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.
-Trộn 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:
 Máy nén làm việc theo nguyên lý thể tích gồm có máy nén pitông,

máy
nén rôto cánh trượt, máy nén trục vít…
 Máy nén ly tâm.
1
 Máy nén làm việc theo nguyên lý cánh nâng.
 Máy nén tuye.
 Máy nén một hoặc nhiều cấp.

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.
1.3.4 Nguyên lý phun tia
Nguyên lý này dựa trên định luật bảo toàn năng lượng của dòng lưu
thể, khi áp suất tăng lên thì vận tốc giảm đi hoặc ngược lại, năng suất và áp
suất của máy tuỳ thuộc vào vận tốc chất lưu.
1.4. Vai trò chức năng của hệ thống đo lường, điều khiển máy nén
Để đảm bảo hoạt động của máy nén cũng như năng suất hoạt động của
máy cần phải có hệ thống đo giám sát các thông số chất lưu, các thông số đó
là: nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, từ các thông số đo được gửi về người vận

van phụ thuộc vào độ lớn máy nén khí. Vật liệu chế tạo đĩa van là: gang thép
45 hay thép 40X. Lợi tì cho lá van phải có độ bóng ▼9 hoặc ▼10, các bề
mặt còn lại của đĩa van chỉ cần có độ bóng ▼7 là được.
Lá van làm việc ở chế độ nặng tải, tần số chu kỳ của nó đúng bằng số vòng
quay của trục máy. Vì vậy vật liệu chế tạo lá van phải là thép lò xo như 70C
2
XA, hoặc Y10A, hoặc 30XГCA. Độ cứng của lá van là HRC48-54. Lá van
hình tròn hoặc vành khăn có chiều dày từ 1,5÷2mm.
-Thùng dầu.
-Máy lọc không khí.
-Cơ cấu truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ.
-Hệ thống bảo vệ bao gồm:
 Các đèn báo khi xảy ra sự cố.
 Các chuông báo tín hiệu âm thanh khi có sự cố.
-Hệ thống đo và giám sát các thông số bao gồm: nhiệt độ, áp suất, lưu lượng
các thông số trên được đo và kiểm tra bằng các thiết bị đo
Dòng điện trong các động cơ máy nén được đo bằng Ampemet.
-Hệ thống khởi động và dừng động cơ được điều khiển tại tủ điều khiển bao
gồm các công tắc tơ, rơle, aptomat, khởi động từ và các khoá điều khiển tạo
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%.
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

2.3.2. Hệ thống rơle mạch điều khiển
• 1P và 2P là cặp rơle trung gian tự duy trì cùng với công tắc cuối

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 điều 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.
• 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.

• KB3,KBO: công tắc 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.
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 -
Đóng. Trạng thái làm việc của các động cơ điện được kiểm tra bằng các đèn
tín hiệu. Các vị trí của van tiết lưu và van nén được kiểm tra bằng vị trí của
các kim đồng hồ (%). Công việc chuẩn bị khởi động động cơ được kiểm tra
bằng đèn tín hiệu ánh sáng màu xanh lá cây với hiệu lệnh “mạch khởi động”.
Trong trường hợp khởi động từ xa tất cả các bộ phận kiểm soát và điều
chỉnh được điều khiển bằng các nút bấm của điều khiển từ xa, khởi động
bơm dầu được đóng khi quay khoá sang vị trí điều khiển tù xa.
2.4.2. Khởi động máy nén khí
Khi khởi động máy nén khí cần phải quay khóa KY sang bên phải,sau
đó :

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.
- Sau khi đóng van tiết lưu thì dừng động cơ điện của máy nén
khí.
- Theo áp suất dầu trong ống chính, đóng khởi động bơm dầu.
- Trong quá trình máy nén khí làm việc theo quán tính, rơle thời
gian đóng van dẫn nước vào, thoát nước ra ngắt bom dầu và
khởi động.
Chuẩn bị dừng động cơ điện được kiểm tra bằng đèn đỏ và ám hiệu “mạch
dừng”.
Dừng sự cố máy nén khí tuabin khác với việc dừng máy nén khí ở chế độ
bình thường ở chỗ động cơ điện được ngắt ngay lập tức khi bất cứ một thông
số nào làm việc bất bình thường mà đã được tính trước bằng thiết bị bảo vệ
sự cố.
Tiếp theo việc dừng cũng giống như việc dừng bình thường trên tủ điều
hành trường hợp bất khả kháng được tính trước bằng nút dừng sự cố của
máy nén khí tuabin.
Khi ấn nút dừng sự cố, máy nén khí tuabin dừng trong bất kì trạng thái sự cố
nào nghĩa là động cơ điện được ngắt ngay lập tức.
2.4.5. Hệ thống bảo vệ và hệ thống kiểm tra
Bảo vệ máy nén khí khi nhiệt độ tăng cao ở ổ đỡ bằng dụng cụ KCM
đồng bộ với nhiệt kế điện trở.
Bảo vệ tăng nhiệt độ dầu bôi trơn và nhiệt độ khí trong ống đẩy bằng rơle

mở van cấp nước và thoát nước, đóng van trên đường ống đẩy. Đồng thời
chuẩn bị đóng mạch rơ le thời gian PB và đóng khởi động bơm dầu phụ.
Sau khi hoàn thành các thao tác trên rơle chuẩn bị khởi động 3P bắt
đầu làm việc, mà nhờ có các tiếp điểm thường mở đóng mạch đèn trên bảng
táplô “cho phép khởi động” và chuẩn bị mạch khởi động cho động cơ máy
nén khí.
2.5.2. Khởi động máy nén khí bằng cách quay khoá KY sang bên phải
Sự tiếp xúc tức thời của khóa KY sẽ đóng mạch khởi động động cơ

máy nén khí, các tiếp điểm rơle còn lại ngắt mạch rơle 14P và các tiếp điểm

thường mở 14P trong các mạch rơle 7P,10P,13P được tách ra đảm bảo bảo

vệ thông tin khi có sự quay trở lại bất kỳ một thông số nào đó từ trạng thái

sự cố sang trạng thái bình thường. Khi động cơ vừa khởi động tiếp điểm

máy mát dầu БKC từ trạm PП1 đóng lại trên rơle 4P có điện và đèn TC3

sáng trên bảng táplô báo hiệu “động cơ đã đóng điện”. Rơle trung gian 5P và
rơle thời gian PB có điện. Sau khi máy nén khí khởi động xong , các tiếp

điểm rơle thời gian đóng làm mở van tiết lưu và mở van khí trên ống đẩy.

Các công tắc cuối ngắt mạch rơle 1P, 2P, 3P đèn báo trên bảng táplô TC2

“cho phép khởi động ” tắt tiếp điểm thường đóng 2P chuyển khởi động van

tiết lưu và van nhánh từ nguồn 220v sang chế độ làm việc của bộ phận điều


nén khí được cài đặt bằng chương trình sự cố.
Tiếp điểm 15P đóng mạch còi
Tín hiệu âm thanh do nhân viên điều hành ngắt bằng cách quay khoá KY

sang bên trái.
Kiểm tra tín hiệu đèn có thể tiến hành trực tiếp ấn nút K3.
2.5.5. Quy trình vận hành máy nén khí tại tủ điều khiển

Gồm các bước sau :
a ) Kiểm tra lượng dầu bôi trơn trong thùng chứa, mức dầu phải ở vạch trên
của thang đo.
b) Kiểm tra máy lọc không khí KдM2006.
c) Kiểm tra vị trí các khoá : Khoá KY phải ở vị trí STOP, nghĩa là lá cờ đỏ ở
vị trí thẳng đứng còn lá cờ xanh quay sang bên trái. Các khoá đóng mở các
bộ phận điều chỉnh và kiểm soát cảu khởi động bơm dầu phải ở vị trí “từ

xa”.
d) Đóng Áptômát A8 đuă nguồn vào tủ điều khiển, ấn nút kiểm tra tín hiệu
đèn của hệ thống.
e) Ấn các nút, khóa để đưa các van vào vị trí được ghi trên bảng táplô, kiểm

tra trạng thái đóng điện của các động cơ, đèn chỉ báo.
 Van tiết lưu đóng
 Van nhánh mở
 Van dầu đẩy đóng
 Van cấp nước mở
 Van thoát nước mở
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,


s) Khi vận hành bình thường máy nén khí UK135/8T có trị số của các thông

số
kiểm tra là:
• Áp suất khí nén 6 kg/cm
2
.
• Áp suất dầu 1.2 kg/cm
2
.
• Năng suất máy 8200m
3
/h.
• Nhiệt độ ổ trục < 80
0
C .
• Nhiệt độ khí nén 35÷50
0
C .
• Nhiệt độ khí hút 20÷30
0
C .
• Nhiệt độ dầu trong ống góp 40÷50
0
C .
• Mức chênh lệch nhiệt độ khí làm mát động cơ là 18
0
C .

t)Trình tự dừng máy nén khí:

0
K) hoặc cũng có thể

sử dụng nhiệt độ cenxi (
0
C ). Giá trị hai nhiệt độ này bằng nhau nhưng mốc

tính khác nhau T
0
K được gọi là nhiệt độ tuyệt đối, theo nhiệt độ này dưới
áp

suất tiêu chuẩn nước đông đặc ở 273
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 ,
0
F và
0
Ra như sau:
t
0
(C ) = T
0
(K) – 273,15
=
5
(n
0
F - 32)
=
9
5
m
0
Ra – 273,15.
9
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

kim, trong khoảng nhiệt độ thay đổi từ 0 đến 660
0
C thì mối liên hệ giữa
điện

trở và nhiệt độ của bạch kim được mô tả theo công thức:
R
t
= R
0
(1+
3,64.10
−
3
t – 5,8.10
−7
t
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:
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 cuối 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

Đo các áp suất chất lưu chuyển động được thực hiện bằng cách nối hai đầu
ra của ống Pitot hai cảm biến, một cảm biến đo áp suất tổng cộng và một
cảm biến đo áp suất tĩnh, trang bị trực tiếp một ăngten là ống Pitot với hai
cảm biến áp suất kích thước nhỏ để đo áp suất động. Các màng của cảm biến
này được đặt sao cho một màng vuông góc với dòng chảy và màng thứ hai
song song với trục ống.
Phương pháp chuyển đổi tín hiệu: Bộ chuyển đổi áp điện.
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
4dh
.
D
2
− d