1
Với đề tài "Nâng cấp hệ thống đo lường và điều khiển
máy nén khí UK135/8T nhà máy xi măng Bỉm Sơn"
Phần I: TÌM HIỂU HỆ ĐO LƯỜNG ĐIỀU KHIỂN MÁY NÉN
KHÍ UK135/8T
CHƯƠNG 1 Tìm hiểu tổng quan về máy nén khí
1.1. Vai trò và chức năng của máy nén khí trong nhà máy
Nhiệm vụ của máy nén là nâng áp suất cho một chất khí nào đó và cấp
đủ lưu lượng cho các quá trình công nghệ khác, tạo ra sự tuần hoàn của lưu
thể trong chu trình hoặc duy trì áp suất chân không ( cô chân không, sấy
thăng hoa) cho các thiết bị khác.
Trong nhà máy xi măng nó có nhiệm vụ cụ thể là:
-Ổn định dòng chuyển động của liệu.
-Xử lý trường hợp liệu bị ùn tắc trong các ống dẫn.
-Trộ
n hay đồng nhất liệu trong quá trình cuối giữa Clanhke và các phụ gia.
1.2. Phân loại máy nén khí
Máy nén có thể phân loại như sau:
9 Máy nén làm việc theo nguyên lý thể tích gồm có máy nén pitông,
máy nén rôto cánh trượt, máy nén trục vít…
9 Máy nén ly tâm. 2
lưu thể, khi dung tích giảm về không được gọi là quá trình nén và đẩy lưu
thể. Cứ mỗi lần hút và đẩ
y máy vận chuyển một lượng lưu thể nhất định, 3
dung tích này phụ thuộc vào cấu tạo và vòng quay của máy cũng như tính
chất và áp lực của lưu thể. Trong quá trình máy hoạt động sự thay đổi trạng
thái của lưu thể luôn tuân theo định luật sau đây:
PV = const và PV
K
= const.
Trong đó:
P-là áp suất lưu thể;
V-là thể tích lưu thể;
k- hệ số ; k = 1,4;
Khi máy làm việc với lưu thể không co dãn ( V = const ) cần tránh tăng hay
giảm quá nhanh thể tích làm việc của máy để không làm hư hỏng máy hoặc
cháy động cơ do quá tải. Muốn thế cần chú ý:
- Trước khi cho máy chạy cần mở van phía cửa đẩy.
- Lắp van an toàn để xả nhanh lưu thể từ không gian nén sang không gian
hút của máy.
1.3.2 Nguyên lý ly tâm
Nguyên lý này giúp ta ngiên cứu chuyển
động của chất lỏng chứa đầy
trong kênh.
1.3.3 Nguyên lý cánh nâng
Đây là nguyên lý thể hiện chiều chuyển động của lưu thể cùng các lực
tác dụng lên cánh, nguyên lý này được ứng dụng trong các máy nén hướng
trục.
5
CHƯƠNG 2 Tìm hiểu cấu tạo và vận hành của máy nén khí
UK135/8T do Nga chế tạo
2.1. Cấu tạo của máy nén khí UK135/8T
-Gồm các động cơ bơm dầu phụ, bơm hút, đẩy, nguồn cung cấp cho
động cơ là nguồn 380/220v, tần số công nghiệp f = 50hz.
-Hệ thống bao gồm các ống hút và ống xả, các tuabin.
-Hệ thống van bao gồm:
9 Van tiết lưu.
9 Van nhánh.
9 Van dầu đẩy.
9 Van cấp nước.
9 Van thoát nước.
Xét cấu tạo của các van:
Van có ảnh hưởng r
thành các mạch dừng và các mạch khởi động.
2.2. Đặc tính kỹ thuật của máy nén khí UK135/8T
-Nguồn năng lượng cấp cho hệ thống tự động là nguồn 380/220v,tần số
f=50hz.
- Công suất định mức của mạng điều khiển va dòng không quá 4kw.
- Điều chỉnh áp suất được thực hiện bằng cách thay đổi năng suất của máy
nén khí từ 100% đến 0%. 7
Giới hạn điều chỉnh áp suất tuyệt đối :
UK-100/6,5 2.5 – 6.5 Kg/cm
2
UK- 135/8 3.0 – 7.8 Kg/cm
2
- Dừng sự cố máy nén khí đồng thời phát ra tín hiệu âm thanh, ánh sáng theo
các thông số sau đây :
9 Khi nhiệt độ ổ đỡ và nhiệt độ dầu ra khỏi ổ đỡ lên đến 80
0
C
9 Khi nhiệt độ khí trên đường ống chính lên đến 40
0
C .
9 Khi áp suất dầu trong ống chính giảm đến 0,5 Kg/cm
2
.
9 Khi lưu lượng nước giảm đến 60 m
3
KBO-III: sẵn sàng, chuẩn bị khởi động ở chế độ tự động.
• 3P: là rơle trung gian cho phép khởi động.
• 4P: báo hiệu động cơ đã được đóng điện qua cặp tiếp điểm БKC.
• 6P: rơle đ
iều khiển bơm dầu khởi động.
• 7P: rơle bảo vệ áp lực dầu.
• 8P: rơle chuẩn bị khởi động van nhánh.
• 9P: rơle chuẩn bị khởi động van tiết lưu.
• 10P: rơle bảo vệ áp lực nước qua cặp tiếp điểm PKC.
• 11P: rơle bảo vệ lưu lượng khí. Tác động khi lưu lượng khí giảm dưới
60 m
3
/p.
• 12P: rơle bảo vệ nhiệt độ dầu.
• 13P: rơle bảo vệ nhiệt độ khí.
• 14P: rơle trung gian.
• 15P: rơle sự cố máy nén khí.
• 16P: rơle kiểm tra tín hiệu đèn.
• 20P: rơle bảo vệ nhiệt độ gối đỡ.
• PB: rơle thời gian,
• TC1: đèn báo tủ đã được đóng điện. 9
• TC2: đèn báo cho phép khởi động.
• TC3: đèn báo động cơ đã đóng điện.
• TC4: đèn báo áp lực dầu thấp hơn định mức.
• TC5: đèn báo áp lực nước thấp hơn định mức.
• TC6: đèn báo bơm dầu phụ đã được đóng điện.
• TC7: đèn báo nhiệt độ dầu tăng quá định mức.
• K6-K7: điều khiển van nhánh.
• K8-K9,….
• БKC: tiếp điểm máy cắt dầu.
• PД1: tiếp điểm rơle áp lực dầu.
• TP1, TP2: đạt trích nhiệt độ dầu, nhiệt độ khí.
• CC: còi.
• KB3,KBO: công tắ
c cực hạn của van tiết lưu, van nhánh, van dầu đẩy,
van nước vào, van nước ra.
2.4. Vận hành máy nén khí
2.4.1. Chuẩn bị khởi động
Chuẩn bị khởi động máy cần tiến hành đưa các bộ phận điều chỉnh ở
vị trí mà nó thoả mãn cho khởi động máy nén khí một cách bình thường và
đóng bơm dầu khởi động từ tủ của máy.
Để chuẩn bị cho khởi động có thể
tiến hành tự động hoặc từ xa. Ban đầu nhấn nút K1, sau đó tiến hành các
bước :
- Khởi động bơm dầu phụ.
- Mở van nhánh.
- Sau khi mở hoàn toàn van nhánh, đóng van tiết lưu trên đường
ống hút.
- Mở van nước vào và nước ra.
- Đóng van trên đường ống đẩy. 11
Sau khi thực hiện tất cả các thao tác ở trên với giá trị bình thường của các
thông số thì đèn báo của bảng taplô bật sáng “cho phép khởi động” và chuẩn
bị mạng khởi động của động cơ.
Vị trí biên của các van được kiểm tra bằng các đèn của bảng taplô Mở -
thay đổi khí nén.
Hệ thống tự động điều chỉnh bao gồm :
- Chỉ số áp suất, cột áp suất điện từ xa.
- Cơ cấu thực hiện – van tiết lưu trên đườ
ng ống hút và van
nhánh.
- Công cụ thứ hai nối với các cơ cấu tín hiệu, thể hiện lưu lượng
trên đường ống chính của bộ tiêu thụ khí.
- Áp kế vi sai kiểu
дM.
Tiến hành điều chỉnh áp suất khí như sau :
Khi có sự thay đổi áp suất so với mức đã định, bộ phận điều chỉnh
điện tử phát tín hiệu cho các cơ cấu cơ khí thực hiện.
Bộ chỉnh điện sẽ đóng, mở van tiết lưu trên đường ống hút và van
nhánh. Việc đóng mở các van điều chỉnh được thực hiện bằng c
ơ cấu tín
hiêu của đồng hồ đo lưu lượng, phụ thuộc vào lưu lượng khí trên thang đo
trước của dụng cụ đo.
Khi lưu lượng khí thấp hơn so với giá trị cho trước theo thang chia
của dụng cụ đo thứ hai thì việc điều chỉnh được tiến hành bằng van nhánh.
2.4.4. Dừng máy nén khí
Dừng máy nén khí bình thường bằng cách quay khoá điều khiển KY
sang bên trái và tiến hành theo trình tự sau:
-
Van nhánh và van tiết lưu được chuyển sang mạng 220V
- Van nhánh được mở ra.
- Rơle trung gian mở hoàn toàn van nhánh, đóng van tiết lưu và
van chặn trên ống đẩy.
thì rơle tác động đóng bơm dầu khởi
động.
Tín hiệu sự cố báo cho rơle áp đã được tính toán có giá trị 0,5 Kg/cm
2
. 14
Bảo vệ máy nén khí khỏi việc giảm lưu lượng nước làm mát bằng rơle áp vi
sai. Khi có bất kỳ trạng thái sự cố nào đã được đề cập thì rơle sự cố sẽ tác
động. Nhờ đó mà máy nén khí dừng hoạt động theo chương trình sự cố.
Dừng sự cố phát các tín hiệu ánh sáng và âm thanh. Tín hiệu ánh sáng chỉ
cho ta thấy thông số nào dẫn đến dừng sự cố và được duy trì cho đến khi cắt
ngu
ồn điện từ bảng điều khiển.
Để quan sát sự làm việc của máy nén khí các thiết bị để kiểm tra các thông
số sau:
-Áp suất khí trên đường ống hút bằng áp kế chân không MBOIII-160.
-Áp suất khí trên đường ống đẩy bằng áp kế loại MOIII-160.
-Áp suất dầu trong ống chính loại MOIII-160.
Kiểm tra trực quan và ghi nhận trên biểu đồ bằng giấy mô tả lưu lượng khí
thực hiện bằng thiết bị
cấp 2 (đồng hồ đo KCд2 )
Kiểm tra dòng điện động cơ máy nén khí bằng Ampemet
2.5. Hoạt động của mạch điều khiển
2.5.1. Chuẩn bị khởi động
Nút ấn K1 “chuẩn bị khởi động”. Đóng mạch rơle 1P và 2P. Hai rơle
này sẽ tự duy trì qua tiếp điểm thường mở 2P và đóng công tắc cuối KBO-
III tiếp điểm thường đóng H3K 2P ngắt mạch khởi động van tiết lưu và van
nhánh khỏi bộ điều điện. Rơle 1P và 2P bằng tiếp điểm thường mở của mình
thì tiếp điểm thường đóng
của rơle 6P ngắt khởi động bơm dầu.
2.5.3 Dừng máy nén khí bằng cách quay khoá KY về bên trái
Qua tiếp điểm tức thời KY đóng điện cho rơle 1P và 2P, qua tiếp điểm còn
lại đóng điện cho rơle 14P. Các tiếp điểm thường mở của rơle 14P chuẩn bị
mạch đóng các rơle 7P,10P,12P,13P và mạch dừng
động cơ máy nén khí .
Tiếp điểm còn lại trong mạch CC1 và PB mở ra.
Rơle 1P và 2P tự duy trì thông qua tiếp điểm thường mở 14P và 2P. Tiếp
điểm 1P đóng mạch rơle thời gian PB, tiếp điểm thường đóng H
ξK của rơle
2P ngắt mạch làm việc của van nhánh và van tiết lưu ra khỏi đường ra của
bộ điều chỉnh điện. 16
Tiếp điểm 2P mở van nhánh. Tiếp điểm công tắc cuối van nhánh
KBO-II ngắt mạch rơle 8P, do đó tiếp điểm thường đóng 8P kín mạch để
đóng van tiết lưu và van chặn dầu đẩy.
Sau khi đóng van tiết lưu mạch dừng của động cơ máy nén khí thông
mạch và dừng động cơ máy nén khí khi ngắt mạch động cơ, rơle 4P sẽ mất
điện và mở tiế
p điểm 4P là đèn TC3 trên bảng táplô tắt ,khi đóng rơle thời
gian qua tiếp điểm thường mở 5P. Sau khi máy nén khí dừng 3 phút các tiếp
điểm 5PB, 6PB của rơle thời gian PB đóng van trên đường ống dẫn nước
vào và ra, 7PB của rơle thời gian cắt bơm dầu khởi động.
2.5.4 Khi có bất kỳ trạng thái sự cố nào xảy ra các thiết bị bảo vệ tương
ứng bắt đầu làm việc
Các ti
f) Đóng điện cho bơm dầu khởi động
g) Kiểm tra áp suất dầu trong hệ thống bôi trơn, áp suất phải đạt 1.2kg/cm2,
nhiệt độ dầu từ 30 – 35
0
C .
h) Kiểm tra phát hiện xử lý các điểm rò rỉ dầu bôi trơn, nước làm mát.
i) Khi đèn tín hiệu “cho phép khởi động” bật sáng chứng tỏ hệ thống điều
khiển hoạt động bình thường.
j) Ghi lệnh cho trạm PII 1 đưa máy cắt vào vị trí chuẩn bị khởi động máy
nén khí.
k) Trước khi khởi động phải kiểm tra một lần nữa để thấy sự bình thường.
m) Quay khoá KY sang bên phải để
đóng điện cho động cơ chính.
n) Lắng nghe máy khi tăng tốc và đến thời gian lấy đà kể từ khi khởi động
đến khi dạt tốc độ định mức.
o) Khi máy đạt tốc độ định mức phải theo dõi đồng hồ áp lực dầu đạt 1,5
kg/cm
2
.
p) sau khi chuyển bơm dầu phụ sang chế độ tự động, chỉnh van áp lực dầu
tới 1,2 kg/cm
2
18
q) Từ từ tăng tải cho máy nén khí bằng cách mở van tiết lưu và van dầu đẩy,
mở hoàn toàn và được kiểm tra bằng đèn tín hiệu trên bảng táp lô.
r) Điều chỉnh van tiết lưu, van nhánh để đạt áp suất 6 kg/cm
2
2
thì đóng bơm dầu khởi động.
Khi động cơ dừng hẳn thì cắt bơm dầu phụ, khoá van nước vào, nước
ra cắt điện tủ bảng điều khiển.
Khi dừng sự cố các thao tác tiếp theo cũng như bình thường.
19
CHƯƠNG 3 Hệ thống đo lường máy nén khí, thông số đo,
nguyên tắc và phương pháp đo
3.1 các thông số đo
-Đo áp suất.
-Đo nhiệt độ.
0
K và sôi ở 373,15
0
K. Theo nhiệt độ
cenxi t
0
C dưới áp suất tiêu chuẩn nước đông đặc ở o
0
C và sôi ở 100
0
C.
Vậy ta có biểu thức liên hệ giữa T
0
K và t
0
C :
T
0
(K) = t
0
(C) + 273,5.
Các điểm mốc chuẩn nhiệt độ thường được lấy bằng giá trị nhiệt độ biểu thị
trạng thái cân bằng giữa các pha của các nguyên tố dưới điều kiện tiêu
chuẩn:
Điểm chuẩn nhiệt độ
0
K
(n
0
F - 32) =
9
5
m
0
Ra – 273,15.
Trong mỗi khoảng nhiệt độ, sử dụng các thiết bị đo chuẩn khác nhau. Thiết
bị đo chuẩn cho khoảng nhiệt độ từ 13,81 đến 903,89
0
K là nhiệt kế điện trở
bạch kim còn khoảng nhiệt độ từ 630,74 đến 1064,43
0
C sử dụng thiết bị đo
chuẩn là cặp nhiệt điện Platinnorodi-Platin. 21
Ở máy nén khí UK135/8T khoảng nhiệt độ cần đo nằm ở mức một
cho nên dùng nhiệt kế điện trở để đo bao gồm: nhiệt độ khí nén, nhiệt độ khí
hút, nhiệt độ dầu trong ống góp, nhiệt độ gối đỡ. Nguyên lý đo nhiệt độ như
sau:
Dùng nhiệt kế điện trở.
Nhiệt kế điện trở là cảm biến đo nhiệ
t độ có thể sử dụng để đo nhiệt
độ trong khoảng từ -260 đến 750
0
C. Nguyên lý hoạt động của nhiệt kế điện
trở dựa vào sự phụ thuộc của điện trở của vật dẫn hay bán dẫn vào nhiệt độ
2
).
Để đo được các thông số nhiệt độ của máy nén người ta dùng can nhiệt điện
trở nhúng trực tiếp vào môi trường đo.
Sơ đồ cấu tạo của nó được mô tả như hình vẽ dưới: 22
Dây điện trở được quấn thành hai đường song song trên một tấm mica 1 có
khứa răng cưa, Hai đầu của điện trở được hàn lên hai dây nối 4 bằng bạc hai
lá mica2 được ép hai phía lá 1 để cách điện dây điện với vỏ, ống nhôm 3 bảo
vệ dây điện trở và các tấm mica khỏi sự tác động cơ học. Hai dây dẫn được
cách điện bằng các ống 5, còn đầu cuố
i của chúng được nối vào hai cốt đấu
8 để nối với mạch ngoài vỏ bảo vệ bằng kim loại 6 được gắn chặt lên đầu
nối 9 của can nhiệt điện trở. Hệ thống dây điện trở, dây dẫn và cốt đấu được
gắn chặt lên đầu nối qua tấm lót cách điện 7. Tấm lót này có vai trò ngăn
không cho nước vào can nhiệt điện trở 10 là nắp
đậy của can nhiệt điện trở.
Trong một số can nhiệt điện trở người ta ghép thêm các lá đủa mỏng đàn hồi
vào giữa các lá mica để giảm quán tính nhiệt và tăng khả năng truyền nhiệt
từ vỏ bảo vệ vào dây điện trở.
Can nhiệt điện trở dùng trong máy nén là can nhiệt điện trở bạch kim
TCП100( hoặc PT-100) có điện trở R
0
= 100Ω.
3.2.2. Đo áp suất chất lưu
Các thông số áp suất cần đo trong máy nén khí:
9 Áp suất dầu trong ống chính.
Phương pháp chuyển đổi tín hiệu: Bộ chuyển đổi áp điện. 24
Khi sử dụng vật trung gian là một cấu trúc áp điện, ta có thể chuyển
đổi trực tiếp ứng lực dưới tác dụng của lực F (do áp suất chất lưu gây nên)
thành tín hiệu điện Q. Thí dụ, nếu tạo điện cực kim loại trên một phiến mỏng
cắt từ tinh thể thạch anh theo hướng vuông góc với một trong ba trục điện
rồi tác dụng lên nó một lực cơ
học thì sẽ xảy ra hiện tượng phân cực điện:
Trên các bản cực kim loại xuất hiện các điện tích Q. Điện tích này tỷ lệ với
lực tác dụng:
Q = kF
Trong đó k là hằng số áp điện và F là lực tác động. Trường hợp thạch
anh, k = 2,32 .10
12−
culong/newton.
Cấu trúc của phần tử áp điện dạng ống cho phép tăng diện tích bằng cách
đơn giản hoá kiểu kết hợp các phần tử. Đối với cấu trúc loại này, điện tích
trên các bản cực được tính từ biểu thức:
Q = kF
22
D
4
d
dh
−
.
Trong đó D và d là đường kính trong và đường kính ngoài của ống, h là
chiều cao của phần phủ kim loại. Ống được làm bằng cách kết hợp hai phần
Copyright: Tài liệu đại học ©