Đồ Án TBĐ HỆ THỐNG LẠNH

Đồ Án TBĐ he thong lanh

Đồ Án Trang Bị Điện Chương 2: THIẾT KẾ VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT CHO TRẠM LẠNH 2.1 Giám sát hệ thống lạnh. 2.1.1 Sơ đồ giám sát Hệ thống lạnh xét ở đây là hệ thống lạnh dùng để bảo quản thực phẩm. Bảo quản các loại nông sản, rau quả, các sản phẩm công nghiệp chế biến .vv Nhiệt độ bảo quản thường nẳm trong khoảng : - 2 ÷ 5ºC. Sử dụng máy nén : 2AT150 - Nhà máy cơ khí Long Biên Hà Nội. Thông số Đơn vị Số lượng xilanh Chiếc 4 Đường kính xilanh mm 80 Hành trình pittông mm 70 Năng suất lạnh tiêu chuẩn KW 35 Vòng quay trục khuỷu V/ph 960 Công suất động cơ máy nén KW 20 Công suất động cơ bơm nước KW 2.8 Điện áp V 220/380 Tốc độ;Tần số V/ph;Hz 1440;50 Dầu bôi trơn Ký hiệu XA Khối lượng thực phẩm bảo quản Tấn 15 Hệ thống sử dụng hai máy nén . Một máy nén công tác và một máy nén dự phòng trong trường hợp máy chính gặp sự cố hay đang bảo dưỡng sửa chữa và còn có thể tao ra được cong suát lạnh khác nhau nên có thể tạo ra dược 2 mức nhiệt lạnh khác nhau. Hệ thống có các chế độ vận hành như sau: - Chế độ vận hành bằng tay: Điều khiển sự hoạt động của hệ thống ngay tại hiện trường . - Chế độ điều khiển từ xa bằng máy tính.: Điều khiển hệ thống bằng máy tính từ phòng điều khiển. - Chế độ tự động : Đặt nhiệt độ mong muốn và hệ thống sẽ tự động điều chỉnh cho phù hợp với yêu cầu. đây là chế độ công tác chính của hệ thống. Phạm vi điều chỉnh nhiệt độ : -15 ÷ 15 ºC Việc giám sát các thông số kỹ thuật của hệ thống có ý nghĩa rất quan trọng trong việc khai thác cũng như tự động hoá hệ thống . Chỉ báo các thông số kỹ thuật hiện tại 14 Đồ Án Trang Bị Điện của hệ thống , trạng thái hoạt động , chế độ hoạt động và báo động cho người vận hành biết khi hệ thống gặp sự cố. - Giới thiệu khái quát các phần tử trong hệ thống lạnh: + Máy nén lạnh: sử dụng để hút hơi ở áp suất thấp, nhiệt độ thấp sinh ra ở dàn bay hơi nén lên áp suất cao để đẩy vào dàn ngưng tụ. Máy nén gồm có 2 loại chinh: máy nén thẻ tích( quá trình nén được thực hiện nhờ sự thay đổi thể tích giới hạn bơi xillanh và pittong khi pitong chuyển động lên.) và máy nén động học( áp suất tăng do động năng của dòng hơi biến thành thế năng.) + Thiết bị ngưng tụ: là thiết bị trao đổi nhiệt để biến môi chất lạnh có áp suất cao và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành dạng lỏng. Hơi môi chất có áp suất và nhiệt độ cao truyền nhiệt cho nước hay không khí làm mát, bị mất nhiệt dẫn đến nhiệt độ giảm bằng nhiệt độ bão hòa ở áp suất ngưng tụ cho nên ngưng tụ thành chất lỏng. + Thiết bị bay hơi: là thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnh lỏng hấp thụ nhiệt từ môi trường lạnh, sôi và hóa hơi + Tháp giải nhiệt: có nhiệm vụ phải thải được toàn bộ lượng nhiệt do quá trình ngưng tụ của môi chất lạnh trong bình ngưng tỏa ra. Chất tải nhiệt trung gia là nước. Nhờ quạt gió và dàn phun mưa, nước bay hơi 1 phần và giảm nhiệt độ xuống tới mức yêu cầu để dược bơ trở lại bình ngưng nhận nhiệt ngưng tụ. + Bình tách dầu: được sử dụng cho các hệ thống lạnh lớn và rất lớn và có nhiều máy nén mắc song song. Hay sử dụng khi hệ thống lạnh có đường ống dẫn từ máy nén đến dàn ngưng xa. Chỉ lắp đặt 1 bình tách dầu với 3 máy nén. Nhiệm vụ: dung để tránh hiện tượng: do có 1 lượng dầu bị cuốn theo hơi máy nén vào dường đẩy rồi vào bình ngưng tạo thành 1 lớp trở nhiệt trên bề mặt trao đổi nhiệt của bình ngưng, bình bay hơi…. Dẫn đến hiệu suất máy nén giảm. + Bình chứa cao áp: đặt ở vị trí phìa dưới bình ngưng dùng để chứa lỏng đã ngưng tụ và giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục của van tiết lưu. + Bình tách lỏng: tách các giọt chất lỏng khỏi luồng hơi hút về máy nén, tránh cho máy nén không hút phải chất lỏng gay ra va đập thủy lực làm hư hỏng máy nén. + Thiết bị hồi nhiệt: dùng để quá lạnh môi chất sau ngưng tụ trước khi vào van tiết lưu bằng hơi lạnh ra từ dàn bay hơi trước khi về máy nén nhằm tăng hiệu suất lạnh của chu trình. + Phin sấy, phin lọc: dùng để loại trừ cắn bẩn cơ học và các tạp chất hóa học đặc biệt là nước và các oxit ra khỏi vàng tuần hoàn môi chất lạnh. 15 Đồ Án Trang Bị Điện 16 Đồ Án Trang Bị Điện + Giám sát tại điểm Đ1 Giám sát áp suất phía cửa hút của máy nén. Việc này có tác dụng quan trọng trong việc bảo vệ hệ thống, đặc biệt là máy nén. Tránh cho máy nén làm việc ở chế độ không thuận lợi, khi áp suất đầu hút giảm quá thấp thì điều kiện bôi trơn thường rất kém. Khi đó cần dừng ngay máy nén và tim nguyên nhân gây ra sự cố này. + Giám sát tại điểm Đ2, Đ3 - Giám sát áp suất phía cửa đẩy của máy nén. Có tác dụng cảnh báo, bảo vệ máy nén khỏi quá tải do của ra của máy nén bị tắc hoặc chưa mở van chặn gây cháy động cơ lai hoặc làm phá huỷ các bộ phận máy nén. Khi máy nén chính gặp sự cố thì cần dừng máy nén chính và cho chạy máy nén dự phòng. - Giám sát nhiệt độ hơi môi chất lạnh phía cửa đẩy của máy nén nhằm mục đích báo động , bảo vệ máy nén. + Giám sát tại điểm Đ4 - Giám sát áp suất sau van một chiều . Dùng trong việc báo động, bảo vệ khi áp suất quá cao và báo động khi đã cho máy nén hoạt động mà áp suất điểm này không đạt mức yêu cầu. + Giám sát tại điểm Đ5 Giám sát thông số bình ngưng: - Giám sát áp suất bình ngưng.Có tác dụng bảo vệ bình ngưng khi áp suất quá cao. Giám sát nhiệt độ bình ngưng. Có tác dụng bảo vệ bình ngưng và trong việc tự động điều chỉnh nhiệt độ ngưng tụ và điều chỉnh lưu lượng nước làm mát bình ngưng. + Giám sát tại điểm Đ6 Giám sát áp suất bình chứa cao áp. Có tác dụng bảo vệ bình chứa khỏi áp suất cao và điều chỉnh công suất máy nén cho phù hợp. Giám sát mức của bình chứa cao áp. Có tác dụng điều chỉnh công suất máy nén. Bảo vệ bình chứa cao áp. + Giám sát tại điểm Đ7 Giám sát áp suất bay hơi môi chất lạnh. Có tác dụng trong việc báo động, bảo vệ bình bay hơi. Khi áp suất bay hơi nhỏ dẫn tới nhiệt độ bay hơi thấp có thể dẫn đến làm đông nước muối trong bình bay hơi. + Giám sát tại điểm Đ8 Giám sát nhiệt độ kho lạnh. Đây là thông số rất quan trọng và là mục đích cuối cùng của hệ thống lạnh. Việc này có tác dụng trong việc điều chỉnh công suất máy nén, điều chỉnh van tiết lưu để duy trì nhiệt độ theo yêu cầu. + Giám sát tại điểm Đ9, Đ10 Điểm rất quan trọng cần giám sát trong hệ thống lạnh là tình trạng làm việc của máy nén lạnh. Thông số cần giám sát ở đây là áp lực dầu bôi trơn máy nén, mức dầu trong caste và nhiệt độ nước làm mát máy nén. Trong đó đặc biệt quan trọng đó là áp lực dầu bôi trơn. Khi dầu bôi trơn không đủ có thể dẫn đến phá huỷ toàn bộ máy nén. Giám sát áp lực dầu có tác dụng bảo vệ máy nén. Báo động và tự động dừng máy nén khi gặp sự cố.Giám sát nhiệt độ nước làm mát nhằm mục đích cảnh báo. Giám sát các thông số của động cơ lai máy nén, như tốc độ, điện áp, dòng điện nhằm 17 Đồ Án Trang Bị Điện mục đích bảo vệ động cơ khi có sự cố xảy ra ( quá tải, ngắn mạch .) + Giám sát tại điểm Đ11 Giám sát nhiệt độ dòng nước làm mát đi ra từ máy nén. Có tác dụng báo động khi nhiệt độ dòng nước vượt quá giá trị cho phép. Trong việc tự động điều chỉnh lưu lượng bơm nước làm mát. Tổng hợp các thông số cần đo và giám sát. Điểm đo STT Thông số đo, giám sát Loại cảm biến Đ1 X1 Áp suất cửa hút máy nén Tương tự Đ2 X2 Áp suất cửa đẩy máy nén 1 Tương tự X3 Nhiệt độ hơi môi chất lạnh cửa đẩy máy nén 1 Tương tự Đ3 X4 Áp suất cửa đẩy máy nén 2 Tương tự X5 Nhiệt độ hơi môi chất lạnh cửa đẩy máy nén 2 Tương tự Đ4 X6 Áp suất hơi môi chất lạnh sau van 1 chiều Tương tự Đ5 X7 Áp suất bình ngưng Tương tự X8 Nhiệt độ bình ngưng Tương tự Đ6 X9 Áp suất bình chứa Tương tự X10 Mức bình chứa Tương tự Đ7 X11 Áp suất bay hơi Tương tự Đ8 X12 Nhiệt độ kho lạnh Tương tự Đ9 X13 Áp suất dầu bôi trơn máy nén 1 Tương tự X14 Mức dầu cacte máy nén 1 ON/OFF X15 Dòng điện động cơ lai máy nén 1 Tương tự Đ10 X16 Áp suất dầu bôi trơn máy nén 2 Tương tự X17 Mức dầu cacte máy nén 2 ON/OFF X18 Dòng điện động cơ lai máy nén 2 Tương tự Đ11 X19 Nhiệt độ nước làm mát máy nén ON/OFF 2.1.2 Các cảm biến, rơ le dùng trong hệ thống 1) Cảm biến áp suất - Cảm biến áp suất cao ở cửa đẩy của máy nén , áp suất bình ngưng và áp suất bình chứa cao áp dùng loại: EJA510A-B Capsule của hãng Yakogawa. Thông số như sau : Dải đo 0 to 2 MPa (0 to 290 psi) Độ chính xác ±0.2% Nguồn cấp 9 to 32 VDC Ngõ ra 4 to 20 mA DC Nhiệt độ môi trường - 40 to 85 deg C (-40 to 185 deg F) Áp suất cực đại 4 MPa (580 psi) Hình dạng ngoài: 18 Đồ Án Trang Bị Điện - Cảm biến áp suất thấp ở cửa hút máy nén, áp suất bay hơi dùng loại : EJA 130A Dải đo 0 to 500 KPa Độ chính xác ± 0.065% Nguồn cấp 9 to 32 VDC Ngõ ra 4 to 20 mA DC Nhiệt độ môi trường - 40 to 85 deg C (-40 to 185 deg F) Áp suất làm việc cực đại 32 MPa (4500 psi) - Cảm biến hiệu áp suất dầu bôi trơn máy nén dùng loại cảm biến áp suất tương đối EJA 530A. Dải đo 0 to 500 KPa Độ chính xác ± 0.2% Nguồn cấp 9 to 24VDC Ngõ ra 4 to 20 mA DC Nhiệt độ môi trường - 40 to 85 deg C (-40 to 185 deg F) Áp suất cực đại 4 MPa (580 psi) 1) Cảm biến nhiệt độ : - Cảm biến nhiệt độ hơi môi chất lạnh ở cửa đẩy máy nén, nhiệt độ bình ngưng, nhiệt độ bình chứa cao áp, nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ dầu bôi trơn dùng loại : cảm biến nhiệt độ hiển thị số TSG Dải đo -50 ÷ 400ºC Đầu ra 4 ÷ 20 mA; 1-5V; 2 tiếp điểm rơle - Cảm biến nhiệt độ kho lạnh dùng loại : cảm biến nhiệt độ hiển thị số TSG Dải đo - 50 ÷ 400 ºC Đầu ra 4 ÷ 20 mA; 1-5VDC; 2 tiếp điểm rơle 3) Biến dòng - Dùng loại Êpoxy - CT-0.6 19 Đồ Án Trang Bị Điện Máy biến dòng hình xuyến tới 600 V Tần số danh định 50 Hz Dòng thứ cấp danh định 5 A Dòng sơ cấp 0 ÷ 100 A 2.2 Thiết kế phần cứng Dùng 2 bộ ADC0809 để chuyển đổi tín hiệu tương tự lấy từ các cảm biến thành tín hiệu số. Dùng vi điều khiển 89C51 để dồn các kênh tín hiệu thành một bản tin và truyền thông nối tiếp về máy tính. Dùng 2 IC 74HC244 để mở rộng cổng vào . 2.2.1 ADC0809 Đây là IC chuyển đổi tín hiệu tương tự thành tín hiệu số. - Nguồn cấp : 5V - Có 8 kênh vào tương tự - Đầu ra số 8 bit, chuẩn TTL - Thời gian chuyển đổi : 100μs 20 Đồ Án Trang Bị Điện Các tín hiệu dòng điện được đưa qua điện trở để chuyển thành tín hiệu điện áp có giá trị từ 0 ÷ 5 V để đưa vào các lối vào tương tự của ADC. Bằng việc chon kênh vào (IN0 ÷ IN7) thông qua các chân chọn kênh (A,B,C) và chốt giá trị bằng chân chốt ALE ta sẽ lấy được giá trị từng kênh tương tự và chuyển nó thành tín hiệu số. STT Kênh vào ADC Thông số đo, giám sát X1 IN1(ADC1) Áp suất cửa hút máy nén X2 IN2(ADC1) Áp suất cửa đẩy máy nén 1 X3 IN3(ADC1) Nhiệt độ hơi môi chất lạnh cửa đẩy máy nén 1 X4 IN4(ADC1) Áp suất cửa đẩy máy nén 2 X5 IN5(ADC1) Nhiệt độ hơi môi chất lạnh cửa đẩy máy nén 2 X6 IN6(ADC1) Áp suất hơi môi chất lạnh sau van 1 chiều X7 IN7(ADC1) Áp suất bình ngưng X8 IN8(ADC1) Nhiệt độ bình ngưng X9 IN1(ADC2) Áp suất bình chứa X10 IN2(ADC2) Mức bình chứa X11 IN3(ADC2) Áp suất bay hơi X12 IN4(ADC2) Nhiệt độ kho lạnh X13 IN5(ADC2) Áp suất dầu bôi trơn máy nén 1 X14 IN6(ADC2) Dòng điện động cơ lai máy nén 1 X15 IN7(ADC2) Áp suất dầu bôi trơn máy nén 2 X16 IN8(ADC2) Dòng điện động cơ lai máy nén 2 21 n Trang B in 2.2.2 Vi iu khin AT89C51 Đặc tính Số lợng ROM trên chíp RAM Bộ định thời Các chân vào - ra Cổng nối tiếp Nguồn ngắt 4K byte 128 byte 2 32 1 6 - 4 cng vo ra P0 ữ P3 l cỏc cng vo ra 8 bit. Riờng cng P0 cn cú thờm in tr kộo bờn ngoi. - Cng truyn thụng ni tip : P3.0 (chõn 10) nhn d liu P3.1 (chõn 11) truyn d liu õy ta dựng cng P0 lm cng nhn d liu t ADC 0809 Cng P1 iu khin s hot ng ca 2 ADC0809. Cng P2 nhn tớn hiu t cỏc cm bin ON- OFF 2.2.3. IC 74HC 244 Dựng m rng s u vo cho cng P2. 22 Đồ Án Trang Bị Điện Chân cho phép : EO U 1 5 A 7 4 H C 2 4 4 1 2 1 4 1 6 1 82 4 6 8 1 Y 3 Y 2 Y 1 Y 0A 0 A 1 A 2 A 3 O E Các đầu vào IC 74HC245 thứ nhất: A0 Báo nguồn A1 Báo chế độ điều khiển tại chỗ A2 Báo chế độ điều khiển từ xa A3 Báo chế độ điều khiển tự động Các đầu vào IC 74HC245 thứ hai : A0 Mức dầu cacte máy nén 1 A1 Mức dầu cacte máy nén 2 A2 Báo máy nén 1 hoạt động A3 Báo máy nén 2 hoạt động 23 . MOV SBUF,A 25 Đồ Án Trang Bị Điện XRL A,R2 MOV R2,A HERE5: JNB TI,HERE5 CLR TI CLR P2.5 MOV A,P2 MOV SBUF ,A XRL A,R2 MOV R2,A HERE6: JNB TI,HERE6 CLR TI. A,R2 MOV R2,A HERE3: JNB TI,HERE3 CLR TI MOV A,B ANL A,#1111B ;LAY 4 BIT THAP MOV SBUF,A XRL A,R2 MOV R2,A 26 Đồ Án Trang Bị Điện HERE4: JNB TI,HERE4 CLR