(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính

(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO

HỆ THỐNG THU THẬP VÀ XỬ LÝ DỮ LIỆU NHIỆT

ĐỘ CỦA HỆ THỐNG LẠNH BẰNG MÁY TÍNH

Sinh viên thực hiện: MSSV

1 PHAN TUẤN ANH 16147116

2 BÙI NGỌC QUỐC BỬU 16147122

3 NGUYỄN HOÀNG GIA 16147134

4 TRẦN QUỐC PHONG 16147174

5 ĐẶNG THỊ TƯỜNG VI 14147096 Giảng viên hướng dẫn: NCS ĐOÀN MINH HÙNG

TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 08 năm 2020

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian học tập tại trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh, chúng em đã nhận được rất nhiều sự tận tình giúp đỡ của quý Thầy Cô, đặc biệt là quý Thầy Cô trong ngành Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt thuộc khoa Cơ khí động lực

Trước hết chúng em xin cảm ơn quý Thầy Cô trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã dạy dỗ, giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường Trong đó, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý Thầy/Cô thuộc Bộ môn Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh đã tận tình chỉ dạy chúng em những kiến thức chuyên ngành

bổ ích và những kinh nghiệm chuyên môn giúp chúng em có hành trang chuyên ngành vững chắc

Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến thầy Đoàn Minh Hùng Những

sự quan tâm, giúp đỡ và chỉ dạy kịp thời của Thầy đã giúp chúng em có thể hoàn thành tốt

Đồ án tốt nghiệp Hơn thế nữa, niềm đam mê nghiên cứu và sự yêu nghề của quý Thầy đã giúp chúng em tự tin theo đuổi đam mê với ngành nghề mà chúng em đã chọn

Trong quá trình thực hiện Đồ án tốt nghiệp, chúng em sẽ không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong quý Thầy/Cô tận tình chỉ bảo để chúng em có thể hoàn thiện bản thân

ii

TÓM TẮT

Hệ thống lạnh ngày nay đã có những tiến bộ vượt bậc trong việc tự động hóa các thiết

bị với mục tiêu chung là hệ thống hoạt động bền bỉ và ổn định Tuy nhiên, từ việc tìm hiểu

và thu thập các tài liệu nghiên cứu trong và ngoài nước thì có thể thấy rằng hầu hết các nghiên cứu chỉ dừng lại ở việc phát hiện ra lỗi khi hệ thống có những biểu hiện rõ ràng Điều này có nghĩa là các hệ thống hiện tại chỉ hoạt động với mục tiêu chỉ ra lỗi của hệ thống lạnh chứ không chuẩn đoán được khi nào hoặc bao lâu sẽ xảy ra lỗi đó

Đề tài nghiên cứu này được thực hiện với mục đích thiết kế và chế tạo hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính dựa trên cơ sở lý thuyết về chuẩn đoán lỗi, nhằm đảm bảo chất lượng của hệ thống lạnh Hệ thống này được vận hành dựa trên 2 nền tảng chính là: mạch xử lý trung tâm Arduino và ngôn ngữ lập trình Visual Basic

Nghiên cứu được thực nghiệm trên hệ thống trữ đông 1 cấp nén tại xưởng

Nhiệt–Điện lạnh Trong quá trình thực nghiệm, các số liệu thực tế được lưu trữ qua nhiều ngày vận hành, hỗ trợ cho việc cải thiện độ chính xác của hệ thống mà nhóm đang thiết kế Các kết quả thực nghiệm cho thấy hệ thống hoạt động ổn định đúng với yêu cầu đề

ra của đề tài Mong rằng kết quả đạt được từ nghiên cứu này sẽ là tiền đề, cơ sở cho các nghiên cứu tiếp theo về hệ thống đảm bảo chất lượng của hệ thống lạnh

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU i

DANH MỤC CÁC HÌNH ii

DANH MỤC CÁC BẢNG iv

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Nêu vấn đề 1

1.2 Mục tiêu đề tài 2

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 2

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước 2

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước 7

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 10

2.1 Cơ sở tính toán: 10

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý chu trình lạnh 1 cấp 10

2.1.2 Đồ thị và các công thức tính toán 10

2.1.3 Các công thức tính toán 11

2.1.4 Các thông số được sử dụng trong chẩn đoán pan 11

2.2 Phương pháp nghiên cứu và cơ sở lý thuyết 12

2.2.1 Sơ đồ chẩn đoán: 12

2.2.2 Quy trình chẩn đoán: 14

2.2.3 Nguyên nhân: 17

2.2.4 Triệu chứng: 18

2.3 Cơ sở thiết kế 20

2.3.1 Phần mềm Visual Studio 20

2.3.2 Phần mềm Arduino IDE 20

2.3.3 Phần cứng xử lý trung tâm 21

2.3.4 Ứng dụng mạch Arduino 25

2.4 Thiết bị cảm biến thu thập dữ liệu 26

2.4.1 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 26

2.4.2 Cảm biến áp suất 27

2.5 Thiết bị hiển thị dữ liệu 29

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG THU THẬP DỮ LIỆU 32

ii

3.1 Ý tưởng thiết kế: 32

3.2 Kiểm tra chất lượng thiết bị đo: 34

3.2.1 Kiểm tra cảm biến đo nhiệt độ 34

3.2.2 Kiểm tra cảm biến đo áp suất : 37

3.3 Chế tạo lắp đặt hệ thống: 40

3.2.3 Lắp đặt vị trí các cảm biến: 40

3.2.4 Chế tạo mạch điện tử: 47

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 51

4.1 Cảm biến nhiệt độ và áp suất: 51

4.1.1 Cảm biến nhiệt độ: 51

4.1.2 Cảm biến áp suất: 53

4.2 Hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu 53

4.2.1 Phần cứng: 53

4.2.2 Phần mềm: 54

4.3 Kết quả thực nghiệm 55

4.4 Một số chẩn đoán của hệ thống 57

4.5 Đánh giá các kết quả đạt được: 59

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 60

5.1 Kết luận 60 5.2 Kiến nghị 60

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHỤ LỤC 67

Phụ lục 1: Code Visual Basic 67

Phụ lục 2: Code Arduino 73

i

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

CÁC TỪ VIẾT

TBNT Thiết bị ngưng tụ

TBBH Thiết bị bay hơi

TL Van tiết lưu

MN Máy nén

HVAC Hệ thống điều hòa không khí

EEV Van điện tử điều khiền thông minh

BMS Hệ thống quản lý tòa nhà

NMPC Mô hình kiểm soát dự đoán

TU Thiết bị đầu cuối

FDD Hệ thống phát hiện lỗi

KÝ HIỆU

tk Nhiệt độ ngưng tụ (oC)

t0 Nhiệt độ bay hơi (oC)

pk Áp suất ngưng tụ (bar)

p0 Áp suất bay hơi (bar)

ii

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Các thiết bị đo 1

Hình 2.1:Sơ đồ nguyên lý chu trình lạnh 1 cấp 10

Hình 2.2: Đồ thị T-s và lg p - h 11

Hình 2.3: Sơ đồ chuẩn đoán pan 13

Hình 2.4: Giao diện trên Arduino IDE 21

Hình 2.5: Arduino UNO R3 22

Hình 2.6: Sơ đồ chân kết nối Arduino UNO R3 24

Hình 2.7: Cảm biến nhiệt độ DS18B20 26

Hình 2.8: Sơ đồ kết nối cảm biến và mạch Arduino 27

Hình 2.9: Cảm biến Sensys M5256-C3079E-020BG 28

Hình 2.10: Sơ đồ kết nối cảm biến áp suất 29

Hình 2.11: Màn hình LCD Nokia 5110 29

Hình 2.12 : Sơ đồ kết nối màn hình LCD Nokia 5110 30

Hình 3.1: Bản vẽ thiết kế mạch tổng thể 32

Hình 3.2: Bản vẽ mạch điện tử Arduino 33

Hình 3.3: Kiểm tra trong môi trường nhiệt độ thấp 35

Hình 3.4: Kiểm tra trong môi trường nhiệt độ cao 36

Hình 3.5: Xác định độ sụt áp trên đường truyền tín hiệu 36

Hình 3.6: Kiểm tra cảm biến ở nhiệt độ môi trường 37

Hình 3.7: Kiểm tra cảm biến áp suất 38

Hình 3.8: Cách thức kiểm tra thực nghiệm cảm biến áp suất 39

Hình 3.9: Kiểm tra hoạt động của thiết bị đo áp suất 39

Hình 3.10: Các vị trí lắp đặt cảm biến trên hệ thống lạnh 40

Hình 3.11: Vị trí lắp cảm biến đo nhiệt độ gió ra TBNT 41

Hình 3.12: Vị trí lắp cảm biến đo nhiệt độ gió vào TBNT 42

Hình 3.13: Vị trí lắp cảm biến đo nhiệt độ gas ra khỏi TBNT 42

Hình 3.14: Vị trí lắp cảm biến đo nhiệt độ gió ra TBBH 43

Hình 3.15: Vị trí lắp cảm biến đo nhiệt độ gió vào TBBH 44

iii

Hình 3.16: Vị trí lắp cảm biến đo nhiệt độ gas ra khỏi TBBH 44

Hình 3.17: Vị trí lắp cảm biến đo nhiệt độ gas trước van TL 45

Hình 3.18: Vị trí lắp đặt cảm biến đo áp suất cao HP 46

Hình 3.19: Vị trí lắp cảm biến đo áp suất thấp LP 46

Hình 3.20: Thiết kế mạch sơ bộ 47

Hình 3.21: Bố trí hoàn thiện lắp ráp mạch hệ thống 48

Hình 3.22: Mối nối hàn chì 48

Hình 3.23: Mạch hoàn thiện 49

Hình 3.24: Quá trình thực hiện lắp ráp mạch 50

Hình 4.1: Ảnh hưởng của độ dài dây đến giá trị cảm biến nhiệt độ 51

Hình 4.2: Kết quả kiểm tra cảm biến ở nhiệt độ thấp 52

Hình 4.3: Kết quả kiểm tra cảm biến ở nhiệt độ cao 52

Hình 4.4: Độ lệch giữa 2 cảm biến áp suất 53

Hình 4.5:Hệ thống thu thập và xử lí dữ liệu nhiệt độ, áp suất 54

Hình 4.6: Giao diện chính của phần mềm trên máy tính 55

Hình 4.7: Dữ liệu nhiệt độ và áp suất thu thập thực tế 56

Hình 4.8: Dữ liệu nhiệt độ và áp suất thu thập được từ quá trình vận hành 57

Hình 4.9: Thông báo cảm biến gió cấp cho TBBH đặt sai vị trị 57

Hình 4.10: Một số thông báo khi tạo lỗi giả định cho hệ thống 58

Hình 4.11: Màn hình LCD khi hệ thống hoạt động tốt 58

Hình 4.12: Hệ thống thực nghiệm đang hoạt động không tốt 59

iv

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1: Các thông số mạch Arduino 23

Bảng 2: Các thông số của cảm biến nhiệt độ DS18B20 26

Bảng 3: Thứ tự kết nối các chân LCD Nokia 5110 và Arduino 30

Bảng 4: Ý nghĩa các vị trí lắp cảm biến 40

1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Nêu vấn đề

Hệ thống lạnh ngày nay được sử dụng rất phổ biến từ lạnh đông đến điều hòa không khí phục vụ cho con người và cả quá trình sản xuất Trong suốt quãng đời hoạt động của một hệ thống lạnh, việc xảy ra lỗi là điều không thể tránh khỏi Theo kiến thức đã được học, nhóm xin liệt kê 10 lỗi (pan) điển hình xảy ra trong một hệ thống lạnh cơ bản như: (1) Tiết lưu sớm

(2) Tiết lưu quá bé

(3) Pan thiếu gas

(4) TBBH bám bẩn

(5) Thiếu lưu lượng không khí ở TBBH

(6) Pan có khí không ngưng

(7) Pan thừa gas

Hình 1.1: Các thiết bị đo a) Các thiết bị đo truyền thống b) Thiết bị đo Testo 550

2

Một thiết bị đo cao cấp khác được biết đến là Testo 550 trong hình b, có thể đo được

cả tín hiệu nhiệt độ và tín hiệu áp suất trong cùng một thiết bị mà không cần có quá nhiều thứ Ngoài ra thiết bị này còn có thể hiển thị giá trị t0, tk mà người dùng không cần tra bảng Tuy nhiên các thiết bị đo này không thể hiển thị được các giá trị có ý nghĩa trong việc chuẩn đoán pan của hệ thống lạnh như ΔTSH, ΔTSC, ΔTair Mặt khác người vận hành hệ thống hoàn toàn không thể dự đoán được khi nào hệ thống của mình sẽ xảy ra vấn đề, mà chỉ biết được khi hệ thống đã bị lỗi rồi

Do đó đề tài Nghiên cứu thiết kế hệ thống thu thập và xử lý dữ liệu nhiệt độ của hệ thống lạnh bằng máy tính là thực sự cần thiết

1.3 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.3.1 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Hiện nay, khi các hệ thống lạnh được phát triển để phù hợp với nhiều nhu cầu sử dụng khác nhau song song đó, nhiều nghiên cứu trên thế giới về cả lý thuyết và thực nghiệm được các nhà khoa học đã và đang thực hiện nhằm phân tích những tác động ảnh hưởng đến “sức khỏe” của hệ thống lạnh với mục tiêu đưa ra các phán đoán, chẩn đoán liên quan đến 10 pan trong hệ thống lạnh, đồng thời đề xuất những hành động cần cải thiện, bảo trì giúp phục hồi hoặc nâng cấp hiệu suất của hệ thống

Theo Sun và các cộng sự [1] sự thất thoát năng lượng làm giảm hiệu suất của các hệ HVAC trong các toàn nhà cao tầng nên các biện pháp chuẩn đoán lỗi hệ thống được nghiên cứu dựa trên việc thu thập số liệu và dựa mô hình mô phỏng để chuẩn đoán lỗi Các nhà nghiên cứu đã dựng lên các thông số cho hệ HVAC đạt trạng thái lý tưởng nhất rồi từ đó đối chiếu với hệ đang có lỗi để tìm ra nguyên nhân Theo Zhang và các cộng sự [2] nói về các công trình nghiên cứu về chuẩn đoán lỗi cho các hệ thống lạnh trong các tòa nhà để giảm tối thiểu lượng năng lượng tiêu hao Phương pháp ở đây được đề cập đến là dùng các

3

hàm tích phân, các thuật toán ma trận, các biểu đồ đường thẳng để nói lên sự lân cận và chuyển của các con số Từ đó so sánh với ngân hàng lỗi để xác định các lỗi hệ thống từ gian đoạn rất sớm Theo Liu và các cộng sự [3] nói về chương trình quản lý nhiệt thải trong động cơ xe hơi khi hoạt động thông qua hệ thống làm mát không khí Thuật toán này kết hợp với phương pháp mô phỏng không gian 3D về hậu quả dẫn đến, giúp người sử dụng hình dung được và tìm cách khắc phục Cezar và các cộng sự [4] đã trình bày một phương pháp kiểm soát dòng nhiệt trong dung dịch điện phân LiBr/H2O để tăng gấp đôi hiệu quả của hệ thống làm lạnh hấp thụ sử dụng cặp điện phân H2O/LiBr Các tính chất vật lý của dung dịch làm mát, hấp thụ cũng như các khía cạnh cấu trúc của chất kép máy làm lạnh hấp thụ đều được tích hợp vào hệ thống làm lạnh hấp thụ này Chi phí cho vận hành, kiểm soát hệ thống là tương đối thấp, thông qua bộ điểu khiển PID, được lưu trữ trên nền tảng mẫu Ardunio

Theo Huang và các cộng sự [5] nói về hoạt động và sự ảnh hưởng của van giãn nở khi được lắp đặt sử dụng trong hệ thống lắp Từ kết quả đạt được này có thể suy đoán ngược lại tình hình hoạt động của hệ thống lạnh Số liệu môi chất lạnh qua van giãn nở được thu thập và theo dõi cộng tính toán kĩ lưỡng để mô phỏng lên biểu đồ các con số Yang và các cộng sự của [6] nói về phương pháp chuẩn đoán lỗi hệ thống lạnh Phương pháp được nói đến trong bài báo này là sự dụng thuật toán FDI và ngân hàng lỗi UIO để xác định các lỗi hiện có trong một hệ thống lạnh Phương pháp này phụ thuộc chính vào UIO, ngân hàng lỗi được nghiên cứu và thu thập từ nhiều thập kỉ qua của các nhà khoa học

đi trước Đây cũng là phương pháp giải quyết lỗi cho hệ thống lạnh nhưng còn nhiều nhược điểm cần xác minh Nyemba và các cộng sự [7] nói về việc sử dụng các môi chất lạnh hiện nay là vô cùng độc hại đối với môi trường, cần thay thế môi chất lạnh hoặc là thay đổi phương pháp làm lạnh này để giảm thiểu sự suy thoái tầng Ozon Một phương pháp làm lạnh được nghiên cứu và ứng dụng cho bảo quản thuốc vaccin đã đi vào vận hành thử nghiệm Với chi phí đầu tư thấp, mặc dù hiệu suất không cao nhưng vẫn đảm bảo ngưỡng nhiệt độ và không gây độc hại cho môi trường Yan và các cộng sự cho rằng [8] hệ thống HVAC có hiệu suất làm việc cao hay thấp phụ thuộc vào môi chất làm lạnh Nhóm nghiên cứu tìm ra EEV, hoạt động dựa trên các thuật toán PID rất phức tạp, điều chỉnh tốc độ cũng như lưu lượng môi chất làm lạnh Montazeri và các cộng sự [9] đã sử dụng các phương pháp mạng thần kinh PCA và RBF để phát hiện và chẩn đoán lỗi 70% dữ liệu đã được

và cộng sự [13] đề xuất chiến lược dựa trên hai giai đoạn, xây dựng nhiệm vụ chẩn đoán

và phát hiện lỗi hệ thống lạnh như là một vấn đề phân loại nhiều lớp Phân tích phân biệt tuyến tính (LDA) được thông qua để chiếu dữ liệu chiều cao vào không gian chiều thấp hơn để đạt được sự phân tách lớp tối đa và bảo trì thông tin lớp gốc Ông Dey và cộng sự [14] đưa ra mô tả phương pháp phát hiện lỗi hệ thống HVAC thiết bị đầu cuối (TU) và chẩn đoán chúng theo cách tự động và từ xa Một phương pháp trích xuất tính năng mới được khuyến khích bởi bộ điều khiển đạo hàm tích phân tỷ lệ (PID) đã được đề xuất để mô

tả các sự kiện từ kho dữ liệu TU đa chiều

Ông Cui và cộng sự [15] thực hiện nghiên cứu và công nghệ xử lý dữ liệu mất cân bằng được giới thiệu và kết hợp với máy vectơ hỗ trợ (SVM) để thăm dò khả năng chuyển giao kiến thức hệ thống FDD của máy làm lạnh ly tâm sang máy làm lạnh trục vít chỉ bằng một lượng nhỏ dữ liệu mới Bằng cách sử dụng công nghệ PCASMOET-SVM, hiệu suất chẩn đoán tổng thể của máy làm lạnh trục vít với ít dữ liệu và thông tin hơn được cải thiện với sự trợ giúp của kiến thức trước được truyền từ máy làm lạnh ly tâm Ông Fan và cộng

sự [16] cho rằng thông thường chỉ có tám cảm biến thường được lắp đặt trong hệ thống làm lạnh trong nhà máy, số lượng ít hơn so với phòng thí nghiệm Nghiên cứu đã trích xuất thông tin từ ba trong số các cảm biến được cài đặt tại nhà máy, để thiết lập máy vectơ hỗ trợ (SVM) 3 và SVM 8 mô hình chẩn đoán dựa trên tìm kiếm lưới và tối ưu hóa tham số xác thực chéo cho bảy lỗi điển hình Độ chính xác tổng thể của mô hình SVM 8 là 97,68%, đáp ứng nhu cầu chẩn đoán vận hành tại hiện trường Saleh và cộng sự [17] đã giới thiệu

sơ bộ về công nghệ điều khiển mới nhằm đáp ứng nhu cầu tiết kiệm năng lượng, cũng như

5

kéo dài tuổi thọ của thiết bị trong hệ thống Bằng cách điều chỉnh tần số quay của của máy nén hay kích thước van điện từ để đáp ứng mức tải cố định khác nhau Nasution và các cộng sự [18] đã thực hiện một hệ thống thử nghiệm với phương pháp điều chỉnh lưu lượng

và tốc độ vòng quay máy nén thông qua hệ thống điều khiển PI đã mang lại nhiều kết quả

mà bộ điều khiển On-Off bị giới hạn như: nhiệt độ đầu ra có thể thấp hơn và theo ý muốn hơn, hay mức độ năng lượng sử dụng được giàm đáng kể,… Cheng và cộng sự [19] đã đưa

ra một phương pháp mới trong đo đạc các thông số để tối ưu hơn và thông minh hơn cho hoạt động điều hòa không khí Các cảm biến thông minh tích hợp trong các thiết bị di động như điện thoại hay đồng hồ thông minh được sử dụng để phát tín hiệu đến điều hòa về nhận biết thói quen hay vị trí để hệ thống đưa ra các xử lý bật tắt điều hòa đúng lúc, chuẩn bị làm lạnh cho phòng trước khi người dùng bước vào Rasmussen và cộng sự [20] giới thiệu một mô hình điều hòa không khí được tạo ra và vận hành nhằm đo đạc các thông số để phục vụ cho quá trình phát triển một luận án Các nghiên cứ trên từng chi tiết của cả hệ thống nhằm mục đích phục vụ cho sự phát triển một hệ thống thực sự với các tiến bộ vượt bậc Các tính năng mới được thêm vào như chuẩn đoán lỗi của một số thiết bị như dàn bay hơi,…

Ali và các cộng sự [21] đưa ra một ý tưởng về một hệ thống sẽ tương tác với người dùng bằng cách ghi lại cảm giác của họ đối với môi trường làm việc dựa trên dữ liệu cảm biến, thông tin sẽ được tích hợp với mô hình dựa trên dự đoán bình chọn dự đoán (PMV) nâng cao để điều khiển AC thông minh để người sử dụng có thể cảm thấy hài lòng về nhiệt

độ Aftab và các cộng sự [22] nêu ra một xu hướng mới: dùng các cảm biến không dây thay thế cho các cảm biến đã được cố định, nó sẽ tiện lợi hơn Các thuật toán thử nghiệm được mô phỏng để kiểm tra mức độ hoạt động của chúng, nhằm mục đích tối ưu hóa và thương mại hóa hệ thống BMS Tastana và cộng sự[23] đưa ra một ứng dụng nhà thông minh, bằng cách thu thập các dữ liệu từ các thiết bị, các thông số như dòng điện, điện áp, công suất, nhiệt độ và độ ẩm của các thiết bị này có thể được ghi lại trong đám mây và có thể thu được các đặc tính vận hành của thiết bị Sử dụng các đặc tính này, mức tiêu thụ năng lượng của một hộ gia đình có thể được giảm bằng cách sử dụng các phương pháp khác nhau Moussa và cộng sự [24] đã giới thiệu một thế hệ cảm biến không dây mới được coi là một cuộc cách mạng trong thiết kế hệ thống HVAC Cảm biến không dây có thể là phản ứng nhanh nhất để kiểm soát khí hậu, theo dõi và theo dõi hành vi của con người và

6

điều kiện phòng, có thể được tích hợp với hệ thống thông tin và giải trí và an ninh gia đình, cho phép các hệ thống điều khiển thông minh tiên tiến cung cấp các dịch vụ quan trọng hơn sau này

Tassou [25], Kocyigit [26], Gao [27] và các cộng sự dựa trên nền tảng là hệ thống FDD và các đồ thị để tiến hành nghiên cứu và chế tạo mô hình một hệ thống chẩn đoán và phát hiện rò rỉ môi chất lạnh dựa trên trí thông minh nhân tạo và giám sát hiệu suất hệ thống theo thời gian thực, chẩn đoán lỗi trong chu trình làm lạnh nén hơi trong hệ thống lạnh nói chung và hệ thống HVAC nói riêng Woradechjumroen và cộng sự [28] đã đưa ra một phương pháp chẩn đoán và hướng khắc phụ cho lỗi thiết kế dư công suất của hệ thống điều hòa không khí Packaged thương mại Nhóm nghiên cứu sử dụng hệ thống mạng điều khiển và tự động hóa thu thập dữ liệu thời tiết và dữ liệu vận hành của máy điều hòa Packaged thương mại Từ đó đề xuất và đưa ra chế độ vận hành mới cho hệ thống, nhằm tiết kiệm chi phí vận hành Yan và nhóm nghiên cứu [29] đã xây dựng các mạng lưới điều kiện bất lợi cho máy điều hòa không khí chiller nhằm phục vụ cho việc chẩn đoán và giải quyết các vấn đề liên quan của hệ thống này Nhóm nghiên cứu sử dụng dữ liệu khoảng thời gian 2 phút để ghi nhận và kiểm tra Độ chính xác phân loại các trường hợp lỗi xảy ra trung bình đạt 90,40% cho 30 mẫu dữ liệu từ mỗi loại lỗi, tương đối chấp nhận so với điều kiện thực tế

Zhu và các cộng sự [30] đã thu thập dữ liệu nhiệt độ và các rủi ro hoạt động liên quan

từ đó có thể chẩn đoán các khả năng lỗi của hệ thống điều hòa trong các trung tâm dữ liệu Với phương pháp mới này, tỷ lệ chẩn đoán chính xác tổng thể là 94,17% và tỷ lệ báo động sai nằm trong phạm vi 5% Ngoài ra, sai số tuyệt đối trung bình của bốn công cụ ước tính cường độ lỗi nhỏ hơn 4% Wang và nhóm nghiên cứu [31] đưa ra một phương pháp tự phát hiện lỗi và tự sửa lỗi cảm biến mới dựa trên cấu trúc mạng phi tập trung được đề xuất để giải quyết các vấn đề kỹ thuật thực tế Một thuật toán thông minh để phát hiện lỗi cảm biến

và tự sửa lỗi được khám phá để đạt được hiệu quả của các mục tiêu toàn cầu Beghi cùng cộng sự [32] nghiên cứu đề ra một phương pháp dựa trên dữ liệu giám sát được sử dụng để phát hiện lỗi và loại trừ, không sử dụng đến các phương pháp chẩn đoán lỗi thông thường Với phương pháp này, tỷ lệ sai sót khi chẩn đoán giảm đáng kể, độ chính xác của dự đoán

từ 95%-98% đối với một số lỗi thường gặp của chiller Pedersen và cộng sự [33] đã nghiên cứu về phương pháp kiểm soát chức năng dự đoán quá nhiệt trong hệ thống lạnh Ba chiến

7

lược được nghiên cứu là giành quyền kiểm soát PI theo lịch trình, kiểm soát chức năng dự đoán và cuối cùng là kiểm soát chức năng dự đoán bằng cách sử dụng mạng thần kinh Hiệu suất tương tự như nhau điều này ngụ ý rằng việc lựa chọn phương pháp điều khiển

có thể quyết định bởi các tham số khác như khả năng điều chỉnh và nhu cầu về năng lực tính toán Song và các cộng sự [34] đã nêu ra những loại ảnh hưởng nào đã được tạo ra cho

sự dao động của nhiệt độ phòng và sự tiêu hao năng lượng Nguyên mẫu của công cụ FDD

đã được tạo ra bằng cách phân loại và tổ chức kết luận Độ tin cậy của công cụ này khi được sử dụng cho FDD và hiệu quả để khắc phục sự suy giảm của môi trường phòng và lãng phí năng lượng đã được nghiên cứu

Zhi Li [35], Hua Han [36], Liangliang Sun [37] và các cộng sự đã thực hiện các nghiên cứu nhằm mục đích cải thiện và phát triển các hệ thống chuẩn đoán lỗi của hệ thống lạnh Việc chuẩn đoán và phát hiện lỗi sớm trong hệ thống sẽ giúp kịp thời phát hiện và khắc phục lỗi đó giảm thiểu tối đa năng lượng hao phí Yu và cộng sự [38] đã đưa ra đánh giá về các phương pháp chuẩn đoán và phát hiện lỗi trên các đơn vị xử lý không khí Nghiên cứu kiểm soát tiên tiến này có thể duy trì hiệu suất hệ thống mạnh mẽ trong phạm vi chấp nhận được trong trường hợp hỏng hóc hoặc một số thành phần của nó Nền tảng vững chắc của các nghiên cứu hợp tác bao gồm sự hiểu biết hệ thống về FDD, mô hình hóa các nhà máy động lực và các nguyên tắc cơ bản của hệ thống điều khiển Miguel cùng cộng sự [39]

đã nghiên cứu và chế tạo hệ thống phát hiện và chuẩn đoán lỗi cho lắp đặt điện lạnh công nghiệp Hệ thống kết hợp các phương trình tĩnh phức tạp và đơn giản Các kết quả khá khó đánh giá do không có dữ liệu trường hợp lỗi thực sự 'đủ' Tuy nhiên, các tác giả coi ứng dụng FDI dựa trên mô hình định lượng là một công cụ mạnh mẽ để cải thiện bảo trì công nghiệp Liu cùng các cộng sự [40] đã đưa ra Chiến lược chuẩn đoán lỗi lãng phí môi chất lạnh trực tiếp mạnh mẽ cho các hệ thống VRF dựa trên kỹ thuật cảm biến ảo và phương pháp phát hiện lỗi PCA-EWMA Ngoài ra, trong thử nghiệm trực tuyến, mô hình lai dựa trên dữ liệu huấn luyện của các hệ thống VRF thử nghiệm cho thấy hiệu quả chẩn đoán lỗi vượt trội trên cùng hệ thống VRF và nó cũng xác định chính xác dữ liệu của hệ thống loại khác

1.3.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Đối với hệ thống lạnh ở nước ta hiện nay, ở các xí nghiệp đã ứng dụng phổ biến công nghệ tự động hóa từ các thiết bị động lực bảo vệ và điều khiển, bên cạnh đó có nhiều

hệ thống điều hòa nhiệt độ của xe ô tô có giao tiếp với máy tính sử dụng phần cứng HDL

9090 và Module Arduino mở rộng, mô phỏng các thông số và các trạng thái hoạt động của

hệ thống điều hòa không khí thông qua phần mềm LabView, giả lập tín hiệu tăng tốc của động cơ, chế độ gió trong – ngoài, giả lập áp suất môi chất lạnh thấp – cao, điều khiển hướng gió, …

Thử nghiệm ở các chế độ và điều kiện vận hành khác nhau, nhóm nghiên cứu đã đạt được kết quả ở việc điều khiển trên giao diện:

- Ở chế độ A/C, hệ thống sẽ ngắt lạnh khi nhiệt độ gió < 3oC

- Ở chế độ ECON, hệ thống sẽ ngắt lạnh khi nhiệt độ gió < 11oC

- Điều khiển chọn nhiệt độ, chế độ gió trong/ngoài, hướng gió

- Ngắt lạnh khi: tăng tốc, nhiệt độ nước làm mát > 100oC, áp suất môi chất quá cao hoặc quá thấp

9

Lê Minh Mẫn [43] đã nghiên cứu đưa ra một giải pháp sử dụng ECU điều khiển hệ thống điều hòa không khí, tác giả đã thiết kế và chế tạo hệ thống dựa trên thông số thực nghiệm của xe Toyota Camry: các chế độ điều khiển động cơ servo, tốc độ quạt dàn lạnh, thời điểm đóng ngắt relay ly hợp từ, …

- Khi có sự chênh lệch nhiệt độ lớn: Tốc độ quạt cao (Hi)

- Khi chênh lệch nhiệt độ nhỏ: Tốc độ quạt thấp (Lo)

- Khi hệ thống điều hòa hoạt động ở chế độ tự động (Auto): tốc độ quạt sẽ được điều khiển tự động bởi ECU bằng cách thay đổi bề rộng xung theo nhiều cấp độ

Từ các dẫn chứng nêu ở trên, ta có thể thấy chưa có nghiên cứu cụ thể nào về đề tài thiết kế hệ thống thu thập, xử lý dữ liệu nhiệt độ và đưa ra các kết quả chẩn đoán là các lỗi

sẽ xảy ra của hệ thống lạnh bằng máy tính được thực hiện Do đó việc tiến hành nghiên cứu này là một điều thật sự cần thiết không chỉ riêng đối với hệ thống mà còn có ý nghĩa trong sự phát triển nghiên cứu khoa học kỹ thuật trong nước

10

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở tính toán:

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý chu trình lạnh 1 cấp

Chu trình lạnh 1 cấp ở hình 2.1 được sử dụng rộng rãi cả trong công nghiệp và dân dụng

Hình 2.11:Sơ đồ nguyên lý chu trình lạnh 1 cấp

 Nguyên lý hoạt động hệ thống lạnh 1 cấp nén:

Hơi quá nhiệt ở trạng thái (1) nhiệt độ thấp T0, áp suất thấp p0 vào MN thực hiện quá trình nén đoạn nhiệt đẳng entropy đến trạng thái (2) có nhiệt độ cao Tk, áp suất cao pk, sau khi qua TBNT nhả nhiệt đẳng áp đến trạng thái lỏng bão hòa (3), và được quá lạnh trước khi đến thiết bị TL (4), sau đó thực hiện quá trình tiết lưu đẳng enthalpy ở thiết bị tiết lưu đến trạng thái hơi bão hòa ẩm (5), cuối cùng vào TBBH nhận nhiệt đẳng áp đến trạng thái hơi bão hòa khô (6), trước khi vào MN để tiếp tục thực hiện một chu trình mới thì hơi bão hòa khô được quá nhiệt đến trạng thái (1)

2.1.2 Đồ thị và các công thức tính toán

a) Đồ thị chu trình lạnh 1 cấp

Các quá trình diễn ra trong hệ thống lạnh được thể thiện qua đồ thị T-s và đồ thị lgp-h như hình bên dưới

11

Hình 2.12:2.1 Đồ thị T-s và lg p - h

1 – 2: quá trình nén đoạn nhiệt đẳng entropy ở MN; 2 – 3: nhả nhiệt đẳng áp ở TBNT ;

3 – 4: quá lạnh ở TBNT; 4 – 5: quá trình tiết lưu đẳng enthalpy ở TL; 5 – 6: nhận nhiệt đẳng áp ở TBBH ; 6 – 1: quá nhiệt ở TBBH

2.1.3 Các công thức tính toán

- Công riêng cấp cho máy nén:

Trong đó:

h1: Enthalpy tại đầu hút của máy nén (kJ/kg)

h2: Enthalpy tại đầu đẩy của máy nén (kJ/kg)

- Nhiệt lượng riêng nhả ra ở thiết bị ngưng tụ:

Với h4: Enthalpy tại điểm 4 trước van tiết lưu (kJ/kg)

- Nhiệt lượng riêng nhận được ở thiết bị bay hơi:

Với h5: Enthalpy tại điểm 5 trước khi vào thiết bị bay hơi (kJ/kg)

2.1.4 Các thông số được sử dụng trong chẩn đoán pan

a) Nhiệt độ quá nhiệt Tsh của TBBH: thể hiện mức độ lỏng môi chất có trong TBBH Nếu ΔTSH của TBBH trong khoảng tốt, chứng tỏ TBBH đủ lỏng, và ngược lại TBBH thừa hoặc thiếu lỏng

12

b) Nhiệt độ quá lạnh Tsc: thể hiện mức độ môi chất có trong TBNT Nếu ΔTsc tốt, chứng tỏ TBNT đang có đủ môi chất, ngược lại, TBNT có thể đủ hoặc thiếu lỏng

2.2 Phương pháp nghiên cứu và cơ sở lý thuyết

2.2.1 Sơ đồ chẩn đoán:

Dựa vào các kiến thức tổng hợp trong quá trình học chúng em đã xây dựng quy trình chuẩn đoán pan cho hệ thống lạnh một cách đầy đủ và có hệ thống Từ sơ đồ này và thông

số thực tế, người vận hành hoàn toàn có thể biết được hệ thống lạnh đang gặp phải sự cố

gì trong lúc vận hành, từ đó có thể chủ động trong việc sắp xếp, lên lịch bảo trì cho hệ thống

13

Hình 2.23: Sơ đồ chuẩn đoán pan

14

2.2.2 Quy trình chẩn đoán:

Quy trình chẩn đoán được tiến hành khi phát hiện sự suy giảm năng suất lạnh của hệ thống, cụ thể ở đây là nhiệt độ kho hoặc phòng lạnh không đạt được nhiệt độ cài đặt trong một thời gian dài Các bước chẩn đoán của sơ đồ trên như sau:

a) Đối với pan máy nén bé: Kiểm tra áp suất đầu hút có thấp hay không?

- Trường hợp đúng: ta xét đến độ quá lạnh, độ quá nhiệt, kết luận pan khác

- Trường hợp sai: ta xét đến phía áp suất cao có bất thường hay không?

+ Nếu bình thường, tiếp tục xét và chẩn đoán pan khác

+ Nếu bất thường, kết luận hệ thống xảy ra pan máy nén bé

b) Đối với pan TBBH bám bẩn và thiếu lưu lượng không khí: Kiểm tra áp suất đầu hút có thấp hay không?

- Trường hợp đúng: ta xét đến độ quá nhiệt có lớn hay không?

+ Nếu độ quá nhiệt bé (chứng tỏ lỏng môi chất trong TBBH nhiều), xét độ chênh nhiệt độ không khí trước và sau TBBH (∆TAIR) Nếu ∆TAIR lớn, kết luận quạt yếu Ngược lại, kết luận TBBH bám bẩn

- Trường hợp sai: tiếp tục xét và chẩn đoán pan khác

c) Đối với pan TBNT bám bẩn và thiếu lưu lượng không khí: Kiểm tra áp suất đầu hút có thấp hay không?

- Trường hợp sai:

+ Ta xét đến áp suất đầu đẩy có bình thường hay không không? Nếu áp suất đầu

đẩy thấp, kết luận pan khác,

+ Nếu áp suất đầu đẩy cao, xét tiếp độ quá lạnh

+ Nếu độ quá lạnh lớn, xét tiếp pan khác

+ Nếu độ quá lạnh bé (chứng tỏ lỏng môi chất trong TBNT ít), xét độ chênh nhiệt

độ không khí trước và sau TBNT (∆TAIR)

+ Nếu ∆TAIR lớn, kết luận quạt yếu Ngược lại, kết luận TBNT bám bẩn

15

- Trường hợp đúng: Tiếp tục xét và chẩn đoán pan khác

d) Đối với pan thừa gas và khí không ngưng: Kiểm tra áp suất đầu hút có thấp hay không?

- Trường hợp sai:

+ Ta xét đến áp suất đầu đẩy có bình thường hay không không? Nếu áp suất đầu

đẩy thấp, kết luận pan khác

+ Nếu áp suất đầu đẩy cao, xét tiếp độ quá lạnh

+ Nếu độ quá lạnh bé, xét và chẩn đoán pan khác

+ Nếu độ quá lạnh lớn (chứng tỏ lỏng trong TBNT nhiều), tiến hành kiểm tra khí

không ngưng có trong hệ thống hay không?

+ Nếu không có khí không ngưng, kết luận pan thừa gas

- Trường hợp đúng: Tiếp tục xét và chẩn đoán pan khác

e) Đối với pan tiết lưu sớm: Kiểm tra áp suất đầu hút có thấp hay không?

- Trường hợp sai: Xét pan khác

- Trường hợp đúng:

+ Ta xét đến độ quá nhiệt

+ Nếu độ quá nhiệt bé, xét tiếp pan khác

+ Nếu độ quá nhiệt lớn (chứng tỏ lỏng môi chất trong TBBH ít), xét tiếp độ quá

lạnh

+ Nếu độ quá lạnh không tốt (chứng tỏ lỏng môi chất trong TBNT ít), kết luận pan

khác

+ Nếu độ quá lạnh tốt (chứng tỏ lỏng môi chất trong TBNT nhiều), xét độ chênh

nhiệt độ môi chất trên đường ống từ TBNT đến trước van tiết lưu

+ Nếu có sự chênh nhiệt độ tại mội vị trí nào đó trên đường ống, chứng tỏ vị trí đó

bị tắt nghẽn, kết luận pan tiết lưu sớm

16

+ Nếu không có sự chênh lệch nhiệt độ tai bất kì vị trí nào trên đường ống đang

xét, kết luận pan khác

f) Đối với pan van tiết lưu quá bé: Kiểm tra áp suất đầu hút có thấp hay không?

- Trường hợp sai: Xét pan khác

- Trường hợp đúng:

+ Ta xét đến độ quá nhiệt

+ Nếu độ quá nhiệt bé, xét tiếp pan khác

+ Nếu độ quá nhiệt lớn (chứng tỏ lỏng môi chất trong TBBH ít), xét tiếp độ quá

lạnh

+ Nếu độ quá lạnh không tốt (chứng tỏ lỏng môi chất trong TBNT ít), kết luận pan

khác

+ Nếu độ quá lạnh tốt (chứng tỏ lỏng môi chất trong TBNT nhiều), xét độ chênh

nhiệt độ môi chất trên đường ống từ TBNT đến trước van tiết lưu

+ Nếu có sự chênh nhiệt độ tại mội vị trí nào đó trên đường ống, chứng tỏ vị trí đó

bị tắt nghẽn, kết luận pan khác

+ Nếu không có sự chênh lệch nhiệt độ tai bất kì vị trí nào trên đường ống đang xét, đồng thời trường hợp này lỏng môi chất trong TBNT nhiều, nhưng ở trong TBBH lại

ít, kết luận van tiết lưu bị tắc nghẽn hay còn được gọi là pan van tiết lưu quá bé

g) Đối với pan thiếu gas: Kiểm tra áp suất đầu hút có thấp hay không?

- Trường hợp sai: Xét pan khác

- Trường hợp đúng:

+ Ta xét đến độ quá nhiệt

+ Nếu độ quá nhiệt bé, xét tiếp pan khác

+ Nếu độ quá nhiệt lớn (chứng tỏ lỏng môi chất trong TBBH ít), xét tiếp độ quá

lạnh

+ Nếu độ quá lạnh tốt (chứng tỏ lỏng môi chất trong TBNT nhiều), xét tiếp pan

khác

17

+ Nếu độ quá lạnh không tốt (chứng tỏ lỏng môi chất trong TBNT ít), kết luận pan

thiếu gas

2.2.3 Nguyên nhân:

a) Pan máy nén quá bé:

Thông thường ở máy nén, áp suất hút thấp thì áp suất đầu đẩy thấp, áp suất hút cao thì áp suất đầu đẩy cao Máy nén bị hư hỏng chi tiết nội bộ gây ra sự thay đổi bất thường ở

áp suất hút và đẩy Có rất nhiều hư hỏng khác nhau liên quan đến máy nén: hỏng các lá van hút, đẩy, van xả đá bằng gas nóng, bypass, xéc măng bị mòn, các cơ cấu bị gãy, …

b) Pan TBNT bám bẩn và thiếu lưu lượng không khí ở TBNT

- Dàn bay hơi bám bẩn, có vật cản trên đường gió hồi

- Quạt yếu

c) Pan tiết lưu sớm:

- Các pan xảy ra tại các thiết bị được lắp trên đường lỏng trước van tiết lưu mà gây

ra tiết lưu thì ta gọi là pan tiết lưu sớm (bị tắc đường ống hoặc các thiết bị trước van tiết lưu)

- Trong thực tế, ta thường gặp pan tiết lưu sớm ở các thiết bị như: phin lọc, van điện

từ, van xuất phát lỏng (từ các bình chứa), … Ngoài ra đường ống quá dài thì có hiện tượng flash gas, cũng được gọi là pan tiết lưu sớm (tuy nhiên ít gặp)

- Phin lọc bị tắc bẩn

- Kẹt van xuất phát lỏng (van 3 ngã, …)

- Van điện từ mở không hoàn toàn

- Lựa chọn sai thiết bị trên đường lỏng

- Đường kính ống dẫn quá bé

- TBBH đặt quá cao, quá xa

- Đường chất lỏng đi qua chỗ nóng (tiếp xúc với đường ống đẩy, gần nguồn nhiệt lớn, …)

d) Pan tiết lưu quá bé:

18

- Trong quá trình vận hành hệ thống lạnh, van tiết lưu có thể bị tắc nghẽn, bị hư, … làm cho lượng môi chất đi qua van tiết lưu trở nên ít hơn Điều này giống như việc ta lắp đặt cho hệ thống lạnh hiện hành một van tiết lưu khác có công suất nhỏ hơn nhiều so với công suất thiết kế của hệ thống

- Các nguyên nhân thường gặp thực tế:

+ Van tiết lưu chọn sai hay ống của nó quá bé

+ Van tiếu lưu bị đóng quá nhiều do hiệu chỉnh sai

+ Đường kết nối thermostat của van tiết lưu bị thủng

+ Vị trí nối sai giữa bầu cảm biến và đường cân bằng ngoài

+ Đường thermostat của van tiết lưu được dự kiến dùng cho môi chất lạnh khác với môi chất đang dùng trong hệ thống

+ Van tiết lưu bị hỏng về cơ khí (đóng mở không tốt)

+ Phin lọc đầu vào của van tiết lưu bị tắc

+ Áp suất HP yếu bất thường

+ Màng ngăn bộ phân phối quá bé

+ Thân van tiết lưu lạnh hơn bầu

+ Bầu van tiết lưu đặt sai

e) Pan TBBH bám bẩn và thiếu lưu lượng không khí ở TBBH

- Dàn bay hơi bám bẩn, có vật cản trên đường gió hồi

- Quạt yếu

f) Pan có khí không ngưng và thừa gas

- Pan này rất hiếm khi xảy ra trong hệ thống, nó chỉ xảy ra khi khắc phục xong một sự

cố nào đó của hệ thống xong, người sửa chữa đã nạp dư gas vào hệ thống, hoặc thao tác không đúng làm không khí lọt vào hệ thống

2.2.4 Triệu chứng:

1) Triệu chứng pan máy nén quá bé:

- Nhiệt độ phòng không đạt

- Áp suất đầu hút không thấp, áp suất đầu đẩy không đạt

2) Triệu chứng pan TBNT bám bẩn và thiếu lưu lượng không khí ở TBNT

19

- Áp suất đầu hút và đầu đẩy tăng

- Nhiệt độ đầu hút tăng

- Độ quá lạnh giảm

- Độ chênh nhiệt độ không khí tại TBNT tăng → pan thiếu lưu lượng không khí ở TBNT

- Độ chênh nhiệt độ không khí tại TBNT giảm → pan TBNT bám bẩn

3) Triệu chứng pan tiết lưu sớm:

- Nhiệt độ phòng không đạt

- Áp suất đầu hút giảm

- ΔTSH lớn

- Xuất hiện độ chênh nhiệt độ trên đường ống từ sau TBNT đến trước van tiết lưu

4) Triệu chứng pan tiết lưu quá bé:

- Nhiệt độ phòng không đạt

- Áp suất đầu hút giảm, ΔTSH lớn

5) Triệu chứng pan thiếu gas:

- ΔTSH tốt, độ chênh nhiệt độ không khí tăng → pan TBBH bám bẩn

- ΔTSH tốt, độ chênh nhiệt độ không khí giảm → thiếu lưu lượng không khí ở TBBH

7) Triệu chứng pan có khí không ngưng và thừa gas

- Nhiệt độ phòng không đạt

- Áp suất đầu hút và đầu đẩy tăng

Môi trường phát triển tích hợp Visual Studio là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) của Microsoft, được sử dụng để chỉnh sửa, gỡ lỗi và xây dựng mã, sau đó xuất bản ứng dụng Môi trường phát triển tích hợp (IDE) là một chương trình giàu tính năng có thể được sử dụng cho nhiều khía cạnh của phát triển phần mềm Ngoài trình soạn thảo và trình gỡ lỗi tiêu chuẩn mà hầu hết các IDE cung cấp, Visual Studio còn bao gồm trình biên dịch, công cụ hoàn thành mã, thiết kế đồ họa và nhiều tính năng khác để dễ dàng quá trình phát triển phần mềm

Visual Studio có sẵn cho Windows và Mac Visual Studio cho Mac có nhiều tính năng tương tự như Visual Studio 2019 và được tối ưu hóa để phát triển các ứng dụng di động và đa nền tảng

Có ba phiên bản của Visual Studio 2019: Community, Professional, và Enterprise Phần mềm Visual Studio 2019 mà nhóm sử dụng là Visual Studio 2019 Community

2.3.2 Phần mềm Arduino IDE

Arduino IDE được viết tắt (Arduino Integrated Development Environment) là một trình soạn thảo văn bản, giúp bạn viết code để nạp vào bo mạch Arduino Các chức năng chính:

- Biên dịch các chương trình đang soạn thảo để kiểm tra lỗi lập trình

- Biên dịch và upload các chương trình đang soạn thảo

21

- Mở một trang soạn thảo mới

- Mở các chương trình đã lưu

- Lưu chương trình đang soạn

- Gửi và nhận dữ liệu giữa máy tính và board Arduino

- Giao diện thân thiện, dễ sử dụng

Hình 2.34: Giao diện trên Arduino IDE

Giao diện Arduino IDE như hình trên, là giao diện đơn giản giúp người dùng thuận tiện trong khi thao tác các lệnh

2.3.3 Phần cứng xử lý trung tâm

a) Giới thiệu

Arduino Uno là một board mạch vi điều khiển được phát triển bởi Arduino.cc, một nền tảng điện tử mã nguồn mở chủ yếu dựa trên vi điều khiển AVR Atmega328P Với

b) Tính năng

Arduino Uno đi kèm với giao diện USB tức là cổng USB được thêm vào bo mạch Arduino để phát triển giao tiếp nối tiếp với máy tính Bộ vi điều khiển Atmega328 sử dụng trên bo mạch đi kèm với một số tính năng như hẹn giờ, bộ đếm, ngắt, chân PWM, CPU,

chân I / O và dựa trên xung nhịp 16 MHz giúp tạo ra nhiều tần số và số lệnh hơn trong mỗi

chu kỳ Đây là một nền tảng mã nguồn mở, nơi mọi người có thể sửa đổi và tối ưu hóa

bảng dựa trên số lượng hướng dẫn và nhiệm vụ muốn đạt được

Arduino đi kèm với một tính năng điều chỉnh tích hợp giúp giữ điện áp trong tầm kiểm soát khi thiết bị được kết nối với thiết bị bên ngoài Chân reset trên Arduino để thiết lập lại toàn bộ và đưa chương trình đang chạy trở về ban đầu Chân reset này hữu ích khi Arduino bị treo khi đang chạy chương trình

Có 14 chân I / O digital và 6 chân analog được tích hợp trên Arduino cho phép kết nối bên ngoài với bất kỳ mạch nào với Arduino Các chân này cung cấp sự linh hoạt và dễ

sử dụng cho các thiết bị bên ngoài có thể được kết nối thông qua các chân này 6 chân analog được đánh dấu là A0 đến A5 và có độ phân giải 10 bit Các chân này đo từ 0 đến 5V, tuy nhiên, chúng có thể được cấu hình ở phạm vi cao bằng cách sử dụng chức năng analogReference và chân ISF

23

Bộ nhớ flash 13KB được sử dụng để lưu trữ số lượng hướng dẫn dưới dạng mã Chỉ cần nguồn 5V để sử dụng với Arduino, hoặc lấy nguồn trực tiếp từ cổng USB Arduino có thể hỗ trợ nguồn điện bên ngoài lên đến 12 V có thể được điều chỉnh và giới hạn ở mức 5 V hoặc 3,3 V dựa trên yêu cầu của projects

Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V

Số chân Digital 14 (of which 6 provide PWM

d) Sơ đồ chân kết nối Arduino UNO R3

Trên mạch Arduino UNO R3 có rất nhiều chân để kết nối với các thiết bị phụ trợ Mỗi chân sẽ có 1 ý nghĩa, điều khiển 1 phần riêng biêt

Hình 2.36: Sơ đồ chân kết nối Arduino UNO R3

- 14 Chân Digital I/O (6 chân PWM)

- 6 Chân Analog Inputs

- Vin: Đây là điện áp đầu vào được cung cấp cho board mạch Arduino Khác với 5V được cung cấp qua cổng USB Pin này được sử dụng để cung cấp điện áp toàn mạch thông qua jack nguồn, thông thường khoảng 7-12VDC

- GND: Chân mass chung cho toàn mạch Arduino

- Reset: Chân reset để thiết lập lại về ban đầu

- IOREF: Chân này rất hữu ích để cung cấp tham chiếu điện áp cho Arduino

- PWM: PWM được cung cấp bởi các chân 3,5,6,9,10, 11 Các chân này được cấu hình để cung cấp PWM đầu ra 8 bit

- SPI: Chân này được gọi là giao diện ngoại vi nối tiếp Các chân 10 (SS), 11 (MOSI),

12 (MISO), 13 (SCK) cung cấp liên lạc SPI với sự trợ giúp của thư viện SPI

- AREF: Chân này được gọi là tham chiếu tương tự, được sử dụng để cung cấp điện

áp tham chiếu cho các đầu vào tương tự

- TWI: Chân Giao tiếp TWI được truy cập thông qua thư viện dây Chân A4 và A5 được sử dụng cho mục đích này

- Serial Communication: Giao tiếp nối tiếp được thực hiện thông qua hai chân 0 (Rx)

- Máy CNC mini sử dụng cho điêu khắc sử dụng laser hoặc spindle tốc độ cao

- Máy in 3D, sử dụng in chi tiết sản phẩm 3D

- Máy bay không người lái

- Điều khiển thiết bị thông qua internet (IoT)

- Nhận biết và xử lý và cảnh báo các vấn đề nguy hiểm như báo cháy, nồng độ hóa chất, khí ga độc hại, thông qua cảm biến

- Điều khiển thiết bị tắt bật đơn giản, cảm biến âm thanh, ánh sáng

26

- Giám sát và theo dõi nhiệt độ, áp suất hệ thống lạnh thông qua cảm biến

2.4 Thiết bị cảm biến thu thập dữ liệu

2.4.1 Cảm biến nhiệt độ DS18B20

Cảm biến nhiệt độ DS18B20 với nhiều ưu điểm như: dễ sử dụng, giá thành thấp, dãy nhiệt độ đo của cảm biến lớn, sai xót thấp,… Đây chính là lý do mà cảm biến này được sử dụng rất phổ biến trong các hệ thống lạnh

Bảng 2: Các thông số của cảm biến nhiệt độ DS18B20

PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS

Pullup Supply Voltage VPU

b) Sơ đồ kết nối cảm biến nhiệt độ với mạch Arduino

Cảm biến có 3 chân ra để kết nối vào mạch Arduino theo sơ đồ trong hình

Hình 2.48: Sơ đồ kết nối cảm biến và mạch Arduino

- VCC kết nối vào chân 5V (Arduino)

- GND kết nối vào chân GND (Arduino)

- DATA kết nối vào chân 2 (Arduino)

2.4.2 Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất Sensys M5256-C3079E-020BG là một sản phẩm chất lượng đươc

sử dụng rộng rãi trong nhiều mô hình và hệ thống thực tế Cho thấy, đây là một sản phẩm đáng tin cậy

- Môi chất: nước, dầu, khí

- Giấy hợp chuẩn CE về công nghệ nặng

b) Sơ đồ kết nối cảm biến áp suất với mạch Arduino :

Nói về cách đấu nối cảm biến áp suất 4-20ma thì chúng ta chia thành nhiều loại khác nhau trong đó có các loại cơ bản như: cảm biến 2 dây, 3 dây và 4 dây Mỗi loại có một

29

cách đấu nối khác nhau và có ưu nhược điểm khác nhau Tuy nhiên hiện nay người ta dùng nhiều nhất là cảm biến loại 3 dây như hình 2.10

Hình 2.410: Sơ đồ kết nối cảm biến áp suất

2.5 Thiết bị hiển thị dữ liệu

a) Màn hình LCD Nokia 5110

Màn hình LCD Nokia 5110 là màn hình đơn sắc xử dụng IC điều khiển Philips PCD8544, hiển thị các hình ảnh đơn giản, các thông số theo yêu cầu,… Với ưu điểm dễ sử dụng, dễ lập trình để kết nối với mạch Arduino, kích thước nhỏ gọn dễ bố trí,… Màn hình LCD Nokia 5110 là một lựa chọn tốt để sử dụng cùng mạch Arduino

Hình 2.511: Màn hình LCD Nokia 5110 b) Thông số kỹ thuật:

- Loại màn hình: LCD Graphic đơn sắc

- Mã sản phẩm: Nokia 5110 LCD

- Đèn nền: màu trắng

Các chân kết nối của LCD và Arduino được quy định theo thứ tự như hình 2.12

Hình 2.512 : Sơ đồ kết nối màn hình LCD Nokia 5110

Hình trên thể hiện cụ thể các vị trí kết nối trên mạch Arduino và màn hình LCD, từ

đó người dùng có thể kết nối chính xác hơn

Để liên kết màn hình LCD Nokia 5110 với mạch Arduino, ta phải có các điện trở ngăn dòng, giúp kết nối dễ dàng và ổn định Bảng 2 đã thể hiệ đầy đủ ý nghĩa các chân kết nối trên màn hình LCD và mạch Arduino và thứ tự kết nối giữa 2 thiết bị

Bảng 3: Thứ tự kết nối các chân LCD Nokia 5110 và Arduino

STT Các chân kết nối của

LCD Nokia 5110

Vị trí kết nối trên Arduino