Đang tải... (xem toàn văn)
Hệ thống hoạt động như sau: Khi nhiệt độ không khí đầu ra dàn trao đổi nhiệt thay đổi (chẳng hạn quá cao so với yêu cầu , giá trị này đã được cài đặt sẵn ở bộ điều khiển), sự thay đổ[r]
(1)CHƯƠNG XI: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRONG ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ
11.1 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG TRONG
ĐIỀU HỒ KHƠNG KHÍ
11.1.1 Nhiệm vụ chức năng của hệ thống điều khiển
Chức quan trọng hệ thống điều hịa khơng khí trì thơng số khí hậu phạm vi khơng phụ thuộc vào điều kiện mơi trường xung quanh thay đổi phụ tải
Tuy nhiên chưa xem xét làm mà hệ thống điều hồ khơng khí thực điều phụ tải mơi trường luôn thay đổi
Hệ thống điều khiển có chức nhận tín hiệu thay đổi môi trường phụ tải để tác động lên hệ thống thiết bị nhằm trì giữ ổn định thơng số khí hậu khơng gian điều hịa khơng phụ thuộc vào điều kiện khí hậu bên ngồi phụ tải bên
Các thông số cần trì : - Nhiệt độ;
- Độ ẩm; - Áp suất; - Lưu lượng
Trong thông số nhiệt độ thông số quan trọng
-Ngoài chức đảm bảo thơng số vi khí hậu phịng, hệ thống điều khiển cịn có tác dụng bảo vệ an tồn cho hệ thống, ngăn ngừa cố xãy ra; đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu kinh tế nhất; giảm ch phí vận hành cơng nhân
11.1.2 Sơđồ điều khiển thiết bị của hệ thống điều khiển
11.1.2.1 Sơđồđiều khiển tựđộng
Hình 11.1: Sơđồ hệ thống điều khiển
(2)Ta nghiên cứu sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ đầu không khí nêu hình 11.1 Ở thơng số cần trì nhiệt độ khơng khí đầu dàn trao đổi nhiệt, gọi thơng số điều khiển Hệ thống hoạt động sau: Khi nhiệt độ khơng khí đầu dàn trao đổi nhiệt thay đổi (chẳng hạn cao so với yêu cầu , giá trị cài đặt sẵn điều khiển), thay đổi cảm biến (sensor) ghi nhận truyền tín hiệu phản hồi lên thiết bị điều khiển Thiết bị điều khiển tiến hành so sánh giá trị đo với giá trị đặt trước (set point) Tuỳ thuộc vào mối quan hệ đại lượng mà tính tín hiệu đầu nhằm tác động lên thiết bị bị điều khiển (controlled device) khác Tuỳ thuộc vào tín hiệu từ thiết bị điều khiển mà thiết bị điều khiển có hành động cách phù hợp nhằm tác động lên nguyên nhân gây thay đổi thông số điều khiển Ở nguyên nhân làm thay đổi thông số điều khiển môi chất trao đổi nhiệt
1 Thông sốđiều khiển:
Thông số điều khiển thơng số nhiệt vật lý cần phải trì hệ thống điều khiển Trong hệ thống điều hoà khơng khí thơng số thường gặp nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng, công suất vv
Bộ cảm biến (sensor)
Là thiết bị cảm nhận thay đổi thông số điều khiển truyền ghi nhận lên thiết bị điều khiển
Nguyên tắc hoạt độ cảm biến dựa giãn nở nhiệt chất, dựa vào lực dòng chảy
Thiết bịđiều khiển
Thiết bị điều khiển so sánh giá trị ghi nhận cảm biến với giá trị đặt trước Tuỳ theo mối quan hệ giá trị mà tín hiệu điều khiển đầu khác
Phần tửđiều khiển (Cơ cấu chấp hành)
Sau nhận tín hiệu từ thiết bị điều khiển cấu chấp hành tác động, tác động có tác dụng làm thay đổi thông số điều khiển Tác động thường gặp có dạng ON-OFF
11.1.2.2 Các nguồn lượng cho hệ thống điều khiển
Người ta sử dụng nhiều nguồn lượng khác cho hệ thống điều khiển : - Điện : Đại phận hệ thống điều khiển sử dụng điện đẻ điều khiển tính gọn nhẹ dễ dàng sử dụng Nguồn điện có điện áp thường nằm khoảng 24 - 220 V Một số hệ thống sử dụng hệ thống có điện áp dòng thấp : U < 10V, I=4-50mA
- Hệ thống khí nén : Người ta sử dụng hệ thống khí nén để điều khiển Hệ thống có áp suất P= - 20 lb/m2
- Hệ thống thủy lực : Hệ thống thường có áp suất lớn P = 80 - 100 lb/m2
11.1.2.3 Các thiết bịđiều khiển 1 Bộ phận cảm biến (sensor)
Trong điều hồ khơng khí có cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, áp suất lưu lượng
a) Bộ cảm biến nhiệt độ
(3)a1) a2)
Thanh kim loải
Ống kim loại
Nhiệt độ giảm
Nhiệt độ tăng
b)
Nhiệt độ tăng Nhiệt độ giảm
c) Hình 11.2 Các kiểu bộ cảm biến
• Thanh lưỡng kim (bimetal strip)
Trên hình 11.2a1 cấu lưỡng kim, ghép từ kim loại mỏng có
hệ số giãn nở nhiệt khác Một đầu giữ cố định đầu tự Thanh làm từ vật liệu có hệ số giãn nở nhiệt Khi nhiệt độ tăng giãn nở nhiều uốn cong toàn sang trái Khi nhiệt độ giảm xuống giá trị định mức, bị uốn cong sang phải
Một dạng khác cảm biến dạng lưỡng kim uốn cong dạng xoắc trôn ốc, đầu cố định đầu di chuyển Loại thường sử dụng để làm đồng hồ đo nhiệt độ (hình 11.2a2
• Bộ cảm biến ống
Cấu tạo gồm 01 kim loại có hệ số giãn nở nhiệt lớn đặt bên 01 ống trụ kim loại giản nở nhiệt Một đầu kim loại hàn chặt vào đáy ống đầu tự Khi nhiệt độ tăng giảm so với nhiệt độ định mức đầu tự chuyển động sang phải sang trái
• Bộ cảm biến kiểu hộp xếp
Cấu tạo gồm hộp xếp có nếp nhăn màng mỏng có khả co giãn lớn, bên chứa đầy chất lỏng chất khí Khi nhiệt độ thay đổi môi chất co giãn hộp xếp màng mỏng căng phòng làm di chuyển gắn
Hình 11.3 Bộ cảm biến kiểu hộp xếp có ống mao bầu cảm biến
• Cảm biến điện trở
Cảm biến điện trở có loại sau đây: - Cuộn dây điện trở
(4)Đầu
Đầu vào Điện trở
Cảm biến
Hình 11.4 Bộ cảm biến kiểu điện trở
b) Bộ cảm biến áp suất
Bộ cảm biến áp suất thường cảm biến kiểu hộp xếp Khác với cảm biến nhiệt độ kiểu hộp xếp luôn kèm với bầu cảm biến, bên có mơi chất, hộp xếp nối trực tiếp với tín hiệu áp suất để ghi nhận thay đổi áp suất môi chất tác động lên màng xếp
Hình 11.5 Bộ cảm biến áp suất
c) Bộ cảm biến độẩm
Bộ cảm biến độ hoạt động dựa nguyên lý thay đổi tính chất nhiệt vật lý môi chất độ ẩm thay đổi
Có 02 loại cảm biến độ ẩm:
- Loại dùng chất hữu (organic element) - Loại điện trở (Resistance element)
Hình 11.6 Bộ cảm biến độẩm
Trên hình 11.6 cảm biến độ ẩm, có chứa sợi hấp thụ ẩm Sự thay đổi độ ẩm làm thay đổi chiều dài sợi hấp thụ Sợi hấp thụ tóc người vật liệu chất dẻo axêtat
d) Bộ cảm biến lưu lượng
(5)Trên hình 11.7 trình bày cấu tạo phong kế dây nóng Thiết bị gồm dây điện trở cảm biến nhiệt độ Môi chất qua dây điện trở làm lạnh nó, tốc độ gió tỷ lệ với công suất điện cần thiết để trì nhiệt độ chuẩn dùng đối chiếu
Hình 11.7 Phong kế dây nóng
• Ống pitơ
Pt P Pd
a) b) c)
Hình 11.8 Ống pitơ đo áp suất lưu lượng
Trên hình 11.8 trình bày ống pitơ đo áp suất: áp suất tĩnh (11.8a), áp suất tổng (11.b) áp suất động (11.8c)
Cơ sở để đo lưu lượng phụ thuộc lưu lượng vào thay đổi áp suất qua thiết bị
â P C
= ω
và lưu lượng:
â â 2
P C P d C
d
Q= π ω= π =
• Tấm đục lổ
Mơi chất
∆Pt
(6)Hình 11.9 Lưu lượng kế có vịng đục lổ
Trên hình 11.9 trình bày lưu lượng kế sử dụng vịng có đục lổ nhỏ Người ta nhận thấy thay đổi áp suất tĩnh phía trước phía sau vòng phụ thuộc vào lưu lượng theo quan hệ sau đây:
t P F C
Q= ∆
trong đó:
C- Hằng số;
F- Diện tích tiết diện ống, m2
• Ống Venturi
∆P
Mơi chất
Ống Venturi
Hình 11.10 Lưu lượng kế Venturi
Lưu lượng kế kiểu Venturi gồm ống có cổ thắt (hình 11.10) Độ chênh áp suất đầu vào ống vị trí cổ thắt tỷ lệ với lưu lượng môi chất chuyển động ngang qua ống
P C
Q= ∆
• Lưu lượng kế kiểu chân vịt xoay
Vòng chân vịt chuyển động xoay tác dụng dòng chảy, vòng quay nhanh tốc độ dòng chảy lớn Thiết bị nối với cấu đo để chị lưu lượng
Hình 11.11 Lưu lượng kế chân vịt
2 Các thiết bịđược điều khiển
a) Van điện từ
Có loại van điện từ
* Loại đóng mở on-off: Van có trạng thái đóng mở Van thường có loại van ngã van ngã
* Loại đóng mở mơ tơ (Motorize): Van đóng mở mơ tơ cho phép đóng mở nhiều vị trí thường dùng điều chỉnh lưu lượng
(7)* Van ngã: Hai ngã gồm ngã môi chất vào 01 ngã môi chất Loại van có kiểu : Loại thường mở (NO- Normally Open) loại thường đòng (NC- Normally Close)
Hình 11.12 Van điện từ ngã a) Loại thường mở; bc) Loại thường đóng
* Van điện từ ngã: Gồm có ngã môi chất vào Loại ngã chia làm loại khác nhau:
- Van ngã hổn hợp: Có 02 cửa vào 01 cửa - Van ngã kiểu bypass: Có 01 cửa vào 02 cửa
Hình 11.13 Van điện từ ngã
a) Van ngã hổn hợp; b) Van điện từ ngã by-pass b) Cửa gió
Các cửa gió điều khiển phải cửa gió mà việc đóng mở thực mơ tơ Trên hình 11.14 cửa gió điều chỉnh, bên hơng cửa gió có gắn mơ tơ Mơ tơ có trục gắn vào trục quạt cánh van điều chỉnh Khi nhận tín hiệu điều khiển, mơ tơ hoạt động thực việc đóng hay mở van theo yêu cầu
Hình 11.14 Lưu lượng kế Venturi
11.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN
(8)R
T H
T H
NC
RA
DAÌN LẠNH DN NĨNG QUẠT CẤP GIĨ
BÄÜ LC
KHÄNG KHÊ
HỖN HỢP
NC
V2 V1
NO
NƯỚC NÓNG NƯỚC LẠNH
DA V3
PHUN ẨM
Hình 11.15 Sơđồđiều khiển nhiệt độ
Trên hình 11.15 sơ đồ điều khiển nhiệt độ AHU AHU có 02 dàn trao đổi nhiệt: dàn nóng dàn lạnh dàn hoạt động độc lập không đồng thời Mùa hè dàn lạnh làm việc, mùa đơng dàn nóng làm việc
Đầu khơng khí có bố trí hệ thống phun nước bổ sung để bổ sung ẩm cho không khí
Nước nóng, nước lạnh nước phun cấp vào nhờ van điện từ thường đóng (NC-Normal Close) thường mở (NO- Normal Open)
11.2.2 Điều khiển công suất
11.2.2.1 Phương pháp điều khiển ON-OFF
Phương pháp thường dược sử dụng hệ thống nhỏ
Khống chế trạng thái phần tử trạng thái : Đóng mở
Ví dụ : Để điều chỉnh nhiệt độ khơng khí phòng, máy điều hòa cửa sổ thực sau :
+ Nhiệt độ đặt phòng 22 oC
+ Khi nhiệt độ phòng xuống 21oC máy dừng chạy + Khi nhiệt độ lên 23 oC máy bắt đầu chạy lại
Như máy làm việc khoảng nhiệt độ từ 21 - 23oC
Độ chênh nhiệt độ vị trí ON OFF gọi vi sai điều khiển
Bây ta biểu thị đồ thị thay đổi nhiệt độ phịng cơng suất theo thời gian
(9)t,°C
τ, giờ
τ, giờ
N1 N, kW
22°C
Vi
sai
Hình 11.16 Điều khiển cơng suất theo kiểu ON-OFF
Trong chu kỳ, thời gian không khí làm lạnh (nhiệt độ giảm) đốt nóng (nhiệt độ tăng) phụ thuộc vào mối quan hệ công suất làm lạnh Qlạnh tổng nhiệt thừa
của phòng QT
* Đặc điểm phương pháp điều khiển kiểu ON-OFF
- Đơn giản , giá thành thấp nên thường sử dụng cho hệ thống nhỏ
- Công suất kỳ dao động lớn Nên khơng thích hợp cho hệ thống lớn điều khiển xác
11.2.2.2 Phương pháp điều khiển bước
Thường sử dụng cho hệ thống lớn có nhiều máy Phương pháp có ưu điểm hạn chế sai lệch lớn công suất kỳ
Phương pháp điều khiển bước thay đổi công suất theo bước, tránh công suất thay đổi đột ngột Hệ điều hịa có điều khiển bước phải có nhiều tổ máy
Trong hệ thống điều khiển vào tín hiệu biến điều khiển tác động lên rơ le hay công tắc làm thay đổi công suất thiết bị theo bước hay giai đoạn
Ta nghiên cứu ví dụ: Thiết bị điều khiển công số hệ thống điều hòa gồm cụm máy chiller
- Biến điều khiển nhiệt độ nước lạnh vào máy tnv
- Giá trị định trước tnv = 8oC
* Khi nhiệt độ tăng : Khi nước tnv = 8,5oC có tổ máy I làm việc Nếu nhiệt độ tiếp tục
tăng đến 9oC tổ máy II khởi động làm việc tổ I Nếu nhiệt độ tăng đến 9,5oC tổ máy thứ III khởi động làm việc
(10)N, kW
1N 8°C
t,°C
τ, τ,
Vi
s
a
i
(I) (II) (III)
(I) (II) (III) 2N
3N 9,5°C
6,5°C
Hình 11.17 Điều khiển công suất theo bước
Ta nghiên cứu đồ thị thay đổi nhiệt độ phụ tải:
- Ta có nhận xét đồ thị cơng suất thay đổi bậc, tránh tượng xung (thay đổi đột ngột)
- Các máy làm việc sau :
+ Máy I : Làm việc khoảng nhiệt độ tăng lên 8,5oC dừng nhiệt độ giảm xuống 6,5oC Như máy I làm việc khoảng thời gian dài
+ Máy II: làm việc khoảng nhiệt độ tăng lên tới 9oC dừng nhiệt độ giảm xuống 7oC
+ Máy II: Làm việc nhiệt độ tăng lên 9,5oC dừng nhiệt giảm xuống 7,5oC
Như máy I làm việc nhiều máy II làm việc Để tránh tình trạng mạch điện ngưịii ta có thiết kế cơng tắc chuyển mạch để đổi vai trò máy cho nhau, tránh cho máy nén làm việc nhiều máy khác không hoạt động
Ưu, nhược điểm phương pháp điều khiển theo bước :
- Tránh thay đổi cơng suất q đột ngột Thích hợp cho hệ thống lớn - Các máy làm việc không nên phải thường xuyên chuyển đổi vai trò máy
- Biên độ dao động (vi sai) biến điều khiển tương đối lớn phải qua cấp
(11) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt