3.1.2.1.Thiết bị thử nghiệm
Thiết bị đo tốc độ gió độc lập cầm tay (VIELINA-AE.01) và thiết bị đo tốc độ gió dùng trong hệ thống (VIELINA-AF.01) được thử nghiệm trong phòng thí nghiệm với điều kiện môi trường tự nhiên.
3.1.2.2.Nội dung thử nghiệm
- Thử nghiệm tính ổn định của thiết bị. - Thử nghiệm độ tin cậy của thiết bị.
- Hiệu chuẩn và thử nghiệm độ chính xác của thiết bị so với thiết bị đo tốc độ gió chuẩn hãng Extech.
- Thử nghiệm độ chính xác của sensor đo nhiệt độ và độ ẩm (nằm trong máy đo tốc độ gió cầm tay) với các giá trịđặt trước của tủ môi trường.
- Thử nghiệm các chức năng khác của phần mềm như cài đặt địa chỉ, hiệu chuẩn tốc độ gió, kết nối truyền thông với tủ trung tâm hay máy tính (đối với thiết bị đo tốc độ gió hệ thống).
3.1.2.3.Thiết kế hệ thống thử nghiệm
Chuẩn bị thử nghiệm:
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 62 + Hệ thống tạo tốc độ gió điều chỉnh được.
+ Chuẩn bị tủ điều khiển tạo môi trường nhiệt độ, độ ẩm (Humid & Temp Programmable Tester HD-80T).
+ Các thiết bị kiểm tra: Máy phát tín hiệu chuẩn CA100, máy đo hiện sóng Fluke 199C, máy đo đa năng Fluke 45.
+ Máy đo tốc độ gió, nhiệt độ, độẩm chuẩn: Extech-45160
+ Các vật tư, thiết bị khác như: nguồn điện, mỏ hàn, thiếc, kìm, tuốc nơ vit và một số vật dụng khác.
Hệ thống tạo tốc độ gió điều chỉnh được
• Trong phòng thí nghiệm ta sẽ xây dựng một hệ thống tạo luồng gió có tốc độ ổn định và có thểđiều chỉnh được tốc độ gió.
• Hệ thống tạo tốc độ gió bao gồm: một động cơ có gắn cánh quạt ly tâm 3 pha công suất 0.75KW, đầu ra của cánh quạt được gắn với đường ống kín có tiết diện (150x150mm) và độ dài 2.5m nhằm mục đích tạo ra luồng gió đều trong ống. Dùng một biến tần 2.2KW của Siemens để điều khiển thay đổi tốc độ của động cơ quạt gió. Các thiết bị cần kiểm tra và các máy đo tốc độ gió chuẩn được gắn trên ống thông qua các cơ cấu bắt chặt và làm kín. Khoảng cách giữa các thiết bị đặt cách nhau là 200mm đểđảm bảo không làm thay đổi tốc độ gió khi bị che lấp. Thiết bị đo tốc độ gió chuẩn dùng để đối sánh là máy đo Extech.
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 63
Hình 3.2. Hệ thống hiệu chuẩn tốc độ gió.
Kiểm tra tính ổn định của hệ thống tạo tốc độ gió điều chỉnh được
- Để có đánh giá độ chính xác và độ ổn định của thiết bị, trước hết phải kiểm tra tính ổn định của hệ thống tạo tốc độ gió điều chỉnh được.
- Hệ thống tạo tốc độ gió được kiểm tra ngẫu nhiên vào các thời điểm khác nhau để đánh giá tính ổn định của hệ thống tạo gió. Cách thức kiểm tra được thực hiện bằng cách:
+ Tại mỗi mức giá trị cài đặt biến tần, giá trị đo trên máy kiểm tra tốc độ gió được theo dõi liên tục trong thời gian 30 phút.
+ Ghi chép số liệu tại các mức giá trị tần số và giá trịđo tốc độ gió.
+ Thực hiện lặp lại các giá trị cài đặt biến tần trước đó, đối sánh kết quả máy đo tốc độ gió chuẩn với kết quảđã ghi chép ở lần trước.
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 64
Bảng 3.1. Kết quả kiểm tra hệ thống tạo tốc độ gió điều chỉnh được
STT Tần số của biến tần (Hz) Máy đo Extech (m/s) 1 2.00 1.0 2 3.03 1.5 3 4.04 2.0 4 5.06 2.5 5 6.05 3.0 6 7.03 3.5 7 8.00 4.0 8 9.05 4.5 9 10.00 5.0 10 12.03 6.0 11 17.00 8.0 12 20.10 10.0 13 25.09 12.5 15 30.00 14.7 15 40.00 19.7
Nhận xét, đánh giá về hệ thống tạo tốc độ gió điều chỉnh được.
- Hệ thống đã tạo được tốc độ gió ổn định trong điều kiện phòng thí nghiệm, các lần kiểm tra đều cho kết quảổn định.
- Tốc độ gió đo được qua máy đo chuẩn Extech khá tuyến tính so với giá trị tần số cài đặt ở biến tần.
- Hệ thống đảm bảo tin cậy và có thể được dùng để kiểm tra, hiệu chuẩn cơ sở cho các máy đo tốc độ gió sau khi chế tạo.
Tủđiều khiển tạo môi trường nhiệt độ, độẩm lập trình được (Humid & Temp Programmable Tester HD-80T của Hãng DongGuan: HAIDA).
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 65
Hình 3.3. Tủđiều khiển tạo môi trường nhiệt độ, độẩm HD-80T.
- Đối với máy đo tốc độ gió cầm tay, ngoài chức năng đo tốc độ gió thiết bị còn có tính năng đo nhiệt độ, độ ẩm. Chính vì vậy phải thử nghiệm, kiểm tra và hiệu chuẩn thêm các tham số nhiệt độ, độ ẩm theo tủ điều khiển tạo môi trường nhiệt độ, độ ẩm điều chỉnh được.
- Đặt thiết bị cần kiểm tra vào tủ tạo môi trường và đóng kín cửa tủđiều khiển. - Bật nguồn cho tủđiều khiển.
- Cài đặt các tham số nhiệt độ và độ ẩm của tủ, theo dõi trong 20-30 phút và ghi chép số liệu của máy đo.
- Tiến hành kiểm tra đánh giá kết quả giữa máy đo và giá trị cài đặt trên tủ khi tủ đạt giá trịổn định.
- Máy đo được đánh giá đạt yêu cầu khi các kết quảđo nằm trong phạm vi sai số cho phép.
Thử tính ổn định của thiết bị
• Đối với máy đo tốc độ gió: Sau khi bắt chặt máy đo cần kiểm tra vào vị trí qui định, tiến hành khởi động động cơ quạt gió thông qua biến tần. Điều chỉnh biến tần đến một giá trị ổn định và tiến hành theo dõi kết quả hiển thị trên thiết bị. Các số liệu về giá trị cài đặt biến tần và giá trị tốc độ gió hiển thị được ghi vào sổ theo dõi. Tiếp tục điều chỉnh biến tần đến một giá trị mới (các bước thay đổi tương ứng với tốc độ gió khoảng 1m/s). Ứng với mỗi giá trị cài đặt của biến tần cần theo dõi liên tục trong khoảng 10 phút. Quá trình trên được thực hiện lặp lại ngẫu nhiên vào các thời điểm khác nhau hoặc buổi sáng hoặc buổi chiều vào các ngày khác nhau.
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 66 • Sản phẩm được đánh giá là ổn định khi tốc độ gió hiển thị trên mặt máy phải tương ứng với kết quả khi giá trị biến tần đã đặt trước đó (hoặc nếu có sai lệch thì mức độ sai số nằm trong phạm vi cho phép).
• Đối với việc kiểm tra các tham số nhiệt độ, độ ẩm cần kiểm tra ngẫu nhiên tại một số giá trị đặt của tủ môi trường và sau khi đạt giá trị ổn định thì tiến hành ghi chép, so sánh kết quả với giá trị thực tế của tủ môi trường.
Thửđộ tin cậy của thiết bị
• Thử nghiệm thiết bị hoạt động liên tục trong một thời gian dài để đánh giá mức độổn định của các vật tư linh kiện. Kiểm tra, đánh giá các hiện tượng trôi hoặc sai số nếu có xảy ra.
• Đặt thiết bị trong môi trường có nhiều tác động của nhiễu bên ngoài để xem có bị ảnh hưởng tới giá trị đo hay không. Cụ thể tiến hành đặt thiết bị đo tốc độ gió gần biến tần và động cơ quạt gió để kiểm nghiệm sựảnh hưởng của nhiễu. Tiến hành điều chỉnh biến tần và động cơ quạt để thay đổi tốc độ, đánh giá mức độảnh hưởng của các nhiễu.
Thử nghiệm độ chính xác của thiết bị
• Căn cứ vào giá trị đặt của biến tần và giá trị hiển thị của máy đo chuẩn để đánh giá độ chính xác của thiết bị. Tiến hành thử nghiệm tại các mốc giá trị tốc độ khác nhau trong toàn dải đăng ký, các bước thay đổi tốc độ là 1m/s. Thiết bị được đánh giá là đạt yêu cầu khi các sai số nằm trong phạm vi cho phép.
• Trong quá trình thử nghiệm, tiến hành hiệu chuẩn giá trị theo máy đo tốc độ gió chuẩn nếu sai số vượt quá mức cho phép rồi thực hiện lại các bước theo dõi.
• Nếu phát hiện máy đo không chính xác qua các lần thử thì phải tiến hành kiểm tra và hiệu chuẩn lại phần cứng, phần mềm của máy đo.
• Đối với máy đo tốc độ gió cầm tay, ngoài chức năng đo gió, thiết bị còn có chức năng đo nhiệt độ và độ ẩm. Cần kiểm tra và hiệu chuẩn thiết bị dựa vào tủđiều khiển tạo môi trường Humid & Temp Programmable Tester HD-80T của HaiDa.
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 67
Hình 3.4. Buồng tạo nhiệt độ, độẩm trong tủ môi trường
Hình 3.5. Màn hình cài đặt của tủ môi trường
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 68
3.1.2.4.Thử nghiệm ghép nối hệ thống đối với máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01
Mục đích của thử nghiệm:
• Kiểm tra các tính năng đặt địa chỉ (dùng cho ghép nối hệ thống), tính năng hiệu chuẩn bằng bàn phím, hiệu chuẩn từ xa, khả năng lưu trữ tham số khi mất điện.
• Kết nối thử nghiệm với hệ thống: sử dụng 01 tủ giám sát trung tâm, 01 máy tính chủ, 01 bộ nguồn và 03 máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01 để kiểm tra khả năng ghép nối hệ thống. Đánh giá mức độ đồng bộ, ổn định của phần cứng, phần mềm giao tiếp đối với hệ thống.
• Mô hình thử nghiệm trong phòng thí nghiệm máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống như sau:
Hình 3.7. Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 69 Trong điều kiện phòng thí nghiệm, chúng tôi đã xây dựng một mô hình khá đầy đủ như trong thực tế. Hệ thống có các thiết bị sau:
+ 01 Máy tính chủ
+ 01 Tủ giám sát trung tâm
+ 03 Máy đo tốc độ gió VIELINA-AF.01
+ 01 Bộ nguồn và điều khiển đóng cắt VIELINA-PCO
- Bộ nguồn và điều khiển đóng cắt có các đặc tính chủ yếu như: + Nguồn cung cấp đầu vào: 127VAC/380VAC/660VAC
+ Điện áp đầu ra: 12VDC/1A an toàn tia lửa cho mỗi kênh (mỗi bộ nguồn có 4 kênh đầu ra độc lập)
- Do điều kiện phòng thí nghiệm không có mức điện áp 380V,660V nên chúng tôi đã sử dụng bộ nguồn xoay chiều điều chỉnh được để tạo ra mức điện áp 127VAC cung cấp cho bộ nguồn và điều khiển đóng cắt. Đầu ra của bộ nguồn là 12VDC/1A đảm bảo khả năng cung cấp cho máy đo tốc độ gió (12VDC/150mA).
- Khoảng cách kết nối từ tủ giám sát trung tâm tới các máy đo tốc độ gió đầu tiên là 1800m sử dụng dây dẫn bọc kim dạng xoắn đôi. Các máy đo tốc độ gió còn lại được kết nối với máy đo gió đầu tiên dạng hình sao với khoảng cách 2m. - Giao thức và tốc độ truyền thông từ máy đo gió tới tủ giám sát trung tâm được
thực hiện theo tiêu chuẩn chung của hệ thống giám sát tập trung do VILELINA chế tạo và hiện đang được sử dụng (truyền thông RS485).
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 70
Hình 3.8. Hình ảnh tổng thể hệ thống giám sát tập trung tại phòng thí nghiệm
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 71
Hình 3.10. Tủ giám sát trung tâm 40 kênh
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 72
Hình 3.12. Bộ nguồn và điều khiển đóng cắt VIELINA-PCO
3.1.2.5.Kết quả thử nghiệm tại phòng thí nghiệm
Thiết bị đo tốc độ gió sau khi lắp ráp hoàn chỉnh đã được bắt đầu thử nghiệm chính thức tại phòng thí nghiệm của Công ty phát triển Công nghệĐiện tử, Tựđộng hoá từ ngày 15/04/2012. Sau khi chạy thử và hiệu chỉnh các thành phần phần cứng và phần mềm, thiết bịđược hoạt động thường xuyên cho tới khi thử nghiệm thực tế. Thiết bị đo tốc độ gió được thử nghiệm liên tục và so sánh với thiết bị đo tốc độ gió chuẩn. Các máy đo VIELINA-AE.01 và VIELINA-AF.01 được hiệu chuẩn theo thiết bị Extech- 45160 (tham số hiệu chuẩn gồm nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió). Sau đây là một số kết quả thống kê so sánh các giá trị tốc độ gió mà thiết bị VIELINA-AE.01 và VIELINA- AF.01 đo được so với các thiết bị của nước ngoài trong quá trình thử nghiệm:
Bảng 3.2. Bảng kết quả thử nghiệm máy đo tốc độ gió cầm tay VIELINA-AE.01
TT Giá trị chuẩn (Máy Extech 45160) m/s Lần 1 (m/s) Lần 2 (m/s) Lần 3 (m/s) Trung bình (m/s) Sai số (m/s) 1 0.5 0.5 0.6 0.6 0.57 0.07 2 1 1 1.1 1 1.03 0.03 3 1.5 1.4 1.4 1.5 1.43 -0.07 4 2 2.1 2 2 2.03 0.03
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 73 5 2.5 2.6 2.5 2.5 2.53 0.03 6 3 3.1 3 3.1 3.07 0.07 7 3.5 3.4 3.4 3.5 3.43 -0.07 8 4 4.1 4 4.2 4.1 0.1 9 4.5 4.4 4.6 4.6 4.53 0.03 10 5 4.9 4.9 5 4.93 -0.07 11 8 8.2 8.3 8.2 8.23 0.23 12 10 10.3 10.2 10.3 10.27 0.27 13 13 13.2 13.3 13.2 13.23 0.23 14 15 14.9 15 14.8 14.9 -0.1 15 20 20.2 20.3 20.4 20.3 0.3
Nhận xét: Giá trị sai số ta thấy dao động từ -0.1(m/s) đến 0.3(m/s) như vậy ta thấy sai số nằm trong vùng cho phép. Giá trị của các lần thử chênh lệch nhau đều nhỏ hơn 0.4 m/s. Điều đó cho thấy thiết bị đạt độ chính xác và hoạt động ổn định.
Bảng 3.3. Bảng kết quả thử nghiệm máy đo tốc độ gió dùng trong hệ thống VIELINA- AF.01 TT Giá trị chuẩn (Máy Extech 45160) m/s Lần 1 (m/s) Lần 2 (m/s) Lần 3 (m/s) Trung bình (m/s) Sai số (m/s) 1 0.5 0.4 0.4 0.5 0.43 -0.07 2 1 1.1 1.1 1 1.06 0.07 3 1.5 1.4 1.5 1.4 1.43 -0.07 4 2 2.1 2 2.2 2.1 0.1 5 2.5 2.4 2.4 2.5 2.43 -0.07 6 3 3.1 2.9 3 3 0 7 3.5 3.6 3.5 3.5 3.53 0.03 8 4 3.9 4.1 4.2 4.07 0.06
Dự án SXTN cấp Bộ: “Chế tạo máy đo tốc độ gió dùng trong khai thác hầm lò phục vụ an toàn lao động” 74 9 4.5 4.5 4.6 4.6 4.56 0.06 10 5 5.2 5.2 5.3 5.23 0.23 11 8 7.9 7.9 8.1 7.96 -0.03 12 10 10.1 10.3 10.3 10.23 0.23 13 13 13.4 13.3 13.2 13.3 0.3 14 15 15.3 15.1 15.2 15.2 0.2 15 20 20.2 20.3 20.4 20.3 0.3
Nhận xét: Giá trị sai số ta thấy dao động từ -0.07(m/s) đến 0.3(m/s) như vậy ta thấy sai số nằm trong vùng cho phép. Giá trị của các lần thử chênh lệch nhau đều nhỏ