Thiết kế hệ thống điều khiển tự động thiết bị điều chỉnh thông số phòng áp lực âm

Đề tài thiết kế hệ thống điều khiển tự động thiết bị thay đổi thông số không khí cho phòng áp lực ẩm_Hệ thống tự động thay đổi không khí cho phòng áp lực âm dành cho các phòng thí nghiệm, lấy mẫu_hệ thống tự động thiết bị cho phòng áp lực âm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ĐỀ TÀI Thiết kế hệ thống tự động điều chỉnh thông số khơng khí Phịng cách ly áp lực âm NHĨM SINH VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Thị Phương Nguyễn Văn Phong Vũ Văn Thanh Trần Thị Phương Anh 20124433 20123454 20122213 20122442 Ngành Kỹ thuật thực phẩm Bộ mơn Q trình thiết bị CNTP Đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển thơng số khơng khí – Phịng cách ly áp lực âm Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Chương 1: Tổng quan hệ thống điều khiển khơng khí Chương 2: Ngun lý phịng cách ly áp lực âm Chương 3: Xây dựng phân tích hệ thống vào Chương 4: Lập trình PLC Chương 5: Sơ đồ mạch điện – điều khiển hệ thống Người duyệt Sinh viên (Ký, ghi rõ họ, tên) (Ký, ghi rõ họ, tên) MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG CHƯƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHƠNG KHÍ 1.1 Điều khiển thơng số khơng khí Điều hịa khơng khí ngành khoa học nghiên cứu phương pháp, công nghệ thiết bị nhằm tạo mơi trường khơng khí phù hợp với công nghệ sản xuất, chế biến tiện nghi người Như vậy, hệ thống điều hịa nghĩa hệ thống trì trạng thái khơng khí vùng quy định đó, khơng bị ảnh hưởng thay đổi điều kiện khí hậu bên ngồi hay thay đổi phụ tải bên Các thông số khơng khí thường quan tâm hệ thống điều khiển khơng khí: - Áp suất Nhiệt độ Độ ẩm Nồng độ Tùy theo yêu cầu mà ta có phương án điều khiển khác Với ứng dụng cụ thể mà ta có thơng số đặc biệt quan tâm thông số không quan tâm đến, từ có phương pháp điều khiển thích hợp quy chuẩn riêng Hệ thống điều khiển thơng số khơng khí ứng dụng nhiều lĩnh vực nhiều lĩnh vực đời sống từ y tế, thực phẩm đến nghiên cứu, 1.2 Phạm vi ứng dụng so sánh 1.2.1 Lên men Phạm vi ứng dụng: thường thích hợp cho số nấm mốc xạ khuẩn Việc nuôi thường tiến hành khay phẳng xếp chồng lên ủ buồng chứa vơ trùng đóng kín, giống cấy vào cách thổi bào tử vào bên buồng chứa Một hình thức khác ni hệ sợi nấm chất rắn lúa mì, cám lúa nước thùng quay chậm Phương pháp dùng để sản xuất số enzyme ● Phương án điều khiển: ● - - - Thơng khí : Ơxy cần đời sống vi sinh vật hiếu khí Tăng thơng khí đến giới hạn định phát triển vi sinh vật tăng lên theo Ta thông khí liên tục để đảm bảo cung cấp đủ oxy cho q trình lên men,sử dụng quạt để thơng gió Nhiệt độ độ ẩm: tùy thuộc vào nhiệt độ tối ưu vi sinh vật Thường khoảng 22-32 độ C Duy trì suốt trình lên men Ta sử dụng phận gia nhiệt calorife để gia nhiệt cho khơng khí buồng Trong trình lên men, vi sinh vật sản sinh CO2 sinh nhiệt nên cần phận giải nhiệt Ta sử dụng giàn phun ẩm bố trí buồng để giải nhiệt đồng thời phận phun mù nước cấp ẩm để độ ẩm tương đối khơng khí cao, (khoảng 90%) tránh làm khơ mơi trường Đảo trộn:có thể dùng thùng quay hay cánh khuấy để tăng khả bề mặt tiếp xúc chất oxy khơng khí Đảo trộn gián đoạn liên tục Tốc độ đảo trộn cần phù hợp với giai đoạn loại vi sinh vật 1.2.2 Phòng áp lực dương Phạm vi ứng dụng: Phòng áp lực dương phòng thiết kế xây dựng cho áp suất bên phòng cao áp suất khơng khí khu vực xung quanh Ngun lý lưu thơng dịng khơng khí từ nơi có áp suất cao nơi có áp suất thấp Điều nghĩa khơng khí khỏi phịng theo chiều, khơng có khơng khí từ bên ngồi ngược vào phịng Ngăn ngừa khơng khí chưa lọc chứa vi khuẩn, virus, nấm mốc từ khu vực xâm nhập vào phòng áp lực dương ● Phương án điều khiển: Áp suất: Độ chênh áp lớn 2,5 Pa, thường lý tưởng Pa Ta kiểm sốt khơng khí vào phịng quạt đảm bảo lượng khí ngồi thấp 10 – 15% lượng khí cung cấp Lưu ý: khơng khí vào cần xử lý làm tùy theo yêu cầu độ phòng - Nhiệt độ: tùy vào mục đích sử dụng phịng ta có điều chỉnh nhiệt độ thích hợp Ví dụ phịng lưu trữ mẫu, thiết bị y tế vô trùng cần nhiệt độ thấp, cần có hệ thống làm lạnh Với phịng chăm sóc trẻ sơ sinh có thêm phận sưởi ● 1.2.3 Phòng áp lực âm ● Phạm vi ứng dụng: thường dùng cho phòng cách ly nhiễm khuẩn khơng khí Những phịng thơng thường có áp lực nhỏ so với khu vực khác để ngăn cản tối đa chất gây ô nhiễm không khí (ví dụ mầm bệnh vi khuẩn, hóa chất) di chuyển sang khu vực khác ● Nhóm em tập trung phân tích, thiết kế hệ thống điều khiển phòng áp lực âm cho phịng thí nghiệm phân tích lấy mẫu CHƯƠNG NGUYÊN LÝ PHÒNG CÁCH LY ÁP LỰC ÂM 2.1 Đặc trưng hoạt động Tại phòng cần hệ thống máy tạo áp suất âm mức cho phép u cầu hút khơng khí thành chiều khơng thể qua phía Điều có nghĩa gió ln thổi từ ngồi cửa vào Khơng khí nhiễm phịng hút máy xử lý khí (gồm hệ thống lọc thơ, màng lọc HEPA) Do đó, khơng khí hồn tồn khơng nhiễm vi rút, khơng khí phịng thay phút/lần Vì vậy, phịng cách ly áp lực âm cần hoạt động liên tục để trì dịng khơng khí ln chuyển phịng 2.2 Nguyên lý hoạt động Hình 2-1 Sơ đồ nguyên lý phòng áp lực âm ❖ Cấu tạo phòng cách ly bệnh nhân áp lực âm thường có khu vực chính: ● Buồng đệm: cách ly hành lang buồng cách ly Buồng đệm nơi nhân viên y tế mặc đồ bảo hộ, vệ sinh chuẩn bị trước vào buồng cách ly 10 CHƯƠNG SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN - ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 4.1 Sơ đồ mạch lực - mạch điều khiển 61 Hình 5-26 Sơ đồ mạch lực nguồn cấp pha 62 Hình 5-27 Sơ đồ mạch lực nguồn cấp pha Nhiều vị trí bệnh viện chưa có hệ thống điện pha, thiết kế điện ta cần thiết kế thêm trường hợp chạy điện pha Với động pha muốn hoạt động pha ta lắp thêm tụ thường trực song song với cuộn dây Đối với động điều khiển biến tần ta sử dụng nguồn pha để cấp cho đầu biến tần đầu pha Nhưng động pha hoạt động điện áp pha cơng suất động bị giảm khoảng 7% 63 Hình 5-28 Sơ đồ mạch điều khiển 64 Hình 5-29 Sơ đồ mạch điều khiển 65 Hình 5-30 Sơ đồ mạch điều khiển 4.2 Thống kê khí cụ điện, vật tư phụ Dây điện, số lượng độ dai ● Dây đơn 1.5mm2 dành cho động quạt 15m ● Dây đơn 1mm2 dành cho bơm, máy phun ẩm, van oxy tín hiệu điều khiển tủ 35m Đầu cosse: ● Đầu cosse chẽ SV1.25-4U dùng cho dây 0.5-1.5mm2: túi ● Đầu cosse pin rông:E1006 1mm2: túi Bảng 5-20 Thống kê khí cụ điện 66 ST T Khí cụ điện Mã sản phẩm Số lượng Ghi Kích thước: 800x600x250 Tủ điện Aptomat PLC 10 11 12 Bộ chuyển nguồn 24V Relay 14 -24VDC Biến tần Cầu đấu Đèn báo Nút nhấn tự nhả Công tắc chế độ Nút dùng khẩn cấp S7 1200 CPU 1212C AC/DC/Rly 50 KB S8JX-N01055 MY4N-GS DC24 SV008IG5A-4 TBD0016 AD16-22DS MRX-RM1A0 XA2ED33 XB5AS142N 67 1 2 8 1 4.3 Thiết kế bố trí tủ điện 68 Hình 5-31 Bố trí mặt ngồi tủ 69 Hình 5-32 Bố khí cụ điện tủ 70 Hình 5-33 Kích thước tủ 71 Hình 5-34 Bố trí thơng gió 72 4.4 Bảng trình tự đấu nối Bảng 5-21 Bảng đấu nối NGUỒ N STT MAN AUTO ĐÈN BÁO 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 ĐẤU NỐI 24V_BCN →11_ESTOP 12_ESTOP → 1_SW 2_SW →9_R-AUTO/MAN→ 10_R-AUTO/MAN→11_RAUTO/MAN→12_R-AUTO/MAN 1_R-AUTO/MAN→23_STOP-VCN 2_R-AUTO/MAN→23_STOP-MPA 3_R-AUTO/MAN→23_STOP-VTI 4_R-AUTO/MAN→23_STOP-VTO 24_STOP-VCN→11_START-VCN→5_R1 12_START-VCN → 13_R1 → 9_R1 24_STOP-MPA→11_START-MPA→5_R2 12_START-MPA → 13_R2 → 9_R2 24_STOP-VTI→11_START-VTI→5_R3 12_STARTVTI → 13_R3 → 9_R3 24_STOP-VTO→11_START-VTO→5_R4 12_START-VTO → 13_R4 → 9_R4 Dây N → 14_R1→ 14_R2→ 14_R3→ 14_R4 3_SW→13_R-AUTO/MAN →1L_PLC →2L_PLC Q0.1→13_R1 Q0.2→13_R2 Q0.4→13_R3 Q0.5→13_R4 Q0.0_MD→P6_BT1 Q0.1_MD→P6_BT1 Q0.2_MD→P6_BT1 Q0.3_MD→P6_BT2 Q0.4_MD→P6_BT2 Q0.5_MD→P6_BT2 24_START-VCN→X1_START-VCN 1_R1→ X1_STOP-VCN 24_START-MPA→X1_START-MPA 1_R2→ X1_STOP-MPA 24_STARTVTO→X1_START-VTI 1_R3→ X1_STOP-VTI 24_STARTVTO→X1_START-VTO 1_R4→ X1_STOP-VTO 3_SW→ X1_MAN 2_SW→ X1_ AUTO 73 Ghi ĐÈN BÁO 38 39 40 41 42 43 44 45 A_MCCB1→X1_PHA A B_MCCB1→X1_PHA B C_MCCB1→X1_PHA C 16_SELEC→X1_BV PHA U_BT1→X1_QUẠT1 U_BT2→X1_QUẠT2 Dây N → X2_PHA A → X2_PHA B→ X2_PHA C → X2_MAN → X2_AUTO → X2_QUẠT1→ X2_QUẠT2 Dây N→ X2_START-VCN→X2_STOP-VCN→ X2_STARTMPA→X2_STOP-MPA→ X2_START-VTI →X2_STOP-VTI→ X2_START-VTO→X2_STOP-VTO Chú thích: • 23;24: tiếp điểm thường đóng nút nhấn • 11;12: tiếp điểm thường mở nút nhấn • X1;X2: tiếp điểm đèn • SW: cơng tắc chế độ • BCN: chuyển nguồn 220VAC  24VDC • VCN: van cấp nước • MPA: máy phun ẩm • VTP: van thơ chỉnh lưu lượng • VTI: van tinh chỉnh lưu lượng oxy 74 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO GVCC.TS Nguyễn Minh Hệ, TS Nguyễn Ngọc Hoàng, TS Nguyễn Đức Trung Điều khiển tự động trình Cơng nghệ Sinh học – Thực phẩm Bộ mơn Q trình Thiết bị Cơng nghệ hóa chất, Khoa Hóa Đại Học Bách Khoa Hà Nội (1982), Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, Tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Bộ mơn Q trình Thiết bị Cơng nghệ hóa chất, Khoa Hóa Đại Học Bách Khoa Hà Nội (1982), Sổ tay Q trình Thiết bị cơng nghệ hóa chất, Tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 75 ... tích, thiết kế hệ thống điều khiển phịng áp lực âm cho phịng thí nghiệm phân tích lấy mẫu CHƯƠNG NGUN LÝ PHỊNG CÁCH LY ÁP LỰC ÂM 2.1 Đặc trưng hoạt động Tại phòng cần hệ thống máy tạo áp suất âm. .. quan hệ thống điều khiển khơng khí Chương 2: Nguyên lý phòng cách ly áp lực âm Chương 3: Xây dựng phân tích hệ thống vào Chương 4: Lập trình PLC Chương 5: Sơ đồ mạch điện – điều khiển hệ thống. .. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHƠNG KHÍ 1.1 Điều khiển thơng số khơng khí Điều hịa khơng khí ngành khoa học nghiên cứu phương pháp, công nghệ thiết bị nhằm tạo mơi trường khơng khí phù hợp với cơng nghệ