Nâng cấp hệ thống đo lường và điều khiển máy nén khí UK135/8T nhà máy xi măng Bỉm Sơn

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay ở tất cả các nhà máy và xí nghiệp công nghiệp đều trang bị các hệ thống tự động hoá ở mức cao. Các hệ thống này nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất, gải phóng người lao động ra khỏi những vị trí độc hại … Các hệ thống tự động hoá giúp chúng ta theo dõi, giám sát quy trình công nghệ thông qua các chỉ số của hệ thống đo lường kiểm tra. Các hệ thống tự động hoá thực hiện chức năng điều chỉnh các thông số công nghệ nói riêng và điều khiển toàn bộ quy trình công nghệ hoặc toàn bộ xí nghiệp nói chung .Hệ thống tự động hoá đảm bảo cho quy trình công nghệ xảy ra trong điều kiện cần thiết và đảm bảo nhịp độ sản xuất mong muốn của từng công đoạn trong quy trình công nghệ. Chất lượng của sản phẩm và năng suất lao động của các phân xưởng, của từng nhà máy, xí nghiệp phụ thuộc rất lớn vào chất lượng làm việc của các hệ thống tự động hoá này. Để phát triển sản xuất, ngoài việc nghiên cứu hoàn thiện các quy trình công nghệ hoặc ứng dụng công nghệ mới, thì một hướng nghiên cứu không kém phần quan trọng là nâng cao mức độ tự động hoá các quy trình công nghệ. Do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vi điện tử và công nghệ chế tạo cơ khí chính xác, các thiết bị đo lường và điều khiển các quy trình công nghệ càng được chế tạo tinh vi, làm việc tin cậy và chính xác. Tuy nhiên các hệ thống còn phụ thuộc rất lớn vào khả năng vận hành sử dụng hệ thống này của đội ngũ kỹ sư, kỹ thuật viên làm việc trực tiếp ở các nhà máy, xí nghiệp. Mặc dù việc vận hành sử dụng hệ thống thiết bị tự động hoá là nhiệm vụ của các kỹ sư và các kỹ thuật viên được đào tạo trong lĩnh vực điều khiển tự động, nhưng các kỹ sư công nghệ cũng cần tiếp cận tốt các hệ thống này để theo dõi, nghiên cứu các diễn biến của các quá trình công nghệ. Các hệ thống tự động hoá là phương tiện tốt nhất để các kỹ sư có thể đi sâu nghiên cứu các quá trình công nghệ, từ đấy có thể đưa ra những giải pháp nâng cao chất lượng của quy trình công nghệ. Với đề tài "Nâng cấp hệ thống đo lường và điều khiển máy nén khí UK135/8T nhà máy xi măng Bỉm Sơn" là một ứng dụng tự động hoá trong quá trình sản xuất, em hy vọng đề tài sẽ được đưa vào thực tế trong nhà máy, nâng cao năng suất hoạt động và chất lượng sản phẩm cũng như nâng cao chất lượng quá trình điều khiển giám sát của nó, giảm giá thành trong sản xuất. Trong quá trình làm đồ án tuy đã rất cố gắng nhưng do thời gian hạn chế và các thiết bị thực hiện chưa có nên không tránh khỏi những thiếu xót. Em rất mong được những ý kiến bổ xung đóng góp của các thầy cô và các bạn để em có thể phát triển đề tài đưa vào thực tế sản xuất hiện nay. 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. Máy nén làm việc theo nguyên lý cánh nâng. Máy nén tuye. Máy nén một hoặc nhiều cấp. Theo đối tượng nén: máy nén không khí, máy nén khí CO, máy nén hơi NH, 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 luật Becnuli. Các máy công tác làm việc theo nguyên lý chính sau đây : Nguyên lý thể tích. Nguyên lý cánh nâng. Nguyên lý ly tâm. 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 đẩy máy vận chuyển một lượng lưu thể nhất định, 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 = 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 hành sẽ dựa vào đó 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 hoạt 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. 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: Van tiết lưu. Van nhánh. Van dầu đẩy. Van cấp nước. Van thoát nước. Xét cấu tạo của các van: Van có ảnh hưởng rất lớn đến hệ số cấp của máy nén khí. Nhiệm vụ của chúng là phải đóng mở đúng lúc, khi đóng phải kín, khi mở phải ít gây tổn thất trở lực, tuổi thọ cao, dễ chế tạo, dễ thay thế, không tạo ra nhiều không gian chết. Các bộ phận chính trong mỗi van là: đĩa van, lá van, lò xo, chụp dẫn hướng. 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 vậy vật liệu chế tạo lá van phải là thép lò xo như 70CXA, 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 UK- 135/8 3.0 – 7.8 Kg/cm - Dừng sự cố máy nén khí đồng thời phát ra tín hiệu âm thanh, ánh sáng theo các thông số sau đây : Khi nhiệt độ ổ đỡ và nhiệt độ dầu ra khỏi ổ đỡ lên đến 80C Khi nhiệt độ khí trên đường ống chính lên đến 40C . Khi áp suất dầu trong ống chính giảm đến 0,5 Kg/cm. Khi lưu lượng nước giảm đến 60 m/ h. Kiểm tra trực quan : Áp suất khí trên đường ống xả. Áp suất khí trên đường ống hút. Áp suất dầu trong ống góp. Lưu lượng khí cần thiết so với nguồn cấp. Dòng điện của động cơ điện của máy nén khí. - Bộ phận điều chỉnh có thể thực hiện điều khiển tự động từ xa hoặc 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) 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/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. TC8: đèn báo nhiệt độ khí tăng quá định mức. TC12: đèn báo nhiệt độ gối đỡ tăng quá định mức. TC13: đèn báo rơle bảo vệ động cơ điện tác động, K1: nút ấn đưa máy làm việc ở chế độ tự động. K2: nút ấn dừng sự cố. K3: nút ấn thử tín hiệu đèn. A1: aptomat đóng điện 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: khởi 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. 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 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 : 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 vậy 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 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 đường 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 cơ 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. 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 nhiệt PT – 200. Bảo vệ áp suất dầu bằng rơle áp lực kiểu Pд-R-01. Khi áp suất dầu hạ thấp đến 97 Kg/cm 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. 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 nguồn 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 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 chỉnh điện. Tiếp điểm thường mở 1P ngắt nguồn điện của rơle thời gian PB. Cùng lúc động cơ khởi động, bộ tăng tốc của máy nén khí làm cho bơm dầu chính làm việc khi áp lực dầu lớn hơn 0.7kg/cm thì tiếp điểm thường đóng của rơle 6P ngắt khởi động bơm dầu. 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 HξK của rơle 2P ngắt mạch làm việc của van nhánh và van tiết lưu ra khỏi đường ra của bộ điều chỉnh điện. 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 tiếp 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 tiếp điểm thường mở của rơle trung gian sẽ đóng mạch cho rơle 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 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, nhiệt độ dầu từ 30 – 35C . 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. p) sau khi chuyển bơm dầu phụ sang chế độ tự động, chỉnh van áp lực dầu tới 1,2 kg/cm 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. 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. Áp suất dầu 1.2 kg/cm. Năng suất máy 8200m/h. Nhiệt độ ổ trục < 80C . Nhiệt độ khí nén 35÷50C . Nhiệt độ khí hút 20÷30C . Nhiệt độ dầu trong ống góp 40÷50C . Mức chênh lệch nhiệt độ khí làm mát động cơ là 18C . 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 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. 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. -Đo lưu lượng. 3.2. Nguyên tắc và phương pháp đo 3.2.1. Đo nhiệt độ Các thông số nhiệt cần đo trong máy nén khí: Nhiệt độ ổ đỡ. Nhiệt độ dầu. Nhiệt độ khí trên đường ống chính. Tổng quan chung về đo nhiệt độ. Nhiệt độ là đại lượng ảnh hưởng trực tiếp lên chất 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 phần tử vật chất. Nó là một trong những thông số của trạng thái nhiệt. Đơn vị đo nhiệt độ thường sử dụng là Kenvin (K) hoặc cũng có thể sử dụng nhiệt độ cenxi (C ). Giá trị hai nhiệt độ này bằng nhau nhưng mốc tính khác nhau TK được gọi là nhiệt độ tuyệt đối, theo nhiệt độ này dưới áp suất tiêu chuẩn nước đông đặc ở 273K và sôi ở 373,15K. Theo nhiệt độ cenxi tC dưới áp suất tiêu chuẩn nước đông đặc ở oC và sôi ở 100C. Vậy ta có biểu thức liên hệ giữa TK và tC : T(K) = t(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 K 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(F) và Renkin(Ra). Mối liên hệ giữa K,C ,F và Ra như sau: t (C ) = T(K) – 273,15 = (nF - 32) = mRa – 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 903,89K là nhiệt kế điện trở bạch kim còn khoảng nhiệt độ từ 630,74 đến 1064,43C sử dụng thiết bị đo chuẩn là cặp nhiệt điện Platinnorodi-Platin. 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 nhiệt độ có thể sử dụng để đo nhiệt độ trong khoảng từ -260 đến 750C. 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 của nó theo công thức: R = f(R,t). Trong đó: R là nhiệt độ ở 0C . R là nhiệt độ ở tC . 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 660C thì mối liên hệ giữa điện trở và nhiệt độ của bạch kim được mô tả theo công thức: R = R(1+ 3,64.10t – 5,8.10t). 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 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= 100Ω. 3.2.2. Đo áp suất chất lưu Các thông số áp suất cần đo trong máy nén khí: Áp suất dầu trong ống chính. Áp suất khí trên đường ống xả, ống hút. 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 cộng 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 = . Trong đó r 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. 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 .10culong/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. 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. Dải áp suất đo được của cảm biến áp điện nằm trong khoảng từ vài mbar đến hàng ngàn bar. Độ nhạy của cảm biến thay đổi trong khoảng từ 0,05 pC/bar đến 1 pC/bar phụ thuộc vào hình dạng phần tử áp điện và dải đo. Độ tuyến tính thay đổi trong phạm vi từ ±0,01 đến ±1% của dải đo với độ trễ nhỏ hơn 0,0001% và độ phân giải 0,001%. Độ lớn của tín hiệu đầu ra thay đổi từ 5 đến 100mV. 3.2.3. Đo lưu lượng Các thông số lưu lượng cần đo trong máy nén khí: Lưu lượng nước. Lưu lượng khí. Đo lưu lượng bằng Rôtamét công nghiệp. Nguyên lý đo lưu lượng bằng Rôtamét công nghiệp: Lưu lượng của dòng chảy khi đi qua bộ phận thu hẹp của dòng chảy tỷ lệ với căn bậc hai của hiệu áp suất hai bên bộ phận thu hẹp và tỷ lệ bậc nhất với diện tích thoát của dòng chảy tại vị trí thu hẹp. Nghĩa là: q = C.F. với C- hệ số tỷ lệ. Như vậy nếu tạo ra được một thiết bị thay đổi được F khi q thay đổi và bảo đảm DP = const thì sẽ có mối liên hệ gần như tuyến tính giữa q và. Lưu lượng của dòng chảy được xác định thông qua giá trị diện tích F. Thiết bị này được gọi là Rôtamét và phương pháp đo lưu lượng bằng Rôtamét được gọi là phương pháp đo lưu lượng theo độ._.