"1. Giới thiệu về hệ thống nén: Hệ thống nén là một hệ thống điều khiển được sử dụng để điều khiển các máy nén trong trạm khí nén. Hệ thống nén có thể được sử dụng để điều khiển các máy nén để tạo ra áp suất nén cần thiết cho các hệ thống khí nén. 2. Các yếu tố cần xem xét khi thiết kế hệ thống nén: - Độ chính xác của hệ thống nén: Độ chính xác của hệ thống nén là rất quan trọng để đảm bảo rằng hệ thống nén có thể điều khiển các máy nén để tạo ra áp suất nén cần thiết. - Độ tin cậy của hệ thống nén: Độ tin cậy của hệ"
ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG Mục lục trang Lời giới thiệu Chương 1: Tổng quan máy nén khí 1.1 Giới thiệu máy nén khí 1.2 Nguyên lý cấu tạo hoạt động máy nén khí 1.2.1 Máy nén pittong 1.2.2 Máy nén roto cánh trượt 1.2.3 Máy nén trục vít 1.2.4 Máy nén ly tâm 1.2.5 Máy nén hướng trục 11 Chương : Thiết kế hệ thống điều khiển hệ truyền động điện cho trạm khí nén có nhiều máy nén khí 2.1 Yêu cầu truyền động điện trang bị điện cho máy nén 13 2.1.1 Cơ sở tính tốn hệ truyền động điện máy nén khí 13 2.1.2 Yêu cầu trang bị điện – điện tử điều khiển máy nén 14 hệ thống khí nén 2.2 Các cảm biến bảo vệ an toàn hệ thống máy nén khí 15 2.2.1 Cầu chì 15 2.2.2 Role nhiệt 16 2.2.3 Áptômát 17 2.2.4 Thermistor bảo vệ động 18 2.2.5 Rơle hiệu áp dầu 19 2.2.6 Rơle áp suất cao thấp 20 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 2.2.7 Bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy 21 2.3 Lựa chọn cấu hình trạm nén khí 21 2.4 Sơ đồ động lực điều khiển hệ thống 23 Chương 3: Chương trình điều khiển 3.1 Cấu hình trạm PLC 30 3.2 Liệt kê đầu vào 31 3.3 Lưu đồ thuật toán 34 3.3.1 Lưu đồ thuật toán điều khiển tồn trạm khí nén 34 3.3.2 Lưu đồ thuật toán chọn máy chủ 35 3.3.3 Các bước chuẩn bị khởi động máy nén khí 36 3.3.4 Các bước khởi động máy nén khí 37 3.3.5 Điều chỉnh tự động máy nén khí 38 3.4 Chương trình 39 Kết luận 46 Tài liệu tham khảo 47 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG Lời giới thiệu Ứng dụng khí nén có từ thời trước Công Nguyên, nhiên phát triển khoa học khĩ thuật thời khơng đồng bộ, kết hợp kiến thức học, vật lý, vật liệu… cồn thiếu, phạm vi ứng dụng khí nén cịn rât hạn chế Mãi đến kỷ thứ 19 máy móc thiết bị sử dụng lượng khí nén phát minh Với phát triển mạnh mẽ lượn điện , vai trị dụng lượng bằn khí nén bị giảm dần Tuy nhiên, việc sử dụng lượng khí nén vãn đóng vai trị cốt yếu số lĩnh vực mà sử dụng điện khơng an tồn, khơng hiệu kinh tế Khí nén sử dụng số dụng cụ nhỏ có yêu cầu tốc độ cao ó lượng lớn búa hơi, dụng cụ dập, tán đinh … dụng cụ đồ gá kệp chặt máy Sau chiến tranh giới thứ 2, việc sử dụng khí nén ngày phát triển mạnh mẽ dụng cụ, thiết bị, phần tử khí nén sáng chế ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác Sự kết hợp khí nén với điện – điện tử định cho phát triển kỹ thuật điều khiển tương lai Vì ưu điểm khí nén có độ nhớt động học cao nên việc truyền tải xa đường ơng có hiệu st cao tổn thất it, việc sử dụng khí nén an tồn việc phịng tránh cháy nổ Và việc sử dụng khí nén khơng gây nhiễm mơi trường, chi phí cho việc sử dụng khí nén thấp… Chính ưu điểm khí nén mà ứng dụng số ngành cơng nghiệp tỏ hiệu đạt lợi nhuận khinh tế cao CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY NÉN KHÍ Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 1.1 Giới thiệu tổng quan máy nén khí Khí nén có nhiều cơng dụng: ngun liệu sản xuất ( cơng nghiệp hóa học ), tác nhân mang lượng ( khuấy trộn tạo phản ứng ), tác nhân mang tín hiệu điều khiển ( kỹ thuật tự động khí nén ), nguồn động lực , cấp cho kích, tua bin… Để tạo nguồn khí nén ta phải cần có máy nén khí Nhiệm vụ chủ yếu máy nén khí tạo áp suất cho nguồn khí bình chứa hay cịn gọi bình tích Sáu nhờ áp suất lớn bình khí truyền để cấp cho q trình cơng nghệ đó( ta chủ yếu xét đến máy nén khơng khí ) Máy nén phân loại sau [ tr 139,2]: a) Máy nén làm việc theo nguyên lý thể tích gồm có: máy nén pittơng, máy nén roto cánh trượt, máy nén trục vít v.v…; b) Máy nén ly tâm ; c) Máy nén làm việc theo nguyên lý cánh nâng; d) Máy nén e; e) Máy nén nhiều cấp; f) Theo đối tượng nén: máy nén khơng khí , máy nén khí CO , máy nén NH3 , máy nén phreon v.v…; g) Theo đặc điểm cáu tạo: máy nén kín, nửa kín nửa hở ( động ) 1.2 Nguyên lý cấu tạo hoạt động số loại máy nén khí Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 1.2.1 Máy nén pittong a Cấu tạo Kết cấu cụ thể máy nén pittong đa dạng, máy có phận chu yếu sau: Thân máy, trục khủy hay lệch tâm, xi lanh, pittong, biên, trượt, ắc pittong, van hút van đẩy, hệ thông bơm dầu bôi trơn, hệ thống làm mát máy, đồng hồ đo áp lực dầu, áp lực cấp nén, hộp đệm kín cho cán pittong đầu trục máy nén phía nhận truyền truyền động từ động cơ, van chặn cửa hút, đẩy, van đường nối tắt, van an toàn, bảng điều khiển…[2] Máy nén kiểu pittong chia làm hai loại: + Máy nén cấp + Máy nén nhiều cấp Sau cấu tạo đơn giản máy nén pittong cấp Hình 1.2.1 : Cấu tạo máy nén pittong – Pittong , – Xilanh , – Con đẩy , – Con trượt , – Thanh truyền – Tay quay , – Van nap , - Van xả b Nguyên lý hoạt động Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CƠNG NGHIỆP DÙNG CHUNG Hình 1.2.2 : Nguyên lý hoạt động máy nén pittong – cấp Máy nén khí pittong cấp kì nạp, chân khơng tạo lập phía pittong, khơng khí đẩy vào buồng nén khơng qua van nạp Van mở tự động chênh lệch áp suất gây chân không bề mặt pittong Khi pittong xuống tới “ điểm chết ” bắt đầu lên, không khí vào buồng nén cân áp suất phía nên van nạp đóng lại q trình nén khí bắt đầu xảy Khi áp suất buồng nén tăng tới mức làm cho van mở ra, khí nén thoát qua van thoát để vào hệ thống khí nén Cả hai van nạp thường có lị xo van đóng mở tự động thơng khí chênh lệch áp suất phía van Sau pittong lên đến “ điểm chết ” bắt đầu xuống trở lại, van đóng chu trình nén khí mơi bắt đầu Máy nén khí kiểu piston cấp hút lượng đến 10m/phút áp suất nén bar, số trường hợp áp suất nén đến 10 bar Máy nén khí kiểu piston cấp nén đến áp suất 15 bar Loại máy nén khí kiểu piston 3,4 cấp nén áp suất đến 250 bar Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG Hình 1.2.3 : Nguyên lý cấu tạo máy nén pittong cấp Loại máy nén khí cấp hai cấp thích hợp hệ thống điều khiển khí nén cơng nghiệp 1.2.2 Máy nén roto cánh trượt a Cấu tạo Máy nén rôt cánh trượt làm việc theo nguyên lý thể tích Cấu tạo hoạt động thể hình 1.2.4 Trong cánh trượt, trượt roto stato Roto đặt lệch tâm khoảng e roto quay làm thay đổi thể tích khí từ đầu vào đến đầu Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG Hình 1.2.4 : Cấu tạo máy nén khí roto cánh trượt b Nguyên lý hoạt động Từ hình 1.2.4 ta thấy, roto đặt lệch tâm với stato khoảng e quay theo chiều kim đồng hồ cánh ln tỳ cạnh ngồi vào thành stato Dung tích khoảng chứa đầy khí ( ) vừa hồn thành trình hút bắt đầu trình nén cánh phía trước đến cửa đẩy.Q trình đẩy hết khí nén khỏi khoang cánh đến cửa đẩy Phía sau cánh lại có dung tích khí tiếp theo.[2,6] Năng suất máy nén phụ thuộc vào kích thước roto, stato số vịng quay roto 1.2.3 Máy nén trục vít a Cấu tạo Máy nén trục vít làm việc theo nguyên lý thể tích Cấu tạo hoạt động thể hình 1.2.5 Nó gồm hai trục vít nhiều mối ăn khớp quay ngược chiều Một trục dẫn, nhận truyền động từ động cơ, truyền cho trục bị dẫn qua cặp bánh nghiêng Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CƠNG NGHIỆP DÙNG CHUNG Hình 1.2.5: Cấu tạo máy nén trục vít b Nguyên lý hoạt động Khi trục vít quay nhanh, khơng khí hút vào bên vỏ thơng qua cửa nạp vào buồng khí trục vít khơng khí nén buồn khí nhỏ lại, khí nén tới cửa Cả cửa nạp cửa đóng mở tự động trục vít quay khơng che cửa Ở cửa máy nén khí có lắp van chiều để ngăn trục vít tự quay trình nén ngừng Máy nén khí trục vít có nhiều tính chất giống với máy nén khí cánh gạt, chẳng hạn ổn định khơng dao động khí thốt, rung động tiếng ồn nhỏ Đạt hiệu suất cao hoạt động gần đầy tải Lưu lượng từ 1,4m/phút lên tới 60m/phút 1.2.4 Máy nén ly tâm a Cấu tạo - Vỏ máy: Vỏ máy chi tiết có cấu tạo phức tạp, có khối lượng lớn, giá đỡ cho chi tiết khác Trong vỏ máy có ổ trục để đỡ trục máy, có áo nước để dẫn nước làm mát, có khoang để dẫn khí Vỏ máy chế tạo thành nửa để thuận tiện cho việc tháo lắp, nhiên Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CƠNG NGHIỆP DÙNG CHUNG có loại vỏ máy chế tạo liền khối Vỏ máy thường chế tạo gang xám hay gang hợp kim.[6] Hình 1.2.6: Cấu tạo vỏ máy trục máy nén ly tâm - Trục máy nén ly tâm: Trục để lắp bánh cơng tác lên nhận truyền động từ động dẫn động, quay với vận tốc cao để thực q trình nén khí Trục máy lắp vào các ổ đỡ vỏ máy Trục máy chế tạo thép hợp kim.[6] - Bánh công tác: Bánh công tác lắp trục máy quay theo trục máy để làm biến đổi động chất khí, thực q trình nén khí, bánh cơng tác có bánh cong Có loại bánh cơng tác, bánh công tác hở, bánh công tác nửa hở, bánh cơng tác kín.[6] Hình 1.2.7: Cấu tạo bánh cơng tác máy nén ly tâm - Cánh định hướng (hay vách ngăn hay cánh tĩnh- diffuser): Là kim loại đặt sát với bánh cơng tác, đóng vai trị dẫn hướng dịng khí từ cửa xả cấp nén tới cửa nạp cấp nén kế tiếp, cánh định hướng 10 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CƠNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 3.3 Lưu đồ thuật tốn 3.3.1 Lưu đồ thuật tốn điều khiển tồn trạm khí nén Bắt đầu Chọn máy chủ Chuẩn bị khởi động máy nén khí Báo động khơng cho hệ thống hoạt động Khởi động máy nén khí Dừng cố Điều chỉnh tự động trạm khí nén Dừng cố Dừng máy nén khí Kết thúc 33 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CƠNG NGHIỆP DÙNG CHUNG Hìn 3.3.1: Lưu đồ thuật toán điều khiển toan trạm khí nén 3.3.2 Lưu đồ thuật tốn chọn máy chủ Bắt đầu Chọn máy số Máy chủ = Chọn máy số Máy chủ = Chọn máy số Máy chủ = Báo lỗi Kết thúc 34 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG Hình 3.3.2: Lưu đồ thuật tốn chọn máy chủ 3.3.3 Các bước chuẩn bị khởi động máy nén khí Bắt đầu Chuẩn bị khởi động máy nén khí Đóng khởi động bơm dầu Kiểm tra hiệu áp dầu cacte ( báo động không cho hệ thống hoạt động hiệu áp dầu không đủ ) Mở van nước vào nước Đóng van khí nén đường ống đẩy hút Chuẩn bị khởi động động Sang bước khởi động máy nén Kết thúc 35 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG Hình 3.3.3: Lưu đồ thuật tốn chuẩn bị khởi động máy nén khí 3.3.4 Các bước khởi động máy nén khí Bắt đầu Q trình khởi động máy nén khí Khởi động động Q trình khởi động thành cơng Đ Mở van khí nén đường ống đẩy hút Mở van tiết lưu đường ống hút Khiểm tra cố S Dừng có cố xảy n=n+1 S n=3 Đ Dừng trình khởi động báo động Kết thúc Hình 3.3.4: Lưu đồ thuật tốn khởi động máy nén khí 36 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 3.3.5 Điều chỉnh tự động máy nén khí Bắt đầu Tự động kiểm tra áp suất lưu lượng khí bình tích để đưa định điều chỉnh van tiết lưu đầu máy nén số máy nén hoạt động Nếu áp suất bình ngưỡng mức lưu lượng khí lớn điều chỉnh van tiết lưu mở to có máy chủ hoạt động Nếu van tiết lưu mở hết mà không cung cấp đủ lưu lượng máy nén khí thứ hoạt động theo thứ tự đặt trước Nếu áp suất giảm xuống mức máy nén hoạt động việc điều chỉnh van tiết lưu cho áp suất bình khơng đổi Nếu áp suất bình tiếp tục giảm hay lưu lượng khí lớn mà máy khơng cung cấp đủ máy đưa vào hoạt động Đưa cảnh báo hay dừng hệ thống xảy cố Kết thúc 37 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CƠNG NGHIỆP DÙNG CHUNG Hình 3.3.5: Lưu đồ thuật toán điều chỉnh tự động máy nén khí 3.4 Chương trình 38 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 39 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 40 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 41 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 42 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 43 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 44 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 45 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG Kết luận Với nhiệm vụ đồ án ‘tìm hiểu tổng quan máy nén khí thiết kế hệ truyền động điện chó trạm máy nén khí có nhiều máy nén khí’ Trong q trình làm đồ án em cố gắng, đặc biệt nhờ dẫn thầy cố giáo khoa, em hoàn thành nhiệm vụ sau đồ án: - Tìm hiểu tổng quan máy nén khí - Các yêu cầu truyền động điện trang bị điện cho máy nén khí - Lựa chọn thiết kế hệ thống điều khiển cho tram nén khí có nhiều máy nén khí Mặc dù cố gắng ví thời gian kiến thức có hạn, nên án khơng sâu tìm hiểu hết tất vần đề, cịn thiếu sót nhiều như: - Trình bày giới thiệu máy nén khí cịn sơ sài - Chưa đưa công thức tính tốn để xây dựng trạm khí nén - Chương trình điều khiển PLC chưa có tính khả quan - Chưa xây dựng việc kết nối mạng cho PLC Một lần em xin cảm ơn thầy cô giáo khoa bạn bè, bảo giúp đỡ em hoàn thành đồ án Tài liệu tham khảo 46 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ĐỒ ÁN TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MÁY CƠNG NGHIỆP DÙNG CHUNG [1] Ts.Hồng Xn Bình ‘Bài giảng trang bị điên – điện tử máy cơng nghiệp dùng chung’ [2] Ngun Văn May ‘Giáo trình bơm quạt – máy nén’ – NXB Đại học Bách Khoa – 1993 [3] Nguyễn Đức Lợi ‘Tự động hoá hệ thống lạnh’ – NXB Giáo Dục – 2004 [4] Ks.Đồn Văn Tn ‘Bài giảng thuỷ khí’ [5] Vũ Quang Hồi – Nguyễn Văn Chất – Nguyễn Thị Liên Anh ‘Trang bị điện – điện tử máy công nghiệp dùng chung’ – NXB Giáo Dục – 2006 [6] Phạm Văn Chới – Bùi Tín Hữu – Nguyễn Tiến Tơn ‘Khí cụ điện’ – NXB Khoa hoc – kỹ thuật Hà Nội - 2006 [7] Nguyễn Doãn Phước – Phan Xuân Minh – Vũ Văn Hà ‘Tự động hoá với somatic S7-300’ – NXB Khoa hoc – kỹ thuật Hà Nội - 2002 [8] Một số tài liệu mạng Hải Phòng, ngày 20 tháng 03 năm 2010 Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực Nguyễn Trung Tuấn 47 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ47-ĐH1 ... 30 7-1 KA0 0-0 AA0 - Module CPU :CPU 312(1)_6ES7 31 2-1 AD1 0-0 AB0 - Module SM :DI32xDC24_6ES7 32 1-1 BL0 0-0 AA0 AI8x16Bit_6ES7 32 1-7 NF1 0-0 AB0 D032xDC24V/0.5A_6ES7 32 2-1 BL0 0-0 AA0 D032xDC24V/0.5A_6ES7 32 2-1 BL0 0-0 AA0... A04x16Bit_6ES7 32 2-7 ND0 0-0 AB0 - Module CP :CP 34 2-5 _6GK7 34 2-5 DA0 2-0 XE0 Hình 3.1.2: Khai báo cấu hình trạm PLC 3.2 Liệt kê đầu vào Đầu PLC 30 Sinh viên: Nguyễn Trung Tuấn Lớp : ĐTĐ4 7-? ?H1 ĐỒ ÁN TRANG... thỏa mãn yêu cầu sau: - Cần đấp ứng đốt nóng dây chảy thời gian định - Cần ngắt thật nhanh sảy ngắn mạch - Không cản trở động khởi động nhiều lần với dòng khởi động cao - Mỗi động lai máy nén