Đề tài
Nâng cấp hệ thống đo
lường và điều khiển máy
nén khí UK135/8T nhà máy
xi măng Bỉm Sơn 1
Với đề tài "Nâng cấp hệ thống đo lường và điều khiển
máy nén khí UK135/8T nhà máy xi măng Bỉm Sơn"
, máy nén hơi Freon…
Theo đặc điểm cấu tạo: máy nén kín, nửa kín và nưa hở (đối với động
cơ ).
1.3. Tổng quan về nguyên lý hoạt động của máy nén khí
Nguyên lý hoạt động:
Máy nén là nhóm máy công tác trong các loại máy thuỷ lực.Khi đi qua
máy công tác, lưu thể thu nhận năng lượng. Ngược lại khi đi qua máy động
lực thì lưu thể cho năng lượng. Trong quá trình nhận hay cho năng lượng
của lưu thể đều tuân theo định lu
ật Becnuli.
Các máy công tác làm việc theo nguyên lý chính sau đây :
9 Nguyên lý thể tích.
9 Nguyên lý cánh nâng.
9 Nguyên lý ly tâm.
9 Nguyên lý phun tia.
1.3.1 Nguyên lý thể tích
Nguyên lý thể tích được ứng dụng và thiết kế để chế tạo máy nén. Ở
các máy nén thì lưu thể là các chất khí hay hơi. Nguyên lý chính của máy là
tạo ra một dung tích thay đổi từ nhỏ đến lớn và ngược lại, khi dung tích của
máy tăng từ giá trị bằng không đến giá trị lớn nhất được gọi là quá trình hút
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
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
hành sẽ dựa vào đ
ó để điều chỉnh sao cho máy luôn hoạt động ở chế độ an
toàn, đúng các thông số kỹ thuật cho phép, hoặc các thông số đo sẽ được
chuyển thành các tín hiệu điện áp hoặc dòng điện bằng các bộ chuyển đổi để
đưa vào các đầu vào của PLC.
Hệ thống điều khiển máy nén khí nhằm thay đổi các thông số chất lưu
ở giới hạn cho phép, ổn định hoạ
t động của máy, giúp cho việc khởi động và
dừng máy. Mạch điều khiển là các mạch điện gồm các rơle, rơle thời gian,
các công tắc tơ, áptômát, khởi động từ, các khoá điều khiển tạo thành các
mạch dừng, mạch khởi động, mạch bảo vệ lắp trên các tủ điều khiển.
Đĩa van được khoan và tạo ra các lỗ van. Kích thước đĩa van, kích thước lỗ
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 v
ậy 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:
9 Các đèn báo khi xảy ra sự cố.
9 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 l
ượng
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%.
c bằng
tay.
- Kích thước tủ điều khiển 2.200 x 1.200 x 600 mm.
Tủ phân phối 1.920 x 900 x 435 mm.
2.3. Sơ đồ nguyên lý điện
2.3.1. Sơ đồ nguyên lý điện đo lường và điều khiển, bảo vệ máy nén khí
UK135/8T (hệ thống điều khiển)
8
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 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.
n van tiết lưu.
• A2: aptomat đóng điện van nhánh.
• A3: aptomat đóng điện van đẩy.
• A4: aptomat đóng điện van nước vào.
• A5: aptomat đóng điện van nước ra.
• A6: aptomat đóng điện bơm dầu khởi động.
• A7: aptomat tổng.
• A8: aptomat tủ điều khiển.
• MП1: khởi động từ van tiết lưu.
• MП2: khở
i động từ van nhánh.
• MП3: khởi động từ van dầu đẩy.
• MП4: khởi động từ van nước vào.
• MП5: khởi động từ van nước ra.
• MП6: khởi động từ bơm dầu khởi động. 10
• MПO: Mở.
• MПZ: Đóng.
• K4: nút ấn đóng van tiết lưu.
• K5: nút ấn mở van tiết lưu.
• 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,
u 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 :
- Đóng điện động cơ máy nén khí và đèn “động cơ đã đóng điện”
sáng lên.
- Vì cùng đồng thời làm việc nên áp suất dầu của máy bơm dầu
cơ học (bơm dầu chính) tăng lên, do v
ậy rơle áp lực dầu sẽ ngắt
bơm dầu khởi động, tín hiệu “bơm dầu phụ làm việc” bị tắt.
- Sau 3 phút khi động cơ điện máy nén khí làm việc rơle thời
gian mở đường ống đẩy vào ống hút.
- Sau khi mở van trên đường ống đẩy, van tiết lưu và van nhánh
được chuyển sang hệ thống tự động điều chỉnh. Tín hiệu ánh
sáng “cho phép khởi
động” bị tắt.
2.4.3. Điều chỉnh tự động 12
Hệ thống điều chỉnh tự động chế độ công nghệ của máy nén tuabin
dùng để giữ áp suất định trước của đường ống chính không phụ thuộc vào sự
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
- 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 t
ăng nhiệt độ dầu bôi trơn và nhiệt độ khí trong ống đẩy bằng rơle
nhiệt PT – 200. Bảo vệ áp suất dầu bằng rơle áp lực kiểu P
д
-R-01.
Khi áp suất dầu hạ thấp đến 97 Kg/cm
2
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
Sau khi hoàn thành các thao tác trên rơle chuẩn bị khởi động 3P bắt
đầu làm việc, mà nhờ có các tiếp điểm thườ
ng mở đóng mạch đèn trên bảng
táplô “cho phép khởi động” và chuẩn bị mạch khởi động cho động cơ máy
nén khí. 15
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 t
ắc 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
chỉnh điện. Tiếp điểm thường mở 1P ngắt nguồn điện của rơle thời gian PB.
Cùng lúc động cơ khởi độ
ng, bộ tăng tốc của máy nén khí làm cho bơm dầu
chính làm việc khi áp lực dầu lớn hơn 0.7kg/cm
2
thì tiếp điểm thường đóng
của rơle 6P ngắt khởi động bơm dầu.
sự cố, mà nó đưa tín hiệu và ngắt động cơ điện .Sự dừng tự động của máy
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 tiế
p 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 17
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.
9 Van tiế
t lưu đóng
9 Van nhánh mở
9 Van dầu đẩy đóng
9 Van cấp nước mở
9 Van thoát nước mở
f) Đóng điện cho bơm dầu khởi động
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:
Mở toàn bộ van nhánh - Đóng van tiết lưu, van dầu đẩy. Quay khoá
KY sang bên trái dừng động cơ chính. Khi áp suất dầu 0.8 đến 10 kg/cm
2
3.2. Nguyên tắc và phương pháp đo
3.2.1. Đo nhiệt độ
Các thông số nhiệt cần đo trong máy nén khí:
9 Nhiệt độ ổ đỡ.
9 Nhiệt độ dầu.
9 Nhiệt độ khí trên đường ống chính.
Tổng quan chung về đo nhiệt độ.
Nhiệt độ là đại lượng ảnh hưởng trực tiếp lên ch
ất lượng của hầu hết
các quá trình công nghệ. Vì vậy thiết bị đo nhiệt độ tồn tại ở mọi nơi trong
đời sống và kỹ thuật.
Nhiệt độ là đại lượng vật lý biểu thị mức độ nóng lạnh của vật thể và
môi trường. Giá trị của nhiệt độ đặc trưng cho năng lượng động học trung
bình chuyển động của các phầ
n tử vật chất. Nó là một trong những thông số
của trạng thái nhiệt. 20
Đơn vị đo nhiệt độ thường sử dụng là Kenvin (
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
C
Điểm sôi của hydro 20,28 -252,87
Điểm sôi của oxy 90,188 -182,962
Điểm đông đặc của nước 2 73,15 0
Điểm sôi của nước 373,15 100
Điểm nóng chảy của kẽm 692,63 419,58
Điểm nóng chảy của bạc 1235,08 961,93
Điểm nóng chảy của vàng 1337,58 1064,43
Một số nước phương tây sử dụng thang nhiệt độ Pharenhait(
0
F) và Renkin(
0
Ra). Mối liên hệ giữa
0
K,
0
C ,
0
F và
0
Ra như sau:
t
0
(C ) = T
0
(K) – 273,15 =
9
5
(n
R
t
= f(R
0
,t).
Trong đó: R
0
là nhiệt độ ở 0
0
C .
R
t
là nhiệt độ ở t
0
C .
Nhiệt kế điện trở sử dụng ở máy nén khí này được chế tạo từ dây dẫn là bạch
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
−
9 Áp suất dầu trong ống chính.
9 Áp suất khí trên đường ống xả, ống hút. 23
9 Áp suất dầu trong ống góp.
Áp suất là một trong các thông số quan trọng nhất của chất lưu.
Đo áp suất chất lưu chuyển động:
Khi chất lưu chuyển động cần phải tính đến ba dạng áp suất cùng tồn tại : áp
suất tĩnh Ps của chất lưu không chuyển động, áp suất động Pd do chuyển
động với vận tốc V của chất lưu gây nên và áp suất tổng cộ
ng Pt là tổng của
hai áp suất trên:
Pt = Ps + Pd.
Áp suất động tác dụng lên mặt phẳng đặt vuông góc với dòng chảy sẽ làm
tăng áp suất tĩnh và có giá trị tỷ lệ với bình phương vận tốc. Nghĩa là:
Pd =
2
2
v
ρ
.
Trong đó ρ là khối lượng riêng của chất lưu.
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.
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
tử phân cực ngược với mặt đối xứng. Các cảm biến áp điện có thể được
giảm thiểu kích thước một cách dễ dàng. Trong trường hợp ống dạng hình
trụ có thể giảm đường kính xuống vài mm.
Copyright: Tài liệu đại học ©