TRƯỜNG ĐẠI HỌC VĂN LANG
KHOA NHIỆT LẠNH
BÀI GIẢNG MÔN HỌC
TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG LẠNH
GIẢNG VIÊN : ThS. NGUYỄN DUY TUỆ
2
TÀI LIỆU THAM KHẢO
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tự động hóa hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi
1. Tự động hóa hệ thống lạnh – Nguyễn Đức Lợi
2.
2.
Tự động điều khiển các quá trình Nhiệt Lạnh – TS. Trịnh
Tự động điều khiển các quá trình Nhiệt Lạnh – TS. Trịnh
Văn Dũng ( chủ biên )
Văn Dũng ( chủ biên )
3. Hand book of Air Conditioning and Refrigerant –
3. Hand book of Air Conditioning and Refrigerant –
Shan.K.Wang
Shan.K.Wang
4. Control systems and Application for HVACR –
4. Control systems and Application for HVACR –
Thomas J.Horan
Thomas J.Horan
3CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU
Vòng điều khiển ( Control loop ):
Vòng điều khiển ( Control loop ):Là hệ thống bao gồm nhiều phần tử với mục đích điều khiển một
Là hệ thống bao gồm nhiều phần tử với mục đích điều khiển một
đại lượng nào đó ( nhiệt độ, áp suất, độ ẩm ). Gồm các phần tử như:
đại lượng nào đó ( nhiệt độ, áp suất, độ ẩm ). Gồm các phần tử như:
sensor, bộ điều khiển, cơ cấu chấp hành, tác nhân được điều khiển,
sensor, bộ điều khiển, cơ cấu chấp hành, tác nhân được điều khiển,
đại lượng nhiễu…
đại lượng nhiễu…
4-
-
Sensor cảm nhận tín hiệu của biến điều khiển và đưa về bộ điều
Sensor cảm nhận tín hiệu của biến điều khiển và đưa về bộ điều
khiển
khiển- Bộ điều khiển nhận tín hiệu phản hồi từ sensor và tính toán sai số
- Bộ điều khiển nhận tín hiệu phản hồi từ sensor và tính toán sai số
so với điểm cài đặt và suất ra tín hiệu để điều khiển cơ cấu chấp hành
so với điểm cài đặt và suất ra tín hiệu để điều khiển cơ cấu chấp hành
( van, bướm gió )
( van, bướm gió )


Van tiết lưu tay. Căn cứ vào nhiệt độ ngoài bể đá và các đại
Van tiết lưu tay. Căn cứ vào nhiệt độ ngoài bể đá và các đại
lượng khác như nhiệt độ, lượng đá thu hoạch, sự bám tuyết Người
lượng khác như nhiệt độ, lượng đá thu hoạch, sự bám tuyết Người
ta dự đoán năng suất lạnh để chỉnh van tiết lưu
ta dự đoán năng suất lạnh để chỉnh van tiết lưu
VD: Cảm biến nhiệt độ ngoài trời
6-
-
Vòng điều khiển hở có thể dùng để bảo vệ hệ thống. Khi đó nó
Vòng điều khiển hở có thể dùng để bảo vệ hệ thống. Khi đó nó
xuất tín hiệu On hay Off để đóng ngắt tác nhân cần điều khiển.
xuất tín hiệu On hay Off để đóng ngắt tác nhân cần điều khiển.- Hoặc dùng trong việc điều chỉnh thời gian đóng mở máy.
- Hoặc dùng trong việc điều chỉnh thời gian đóng mở máy. +
+
Vòng điều khiển kín ( Close loop ):
Vòng điều khiển kín ( Close loop ):Có tín hiệu phản hồi sự thay đổi của biến điều khiển ( control
Có tín hiệu phản hồi sự thay đổi của biến điều khiển ( control

- Hệ điều khiển bằng điện – điện tử: Nếu phần tử cảm biến và truyền
tín hiệu đi là các bán dẫn, hệ được gọi là điện – điện tử hay gọi tắt là
tín hiệu đi là các bán dẫn, hệ được gọi là điện – điện tử hay gọi tắt là
điện tử. Cần lưu ý là ngay cả hệ điện tử thì nguồn năng lượng cung
điện tử. Cần lưu ý là ngay cả hệ điện tử thì nguồn năng lượng cung
cấp vẫn là điện.
cấp vẫn là điện.- Hệ điều khiển bằng khí nén ( Pneumatic ): Ở đây khí nén là nguồn
- Hệ điều khiển bằng khí nén ( Pneumatic ): Ở đây khí nén là nguồn
năng lượng để cung cấp cho bộ điều khiển để tạo ra lực tác dụng vào
năng lượng để cung cấp cho bộ điều khiển để tạo ra lực tác dụng vào
phần tử bị điều khiển ( van )
phần tử bị điều khiển ( van )- Hệ điều khiển tự cung cấp năng lượng: Năng lượng cần tạo ra lực
- Hệ điều khiển tự cung cấp năng lượng: Năng lượng cần tạo ra lực
mở van không cần lấy từ bên ngoài mà lấy từ chính tác nhân bị điều
mở van không cần lấy từ bên ngoài mà lấy từ chính tác nhân bị điều
khiển
khiển10Ví dụ:
Ví dụ:

13Ví dụ: Hệ thống điều khiển bằng khí nén
Ví dụ: Hệ thống điều khiển bằng khí nén14

2.3
2.3
Bộ điều khiển
Bộ điều khiển
:
:Bộ điều khiển sẽ đánh giá sự hoạt động của quá trình và xuất tín
Bộ điều khiển sẽ đánh giá sự hoạt động của quá trình và xuất tín
hiệu để điều khiển cơ cấu chấp hành, qua đó sẽ điều tiết tác nhân
hiệu để điều khiển cơ cấu chấp hành, qua đó sẽ điều tiết tác nhân
điều khiển . Ta sẽ có một số kiểu điều khiển như sau:
điều khiển . Ta sẽ có một số kiểu điều khiển như sau:+
+

+ Khi nhiệt độ lên 23 độC thì máy bắt đầu chạy lại
+ Khi nhiệt độ lên 23 độC thì máy bắt đầu chạy lại
.
.
15

16

+
+
Điều khiển 2 vị trí có thời gian trễ
Điều khiển 2 vị trí có thời gian trễ
:
:Do sự đáp ứng của bộ điều khiển không kịp thời do có sai số hoạt
Do sự đáp ứng của bộ điều khiển không kịp thời do có sai số hoạt
động. Sai số hoạt động này do thời gian trễ. Thời gian trễ do cảm
động. Sai số hoạt động này do thời gian trễ. Thời gian trễ do cảm
biến, do truyền tín hiệu, do thiết bị vận chuyển ( nước lạnh vào dàn
biến, do truyền tín hiệu, do thiết bị vận chuyển ( nước lạnh vào dàn
FCU, gió lạnh ), do cần thời gian để trao đổi nhiệt nên việc điều
FCU, gió lạnh ), do cần thời gian để trao đổi nhiệt nên việc điều

Thường được sử dụng cho hệ thống
Thường được sử dụng cho hệ thống
lớn có nhiều máy
lớn có nhiều máy
. Phương
. Phương
pháp này có ưu điểm hạn chế được sự sai lệch lớn công suất giữa
pháp này có ưu điểm hạn chế được sự sai lệch lớn công suất giữa
các kỳ. Nhưng việc điều khiển nhiệt độ cũng không chính xác
các kỳ. Nhưng việc điều khiển nhiệt độ cũng không chính xácPhương pháp điều khiển bước là thay đổi công suất theo từng
Phương pháp điều khiển bước là thay đổi công suất theo từng
bước, tránh công suất thay đổi quá đột ngột. Hệ điều hòa có điều
bước, tránh công suất thay đổi quá đột ngột. Hệ điều hòa có điều
khiển bước phải có nhiều tổ máy. Trong hệ thống này bộ điều
khiển bước phải có nhiều tổ máy. Trong hệ thống này bộ điều
khiển căn cứ vào tín hiệu của biến điều khiển sẽ tác động lên các rơ
khiển căn cứ vào tín hiệu của biến điều khiển sẽ tác động lên các rơ
le hay công tắc và làm thay đổi công suất thiết bị ra theo từng bước
le hay công tắc và làm thay đổi công suất thiết bị ra theo từng bước
hay giai đoạn.
hay giai đoạn. Ta nghiên cứu một ví dụ: Thiết bị điều khiển công số một hệ thống
Ta nghiên cứu một ví dụ: Thiết bị điều khiển công số một hệ thống
điều hòa gồm 3 cụm máy chiller.
điều hòa gồm 3 cụm máy chiller.

Khi nhiệt độ tăng
: Khi nước về t
: Khi nước về t
nv
nv
= 8,5oC chỉ có tổ máy I làm
= 8,5oC chỉ có tổ máy I làm
việc. Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng đến 9oC thì tổ máy II khởi động và
việc. Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng đến 9oC thì tổ máy II khởi động và
làm việc cùng tổ I. Nếu nhiệt độ tăng đến 9,5oC thì tổ máy thứ III
làm việc cùng tổ I. Nếu nhiệt độ tăng đến 9,5oC thì tổ máy thứ III
khởi động làm việc.
khởi động làm việc. *
*
Khi nhiệt độ giảm
Khi nhiệt độ giảm
: Khi nhiệt độ giảm xuống 7,5 oC thì tổ máy
: Khi nhiệt độ giảm xuống 7,5 oC thì tổ máy
thứ III ngừng hoạt động. Nếu tiếp tục giảm xuống 7oC thì tổ máy
thứ III ngừng hoạt động. Nếu tiếp tục giảm xuống 7oC thì tổ máy
II dừng tiếp. Nếu xuống 6,5oC thì dừng thêm tổ I.
II dừng tiếp. Nếu xuống 6,5oC thì dừng thêm tổ I.
20Ta nghiên cứu đồ thị thay đổi nhiệt độ và phụ tải:
Ta nghiên cứu đồ thị thay đổi nhiệt độ và phụ tải:

dừng khi nhiệt độ giảm xuống 7oC.
dừng khi nhiệt độ giảm xuống 7oC. + Máy III
+ Máy III
: Làm việc khi nhiệt độ tăng lên 9,5oC và dừng khi
: Làm việc khi nhiệt độ tăng lên 9,5oC và dừng khi
nhiệt giảm xuống 7,5oC
nhiệt giảm xuống 7,5oC
21Như vậy máy I làm việc nhiều nhất và máy III làm việc ít nhất. Để
Như vậy máy I làm việc nhiều nhất và máy III làm việc ít nhất. Để
tránh tình trạng đó trong mạch điện ngưòii ta có thiết kế công tắc
tránh tình trạng đó trong mạch điện ngưòii ta có thiết kế công tắc
chuyển mạch để đổi vai trò các máy cho nhau, tránh cho một máy
chuyển mạch để đổi vai trò các máy cho nhau, tránh cho một máy
nén bất kỳ làm việc quá nhiều trong khi máy khác hầu như không
nén bất kỳ làm việc quá nhiều trong khi máy khác hầu như không
hoạt động.
hoạt động. *
*
Ưu, nhược điểm của phương pháp điều khiển theo bước
Ưu, nhược điểm của phương pháp điều khiển theo bước
:

hoạt động. Khi biến điều khiển
hoạt động. Khi biến điều khiển
nằm trong khoảng cho phép thì
nằm trong khoảng cho phép thì
bộ điều khiển sẽ ngừng cấp tín hiệu
bộ điều khiển sẽ ngừng cấp tín hiệu
cho cơ cấu chấp hành và nó
cho cơ cấu chấp hành và nó
sẽ giữ ở vị trí hold. Như vậy cần yêu cầu cơ cấu chấp hành khá đặc
sẽ giữ ở vị trí hold. Như vậy cần yêu cầu cơ cấu chấp hành khá đặc
biệt. Cơ cấu chấp hành ( mô tơ mở van ) có thể quay theo chiều
biệt. Cơ cấu chấp hành ( mô tơ mở van ) có thể quay theo chiều
kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ. Khi cấp tín hiệu vào
kim đồng hồ hay ngược chiều kim đồng hồ. Khi cấp tín hiệu vào
cuộn dây common và cuộn CW ( clock wise ) thì van sẽ mở theo
cuộn dây common và cuộn CW ( clock wise ) thì van sẽ mở theo
chiều kim đồng hồ. Khi cấp vào cuộn common và COW thì van sẽ
chiều kim đồng hồ. Khi cấp vào cuộn common và COW thì van sẽ
quay chiều ngược lại. Khi không có tín hiệu cấp vào thì nó sẽ ở vị
quay chiều ngược lại. Khi không có tín hiệu cấp vào thì nó sẽ ở vị
trí giữ.
trí giữ.
25đ Cộ
23đ Cộ
SP=24đ Cộ
23*
*


25đ Cộ
23đ Cộ
SP=24đ Cộ
25+
+
Điều khiển tỉ lệ P
Điều khiển tỉ lệ P
:
:Với phương pháp này bộ điều khiển sẽ xuất tín hiệu về cơ cấu
Với phương pháp này bộ điều khiển sẽ xuất tín hiệu về cơ cấu
chấp hành điều tiết tác nhân điều khiển sao cho tỷ lệ với độ lệch
chấp hành điều tiết tác nhân điều khiển sao cho tỷ lệ với độ lệch
của biến điều khiển so với điểm cài đặt
của biến điều khiển so với điểm cài đặt