THIẾT KẾ CHẾ TẠO TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN CỦA LÒ ĐỐT BỆNH PHẨM

Đề tài : “Thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển của lò đốt bệnh phẩm” được tiến hành tại “CHI CỤC THÚ Y TỈNH BÀ RỊA” trong thời gian từ 14 đến 217. Các kết quả thu được: + Thiết kế được mạch điện điều khiển cho hệ thống lò đốt điều khiển 2 béc gaz (công suất 200W), quạt hút (công suất 5HP), quạt cấp gió phụ cho buồng đốt (công suất 1HP), bơm nước (công suất 1HP). + Tính toán lựa chọn các khí cụ điện sử dụng trong quá trình thiết kế tủ điện. + Chế tạo tủ điện điều khiển cho lò đốt bệnh phẩm.

THIẾT KẾ CHẾ TẠO TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN CỦA LÒ ĐỐT BỆNH

CẢM TẠ

Tôi xin chân thành cám ơn:

Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm TPHCM

Ban chủ nhiệm Khoa Cơ khí – Công nghệ cùng quí thầy cô đã tận tình dạy dỗ

và truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức quí báu trong suốt thời gian họctập tại trường

Đặc biệt anh Lê Tấn Đức, thầy Nguyễn Văn Hùng Khoa Cơ khí – Công nghệTrường Đại học Nông Lâm TPHCM, người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ,động viên và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt quá trình thực hiệnluận văn này

Tập thể sinh viên lớp DH06CD đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập vàthực hiện luận văn này

TÓM TẮT

Đề tài : “Thiết kế chế tạo tủ điện điều khiển của lò đốt bệnh phẩm” được tiến hành tại “CHI CỤC THÚ Y TỈNH BÀ RỊA” trong thời gian từ 1/4 đến 21/7

Các kết quả thu được:

+ Thiết kế được mạch điện điều khiển cho hệ thống lò đốt điều khiển 2 béc gaz(công suất 200W), quạt hút (công suất 5HP), quạt cấp gió phụ cho buồng đốt (công suất 1HP), bơm nước (công suất 1HP)

+ Tính toán lựa chọn các khí cụ điện sử dụng trong quá trình thiết kế tủ điện.+ Chế tạo tủ điện điều khiển cho lò đốt bệnh phẩm

2.3 Tổng quan về các khí cụ điện ứng dụng trong tủ điện thiết kế tủ điện 6

2.3.2 Phân loại, các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện 6

2.4Nâng cấp cải tiến hệ thống lò dùng PLC và biến tần để điều khiển hệ thống 14

2.4.3Giới thiệu về module analog EM235 của PLC S7 200 16

2.4.4.1 Sơ đồ kết nối 17

3.2.2 Phương pháp thiết kế, lựa chọn sơ đồ công nghệ 19

4.2 Kết quả tính toán, thiết kế và chế tạo tủ điện điều khiển 244.2.1 Những phần tử cần điều khiển để vận hành lò nhiệt 244.3 Tìm hiểu xây dựng hệ thống đường ống dẫn gaz 27

4.4 Tính toán, thiết kế hệ thống các thiết bị điện để điều khiển hệ thống quạt, bơmnước, becgaz

b Tính toán quạt thổi cấp gió phụ cho lò nhiệt, P=1HP, 380VAC, 3pha 29

c Tính toán chọn dây dẫn cho bơm nước 1HP, 380VAC, 3pha 29

4.4.2Tính toán chọn CB, công tắc tơ, và bộ bảo vệ quá tải cho hệ thống tủ điện 31

d Tính chọn công tắc tơ cho bơm nước 1HP, 380VAC, 3pha 32

e Tính chọn công tắc tơ cho becgaz (P=200W, 220V,1pha) 32

f Tính chọn rơle nhiệt cho quạt 5HP, 380VAC, 3pha 32

g Tính chọn rơle nhiệt cho quạt 1HP, 380VAC, 3pha 32

h Tính chọn rơle nhiệt cho bơm nước 1HP, 380VAC, 3pha 32

4.4.4 Tính toán tụ điện, đấu quạt 3 pha, 380V (5 HP) thành quạt 1 pha 34

4.5 Các khí cụ điện và các loại nút nhấn được bố trí lắp đặt trong tủ điện 374.6 Thiết kế sơ đồ mạch điện cho tủ điện đúng như trình tự hoạt động của lò nhiệt 38

4.6.3 Nguyên lý hoạt động của mạch điện điều khiển hệ thống lò nhiệt 404.6.4 Gia công lắp ráp và đi dây điện bỏ đúng trên đôminô 41

4.7.4 Thực hành mắc các thiết bị điện vào trong tủ điện 45

1 Tìm hiểu về Module analog EM235 của PLC S7 200 53

2 Đặc tính momen của động cơ 3 pha khi vận hành với 2 tụ 54

3 Đề xuất phương án điều khiển hệ thống lò nhiệt bằng PLC 55

a Nguyên tắc hoạt động của hệ thống PLC kết nối với biến tần điều khiển bằng phương

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 4.1: Hệ thống tủ điện điều khiển khi vận hành lò đốt. 23

Hình 4.3: Bệnh phẩm cháy hoàn toàn sau giai đoạn thứ hai 24

Hình 4.4: Quạt hút làm mát (5 HP) và khử mùi của hệ thống lò 25

Hình 4.5: Quạt thổi cấp gió phụ (1HP) cho buồng đốt 2 của lò nhiệt 26

Hình 4.7: Sơ đồ cấu tạo đi đường ống nước cấp cho bồn lọc 27

Hình 4.9: Sơ đồ hình chiếu bằng bố trí đường ống dẫn gaz 28

Hình 4.14: Sơ đồ mắc dây biến đổi quạt 3 pha thành quạt 1 pha 34

Hình 4.15: Sơ đồ đấu dây động cơ 3 pha thành 1 pha 36

Hình 4.16: Hình vẽ 3D động cơ 3 pha có đấu thêm tụ dầu và tụ khởi động 36

Hình 4.17: Sơ đồ mạch động lực điều khiển hệ thống lò nhiệt 38

Hình 4.18: Sơ đồ mạch nguyên lý điều khiển hệ thống lò nhiệt 39

Hình 4.25: CB (30A) mắc trong tủ điện của hãng MITSUBISHI 45

Hình 2: Sơ đồ cấu tạo biến tần đấu vào quạt 3 pha 55

Hình 3: Đồ thị mô tả nhiệt độ trong lò khi điều khiển PID 56

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 4.1 : Công suất của các phần tử điều khiển lò nhiệt 24

Bảng 5.1 Kết quả điều khiển PID ta được số liệu điều khiển như sau 56

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngành chăn nuôi đã gắn bó trong đời sống người dân ta từ rất lâu Ngay từ xaxưa con người đã biết bắt động vật trong rừng về nuôi để lấy trứng và thịt về làm thựcphẩm Ngày nay do nhu cầu về thực phẩm ngày càng cao cho nên ngành chăn nuôi đãkhông ngừng phát triển với quy mô lớn

Trong những năm gần đây ngành chăn nuôi đã gặp rất nhiều khó khăn Dịchbệnh trên vật nuôi không ngừng tiếp diễn từ nơi này đến nơi khác và đã là nỗi lo chungcủa toàn cầu.Virut H5N1 đã gây chết hàng loạt gia cầm, làm ảnh hưởng trực tiếp đếntình trạng sức khỏe con người, thực phẩm và cả nền kinh tế

Từ những năm 1995 đến nay, cứ cách 1 năm lại có dịch bệnh và cần quan tâm

đó là dịch lở mồm long móng (năm 1999 đã có đại dịch) Điều đáng lưu ý là trongnhững năm qua chúng ta tốn bạc tỷ cho việc chống dịch nhưng lại chưa quan tâm choviệc đốt những bệnh phẩm nguy hiểm Hiện nay bệnh lở mồm long móng và bệnh cúmgia cầm vẫn là mối lo tìm ẩn trong cả nước Điều mà rất lo ngại là còn nhiều hộ dânkhông tuân thủ theo quy định Việc chon súc vật chỉ là hình thức còn thực tế họ đã kínđáo đem bán ra thị trường Do vậy, mầm bệnh không ngừng tiếp diễn và còn nguy hạihơn là nó có khả năng lây sang người làm dẫn đến chết người

Mới dây ccác nhà khoa học Mỹ và Nhật đã tuyên bố đã tìm ra việc virus H5N1chủ yếu lây qua đường hô hấp.Thông thường virus cúm “đóng đôi” ở các tế bào thuộccác bộ phận phía bên trên đường hô hấp của con người như: xoang mũi, cổ họng, khíquản và phế quản và tồn tại trên những tế bào phía sau trong phổi Do đó hiện tượngnạn nhân phần lớn bị cúm gia cầm là ở trẻ em, bởi con đường virus xâm nhập cơ thể từ

bộ phận hô hấp xuống phổi của trẻ em ngắn hơn người lớn, và mới đây trong ngày12/1 Thổ Nhĩ Kỳ đã xác nhận có gia cầm nhiễm cúm ở 11 tĩnh thành, 15 người có kếtquả dương tính, trong đó có 3 ca đã tử vong, và trên 12 ca bị nghi nhiễm Trong nước,hiện nay chính phủ ta cũng kịp thời giúp đỡ các hộ chăn nuôi khi dịch cúm xảy ra,nhưng vần đề giải quyết ở đây là không những tiêm phòng bệnh cho đàn gia cầm, mà

phải xử lý xác những con vật bị nhiễm bệnh sao cho không gây hại đến đàn gia cầm vàcon người

Theo nghiên cứu cách tốt nhất để tránh được sự lây nhiễm là tiêu hủy đồng thờiđảm bảo ở nhiệt độ đủ cao để làm chất hoàn toàn vi trùng gây bệnh và cũng đồng thờibảo vệ môi trường không bị ô nhiễm

Phương pháp tiêu hủy này phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện lò đốt Vì thế đểchủ động làm chết virus cúm gia cầm bên chạnh lợi dụng nhiệt độ để tiêu đốt bệnhphẩm , thì hiện nay một số lò thiêu đã được nghiên cứu đã được sử dụng trong nướccũng như ngoài nước đã khắc phục được những nhược điểm đốt Hiện tại ở Bà RịaVùng tàu có khoảng 297.000 trâu bò, 190.000 heo và hơn 2 triệu gia cầm

Xuất phát từ nhu cầu có tính thực tế cấp bách nói trên, kết hợp với kiến thứchọc tập ở trường và được sự đồng ý của Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ Khí Công NghệTrường Đại Học Nông Lâm TP.HCM dưới sự hướng dẫn của kỹ sư Lê Tấn Đức chúngtôi tiến hành thức hiện đề tài “Nghiên cứu – xây dựng quy trình thiết kế hệ thống tủđiện điều khiển lò đốt tiêu hủy bệnh phẩm “với mong muốn có thể giảm khả năng lâydịch bệnh sang người và đóng góp phần nào cho công tác phòng chống dịch bệnh trêngia cầm

Bên cạnh đó, việc an toàn điện cho người khi vận hành lò nhiệt để không gây ranguy hiểm điện giật hay khi chập mạch điện gây ra cháy nổ cả hệ thống, làm tổn hao

về mặt vật chất.Như vậy để đáp ứng được tính công nghệ và an toàn thì người ta đãthiết kế một hệ thống tủ điện điều khiển để quản lý toàn bộ hệ thống điện, tủ điện làmột hệ thống rất quan trọng để điều khiển cấp điện để vận hành lò nhiệt hoạt động liêntục Tủ điện điều khiển này có chức năng như sau:

Tủ điện là nơi tập trung điện, tạo thuận lợi cho sự điều khiển, kiểm soát và bảo

vệ an toàn điện cho đường dây, thiết bị điện, và người sử dụng

1.2 Mục đích của đề tài

- Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, đặc tính của lò đốt tiêu hủy bệnh phẩm

- Xây dựng hệ thống tủ điện để điều khiển tự động hệ thống lò nhiệt

+ Tính toán thiết kế đường dây điện đi tới quạt, bơm nước, béc gaz

+ Tìm hiểu bố trí đường ống dẫn gaz tới buồng đốt của lò, bố trí hệ thống đườngống nước để cấp nước liên tục cho bồn lọc

+ Tính toán thiết kế CB, công tắc tơ, rơ le nhiệt để điều khiển quạt, bơm nước,becgaz đốt

+ Tính toán tụ điện để đấu quạt 3 pha thành quạt 1 pha

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

Nghiên cứu một hệ thống lò tiêu hủy bệnh phẩm nhằm đáp ứng yêu cầu:

- Làm giảm khả năng lây dịch bệnh

- Đáp ứng công nghệ hiện đại, giá thành thấp

- Đáp ứng yêu cầu về chất thải không gây ô nhiễm môi trường

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là thiết kế, tính toán những phần tử điện cần đểđiều khiển cho lò đốt vận hành đốt cháy toàn bộ bệnh phẩm trong buồng đốt

2.2 Mô tả kiểu lò đốt

2.2.1 Đặc điểm kỹ thuật của lò đốt

Lò đốt bệnh phẩm, rác thú y hoạt động theo nguyên lý đốt ở nhiệt độ cao Đầutiên là đốt bệnh phẩm, rác thú y, toàn bộ khí đốt cho qua buồng đốt thứ 2 ở nhiệt độ

10500c ( khí thải ra có xử lý theo công nghệ đốt ở nhiệt độ cao nên cháy hoàn toàn).Khí thải ra được khử mùi và khi thoát ra môi trường bên ngoài có nhiệt độ < 2000c

Phần cách nhiệt toàn thân lò được cấu tạo bằng vật liệu chịu lửa SAMOT là hỗnhợp chịu nhiệt đặc biệt

Béc gaz của Nhật Bản ( hoặc của Italia) với số lượng 2 cái dùng để cấp nhiệtcho buồng đốt có công suất 200W

Hệ thống kiểm soát nhiệt độ được lắp ở trên tủ điện điều khiển thuận tiện chongười sử dụng theo dõi, và đóng ngắt tự động

Tủ phân phối điện được bố trí riêng gần buồng đốt cho toàn bộ hoạt động của

hệ thống

Trong tủ điện có lắp cầu dao tự động chính CB và CB phụ cho các nhánh phân tải, hệthống điện đảm bảo an toàn khi xảy ra quá áp hay các cháy nổ khác, có hệ thống bảo

vệ tự động khi quá nhiệt

Nhiên liệu được dùng cho lò là gaz

Công suất tiêu hủy 80kg/giờ

Hình 2.1: Cấu tạo lò đốt tiêu hủy bệnh phẩm.

2.2.2 Một số thông số kỹ thuật của lò đốt

Khí thải ra môi trường không còn mùi, không còn độc

Các động cơ dùng điện là 380V/50Hz

Gạch chịu lửa SAMOT chịu nhiệt là 17500c

Xử lý bụi và mùi nhờ hệ thống lọc nước

Hệ thống cấp khí: Quạt, ống dẫn khí, van tiết lưu

Béc gaz cấp nhiệt: có hệ thống đánh lửa, hệ rơle thời gian, hệ rơle quá tải

Nguồn cấp cho béc gaz đốt là 220V

2.2.5 Chức năng bộ phận lọc

Lọc và làm mát không khí thải ra ngoài trời

Có cấu tạo làm bằng vật liệu thép chịu nhiệt có bộ phận lọc và làm mát

2.3 Tổng quan về các khí cụ điện ứng dụng trong thiết kế tủ điện.

2.3.1 Tìm hiểu đặc tính của khí cụ điện

Khí cụ điện là thiết bị dùng để đóng cắt, bảo vệ, điều khiển các lưới điện, mạchđiện, các loại máy điện trong quá trình sản xuất

Khí cụ điện làm việc lâu dài trong các mạch dẫn điện, nhiệt độ của khí cụ điện tăng lên gây tổn thất điện năng dưới dạng nhiệt năng và đốt nóng các bộ phận dẫn điện và cách điện của khí cụ Vì vậy khí cụ điện làm việc được trong mọi chế

độ khi nhiệt độ của các bộ phận phải không quá những giá trị cho phép làm việc an toàn lâu dài

2.3.2 Phân loại, các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện

a Phân loại

Khí cụ điện được phân ra các loại sau:

- Khí cụ điện dùng để đóng cắt các mạch điện: Cầu dao, Máy cắt,

Aptômat…

- Khí cụ điện dùng mở máy: Công tắc tơ, Khởi động từ, Bộ khống chế chỉ huy

- Dùng để bảo vệ ngắn mạch của lưới điện: Cầu chì, Aptômat, Các loại máy cắt,Rơle nhiệt

b Các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện

Để đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện và đảm bảo độ tin cậy của Khí cụ điện thìkhí cụ điện đảm bảo một số yêu cầu:

- Khí cụ điện đảm vảo làm việc lâu dài với các thông số kỹ thuật ở trạng

thái làm việc định mức: Uđm, Iđm

- Ổn định nhiệt, điện động, có cường độ cơ khí cao khi quá tải, khi ngắn

mạch, Vật liệu cách điện tốt, không bị chọc thủng khi quá dòng

- Khí cụ điện làm việc chắc chắn, an toàn khi làm việc

2.3.3 Khí cụ điện đóng, ngắt bảo vệ mạch điện

a Cầu dao tự động

- Khái niệm

Cầu dao tự động (áptomat) là loại khí cụ điện đóng cắt mạch điện (một pha,

ba pha) có công dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp mạch điện

Cầu dao tự động có bộ bảo vệ quá dòng sử dụng rơle nhiệt cầu dao tự động có

bộ bảo vệ quá áp sử dụng rơle điện áp các rơle này kết hợp với hệ thống mở chốt

gài để lò xo dễ dàng bật các tiếp điểm làm ngắt mạch tức thời

Khi chọn cầu dao tự động CB bạn cần chọn dòng quá tải sao cho CB cắt mạch

kịp thời Giá trị dòng quá tải thường được chọn trong khoảng: Iqt= (1,2 -1,5) Idm

- Nguyên lý hoạt động

+ Sơ đồ nguyên lý CB dòng cực đại

Hình 2.2: Sơ đồ CB dòng điện cực đại

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động

Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút

Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớnhơn lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhảmóc 3, móc 5 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CBđược mở ra, mạch điện bị ngắt

+ Sơ đồ nguyên lý điện áp thấp

Hình 2.3: Sơ đồ Cibi điện áp thấp

Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 và phần

ứng 10 hút lại với nhau

Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bậtlên, móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được

mở ra, mạch điện bị ngắt

b Công tắc tơ

Công tắc tơ là một loại khí cụ điện dùng để đóng /ngắt mạch với tải dòng

điện lớn ở mạch động lực và được điều khiển bằng điện từ xa

- Cấu tạo

Công tắc tơ gồm các thành phần chính như sau:

o Hệ thống mạch từ: mạch từ cố định, mạch từ di động, và cuộn dây

o Hệ thống tiếp điểm: tiếp điểm cố định và tiếp điểm di động

o Cơ cấu truyền động, giá mang tiếp điểm di động

cung cấp

điện vào

cuộn

dây

Hình 2.4: Trạng thái nam châm chưa hút Trạng thái nam châm tạo lực hút

+ Hệ thống tiếp điểm của Contactor

Tiếp điểm chính: Có khả năng cho dòng điện lớn đi qua (từ 10A đến vài nghìn A, thí dụ khoảng 1600A hay 2250A) Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở đóng lạikhi cấp nguồn vào mạch từ của Contactor làm mạch từ Contactor hút lại

Tiếp điểm phụ: Có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A Tiếpđiểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường hở

Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với nhau giữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong Contactor ở trạng thái nghỉ(không được cung cấp điện) Tiếp điểm này hở ra khi Contactor ở trạng thái hoạt động.Ngược lại là tiếp điểm thường hở

Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính thường được lắp trong mạch điện động lực, còn các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển (dùng điều khiển việc cung cấp điện đến các cuộn dây nam châm của các Contactor theo quy trìnhđịnh trước )

+ Hệ thống dập hồ quang điện

Khi Contactor chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy,mòn dần Vì vậy cần có hệ thống dập hồ quang gồm nhiều vách ngăn làm bằng kim

loại đặt cạnh bên hai tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là ở các tiếp điểm chính củaContactor.

- Nguyên lý làm việc

Hình 2.5: Sơ đồ đấu nối công tắc tơ

Khi nhấn nút ON, dòng điện đi qua cuộn dây lắp trên lõi mạch từ cố định

sẽ tạo ra từ lực hút mạch từ di động lực hút này lớn hơn lực của lò xo, làm đóng

các tiếp điểm đi vào động cơ

Muốn cắt mạch điện, bạn chỉ cần nhấn nút OFF dòng điện qua cuộn dây của công tắc tơ bị ngắt, lò xo được giải nén và đẩy bật các tiếp điểm làm hở mạch.Khi các tiếp điểmnhả ra sẽ phát sinh tia hồ quang nhưng tia này sẽ bị cắt phân đoạn và tắt ngay dưới tác dụng của buồng dấp hồ quang Nhờ vậy, tiếp điểm không bị ăn mòn hoặc rỗ mặt gây tiếp điện xấu

 Các thông số cơ bản của công tắc tơ

- Điện áp định mức

Điện áp định mức của Contactor Uđm là điện áp của mạch điện tương ứng mà

tiếp điểm chính phải đóng ngắt, chính là điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây của nam

châm điện sao cho mạch từ hút lại

20A, 25A, 40A, 60A, 75A, 100A, 150A, 250A, 300A, 600A Nếu đặt trong tủđiện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10% vì làm mát kém.

- Khả năng cắt và khả năng đóng

Khả năng cắt của Contactor điện xoay chiều đạt bội số đến 10 lần dòng điện

định mức với phụ tải điện cảm

Khả năng đóng: Contactor điện xoay chiều dùng để khởi động động cơ điệncần phải có khả năng đóng từ 4 đến 7 lần Iđm.

- Tuổi thọ của Contactor

Tuổi thọ của Contactor được tính bằng số lần đóng mở , sau số lần đóng mở

ấy thì Contactor sẽ bị hỏng và không dùng được

- Tần số thao tác

Là số lần đóng cắt Contactor trong một giờ: Có các cấp: 30, 100, 120,

150, 300, 600, 1200, 1500 lần/giờ

- Tính ổn định lực điện động

Tiếp điểm chính của Contactor cho phép một dòng điện lớn đi qua (khoảng

10 lần dòng điện định mức) mà lực điện động không làm tác rời tiếp điểm thìContactor có tính ổn định lực điện động

- Tính ổn định nhiệt

Contactor có tính ổn định nhiệt nghĩa là khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua trong một khoảng thời gian cho phép, cac tiếp điểm không bị nóng chảy và hàndính lại

c Rơle nhiệt (Over Load OL)

- Khái niệm và cấu tạo

Rơle nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự cố quá tải Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì nó có quán tínhnhiệt lớn, phải có thời gian phát nóng, do đó nó làm việc có thời gian từ vài giây đếnvài phút

Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo của rơle nhiệt

- Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý chung của Rơle nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt làm dãn nở

phiến kim loại kép Phiến kim loại kép gồm hai lá kim loại có hệ số giãn nở khác

nhau (hệ số giãn nở hơn kém nhau 20 lần) ghép chặt với nhau thành một phiến

bằng phương pháp cán nóng hoặc hàn Khi có dòng điện quá tải đi qua, phiến

lưỡng kim được đốt nóng, uốn cong về phía kim loại có hệ số giãn nở bé, đẩy cần

gạt làm lò xo co lại và chuyển đổi hệ thống tiếp điểm phụ

Để Rơle nhiệt làm việc trở lại, phải đợi phiến kim loại nguội và kéo cần Resetcủa Rơle nhiệt

Hình 2.7: Ký hiệu tiếp điểm của rơle nhiệt

- Chọn lựa Rơle nhiệt

Trong thực tế, cách lựa chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của Rơle nhiệtbằng dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ, Rơle sẽ tác động ở giá trị (1,2 -1,3) Iđm Bên cạnh, chế độ làm việc của phụ tải và nhiệt độ môi trường xung quanh phảiđược xem xét

d Công tắc

- Khái quát và công dụng

Công tắc là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện có công suất nhỏ và có dòng điện định mức nhỏ hơn 6A

- Phân loại và cấu tạo

Phân loại theo công dụng làm việc có các loại sau:

- Công tắc đóng ngắt trực tiếp

- Công tắc chuyển mạch (công tắc xoay, công tắc đảo) dùng để dóng ngắt

chuyển đổi mạch điện.

- Các thông số định mức của công tắc

Udm: điện áp định mức của công tắc

Idm: dòng điện định mức của công tắc

e Nút nhấn

- Khái quát và công dụng

Nút nhấn là một loại khí cụ điện điều khiển từ xa các thiết bị điện khác nhau

Nút nhấn thông dụng để khởi động đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng và ngắt các cuộn dây của công tắc tơ nối cho động cơ

Nút nhấn được đặt trên bảng điều khiển ở tủ điện, nút nhấn có thể bền tới

1000000 lần đóng không tải và 2000000 lần đóng ngắt có tải

- Phân loại và cấu tạo

Phân loại theo chức năng trạng thái hoạt động của nút nhấn có tác loại

- Nút nhấn đơn: Mỗi nút nhấn chỉ có một trạng thái ON OFF

Ký hiệu:

Hình 2.8: Tiếp điểm thường hở Tiếp điểm thường đóng

- Nút nhấn kép: Mỗi nút nhấn có 2 trạng thái (ON và OFF)

2.4 Nâng cấp cải tiến hệ thống lò dùng PLC và biến tần để điều khiển hệ thống 2.4.1 Sơ lược về PLC

Thiết bị điều khiển Logic khả trình PLC (Programmable Logic Control) là loạithiết bị cho phép thực hiện linh hoạt các thuật toán điều khiển số thông qua một ngônngữ lập trình, thay cho việc phải thể hiện thuật toán đó bằng các mạch số Như vậy vớichương trình điều khiển trong mình, PLC trở thành bộ điều khiển số nhỏ gọn, dễ dàngthay đổi thuật toán và đặc biệt dễ dàng trao đổi thông tin với môi trường xung quanh(Với các PLC khác hoặc với máy tính)

Toàn bộ chương trình được lưu nhớ trong bộ nhớ của PLC dưới dạng các khốichương trình con hoặc chương trình ngắt (Khối chính OB1) Trường hợp dung lượngnhớ của PLC không đủ cho việc lưu trữ chuơng trình thì ta có thể sử dụng thêm bộ nhớngoài hỗ trợ cho việc lưu chương trình và dữ liệu (Catridge)

Để có thể thực hiện được một chương trình điều khiển, tất nhiên PLC phải cótính năng như một máy tính, nghĩa là phải có một bộ vi xử lí (CPU), một hệ điều hành,một bộ nhớ để lưu chương trình điều khiển và để trao đổi thông tin với môi trườngxung quanh Bên cạnh đó nhằm phục vụ các bài toán điều khiển số, PLC còn cần phải

có thêm những khối chức năng đặc biệt khác như bộ đếm (Counter), bộ định thời(Timer) Và những khối hàm chuyên dụng

Sơ đồ khối một hệ thống được điều khiển bằng PLC được thể hiện như hình 2.9

Hình 2.9: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển dùng PLC 2.4.2 Giới thiệu về CPU 222

- Đặc tính:

 Điện áp vào AC 220V

 Cổng vào DC

 Cổng ra Relay

+ Kích thuớc bộ nhớ chuơng trình cho phép 12 KB

+ Kích thuớc bộ nhớ dữ liệu cho phép 8 KB

+ Khả năng lưu trử khi cúp điên: 190 giờ

+ Số bộ đếm tốc độ cao: tốc độ tần số tối đa 20 KHZ

+ Số cổng vào ra: 8 cổng vào/ 6 cổng ra.

Đầu vào:

+ Tầm ở trạng thái ON: 15-30 VDC, dòng nhỏ nhất là 4 mA

+ Trạng thái ON bình thường : 24 VDC, 7 mA

+ Trạng thái OFF lớn nhất: 5 VDC, 1 mA

- Đầu ra:

+ Kiểu đầu ra: Relay hoặc contact

+ Tầm điện áp: 5 đến 30 VDC/220 VAC

+ Dòng tải tối đa: 2 A/điểm; 8 A/common

+ Quá dòng: 7 A với contact đóng

+ Điện trở cách li: nhở nhất 100 M Ω

+ Thời gian chuyển mạch tối đa là: 10 ms

- Nguồn cung cấp:

+ Tầm áp trên/tần số: 85 đến 264 VAC, ở tần số 47 đến 63 Hz+ Thời gian quét (tốc độ refesh): nhỏ nhất là 20 ms ở áp 110 VAC+ Dòng đột biến: trị đỉnh 20 A ở 264 VAC

+ Cầu chì: 2A- 250 VAC

Hình 2.10: CPU và một Module

2.4.3 Giới thiệu về module analog EM235 của PLC S7 200

Các loại Module analog:

EM231: 4 analog inputs (6ES7 231–0HC22–0XA0)

EM232: 2 analog outputs (6ES7 232–0HB22–0XA0)

EM235: 4 analog inputs, 1 analog output (6ES7 235–0KD22–0XA0)

Ta sử dụng loại EM235

- Đặc điểm chung:

Gồm 3 ngỏ vào analog và 1 ngỏ ra analog

Công suất tiêu tán: 2 W

+ Dòng điện: 2 ms

Hình 2.11: Sơ đồ khối các ngõ vào của EM235 2.4.4 Ví dụ kết nối PLC

a Sơ đồ kết nối PLC

Hình 2.12: Sơ đồ kết nối hệ thống PLC và biến tần

Một ví dụ kết nối PLC kết nối qua biến tần để điều khiển nhiệt độ được thể hiện như hình 2.13

Cảm biến Buồng lò đốt

CPU Module

M V

Biến tần

Quạt 3pha

Hình 2.13: Sơ đồ kết nối PLC điều khiển nhiệt độ

PLC 200

S7-Mạch côngsuất

- Cảm biến nhiệt

độ

+ Encoder

-Lò nhiệt+ Điều khiển buồng lò đốt

- Biến tần

- Động cơ

Chương 3

NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 Nội dung nghiên cứu

Nội dung nghiên cứu của đề tài gồm

- Khảo sát lò đốt tiêu hủy bệnh phẩm tại “ chi cục thú y thị xã bà rịa”

- Hệ thống lò đốt sẽ được lắp đặt tủ điện điều khiển tự động

- Nghiên cứu xây dựng hệ hống tủ điện

- Chế tạo tủ điện điều khiển tự động

3.2 Phương pháp nghiên cứu

3.2.1 Phương pháp điều tra thu thập thông tin

+ Nghiên cứu tài liệu, trên internet và các vấn đề liên quan đến vấn đề đang nghiên cứu+ Tìm hiểu, nghiên cứu và kế thừa các công nghệ sản xuất đã có

+ Tiến hành thực nghiệm trên mô hình thực tế

+ Trực tiếp tham khảo ý kiến từ giáo viên, người hướng dẫn

3.2.2 Phương pháp thiết kế, lựa chọn sơ đồ công nghệ

Khảo sát lò đốt để xác định đúng yêu cầu thiết kế

Điều khiển hệ thống lò đốt thông qua hệ thống tủ điện

Phải thiết kế, lựa chọn sao cho đơn giản, ít tốn kém nhưng phải thỏa mãn các yêucầu công nghệ, kỹ thuật, phù hợp với khả năng tại nơi lắp đặt

Điều khiển nhiệt độ bằng cảm biến kết nối với PLC và biến tần

Phương pháp tính toán thiết kế tủ điện

Là thành phần tích cực, tự cung cấp công suất

Đơn giản, rẻ tiền

Ống bảo vệ làm bằng gốm và thép chịu nhiệt chắc chắn, an toàn trước các tác nhân

ăn mòn hóa học và cơ học

Tầm đo: -200 – 16000c

Có thể tích hợp bộ chuyển đổi ngõ ra lập trình được: 4 20 mA

hiều dài ống: 500 mm đến 1400 mm

Hình 3.1: Cảm biến nhiệt độ thermocouple

Chức năng: điều khiển nhiệt độ trong buồng đốt để đưa tín hiệu về hiển thị nhiệt độ trên bộđiều nhiệt

Với hệ thống điện điều khiển cho lò nhiệt được lắp đặt gọn trong tủ điện, cácđường dây điện đi đến các quạt, bơm nước, béc gaz để vận hành lò được tính toán thiết

kế gọn, và có khả năng chịu tải dòng tốt khi quá áp xảy ra

Hệ thống đường ống dẫn gaz được xây dựng chắc chắn, gọn và truyền dẫn khígaz tốt đảm bảo không bị rò rỉ, béc gaz với công suất 200W có thể tiêu hủy bệnh phẩmtrong thời gian ngắn nhất

Trên lò đốt, có đồng hồ quan sát nhiệt độ 2 buồng đốt, có timer hẹn giờ khi đốtbệnh phẩm, và có thể điều chỉnh được thời gian đốt khi bệnh phẩm trong lò được đốtcháy hết thì toàn bộ hệ thống lò sẽ ngắt và ngừng hoạt động mà không cần phải tácđộng đến người vận hành lò

Mạch điện đã được lắp đặt và text thử lại bằng phần mềm AUTOMATIONESTUDIO 5.0 đã chạy chính xác đúng như khi thi công

Vừa qua tại “chi cục thú y thị xã bà rịa” lò tiêu hủy bệnh phẩm với công suất80kg/giờ do kỹ sư Lê Tấn Đức cùng chúng tôi đã lắp đặt và vận hành thử đốt bệnhphẩm 40kg và lò đã đốt đúng như đã thiết kế với 30 phút, khói và mùi đã được lọc quabồn xử lý qua hệ thống thoát khói đưa ra ngoài trời mà đảm bảo không gây ô nhiễmmôi trường

a Nguyên lý hoạt động của lò nhiệt

Gồm có hai buồng đốt, sử dụng nguồn nhiên liệu là gaz để đốt với nhiệt độ

6000c -9000c sau đó khí thải nóng được lọc qua bồn lọc, đồng thời khử mùi

Ngọn lửa của đầu đốt thổi trực tiếp vào xác động vật, và để sử dụng hết nhiệt lượngcủa sự đốt cháy này, ở dưới hầm cào tro có bố trí một quạt thổi cấp gió phụ để làm