Xây dựng mô hình điều khiển hệ thống cung cấp không khí và quạt thông gió của lò đốt ứng dụng PLC

LỜI MỞ ĐẦU Hiện sản phẩm công nghiệp đóng vai trị quan trọng kinh tế quốc dân Đặc biệt thành tựu khoa học kỹ thuật lại phát triển mạnh mẽ áp dụng phổ biến, rộng rãi vào lĩnh vực công nghiệp Nhận thức tầm quan trọng vấn đề có ảnh hưởng lớn đến vận mệnh phát triển đất nước Nhà nước ta sức đào tạo nghiên cứu khoa học kỹ thuật, khuyến khích đầu tư nhằm thúc nhanh mục tiêu cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Là sinh viên chuyên ngành điện Sau tháng năm học hỏi tu dưỡng Trường Đại học Dân Lập Hải Phịng Từ thầy cơ, từ sách Đoàn, Đảng Em nhận thức đường em chọn đắn Đặc biệt với ngành điện quan trọng thiếu cho lĩnh vực nào, quốc gia Khi giao đồ án tốt nghiệp, xác định công việc quan trọng để nhằm đánh giá lại tồn kiến thức mà tiếp thu, với đề tài: “ xây dựng mơ hình điều khiển hệ thống cung cấp khơng khí quạt thơng gió lò đốt ứng dụng plc ” Sau tháng tìm hiểu tham khảo, với ý thức nỗ lực thân thầy, cô, đặc biệt thầy giáo Th.s Nguyễn Đức Minh ,Th.s Nguyễn Đồng Khang hướng dẫn, giúp đỡ tận tình Em kết thúc cơng việc giao Hải Phịng, ngày….tháng…năm2012 CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ QUẠT THƠNG GIÓ Quạt thiết bị thường gặp hệ thống ĐHKK thơng gió cơng trình Bài viết cung cấp số thông tin loại quạt dùng phổ biến , tên gọi thường dùng đặc tính kĩ thuật tóm gọn chúng.Ngồi , viết giúp giải thích thơng số kĩ thuật thường gặp quạt , việc nắm rõ thông số giúp thiết kế đề yêu cầu kĩ thuật hợp lý cho quạt phù hợp với mục đích sử dụng, thi cơng nắm rõ đặc tính quạt để lắp ráp vận hành 1.1.CÁC LOẠI QUẠT THƠNG GIĨ HIÊN NAY 1.1.1.Theo ngun lí Có loại: - Cánh nâng - Li tâm 1.1.2.Theo chức - Li tâm: Loại nối ống gió bên hơng, dẫn động trực tiếp qua đai, thường có nhiều biến thể 1.1.3 số loại quạt thƣờng gặp 1.1.3.1 quạt li tâm cánh nghiêng sau + Đặc điểm: Cánh nghiêng sau cong, hiệu suất cao, chống tải Hình 1.1: Quạt li tâm cánh nghiêng sau 1.1.3.2 quạt li tâm cánh hƣớng trƣớc li tâm cánh lồng sóc + Đặc điểm: Cánh dạng cong trước, lưu lượng lớn, giá rẻ khơng chống q tải Hình 1.2 : Quạt li tâm cánh nghiêng trước 1.1.3.3 Plenumfan + Đặc điểm: Dùng cánh nghiêng sau, motor dẫn động trực tiếp, dùng tong ứng dụng phòng AHU phòng để tạo Hình 1.3: Qlenumfan 1.1.3.4.Gắn tƣờng Hình 1.4: Quạt gắn tường 1.1.3.5.Gắn mái Hình 1.5: Quạt gắn mái 1.1.3.6.Quạt hút bụi +đặc điểm: Quạt có khả tạo áp suất cao từ 2000Pa trở lên, chuyên dùng cho hệ thống hút lọc bụi ( dust collector) Hình 1.6: Quạt hút bụi 1.1.3.7 Jetfan + Đặc điểm: chuyên dùng cho thơng gió tầng hầm đường hầm Hình 1.7: Quạt jetfan 1.2 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA QUẠT 1.2.1.Thơng số liên quan đến đặc tính quạt + Lưu lượng( flowrate): Một số đơn vị thể thường dùng: m3/h (CMH), m3/s (CMS), liter/s (Ls), F3/h (CFM) + Cột áp: Một số khái niệm:  Áp suất tĩnh( theo AMCA 210-99 ANSI/ ASHRARE 511999) la phần áp suất khơng khí tồn tác động lực nén  Áp suất vận tốc( theo AMC 210-99 ANSI/ ASHRAE 51- 1999) phần áp suất khơng khí tồn tác động vận tốc chuyển động  Áp suất tổng tổng đại số áp suất tĩnh áp suất động điểm khỏa sát Khi tính tốn trở lực đường ống, ta giá trị tổn thất Tổn thất cộng với giá trị áp suất vận tốc miệng hệ thống ( terminal) giá trị A A cột áp tổng mà quạt phải tạo hệ thống + Hiệu suất: Quạt hướng trục hiệu suất tối đa khoảng 80% quạt li tâm 90% + Vận tốc thổi( Outet velocity): Vận tốc miệng quạt  Giá trị vận tốc ảnh hưởng đến tổn thất áp suất hệ thống độ ồn quạt  Không nên đưa giá trị vận tốc nhỏ hay lớn thiết kế( vận tốc lớn chưa hẳn ồn vận tốc nhỏ)  Tuy nhiên số trường hợp cần thiết, yêu cầu vận tốc đầu quạt + Tốc độ vòng quay quạt:  Đối với quạt dẫn động trực tiếp, số vòng quay phụ thuộc số vong quay motor, thường 720rpm, 960rpm, 1450rpm, 2850rpm  Đối với quạt dẫn động qua đai, số vòng quay phụ thuộc truyền  Nếu dùng biến tần, số vòng quay thay đổi tù theo tân số  Số vòng quay lớn độ ồn cao, tuổi thọ quạt giảm, tổn thất đầu lớn + Độ ồn: Độ ồn máy móc nói chung quạt nói riêng đo theo dải octan tần số tâm 63, 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000, 8000k Sau giá trị độ ồn tổng đo điểm (overall) tính tốn theo cơng thức Đối với người sử dụng, thông số cần quan tâm là: - Mức công suất âm Lw: giá trị dùng để so sánh độ ồn nhà sản xuất, Lưu - Mức âm suất âm Lp: giá trị thể độ ồn thực mà tai người nghe Giá trị này không dùng để so sánh quạt với 1.2.2.Thông số liên quan đến động + Công suất: Thông số kỹ thuật quạt thường thể công suất: - Công suất thực tế mà quạt sử dụng ( Absorb power) - Công suất động ( rating power).Công suất chọn dựa yếu tố sau: o Mức độ an toàn yêu cầu o Dải công suất nhà sản xuất động o Đặc tính loại quạt + Thơng số điện: - Thường dùng loại: 220 – 240/1/50 380-440/3/50 - Ngồi quạt có cơng suất nhỏ sử dụng động pha theo chuẩn nhà sản xuất nơi khơng có điện pha, nói chung nên ưu tiên sử dụng động pha giá thành rẻ hiệu suất cao + Số cực động - Động thường có loại sau: cực, cực, cực, cực - Số cực động dùng cho quạt nhỏ, giá thành rẻ Lí do: o Động cực giá rẻ động nhều cực o Quạt dùng động cực có số vịng quay cánh quạt lớn, theo định luật quạt size quạt nhỏ lại => giá quạt rẻ + Mật độ bảo vệ IP – Ingress protection Đây thông số thường thể thiết bị điện có động quạt Thông số cho biết khả bảo vệ chống lại xâm nhập vào bên thiết bị chất lỏng chất rắn IP: thông số tiêu chuẩn quốc tế: IEC – 60529 – Degrees of protection provided by enclosures Một số thông số IP điển hinh có dạng: IPXY X: ( Từ – ) mức độ bảo vệ chống lại xâm nhập vật rắn Y: ( từ – ) mức độ bảo vệ chống lại xâm nhập chất lỏng + Chuẩn cách nhiệt: IEC 34 -1, BS4999, AS 1359.32 Chuẩn dùng để phân loại động theo khả chịu nhiệt Động theo tiêu chuẩn phân loại khả chịu nhiệt theo chữ A,E,B, F, H - Các loại quạt dùng thông gió thơng thường có tiêu chuẩn từ Class A –F - Với động này, để hoạt động tơt nhiệt độ mơi trường khơng cao 400C Và thấp – 200C Ngoài tùy theo Class cách nhiệt mà cho phép nhiệt độ tăng cuộn dây ( VD Class F 800) - Ở ứng dụng cần quạt chống cháy hút khói hành lang, hút khói tầng hầm, quạt bắt buộc phải sử dụng động Class H với nhiệt độ cho phé cuộn dây lên đến 150C - Ứng với Class, yêu cầu nhiệt độ đảm bảo, tuổi thọ động theo tiêu chuẩn phải đạt 20.000h - Ứng với 100 C tăng mức cho phép, tuổi thọ động giảm ½ 1.3 THƠNG GIĨ 1.3.1.Khái niệm, mục đích phân loại hệ thống thơng gió • Khái niệm Trong q trình sản xuất sinh hoạt người khơng gian điều hịa thường sinh chất độc hại nhiệt thừa, ẩm thừa làm cho thông số khí hậu thay đổi, mặt khác nồng độ ôxi cần thiết cho người giảm, sinh mệt mỏi ảnh hưởng lâu dài sức khoẻ Vì cần thiết phải thải khơng khí bị ô nhiễm (bởi chất độc hại nhiệt) bên ngồi, đồng thời thay vào khơng khí xử lý, khơng có chất độc hại, có nhiệt độ phù hợp lượng ơxi đảm bảo Q trình gọi thơng gió Q trình thơng gió thực chất q trình thay đổi khơng khí phịng nhiễm khơng khí bên ngồi trời qua xử lý • Mục đích thơng gió Thơng gió có nhiều mục đích khắc nhau,tùy thuộc vào cơng trình phạm vi định muc đích bao gồm: - Thải chất độc hại phịng bên ngồi Các chất độc hại bao gồm nhiều liệt kê mức độ ảnh hưởng Trong không gian sinh hoạt chất độc hại phổ biến CO2 - Thải nhiệt thừa ẩm thừa bên - Cung cấp lượng ôxi cần thiết cho sinh hoạt người - Trong số trường hợp đặc biệt mục đích thơng gió để khắc phục cố lan toả chất độc hại hoả • Phân loại: 1.3.1.1 theo hƣớng chuyển động gió Người ta chia loại sau : - Thơng gió kiểu thổi : Thổi khơng khí vào phịng khơng khí phịng thải bên ngồi qua khe hở phòng nhờ chênh lệch cột áp Hình 1.8: Thơng gió kiểu thổi Phương pháp thơng gió kiểu thổi có ưu điểm cấp gió đến vị trí cần thiết, nơi tập trung nhiều người, nhiều nhiệt thừa, ẩm thừa, tốc độ gió luân chuyển thường lớn Tuy nhiên nhược điểm phương pháp áp suất phòng dương nên gió tràn hướng, tràn vào khu vực không mong muốn - Thông gió kiểu hút : Hút xả khơng khí bị nhiễm khỏi phịng khơng khí bên ngồi tràn vào phịng theo khe hở cửa lấy gió tươi nhờ chênh lệch cột áp 10 Hoạt động mơ hình * Khi nhấn nút I0.0 = 1,hệ thống bắt đầu hoat động *khi nhấn nút I0.3 khơng có quạt gặp cố => quạt chạy Nếu quạt khơng chạy báo động dừng hệ thống,1 quạt khơng chạy sau 10s báo động dừng * Khi nhấn nút I0.4 = Mặc định quạt 1,2 chạy Nếu quạt khơng chạy báo động ngay, quạt 2,3 chạy.Nếu hỏng quạt 3,4 hoat động.nếu quạt 3,4 hỏng dừng hệ thống * Khi nhấn nút I0.5 = khơng có cố mặc định quạt chạy.nếu quạt hỏng quạt chạy.Nếu 1,2 hỏng quạt chạy,nếu quạt 1,2,3 hỏng quạt chạy.Nếu quạt 1,2,3,4 hỏng báo động dừng hệ thống * Nút 4: I0.2 = Reset hệ thống * Nút 5: I0.1 = stop (dừng hệ thống) *Cách đấu nối đầu vào PLC 0V 24V L M 24V I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.1 I0.2 I0.3 Q0.2 I04 I05 Q0.3 I0.6 I0.7 Q0.4 R 0V R R R R I1.0 Q0.5 I1.1 R Hình 3.11: Cách đấu nối đầu vào PLC 50 3.2.5 Hình ảnh mơ hình Hình 3.12: Mơ hình thực tế 51 *Chương trình điều khiển cung cấp khơng khí quạt thơng gió cuả lị đốt 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian ngắn thực đề tài tốt nghiệp, với nỗ lực cố gắng thân giúp đỡ tận tình thầy cô giáo, bạn bè lớp, đến em hồn thành đề tài tốt nghiệp Trong đề tài em tìm hiểu thực yêu cầu sau: - Tìm hiểu hệ thống cung cấp khơng khí quạt thơng gió lị đốt - Tìm hiểu trang bị điện cho hệ thống cung cấp khơng khí quat thơng gió - Ứng dụng PLC S7-200 mơ hình điều khiển - Xây dựng mơ hình điều khiển Tuy nhiên thời gian có hạn trình độ thân nhiều hạn chế nên đề tài thực cịn nhiều thiếu sót Em mong nhận bảo, sửa chữa đóng góp ý kiến thầy cô giáo, bạn lớp để em thựu hồn thành đề tài tốt Một lần em xin chân thành cảm ơn bảo, hướng dẫn tận tình thạc sĩ Nguyễn Đức Minh,thạc sĩ Nguyễn Đồng Khang, thầy cô khoa, bạn bè lớp giúp đỡ em trình thực đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Hải phòng, ngày…tháng…năm 2012 Sinh viên thực Đỗ Văn Thuấn 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO Ban điều khiển Cao đẳng Cơng nghiệp Hà Nội (2002), Khí cụ điện, Nhà xuất Đại học Quốc gia Hà Nội Lê Văn Doanh (2007), Điện tử công suất, NXB Khoa học - kĩ thuật Hà Nội GS TSKH Thân Ngọc Hoàn (1999), Máy điện, NXB giao thông vận tải Trần Thế San-Nguyễn Ngọc Phương (2009),PLC lập trình ứng dụng công nghiệp, Nhà xuất khoa học kĩ thuật http://tailieu.vn http://lqv77.com http:// www Google.com.vn 63 64 ... cho phép 42 3.1.4 Sơ đồ điện hệ thống quạt Hình 3.1: Sơ đồ mạch động lực quạt thơng gió 3.2 THIẾT KẾ MƠ HÌNH CUNG CẤP KHƠNG KHÍ VÀ QUẠT THƠNG GIÓ CỦA LÕ ĐỐT ỨNG DỤNG PLC S7-2OO 3.2.1 Thiết kế nguồn... động quạt 1,2,3,4 Nếu quạt gặp cố hệ thống báo động.nếu quạt gặp cố hệ thống dừng Khi nhiệt độ lò nằm nửa đoạn [T1 ÷ T2) hệ thống u cầu phải có quạt hoạt động, mặc định quạt Nếu quạt mà gặp cố hệ. .. CHƢƠNG XÂY DỰNG MƠ HÌNH 3.1 XÂY DỰNG HỆ THỐNG CUNG CẤP KHƠNG KHÍ VÀ QUẠT THƠNG GIĨ Hiện yêu cầu kích thước gọn nhẹ, độ tin cậy cao nên tự động hoá xu hướng chung chế tạo vận hành máy Trong hệ thống