Đồ án: Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí

Đồ án Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí với nội dung chính sau: Động cơ có công suất P=25HP, áp suất ổn định là 6kg/cm2, chọn động cơ, thiết bị, biến tần, điều khiển khởi động máy nén khí sử dụng bình trung gian, khi động cơ dừng thì xả bình trung gian để khởi động dễ dàng, ổn định áp suất khí nén đầu ra,..

  BỘ GIAO THƠNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐH GIAO THƠNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN­ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG ­­­­­­ NHĨM 29 BÁO CÁO ĐỒ ÁN      MƠN:KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ GVHD SVTH TS. Lê Quang Đức Nguyễn Ngọc Minh Hải 1051060016 Mai Văn Bi 1051060004 Võ Ngọc Đức 1051060014 TP HCM, tháng 9 năm 2013 TP HCM, tháng 9 năm 2013 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức u cầu đề tài: Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí:  Động  cơ  có  cơng  suất  P=25HP,  áp  suất  ổn  định  là  6kg/cm2  Chọn động cơ, thiết bị, biến tần  Điều khiển khởi động máy nén khí sử dụng bình trung  gian, khi động cơ dừng  thì xả bình trung gian để khởi  động dễ dàng  Ổn định áp suất khí nén đầu ra  Bảo vệ q tải động cơ  Bảo vệ q áp suất bình chứa: dừng động cơ khi bình chứa có  áp suất q 8  bar I TÌM HIỂU VẤN ĐỀ Đối tượng cần điều khiển ở đây là máy nén khí. Trong thực tế có rất nhiều loại   máy nén khí khác nhau như: máy nén piston, máy nén trục vít, roto cánh trượt, máy   nén ly tâm… SVTH: NHĨM 29 Page 3 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (tham khảo tài liệu: Hướng dẫn sử dụng năng lượng hiệu quả trong ngành  cơng nghiệp Châu Á­www.energyefficiencyasia.org trang 8) Từ u cầu đề bài và những so sánh trên  ta chọn loại máy nén trục vít. Mơmen tỷ  lệ với tốc độ, có đặc tính làm  việc và đặc tính cơ là:                                             6s 6s         M t             Vấn đề    đây cần điều khiển  ổn định áp suất máy nén, cho nên trong trường   hợp: SVTH: NHÓM 29 Page 4 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức ­ Áp suất đo > áp suất đặt   giảm tốc độ động cơ lại ­ Áp suất đo Zdây=(3,33+j0,07).10=(33.3+j0,9) mΩ Rtxmccb=1,1mΩ    Rcd=5mΩ ,  Xcd=2.5mΩ (tra bảng 2­36, 2­42, 2­43/trang  649/CCĐ­ thầy Nguyễn Xn Phú) Rtxcontactor=0,5mΩ =>  Giải pháp: Chọn MCCB với DC Reator theo khuyến cáo của biến tần , nhóm chọn  loại MCCB của hãng Fuji với Type BW50SAG – CE SVTH: NHĨM 29 Page 12 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “MCCB FUJI.pdf” trang 2) Các thơng số của MCCB :  Hãng sản xuất : FUJI  Dòng điện định mức : 40 (A)  Dòng cắt: 7.5 (kA)  Số cực : 3  Điện áp: 3 pha 380V  Chọn MCB:  Mục đích: bảo vệ ngắn mạch ,q tải và cách ly cho mạch điều khiển.  u cầu:   Chọn loại MCB 1p+N  Dòng định mức phải lớn hơn dòng điện tổng của các thiết bị trong mạch  điều khiển SVTH: NHĨM 29 Page 13 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức  Điện áp 220V Giải pháp: chọn MCB có mã S 201 M­C 0.5 NA (catalog “MCB.pdf” trang 31)  Thơng số kỹ thuật của MCB :  Số cực :1 cực +N  Dòng điện định mức : 0.5A Chọn  CONTACTOR: Mục đích:  đóng cắt cấp nguồn cho mạch động lực thơng qua mạch điều khiển u cầu:  Chọn dòng định mức vào khoảng (1,3 ­1,5)Iđm SVTH: NHĨM 29 Page 14 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức  Phù hợp với cơng suất của động cơ cũng như biến tần  Điện áp cuộn hút là 220V Giải pháp: Chọn contactor  SC­N2/VS (catalog “Contactor SC Fuji.pdf” trang 35 và trang 61) Contactor có các thơng số:   Dòng điện: 40A  Cơng suất : 18.5kW  Điện áp cấp vào cuộn hút: 220­240V SVTH: NHÓM 29 Page 15 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức  Tần số: 50Hz 10  Chọn rơle trung gian:  Mục đích: dùng để khởi động biến tần u cầu:  Có 2 tiếp điểm  Điện áp cuộn hút 220V Giải pháp :  chọn rơle của hãng Omron  MY2 220VAC (S) Chọn đế cắm cho Relay trung gian” (catalog “RELAY OMRON.pdf” trang 2 ) Thơng số của Relay trung gian:  Hãng sản xuất: Omron  Loại: MY2 220VAC (S) SVTH: NHÓM 29 Page 16 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ  Điện áp cuộn hút: 220V/50Hz  Dòng điện định mức: 4.8mA GVHD: TS.Lê Quang Đức 11 Chọn cảm biến áp suất:  Mục đích: Do u cầu ổn định áp suất máy nén khí nên ta cần chọn cảm biến áp  suất để đo áp suất phản hồi về biến tần u cầu:  Vùng làm việc có chứa áp suất 6kg/cm2  Dùng cho khí Giải pháp: Chọn cảm biến áp suất của hãng SENSYS Model Name M5151­ 000005­010BG SVTH: NHĨM 29 Page 17 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Đấu nối: (catalog “Cam bien ap suat­M5100.pdf”  trang 2,4) Thơng số kĩ thuật:  Xuất xứ: Hàn Quốc  Hãng sản xuất: SENSYS  Dải áp suất : 0   10bar  Điện áp vào: 9   30VDC  Độ chính xác:   Ngõ ra: 4~20mA (2Wire)  Nhiệt độ hoạt động: ­40  125oC  Kiểu kết nối: Cable SVTH: NHĨM 29 Page 18 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ  Ứng dụng: dùng cho khí GVHD: TS.Lê Quang Đức  Khối lượng: 85g 12 Chọn relay áp suất: Mục đích: Bảo vệ quá áp suất, ngắt  mạch khi áp suất quá mức cho phép u cầu: Mức đặt của relay là 8 bar Giải pháp: Chọn relay áp suất của hãng Danfoss với code no. 017­520466 SVTH: NHĨM 29 Page 19 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “relay ap suat Danfoss.pdf”   trang 3) Thơng số của Relay áp suất :  Dải điều chỉnh điểm đặt áp suất :1­10 bar  Áp suất làm việc tối đa :22 bar  Áp suất thử nghiệm tối đa : 25 bar  Reset bằng tay khi áp suất lệch : 0.3 bar 13 Chọn bộ nguồn AC­DC :  Mục đích : chuyển đổi nguồn 220VAC xuống 24VDC để cấp nguồn cho cảm  biến áp suất u cầu :  Điện áp đầu vào : 220VAC  Điện áp đầu ra : 24 VDC Giải pháp : chọn bộ nguồn S8VM­01524 của hãng Omron (catalog “bo nguon AC­DC.pdf”   trang 2) Bộ nguồn có các thơng số :  Điện áp vào khoảng : 100­240VAC  Cơng suất : 15W SVTH: NHĨM 29 Page 20 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ  Điện áp đầu ra :24VDC  Dòng điện đầu ra :0.65A GVHD: TS.Lê Quang Đức 14 Chọn valve điện từ : Mục đích : Điều khiển xả khí trong bình trung gian khi động cơ dừng u cầu :  Nguồn cấp 220V  Loại van thường mở : NO  Dùng cho khí Giải pháp : chọn van điện từ YC1335BA2T SVTH: NHĨM 29 Page 21 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “ Solenoid_Valves.pdf”   trang 8,9) Thơng số kỹ thuật :  Điện áp cuộn hút van điện từ : 220V  Tần số : 50Hz  Dùng cho khí 15 Van 1 chiều : Mục   đích :     cho   khí     theo     chiều   từ   bình   khí   trung   gian   sang   bình   khí  chính,ngăn khơng cho khí đi theo chiều ngược lại khi động cơ dừng u cầu   :  Van sử dụng cho khí  Chịu được áp suất Giải pháp : Chọn van 1 chiều của hãng SMC với type AK2000­02 SVTH: NHĨM 29 Page 22 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “van 1 chieu.pdf”   trang 1) Van 1 chiều AK2000­02 có thơng số:  Dùng cho khí  Áp suất chịu được : 1,5 Mpa ( 15bar)  Áp suất hoạt động:  0.02 MPa ­ 1 Mpa (0.2bar – 10bar) 16 Chọn cáp điện :  Chọn cáp cho mạch động lực:  Mục đích: kết nối các thiết bị trong mạch động lực Tiêu chí:   SVTH: NHĨM 29 Dòng định mức và dòng ngắn mạch Page 23 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ  Độ sụt áp  Cách điện tốt, chịu nhiệt tốt GVHD: TS.Lê Quang Đức Theo khuyến cáo của Fuji chọn Cable có kích thước 5.5mm2 cho mạch động  lực (catalog “FUJI­FRENIC­5000­Drives.pdf ”   trang 31) Giải pháp : Chọn loại cáp CXV – 0,6/1 KV với Node là 1060308  của hãng  Cadivi: SVTH: NHĨM 29 Page 24 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “Cable.pdf ”   trang 41) Cáp động lực có các thơng số:  Số lõi: 4  Tiết diện : 5.5mm2 Chọn Cable cho mạch điều khiển: Mục đích: Kết nối các thiết bị trong mạch điều khiển với nhau u cầu:   Phù hợp với dòng điện của mạch điều khiển  Độ sụt áp  Cách điện tốt, chịu nhiệt tốt Giải pháp: Chọn loại cáp CXV – 0,6/1 KV với Node là 1060101 của hãng Cadivi SVTH: NHĨM 29 Page 25 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “Cable.pdf ”  trang 36) Cáp điều khiển có thơng số :  Số lõi : 1  Tiết diện :1mm2 Chọn cáp chống nhiễu: Mục đích: Chống nhiễu cho tín hiệu điều khiển có độ chính xác cao u cầu: Chống nhiễu tốt Giải pháp: Chọn loại cáp DVV/Sc của Cadivi SVTH: NHĨM 29 Page 26 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “Cap chong nhieu Cadivi.pdf ” trang 5) Các thơng số cơ bản của cáp chống nhiễu:  Số lõi: 1  Tiết diện: 0.5 mm2  Màng chắn đồng chống nhiễu 17 Chọn nút nhấn và đèn báo : Nút nhấn: Mục đích : Để khởi động, dừng động cơ, bật tắt nguồn thơng qua mạch điều khiển u cầu:  Cách điện tốt, hoạt động tin cậy  Sử dụng với điện áp 220 VAC  Giải pháp: chọn nút nhấn của IDEC với mã hàng  YW1L­MF2E10QM3 (R, Y, G) SVTH: NHĨM 29 Page 27 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ   GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “Den bao­Nut nhan IDEC.pdf” trang 5) Đèn báo: Mục đích: Báo nguồn, báo tình trạng làm việc của hệ thống Yêu cầu: Sử dụng với điện áp điều khiển 220VAC Giải pháp: Chọn đèn led báo của IDEC với mã hàng YW1P­1EM42(R, Y, G)   (catalog “Den bao­Nut nhan IDEC.pdf” trang 3) 18 Chọn tủ điện: SVTH: NHÓM 29 Page 28 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức Mục đích: Để đảm bảo việc bảo quản, lắp đặt, vận hành hệ thống  một cách an  tồn (cho người và thiết bị) và tin cậy; tránh các hư hỏng và sự cố trong q trình  làm việc của tủ Các thiết bị chứa trong tủ điện: Thiết bị Cao (H) Rộng (W) Sâu (D) Biến tần 400 250 195 Contactor 87 99 124 MCCB 100 75 84 MCB 88 35 69 Rơle trung gian 28 21.5 36 Nguồn 220VAC/24VDC 138.1 33.5 84.5 Cuộn kháng 177.8 228.6 121.92 Tủ điện được chọn phải thõa mãn:  Chiều cao > 998.9 (mm)  Chiều rộng >  478.6(mm)  Chiều sâu > 195(mm)  Chọn tủ điện TG400­30ways  của cơng ty Trường Giang SVTH: NHĨM 29 Page 29 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức (catalog “ Tu dien.pdf” trang 7) Tủ điện chọn có thơng số: IV  Chiều cao: 1200mm  Chiều rộng: 800mm  Chiều sâu: 350mm MẠCH ĐỘNG LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN  (có file AutoCad kèm theo) Các phần tử có trong mạch động lực và mạch điều khiển:  Mạch động lực: Tên thiết bị Chức năng MCCB Bảo vệ quá tải, ngắn mạch cho mạch động lực Biến tần Điều khiển động cơ AC Reator Lọc nhiễu Bộ nguồn  Cấp nguồn cho cảm biến 220VAC/24VDC Cảm biến áp suất Đo áp suất từ bình chứa khí và phản hồi về biến  Động cơ máy nén khí tần Kéo máy nén khí Relay áp suất Bảo vệ q áp suất bình chứa Van 1 chiều Khơng cho khí đi ngược lại bình trung gian SVTH: NHĨM 29 Page 30 ...TP HCM, tháng 9 năm 2013 Đồ án: Kỹ Thuật Điều Khiển Động Cơ GVHD: TS.Lê Quang Đức u cầu đề tài: Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí:  Động  cơ  có  cơng  suất P=25HP,  áp suất ổn định là  6kg/cm2... nhu cầu sử dụng khí nén u cầu: Theo u cầu đề bài động cơ có cơng suất P = 25 HP (18.5kW), áp suất ổn định của máy nén khí là 6kg/cm2() Giải pháp: Do khơng có loại máy nén có cơng suất 18.5kW có áp suất làm  như u cầu ... Áp suất đo < áp suất đặt   tăng tốc độ động cơ lên ­ Áp suất đặt = áp suất đo  động cơ quay với tốc độ hiện tại Ta sẽ điều khiển tốc độ quay của động cơ  để điều khiển máy nén khí tạo ra  khí nén cung cấp cho sử dụng với một áp suất ổn định theo yêu cầu