Thiết kế hệ thống tự động bảo vệ hệ thống máy lạnh trường ĐH Kỹ Thuật Công Nghệ cơ sở 144 24ĐBP bằng PLC

Tuy vậy hệ thống này có Mỗi gian điều hòa có những yêu cầu riêng về nhiệt độ và độ ẩm nhưng lại được cung cấp cùng loại không khí đã được sử lí như nhau, do đó thường phải đặt thêm thiết

NGHỆ CO SO 144/24 DBP BANG PLC

GVHD: TS.HO NGOC BA

SVTH : VÕ NGỌC PHO

MSSV : 99KC058 Lớp :99KCO01

Bộ Giáo Dục và Đào Tạo Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

Đại học kỹ thuật công nghệ Tp.HCM Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Khoa Cơ Khí Tự Động-Robot FITC I IIR IR

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TốT NGHIỆP

1 Tên dé tài:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BẢO VỆ HỆ THỐNG MÁY LẠNH

TRUONG DHKTCN CO SO 144/24 DIEN BIEN PHU BANG PLC

2 Nhiém vu:

¬- Khảo sát thực trạng hệ thống máy lạnh cơ sở 144/24 Ð - B Phú - . -

ke ĐHDL Kỹ Thuật Công Nghệ Tp.HCM -2+22ecsvvzErrrrred

4 Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 1-7-24 - - 1 HH Tnhh ee

BO GIAO DUC va DAO TAO

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BẢO VỆ HỆ THỐNG

MÁY LẠNH TRƯỜNG DHDLKTCN CO SỞ 144/24

DBP BANG PLC

2- Téng quat vé ban thuyét minh:

3- Tổng quát về các bản vẽ:

-Tổng số bản vẽ:- Bản A0: Bản A1:- -Bản A2:- Khổ khác:- -

4- nội dung và những ưu điểm chính của Đồ Ấn Tốt Nghiệp:

7-Đề nghị: Được bảo vệ[—] Bổ sung thêm để bảo vệ [—] Không được bảo vệ]

Thầy Cô Hướng Dẫn (Ký và ghi rõ họ tên) |

LOI CAM ON

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hồ Ngọc Bá, trưởng khoa điện

Trường ĐHDLKTCN Tp Hcm đã tận tâm hướng dẫn, cung cấp tài liệu

và tạo mọi điều kiện thuận lợi để em có thể hoàn thành tập đỗ án này

Em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô trong khoa

cơ khí tự động Robot Trường ĐHDLKTCN Tp.Hcm, đặc biệt là các

thay cô trong bộ môn đã truyển thụ những kiến thức quý báu cho em

trong những năm học qua

Xin chân thành cảm ơn những người bạn, những người thân đã

giúp đỡ và động viên trong quá trình thực hiện đổ án và trong học tập

Trường Đại DLKTCN TP.HCM

Sinh viên thực hiện

VÕ NGỌC PHO

MUC LUC

Lời nói đầu

Trang

Chương 1:

Tổng quan về kĩ thuật làm lạnh

1 phan loai hé th6ng lanh - 1

2 Cau tric cfc hé thong diéu hoa khéng khi - 1

3 Phân lọai máy điều hòa nhiét d6 - 3

4 Nguyên lý vận hành của máy điều hòa nhiét d6 - 5

5 các kết cấu cơ bản của một máy điều hòa nhiệt độ -~- 7

6 các thiết bị bảo vệ an tòan cho máy điều hòa nhiệt độ - - 16

7 một số biện pháp bảo vệ máy lạnh thường đùng -~~=- 24

Chương 2: Tổng quan về PLC S7-200 1 Đặc điểm và khả năng của bộ điều khiển lập trình PLC - 32

2 Ưu điểm của PLLC -~-~-~~~-~-~-=~=~=~=~============~~~~z 35 3 Một vài linh vuc tng dung cla PLC - 35

4 cấu trúc và họat động của PLC -~ =-=======~======== 36

5 một số đặc tính của PLUC 224 -~ ~ ~~~=========~=====~- 40

6 PLC va mang - 43

7 giao ti€p giifa PLC va may tinh - 45

Chương 3: Khảo sát hệ thống máy lạnh trường ĐHDLKTCN cơ sở 144/24 DBP 1 công dung cia hé théng may lanh - 51

2 Khao sat hé thong phan ph6i lanh ctia trudng - 51

3 các đặc tính kĩ thuật cần theo dõi của hệ thống lanh - 54

Chương 4: Thiết kế hệ thống bảo vệ bằng PLC ¡ Chương trình diéu khién cho mét may lanh - 60

2 Lựa chọn phương pháp bảo vệ mạng máy lanh - 63

3 Chương trình bảo vệ và giám sát hệ thống máy lạnh -~ - 64

KẾT LUẬN

Lời NÓI ĐẦU

Ngày nay, khoa học kỹ thuật đã thực sự phát triển ở một cấp độ

cao hơn Mọi thiết bị, máy móc đã dân dần được chuyển thành các máy

móc, thiết bị tự động Mọi sản phẩm của khoa hoc kỹ thuật ngày càng

quan trọng trong đời sống và xã hội Hệ thống lạnh là một trong những

sản phẩm đó

Ở Việt Nam hiện nay, đang trong thời kì công nghiệp hoá đất

nước Kỹ thuật lạnh đang phát triển rất mạnh mẽ Các hệ thống lạnh

trở nên rất quan trọng và hiện diện mọi nơi nhằm đảm bảo điệu kiện

làm việc có hiệu quả cao Một hệ thống lạnh sẽ trở nên hoàn chỉnh và

kinh tế nếu chi phí vận hành an toàn và bảo dưỡng thấp Nên nhu cầu

thiết kế một hệ thống tự động giám sát các thiết bị của một hệ thống

lạnh là hết sức cần thiết

Với sự phát triển vượt bậc của các hệ điện tử-máy tính, đã hỗ trợ

rất đắc lực cho quá trình tự động hóa Một trong những công cụ hỗ trợ

hiệu quả là bộ điều khiển lập trình được PLC, đang được sử dụng rộng

rải kể cả Việt Nam

Vì vậy việc dùng PLC để giám sát và bảo vệ các thiết bị của một

hệ thống lạnh là nội dung của để tài tốt nghiệp mà em trình bày

GVHD TS.Hé Ngoc Ba

CHUONG 1

TONG QUAN VE KY THUAT LAM LANH

Thiết bị lạnh là thiết bị thực hiện việc nhận nhiệt từ nguồn lạnh, thải

nhiệt cho nguồn nóng và tiêu hao công Thiết bị lạnh nhằm tạo ra nhiệt thấp

hơn nhiệt độ môi trường xung quanh để phục vụ cho các quá trình công nghệ

và điều hoà không khí

Nhiệt độ có tác động trực tiếp của hoạt động đến trang thiết bị và năng

lực làm việc của con người Do đó cần phải điều tiết không khí và giử ổn định

các thông số trạng thái của không khí theo một chương trình định sắn nhằm

hạn chế sự phụ thuộc điều kiện khí tượng bên ngoài

1 PHẦN LOẠI HỆ THỐNG LẠNH

Theo mức độ tin cậy và kinh tế, người ta phân hệ thống điều hòa không khí

thành ba cấp :

Hệ thống cấp I duy trì các thông số trong nhà với mọi phạm vi nhiệt độ

ngoài trời từ trị cực tiểu ( mùa lạnh ) Hệ thống cấp I có độ tin cậy nhưng đắt

tiền nên sử dụng trong những trường hợp đòi hỏi chế độ nhiệt ẩm nghiêm ngặt

và cần độ tin cậy cao

Hệ thống cấp II duy trì các thông số trong nhà với phạm vi cho phép,

sai lệch không quá 200h trong một năm, nghĩa là thông số trong nhà có thể

cho phép sai lệch so với chế độ tính toán khi nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời đạt

giá trị cực tiểu

Hệ thống cấp III duy trì các thông số trong nhà trong một phạm vi cho

phép với sai lệch tới 400h trong một năm Hệ thống cấp III có độ tin cậy

không cao, nhưng rẻ tiền, vì vậy được dùng phổ biến trong các công trình dân

dụng nơi công cộng ( rạp hát, thư viện, hội trường, .) hoặc trong các xí

nghiệp không đồi hỏi nghiêm ngặt về chế độ ẩm

Theo cấu trúc hệ thống lạnh phân ra kiểu tập trung, kiểu phân tán , kiểu

cục bộ Củng có khi người ta thường phân hệ thống điều hòa không khí kiểu

hở không có tuần hoàn không khí ) và kiểu kín ( có tuần hoàn không khi ),

Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hồ Ngọc Bá

2.1.Hé thống kiểu trung tâm có đă£Miểm là

Nhiều gian điểu hòa có chung một buồng điều không , do đó tiết kiệm

được thiết bị và mặt bằng giảm được chỉ phí đầu tư Tuy vậy hệ thống này có

Mỗi gian điều hòa có những yêu cầu riêng về nhiệt độ và độ ẩm nhưng

lại được cung cấp cùng loại không khí đã được sử lí như nhau, do đó thường

phải đặt thêm thiết bị phụ trợ cho các nơi yêu cầu riêng (vd : thiết bị phun ẩm

bổ sung cho nơi cần độ ẩm lớn hơn, hoặc máy điều hòa cục bộ cho nơi cần

nhiệt độ thấp hơn ) Hệ thống có đường ô ống gió dài, trở lực lớn, khiến tiêu phí

nhiều điện năng dẩn động quạt và vật liệu làm ống dẫn

Do đường ống gió nối thông các gian điều hòa với nhau nên có nguy cơ

gây hỏa hoạn khi một nơi bị cháy

Hệ thống rất khó lắp đặt các thiết bị khống chế, điều chỉnh tự động do

các gian điều hòa có đặt điểm thải nhiệt, thải ẩm khác nhau và yêu cầu chế

độ nhiệt độ, độ ẩm trong phòng cũng không giống nhau

Hệ thống kiểu trung tâm thường được lắp đặt cho các công trình công

cộng(nhà văn hóa, rạp hát, thư viện, .) hoặc cho các xí nghiệp kiểu củ cải tạo

lại nay lắp thêm hệ thống điều hòa không khí

2.2.Hệ thống kiểu phân tán

Hệ thống kiểu phân tán ( còn gọi là kiểu theo phòng ) cũng có thể là

kín hoặc hở Các thiết bị và hoặt động gần giống kiểu trung tâm

Điểm khác nhau cơ bản giữa hệ thống phân tán với hệ thống trung tâm

là; mỗi gian điều hòa được trang bị một buồng điều không cùng hệ thống vận

chuyển và phân phối không khí riêng, hoạt động độc lập với nhau Vì vậy hệ

Không khí được xử lí theo đúng yêu cầu của từng nơi, do đó thường

Hệ thống ống dẫn ngắn, trở lực nhỏ cho phép sử dụng các quạt dọc theo

trục có năng suất gió lớn, cột áp bé, kích thước gon, dé lắp đặt hệ thống

đường ống độc lập nên ít có nguy cơ lây lan hoả hoạn Tuy nhiên hệ thống đồi

hỏi chỉ phí đầu tư lớn, mặt bằng cần rộng rãi, vận hành phức tạp và tốn kém

hơn hệ trung tâm

2.3.Hệ thống kiểu cục bộ

Đặc điểm của hệ thống kiểu cục bộ là chỉ có tác dụng trong phạm vi

hẹp của không gian Thông thường, hệ thống cục bộ được chế tạo dưới dạng tủ

Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hà Ngọc Bá

con, trong đó có bố trí đủ cả bốn khâu hệ thống ( thường có hệ thống ống dẫn

gió; các cửa phân phối gió đặt ngay trên mặt trước vỏ máy ) Các máy điều hòa không khí cục bộ chỉ có chức năng làm lạnh ( hoặc có cả thiết bị sưởi ấm )

mà không có chức nẵng tăng ẩm Các máy điều hòa cửa sổ thường có năng

Một số máy được tách riêng khâu năng lượng khỏi khâu xử lí, gọi là

“máy hai cục“: máy lạnh, dàn nóng và quạt thải nhiệt đặt trong cùng một vỏ;

còn dàn lạnh, quạt cấp gió, cửa thổi và hút gió, đặt trong cùng một vỏ khác

Máy điều hòa nhiệt độ được làm mát bằng gió (gọi tắc là máy gió air

cooled), trong đó có thiết bị ngưng tụ là loại giàn ống có cánh được làm mát

bằng không khí chuyển động cưỡng bức nhờ quạt gió Các máy điều hoà không khí cục bộ (kiểu cửa sổ hoặc điều hòa ghép) đều có giàn ngưng tụ

được làm mát bằng không khí do kích thước gọn, dể lắp đặt, vận hành đơn

giản Một số máy điều hòa nhiệt độ kiểu tủ (dạng điều hòa trung tâm làm mát

bằng không khí

Máy điều hòa nhiệt độ được làm mát bằng nước (gọi là máy nước — water cooled ), trong đó thiết bị ngưng tụ !à loại gìan ống vỏ được làm mát

nước tuần hoàn Loại này phải sử dụng kèm theo với thiết bị làm mát nước

tuần hoàn (thường gọi là tháp giải nhiệt) Thường chỉ gặp loại một chiều ( làm lạnh ) Các máy điều hòa không khí làm mát bằng nước thường có công suất lớn hoặc trung bình, không dùng với các máy công suất bé ( điều hòa cục bộ ) Tuy được chia làm nhiều chủng loại khác nhau nhưng các máy điều hòa nhiệt

độ có chung một đặt điểm: không khí được xử lí ở gian ống có cánh (có thể

xay ra các quá trình làm lạnh, làm khô hoặc sưởi ấm nhưng không có khả

3 PHAN LOAI MAY DIEU HOA NHIET ĐỘ

3.1.Máy điều hòa đân dụng: từ 0-5 tấn

-_ loại ghép: một tổ trong nha và một tổ ở bên ngoài (giải nhiệt bằng

4.NGUYEN Li VAN HANH CUA MAY DIEU HÒA NHIỆT ĐÔ

4.1.Nguyên lí vận của máy điều hòa nhiệt độ giải nhiệt bằng gió

Bên trong nhà đặt tổ quạt làm mát, bao gồm quạt dàn bay hơi và dàn

bay hơi, ngòai trời đặt tổ ngưng tụ bao gồm dàn ngưng và quạt chứa trong một

tổ ngưng tụ

Trung tâm hệ thống làm mát là “lốc” bên trong nó đặt máy nén lạnh và

chứa môi chất lạnh Máy nén thực chất nó là bơm dùng để đẩy và hút dòng

môi chất lạnh Dòng môi chất được bơm, bơm mạnh với áp suất lớn vào dàn

nóng, nên nó chuyển từ thể khí thành thể lông và trả nhiệt ra ngòai môi

trường nhờ quạt dàn ngưng Khi bị ép vào dàn ngưng nó chỉ có nơi thóat ra

duy nhất là đường vào dàn lạnh Khi đến cổng vào dàn lạnh thì nó đã nguội

dân va sẵn sàng đảm nhận vai trò làm lạnh Để tạo áp suất trên người ta bố trí

van tiết lưu giửa dàn ngưng và dàn lạnh trên đường ống Van này tạo sức

cản để hình thành một bên là áp suất cao, một bên là áp suất thấp, như vậy

ST Va Nowe > ET m RTT Tone >

Luận án tố! nghiệp GVHD TS.H6é Ngoc Ba

máy lạnh luôn luôn duy trì hai vùng áp suất khác nhau nhờ van tiết lưu và máy bơm Van tiết lưu do có các lổ nhỏ để tạo ra áp suất cao khi dòng môi

chất lạnh chuyển tới van tiết lưu vẩn còn ở thể lông Sau đó nó phát thành tia

thể lỏng phun qua van tiết lưu Ở khu vực này nó gặp áp suất thấp lập tức biến thành hơi Trong quá trình từ thể lỏng chuyển thành thể hơi nó thu thêm nhiệt rất mạnh khiến nhiệt độ của tòan bộ dàn lạnh giảm xuống và nhờ quạt dàn lạnh thổi dòng không khí lạnh ra khỏi dàn lạnh vào phòng Sau khi làm lạnh xong thì nó được bơm hút nó về và kết thúc chu trình làm lạnh của máy 4.2.Nguyên lí vận hành của máy điều hòa nhiệt độ làm lạnh chất tải lạnh, giải nhiệt bằng nước

Trung tâm hệ thống làm lạnh là máy nén kín, bên trong nó có chứa

chiếc bơm và khí amôniăc Khí amôniăc được bơm mạnh với ấp suất lớn vào

đàn nóng Dàn nóng là lọai ống thường là dạng ống long 6 ống Ong bên ngòai

kín nhỏ Nước làm mát đi trong không gian giửa các ống trao đổi nhiệt, còn hơi amôniăc đi bên trong ống trao đổi nhiệt theo chiều ngược lại Hơi amôniăc

từ thể khí chuyển thành thể lỏng và trao đổi, truyển nhiệt cho nước chảy ngòai ống dẩn amôniăc nước nóng được bơm ra ngòai tháp giải nhiệt, tháp giải

nhiệt phải thải được tòan bộ lượng nhiệt do quá trình ngưng tụ của môi chất lạnh trong bình ngưng tỏa ra Chất tải nhiệt trung gian là nước nhờ quat gid và

dàn phun mưa, nước bay hơi một phần va giảm nhiêt độ xuống tới mức yêu

cầu để được bơm trở lại bình ngưng tụ Sau khi chất khí được biến đổi thành

chất lỏng đi đến van tiết lưu Van tiết lưu này tạo sức cản để hình thành môt

bên là áp suất cao, một bên là áp suất thấp Dàn lạnh làm nước cho nước lạnh

Môi chất sôi biến thành hơi nó thu thêm nhiêt rất mạnh làm nhiệt độ giảm

xuống làm lạnh chất lỏng Sau đó hơi được về bởi máy nén

Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hồ Ngọc Bá

8N mang -Roto xoắn ốc

Hình 1.8 Phân lọai tổng quát máy nén lạnh

Thành phần chủ yếu của máy nén là dộng cơ nén Chất lượng hoạt động

của động cơ nén ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng làm lạnh, đồng thời chất

lượng động cơ nén vừa chịu ảnh hưởng của chất lượng nguồn cung cấp vừa tác

động ảnh hưởng đến mạch nguồn cung cấp

5.2.Bình chứa

Bình chứa ( hình 1.9 ) thường đặt bên đưới bình ngưng dùng để chứa

lỏng đã ngưng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu

Bình chứa cao áp cần bố trí các đường ống nôi lỏng từ bình bay hơi đến

8, và đường lỏng dẩn đến trạm tiết lưu 2, đường cân bằng hơi với bình ngưng

tụ 5, đường nối vơi bộ tách khí 3-4, đừơng cân bằng nối áp kế và đường nối

van an toàn 7 Để kiểm tra mức lỏng cần có bộ chỉ thị mức lỏng ( ống thủy 9

), ngoài ra còn đường xả dầu 10 và xả cặn 11, áp suất làm việc là, 1,8Mpa

Khi vận hành, mức lỏng (NH; ) đạt 50 % thể tích bình chứa

Với hệ thống cấp lỏng từ trên xuống (kiểu khô ), bình phải chứa đựơc

33% toàn bộ thể tích dàn bay hơi do đó Vgcy > 0,6Vạgụu, trong đó Vgcg là

thể tích bình chứa cao áp kiểu khô

SƯ nh

)

SVTH V6 Ngoc Phe Trang 8

Luận án tốt nghiệp GVHD TS.H6é Ngoc Ba

4 - ống hồi lỏng từ bộ xả khí ; 5 — cân bằng hơi ; 6 - ấp kế;

7 - nối van an toàn ; 8 — lỏng vào ; 9— ống thủy; 10 —- xả dầu ;

11- xả cặn ; 12 - chân

Với hệ thống cấp lỏng từ dứơi lên ( kiểu ngập ), bình phải chứa được

60 % toàn bộ thể tích bình và dàn bay hơi : Vạgcw là thể tích bình chưá cao áp

kiểu ngập

5.3.Phin sấy , phin lọc ( aryep filter )

Phin say và phin lọc (hình 1:T0) có nhiệm vụ loại trừ các cặn bẩn cơ học

và các tạp chất hoá học Phin sấy và phin lọc được lắp cả trên đường lỏng và

đường hơi của hệ thống lạnh

Cặn bẩn cơ học có thể là đất cát, gỉ sắt, vẩy hàn, mạt kim loại Các cặn bẩn

này đặc biệt nguy hiểm cho máy nén khi chúng lọt vào xilanh và các chỉ tiết

chuyển động Các cặn bẩn nguy hiểm đối với van đặt biệt van tiết lưu

chúng gây ra tắc bẩn Các tạp chất hoá học đặc biệt là ẩm ( nước ) và các

aXIt tạo thành trong vòng tuần hoàn có thể làm han rỉ, ăn mòn các chỉ tiết

máy Nước có thể đông đá bịt kín van tiết lưu gây tắc ẩm

Hình 1.10.Phin sấy lọc

Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Bd

5.6.Mat gas:

Mắt gas (hình 1.13) là kính quan sát lắp trên đường lỏng (sau phin y lọc

) dé quan sát dòng chảy của môi chất lạnh Ngoài việc chỉ thị dòng chẩy,

mắt gas còn có nhiệm vụ:

Báo hiệu đủ gas khi dòng gas không bị sủi bọt

Báo hiệu thiếu gas khi dòng gas bị sủi bọt mạnh

Báo hết gas khi thấy vệt dầu trên kính

Báo độ ẩm môi chất qua sự biến màu của chấm màu trên tâm mắt gas

so sánh vơí màu trên chu vi mắt gas xanh: khô (dry ), vàng, thận trọng

(caution ) nâu, ẩm (wet ) Nếu bị ẩm, nhất thiết phải thay phin sấy khô

Báo hiệu hạt hút ẩm bị rã khi thấy gas bị vẩn đục, khi đó cũng phải thay phin sấy lọc đề phòng van tiết lưu và các đường ống bị tắc Mắt gas được lắp đặt trên đường lồng, sau phin sấy lọc, trước van tiết lưu Trường hợp đường ống lỏng lớn, phải lắp trên đường ống nhánh song song với ống chính

Mắt gas có thân hình trụ phía dưới kín còn phiá trên được lắp mắt kính

để có thể quan sát gas chảy bên trong

Đầu chia lỏng kiểu áp động

SVTH Võ Ngọc Pho —_ Si | | Trang 11

Khi làm việc, máy nén rung động nhưng ngược lại các chỉ tiết khác như

dàn ngưng tụ hoặc dan bốc hơi lại không rung động Nếu lắp đường ống cứng

giữa các bộ phận với máy nén, ống có thể bị nứt, gẩy Để tránh hiện tung | đó

người ta lắp ống mềm ở đầu hút và đầu đẩy của máy nén Ống mềm là ống

thép inox dạng sóng hay dạng hộp xếp Bên ngoài là lưới thép inox hoặc

đồng, 2 đầu là các đầu nối bằng đổng và để hàn vào các đầu ống Có loại

ống mềm, có loại đầu nôí bằng thép inox hoặc bằng bích Đối với máy nén

nhỏ, sử dụng các ống đồng mềm, rung động ít thường không cần dùng ống

5.8.Van tap vu (service valve ):

Van tạp vụ (hình 1.15) là van lắp ngay trên đầu máy nén ở đường hút

và đường đẩy, van tạp vụ là loại van 3ngã Khi vặn hết xuống là đóng đường

hơi từ đàn bay hơi hoặc dàn ngưng đến máy nén nhưng thông máy nén với

đầu nối đầu nạp hoặc áp kế Van tạp vụ dùng để bảo dưỡng, sửa chữa, nạp

đẩy, nạp gas, hút chân không cũng như để phục vụ việc đo đạc kiểm tra máy

nén (kiểm tra áp suất đẩy và hút )

Luận án tốt nghiệp

5.10.Van khoá, van chăn:

Khi vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa máy lạnh cần thiết phải khoá hoặc

mở dòng chảy môi chất lạnh trên vòng tuần hoàn môi chất lạnh Các van

chặn đảm đương nhiệm vụ đó

Van khoá và van chặn (hình 1.17) có rất nhiều dạng khác nhau tùy

theo chức năng, công dụng, kích cỡ, dòng chảy, môi chất, phương pháp làm

kín, vật liệu, phương pháp gia công

5.11.Van tiết lưu tay:

Van tiết lưu tay (hình 1.18) là van tay được điều chỉnh bằng tay Van có

kết cấu tương tự van chặn Khác biệt cơ bản của van tiết lưu là nón van có kết

cấu đặc biệt để điều tiết được lưu lượng một cách rất chính xác do tiết diện

của van có thể điều chỉnh rất chính xác

Sn Ty 9 - ¬ ST en — |

Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hơ Ngọc Bá

1- lưu lượng V tỷ lệ với h; 2 — lưu lượng V tỷ lệ với h;

3 _ lưu lượng V tỷ lệ với hŸ

5.12.Bơm: (hình 1.19)

Trong kỹ thuật lạnh thường dùng:

Bơm nước kiểu li tâm để bơm nước giaÏ nhiệt cho tháp giai nhiệt bình

ngưng

Bơm chất tải lạnh ( nước, nước muối, glycol ) kiểu li tâm cho vịng

tuần hồn chất tải lạnh

Bơm mơi chất lạnh ( amơniăc, freơn ) cho các hệ thống lạnh dùng

bơm tuân hồn cấp lỏng cho các dàn bay hơi Bơm nước và nước muối li tâm

là khá quen thuộc Riêng bơm NH3 là loại đặc biệt, bơm lỏng HN3 ở nhiệt độ

bay hơi từ bình chứa tuần hồn đến phân phối cho các dàn bay hơi

Luận án tốt nghiệp GVHD } TS Hồ ở Ngọc B Bá

Quạt hướng tục sử dụng cho các dàn lạnh, đàn ngưng tụ, tháp giải

nhiệt để đối lưu cưởng bức không khí

Quạt li tâm khi cần cột cao áp cao hơn, dùng cho các buồng điều

không, các dàn lạnh không khí hoặc để tuân hoàn vận chuyển và phân phối

không khí đặc biệt trong các hệ thống điểu hoà không khí

Quạt li tâm trục cán là loại quạt li tâm nhưng guồng cách quạt nhỏ mà

dài, có độ ồn rất nhỏ nên được sử dụng rộng rải cho các dàn lạnh đặt trong

nhà của hệ thống điều hoà không khí để giảm ồn tới mức tối thiểu

Quạt hướng trục

5.14.Dudng ống:

Đường ống dùng trong kỹ thuật lạnh là loại ống đồng freôn và ống thép

không hàn ống thường chịu được áp lực 3MPa

Trong hệ thống lạnh cần xác định 3 loại đường ống là đường hút, đường

đẩy và đường dẩn lỏng Ngoài ra nếu có vòng tuần hoàn chất tải lạnh phải

xác định đường kính ống nước và nước muối

6 CÁC THIẾT BỊ BẢO VỆ VÀ AN TOÀN

6.1.Cầu chì : (fuses )

Ngắn mạch (còn gọi là đoản mạch, chập mạch) là hiện tượng chập mạch

trong động cơ, dòng điện tăng vọt làm cháy cuộn dây, cháy các thiết bị đóng

ngắt và cháy cả dây dẫn điện Để chống ngắn mạch thông thường người ta

sử dụng cầu chì ( hoặc cầu chẩy ) Khi dòng ngắn mạch, đoạn dây chảy nóng

chảy, ngắt mạch để bảo vệ động cơ và các thiết bị liên quan

6.2 Rơ le nhiệt: ( over - current relay )

Rơle nhiệt( hay rơle nhiệt bảo vệ quá tải ) (hình 1.20) là khí cụ điện

tác động ngắt mạch để bảo vệ động cơ khi động cơ bị quá tải do dòng tăng

quá định mức hoặc do dòng ngắn mạch trong trường hợp rotor bị kẹt

động cơ không khởi động không được

Nguyên tắc làm việc của rơle nhiệt là ngắt tự động các tiếp điểm điện

bảo vệ cơ nhờ sự giản nở không đều của các thanh lưỡng kim khi bị quá

nhiệt do đồng quá tải hoặc dòng ngắn mạch gây ra Trường hợp điện ba pha

bị mất một pha, động cơ làm việc với hai pha còn lại trong trường hợp quá

tải, rơle nhiệt cũng bảo vệ tác động ngắt cả ba pha

Rơle gồm một thanh lưỡng kim mang tiếp điểm, một điện trở đốt nóng

Khi máy nén làm việc bình thường nhiệt sinh ra không đủ uốn cong thanh

SVTH Võ Ngọc Pho Trang 16

Luận án tối nghiệp

lưỡng kim để ngắt tiếp điểm Khi quá tải hoặc ngắn mạch, nhiệt sinh ra nhiều

hơn đủ để uốn cong thanh lưỡng kim ngắt tiếp điểm bảo vệ động cơ máy nén

Phần tử cơ bản của rơle nhiệt là thanh lưỡng kim 1 gồm hai mãnh kim

loại có độ đấn nở khác nhau Thanh lưỡng kim được đốt nóng bằng điện trở 2

có dòng điện cần bảo vệ chạy qua Khi động cơ làm việc bình thường, dòng

đi qua bằng dòng định mức, sự phát nóng được tăng cường và đủ làm thanh

lưỡng kim biến dạng, giải phóng tay đòn 7 Dưới tác động của lồ xo 4, tay

đòn 7 quay quanh trục 8 kéo theo thanh trược 5 về phía trái, ngắt tiếp điểm 6

của mạch điều khiển Nút ấn 3 để đưa rơle về vị trí ban đầu khi đã nguội

Thí dụ I=1,5lđm rơle sẽ ngắt dòng sau 2 phút, khi kẹt rotor với I= 8

Idm rơle sẽ ngắt sau 2 giây

Kí hiệu rơle nhiệt trong mạch điện :

- Cấu tạo của rơle nhiệt:

1 thanh lưỡng kim; 2.tiếp điểm;

3.đầu nối dây ra

SVTH V6 Ngoc Pho

Luận án tốt nghiệp

Là khí cụ dùng để cắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp Aptômat còn được gọi là cầu dao tự động

Aptômat có 3 yêu cầu sau :

Chế độ làm việc định cuả aptômat phải là chế độ làm việc dài hạn

nghĩa là dòng điện có trị số định mức chạy qua aptômat lâu bao nhiêu cũng được Mặc khác, mạch dòng điện của aptômat phải chịu được dòng điện ( khi có ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng

Aptômat phải ngắt mạch được dòng ngắt mạch lớn Sau khi ngắt dòng ngắt mạch, aptômat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức

Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại của dòng điện ngắn mạch gây ra, aptômat phải thời gian cắt nhanh Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong aptômat

Để thực hiện yêu cầu thao tác bảo vệ có chọn lọc, aptômat cần phải có

khả năng điều chỉnh trị số dòng điện tác động và thời gian tác động

Nguyên lí làm việc của aptômat

Aptômat (hình 1.21) bảo vệ quá tải và ngắn mạch ở trạng thái bình thường, sau khi đóng điện, aptômat được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc giữ I phân tích với cần răng 5 cùng 1 cụm I tiếp điểm động Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch châm điện 2 sẽ hút phần 4 xuống làm nhả móc l, cần 5 được tự do, tiếp điểm nhã đo lực của lò xo 6 Cụm nam châm 2 ở đây được gọi là móc quá tải hay ngắn mạch |

Aptômat bảo vệ sụt áp hay mất điện khi bị sụt áp quá mức, nam châm điện 2 sẽ nhã phần ứng 4, móc giữ 1 lò xo 3 kéo lên, cần 5 được tự do và nhờ

lò xo 6, các tiếp điểm được ngắt ra Cụm nam châm 2 ở đây được gọi là móc bảo vệ sụt áp hay mất điện áp

Aptômat có nhiều kiểu loại khác nhau:

Theo kết cấu có thể phân ra 1 cực, hai cực,ba cực | Theo thời gian thao tác có loại tác động tức thời ( nhanh ) va loại tác

Trong một vài trường hợp bảo vệ tổng hợp (thí dụ cực đại theo dòng

điện và cực tiểu theo điện áp ) có loại aptômat vạn năng Có loại aptômat kết

hdp vdi role nhiét va contacto

- Kí hiệu mạch điện của aptômat và hình dáng bề mặt

Công tắc tơ là khí cụ dùng để đóng - ngắt các mạch điện ở lưới điện hạ

áp và dòng điện tới vài trăm ampe

Công tắc tơ có lọai một chiểu vá có lọai xoay chiều

Phần chính của một công tắc tơ là cuộn hút điện từ K (hình1.22) và hệ

thing61 các tiếp điểm Khi cuộn K không có điện, lò xo LX kéo cần c mở các

tiếp điểm a,b,c và tiếp điểm 1, đồng thời đóng tiếp điểm 2 các tiếp điểm

1,a,b,c là các tiếp điểm thường mở (hở khi K không có điện), tiếp điểm 2 là

tiếp điểm thường đóng (kín khi K không có điện) Khi cấp điện cho cuộn K,

lõi sắt Fe bị hút, kéo căng lò xo LX và cần c sẽ đóng các tiếp điểm 1,a,b,c va

mở tiếp điểm 2

Tùy theo mục đích sử dụng mà các tiếp điểm được nối vào mạch lực

hay mạch điều khiển một cách thích hợp

eee

SVTH V6 Ngoc Pho | | Trang 19

Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Bd

6.5.Rơle dòng điện

Rơle dòng điện dùng bảo vệ mạch điện khi dòng điện trongmạch vượt

quá hay giảm thấp hơn một giá trị nào đó đã được chỉnh định trong rele

A

B

1

Hình 1.23 Nguyên lí cấu tạo và làm việc của role dòng điện

Một rơle dòng điện có cấu tạo như hình1.23 Mạch từ 1 có quấn cuộn

dây dòng điện 2 nhiều đầu ra Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây 2 thì từ

trường tạo ra sẽ tác động một từ lực lên nắp từ động hình Z bằng sắt Nếu

dòng điện vượt quá giá trị chỉ định (qua lực lò xo 4) thì từ lực đủ lớn để thắng

lực cẩn lò xo, hút nắp Z quay và đóng (hoặc mở) hệ tiếp điểm 5,6

Trị số dòng điện tác động có thể chỉnh định qua lực căn lò xo 4

6.6.Thermistor bảo vệ động cơ:

Thermistor bảo vệ động cơ hiện nay được coi là khí cụ bảo vệ động cơ

hưũ hiệu nhất chống lại sự quá nhiệt không nhũng trong động cơ mà còn cả ở

các chi tiết động cơ hoặc máy nén

Khí cụ này gồm 2 phan: phan diéu khiển và phần thermistor hay các

phần tử cảm biến nhiệt độ Các cảm biến nhiệt độ này đã được các nhà sản

xuất bố trí vào trong các cuộn dây quấn động cơ điện Các thermistor được

mắc nối tiếp với nhau, mỗi cuộn dây có một đầu cảm, hai đầu dây sẽ được

bố trí trong hộp đấu điện để nôi mạch ra phần điều khiển

Khi nhiệt độ cuộn dây tăng quá mức cho phép ( quá tải do dòng điện

tăng quá dòng định mức cho phép, thermistor ngắt mạch động cơ để bảo vệ

giống như trường hợp thanh lưỡng kim.Tuy nhiên ở đây cần lưu ý tới tốc độ

tăng nhiệt độ của cuộn đây đặc biệt khi động cơ bị kẹt, dòng điện đạt dòng

ngắn mạch Tuy đâu cảm thermistor đã được gài vào cuộn dây và có chất

Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hà Ngọc Bá

dẫn nhiệt tốt bao quanh để có thể phản ánh tốt nhất nhiệt độ cuộn dây rất

nhanh và nhiệt độ đầu cảm tăng theo không đủ nhanh để đảm bảo ngắt dòng

điện bảo vệ động cơ do đó khi sử dụng bộ bảo vệ thermistor cần bố trí rơle

nhiệt độ đi kèm bảo vệ ngắn mạch

Ngoài việc bảo vệ cuộn dây, thermistor còn có thể sử dụng để bảo vệ

các chỉ tiết máy ở các độ vận hành nguy hiểm, nghiã là khi nhiệt độ ở các chỉ

tiết đó tăng quá mức cho phép thì thermistor cắt dòng cho máy ngừng hoạt

động

Cuộn dây không vượt quá 130 C°

Ổ trượt không vượt quá 100 C°

Dâu bôi trơn không vượt quá 70 C°

Hiện nay thermistor có thể điều chỉnh sử dụng cho các nhiệt độ bảo vệ

từ khoảng 60 —260 C°,

Hãng BITZETR (CHLB Đức ) sử dụng bộ bảo vệ các máy nén lạnh

với các chức năng sau:

Bảo vệ quá tải cuộn dây, đôi khi cả nhiệt độ đầu đẩy máy nén, nhiệt

độ dầu bôi trơn có bộ phận reset ( trả lại vị trí ban đầu )

Bảo vệ trực tiếp mất pha và lệch pha với reset tự động

Reset trể 5 phút sau bất kì lần đừng máy nào để tránh

các tác động đóng ngắt quá nhiều lần

Bitzer cũng mở ra khả năng kết hợp của thermistor với việc

bảo vệ hiệu áp dâu với đầu cảm áp suất

Hình dáng của thermistor bảo vệ động cơ.(hình 1.24)

GVHD TS.Hé Ngoc Bd

6.7 Bảo vệ nhiệt đầu đẩy:

Ngoài việc bảo vệ nhiệt độ cho cuộn dây động cơ, ổ trượt, dầu bôi trơn,

việc bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy của máy nén cũng được nhiều nhà chế tạo chú

ý Khi làm việc với nhiệt độ đầu đẩy quá lớn, tuổi thọ máy nén giảm, tiêu

hao dầu tăng, tiêu hao điện năng, hiệu suất lạnh giảm rõ rỆt

Đầu cảm nhiệt độ thường được bố trí ngay trên van đẩy cuả máy nén,

và mỗi đầu xilanh được bố trí một đầu cảm Để bảo vệ nhiệt độ đầu đẩy có

thể sử dụng rơle nhiệt độ hoặc bảo vệ thermistor Rơle nhiệt độ thường có

đầu cảm nhiệt ng tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu áp suất làm thay đổi

chiều cao hộp xếp và đóng ngắt tiếp điểm qua cơ cấu Thermistor bảo vệ

máy nén qua việc thay đổi điện trở của đầu cảm

6.8 Rơle áp suất cao ( hight pressure switch ):

Rơleáp suất cao (hình 1.25) là lọai rơle áp suất họat động ở áp suất

ngưng tụ của môi chất lạnh và ngắt mạch điện khi áp suất vượt mức cho

phép để bảo vệ máy nén cũng như các thiết bị có liên quan

Nguyên tắc cấu tạo của rơle áp suất cao cũng tương tự như rơle áp suất

thấp, nhưng các tiếp điểm được bố trí ngược lại Khi áp suất đầu đẩy máy

nén tăng vượt quá giá trị áp suất cho phép ( giá trị đặt trên rơle ), rơle mở

tiếp điểm ngắt mạch điện cung cấp cho máy nén để bảo vệ Khi áp suất

giảm xuống dưới giá trị áp suất đặt trừ đi vi sai thì rơle áp suất cao lại tự động

đóng mạch cho máy nén hoặc động trở lại

Tuy nhiên, do yêu cầu về an toàn người ta phân ra 3 lọai sau:

Role áp suất cao thường là lọai vừa giới thiệu trên

Rơle áp suất cao có giới hạn áp suất, đặc điểm là có Nút reset bằng

tay trên vỏ máy Khi đã ngắt (off ) rơle tự không tự động đóng mạch lại được

mà phải có tác động ấn nút reset của người vận hành máy

Ý'~ vif đất dp mutt ;

2 = vÍI đặt VÍ đãi áp matt;

3 ~ tay dan chính ; 1S ~ [Gl cấp vào ¡ 1B “ tấm khỏa ¡

Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hà Ngọc Bá

Rơle áp suất cao giới hạn áp suất an tòan, đặc điểm là có tay don reset

nằm trong vỏ máy Khi đã ngắt mạch điện máy nén ( off ), rơle không tự

đóng mạch lại được mà người vận hành máy phải kiểm tra nguyên nhân tăng

áp suất, mở nắp rơle và dùng dụng cụ để đưa tay đòn reset trở lại vị trí ban

đầu

6.9 Rơle áp suất thấp (low pressur switch) :

Rơle áp suất thấp (hình 1.26) là lọai rơle họat động ở áp suất bay hơi

và ngắt mạch điện của máy nén và đôi khi để điều chỉnh năng suất lạnh

Nguyên lí họat động của rơle áp suất thấp

Bằng cách vặn vít 1 và 2 ta có thể đặt được áp suất thấp ngắt và đóng

của rơle Thí dụ khi đặt áp suất đóng mạch là 2 bar và vi sai là 0,4 bar thì

tăng áp suất giảm đến 1,6 bar rơle sẽ ngắt mạch (off ) và khi áp suất trong hệ

thống tăng đến 2 bar rơle sẽ nối mạch cho máy lạnh hoạt động trở lại (on )

Tay đòn chính 3 mang cơ cấu lật 16 và tiếp điểm 2 được dẫn tới đáy

của hộp xếp 9 Tay đòn nối cơ cấu lật 16 tới lò xo phụ chỉ có thể xoay quanh

một chốt cố định ở khoang giữa tay đòn Vì thế tiếp điểm chỉ có hai vị trí cân

bằng Hộp xếp chỉ có thể dịch chuyển khi áp suất vượt quá giá trị ( on ) và

(off) Vị trí của cơ cấu lật tác động lên cơ cấu này với hai lực, lực thứ nhất là

từ hộp xếp trừ đi lực của lò xo chính, và lực thứ hai là lực kéo của lò xo vi

sai

Khi áp suất trong hộp xếp giảm, hầu như không có chỉ tiết nào trong

rơle chuyển động Chỉ khi nào áp suất trong hộp xếp giảm xuống dưới mức

cho phép, hộp xếp co lại, tay đòn 3 bị kéo xuống đủ mức làm cho cơ cấu lật

16 đột ngột thay đổi vị trí, tiếp điểm lđột ngột rời 4, 4 bật xuống 2 (off ),

máy nén lạnh ngừng chạy

Khi áp suất tăng lên, và vượt quá mức cho phép, nhờ cơ cấu lật, tay

đòn 3 lại đột ngột thay đổi vị trí tiếp điểm I1 sang 4 (on ) Nói chung, hệ

thống tiếp điểm phải làm việc với tốc độ cao, cũng như có áp lực

đóng tiếp điểm động lên tiếp điểm tĩnh Điều này cần thiết để tránh tạo

ra tia lửa điện hoặc hồ quang xuất hiện khi mở tiếp điểm Hồ quang phát sinh

sẽ làm cháy hoặc làm nóng chảy và dính tiếp điểm, làm cho tuổi tho role

giảm và rơle làm việc trục trặc Hồ quang chính là nguyên nhân cơ bản làm

hư hỏng hệ thống tiếp điểm của rơle

Thời gian khi tiếp điểm động gặp tiếp điểm tĩnh đến lúc kết thúc quá

trình đóng mạch gọi là thời gian đóng mạch Thời gian đóng mạch của các

SVTH Võ Ngọc Pho Trang 23

Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Ba

role áp suất thường nhỏ hơn một phần vạn giây Cấu trúc đóng mạch đảm bảo

tải lớn đồng thời tuổi thọ cao của các tiếp điểm rơle

- Cấu tạo của rơle cao áp suất thấp

Hình2.6 Rơle áp suất thấp 7.MỘT SỐ BIỆN PHÁP BẢO VỆ MÁY LẠNH THƯỜNG DÙNG

Để một hệ thống lạnh hoạt động được an toàn ta cần khảo sát các thiết

bị cần được bảo vệ trong hệ thống Như ta đã biết, nhiệm vụ của một hệ thống

lạnh là làm biến đổi pha của môi chất tạo nên sự chênh lệch nhiệt độ và áp

suất, sự chênh lệch này do máy nén, dàn ngưng và dàn bay hơi Để quá trình

biến đổi pha đạt hiệu qua cao ta cần khảo sát các phương pháp để bảo vệ các

thiết bị được an toàn

Trong hệ thống lạnh, máy nén giữ một vai trò vô cùng quan trọng nó

quyết định năng suất lạnh, sự tiêu hao điện năng, tuổi thọ, độ tin cậy và an

toàn của hệ thống lạnh Vì vậy bảo vệ máy nén khỏi các chế độ làm việc

nguy hiểm là cần phải hạn chế dòng điện khởi động của máy nén

Khi khởi động, máy nén lạnh xuất hiện dòng khởi động rất lớn Đó là

dòng ngắn mạch qua động cơ vì khi đóng mạch roto chưa quay Dòng khởi

động lớn gây ra sụt áp trên lưới điện và gây ra nhiều bất lợi khác như: cháy

tiếp điểm sự cố điện Để hạn chế dòng khởi động nhiều quốc gia đã đưa ra

tiêu chuẩn kĩ thuật hạn chế dòng khởi động không cho phép vượt quá 8 lần

đòng định mức của động cơ

Trong kỹ thuật nh thường sử dụng các phương pháp hạn chế dòng

khởi động sau:

Sao — tam giác

Cuộn dây khởi động

Điện trở khởi động

er = Nooo Pho —— : Tone ¬

Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hô Ngọc Bá

Thay đổi tốc độ quay

Một yếu tố quan trọng khác để hạn chế dòng khởi động là phải giảm tải

cho máy nén khi khởi động Các phương pháp giảm tải khi khởi động chính

hiện nay đang được ứng dụng là:

Byoass: nối thông khoang hút và khoang nén của máy nén khi khởi

động

Nâng van hút khi khởi động

Cả hai phương pháp này đều có ý nghĩa là cho máy nén làm việc không

tải khi khởi động(áp suất khoang hút và đẩy bằng nhau) Toàn bộ moment

khởi động của động cơ chỉ dùng vào việc thắng ma sát và quán tính các chỉ

tiết máy

7.1.khởi động sao-tam giác

Khởi động sao — tam giác, được ứng dụng nhiều trong thực tế dựa trên

thực tế là dòng điện đấu hình sao chỉ bằng 1/3 dòng đấu hình tam giác Yêu

cầu kỹ thuật điều khiển ở đây là nối mạch động cơ theo hình sao vào nguồn

điện, sau khoảng 2 giây khi tốc độ động cơ đạt trên 75% tốc độ định mức thì

chuyển sang mạch đấu tam giác và cho động cơ làm việc lâu dài ở mạch tam

giác với dòng điện định mức Mạch đấu sao-tam giác đã được mô tả ở hình

1.28 va hinh 1.27 giới thiệu biến thiên dòng điện và moment khởi động khi

đấu thuần Y, A và đấu Y - A phụ thuộc vào tốc độ vòng quay roto động cơ

Hình 1.27 Biến thiên dòng điện va moment theo téc d6 rotor

của mạch đấu thuần Y, thuần A va mạch điện đấu đấu Y-A

SVTH Võ N goc Pho

Luận án tối nghiệp GVHD TS.H6é Ngoc Ba

Moment khởi động khi đấu Y cũng chỉ bằng 1/3 khi đấu A và chỉ bằng

khoảng 50% moment định mức Dòng điện khởi động theo cách đấu Y chỉ

bằng 1.8 đến 2.6 lần dòng điện định mức.Việc chuyển mạch Y sang A phải

thực hiện ở thời điểm tương đối ổn định Sự tăng quá nhanh moment tải sé tao

nên tốc độ ổn định thấp và do đó làm mất tính ưu việt của phương pháp khởi

động này Tất cả những khởi động từ Y — A thông thường được cung cấp kèm

theo một rơle trễ thời gian Thời gian trễ khoảng 40ms +15 ở thời gian chuyển

vel M w2

v2

WE

Hình 1.28 Mạch điện chính của mạch khởi động Y-A

Mạch điều khiển này đáp ứng được trình tự khởi động:

Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Ba

7.2.khởi động một phần cuộn dây

Đây là phương pháp khởi động được ứng dụng rộng rải cho các hệ thống

lạnh khác nhau Người ta thiết kế động cơ với các cuộn dây stator được chia

làm hai Các cuộn dây nằm song song với nhau trong rãnh stator và các đầu

được cách điện riêng rẽ Hai cuộn dây được đóng mạch trễ so với nhau về thời

gian Khi khởi động đầu tiên chỉ một nửa cuộn dây được tiếp điện Tuỳ theo

sự phân phố của hai cuộn dây mà dòng khởi động chỉ còn 75% hoặc 65% so

với dòng khởi động thông thường Sau khoảng 1s, cuộn thứ hai được nối điện

và động cơ làm việc ở chế độ bình thường Ưu điểm của phương pháp này so

cới sao-tam giác là không có thời điểm chuyển đổi ngắt điện làm cho dòng bị

tăng vọt, mà dòng chỉ tăng không đáng kể Hình 1.30 giới thiệu mạch chính

của phương pháp khởi động một phần cuộn dây

thường dòng khởi động giảm xuống đến 45% so với dòng khởi động bình thường Dòng tăng khi đóng K2 là không đáng kể Hình1.32 mô tả mạch điện chính và hình 1.34 mạch điều khiển của khởi động điện trở

Trang 28

SVTH V6 Ngoc Pho

Luận án tối nghiệp

Li

po tL sil }-

Hình 1.33 mạch điều khiển khởi động điện trở

có giảm tại máy nén sơ bộ

Để đảm bảo tuổi thọ điện trở, mỗi giờ chỉ được khởi động nhiều nhất là

6 lần

7.4.điều khiển tốc độ vòng quay

Tốc độ vòng quay của động cơ có thể thay đổi được khi thay đổi số cặp

cực hoặc thay đổi tần số Các động cơ có tốc độ thay đổi liên tục qua máy:

biến tần mới chỉ được áp dụng có hệ thống lạnh của máy điều hoà không khí

kiểu VRV hang DAIKIN(nhật) Các động cơ có tốc độ thay đổi theo từng bậc

do thay đổi cặp cực có thể gặp nhiều trong thực tế kể cả dùng máy nén để

điều chỉnh năng suất lạnh và động cơ dùng cho dàn ngưng tu để duy trì áp

suất ngưng tụ không đổi Dòng khởi động máy nén cũng nhỏ hơn khi khởi

động tốc độ nhỏ trước

Động cơ thay đổi tốc độ theo số cặp cực có hai loại: cuộn dây riêng biệt

và cuộn dây kiểi Dahlanher, có thể sử dụng cho máy nén, bơm và quạt dàn

ngưng Ở đây chủ yếu đề cập đến động cơ hai tốc độ cho máy nén

7.4.1.cuộn dây riêng biệt

các động cơ có các cuộn dây riêng biệt với số cặp cực khác nhau Các

đâu dây của các cuộn dây cho từng tốc độ được bố trí riêng biệt trong hộp đấu

dây Mỗi tốc độ cần một contactor riêng biệt Hình 1.34 giới thiệu mạch chính

của động cơ 2 tốc độ với vác cuộn dây riêng biệt

vươn Trans 0 mm

SVTH V6 Ngoc Pho

Luận án tố! nghiệp

với các cuộn dây riêng biệt

Khi sử dụng tốc độ thấp để khởi động (với mục đích hạn chế dòng khởi động)

cần chứ ý là luôn phải đóng mạch cho tốc độ thấp trước, đặc biệt khi rơle nhiệt độ 2 cấp đóng mạch cả hai tiếp điểm Chức năng trên do rơle thời gian K2T(mạch 4) đảm nhiệm, đóng trễ thời gian tiếp điểm ở mạch 2 để cuộn dây tốc độ cao luôn được nối mạch sau các đồng hồ đếm thời gian P1 và P2 dùng

để đếm thời gian vận hành máy ở tốc độ thấp và tốc độ cao

7.4.2.cuôn dây kiểu Dahlander

Hình1.35 giới thiệu phương pháp đấu dây kiểu Dahlander thường được

áp dụng cho các máy nén lạnh chế tạo tại Mỹ

Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hà Ngọc Bá

Ưu điểm của kiểu Dahlander là không cần cuộn dây thứ hai Các cuộn

dây ở đây được chia làm hai phần riêng biệt bằng nhau Tất cả các đầu dây

được đưa ra hộp đấu dây Ở tốc độ thấp các cuộn dây được bố trí theo mạch

đấu hình tam giác và ở tốc độ cao chúng được bố trí thành hai hình sao Các

đầu dây được đấu như hình vẽ

Giống như cách đấu sao — tam giác, mạch Dahlander cần 3 contactor

dùng để nối các kẹp 1U,1V vá 1W; ở tốc độ cao một contactor dùng để nối

(hình 1.36)

Hình 1.36 Mạch điện chính của động cơ 2 tốc độ

Cuộn dây bố trí kiểu Dahlander:

Tốc độ thấp: K1 nối mạch Tốc độ cao: K2 và K3 nối mạch

Rơle nhiệt đặt theo dòng điện định mức của từng tốc độ Khi nối điện

cần đặc biệt chú ý hai tốc độ phải cùng có một chiều quay

Tư Vb Neve Pho m = SS EE Tans 7

Luận án tốt nghié GVHD TS.Hồ Ngọc f Bá

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ PLC

PLC (Programmable Logic Controller) là thiết bị có thể lập trình được, được thiết kế chuyên dùng trong công nghiệp để điều khiển các tiến trình xử

lí từ đơn giản đến phức tạp, tuỳ thuộc vào người điều khiển mà nó có thể thực hiện một loạt các chương trình hoặc sự kiện, sự kiện này được kích hoạt bởi các tác nhân kích thích (hay còn gọi là ngõ vào) tác động vào PLC hoặc qua các bộ định thì (Timer) hay các sự kiện được đếm qua bộ đếm Khi một sự

kiện được kích hoạt nó sẽ bật ON, OFF hoặc phát một chuỗi xung ra các thiết

bị bên ngoài được gắn vào ngõ ra của PLC Như vậy nếu ta thay đổi các chương trình được cài đặt trong PLC là ta có thể thực hiện các chức năng khác nhau, trong các môi trường điều khiển khác nhau Hiện nay PLC đã được

nhiều hãng khác nhau sản xuất như: Siemens, Omron, Mitsubishi, Festo,

Alan Bradley, Schneider,Hitachi vv Mặt khác ngoài PLC cũng đã bổ sung thêm các thiết bị mở rộng khác như :các cổng mở rộng AI (Analog Input), DI

(Digital Input), các thiết bi hién thi, cdc bộ nhớ Cartridge thêm vào

1 ĐẶC ĐIỂM VÀ KHẢ NĂNG BỘ ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH

Nhu câu về một bộ điều khiển dễ sử dụng, linh hoạt và có giá thành thấp

đã thúc đẩy sự phát triển những hệ thống điều khiển lập trình (programmable- control systems) — hệ thống sử dụng CPU và bộ nhớ để điều khiển máy móc hay quá trình hoạt động Trong bối cảnh đó, bộ điều khiển lập trình (PLC — Programmable Logic Controller) được thiết kế nhằm thay thế phương pháp điều khiển truyền thống dùng rơ-le và thiết bị rời cồng kểnh, và nó tạo ra một kha nang điều khiển thiết bị dễ đàng và linh hoạt dựa trên việc lập trình trên các lệnh logic cơ bản Ngoài ra, PLUC còn có thể thực hiện những tác vụ khác

như định thì, đếm, v.v , làm tăng khả năng điều khiển cho những hoạt động

phức tạp, ngay cả với loại PLC nhỏ nhất

Hoạt động của PLC là kiểm tra tất cả các trạng thái tín hiệu ở ngõ vào,

được đưa về từ quá trình điều khiển, thực hiện logic được lập trong chương

trình và kích ra tín hiệu điều khiển cho thiết bị bên ngoài tương ứng Với các

mạch giao tiếp chuẩn ở khối vào và khối ra của PLC cho phép nó kết nối trực

Luận án tối nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Ba

tiếp đến những cơ cấu tác động (actuators) có công suất nhỏ ở ngõ ra và những mạch chuyển đổi tín hiệu (transducers) ở ngõ vào, mà không cần có các mạch giao tiếp hay rơ-le trung gian Tuy nhiên, cần phải có mạch điện tử công suất trung gian khi PLC điều khiển những thiết bị có công suất lớn

Việc sử dụng PLC cho phép chúng ta hiệu chỉnh hệ thống điều khiển mà

không cần có sự thay đổi nào về mặt kết nối dây; sự thay đổi chỉ là thay đổi chương trình điều khiển trong bộ nhớ thông qua thiết bị lập trình chuyên dùng Hơn nữa, chúng còn có ưu điểm là thời gian lắp đặt và đưa vào hoạt động nhanh hơn so với những hệ thống điều khiển truyền thống mà đòi hỏi cần phải thực hiện việc nối dây phức tạp giữa các thiết bị rời |

Về phân cứng, PLC tương tự như máy tính “truyền thống”, và chúng có các đặc điểm thích hợp cho mục đích điều khiển trong công nghiệp

Thay đổi chương trình điều khiển dễ dàng

Những đặc điểm trên làm cho PLC được sử dụng nhiều trong việc điều khiển các máy móc công nghiệp và trong điều khiển quá trình (process- control)

Khái niệm cơ bản

Bộ điều khiển lập trình là ý tưởng của một nhóm kỹ sư hãng Ganeral

Motors vào năm 1968, và ho đã dé ra các chỉ tiêu kỹ thuật nhằm đáp ứng những yêu cầu điều khiển trong công nghiệp :

Dễ lập trình và thay đổi chương trình điều khiển, sử dụng thích hợp trong nhà máy;

Cấu trúc dạng modul để dễ dàng bảo trì và sửa chữa;

Tin cậy hơn trong môi trường sẵn xuất của nhà máy công nghiệp; Dùng linh kiện bán dẫn nên có kích thước nhỏ hơn mạch rơ-le chức năng tương đương;

Giá thành cạnh tranh

an ee, TL Tưng

SVTH V6 Ngoc Pho Trang 33

Luận án tốt nghiệp GVHD TS.H Ngọc Bá

Những chỉ tiêu này tạo sự quan tâm của các kỹ sư thuộc nhiều ngành

nghiên cứu về khả năng ứng dụng của PLC trong công nghiệp Các kết quả

nghiên cứu đã đưa ra thêm một số yêu cầu cần phải có trong chức năng của

PLC : tập lệnh từ các lệnh logic đơn giản được hỗ trợ thêm các lệnh về tác vụ

định thì, tác vụ đếm; sau đó là các lệnh xử lý toán học, xử lý bằng đữ liệu, xử

lý xung tốc độ cao, tính toán số liệu số thực 32 bit, xử lý thời gian thực, đọc

mã vạch, v.v Song song đó, sự phát triển về phần cứng cũng đạt được nhiều

kết quả : bộ nhớ lớn hơn, số lượng ngõ vào/ra nhiều hơn, nhiều modul chuyên

dùng hơn PLC có khả năng điều khiển các ngõ vào/ra ở xa bằng kỹ thuật

truyền thông, khoảng 200m

Sự gia tăng những ứng dụng PLC trong công nghiệp đã thúc đẩy các

nha sản xuất hoàn chỉnh các ho PLC với các mức độ khác nhau về khả năng,

tốc độ xử lý và hiệu suất Các họ PLC phát triển từ loại làm việc độc lập, chỉ

với 20 ngõ vào/ra và dung lượng bộ nhớ chương trình 500 bước, đến các PLC

có cấu trúc modul nhằm dễ dàng mở rông thêm khả năng và chức năng

chuyên dùng :

Xử lý tín hiệu liên tục (analog);

Điều khiển động cơ servo, động cơ bước;

Truyền thông;

Số lượng ngõ vào/ra;

Bộ nhớ mở rộng

Với cấu trúc dạng modul cho phép chúng ta mở rộng hay nâng cấp một

hệ thống điều khiển dùng PLC với chi phí và công suất ít nhất

So sánh với các hệ thống điều khiển khác

So sánh đặc tính kỹ thuật giữa những hệ thống điều khiển

Lắp đặt Mất thời gian | Mất thời gian | Mất nhiều Lập trình và

thiết kế và thiết kế thời gian lập | lắp đặt đơn

Công tác bảo | Kém - Có rất |Kém- nếu | Kém - có rất | Tốt — các

tiêu chuẩn hóa

Theo bảng so sánh, PLC có những đặc điểm về phần cứng và phần mềm

làm cho nó trở thành bộ điều khiển công nghiệp được sử dụng rộng rãi

2.UU DIEM CUA PLC:

Cùng với sự phát triển của phần cứng và phần mềm, PLC ngày càng tăng

được các tính năng cũng như lợi ích của PLC trong hoạt động công nghiệp

Kích thước cia PLC hiện nay được thu nhỏ lại để bộ nhớ và số lượng I/O cang

nhiều hơn, các ứng dụng của PLC càng mạnh hơn giúp người sử dụng giải

quyết được nhiều vấn để phức tạp trong điều khiển hệ thống

Ưu điểm đầu tiên của PLC là hệ thống diều khiển chỉ cần lắp dặt một lần

(đối với sơ đồ hệ thống, các đường nối dây, các tín hiệu ở ngõ vào/ra ), mà

không phải thay đổi kết cấu của hệ thống sau này, giảm được sự tốn kém khi

phải thay đổi lắp đặt khi đổi thứ tự điều khiển (đối với hệ thống điều khiển

Relay), khả năng chuyển đổi hệ điều khiển cao hơn (như giao tiếp giữa các

PLC để truyền đữ liệu điểu khiển lẫn nhau), hệ thống được điều khiển linh

hoạt hơn

PLC được thiết kế đặc biệt để hoạt động trong môi trường công nghiệp

Một PLC có thể được lắp đặt ở những nơi có độ nhiễu điện cao

(Electrical Noise), vùng có từ trường mạnh, có các chấn động cơ khí,

nhiệt độ và độ ẩm môi trường cao

Không như các hệ thống cũ, PLC có thể dễ dàng lắp đặt do chiếm một

khoảng không gian nhỏ hơn nhưng điều khiển nhanh, nhiều hơn các hệ thống

Luận án tốt nghiệp GVHD TS.Hé Ngoc Ba

khác Điều này càng tỏ ra thuận lợi hơn đối với các hệ thống điều khiến lớn, phức tạp, và quá trình lắp đặt hệ thống PLC ít tốn thời gian hơn các hệ thống khác

Cuối cùng là người sử dụng có thể nhận biết các trục trặc hệ thống của PLC nhờ giao diện qua màn hình máy tính (một số PLC thế hệ sau có khả năng nhận biết các hỏng hóc (trouble shoding) của hệ thống và báo cho người

sử dụng), điều này làm cho việc sửa chữa thuận lợi hơn

3 MOT VAI LINH VUC TIEU BIEU UNG DUNG PLC :

Hiện nay PLC đã được ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực sản xuất cả trong công nghiệp và dân dụng Từ những ứng dụng để điều khiển các

hệ thống đơn giản, chỉ có chức năng đóng/mở (ON/OFE) thông thường đến

- Chế tạo máy và sẵn xuất: Tự động hóa trong chế tạo máy, cân đong, quá

trình lắp đặt máy, điều khiển nhiệt độ lò kim loại, - Bộ? giấy, giấy, xử lý giấy

: điều khiển máy băm, quá trình ủ bột, quá trình cán, gia nhiệt,

-Thủy tỉnh và phim ảnh: quá trình đóng gói, thử nghiệm vật liệu, cân đong, các khâu hoàn tất sản phẩm, đo cắt giấy,

-Thực phẩm, rượu bia, thuốc lá: đếm sản phẩm, kiểm tra sản phẩm, kiểm soát quá trình sản xuất, bơm (bia, nước trái cây, ), cân đong, đóng gói, hòa

trộn,

-Kim loại: điều khiển quá trình cán, cuốn (thép), quy trình sản xuất, kiểm tra chất lượng

- Năng lượng: điều khiển nguyên liệu (cho quá trình đốt, xử lý trong các

turbin, .), các trạm cần hoạt động tuần tự khai thác vật liệu một cách tự động

(than, gỗ, dầu mỏ, .)

4 CẤU TRÚC VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT PLC:

4.1 Cấu trúc:

Một hệ thống lập trình cơ bản phải gồm có hai phần: khối xử lý trung tâm

(CPU: Central Processing Unit) va hé thong giao ti€p vao/ra (I/O)

SVTH V6 Ngoc Pho Trang 36 |