Đồ án Trang bị điện: Hệ thống giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh

MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ……………………………………………………….iii DANH MỤC CÁC BẢNG………………………………………………………… iii MỞ ĐẦU…………………………………………………………………………… iv Tính cấp thiết đề tài………………………………………………………….iv Mục đích nghiên cứu đề tài…………………………………………………… iv Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài…………………………………….iv Phương pháp nghiên cứu khoa học………………………………………………iv Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài……………………………………… iv CHƯƠNG 1: ĐỀ XUẤT CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI MỘT HỆ THỐNG GIÁM SÁT TRẠM LẠNH CÓ NHIỀU MÁY NÉN LẠNH……………………………… 1.1 Các yêu cầu hệ thống giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh 1.2 Xây dựng cấu trúc P&ID lựa chọn sensor lắp đặt………………………2 1.2.1 Cấu trúc chung cho trạm lạnh công nghiệp……………………………2 1.2.2 Sơ đồ P&ID cho trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh……………………6 1.2.3 Lựa chọn sensor lắp đặt tín hiệu giám sát…………………………11 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ VÀ CẤU TRÚC CHUNG CHO HỆ THỐNG GIÁM SÁT MỘT TRẠM LẠNH CÓ NHIỀU MÁY NÉN LẠNH…….13 2.1 Lựa chọn sensor thiết bị đo, đại lượng không điện phục vụ giám sát…………………………………………………………………………………… 13 2.2 Xây dựng mạch đo tín hiệu biến đổi………………………………… 14 2.2.1 Thiết kế mạch rơle trung gian…………………………………………… 14 2.2.2 Thiết kế tủ điện……………………………………………………………35 2.2.3 Thiết kế mạch đầu vào PLC……………………………………………….41 2.2.4 Thiết kế mạch đầu PLC……………………………………………… 46 2.3 Xây dựng cấu trúc chung cho hệ thống giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh……………………………………………………………………………….52 CHƯƠNG : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN CHO HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ PHẦN MỀM GIÁM SÁT………………………………………………………… 53 3.1 Thiết kế cấu trúc khâu giám sát chỗ từ xa………………………………53 3.2 Thiết kế mạch điện cho hệ thống giám sát…………………………………….53 3.3 Thiết kế thuật tốn lập trình……………………………………………… 53 3.3.1 Thiết kế khai báo phần cứng……………………………………………53 3.3.2 Khai báo biến………………………………………………………….53 3.3.3 Viết chương trình giám sát ……………………………………………….57 KẾT LUẬN………………………………………………………………………… 83 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………………… 84 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 1.2 1.3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 Tên Hình Cấu trúc chung hệ thống lạnh Sơ đồ giám sát hệ thống lạnh Sơ đồ P&ID hệ thống giám sát trạm lạnh có hai máy nén lạnh Tủ điện giám sát điểm Đ1 Đ13 Tủ điện giám sát điểm Đ2 Đ14 Tủ điện giám sát điểm Đ3 Tủ điện giám sát điểm Đ4 Tủ điện giám sát điểm Đ5 Tủ điện giám sát điểm Đ6 Tủ điện giám sát điểm Đ7 Tủ điện giám sát điểm Đ8 Tủ điện giám sát điểm Đ9 Tủ điện giám sát điểm Đ10 Tủ điện giám sát điểm Đ11 Đ15 Tủ điện giám sát điểm Đ12 Đ16 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Tên bảng Tổng hợp điểm giám sát MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm qua, hệ thống trạm lạnh nước ta ứng dụng rộng rãi ngành với quy trình cơng nghệ máy móc thiết bị vận hành quy trình giám sát đóng vai trò vơ quan trọng Giúp kiểm soát việc vận hành đảm bảo độ an toàn hệ thống trạm lạnh Vì trạm giám sát với cơng nghệ đại ngày phát triển Mục đích nghiên cứu đề tài Thiết kế giám sát cho trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu hệ thống trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh Phạm vi nghiên cứu bao gồm: xây dựng cấu trúc giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh, sơ đồ P&ID phục vụ giám sát, lựa chọn thiết bị giám sát, xây dựng mạch đo tín hiệu biến đổi, xây dựng cấu trúc giám sát thuật tốn chương trình giám sát Phương pháp nghiên cứu khoa học Để thiết kế hệ thống giám sát ta sử dụng phương pháp như: + Về mặt lý thuyết: Tìm hiểu cấu trúc chung cho hệ thống giám sát trạm lạnh, thiết kế vẽ cho hệ thống trạm lạnh + Về mặt mô giám sát: Sử dụng phần mềm Step7 để xây dựng khâu giám sát Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Giúp ta sử dụng thơng thạo phần mềm Step7, AutoCad,… qua nghiên cứu hiểu rõ đề tài CHƯƠNG 1: ĐỀ XUẤT CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI MỘT HỆ THỐNG GIÁM SÁT TRẠM LẠNH CÓ NHIỀU MÁY NÉN LẠNH 1.1 Các yêu cầu hệ thống giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh Một hệ thống giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh công nghiệp hiên đại cần phải thỏa mãn yêu cầu sau đây: + YÊU CẦU VỀ ĐIỀU KHIỂN: điều khiển (tại chỗ, từ xa,…) giám sát thành phần thiết bị thuộc hệ thống + YÊU CẦU VỀ ĐO LƯỜNG: đảm bảo phải thu thập đầy đủ liệu đo đạc hay quan sát liên quan đến hệ thống + YÊU CẦU VỀ HIỂN THỊ: thông số hiển thị phải xác, rõ ràng, đầy đủ có cố xảy phải kịp thời cảnh báo để nhận biết khắc phục + YÊU CẦU VỀ QUẢN LÝ: nâng cấp, nâng cao công tác quản lý như: mơi trường tiện nghi phải đầy đủ, đơn giản hóa cơng tác bảo trì bảo dưỡng, bảo đảm ngân sách ln ổn định giảm thiểu chi phí vận hành,… Ngoài cần ý đến yêu cầu sau: + Hệ thống phải ln trì ổn định liên tục + Vận dụng tối đa nguồn tài ngun + Tối ưu hóa cơng tác lắp đặt, bảo trì nâng cấp + Chi phi tiêu dùng phải tiết kiệm hợp lí + Mơi trường làm việc phải đảm bảo việc vận hành diễn suôn sẻ + Đảm bảo an toàn cho người vận hành cải thiện tiện nghi vận hành Như vậy, yêu cầu tối thiểu cho hệ thống giám sát trạm lạnh công nghiệp cần thỏa mãn yêu cầu lớn chức năng: điều khiển, đo lường, hiển thị quản lý 1.2 Xây dựng cấu trúc P&ID lựa chọn sensor lắp đặt 1.2.1 Cấu trúc chung cho trạm lạnh cơng nghiệp Hình 1.1: Cấu trúc chung hệ thống lạnh Trong đó: – Máy nén – Bình tách dầu – Bình ngưng tụ – Van tiết lưu – Bộ bay – Bình tách lỏng Nguyên lý hoạt động hệ thống lạnh: Môi chất lạnh nén áp suất cao sau đưa vào dàn ngưng tụ (dàn nóng) để ngưng tụ thành dạng lỏng Ở dàn nóng mơi chất lạnh toả nhiệt, mơi chất lạnh lỏng đẩy vào dàn bay (dàn lạnh) Ở dàn lạnh môi chất lỏng sôi thu nhiệt môi trường Môi chất lỏng chuyển thành dạng hút trở lại máy nén để tiếp tục chu trình Lựa chọn hệ thống lạnh: Hệ thống sử dụng hai máy nén, tạo suất lạnh khác nhau, nhằm tạo mức nhiệt lạnh khác Việc giám sát thông sổ kỹ thuật hệ thống có ý nghĩa quan trọng việc khai thác tự động hóa hệ thống Chỉ báo thông số kỹ thuật hệ thống, trạng thái hoạt động, chế độ hoạt động báo động cho người vận hành thiết biết hệ thống gặp cố Hình 1.2: Sơ đồ giám sát hệ thống lạnh Các phần tử sơ đồ: + MÁY NÉN: Trong hệ thống lạnh cơng nghệp máy nén lạnh phận quan trọng Máy nén nằm bay ngưng tụ nhằm mục đích nén mơi chất từ áp suất thấp lên áp suất cao (hoặc từ nhiệt độ thấp lên nhiệt độ cao) trì tuần hồn mơi chất để lấy nhiệt sản phẩm từ bay thải nhiệt môi trường làm mát (bộ ngưng tụ) Trong kỹ thuật lạnh, độ tin cậy chất lượng hệ thống lạnh phục thuộc nhiều vào máy nén Một số loại máy nén thường sử dụng là: máy nén pittơng, máy nén roto, máy nén trục vít theo ngun lý làm việc Ngồi lựa chọn máy nén tùy theo công suất nhiệt độ làm lạnh theo u cầu + BÌNH NGƯNG TỤ: Bình ngưng tụ thiết bị trao đổi nhiệt dùng để biến mơi chất lạnh có áp suất cao, nhiệt độ cao sau q trình nén thành mơi chất lỏng trình ngưng tụ Các phương pháp giải nhiệt thường gặp bình ngưng tụ: Giải nhiệt nước, nước kết hợp với khơng khí, khơng khí,… + VAN TIẾT LƯU: Ta cần tạo hai vùng áp suất: áp suất bay thấp ứng với nhiệt độ bay mong muốn áp suất môi chất lỏng bình ngưng tụ lại cao ứng với nhiệt độ ngưng tụ cách hạn chế lượng môi chất phun vào bay Van tiết lưu thiết bị tiết chế di chuyển môi chất để tạo hai vùng áp suất chênh lệch ứng với chế độ làm việc hệ thống lạnh Các van tiết lưu hoạt động dựa vào phương pháp kiểm soát dựa thay đổi áp suất, thay đổi nhiệt độ, thay đổi thể tích hay khối lượng mơi chất kết hợp phương pháp + BỘ BAY HƠI: Là thiết bị trao đổi nhiệt dùng để nhận nhiệt từ đối tượng cần làm lạnh q trình bay mơi chất Q trình sơi xảy áp suất nhiệt độ tương ứng, nhiệt lượng lấy từ sản phẩm bay mơi chất + BÌNH TÁCH DẦU: Được sử dụng cho hệ thống lạnh lớn lớn có nhiều máy nén mắc song song sử dụng hệ thống lạnh có đường ống dẫn từ máy nén đến dàn ngưng xa Chỉ lắp đặt bình tách dầu với máy nén Nhiệm vụ: dùng để tránh tượng: có lượng dầu bị theo máy nén vào dường đẩy vào bình ngưng tạo thành lớp trở nhiệt bề mặt trao đổi nhiệt bình ngưng, bình bay hơi… Dẫn đến hiệu suất máy nén giảm + BÌNH TÁCH LỎNG: Là thiết bị dùng để tách giọt chất lỏng khỏi luồng hút máy nén, tránh cho máy nén không hút phải chất lỏng gây va đập thủy lực làm hư hỏng máy nén + BÌNH CHỨA CAO ÁP: Đặt vị trí phía bình ngưng dùng để chứa chất lỏng ngưng tụ giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt thiết bị ngưng tụ, tự trì cấp lỏng liên tục van tiết lưu + THÁP GIẢI NHIỆT: Có nhiệm vụ phải thải tồn lượng nhiệt q trình ngưng tụ mơi chất lạnh bình ngưng tỏa Chất tải nhiệt trung gian nước Nhờ quạt gió dàn phun mưa, nước bay phần giảm nhiệt độ xuống tới mức yêu cầu để bơm trở lại bình ngưng nhận nhiệt ngưng tụ 1.2.2 Sơ đồ P&ID cho trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh Hình 1.3: Sơ đồ P&ID hệ thống giám sát trạm lạnh có máy nén lạnh Giải thích điểm đo:  Đ1 + Đ13: Giám sát áp suất cửa hút máy nén 71 + Giám sát áp suất môi chất lạnh: 72 + Giám sát nhiệt độ kho lạnh: 73 + Giám sát áp suất dầu bôi trơn máy nén lạnh 1: 74 75 + Giám sát nhiệt độ mức dầu bôi trơn máy nén lạnh 1: 76 77 + Giám sát áp suất cửa hút máy nén lạnh 2: 78 + Giám sát áp suất cửa đẩy máy nén lạnh 2: 79 80 + Giám sát áp suất dầu bôi trơn máy nén lạnh 2: 81 82 + Giám sát nhiệt độ mức dầu bôi trơn máy nén lạnh 2: 83 84 KẾT LUẬN Với nhiệm vụ đề tài đồ án “Thiết kế giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh” Trong q trình làm đồ án em hoàn thành mục tiêu sau: + Đưa yêu cầu hệ thống giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh + Xây dựng cấu trúc P&ID + Lựa chọn sensor lắp đặt + Thiết kế tủ điện giám sát + Thiết kế mạch cấp nguồn, rơle trung gian, mạch đầu vào đầu PLC + Xây dựng chương trình giám sát mơ STEP7 Mặc dù cố gắng vận dụng hết khả trình làm đồ án kiến thức hạn chế nên đồ án thiếu sót chưa sâu vào vấn đề thiếu như: + Phần xây dựng kết nối với PLC sơ sài chưa đầy đủ + Lựa chọn thiết bị chưa đầy đủ + Chưa thiết kế khâu giám sát chỗ từ xa, mạch điện cho hệ thống giám sát Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy PGS.TS Hồng Xn Bình giúp đỡ em trình thực đề tài Em mong thầy bảo góp ý, sửa chữa để đồ án hoàn thành cách tốt Em xin chân thành cảm ơn! 85 ... MỘT HỆ THỐNG GIÁM SÁT TRẠM LẠNH CÓ NHIỀU MÁY NÉN LẠNH 1.1 Các yêu cầu hệ thống giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh Một hệ thống giám sát trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh cơng nghiệp hiên đại... trúc chung hệ thống lạnh Sơ đồ giám sát hệ thống lạnh Sơ đồ P&ID hệ thống giám sát trạm lạnh có hai máy nén lạnh Tủ điện giám sát điểm Đ1 Đ13 Tủ điện giám sát điểm Đ2 Đ14 Tủ điện giám sát điểm... Sơ đồ P&ID cho trạm lạnh có nhiều máy nén lạnh Hình 1.3: Sơ đồ P&ID hệ thống giám sát trạm lạnh có máy nén lạnh Giải thích điểm đo:  Đ1 + Đ13: Giám sát áp suất cửa hút máy nén  Đ2 + Đ14: Giám