KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT MÁY NÉN KHÍ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCMKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT MÁY NÉN KHÍ TP... • Đi

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO

KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT MÁY NÉN KHÍ

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2013

PHỤ LỤCPHẦN 1 GIỚI THIỆU CHUNG

I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG

I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

ĐỀ TÀI: Điều khiển ổn định áp suất máy nén khí.

Động cơ có công suất P=15HP, áp suất ổn định là 9kg/cm2 Chọn động

cơ, thiết bị, biến tần

• Điều khiển khởi động máy nén khí sử dụng bình trung gian, khiđộng cơ dừng thì xả bình trung gian để khởi động dễ dàng

• Ổn định áp suất khí nén đầu ra

• Bảo vệ quá tải động cơ

• Bảo vệ áp suất bồn chứa: dừng động cơ khi bồn có áp suất quá 11bar

• Sử dụng biến tần EMERSON

II MỤC ĐÍCH

• Điều khiển ổn định áp suất ở mức 9kg/cm2

• Dùng biến tần EMERSON để điều khiển tốc độ động cơ

• Chọn động cơ, máy nén khí, các thiết bị điều khiển và bảo vệ

• Chọn cảm biến áp suất

III GIẢI PHÁP SƠ BỘ

1 Mô hình tổng quát của hệ thống:

MÔ TẢ HOẠT ĐỘNG:

• Biến tần điều khiển động cơ trong máy nén khí bơm khí vào bình trung gian với áp suất ổn định ở 9kg/cm2 Từ bình trung gian khí được chuyển vào bình chứa bằng đường ống có lắp đặt van một chiều, cảm biến áp suất sẽ đo áp suất khí trong bình chứa sau đó phản hồi tín hiệu về biến tần Biến tần so sánh tín hiệu phản hồi về

từ cảm biến với giá trị đặt là 9kg/cm2 sau đó sẽ điều khiển tốc độ động cơ sản sinh khí nén vào buồn chứa sao cho áp suất trong bìnhchứa luôn ổn định ở mức 9kg/cm2

• Lắp đặt một van điện từ vào bình trung gian để khi động cơ dừngthì xả bình trung gian để giảm áp suất giúp động cơ khởi động lại

dễ dàng

• Lắp đặt Relay quá áp để bảo vệ áp suất bồn chứa, dừng động cơkhi bồn chứa có áp suất quá 11bar

3 Đặc tính cơ của máy sản xuất:

• Yêu cầu điều khiển tốc độ: không yêu cầu cao do đặc tính củatải không đòi hỏi đáp ứng tốc độ cao

• Chế độ làm việc dài hạn

• Moment biến thiên tỷ lệ với tốc độ quay

• Bảo vệ quá áp bình chứa,bảo vệ động cơ (bảo vệ quá tải,ngắnmạch…)

• Chọn máy nén khí có tích hợp sẵn động cơ có công suất 15HP(11Kw).

(Trang 15 catalogue “COAIRE SCREW AIR COMPRESSOR”)

II CHỌN BIẾN TẦN

a Tiêu chí lựa chọn

• Phù hợp với công suất động cơ là 11KW

• Dùng được cho máy nén khí

III THIẾT BỊ PHỤ KIỆN VÀ BẢO VỆ BIẾN TẦN

1 AC Line reactors

a Input ac reactor

Cuộn kháng AC đầu vào dùng để hạn chế dao động điện áp lưới và quá

áp tới hoạt động tới biến tần, làm mịn nguồn điện áp cung cấp bảo vệ biến tần và nâng cao hệ số công suất Nó không chỉ ngăn được sự ảnhhưởng của nguồn lưới mà nó còn giúp giảm dòng hamonic về nguồn cấp.Chọn AC reactor có mã số: HSL119-EM06

c DC reactor

Theo khuyến cáo của nhà sản xuất thì cuộn kháng DC được yêu cầucho biến tần khi công suất lớn hơn 90kW Đối với biến tần nhỏ hơn75kW, có thể dùng hoặc không

IV THIẾT BỊ BẢO VỆ MẠCH ĐỘNG LỰC

1 CÁP ĐỘNG LỰC

a Tiêu chí lựa chọn

• Dòng điện định mức phải lớn hơn hoặc bằng dòng định mứcbiến tần

• Dòng điện phát nóng lâu dài cho phép chọn càng cao càng tốt

• Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép phải lớn hơn 700C

Khi chọn cáp,cần xem xét những yếu tố sau:

• Cáp 3 lõi, ruột đồng, cách điện và vỏ bằng nhựa PVC, cấp điện

áp 0,6/1kV Tần số 50Hz, lắp đặt cố định Nhiệt độ làm việc dàihạn cho phép đối với cáp là 700C

(Trang 1 “CADIVI Cable catalogue”)

2 CHỌN CONTACTOR

a Tiêu chí lựa chọn

• Vì sử dụng biến tần để điều khiển động cơ nên chọn loại contactor dùng cho tải AC1, có dòng định mức lớn hơn dòngđiện lớn nhất vào biến tần là 26A

3 CHỌN MCCB

a Tiêu chí lựa chọn

• Đây là thiết bị đóng ngắt bằng tay, nhưng có khả năng đóng ngắt tự động khi trong hệ thống có dòng điện quá tải vượt quágiới hạn định mức

• MCCB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn

4 CHỌN VALVE ĐIỆN TỪ

Mã hiệu: VCA21

(Trang 1727 cuốn “valve”)

V THIẾT BỊ BẢO VỆ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

• Nhiệt độ làm việc dài hạn cho phép đối với cáp là 700C

• Nhiệt độ cực đại cho phép khi ngắn mạch với thời gian không quá

5 giây là 1600C

3 CẢM BIẾN ÁP SUẤT

a Tiêu chí lựa chọn

• Dựa vào mức áp suất yêu cầu điều khiển là 9kg/cm2 = 8,8295bar nên ta phải chọn cảm biến áp suất có dải áp suất đo từ 0 - 10bar hoặc lớn hơn thì càng tốt, tuy nhiên giá thành sẽ cao hơn

• Cảm biến áp suất này phải làm việc được trong môi trường chấtkhí

(Trang 21 catalogue “CB, fuse of Rockwell.pdf”)

Relay quá áp suất:

Theo yêu cầu của đề là bảo vệ quá áp khi áp suất vượt quá 11 bar nên chọn dãy là 4 -17 bar đặt ở mức 11 bar theo yêu cầu

Chọn Relay của hãng Danfoss Mã 017-504666

6 BỘ CHUYỂN ĐỔI AC/12VDC

a Tiêu chí lựa chọn

• Điện áp đầu vào > 220VAC.

• Dòng điện đầu ra nhỏ hơn hoặc bằng dòng định mức cảm biến.

(Trang 1 “bộ chuyển đổi AC-DC.pdf”)

PHẦN 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN VÀ GIẢI THÍCH

1 Mạch động lực và mạch điều khiển

2 Tủ điện

a Liệt kê các phần tử trong mạch động lực

• Cảm biến áp suất: đo và phản hồi giá trị về biến tần

• Bộ chuyển đổi AC/DC cấp nguồn cho cảm biến

• MCCB: bảo vệ ngắn mạch, quá tải, sụt áp.

• Contactor: Thiết bị đóng cắt điều khiển

b Liệt kê các phần tử trong mạch điều khiển

• Contactor: cấp điện cho hệ thống và Relay ở mạch điều khiển

• Relay: tiếp điểm để Run/Stop biến tần

• Relay nội: ngắt hệ thống ra khỏi nguồn và hiển thi lỗi khi biếntần có lỗi

• CB: cách ly và bảo vệ mạch điều khiển

• Nút nhấn: ON/OFF và START/STOP

• Đèn báo: hiển thị trạng thái của hệ thống

3 Thuyết minh mạch điều khiển

+ Đóng MCCB 3 phase cấp điện cho mạch động lực.

+ Đóng CB 1 Phase cấp điện cho mạch điều khiển.

+ Nhấn START, cuộn dây contactor KM có điện, tiếp điểm 13-14 của KM đóng lại Đèn nguồn sáng(đèn vàng) Đồng thời 2 tiếp điểm thường mở 3-4 đóng lại hệ thống sẵn sàng hoạt động đèn Stop sáng( đèn đỏ).

+ Nhấn ON, relay R có điện đóng các tiếp điểm S1 cung cấp điện cho mạch động lực động cơ bắt đầu chạy thuận, đèn RUN báo sang(đèn xanh) đồng thời tiếp điểm duy trì đóng lại, tiếp điểm thường đóng mở ra ngắt đèn báo STOP tắt, động cơ bắt đầu chạy Khí được bơm vào bình trung gian qua van một chiều đến bình chứa khí, trên đường ống ta đặt một cảm biến áp suất để gửi tín hiệu về biến tần, biến tần sẽ so sánh với giá trị đặt và điều khiển tốc độ bơm để

ổn định áp suất máy nén khí.

+ Nhấn OFF, relay R mất điện, tiếp điểm S1 bên mạch động lực hở ra, động cơ ngừng hoạt động, khí được xả ra từ bình trung gian qua một van điện từ để động cơ khởi động lại nhẹ nhàng.

Khi áp suất trong bình chứa vươt quá 11 bar, tiếp điểm của relay quá áp1-2 hở, biến tần cũng như động cơ dừng hoạt động.

BẢO VỆ:

+ Khi xảy ra lỗi, Rơ le báo lỗi nhảy, tiếp điểm TB đóng lại, TC mở ra Khi đó 2 tiếp điểm 3-4 mở ra ngắt điện relay R các tiếp điểm relay R mở ra động cơ ngừng hoạt động Đèn báo lỗi ERROR sáng.

+ Bảo vệ ngắn mạch,quá tải,sụt áp: Khi xảy ra ngắn mạch, MCCB cắt ra, hệ thống ngừng hoạt động

+ Cầu chì cũng có tác dụng bảo vệ quá tải ngắn mạch sụt áp.

+ Dây PE bảo vệ chống dòng rò.

của động cơ

CÀI ĐẶT NÂNG CAO:

energy-saving function

kiệm nănglượngF9.09 Unit of acc/dec

khiển quá mức

protection modeselection

hạn dòng tựđộng

lỗi dùng tiếpđiểm thường

mở TC

F7.01 7 Ngõ vào báo

lỗi dùng tiếpđiểm thườngđóng TB