelep ( đồ thị tổn thất thủy lực theo chiểu dài) có ¡ = 0,1 Vậy tổn thất đọc đường hạ h, =0,1x3 =0,3 (m) e_ Tổn thất cục bộ được tính bằng: 2 2 hạ =ể2, rể (m)

Với v là vận tốc nước tại vị trí có tổn thất (m/s)

Trang 25

L lÂN ÁN TỐT NGHIỆP E TH NÑ ẤP Vậy cột áp toàn phần của máy bơm nước: A 5 Ong din 32 * aa] _— 5 ee _—8 —._ Bể chứa Điện trở oo nhiệt “ ]—~ 3000 mm Motor bsnl HP 1000mm Giếng ~e — — — — TT rs hh Ny tit i H = 3 +0,65 = 3,65 (m) Hình 3.2 Cột áp của hệ thống 3.2.2.3 Công suất của máy bơm:

Công suất có ích chính là công suất nước được máy bơm tạo ra khi bơm:

Trang 27

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÚNG CÚ NHIỆT ĐỘ ỂỔN ĐỊNH ` Hiệu suất TỊ 100 % 95% Đông cơ 80% " Li lượng Ô Hình 3.4 : biểu thị lưu lượng và hiệu sữÃt” Trong đó :

n„: hiệu suất thủy lực ~ phụ thuộc vào tổn thất thủy lực trong quá trình chuyển hóa năng lượng

n„ : Hiệu suất cơ khí- phụ thuộc vào tổn thất cơ khí(do ma sát) khi làm việc

n,: Hiệu suất thể tích - phụ thuộc vào tổn thất lưu lượng rò rỉ do chất lồng

chảy qua khe hở giữa phần chuyển động và không chuyển động của máy bơm mà không đi đến ống đẩy

Trang 28

LUẬN ẤN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÚNG CÚ NHIỆT ĐỘ ỔN ĐỊNH

Ng = nụ, = 28° _ 45 (w) 0.87x0.95 _

3.2.2.4 Lua chon may bom:

Chọn máy bơm là bài toán rất thường gặp trong thực tế đối với nhiều ngành

kỹ thuật Bài toán thiết kế bơm chỉ đặt ra đối với những kỹ sư chuyên về máy bơm, máy thủy lực chuyên nghành cơ khí chế tạo máy Vấn để đặt ra đối với bài toán chọn máy bơm là: làm sao ta có thể chọn được loại máy bơm phù hợp nhất về kỹ thuật và kinh tế đang có trên thị trường cho hệ thống làm khô mặt lon nước

giải khát,

Như chúng ta đã biết, hiện nay trên thế giới, trong khu vực và ở nước ta có khá nhiều hãng sẩn xuất máy bơm Sản phẩm của các hãng trên rất đa đạng về quy mô (bơm loại nhỏ, trung bình, loại lớn), về chúng loại (bơm ly tâm, bơm

hướng trục, bơm giếng, bơm chìm ) vé đặc điểm (bơm nước sạch, bơm hút bùn,

bơm tiêu nước bẩn ), về chất lương cũng muôn hình muôn vẻ, về giá cả cũng rất

khác nhau

Trong tình hình như vậy bài toán lựa chọn máy bơm để đạt được mục tiêu đặt

ra như đã nêu ở trên là không đơn giản Bài toán lựa chọn máy bơm cũng không nhất thiết phẩi có quy trình giống nhau Có nhiều ảnh hưởng đến quá trình và kết quả chọn máy bơm, sau đây là những yếu tố quan trọng nhất mà chúnh ta phải xác định và thu thập thông tin trước khi bắt tay vào lựa chọn máy bơm Những yếu tố này sẽ giúp cho chúng ta chọn được một máy bơm thật phù hợp cho công nghệ làm khô mặt lon nước giải khát của mình

(1) Khẳng định loại chất lỏng bơm: Nước sạch cung cấp cho bổn đun nước

nóng Khối lượng riêng của nước là 1000kg/m”

(2) Yêu cầu về lưu lượng bơm: Q = 60 lít/phút

(3) Yêu câu về cột nước bơm: H= 3,65m

(4) Điêu kiện làm việc của bơm: Bơm được đặt cao hơn mực nước bể hút

(5) Bơm làm việc trong hệ thông: Lấy nước từ hồ chứa sẵn

(6) Loại động cơ : động cơ 3 pha, bơm ly tâm, truyền động trực tiếp với tốc độ

có thể thay đổi

(7) Vị trí và điều kiện thiết kế quy trình bơm: Bơm lắp ngang

(8) Những yêu cầu và để nghị đặc biệt của chú đầu tư công nghệ đối với việc

lựa chọn máy bơm

(9) Đặt tính kỹ thuật và giá cả của các loại bơm xem xét

Trang 29

LUẬN ÁN TẾT NGHIỆP HỆ Ti IN Ñ Ni NHI N ĐỊNH Sau khi cân nhắc kỹ các yếu tố trên ta chọn : động cơ bơm công suất 1HP (động cơ 3 pha 220VAC)

Trang 30

LUẬN ẤN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÚNG CÚ NHIỆT ĐỘ ỔN ĐINH

3.2.3 Tính toán thiết bị đốt nóng:

Ngày nay thiết bị truyền nhiệt đã phát triển đa dạng hóa cao độ trong rất nhiều lĩnh vực công nghệ và kỹ thuật Trong công nghệ mà ta đang xem xét vì dung tích thùng chứa nước không lớn lắm(100it), nên ta chọn thiết bị truyển nhiệt

kiểu vỏ ống đơn giản chất liệu bằng nhôm với độ dẫy 3mm

@=mc.At

Trong đó:

Q: là nhiệt lượng của vật thu vào được tinh bing J m : là khối lượng của vật được tinh bing kg

Ar: là khoảng tăng nhiệt độ tính bằng độ C

c : là đại lượng đặt trưng cho chất làm vật gọi là nhiệt dung riêng, tính ra I/kg Ban đầu nhiệt độ của nước và bổn 1A 4, =25°C ta can gia nhiệt nước lên tới

Q= me; —1))

Trong đó:

m, : là khối lượng của bên, 10kg

e: Nhiệt dung riêng của inox, tra bắng nhiệt dung riêng của các chất ta có c,=4601/kg Vậy Ó, = 10x460x(80 ~ 25) Q, =253000(7) =253(K7) ® Nhiệt lượng do nước thu vào: Q; =m;e;Œ; —!) Trong đó:

Trang 31

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THẤNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG CÚ NHIÊT ĐÔ ỔN ĐỊNH O=0, +0, =23100+253 = 23353(K7)

® _ Xác định hệ số tổa nhiệt của điện trở nhiệt:

Để xác định chính xác trị số tỏa nhiệt của điện trở đốt nóng ta cần tính hệ số truyền nhiệt k bằng công thức: 1 k=———— 1 6 1 lạ 2, a A @ Trong đó:

ø, : Hệ số truyền nhiệt của nguồn nhiệt, w/m? độ ä_ : Chiểu dày của điện trở nhiệt, (0,003m)

4: Hệ số dẫn nhiệt của điện trở( 2 nhôm = 169)

œ, : Hệ số tổa nhiệt của nước, w/mẺ Nên : + 1 169 2,2 e©_ Nhiệt lượng tỏa ra của điện trở nhiét Q, 23353 = =33361(KJ Qn=—5 (KJ)

@, là nhiệt lượng nhận được của điện trở nhiệt trở nhiệt khi có dòng điện I chạy qua nó trongthời gian t

QO, = ULt Trong đó:

U: là hiệu điện thế đang sử dụng U = 220 ( V )

t: là thời gian cần thiết để thiết bị đốt nóng nung nóng nước đến nhiệt độ yêu cầu, ở đây ta muốn nước sôi trong vòng 45 phút nên t = 45x60=2760 (s)

Từ công thức trên suy ra cường độ dòng điện I chạy qua thiết bị đốt nóng là:

-.g _ 33361000 =56(4) Ut 220x2760

Trang 32

LUẬN ÁN TẾT NGHIỆP HE THONG GUNG CAP NUOC NONG CO NHIET ĐỘ ON ĐỊNH

e Ap dung định luật Om cho đoạn mạch ta có:

Vậy : điện trở của thiết bị đốt nóng là: R=f => R= 2 x4(©) 1 56 ©_ Cơng suất của điện trở đốt nóng: P=RI =4x56 =12544 (W) = 12,544 (KW) e Từ công thức điện trở : R=pe S Trong đó

ø : điện trở suất của điện trở nhiệt ¡ : chiều đài của điện trở nhiệt

s : tiết diện của điện trở nhiệt

-_ Thiết bị đốt nóng được thiết kế hình dạng vỏ ống với chất liệu bằng nhôm nhằm tăng cường khả năng chịu nhiêt và có độ bển cao Ta tra bằng kê điện trở suất của một số chất ta có điện trở suất của nhôm ø =1,7.10”7 (Qm)

-_ Với thiết diện s = 0.3(cm?) = 0,3.1074(m?)

Trang 33

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÚNG CÚ NHIỆT ĐỘ ẨỔN ĐỊNH

Chương 4 PHÂN TÍCH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

4.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển :

Sơ đồ khối hệ thống điểu khiển của cung cấp nước nóng : Kiểm tra và điều khiển nhiệt độ nước r

Kiểm tra mực Khối điều Giao điện điều

chất lỏngbơm * > khién, xitly dy | khiển, lưu trử

vào bể chứa liệu chính thông tin a Điều khiển lưu lượng bơm ‹

Hình 4.1 : Sơ đổ khối hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển bao gồm các phần tử điểu khiển thông thường tạo nên, đó là : tín hiệu điều khiển, đối tượng điểu khiển, khối xử lý chính \ (CEU) và các thiết bị giám sát Trong hệ thống cung cấp nước nóng có nhiệt độ ổn định thì các phẫn tử đó là :

Tuy nhiên thực tế đối tượng điều khiển chính là máy bơm nước và thiết bị nung nóng nước

s Để có thể xác định trạng thái và điểu khiển các đối tượng điều khiển trên,

phải có các thiết bị xác định, đó còn gợi là các cảm biến hay tín biệu điểu

khiển Tín hiệu điều khiển cho hệ thống này bao gồm : thiết bị xác định nhiệt độ nước, thiết bị kiểm tra mực nước để điều chỉnh lưu lượng nước bơm vào bể chứa cho phù hợp

Trang 34

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THẤNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG CÚ NHIỆT ĐƠ ON BINH © Khối xử chính là trung tâm điểu khiển hệ thống, thu nhận tín hiệu từ các tin

hiệu điều khiển và theo đó đưa các chỉ thị để vận hành các đối tượng điểu khiển

động, đó là khối hiển thị và giám sát hệ thống, hay còn gọi là HMI 4.2 Giới thiệu và lựa chọn phương pháp điều khiển nhiệt độ :

4.2.1 Thiết bị đo nhiệt độ (cảm biến nhiệt độ) :

Yêu cầu đầu tiên của để tài đặt ra cho hệ thống điều khiển là phải khống chế, kiểm soát nhiệt độ Muốn vậy ta cần phải có được tín hiệu độ Tín hiệu đo là tín hiệu mang thông tin về giá trị của đại lượng đo lường 6 đây tín hiệu đo lường

chính là nhiệt độ

Nhiệt độ là một trong những đại lượng phi điện như áp suất, lưu lượng, Các đại lượng này chiếm đa phần trong các hệ thống thông tin đo lường và điều khiển tự động

Xu thế chung của các hệ thống đo lường và điều khiển ngày nay là thực hiện

các hệ tập trung, các tín hiệu được truyền đi xa trên các kênh liên lạc, các đại lượng vật lý không điện được biến đổi thành các tín hiệu để thuận tiện cho viéc thực hiện các yêu cầu trên do vậy thiết bị đo các đại lượng phi điện có sơ đổ khối như sau : x Y —————> cD > MD > CT

Hình 4.2 : Sơ đồ khối chuyển đổi tín hiệu phi điện

Trong đó: %: đại lượng phi điện

CD : chuyển đổi đo lường

Y: đại lượng điện

MD : Mạch đo lường

CT : chỉ thị thể hiện kết quả

Các đại lượng không điện được các chuyển đổi đo lường biến đổi thành các

đại lượng điện, sau đó đưa vào mạch đo để tính toán, gia công tin tức và đưa ra

kết quả chỉ thị thể hiện kết quá đó

Trang 35

LUẬN ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG GẤP NƯỚC NÓNG CÓ NHIỆT D6 ON ĐỊNH

Phương pháp đo nhiệt độ dựa trên hiện tượng truyền nhiệt (nhiệt dẫn, đối lưu

và bức xạ nhiệt) Các phương pháp đo nhiệt độ có thể rất khác nhau tùy theo yêu cầu về kinh tế, về tầm đo nhiệt độ và có thể thực hiện bằng 2 phương pháp :

¢ Phương pháp đo nhiệt độ trực tiếp : Phương pháp đo nhiệt độ trực tiếp là phương pháp đo trong các chuyển đổi nhiệt điện, được đặt trực tiếp ở môi

trường cần đo

s Phương pháp đo nhiệt độ gián tiếp : Đối với nhiệt độ cao đo bằng phương pháp gián tiếp, dụng cụ đặt ngồi mơi trường và còn gọi là phương pháp đo không tiếp xúc Bang sau giới thiệu dụng cụ đo nhiệt độ với các dãy nhiệt độ khác nhau : Nhiệt điện trở - Platin - Niken - Dong - Bándẫn Cặp nhiệt điện: - Vật liệu quí - Vật liệu bình thường Hỏa quang kế -_ Bức xạ - Màusắc -_ Cường độ sáng =] |

Bang 1 : Bảng giới thiệu dãy nhiệt độ của các dụng cụ đo nhiệt độ

Một số loại cảm biến nhiệt độ thông dụng được sử dụng nhiều trên thị trường ©_ Cảm biến nhiệt độ loại K, I (therocouple) : Cảm biến 2 đây, khoảng nhiệt độ

rộng (có thể lên tới vài nghìn °C) và chỉ có thể đo được nhiệt độ dương

Trang 36

LUẬN ÁN TẾT NGHIỆP HE THON ẤP NƯỚC NÚNG CÓ NHIỆT ĐÔ ỔN ĐỊNH Ống mau xanh Cực Y Đen oe mo «x oo [ | NI Ƒ Z st Ong bao vé — ctonn SERED |eeese “Ä1IIl ee] mem Lt || sm | Đỏ Đai ốc khóa

Cỡ dây dẫn : Đường ren

Hình 4.3 : Cảm biến nhiệt độ loại K [ Đường ren — / Ống bảo vệ TT creer: ee rae ee REN Rn perro ` Đầu vào ~ +3.0mm t | Hình 4.4 : Cảm biến nhiệt bạch

Khoảng nhiệt độ của chất lỏng mà ta cần nung nóng là vào khoảng đưới 100 °C, độ chính xác yêu cầu mà cảm biến cần xác định trong môi trường nước là không cao, do đó ta có thể chọn loại cảm biến nhiệt độ loại K (khoảng nhiệt độ thông thường là vào khoảng 0 - 400°C) Kích thước của cảm biến được cho là bằng chiều cao của thùng chứa, khoảng 800mm

4.2.2 Thiết bị đọc tín hiệu từ cảm biến nhiệt và điều khiển nhiệt độ:

Trang 37

LUẬN ẤN TỐT NGHIỆP HỆ T ING CAP NƯỨC NÚNG CÚ NHIỆT ĐÔ ỔN ĐỊNH

Hình 4.5 : Bộ điều khiển nhiệt độ

Bộ điều khiển nhiệt độ là một thiết bị điều khiển với các chức năng :

" Doc được các tín hiệu từ các đầu dò chính là các tín hiệu từ các cảm biến nhiệt độ (temperature sensor) đưa về

“ Chức năng báo động khi có sự cố về các giới hạn cao và thấp trong hệ thống điều khiển

s Chuyển đổi thành các tín hiệu điện tuyến tính

= _ Hiển thị thông số, các giá trị hiện hành, điểm đặt, biến điểu khiển hoặc giá trị đặt của thông số ra màn hình

» - Đưa ra tín hiệu điều khiển điện (dạng tương tự), là thông số điểu khiển cho các thiết bị điêu khiển và giám sát

Hình 4.6 : Bộ điều khiển nhiệt độ E5SCK

Trang 38

LUẬN ÁN TẾT NGHIỆP HỆ THỮNG CUNG CẤP NƯỚC NÚNG CŨ NHIỆT ĐÔ ỔN ĐỊNH Trong hệ thống điều khiển của chúng ta cần phải có một thiết bị có thể kiểm

sóat được mức chất lỏng, đây là một khâu không kém phần quan trọng trong hệ

thống điều khiển Thiết bị này sẽ giúp chúng ta điều chỉnh, kiểm sóat được lưu

lượng đưa vào và đưa tín hiệu thể hiện ra màn hình giao tiếp Kết quả đo chính xác cao sẽ làm giảm thiểu những khả năng làm sai lệch trong quá trình xử lý,kiểm sóat, nâng cao chất lượng của tín hiệu đầu ra, giảm chỉ phí và lãng phí

Những công nghệ đo mức tiên tiến hiện nay có thể giúp chúng ta dễ dàng tìm

được thiết bị ưng ý, đáp ứng được những yêu cầu nêu trên

Hình 4.7 : Một loại cảm biến mức nước và relay

Thiết bị đo mức đơn giản và cổ nhất trong công nghiệp là một lọai bình trong suốt Là phương pháp đo thủ công truyền thống và nó có nhiều hạn chế: vật liệu của thiết bị có thể bị ăn mòn, chịu sự tác động của môi trường; con người phải tiếp xúc trực tiếp với môi trường đo; có thể xảy ra tình trạng cháy, nổ; dễ rò rỉ chất lỏng qua nắp, và cặn của chất lỏng có thể hạn chế tâm nhàn Do có quá nhiều hạn chế nên thiết bị này nhanh chóng bị các thiết bị tiên tiến hơn thay thế

Một thiết bị đo mức khác dựa vào trọng lực, đó là thước đo kiểu phao Một chiếc phao đơn giản được thả nổi trên bể mặt chất lưu Chiếc phao này chịu sự tác động từ lực của chất lưu và không khí phía trên làm nó nổi trên bể mặt và dao động theo mức chất lưu Bên cạnh đó, một thiết bị khác cũng được sử dụng rộng rãi để xác định mức chất lưu đó là đầu đo thủy tĩnh

Trên đây là những thiết bị đo mức đơn giản, đã quen thuộc với người sử dụng Nhưng trước những nguyên tắc và ứng dụng đo mức phức tạp hơn thì đòi hỏi ngành công nghiệp đo mức chuyển mình với sự ra đời của những công nghệ mới sử dụng máy tính để tính tốn Khi cơng nghệ đo mức gắn với công nghệ máy tính

thì đữ liệu từ cảm biến truyền về hệ thống điểu khiển và giám sát phải ở dạng

máy có thể đọc được Trong đó, những tín hiệu đâu ra hữ dụng là dạng tín hiệu ở dang mach đầu vòng (cur-rent loops), điện áp tương tự (analog voltages), và tín hiệu số (digital signals) Tín hiệu điện áp tương tự là dang tín hiệu dễ thiết lập và

Trang 39

LUẬN ẤN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÓNG CÚ NHIỆT ĐÔ ỔN ĐỊNH giải mã, tuy nhiên nó lại dé bị ảnh hưởng bởi tiếng ổn và thiết bị ngọai vi khác Tín hiệu điện áp mạch vòng 4-20mA là dạng tín hiệu thông dụng ngày nay Dạng tín hiệu này có thể truyển ở khỏang cách xa mà ít bị suy hao Dạng tín hiệu số được mã hóa dưới dạng nghi thức bất kỳ

Một số trong những công nghệ đo mức có thể dùng để đo đa mức, trong đó có 2 hay nhiều lọai chất lỏng khác nhau trong cùng một bình chứa

© _ Phao : Phao có nguyên lý làm việc rất đơn giản Phaolà một vật nổi trên mặt nước do trọng lực của chất lỏng và không khí phía trên tác động Để theo đối dao động của mức chất lồng, ta gắn một thiết bị cơ khí với phao Những hệ thống phao đầu tiên sử dụng các thiết bị cơ khí như dây cáp, thước đây, ròng rọc và bánh răng để theo đõi mức dao động của chất lỏng Những kiểu đo này cho độ chính xác không cao Ngày nay, một loại phao phổ dụng đó là phao từ

Những bộ phát tín hiệu mức đâu tiên đi kèm với phao là những thiết bị cho tín

hiệu tương tự đi kèm với phao là những thiết bị cho tín hiệu tương tự hoặc rời rạc

sử dụng một mạng thiết bị điện trở và bộ chuyển mạch nhiều lưỡi gà Do cho giá trị đo rời rạc, nên giá trị đo giữa các bước tín hiệu bị bỏ qua

Trang 40

L UÂN ÁN TẤT NGHIỆP HỆ THỐNG CUNG CẤP NƯỚC NÚNG CÓ NHIỆT ĐÔ ỔN ĐỊNH

Cảm biến mức kiểu bong bóng có một ống dẫn khí xuống đáy bình chứa để

tạo bong bóng Khi khí được dẫn vào, áp suất trong ống sẽ tăng cho đến khi thắng được áp suất của chất lổng trong bình Một bộ chuyển đổi được nối với ống dẫn khí để giám sát sự tăng áp trong ống Từ áp suất đo được sẽ tính ra mức chất lỏng trong bình chứa Tín hiệu ra Bộ chuyển đổi áp suất Cùng câp khí Thành bình chứa Ống nhúng Quá trình lưu chất

Hình 4.9 : Thước đo kiểu bong

° Loadcell (cầu điện trở đo áp lực) : Loadcell hay thước đo độ biến

đạng/cầu điện trở đo áp lực là một lọai giá đỡ cơ khí được trang bị một hay nhiều cảm biến đo độ lệch nghiêng của giá đỡ Khi lực tác động vào loadcell thay đổi làm cho giá đỡ cũng thay đổi theo và tạo ra tín hiệu đầu ra tương ứng Các loadcell đượ thiết kế phù hợp với mọi kích cỡ thiết bị (từ thiết bị nhổ có trong lượng vài gam đến thiết bị có trọng lượng tính bằng tấn)

Loadcell đo mức bằng cách chuyển đổi trọng lực của chất lỏng tác động nẹn nó thành tín hiệu có thể đọc được Khi mức chất lỏng trong bình chứa tăng, thì lực tác động lên loadcell cũng tăng và ngược lại Lợi thế của loadcell là đo không tiếp xúc với chất lỏng nên nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng khác nhau, nhưng nhược điểm của nó là giá thành cao và tính năng bị giảm nhanh chóng theo thời gian

e Thước đo mức từ tính: Thước đo mức từ tính được lấy lam vat thay thé cho

Định dạng
Số trang	109
Dung lượng	2,25 MB