viết chương trình giám sát hệ thống nhiều máy nén khí ứng dụng thiết bị logic khả trình plc s7-200

27 701 1
viết chương trình giám sát hệ thống nhiều máy nén khí ứng dụng thiết bị logic khả trình plc s7-200

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

chơng I: tổng quan về máy nén 1.1 kháI niệm chung Khí nénnhiều công dụng :là nguyên liệu sản xuất (trong công nghiệp hoá học),là tác nhân mang năng lợng (khuấy trộn tạo phản ứng),là tác nhân mang tín hiệu điều khiển (trong kĩ thuật tự động bằng khí nén ),là nguồn động lực ,cấp hơI khí cho kích,tua bin Nguồn cấp khí nénmáy nén khí. Máy nénmáy để nén khí với cơ số tăng áp > 1,15 và có làm lạnh nhân tạo ở nơi xảy ra quá trình nén khí. Công dụng của máy nén khínén khí và di chuyển khí nén đến nơi tiêu thụ theo hệ thống ống dẫn. 1.1.1 Phân loại máy nén khí [1] a. Theo nguyên lí làm việc , gồm có : + Máy nén thể tích : Trong máy này áp khí tăng do nén cỡng bức nhờ giảm thể tích dãn cách không gian làm việc , loại này có máy nén pittong, máy nén rôtor (cánh trợt , bánh răng ) + Máy nén động học : Trong máy này áp khí tăng do đợc cấp động năng cỡng bức nhờ có cơ cấu làm việc , loại này có máy nén li tâm, máy nén hớng trục. b. Theo áp suất có : + Máy nén áp suất cao + Máy nén áp suất trung bình + Máy nén áp suất thấp + M áy nén chân không c. Theo năng suất + Loại lớn + Loại vừa 1 + Loại nhỏ d. Theo cách làm mát + Làm lạnh theo quá trình nén + Không làm lạnh e. Theo số cấp nén + Máy nén một cấp + Máy nén nhiều cấp f. Theo cấu tạo + Máy nén piston + Máy nén cánh gạt + Máy nén Rôto + Máy nén trục vít + Máy nén li tâm Tất cả máy nén đều làm việc với chu trình ngợc với động cơ pittông hoặc tuabin.Phạm vi áp suất của một số loại máy nén cho ở bảng 1-1 Loại máy nén áp suất làm việc (at) Năng suất (m 3 /h) Máy nén pit-tông Máy nén cánh gạt Máy nén trục vít Máy nén ly tâm Máy nén tua bin Máy nén hớng trục 0-3000-100000 0-12 0-10 0-50 0-20 0-10 0-30000 0-6000 0-30000 6000-300000 6000-900000 Rất lớn 1.1.2 Các thông số cơ bản của máy nén [1] Một máy nén có 3 thông số cơ bản sau : + Tỉ số nén ( ) là tỉ số giữa áp khí ra và áp suất khí vào của máy nén 2 = )( )( Vao Ra P P (1-1) + Năng suất của máy nén (Q) : là khối lợng (kg/s) hay thể tích ( m 3 /h) khí mà máy nén cung cấp trong một đơn vị thời gian. + Công suất của máy nén (N) : là công suất tiêu hao để nén và truyền khí. Ngoài ra máy nén còn có các thông số về hiệu suất máy nén, về khí nén (nhiệt độ, áp suất khí vào ra, lí tính và hoá tính của khí với các thông số khí đặc trng). 1.1.3 Đặc tính của máy nén [1] a)Máy nén pittông:là loại máy nén thể tích .Tuỳ theo áp suất làm việc chia ra:máy hút chân không ,máy nén áp suất thấp (<10 at),áp suất trung bình (10-100 at)và áp suất cao (>100 at). Hình 1-1:Sơ đồ của máy nén pittong và đồ thị chu trình nén lý thuyết 3 Một chu kì làm việc của máy nén gồm các giai đoạn:hút,nén và đẩy khí (hình 1-1)và đờng biểu diễn một chu trình nén về lí thuyết gồm:đờng hút 1-2 với áp suất vào p v không đổi,đờng nén 2-3 tăng áp suất cỡng bức từ p v lên p r và đờng đẩy 3-4 với áp suất ra p r không đổi. Công tiêu hao cho một chu trình lí thuyết biểu thị bởi diện tích 1-2-3-4-1 bao gồm: -Công hút khí (âm) biểu thị bởi diện tích 0-2 -2-1-0 W hút =p v V 1 -Công nén khí (dơng) biểu thị bởi diện tích 2-3-3 -2 -2 W nén =- 3 2 pdV dấu (-) là do thể tích giảm khi nén -Công đẩy khí (dơng) biểu thị bởi diện tích 3-4-0-3 -3 W đẩy =p r V 2 Do đó W ch.t =-p v V 1 - 3 2 pdV +p r V 2 vì p r V 2 -p v V 1 = 3 2 )( pVd nên W ch.t = 3 2 )( pVd - 3 2 pdV = 3 2 Vdp (1-2) Công nén 1kg khí là === 3 2 3 2 . . vdpdp M V M W W tch tch , kg J (1-3) Trong đó :M-khối lợng khí ra trong một chu trình [kg] v-thể tích riêng của khí [m 3 /kg] Quá trình nén có thể là đẳng nhiệt,đoạn nhiệt hay đa biến,nên công tơng ứng là: -chu trình đẳng nhiệt: 4 p TR vconstT R pv àà === v r tch p p T R vdpW ln 1 3 2 . == à [J/kg] (1-4) trong đó :R-hằng số khí (lí tởng),R=8,31.10 3 J/kmol. 0 K à -trọng lợng phân tử khí -chu trình đoạn nhiệt: pv k =const == 1 1 1 1 3 2 . k k v r tch p p T R k k vdpW à [J/kg] (1-5) Trong đó :k-chỉ số đoạn nhiệt khí (lí tởng),là tỉ số giữa nhiệt dung đẳng áp và đẳng tích của khí. v p C C k = với khí 1 nguyên tử,k=1,66 -1,67 khí 2 nguyên tử,k=1,40 -1,41 khí 3 nguyên tử,k=1,30 -1,33 -chu trình đa biến: constpv n = == 1 1 1 1 3 2 . n n v r tch p p T R n n vdpW à [J/kg] (1-6) Trong đó: n-chỉ số đa biến 5 Hình 1-2:Đồ thị chu trình (lí thuyết)máy nén với các chỉ số đa biến khác nhau Khi giá trị n=1 hay n=k ,ta có quá trình đẳng nhiệt hay đoạn nhiệt.Với các giá trị khác nhau của n,công và đồ thị chu trình cũng khác nhau. Các máy nén đều thực hiện chu trình nén khí thực nên công thực cũng lớn hơn công tính cho chu trình lí tởng. Hình (1-3) cho đồ thị của một chu trình thực .Trong chu trình thực ,khi pittong đổi chiều bắt đầu chu kì mới thì giai đoạn hút không xảy ra ngay mà có giai đoạn giãn (da),đờng hút và đờng đẩy không thẳng (không đẳng áp)và có đờng cực tiểu (đờng hút) và cực đại (đờng đẩy),các điểm bắt đầu và kết thúc giai đoạn hút và đảy không nằm trên đờng áp suất trong ống hút và đẩy Có sự khác nhau gia chu trình thực và lí tởng là do: -Xi lanh có một phần thể tích vô ích V H giữa pittong (ở vị trí chết cuối quá trình đẩy) và xi lanh (gọi là khoảng hại V H ) nên giai đoạn hút chỉ bắt đầu khi áp suất khí nén còn lại trong V H giảm xuống bằng áp suất hút .Do 6 vậy,thể tích khí hút đợc (V h )bị giảm .Mặc dù thể tích xi lanh V x và thể tích quét V Q =V x -V H lớn. Hình 1-3:Đồ thị một chu trình nén khí thực -Xu páp có trở lực (chủ yếu do lực lò xo )nên giai đoạn hút và đẩy chỉ xảy ra khi áp suất khí trong xi lanh nhỏ hơn áp suất p v trong ống hút và cao hơn áp suất p r trong ống đảy .Trở lực xu páp thay đổi theo cả khoảng dời pittong vì vận tốc khí thay đổi và nó có giá trị lớn nhất khi xu páp bắt đầu mở .Do đó các đờng hút và đảy không thẳng .Do trở lực xu páp mà công tiêu hao của máy nén khí tăng lên. -áp suất trong ống hút và ống đảy dao động theo vị trí pittong gây ra chuyển động không ổn định của dòng khí . -Khi khí bị hút vào xi lanh ,khí thu nhiệt vì nhiệt độ thấp hơn thành xi lanh .Đầu giai đoạn nén ,khí vẫn thu nhiệt từ xi lanh (n > k).Trong giai đoạn nén tiếp ,khí tăng nhiệt độ dần và tới lúc nào đó ,khí có nhiệt độ bằng xi lanh 7 (n = k) rồi sau đó cao hơn và cấp nhiệt cho xi lanh (n < k) .Vậy trong giai đoạn nén ,chỉ số đa biến giảm từ n >k đến n < k. Trong giai đoạn đảy ,khí vẫn cấp nhiệt cho xi lanh. Trong giai đoạn giãn ,chỉ số đa biến tăng từ n < k đến n > k. -Do có khí dò qua xu páp ,xéc măng ,nên đờng cong nén thoảI hơn và đ- ờng cong giãn dốc hơn .Do đó chỉ số đa biến của đờng cong nén sẽ thấp hơn và của đờng cong dãn sẽ cao hơn chỉ số đa biến khi không có rò khí. Do trong máy nén có khoảng hại V H nên tỉ số nén v r p p = bị hạn chế .Tr- ờng hợp cần tỉ số nén cao ,ngời ta dùng cách nén nhiều cấp,có làm lạnh đẳng áp trung gian. Tơng quan giữa số cấp phù hợp và tỉ số nén của các máy nén cho ở bảng 1-2: Số cấp z 1 2 3 4 5 6 7 Tỉ số nén 7 5-30 13-150 35-400 150-1000 200-1100 450-1100 Các máy nén pittong có giảI năng suất từ vài m 3 /ph đến 100m 3 /ph, áp suất ra từ vài át đến 300 at và công suất từ vài kw đến 2000 kw b)Máy nén rotor :là loại máy nén thể tích . Hình (1-4) biểu thị một loại rotor máy nén cánh trợt.Máy có vỏ hình trụ 4 và nắp 9 có nớc làm lạnh .Rotor 7 lắp vào trục 6 đặt lệch tâm trong vỏ .Rotor có nhiều khe trong đó có các tấm chuyển động 8 (cánh trợt) bằng thép dày 0,8 ữ 2,5 mm. Khi rotor quay theo chiều mũi tên ,các cánh trợt văng ra ,ép vào thành trong của 2 vòng gang tự do 3 và kéo chúng cùng quay ,các tấm trợt chia không gian làm việc hình lỡi liềm thành các phòng nhỏ mà thể tích bị giảm dần theo chiều quay từ phía hút sang phía đảy.ổ đỡ trục 2 đợc bịt kín bằng bạc nhẵn 1.Phía đảy có xu páp một chiều. 8 Các máy nén cánh trợt tạo đợc áp suất tới 4at và năng suất tới 160 ữ 4000 m 3 /h. Hình 1-4:Máy nén rotor cánh trợt c)Máy nén ly tâm :là loại máy nén động học Đối với áp suất nhỏ ,ngời ta dùng tua bin thổi khí một cấp .Loại này tạo áp suất không quá 0,15at .Về bản chất đó là quạt cao áp . Đối với áp suất 1,3 ữ 4at, có tua bin thổi khí nhiều cấp Đối với áp suất 4 ữ 10at hay hơn ,có máy nén tua bin. 9 Máy nén li tâm có hiệu suất thấp hơn máy nén pittong nhất là khi năng suất máy nhỏ và áp suất cần cao ( nén nhiều cấp). Do kết cấu đơn giản ,kích thớc và khối lợng nhỏ ,nối trực tiếp đợc với động cơ,khí nén ra liên tục ,đều ,không bị bẩn bởi dầu bôi trơn (nh ở máy nén thể tích) nên máy nén li tâm ,mặc dù hiệu suất thấp ,vẫn đợc sử dụng rộng rãi ở dải năng suất cao hơn 100m 3 /ph và áp suất nhỏ hơn 12at. 1.2 yêu cầu về trang bị điện cho máy nén [1] Máy nén không đòi hỏi về thay đổi tốc độ,trừ trờng hợp đặc biệt.Do vậy ,với máy nén có năng suất dới 10m 3 /ph thờng kéo bằng động cơ không đồng bộ. Nếu lới điện khoẻ ,có thể mở máy trực tiếp với động cơ rotor ngắn mạch.Nếu lới điện yếu thì dùng động cơ rotor dây quấn,mở máy gián tiếp qua điện trở mở máy .Trong cả hai trờng hợp thì momen mở máy không nhỏ hơn 0,4M đm và momen cực đại không quá 1,5M đm . Máy nén có năng suất lớn hơn 20m 3 /ph thờng kéo bằng động cơ không đồng bộ .Trờng hợp này cần momen mở máy không dới 0,4M đm và momen khi kéo vào đồng bộ không dới 0,6M đm .Động cơ đồng bộ kéo máy nén pittong thờng đóng trực tiếp vào lới. Máy nén tua bin (turbocompressor)cũng dùng động cơ đồng bộ để truyền động .Nếu công suất lớn (vài ngàn kW)thì mở máy qua cuộn kháng hoặc biến áp tự ngẫu .Điện áp mở máy ban đầu đặt vào động cơ khoảng 0,64U đm . Tính công suất động cơ truyền động máy nén có thể theo công thức 2102600 ai tdk LL Q kP + ì ì = [kW] Trong đó: Q-năng suất máy nén [m 3 /ph] k -hiệu suất máy nén , k =0,5 ữ 0,8; td à -hiệu suất bộ truyền;truyền đai thì td à =0,85 10 [...]... đợc các yêu cầu sau : Chơng 1: Các khái niệm chung về máy nén khí Chơng 2: Thiết kế hệ thống giám sát hệ thống nhiều máy nén khí Chơng 3 :Viết chơng trình giám sát hệ thống nhiều máy nén khí ứng dụng thiết bị logic khả trình PLC S7-200 Tuy nhiên do thời gian có hạn cũng nh trình độ của bản thân còn nhiều hạn chế nên thiết kế thực hiện đợc còn tồn tại nhiều thiếu sót Em rất mong nhận đợc sự chỉ bảo, sửa... lợng máy nén đang hoạt động là 1,2 và 3 máy C1 = 1: Tín hiệu trạm nén khí cần thiết là 1 máy nén C1 = 0: Tín hiệu trạm nén khí cần thiết số lợng khác 1 máy nén C2 = 1: Tín hiệu trạm nén khí cần thiét là 2 máy nén C2 = 0: Tín hiệu trạm nén khí cần thiết là khác 2 máy nén C3 = 1: Tín hiệu trạm nén khí cần thiết số lợng khác 3 máy + Phơng trình xác định số lợng máy nén cần thiết là 1 máy không kể máy nén. .. trong hệ thống khí nén: - Trong thời gian khởi động ,các cuộn hút đợc cấp điện để nối đầu góp chung với máy tính bên ngoài để giảm tải cho máy nén (8 đến 20 giây) - Giai đoạn đầu của quá trình khởi động máy nén mở hai van ra nhằm thổi nớc trong đờng khí ra ngoài +Bình khí nén (chai gió) :Phải đợc cấp chứng chỉ chơng II: thiết kế hệ thống điều khiển khởi 13 động động cơ trong hệ thống máy nén khí nhiều máy. .. tuổi thọ của hệ thống Việc tự động hoá hệ thống máy nén khí đợc chia thành các nhóm, tuỳ theo nhiệm vụ và chức năng của các thiết bị nh sau : 1 Tự động kiểm tra, báo hiệu khi hệ thống gặp sự cố 2 Tự động điều chỉnh, duy trì mức khí nén cần thiết 3 Tự động bảo vệ hệ thống 4 Tự động điều khiển các chức năng liên quan Dựa trên các tiêu chí trên ta xây dựng một hệ thống máy nén khí gồm 3 máy nén với yêu... mức khí nén đủ cung cấp cho các hộ tiêu thụ khi nhu cầu sử dụng có sự thay đổi liên tục hoặc không liên tục Dới đây là sơ đồ mạch động lực của hệ thống máy nén khí gồm 3 máy nén Việc đo các thông số của các máy nén đợc đo bằng các đồng hồ,cảm biến đặt trên máy nén và các đờng dẫn khí Để phục vụ cho việc 14 giám sát các thông số đợc đo này đợc biến đổi thành tín hiệu đa đến các thiết bị điều khiển logic. .. hoạt động là 1 máy nén thì phơng trình thuật toán chứa những thành phần sau: b1d1 (3-4) - Có một máy nén đang hoạt động và không có hiện tợng sụt giảm áp suất còn 0,8 Pđm thì phơng trình thuật toán chứa những thành phần sau b2d 2 Vậy phơng trình xác định số lợng máy nén cần thiết là 1 máy c1 = b1d1 + b 2d 2 (3-5) + Phơng trình xác định số lợng máy nén cần thiết là 2 máy nén không kể máy nén nào - Nếu... Phơng trình xác định, số lợng máy nén cần thiết là 3 máy không kể máy nén nào - Nếu trạm nén khí đang có hai máy nén hoạt động mà có hiện tợng áp suất trong bình cao áp vẫn sụt giảm còn 0,7 Pđm thì phơng trình thuật toán chứa những thành thành phần sau: b3d3 (3-9) Vậy phơng trình xác định số lợng máy nén cần thiết là 3 máy nh sau: c3 = b3d3 (3-10) 3.2.3 Một số đầu vào - Ap suất dầu bôi trơn máy nén 1:... đổi chơng trình trong bộ nhớ S7-200thiết bị điều khiển logic khả trình loại nhỏ của hãng Siemens (Cộng hoà liên bang Đức),có cấu trúc theo kiểu modul và có các modul mở rộng.Các modul này đợc sử dụng cho nhiều những ứng dụng lập trình khác nhau Trong bài thiết kế này ta sẽ sử dụng phơng pháp hình thang (Ladder Logic viết tắt thành LAD) để lập trình cho S7-200 LAD là một ngôn ngữ lập trình bằng... :đèn báo máy một đợc cấp nguồn - Đ2 :đèn báo máy hai đợc cấp nguồn - Đ3 :đèn báo máy ba đợc cấp nguồn - Đ4 :đèn báo cần một máy hoạt động - Đ5 :đèn báo cần hai máy hoạt động - Đ6 :đèn báo cần ba máy hoạt động 2.2.2 sơ đồ điều khiển chơng III: chơng trình điều khiển bằng plc 15 3.1 Giới thiệu chung [3] PLC ,viết tắt của Programmable Logic Control ,là thiết bị điều khiển logic lập trình đợc,hay khả trình. .. cần thiết Trạm khí nén gồm 3 máy nén, trạng thái hoạt động của các máy nén này phụ thuộc vào mức độ của các hộ sử dụng yêu cầu cung cấp Trong một số trờng hợp, nh tất cả các hộ sử dụng cùng lúc, hoặc hình thành thêm hộ sử dụng thì một máy nén chạy là không đủ đòi hỏi phải có thêm các máy nén khác cùng hoạt động, them chícả ba máy đều hoạt động cung lúc mới có thể đáp ứng đợc theo yêu cầu của hộ sử dụng . là máy nén khí. Máy nén là máy để nén khí với cơ số tăng áp > 1,15 và có làm lạnh nhân tạo ở nơi xảy ra quá trình nén khí. Công dụng của máy nén khí. quá trình nén + Không làm lạnh e. Theo số cấp nén + Máy nén một cấp + Máy nén nhiều cấp f. Theo cấu tạo + Máy nén piston + Máy nén cánh gạt + Máy nén

Ngày đăng: 07/03/2014, 11:13

Hình ảnh liên quan

Hình 1-1:Sơ đồ của máy nén pittong và đồ thị chu trình                                nén lý thuyết - viết chương trình giám sát hệ thống nhiều máy nén khí ứng dụng thiết bị logic khả trình plc s7-200

Hình 1.

1:Sơ đồ của máy nén pittong và đồ thị chu trình nén lý thuyết Xem tại trang 3 của tài liệu.
Hình 1-2:Đồ thị chu trình (lí thuyết)máy nén với các chỉ số                                     đa biến khác nhau - viết chương trình giám sát hệ thống nhiều máy nén khí ứng dụng thiết bị logic khả trình plc s7-200

Hình 1.

2:Đồ thị chu trình (lí thuyết)máy nén với các chỉ số đa biến khác nhau Xem tại trang 6 của tài liệu.
Hình 1-3:Đồ thị một chu trình nén khí thực - viết chương trình giám sát hệ thống nhiều máy nén khí ứng dụng thiết bị logic khả trình plc s7-200

Hình 1.

3:Đồ thị một chu trình nén khí thực Xem tại trang 7 của tài liệu.
Hình 1-4:Máy nén rotor cánh trợt - viết chương trình giám sát hệ thống nhiều máy nén khí ứng dụng thiết bị logic khả trình plc s7-200

Hình 1.

4:Máy nén rotor cánh trợt Xem tại trang 9 của tài liệu.
Hình 3.6 : Bảng sự thật - viết chương trình giám sát hệ thống nhiều máy nén khí ứng dụng thiết bị logic khả trình plc s7-200

Hình 3.6.

Bảng sự thật Xem tại trang 18 của tài liệu.

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan