text:
- 96 trang
- Lượt xem: 344
- Download: 163
Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống lạnh nhà máy dệt
Chia sẻ: cotranh_90
Từ xa x¬a, con ng¬ời đã có ý thức tạo ra môi tr¬ờng sống tốt hơn cho chính bản thân mình nh¬ làm nhà để che m¬a, nắng đồng thời điều tiết không khí ở xung quanh để có đ¬ợc hơi ấm về mùa đông nhờ đốt lửa s¬ởi và không gian thoáng đãng mát mẻ về mùa hè nhờ thông gió tự nhiên hay c¬ỡng bức… Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và kinh tế, con ng¬ời ngày càng ý thức đ¬ợc vai trò to lớn của ĐHKK trong đời sống và trong kỹ thuật kỹ...
Thể loại:Luận Văn - Báo Cáo » Điện - Điện tử - Viễn Thông
Chủ đề liên quan:
Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống lạnh nhà máy dệt
KHOA……………………….
----- -----
Đồ án tốt nghiệp
Đề tài:
HỆ THỐNG LẠNH NHÀ MÁY DỆT
1
MỤC LỤC
HỆ THỐNG LẠNH NHÀ MÁY DỆT .................................................. 1
T
CHƯƠNG I : ............................................................................................ 3
CƠ SỞ KỸ THUẬT LẠNH .................................................................... 3
VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ -- PHÂN LOẠI ...................................... 3
I- ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ. .................................................................. 3
NGUYÊN LÝ VÀ CÁC CHU TRÌNH MÁY LẠNH NÉN ................ 24
HƠI MỘT CẤP. .................................................................................... 24
A. Nguyên lý máy lạnh nén hơi một cấp: .............................................. 24
1. Định nghĩa: ........................................................................................ 24
III. CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI MỘT CẤP ........... 29
TÍNH TOÁN –CHỌN MÁY LẠNH VÀ CÁC ..................................... 50
THIẾT BỊ CHO TRẠM ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM ..... 50
CHƠNG IV ............................................................................................ 57
TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỆ THỐNG ............................ 57
I. CHỌN SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỆ THỐNG. ..................... 57
II. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN......... 58
ĐIỀU KHIỂN - BẢO VỆ ...................................................................... 76
I- ĐẶC ĐIỂM CỦA PHỤ TẢI: ............................................................. 76
II - CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN -
BẢO VỆ: ........................................................................................... 77
2. Thuyết minh hoạt động của sơ đồ: .......................................... 88
CHUYÊN ĐỀ ........................................................................................ 90
BẢO VỆ MẤT PHA CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA ..................................... 90
I. NGUYÊN NHÂN VÀ ẢNH HỞNG KHI ĐỘNG CƠ BỊ MẤT PHA90
2
CHƯƠNG I :
CƠ SỞ KỸ THUẬT LẠNH
VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ -- PHÂN LOẠI
I- ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ.
1. Khái niệm về điều hòa - điều tiết không khí.
Từ xa xa, con ngời đã có ý thức tạo ra môi trờng sống tốt hơn cho chính bản
thân mình nh làm nhà để che ma, nắng đồng thời điều tiết không khí ở xung quanh
để có đợc hơi ấm về mùa đông nhờ đốt lửa sởi và không gian thoáng đãng mát mẻ
về mùa hè nhờ thông gió tự nhiên hay cỡng bức…
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và kinh tế, con ngời ngày càng
ý thức đợc vai trò to lớn của ĐHKK trong đời sống và trong kỹ thuật kỹ thuật.
Ngành ĐHKK hiện đại đã ra đời và phát triển không ngừng ngày càng đợc hoàn
thiện và có đóng góp không nhỏ vào việc tạo nên một vi môi trờng tiện nghi phục
vụ cho các mục đích khác nhau. Từ đó ĐHKK không còn đơn thuần là giảm nhiệt
độ không gian yêu cầu vào mùa hè mà ĐHKK còn phải làm tăng nhiệt độ vào mùa
đông, hay nói cách khác là duy trì nhiệt độ trong không gian cần điều hòa ở mức
yêu cầu mà ĐHKK còn phải giữ đợc độ ẩm trong không gian đó ổn định ở mức
quy định nào đó. Bên cạnh đó còn phải quan tâm đến vấn đề đảm bảo độ trong
sạch của không khí, khống chế độ ồn và sự lu thông hợp lí của dòng không khí.
Vậy, ĐHKK là quá trình xử lí không khí trong phòng về nhiệt độ, độ ẩm,
giảm thiểu lợng khí độc, xử lí độ ồn gây ra từ máy móc và từ các hoạt động của
con ngời.
2. ứng dụng của điều hòa không khí.
a. ứng dụng trong sinh hoạt.
- Mối quan hệ giữa môi trờng và cơ thể con ngời.
3
Hệ thống điều hòa không khí là phơng tiện tạo ra một môi trờng không khí
phù hợp với các hoạt động của con ngòi. Nhng các môi trờng có các tiêu chuẩn tạo
ra không thể phù hợp với tất cả mọi ngời . Vì đối với từng ngời, từng
tuổi tác, từng tính chất cơ địa của từng cơ thể khác nhau cùng với các vận động
khác nhau mà sự cảm nhận đối với môi trờng xung quanh cũng hoàn toàn khác
nhau.
Cơ thể con ngời có thể đợc coi tơng tự nh một máy nhiệt. Nhiệt độ của con
ngời trung bình khoảng 370 C. Nó luôn sinh ra một nhiệt lợng nhiều hơn nó cần. Để
duy trì nhiệt độ ổn định bên trong cơ thể, cơ thể luôn luôn thải nhiệt ra môi trờng
xung quanh. Tùy theo mức độ vân động mà cơ thể thải ra lợng nhiệt nhiều hay ít.
Mức độ vận động gồm: loại nhẹ, loại trung bình, loại nặng.
Khi vận động nh vậy, nhiệt thoát ra từ cơ thể con ngời dới ba dạng là: Đối l-
u, bức xạ và bay hơi.
Đối lu: Là hiện tợng lớp không khí tiếp xúc với cơ thể nóng dần lên, khi đó
lớp không khí lạnh sẽ tiến đến chiếm chỗ và hình thành nên sự chuyển động tự
nhiên của lớp không khí bao quanh cơ thể con ngời, chính sự chuyển động này đã
lấy đi một phần nhiệt lợng của cơ thể và thải ra môi trờng.
Bức xạ nhiệt là nhiệt lợng từ cơ thể sẽ bức xạ ra bất kỳ bề mặt nào xung
quanh có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của cơ thể. Hiện tợng truyền nhiệt này độc lập
với cách truyền nhiệt đối lu và không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí xung
quanh. Cờng độ trao đổi nhiệt bằng hình thức đối lu phụ thuộc vào nhiệt độ chênh
lệch giữa bề mặt cơ thể và không khí. Hình thức trao đổi nhiệt bức xạ phụ thuộc
vào độ chênh lệch giữa nhiệt độ cơ thể và nhiệt độ các bề mặt bao quanh bên trong
không gian cần điều hòa. Khi chênh lệch này giảm đi thì nhiệt lợng phát ra từ cơ
thể do đối lu và bức xạ cũng giảm đi. Ngời ta gọi lợng nhiệt từ cơ thể thải ra bằng
đối lu hay bức xạ là qh, lợng nhiệt đi vào môi trờng không khí xung quanh thông
qua bay hơi hoặc bốc ẩm từ cơ thể là qa và chúng có mối quan hệ với nhau trong sự
phụ thuộc vào môi trờng xung quanh.
4
Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa qh và qa ứng với trờng hợp cơ thể ở trạng
thái yên tĩnh.
qh
qa
Từ đồ thị ta thấy khi nhiệt độ không khí thấp hơn 150 C thì thành phần qa
không đáng kể, khi nhiệt độ không khí cao hơn 280C thì qa chiếm tỷ lệ cao hơn so
với tổng số nhiệt lợng phát ra. Nh vậy chính điều kiện cụ thể môi trờng xung
quanh đã quyết định cờng độ của từng thành phần trong tổng nhiệt lợng trao đổi.
Nh vậy ba thông số: Nhiệt độ, độ ẩm tơng đối và đặc điểm chuyển động
của không khí có ảnh hởng lớn đến sự trao đổi nhiệt giữa cơ thể và môi trờng.
- Nhiệt độ: Khi nhiệt độ không khí xung quanh giảm xuống, cờng độ trao
đổi nhiệt đối lu giữa cơ thể và môi trờng sẽ tăng lên. Cờng độ càng tăng nếu độ
chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt cơ thể và không khí càng tăng, nếu độ chênh lệch
này càng lớn thì nhiệt lợng từ cơ thể mất đi càng lớn và đến một lúc nào đó sẽ có
cảm giác ớn lạnh. Việc giảm nhiệt độ các bề mặt xung quanh sẽ làm gia tăng cờng
độ trao đổi nhiệt bằng bức xạ, ngợc lại nếu nhiệt độ các bề mặt xung quanh tiến
gần đến nhiệt độ cơ thể thì thành phần trao đổi bằng bức xạ sẽ giảm đi rất nhanh.
các nghiên cứu đã chỉ ra rằng đa số con ngời sẽ cảm thấy dễ chịu trong vùng nhiệt
độ khoảng từ 220C đến 270C.
- Ảnh hởng của độ ẩm: Độ ẩm tơng đối của không khí xung quanh quyết
định mức độ bay hơi, bốc ẩm từ cơ thể ra ngoài môi trờng. Nếu độ ẩm tơng đối
giảm xuống, lợng ẩm bốc ra từ cơ thể sẽ càng nhiều hơn. Kinh nghiệm cho thấy cơ
thể ngời thích ứng với độ ẩm tơng đối vào khoảng 40% -70%
- Ảnh hởng dòng khí: Tốc độ chuyển động của dòng khí làm cho lợng ẩm
thoát ra từ cơ thể con ngời nhiều hay ít. Khi chuyển động của dòng khí tăng lên thì
5
lớp không khí bão hòa xung quanh bề mặt cơ thể kéo đi theo để nhờng chỗ cho
không khí khác it bão hòa hơn, do đó mà khả năng bốc ẩm từ cơ thể sẽ nhiều hơn.
Ngoài ra chuyển động của dòng không khí còn ảnh hởng đến cờng độ trao đổi
nhiệt bằng đối lu. Rõ ràng quá trình đối lu càng mạnh khi tốc độ chuyển động của
dòng không khí càng lớn.
Qua các nghiên cứu và thực nghiệm ngời ta chỉ ra rằng: Để tạo cảm giác dễ
chịu tốc độ chuyển động của không khí trong vùng yên tĩnh khoảng 0,25 m/s. Tuy
nhiên khi chọn tốc độ không khí ta cần lu ý đến sự tơng thích với nhiệt độ không
khí xung quanh chẳng hạn khi nhiệt dộ tăng thì tốc độ không khí cũng tăng lên một
chút theo bảng sau:
Bảng 1.1
Nhiệt độ ( 0C ) 21 22 23 24
Tốc độ không khí (m/s) 0,15 - 0,20 0,20 - 0,25 0,25 - 0,30 0,30 - 0,35
Mặc dù phần nhiệt độ bên trong cơ thể đợc duy trì ổn định ở mức 370C nhng
nhiệt độ bề mặt của lớp da bao quanh cơ thể không hoàn toàn ổn định. Nó phụ
thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm của không khí xung quanhvà mức độ trao đổi nhiệt mà
nhiệt độ của lớp da có thể biến thiên trong khoảng 4,40 C - 400 C. Ngoài ra còn phải
lu ý đến độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên trong không gian cần điều hòa
và dòng khí trực tiếp thổi vào cơ thể. Để đảm
bảo sức khỏe cho con ngòi thì độ chênh lệch nhiệt độ không nên vợt quá từ 30 C
đến 60 C.
- Chỉ số xác định mức cảm nhận của cơ thể.
Chỉ số này còn gọi là chỉ số bực bội, nó nói lên sự cảm nhận của cơ thể ng-
ời ứng với môi trờng xung quanh sao cho tiện dụng nhất.
Các nhà nghiên cứu Mỹ đã đề ra công thức:
DI = 0,72 ( t0 + t ) + 40,6.
Các nhà nghiên cứu Nhật đã đề ra công thức:
DI = 0,99. t0 + 0,36. t + 41,5.
Trong đó:
6
DI: Chỉ số bực bội.
t0: Nhịêt độ không khí xung quanh đo bằng nhiệt kế khô.
t: Nhiệt độ nhiệt kế ớt.
Đối với cơ thể ngời châu á nói chung và ngời Việt Nam ta có thể tham
khảo số liệu sau:
- Khi DI / 75 : Hơi nóng.
- Khi DI / 80 : Đủ nóng để đổ mồ hôi.
- Khi DI / 85 : Rất nóng.
- Sự ô nhiễm không khí và thông gió.
Thông gió trong không gian điều hòa là những vấn đề mà ngời thiết kế phải
chú ý. Bởi vì không gian điều hòa là không gian tơng đối kín, trong không gian đó
có sự hiện diện của con ngời, các loại vật dụng. Bên cạnh đó còn có các ảnh hởng
của bụi bặm và các vật thể nhỏ li ti có sẵn trong không khí của không gian cần điều
hòa, trong đó con ngời và hoạt động của con ngời là chủ yếu.
Sự ô nhiễm không khí gồm một số nguyên nhân cụ thể sau:
- Do hít thở.
- Do hút thuốc lá.
- Do những mùi khác từ cơ thể tỏa ra.
Đây là nguồn gốc chính tăng lợng CO2 và CO, một vài loại vi khuẩn, các
nấm gây bệnh và một số loại khí độc khác trong không gian cần điều hòa.
Trớc đây khi nói đến sự ô nhiễm không khí ngời ta thờng nghĩ đến nồng độ
CO2 có trong không khí, giờ đây ngoài CO2 ngời ta còn nghĩ đến việc thử các loại
mùi phát ra từ cơ thể con ngời và đang nghiên cứu những chỉ số thích hợp để đánh
giá các tác động của yếu tố này đến môi trờng không khí bên trong không gian cần
điều hòa. Mặc dù vậy cho đến nay ngời ta cũng còn sử dụng nồng độ của CO2 nh
chỉ số biểu diễn mức độ ô nhiễm.
Bảng 1.2. Mức độ ô nhiếm CO2
Nồng độ CO2 Ý nghĩa Ghi chú
(% thể tích)
7
Đây là mức độ chấp nhận đợc khi có Các giá trị này bản thân
0,07
nhiều ngời trong một phòng nó cha đợc xem là mức
độ nguy hiểm. Tuy
Nồng độ cho phép trong các trờng
0,1
nhiên với t cách là chỉ
hợp thông thờng.
số ô nhiễm không khí
Nồng độ cho phép dùng để tính toán
0,15
nó là con số lu ý nếu nh
thông gió
nồng độ CO2 tiếp tục
Nồng độ tơng đối nguy hiểm
0,20 - 0,50
tăng.
Nồng độ nguy hiểm
0,5 hoặc lớn
hơn
Hệ thần kinh kích thích gây thở sâu và nhịp thở gia tăng.
4-5
Nếu sự hít thở trong môi trờng này kéo dài thì có thể gây nguy hiểm
Nếu kéo dài sự hít thở trong môi trờng lâu hơn 10 phút thì mặt
8
sẽ đỏ bừng gây đau đầu.
Hết sức nguy hiểm có thể dẫn đến tử vong.
18 hoặc lớn hơn
Bảng 1.3. Số liệu, các thông số Q, K, β đối với cờng độ vận động.
K,m3/ h ngời Q,m3/h ngời
Cờng độ vận động
- Nghỉ ngơi 0,013 18,6 10,8
- Rất nhẹ 0,022 31,0 18,3
- Nh ẹ 0,030 43,0 25,0
- Trung bình 0,046 65,7 38,3
- Nặng 0,074 106,0 61,7
Trong đó:
K: Lợng không khí CO2 do con ngời thải ra thông qua hệ thống hít thở.
β: Nồng độ CO2 có thể chấp nhận đợc trong không gian cần điều hòa % theo thể
tích.
a: Nồng độ CO2 trong không khí thông thờng là 0,03% thể tích.
Từ bảng 1.3 ta thấy lợng không khí tơi cần thiết cho một con ngời trong một giờ
phụ thuộc vào cờng độ vận động của ngời đó khi ở trong không gian cần điều hòa
và nồng độ CO2 ở mức quy định.
8
Trong trờng hợp những ngời hiện diện ở trong không gian có hút thuốc, lợng
không khí tơi cần phải bổ sung thêm vào laọi trừ ảnh hởng của khói thuốc đợc
trình bày ở bảng 1.4. ở đây có ảnh hởng của mức độ hút thuốc, để thể hiện điều đó
ngời ta đa ra thông số phỏng chừng tính theo điếu thuốc /h ngời.
Bảng 1.4. ảnh hởng khói thuốc
Mức độ hút thuốc Lu lợng không khí tối thiểu đợc đề nghị để khử
ảnh hởng của khói thuốc/m2/h/ngời.
(số điếu thuốc/h/ngời)
0,8 - 1,0 13 - 17
1,2 - 1,6 20 - 26
2,5 - 3 42 - 51
3 - 5,1 51 - 85
Ngoài những điều đã nói ở trên, khi đánh giá mức độ vệ sinh ở một môi tr-
ờng nào đó theo nhiều yếu tố tổng hợp khác nhau có thể tham khảo số liệu bảng
1.5. đới đây.
Bảng 1.5. mức độ vệ sinh môi trờng
Nhỏ hơn 0,15mg/m3 không khí.
- Các hạt lơ lửng
-Nồng độ CO Nhỏ hơn 0,001% theo thể tích
- Nồng độ CO2 Nhỏ hơn 0,1% theo thể tích
Từ 170C đến 280C tùy theo từng trờng hợp
- Nhiệt độ
- Độ ẩm tơng đối Từ 40% đến 70%
- Tốc độ chuyển động của không Nhỏ hơn 0,5m/s
b) Ứng dụng trong công nghiệp:
* Tiêu chuẩn của môi trờng trong điều tiết không khí:
Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trong các hoạt động sản xuất, gia công và
chế biến nhằm mục đích nâng cao chất lợng sản phẩm, phục vụ các điều kiện công
nghệ, cải thiện điều kiện lao động, con ngời đang ứng dụng ngày càng nhiều kỹ
thuật điều hòa không khí để tạo môi trờng có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp.
9
Bảng 1.6. Độ ẩm và nhiệt độ thích hợp trong một số ngành, công nghệ:
Nhiệt độ (0C)
Trờng hợp Công nghệ sản Độ ẩm (%)
xuất chế biến
- Đóng và gói sách 21 - 24 45
- Phòng in ấn 24 - 27 45 - 50
Xởng in
- Nơi lu trữ giấy 20 - 23 50 - 60
- Phòng làm bản 21 - 23 40 - 50
kẽ m
- Lắp ráp chính xác 20 - 24 40 - 50
Công nghệ
- Gia công khác 24 45 - 55
Chính xác
Ngoài nhiệt độ, độ ẩm trong một số ngành: Quang học, điện tử, cơ khí chính
xác, tin học. Ngời ta còn chú ý đến độ sạch của không khí.
Khái niệm về độ sạch là mức độ nhiễm bẩn do bụi và các hạt lơ lửng khác ví
dụ trong phòng đặt máy tính số lợng các hạt không đợc vợt quá 2.105 hạt/m3. Chỉ
tính các hạt có kích thớc 3μm trở lên.
* Tiếng ồn:
Trong tất cả các hệ thống điều hòa không khí đều có các bộ phận có thể gây
ồn ở một mức độ nhất định, nguyên nhân là do:
- Máy nén, bơm, quạt.
- Các ống dẫn không khí.
10
- Các miệng thổi không khí.
Tùy từng trờng hợp cụ thể mà mức độ ồn cho phép sẽ khác nhau,
ngời thiết kế đầu xem việc giảm tiếng ồn là nhiệm vụ cơ bản. Bảng sau đây trình
bày các tiêu chuẩn về độ ổn cực đại cho phép trong một số trờng hợp cụ thể.Nếu
độ ổn lớn hơn 90dB thì có thể gây nguy hại cho thính giác.
Bảng 1.7. Độ ồn cho phép
Độ ồn cực đại cho phép (dB)
Trờng hợp
Cho phép Nên chọn
- Các phòng của các bệnh
35 30
nhân và các bệnh viện hoặc
30 30
viện điều dỡng
- Giảng đờng, lớp học
40 35
- Phòng đặt máy tính
40 35
- Văn phòng làm việc
50 45
- Phân xởng sản xuất
80 80
- Phòng hội thảo, phòng họp
55 56
- Phòng ở
40 35
- Khách sạn
45 40
- Phòng ăn lớn
50 45
Áp dụng kỹ thuật ĐHKK trong ngành dệt may cần phải đáp ứng đợc các
yêu cầu sau:
+ Tạo ra môi trờng có nhiệt độ 220C – 250C.
+ Giữ độ ẩm tơng đối trong giới hạn 65% - 80%.
11
+ Làm s ạch không khí, lọc bụi tích cực cho không khí trong không gian
điều hòa.
3. Các thiết bị chính trong hệ thống ĐHKK.
Để đáp ứng đợc các yêu cầu về xử lý các thông số nh trên, một hệ thống
ĐHKK cần phải có các thiết bị sau:
+ Máy lạnh: Là bộ phận quan ttrọng của hệ thống ĐHKK, có chức năng
chính là làm giảm nhiệt độ, đồng thời làm tăng độ chứa hơi của không khí.
+ Bộ gia nhiệt và hâm nóng: Là bộ phận phụ hỗ trợ cho máy lạnh trong việc
điều chỉnh các thông số của không khí. Bộ phận náy không nhất thiết phải có mặt
trong hệ thống điều hòa không khí. Ở vùng khí hậu nóng ẩm không cần đến bộ
phận này.
+ Bộ phun ẩm: Là hệ thống đợc dùng cho những nơi có yêu cầu cần tăng độ
ẩm của không khí trong không gian cần điều hòa.
+ Hệ thống vận chuyển chất tải lạnh: Là hệ thống dùng để vận chuyển chất
tải lạnh từ nguồn sinh lạnh đến không gian cần sử dụng kĩ thuật điều hòa không
khí. Chất tải lạnh thờng là nớc hoặc không khí, hoặc kết hợp cả nớc và không khí,
với những hệ thống nhỏ, chất tải lạnh chính là tác nhân lạnh.
+ Hệ thống phân phối khí: Là hệ thống làm thay đổi hớng dòng không khí
đã điều hòa theo yêu cầu.
+ Quạt, bơm: Vận chuyển không khí hay nớc.
+ Hệ thống đờng ống vận chuyển tác nhân lạnh, chất tải lạnh và nớc làm mát
và không khí .
+ Hệ thống lọc bụi, giảm ồn và khử mùi cho không gian cần điều hòa.
+ Hệ thống thải không khí bên trong không gian cần điều hòa ra ngoài ttrời
hoặc đa trỏ lại phòng điều hòa.
+ Hệ thống điều chỉnh, khống chế tự động để theo dõi, duy trì tự động các
thông số chính của hệ thống.
12
II-CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ
1.Phân loại
Định nghĩa :Hệ thống điều hoà không khí là tập hợp các máy móc, thiết bị,
dụng cụ để tiến hành các quá trình xử lý không khí nh sởi ấm, làm lạnh, khử ẩm,
gia ẩm.Điều chỉnh và khống chế các thông số vi khí hậu trong nhà nh nhiệt độ, độ
ẩm, độ sạch, khí tơi và sự tuần hoàn không khí trong phòng đáp ứng nhu cầu tiện
nghi hoặc công nghệ.
Việc phân loại các hệ thống điều hoà không khí là rất phức tạp.Tuỳ theo
tính chất ứng dụng,theo tính tập trung, theo cách làm lạnh, theo năng suất
lạnh mà gnời ta phân ra thành các loại điều hoà khác nhau. Ta có thể tóm tắt theo
sơ đồ sau :
13
Hệ thống điều ho không khí có máy
Kiểu cục bộ Kiểu trung tâm nớc
Kiểu (tổ hợp)
Q0 đến 2 tấn lạnh Q0 từ 3 đến khoảng 100 Q0 thờng lớn hơn 100
Mỹ tấn lạnh Mỹ tấn lạnh
D n bay hơi l m lạnh không khí trực tiếp D n FCU v AHU
l m lạnh không khí
Điều ho tiện điều ho tiện nghi th- gián tiếp qua nớc lạnh
ơng nghiệp v công
nghi
điều ho tiện nghi v
nghệ
Giải nhiệt gió Gải nhiệt Giải nhiệt Gải nhiệt Giải nhiệt
nớc nớc
gió gió
Máy máy Máy Máy Máy Máy Máy
đ iề u đ iề u đ iề u đ iề u đ iề u lm lm
lạnh lạnh
ho ho ho ho ho
nớc nớc
cửa VRV
tách nguyên nguyên
(2 hoặc cụm lắp cụm
sổ giải giải
nhiều giải nhiệt nhiệt
mái
cụm) nhiệt n- nớc
gió
ớc
Hệ Hệ Hệ Hệ
thống thống thống thống
2 ống hồi ng- 3 ống 4 ống
nớc ợc nớc nớc
Hệ thống Hệ thống Hệ thống
không ống gió 1 ống gió 2 ống gió
Hệ thống lu l- Hệ thống lu l-
ợng không đổi ợng thay đổi
2.Hệ thống điều hoà cục bộ
Hệ thống điều hoà không khí cục bộ là các loại máy điều hoà năng suất lạnh
đến 24.000 Btu/h có dàn bay hơi và dàn ngng tụ kiểu nguyên cụm nh máy điều hoà
14
cửa sổ hoặc tách (2 hoặc nhiều cụm), một chiều hoặc 2 chiều nóng lạnh, dàn bay
hơi không có ống gió.
2.1 Máy điều hoà cửa sổ
Máy điều hoà cửa sổ là loại máy điều hoà không khí nhỏ nhất, năng suất lạnh
thờng là 6000 ; 9000; 12000 ; 18000 và 24000Btu/h với một số đặc điểm sau:
- Kết cấu rất gọn nhẹ gồm máy nén, dàn ngng ,dàn bay hơi, ống mao, quạt dàn
ngng và dàn bay hơi có chung một động cơ , công suất lạnh thờng không vợt quá
6,5 kw (24000 Btu/h ).
- Máy nén là loại kín pittông , rôto hoặc xoắn , điện áp 220V , một pha, môi
chất lạnh R22.
- Máy điều hoà cửa sổ có thể là một chiều ( chỉ làm lạnh vào mùa hè) hai chiều
( làm lạnh và sởi ấm) hoặc ba chiều ( thêm choc năng hút ẩm ).Bộ phận sởi có thể
bằng dây điện trở hoặc bơm nhiệt.Một số máy hai chiều kiểu bơm nhiệt có khả
năng hút ẩm ( khử ẩm trong phòng nhng nhiệt độ không đổi).
- Máy điều hoà cửa sổ có u điểm đặc biệt so với máy tách là có cửa lấy gió tơi
nên đảm bảo đợc gió tơi trong phòng.
Nói chung điều hoà cửa sổ có năng suất lạnh nhỏ nên phù hợp cho những
phòng ở, căn hộ hay cửa hàng nhỏ .
2.2 Máy điều hoà tách 2 hoặc nhiều cụm
Máy điều hoà 2 cụm có rất nhiều u điểm nên đợc sử dụng rất rộng rãi :
- Giảm đợc tiếng ồn rất nhiều vì máy nén và quạt dàn ngng lắp ngoài
phòng.Quạt dàn bay hơi kiểu trục cán có độ ồn rất thấp.
- Dễ lắp đặt, ít phụ thuộc vào kết cấu nhà, đỡ tốn diện tích lắp đặt trong nhà vì
có thể treo trên tờng, lắp trên trần hoặc kê sát tờng , đạt them mỹ cao nên đợc
coi là máy điều hoà tiện nghi cao cấp.
Nhng nhợc điểm chủ yếu là đờng ống dẫn môi chất dài hơn , dây điện nhiều hơn
và giá thành cũng đắt hơn.Thờng dàn bay hơi đặt trên cao, máy nén dàn ngng đặt
dới thấp nhng chiều cao không nên quá 3m và chiều dài đờng ống không nên quá
10m. Tuy nhiên ngày nay ngời ta lắp với độ dài đờng ống tới 50m nhng phải chịu
tổn thất năng suất lạnh.Nhợc điểm nữalà ồn ngoài phòng do quạt và máy nén gây
ra.
3.Hệ thống điều hoà tổ hợp gọn
Là các loại máy hoặc hệ thống điều hoà không khí kiểu nguyên cụm hoặc kiểu
tách theo các tổ hợp gọn có năng suất lạnh từ 3 đến 220 tấn lạnh Mỹ , dàn bay hơi
15
làm lạnh không khí trực tiếp , thiết bị ngng tụ giải nhiệt gió hoặc nớc, một chiều
hoặc 2 chiều , dùng cho điều hoà tiện nghi hoặc công nghệ ,kiểu một cụm ( máy
điều hoà trên mái , máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc…) hoặc kiểu tách 2
hoặc nhiều cụm ( kiểu treo tờng, hộp hành lang, tủ tờng, treo trần, giấu trần…)
hoặc kiểu VRV, có hoặc không có ống gió.
Tuy nhiên ta có thể chia làm 4 nhóm chính là :
- Máy điều hoà VRV, dàn ngng giải nhiệt gió của hãng DAIKIN.
- Các loại điều hoà thơng nghiệp giải nhiệt gió kiểu tách hoặc kiểu dàn ngng đặt
xa.
- Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt gió(đặt trên mái).
- Máyđiều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc (dùng trong công nghiệp) ác loại máy
này có chung một đặc điểm giống máy cục bộ là có dàn bay hơi làm lạnh
không khí trực tiếp và thờng có ống gió để phân phối gió cho các phòng khác
nhau, phân phối đều trong phân xởng hoặc phòng rộng.
3.1 Máy điều hoà thơng nghiệp kiểu tách giải nhiệt gió
Máy điều hoà thơng nghiệp có thể chia làm 3 loại chính :
a. Máy điều hoà thơng nghiệp 2 cụm có ống gió cột áp thấp năng suất lạnh từ
12.000 đến 48.000 Btu/h. Do quạt có cột áp thấp nên ống gió chỉ có chiều dài hạn
chế, dàn lạnh lắp dấu trần hoặc đặt ngoài hành lang thổi trực tiếp vào phòng.
Đại đa số các loại máy điều hoà phòng kiểu tách là loại 2 cụm, dàn lạnh treo
tờng nhng để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của ngời tiêu dùng các loại máy
nhiều cụm và các loại dàn lạnh khác nhau cũng ngày càng phát triển.
b. Máy điều hòa thơng nghiệp 2 cụm có ống gió cột áp cao có năng suất
lạnh từ 12.000 đến 240.000 Btu/h. Do quạt có cột cao áp nên có
thể bố trí mạng ống gió lớn phân phối gió cho nhiều phòng và các phòng ở
xa dàn bay hơi.
Nhợc điểm chủ yếu của các loại máy này là không có khả năng lấy gió tơi nên
phải có quạt thông gió đảm bảo gió tơi cho ngời trong phòng . Khi bố trí quạt xả
khí sát trần, gió tơi sẽ tự động lọt vào phòng qua các khe hở cửa. Thông gió kiểu
này dễ gây đọng sơng vì gió tơi có độ ẩm lớn. Hãng DAIKIN có giải pháp hộp
thông gió hồi nhiệt phát triển cho hệ điều hoà VRV. Hộp thông gió hồi nhiệt này
có nhiều lu lợng gió khác nhau và có thể ứng dụng tốt cho các văn phòng sử dụng
điều hoà cục bộ kiểu 2 cụm và nhiều cụm. Gió tơi cấp vào phòng trao đổi nhiệt ẩm
trực tiếp với gió thải , không những hạ đợc nhiệtmà còn hạ đợc cả độ ẩm , do trao
đổi nhiệt và ẩm qua các màng ngăn bằng giấy giữa hai dòng gió cấp và thải.
Bảng 1.8 : Giới thiệu một số loại máy điều hoà 2 cụm 2 chiều nóng lạnh
16
( bơm nhiệt ) của DAIKIN, điện 220V ( 380V) , 50Hz. Năng suất lạnh tính theo
nhiệt độ trong nhà t k = 270C, t= 190C và nhiệt độ ngoài trời 350C.Hifan, năng suất
nhiệt theo nhiệt độ trong nhà 200C và ngoài trời 70C.
Bảng 1.8 : Một số điều hoà 2 cụm 2 chiều
Cụm FHYC35F FHYC45F FHYC60F FHYC71F FHYC100F FHYC125F
. dn FHY35F FHY45F FHY60F FHY71F FHY100F FHY125F
lạnh
Kiểu FHYB35F FHYB45F FHYB60F FHYB71F FHYB100F FHYB125F
(trong
FHYK35F FHYK45F FHYK60F FHYK71F FHYK100F
nh )
Cụm d n
RY35 RY45E RY60E RY71E RY100E RY125E
nóng
Năng suất Kw 3,5 4,85 6,15 8,7 10,4 12,8
lạnh Btu/h 11900 16600 21000 26200 35300 43600
Năng suất 4,05 5,5 7,1 7,9 11,2 14,2
Kw
nhiệt 13800 18800 24200 27000 38100 48400
Btu/h
c. Máy điều hoà thơng nghiệp có dàn ngng đặt xa
Giống nh loại máy điều hoà 2 cụm nhng máy nén không bố trí với cụm ngoài
nhà mà bố trí với cụm trong nhà.
Ở loại máy này máy nén nằm trong cụm trong nhà nên có nhợc điểm là gây
ồn phía trong nhà.Chính vì vậy chỉ nên sử dụng loại máy này ở những phân xởng ,
nhà hàng ồn ào hoặc những nơi chấp nhận đợc sự ồn ào của nó.Những nơi cần
yên tĩnh nh khách sạn , hội trờng , trờng học. không nên sử dụng loại máy này
.Nếu muốn sử dụng phải đặt dàn lạnh vào buồng cách âm và các ống gió cấp , hồi
cần phải có bộ tiêu âm .
3.2 Máy điều hoà thơng nghiệp nguyên cụm giải nhiệt gió (kiểu lắp mái)
Các loại máy này của hãng CARRIER có năng suất từ lạnh từ 17,6 đến 87,9 kw
(60.000 – 300.000 Btu/h hay 5- 25 tấn lạnh). Máy của DAIKIN có năng suất từ 4-
27 tấn lạnh cả 1 và 2 chiều kiểu bơm nhiệt. Quạt giàn bay hơi làloại ly tâm cột áp
cao nên có thể lắp ống gió hồi và ống phân phối không khí đều cho toàn bộ không
không gian phòng. Máy không những có thể lắp nguyên cụm kiểu lắp trên máI nhà
mà còn có thể lắp ở ban công hoặc mái hiên với cách bố trí ống gió phù hợp. Máy
có thể đợc tiếp cận với tất cả mọi chi tiết mà chỉ cần tháo lắp bên, rất tiện lợi cho
17
việc bảo dỡng, sửa chữa. Máy thích hopự cho cửa hàng thơng nghiệp , các phòng
xởng rộng đến 650 m2.
3.3 Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc
Máy diều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc là loịa máy điều hoà có toàn bộ
thiết bị nh máy nén, bình ngng làm mát bằng nớc, dàn bay hơi làm lạnh không khí
trực tiếp, tiết lu, quạt gió …bố trí trong cùng một vỏ duy nhất.
Do bình bay hơi làm mát bằng nớc rất gọn nhẹ nên năng suất lạnh của một
máy có thể đạt rất cao. Loịa máy lớn nhất của DAIKIN có năng suất lạnh tới 369
kW, điện 50 Hz.Cũng do bình ngng làm mát bằng nớc nên máy điều
hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc thờng đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nớc giải
nhiệt để tuần hoàn và làm mát nớc thải ra ở bình ngng.
Bảng 1.9 Năng suất lạnh của một số máy điều hoà nhiệt độ nguyên cụm
giải nhiệt nớc ( của DAIKIN tính theo nhiệt độ trong nhà tk= 270C, t= 190C
và nhiệt độ nớc làm mát vào 19,50C và ra khỏi bình ngng là 350C, 50Hz).
Kiểu máy năng suất lạnh Kiểu máy năng suất lạnh
KW Btu/h KW Btu/h
UCPJ100N 9,2 31.400 UCJ1000N 99,0 338.000
UCPJ170N 17,1 58.400 UCJ1320N 130,7 446.000
UCPJ250N 24,1 82.300 UCJ1500N 147,3 503.000
UCPJ335N 33,8 115.400 UCJ2000N 189,6 647.000
UCPJ500N 49,2 167.900 UCJ2500N 234,5 800.000
UCPJ670N 65,3 223.000 UCJ3150N 291,6 995.000
UCPJ850N 283.000 UCJ4000N 369,0 1.260.000
82,9
Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc có u điểm là :
- Đợc sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy
cao, tuổi thọ và mức độ tự động cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ, chỉ cần nối
với hệ thống nớc làm mát và hệ thống ống gió nếu cần sẵn sàng hoạt động.
- Vận hành kinh tế trong điều kiện tải thay đổi.
18
- Lắp đặt nhanh chóng, không cần thợ chuyên ngành lạnh, vận hành bảo dỡng,
vận hành dễ dàng.
- Có cửa lấy gió tơi.
- Bố trí dễ dàng cho các phân xởng sản xuất (sợi, dệt…) và các nhà hàng siêu
thị chấp nhạn đợc độ ồn cao.Nếu dùng cho điều hoà tiện nghi phải
-
có buồng máy cách âm và bố trí tiêu âm cho cả ống gió cấp và gió hồi.
- 3.4 máy điều hoà VRV
Do các hệ thống ống gió sử dụng ống gió để điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm
phòng là quá cồng kềnh, tốn nhiều không gian và diện tích lắp đặt, tốn nhiều vật
liệu làm đờng ống nên hãng DAIKIN của Nhật đa giải pháp VRV điều chỉnh năng
suất lạnh thông qua việc điều chỉnh lu lợng môi chất lạnh.
Máy điều hoà VRV chủ yếu dùng cho điều hoà tiện nghi và có đặc điểm sau:
- Tổ ngng tụ có 2 máy nén trong đó 1 máy nén điều chỉnh năng suất lạnh
theo kiểu on-off còn một máy điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều
chỉnh từ 0 đến 100% gồm 21 bậc,đảm bảo năng lợng tiết kiệm rất hiệu quả.
- Các thông số vi khí hậu đợc khống chế phù hợp với từng vùng kết nối trong
mạng điều khiển trung tâm.
- Các máy VRV có các dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các
mạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ 7 KW đến hàng choc ngàn
KW cho các toà nhà cao tầng hàng trăm mét với hàng ngàn phòng đa chức năng.
- VRV đã giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do đó cụm dàn nóng có
thể đặt cao hơn dàn lạnh tới 50m và các dàn lạnh có thể đặt ở độ cao khác nhau tới
15m, đờng ống dẫn môi chất lạnh từ cụm dàn nóng tới cụm dàn lạnh xa nhất tới
100m tạo điều kiện cho việc bố trí máy dễ dàng trong các nhà cao tầng văn phòng
khách sạn mà trớc đây chỉ có hệ thống trung tâm nớc đảm nhiệm.
- Độ tin cậy cao, khả năng bảo dỡng sửa chữa rất năng động và nhanh chóng
nhờ các thiết bị từ chuẩn đoán chuyên dùng cũng nh sự kết nối để chuẩn đoán tại
trung tâm qua internet.
19
- So với hệ trung tâm nớc , hệ VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố trí trên tầng
thợng hoặc bên sờn toà nhà còn đờng ống dẫn môi chất lạnh có kích thớc nhỏ
hơn nhiều so với đờng ống dẫn nớc lạnh và đờng ống gió
- Có thể kết hợp làm lạnh và sởi ấm phòng trong cùng một hệ thống kiểu
bơm nhiệy hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao.
- Hệ VRV có 9 kiểu dàn lạnh khác nhau (đặt trên sàn, tủ tờng, treo tờng, giấu
tờng, treo trần, giấu trần cassette, giấu trần kiểu góc, giấu trần cassette nhiều cửa
thổi) rất đa dạng và phong phú nên dễ dàng thích hợp với kiểu cấu trúc khác
nhau,đáp ứng thẩm mỹ đa dạng của khách hàng.
4. Hệ thống điều hoà trung tâm nớc
Hệ thống điều hoà trung tâm nớc là hệ thống sử dụng nớc lạnh khoảng 70C để
làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU. Hệ điều hoà trung
tâm nớc chủ yếu gồm :
- Máy làm lạnh nớc ( water Chille) hay máy sản xuất nớc lạnh. Nhiệt độ nớc th-
ờng đợc làm lạnh từ 120C xuống 70C.
- Hệ thống ống dẫn nớc lạnh, hệ thống nớc giải nhiệt.
- Nguồn nhiệt để sởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sởi ấm mùa đông
thờng do nồi hơi nớc nóng hoặc thanh điện trở cung cấp.
- Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sởi ấm không khí bằng nớc nóng FCU
hoặc AHU.
- Hệ thống gió tơi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí.
- Hệ thống tiêu âm và giảm âm, hệ thống lọc bụi, thanh trùng và triệt khuẩn cho
không khí; bộ rửa khí.
Máy làm lạnh nớc giải nhiệt nớc cùng hệ thống bơm thờng đợc bố trí phía dới
tầng hầm hoặc tầng trệt, tháp giải nhiệt đặt trên tầng thợng. Trái lại máy làm lạnh
nớc giải nhiệt gió thờng đặt trên tầng thợng.
20
Nớc lạnh đợc làm lạnh trong bình bay hơi xuống 70C rồi đợc bơm nớc lạnh đa
đến các dàn trao đổi nhiệt FCU hoặc AHU. Ở đây nớc thu nhiệt của không khí
nóng trong phòng lên đến 120C và lại đựoc bơm đẩy trở về bình bay hơi để tái làm
lạnh xuống 70C, khép kín vòng tuần hoàn nớc lạnh. Đối với hệ thống nớc lạnh kín
( không có giàn phun) cần thiết phải có thêm bình dãn nở để bù nớc trong hệ thống
dãn nở khi thay đổi nhiệt độ.
4.1 Máy làm lạnh nớc ( Water Chiller )
a. máy làm lạnh nớc giải nhiệt nớc
Bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều hoà trung tâm nớc là máy làm
lạnh nớc. Căn cứ vào vào chu trình lạnh có thể phân ra máy làm lạnh nớc dùng
máy nén cơ, dùng máy nén ejectơ hoặc máy lạnh hấp thụ. Máy lạnh nén cơ cũng
có thể phân ra nhiều loại khác nhau theo kiểu máy nén nh
máy nén piton roto, trục vít và turbin, kiểu kín, nửa kín hoặc hở. Theo môi chất
phân ra máy nén R22, R134a, R404a, R123. Theo cách giải nhiệt phân ra giải nhiệt
nớc và giải nhiệt gió.
Máy gồm 2 bình ngng lắp phía dới, bốn máy nén lắp ở giữa và một bình bay
hơi lắp phía trên trong một hệ khung đỡ. Máy là một tổ hợp hoàn chỉnh nguyên
cụm. Tất cả mọi công tác lắp ráp, thử bền, thử kín, nạp gas đợc tiến hành tại nhà
máy chế tạo nên chất lợng cao.
b. Máy làm lạnh nớc giải nhiệt gió ( Air Cooled Water Chiller )
Máy làm lạnh nớc giải nhiệt gió chỉ khác máy làm lạnh nớc giải nhiệt nớc ở
dàn ngng làm mát bằng không khí. Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn ngng giải
nhiệt gió kém nên diện tích của dàn lớn, cồng kềnh nên năng suất lạnh của một tổ
máy nhỏ hơn so với máy giải nhiệt nớc.
Kiểu giải nhiệt gió có u điểm là không cần nớc làm mát nên giảm đợc toàn
bộ hệ thống nớc làm mát nh bơm, đờng ống và tháp giải nhiệt. Máy đặt trên mái
cũng đỡ tốn diện tích sử dụng, nhng vì trao đổi nhiệt ở dàn ngng kém nên nhiệt độ
ngng tụ cao hơn dẫn đến công nén cao hơn và điện
năng tiêu thụ cao hơn cho một đơn vị lạnh so với máy làm mát bằng nớc.
21
4.2 Hệ thống nớc lạnh và FCU, AHU
a. Hệ thống đờng ống nớc lạnh
Tuỳ theo cách bố trí ống nớc mà phân ra hệ thống hai ống, hồi ngợc, hệ 3 ống
và 4 ống.Hệ thống 2 ống là hệ thống đơn giản nhất, gồm 2 ống góp mắc song song
còn các FCU mắc nối tiếp giữa 2 ống. Vào mùa hè chỉ có hệ thống lạnh hoạt động,
nớc lạnh đợc bơm qua các FCU để làm lạnh phòng. Vào mùa đông chỉ có hệ thống
nớc nóng hoạt động, nớc nóng đợc bơm từ nồi hơi đến cấp nhiệt cho các dàn FCU
để sởi phòng. Hệ thống này có u điểm là đơn giản, chi phí vật liệu ít, rẻ tiền nhng
có nhợc điểm lớn là khó cân bằng áp suất bơm giữa các dàn vì nớc có xu hớng chỉ
đI qua các dàn đặt gần. Ở đây cần đặt các van điều chỉnh để cân bằng áp suất.
Chính do việc khó cân bằng áp suất nên ngời ta cải tiến hệ 2 ống thành hệ hồi ng-
ợc. Tuy nhiên nhợc điểm của hệ thống này là tốn thêm đờng ống, giá thành cao
hơn.
Hệ 3 đờng ống và hệ 4 đờng ống nhằm mục đích sử dụng lạnh và sởi đồng
thời ở các thời điểm giao mùa cho các khách sạn sang trọng 4,5 sao hoặc các
coong trình quan trọng trong cùng một thời gian phòng này cần làm lạnh nhng
phòng phòng kia lại cần sởi ấm. Hệ 3 đờng ống tiết kiệm hơn nhng chỉ có 1 đờng
hồi nên tổn thất năng lợng vận hành lớn. Nớc hồi do hoà trộn của cả nguồn nóng
và nguồn lạnh sẽ làm cho cả máy lạnh cũng nh nồi hơI đều phảI làm việc với công
suất lớn hơn. Hệ 4 đờng ống tiêu tốn nhiều vật liệu hơn nhng lại loại trừ đợc nhợc
điểm vận hành của hệ 3 ống vì có 2 đờng ống hồi riêng rẽ.
b. FCU
Các FCU là các dàn trao đổi nhiệt ống xoắn có quạt. Nớc lạnh chảy phía
trong ống xoắn, không khí đi phía ngoài.Để tăng cờng độ trao đổi nhiệt phía không
khí , ngời ta bố trí cánh tản nhiệt với bớc cánh 0,8mm bằng
nhôm. FCU gồm có dàn ống nớc lạnh và quạt để thổi cỡng bức không khí trong
phòng từ phía sau qua dàn ống trao đổi nhiệt. Phía dới dàn bố trí máng hứng nớc
ngng. Để đảm bảo áp suất gió cao cho việc phân phối gió và miệng thổi, các FCU
thòng đợc trang bị quạt ly tâm. FCU có u điểm gọn nhẹ dễ bố trí nhng cũng có nh-
ợc điểm là không có cửa lấy gió tơI nếu cần phải bố trí hệ thống gió tơi riêng.
22
c.Các buồng xử lý không khí AHU ( Air Handling Unit )
Giống nh FCU cũng là các dàn trao đổi nhiệt nhng có năng suất lạnh lớn hơn
để sử dụng cho phòng ăn, sảnh, hội trờng, phòng khách…,có cửa lấy gió tơi, có
các bộ phận lọc khí, rửa khí, gia nhiệt để có thể điều chỉnh và khống chế chính xác
nhiệt cũng nh độ âm tơng đối của phòng. AHU có quạt ly tâm cột áp cao để có thể
lắp với hệ thống ống gió lớn.Một khác biệt cơ bản nữa là AHU có loại khô nh
FCU nhng cũng có cả loại ớt, loại có dàn phun nớc lạnh trực tiếp vào không khí để
làm lạnh và rửa khí.
Với đề tài tốt nghiệp của em là thiết kế trạm điều hoà không khí trung tâm
cho xởng dệt may rộng 2000 m2, qua phân tích ở trên em chọn loại máy điều hoà
nguyên cụm giải nhiệt nớc gồm các thiết bị nh máy nén, bình ngng làm mát bằng
nớc, dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp, tiết lu, quạt gió bố trí trong cùng
một vỏ duy nhất.
23
CHƠNG II
CHU TRÌNH MÁY LẠNH NÉN HƠI MỘT CẤP.
NGUYÊN LÝ VÀ CÁC CHU TRÌNH MÁY LẠNH NÉN
HƠI MỘT CẤP.
A. Nguyên lý máy lạnh nén hơi một cấp:
1. Định nghĩa:
Máy lạnh nén hơi là loại máy lạnh có nén cơ để hút hơi môi chất có áp suất
thấp và nhiệt độ thấp sinh ra ở dàn bay hơi để nén lên áp suất cao và nhiệt độ cao
đẩy vào thiết bị ngng tụ. Môi chất lạnh trong máy nén hơi có biến đổi pha (bay hơi
ở thiết bị bay hơi và ngng tụ ở thiết bị ngng tụ) trong chu trình máy lạnh.
2. Cấu tạo:
Máy lạnh nén hơi một cấp bao gồm 4 bộ phận chính:
- Máy nén hơi một cấp. - Thiết bị bay hơi.
- Thiết bị ngng tụ - Van tiết lu.
Chúng đợc nối với nhau bởi đờng ống dẫn hơi. Môi chất lạnh tuần hoàn và
biến đổi pha trong hệ thống lạnh.
3. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh nén hơi:
NT QN
2 3
MN: Máy nén lạnh
MN NT: Thiết bị ngng tụ
PN phía cao áp VTL BH: Thiết bị bay hơi
Po phía hạ áp VTL: Van tiết lu
1 4
Qo BH
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý máy lạnh nén hơi một cấp
4. Nguyên lý hoạt động:
Trạng thái của môi chất lạnh đợc thể hiện trên đồ thị T-S và P-i.
T P
2
24
2’
TN,PN
3 2’ 2
TN,PN
3
Hình 1.4a: Đồ thị T-S Hình 1.4b: Đồ thị P-i
Căn cứ v ào đồ t hị và sơ đồ , nguyên lý ho ạt động củ a h ệ thố ng l ạnh nh sau:
1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi máy nén hút hơi
đã bay hơi của môi chất ở dàn bay hơi có nhiệt độ t0 thấp, áp suất P0, nén đoạn
nhiệt lên nhiệt độ cao t2 và áp suất cao Pk để đẩy vào bình ngng tụ.
2-3: Quá trình ngng tụ hơi áp suất cao và nhiệt độ cao. Quá trình này môi
chất có áp suất RN và nhiệt độ TN ( hơi quá nhiệt ). Hơi này đợc máy nén đẩy vào
thiết bị ngng tụ và thải ra một lợng nhiệt QN. Tại điểm 3 môi chất lạnh hoàn toàn ở
dạng lỏng.
2-4: Quá trình tiết lu đẳng entanpy, môi chất lạnh sau khi qua điểm 3 của
quá trình ngng tụ ở dạng lỏng tiếp tục đợc đẩy qua tiết lu đến điểm 4.
4 -1: Quá trình bay hơi ở áp suất và nhiệt độ thấp tạo ra hiệu ứng lạnh.
Tại điểm 4 (có P0 và T0) môi chất vừa ở thể lỏng vừa ở thể khí và nhiệt độ
giảm. Môi chất này đợc tiếp vào dòng bay hơi. Những phần lỏng cha bay hơi hết,
khi vào dàn bay hơi thì bay hơi hết để thu nhiệt lợng Q0. Khi đi qua điểm 1 môi
chất hoá hơi (bão hoà khô) để tiếp tục chu trình mới.
B. Các chu trình máy lạnh nén hơi một cấp:
1. Chu trình Carnot ngợc chiều:
Chu trình cacnot là một chu trình gồm 2 quá trình đoạn nhiệt và 2 quá trình
đẳng nhiệt xen kẽ nhau. Trên đồ thị T-S nó đơn giản là một hình chữ nhật nhng
đứng về mặt thiết bị nó lại phức tạp hơn các chu trình khác do có thêm máy giãn
nở.
S3 25
Nhiệt
Qk
độ
2 3 3 2
Trục máy giãn nở nối trực tiếp lên máy nén để tận dụng công có ích sinh ra
ở máy giãn nở.
1-2: Là quá trình nén đoạn nhiệt, hơi hút về máy nén. Ở trạng thái 1 trong
vùng hơi ẩm. Hơi ra khỏi máy có trạng thái bão hoà khô 2. Quá trình nén đợc coi là
đoạn nhiệt thuận nghịch S1 = S2 hoặc ΔS = 0.
2-3: Quá trình ngng tụ đẳng nhiệt T2 = T3 = TK và đẳng áp P2 = P3 = PK.
Điểm 3 nằm trên đờng bão hòa lỏng.
3- 4: Quá trình dãn nở đoạn nhiệt có sinh ngoại công của môi chất trong máy
dãn nở. Đặc điểm của quá trình là S4 = S3.
4- 1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt T4 = T3 Để sinh lạnh ở nhiệt độ thấpvà áp
suất thấp. Quá trình này cũng là quá trình đẳng áp.
Chu trình Carnot đợc coi là chu trình lý tởng
2. Chu trình khô:
Chu trình khô là chu trình có hơi hút về máy nén là hơi bão hoà khô để tránh
và va đập thuỷ lực. Máy giãn nở đợc thay bằng van tiết lu.
Lgp
Qk
2 3
2’ 2
Tk,Pk
NT 3
MN
Áp suất
VTL
4 1 S1=const
BH
O 26
entanpy h
1 4
Qo
H 1.6a: Sơ đồ thiết bị H1.6b: Chu trình biểu diễn
trên đồ thị LgP- h
3. Chu trình quá lạnh - quá nhiệt:
Là chu trình có nhiệt độ lỏng vào van tiết lu nhỏ hơn nhiệt độ ngng tụ (nằm
trong vùng lỏng quá lạnh ) và hơi hút vào máy nén có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ
bay hơi ( nằm trong vùng quá nhiệt ).
Chu trình quá lạnh - quá nhiệt có sơ đồ thiết bị giống nh chu trình khô nhng
có thêm bộ quá lạnh lỏng trớc khi vào van tiết lu nên nhiệt độ lỏng trớc van tiết lu
thấp hơn nhiệt độ ngng tụ. Hơi hút trớc khi vào máy nén có nhiệt độ cao hơn nhiệt
độ bay hơi.
* Nguyên nhân quá lạnh có thể do:
- Đợc bố trí thêm thiết bị quá lỏng sau thiết bị ngng tụ.
- Đợc quá lạnh lỏng ngay trong thiết bị ngng tụ vì thiết bị ngng thuộc kiểu
trao đổi nhiệt ngợc dòng.
- Do toả nhiệt ra môi trờng trên đờng từ bình ngng đến van tiết lu.
* Nguyên nhân quá nhiệt có thể do:
- Sử dụng van tiết lu nhiệt để điều chỉnh sự quá nhiệt hơi hút.
- Do tải nhiệt lớn và thiếu lỏng cấp cho dòng bay hơi.
- Do tổn thất lạnh trên đờng từ bình ngng về máy nén.
4. Chu trình hồi nhiệt:
Chu trình hồi nhiệt là chu trình có thiết bị trao đổi nhiệt giữa môi chất lỏng
nóng (trớc khi vào van tiết lu) và hơi lạnh trớc khi về máy nén.
Lgp
2 3’
t3’
NT
MN
QL
HN 3 3’ 2’ 2
Áp suất
27
1
t1’
1’
TL
1
BH 4 4’
H 1.7a: Sơ đồ thiết bị H 1.7b: đồ thị LgP- h
Với các thiết bị hồi nhiệt thờng đợc thiết kế với Δtmin = 5K nghĩa là nhiệt độ
của hơi ra t1 thấp hơn nhiệt độ lòng vào t3 là 50C.
Chu trình hồi nhiệt sử dụng môi chất frêon nh: R12, R22, R502, R134a,
không sử dụng cho môi chất amôniăc (NH3).
5. Sự phụ thuộc của năng suất lạnh vào nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ng-
ng tụ:
a) Ảnh hởng của nhiệt độ ngng tụ tk:
Đồ thị sau biểu diễn sự phụ thuộc năng suất lạnh Q0 vào tk :
Lgp
3’
2’
3
2
4’ 1
4
∆l
q0 l
∆q0
O h
H 1.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của tk đến Q0
28
Ta thấy rõ ràng khi tk tăng từ t3 lên t3’ thì Q0 giảm một khoảng Δq0 và công
nén cũng tăng lên một khoảng là Δl. Do tk tăng nên pk tăng kéo theo π tăng và λ
giảm.
Ở đây, vlt = const và v1 = const nên khi λ và q0 giảm thì Q0 sẽ giảm. Ngợc
lại, nếu tk giảm thì Q0 lớn sẽ tăng.
b) ảnh hởng của nhiệt độ bay hơi
Lgp
2
3 2’
To- ∆T 1
4
l1
1’
4’
q0 l2
∆q0
O h
H 1.9: Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của t0 đến Q0
Dựa vào đồ thị trên ta thấy khi t0 giảm một khoảng ΔT0 thì q0 giảm một
khoảng Δq0. Hơn nữa kh t0 giảm, tỷ số nén giảm và λ giảm theo thể tích riêng hơi
hút vì v1 tăng do đó Q0 giảm. Ngợc lại, nếu t0 tăng thì Q0 tăng.
Ảnh hở ng t 0 đ ến Q0 mạnh h ơn 2 đ ến 3 l ần ảnh hởng củ a tk ( do có thêm
v1 ).
III. CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI MỘT CẤP
A. Máy nén lạnh:
1. Phân loại máy nén lạnh:
Máy nén là bộ phận quan trọng nhất trong các hệ thống lạnh nén hơi. Máy
nén có nhiệm vụ:
- Liên tục hút hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi.
- Duy trì nhiệt độ t0 và áp suất P0 cần thiết.
29
- Nén hơi lên áp suất cao tơng ứng với môi trờng làm mát nớc hoặc không
khí đẩy vào thiết bị ngng tụ.
- Đa lỏng qua thiết bị tiết lu trở về thiết bị bay hơi, thực hiện vòng tuần hoàn
kín của môi chất lạnh trong hệ thống gắn liền với việc thu nhiệt ở môi trờng lạnh
và thải nhiệt ở môi trờng nóng.
Máy nén lạnh quan trọng một mặt do chức năng của nó trong hệ thống, mặt
khác do gồm nhiều bộ phận chuyển động phức tạp nên chất lợng, độ tin cậy và
năng suất lạnh của hệ thống phụ thuộc chủ yếu vào chất lợng, độ tin cậy và năng
suất lạnh của máy nén.
Trong kĩ thuật lạnh, ngời ta sử dụng hầu nh tất cả các loại máy nén, với các
nguyên lí làm việc khác nhau, những loại máy nén hay đợc sử dụng nhất là: Máy
nén piston, máy nén trục vit, máy nén roto làm việc theo nguyên lí nén thể tích.
Máy nén tuabin, máy nén ejecter làm việc theo nguyên lí động học.
Theo nguyên lí nén thể tích thì quá trình nén từ áp suất thấp lên áp suất cao
nhờ sự thay đổi thể tích của khoang hơi giới hạn bởi piston và xilanh khi piston
chuyển động lên. Máy nén làm việc theo chu kì, không liên tục. Hơi đợc hút và
nén theo những phần riêng, do đó đờng hút và đờng đẩy thờng có hiện tợng xung
động.
Theo nguyên lí của máy nén động học: Áp suất của dòng khí tăng lên là do
động năng biến thành thế năng. Giai đoạn đầu, dòng hơi đợc tăng tốc nhờ đĩa quay
và cánh quạt. Giai đoạn hai, dòng khí có động năng lớn đợc dẫn đến buồng khuếch
tán, ở đó động năng biến thành thế năngvà áp suất tăng dần. Đặc điểm của máy nén
động học là làm việc liên tục, không có van.
Máy nén thể tích có thể tạo ra áp suất lớn với khối lợng hơi nhỏ nhng ngợc
lại máy nén động học có lu lợng lớn nhng tỉ số áp suất đạt đợc qua mỗi tầng cánh
quạt là tơng đối hạn chế và phụ thuộc nhiều vào tính chất của từng môi chất.
• Phạm vi sử dụng:
Máy nén piston thờng đợc sử dụng cho công suất nhỏ và trung bình, lu lợng
thể tích đến 5.000m3/h
30
Máy nén trục vít thờng đợc sử dụng cho công trung bình và lớn, lu lợng thể
tích từ 2.000 m3 /h đến 10.000m3/h
Máy nén tua bin đợc sử dụng cho công suất lớn và rất lớn.
+Bảng phân loại các loại máy nén:
Máy nén lạnh
Máy nén thể Máy nén động học
íh
MN
MN tuabin Ejecter
MN piston MN piston
dao động quay
MN
Trục vit
MN MN tuabin MN
Piston trợt Roto lăn li tâm, h- Ejecter
Con lắc Roto tấm ớng trục hơi
Kiểu m ng trợt
Rôto xoắn
ốc
31
2. Quá trình làm việc của máy nén
Tuy có nhiều nguyên lí và cấu tạo khác nhau nhng các loại máy nén có
quy trình làm việc giống nhau. Do đó để tiện lọi cho quá trình tìm hiểu về nguyên
lí làm việc của máy nén, lấy quá trình làm việc của máy nén Piston làm đại diện để
nghiên cứu.
Máy nén piston gồm các bộ phận chính là: Xilanh, clapê hút và clapê đẩy lắp
trên đầu xilanh và pison chuyển động trong xi lanh. Piston chuyển động tịnh tiến đ-
ợc trong xilanh là nhờ cơ cấu tay quay- thanh truyền hoặc trục khuỷu- tay biên biến
chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến qua lại.
H 1.9: Nguyên lý làm việc của máy nén hơi một cấp.
Trục khuỷu 10 quay nhờ truyền động từđộng cơ qua khớp nối hoặc bánh đai.
Hệ thống tay biên, trục khuỷu 9-10-11 biến chuyển động quay của trục khuỷu
thành chuyển động tịnh tiến lên xuống của piston
(a): Khi khuỷu 10 ở A, piston nằm ở điểm chết trên, clapê hút 4 và đẩy 7 đều
đóng.
(b): Khi khuỷu 10 tiến đến B, piston chuyển động xuống thực hiện quá trình
hút, clapê hút mở, hơi từ khoang hút 5 đi vào buồng xilanh, clapê đẩy 7 vẫn đóng
do áp suất ở buồng đẩy 6 cao hơn
Quá trình hút kết thúc khi khuỷu 10 tiến đến vị trí C, piston tiến tới điểm
chết dới.
32
(c): Piston đổi hớng đi lên phía trên, bắt đầu quá trình nén, do chênh lệch áp
suất nên clapê hút và đẩy đều đóng.
(d): piston đi lên thực hiện quá trình nén và đẩy hơi nén vào khoang đẩy,
clape hút đóng, clapê đẩy bắt đầu mở khi có chênh lệch áp suất giữa khoang hút
trong xilanh và khoang đẩy.
Quá trình đẩy kết thúc khi khuỷu 10 quay lại điểm A và piston nằm ở điểm
chết trên. Quá trình hút- nén- đẩy bắt đầu một chu kì mới.
3. Chỉ số cần quan tâm.
Chỉ số cần quan tâm nhiều nhất là năng suất lạnh Q0 vì biết đợc năng suất
lạnh thì có thể biết đợc công suất tiêu thụ của máy, tính đợc diện tích bề mặt của
thiết bị bay hơi, tính đợc công suất tiêu thụ của thiết bị ngng tụ, hệ số lạnh lí thuyết
và thực tế . Nh vậy năng suất lạnh của máy là thông số chính để thiết kế hệ thống
lạnh.
4. Các loại máy nén thờng dùng.
a. Máy nén piston trợt.
* Máy nén thuận dòng: Là loại máy nén mà dòng môi chất không đổi hớng
khi đi qua xilanh
Máy nén thuận dòng thờng là các máy nén cỡ trung bình và lớn. Hơi môi
chất đợc hút vào ở phần giữa của xilanh, khi piston đi xuống hơi tràn vào khoang
giữa piston rồi đi qua clape hút tràn vào xilanh, clape hút đợc bố trí ngay trên đỉnh
piston nên khi đi xuống clape tự động mở theo quán tính. Khi piston xuống đến
điểm chết dới , chuyển hớng đi lên để thực hiện squá trình nén và đẩy hơi nén vào
buồng nén thì clape hút lại tự động đóng lại theo lực quán tính, clape đẩy bố trí
trên nắp xilanh tự động mở ra để dòng hơi đi buồng đẩy để vào dàn ngng. Thờng
sử dụng cho môi chất amoniac.
+ Ưu điểm:
- Không có tổn thất thể tích do trao đổi nhiệt giữa khoang hút và khoang đẩy
làm cho hơi hút nóng lên.
- Có khả năng tăng tiết diện clape hút và đẩy do diện tích bố trí clape rộng,
giảm đợc tổn thất áp suất.
33
- Giảm đợc tổn thất tiết lu đờng hút vì clape đóng, mở là do quán tính chứ
không do chênh lệch áp suất.
+ N h ợ c đ i ể m: Kh ố i l ợ ng piston l ớ n nên l ự c quán tính l ớ n, l ự c ma sát
l ớ n, khó t ă ng t ố c đ ộ v òng quay tr ụ c khu ỷ u. Do t ố c đ ộ b ị h ạ n ch ế n ên máy
r ấ t c ồ ng k ề nh, xilanh th ờ ng cao nên ch ỉ c ó lo ạ i xilanh đ ứ ng, tiêu t ố n nhi ề u
v ậ t li ệ u.
* Máy nén ngợc dòng: Là loại máy nén mà dòng môi chất đổi hớng khi đi
qua xilanh.
Đợc sử dụng rộng rãi, đặc biệt là với môi chất lạnh freon. Có kết cấu gọn
nhẹ, tốc độ cao. Clape hút và đẩy đều bố trí trên nắp xilanh.
+ Ưu điểm:
Rất đơn giản, gọn nhẹ, lực quán tính nhỏ, tốc độ cao. Xilanh thấp nên bố trí
gọn trong thân máy nén, xilanh đợc bố trí theo hình V, W nên vật liệu tiêu tốn
giảm đến mức thấp nhất.
+ Nhợc điểm:
- Diện tích bố trí van hút và van đẩy nhỏ do cùng bố trí trên nắp xilanh nên
tổn thất tiết lu lớn.
- Do khoang hút và khoang đảy liền nhau dẫn đến việc trao đổi nhiệt giữa
hai khoang nên có tổn thất thể tích vì môi chất bị đốt nóng.
H 1.10: a) Máy nén thuận dòng. b, c ) Máy nén ngợc dòng
1. thân máy; 2- xilanh; 3- tay biên; 4- pitton; 5- clape hut; 6- clape đẩy;
7- đờng hút; 8- đờng đẩy; 9- lò xo an toàn; 10- nắp xilanh; 11- sec măng
b) Máy nén hở:
34
Máy nén hở là loại máy nén có đầu trục khuỷu nhô ra ngoài thân máy để
nhận truyền động từ động cơ nên phải có cụm bịt kín cổ trục. Cụm này có
nhiệm vụ phải bịt kín khoang môi chất (cácte) trên chi tiết chuyển động quay
(cổ trục khuỷu ).
H 1.11: Nguyên lý cấu tạo máy nén hở.
+ Ưu điểm:
- có thể điều chỉnh vô cấp năng suất lạnh
- Sửa chữa, bảo dỡng dễ dàng, tuổi thọ cao.
- Dễ gia công các chi tiết, công nghệ đơn giản.
- Có thể sử dụng động cơ điện hay động cơ diezen để truyền động.
+ Nhợc điểm:
- Tốc độ thấp nên cồng kềnh, chi phí cao.
- Dễ rò rỉ môi chất lạnh qua cụm bịt kín cổ trục.
c. Máy nén nửa kín:
H 1.12: Nguyên lý cấu tạo máy nén nửa kín.
35
Máy nén nửa kín là loại máy nén có động cơ lắp chung trong vỏ máy nén,
Động cơ có thể tháo dời ra dợc khi tháo dời mặt bích. Đệm kín khoang môi chất là
đệm tĩnh điện đặt trên bình nắp sau động cơ, xiết chặt bằng bulông. Thờng có công
suất lớn dùng cho môi chất NH3 , freon. Sử dụng động cơ điện.
d) Máy nén kín.
Toàn bộ động cơ và máy nén nằm trong một khối kín không tháo ra đợc, trục
nối thẳng với nhau.
H 1.12: Nguyên lý cấu tạo máy nén kín.
+ Ưu điểm:
- Gọn nhẹ, không ồn, có hiệu suất cao.
- T r ụ c đ ộng cơ v à máy nén g ắn li ền v ớ i nhau nên không có tổ n th ất
truy ền đ ộng.
+ Nhợc điểm:
- Chỉ sử dụng cho freon ( do không dẫn điện và không ăn mòn dây đồng và
không ảnh hởng đến cách điện của dây quấn động cơ.
- Năng suất lạnh nhỏ, công nghệ gia công đòi hỏi khắt khe.
- Toàn bộ hệ thống bị nhiễm bẩn sau mỗi lần động cơ bị cháy.
e) Ngoài ra còn sử dụng: Máy nén trục vít, máy nén roto lăn , roto tấm trợt,
roto kiểu xoắn ốc, cho công suất làm lạnh lớn.
B. Thiết bị ngng tụ.
36
Thiết bị ngng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi môi chất lạnh có áp suất
và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành trạng thái lỏng. Thiết bị ngng tụ gồm có
các loại:
a) Bình ngng tụ kiểu vỏ ống nằm ngang:
H 1.13: Bình ngng ống vỏ kiểu nằm ngang dùng cho Amoniac
1- van an toàn; 2- Đờng cân bằng ngoài; 3- NH3 vào; 4- áp kế; 5- van xả khí
không ngng; 6- xả không khí; 7- nớc ra; 8- nớc vào; 9- xả nớc; 10- NH3 ra
Bình ngng tụ gồm một bình hình trụ nằm ngang, chứa bên trong nhiều ống
trao đổi nhiệt đờng kính nhỏ, vì thế gọi là bình ngng tụ kiểu ống vỏ nằm ngang. Đ-
ợc sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trong các hệ thống lạnh.
+ Ưu điểm:
- Gọn và chắc chắn, tốn ít diện tích, tiêu hao kim loại nhỏ.
- Dễ chế tạo và lắp đặt, dễ sửa chữa và làm sạch.
+ Nhợc điểm:
Khối lợng làm mát lớn và nhanh tạo cáu bẩn, giảm nhanh khả năng truyền
37
nhiệt, thờng xuyên gây tiếng ồn cho môi trờng lân cận:
b) Bình ngng tụ kiểu ống vỏ thẳng đứng:
Thiết bị ngng tụ kiểu ống vỏ trụ tròn đặt thẳng đứng, có các mặt sàn đợc hàn
vào vỏ, thờng dùng cho hệ thống lạnh amôniăc công suất lớn và thờng đặt ngoài
gian máy.
+ Ưu điểm:
Kết cấu chắc chắn dễ phá cặn nớc cho nên có thể sử dụng các nguồn nớc
chất lợng thấp hoặc thông qua xử lý.
+ Nhợc điểm:
Lắp ráp, theo dỗi và vận hành khó.
H 1.13: Bình ngng ống vỏ kiểu thẳng đứng dùng cho Amoniac.
1,13-kính quan sát mức lỏng; 2- ống dẫn hơi vào; 3- van an toàn; 4- hộp phân
phối nớc; 5- đờng xả không khí; 6- vỏ bình; 7- ống dẫn lỏng ra;
8- ống can bằng; 9- van xả dầu ; 10- bình chứa cao áp; 11- van an toàn
12- đờng cấp lỏng từ bình chứa.
c) Thiết bị ngng tụ kiểu phần tử và kiểu ống lồng:
Gồm những phần riêng biệt ghép với nhau thành cụm, mỗi phần tử xem
nh một bình ngng tụ. Ống chùm nằm ngang loại nhỏ, các phần tử đợc ghép nối
với nhau theo đờng hơi môi chất và ghép song song theo đờng hơi làm mát.
Sử dụng loại này có thể để làm quá lạnh môi chất ở đầu ra nên nó rất hay đ-
ợc dùng làm thiết bị quá lạnh đặt sau thiết bị ngng tụ để giảm lợng tiêu hao kim
38
loại.
d) Thiết bị ngng tụ kiểu panel:
Gồm những cụm riêng, mỗi cụm một số panel liên tiếp đợc xiết chặt và ép
lại bằng hai tấm nắp, kết cấu cho phép tháo lắp đợc để quan sát làm sạch và quét
lớp phủ để tránh sự ăn mòn.
Thiết bị ngng tụ kiểu panel kín có thể đợc sử dụng hiệu quả nh loại ống vỏ
amôniăc.
2. Thiết bị ngng tụ làm mát bằng nớc và không khí:
a) Thiết bị ngng tụ kiểu tới:
H 1.14: Thiết bị ngng tụ kiểu tới:
1- máng cấp nớc; 2- xả tràn; 3- đầu lấy nớc; 4- nớc tuần hoàn;5- xả dầu;
6- đớng cân bằng; 7- xả khí; 8- thùng phân phối nớc; 9- nớc mới.
Thiết bị ngng tụ kiểu tới là thiết bị mà nhiệt do môi chất dàn lạnh ngng tụ
trong ống đợc truyền qua vách ống cho nớc làm mát chạy lên bề mặt ngoài cửa ống
ở dạng màng mỏng. Nhiệt độ ngng tụ đợc truyền từ bề mặt ngoài của ống làm cho
nớc nóng lên và làm cho nó bay hơi một phần không khí. Nớc nóng rơi xuống
máng hứng đợc tháo bớt ra ngoài để bổ sung nớc mới vào hạ nhiệt độ của nớc
thoát khi đợc bơm trở lại để thực hiện quá trình tới tiếp theo.
b) Thiết bị ngng tụ kiểu bay hơi (tháp ngng tụ)
Thiết bị ngng tụ kiểu bay hơi dùng nớc tới, không khí chuyển động cỡng bức
nhờ bố trí quạt hút hoặc quạt đẩy. Toàn bộ nhiệt do môi chất tỏa ra đợc truyền cho
không khí và làm nớc bay hơi. Vì vậy, nhiệt độ nớc ở đầu ra và đầu vào thực tế
không thay đổi.
+ Ưu điểm:
39
- R ấ t ti ế t ki ệ m n ớ c, thi ế t b ị đ ơ n gi ả n d ễ c h ế t ạ o, hi ệ u qu ả t ruy ề n
nhi ệ t khá cao. Đ ặ t thi ế t b ị n gng t ụ ở n goài tr ờ i đ ể t i ế t ki ệ m di ệ n tích b ề
m ặ t gian máy.
+ Nhợc điểm:
Phải phụ thuộc vào trạng thái khí tợng.
H 1.15: Thiết bị ngng tụ kiểu bay hơi.
1- miệng phun nớc; 2- tấm chắn nớc; 3- quạt gió; 4- ống trao đổi nhiệt; 5-
cửa gió vào; 6- nớc bổ sung; 7- bơm nớc; 8- ống góp lỏng; 9- ống hơi vào
3. Thiết bị ngng tụ làm mát bằng không khí:
Hơi môi chất đi trong ống xoắn tỏa nhiệt do không khí bên ngoài ống để ng-
ng thành lỏng. Thờng làm bằng ống đồng hoặc thép.
+ Làm mát không khí bằng 2 cách:
- Dùng khống chế đối lu tự nhiên: Dùng cho hệ thống lạnh nhỏ (tủ lạnh gia
đình).
- Dùng khống chế đối lu cỡng bức: Dùng quạt gió thổi vào thiết bị để làm
mát (dùng cho máy kem, máy làm đá cỡ nhỏ) điều hòa nhiệt độ phòng và điều hòa
không khí trung tâm.
+ Ưu điểm:
- Sử dụng thuận tiện ở nơi thiếu nớc.
+ Nhợc điểm:
Năng suất tỏa nhiệt không lớn, cấu tạo cồng kềnh gây ồn.
40
H 1.16: Thiết bị làm mát bằng không khí đối lu cỡng bức.
C. Thiết bị bay hơi:
Thiết bị bay hơilà thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnh hấp thụ nhiệt
từ môi trờng lạnh và sôi, hóa hơi.
1. Thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng.
a) Thiết bị bay hơi ống vỏ kiểu ngập:
Đợc dùng phổ biến trong hệ thống lạnh có công suất lớn và trung bình,
chất lỏng đợc làm lạnh chảy trong các ống trao đổi nhiệt còn môi chất sôi ở bề mặt
ống, trong không gian giữa các ống. Trên một nắp lắp ống dẫn nớc muối (hay một
chất tải lạnh khác) vào từ phía trên và các ống xả không khí, nớc. Trong các nắp
cũng có các tấm chắn để phân dòng chất tải lạnh kéo dài hành trình của nó do đó
làm tăng hiệu quả truyền nhiệt.
H 1.17: Bình bay hơi ống vỏ kiểu ngập lỏng dùng cho môi chất Amoniac
b) Thiết bị bay hơi ống vỏ, môi chất sôi trong ống và trong kênh:
Thiết bị bay hơi ống vỏ đợc sử dụng rộng rãi trong hệ thống làm lạnh chất
41
trong vòng tuần hoàn kín vì chất lỏng chuyển động phía ngoài ống nên loại trừ đợc
sự cố đóng băng trong các ống truyền nhiệt gây nổ ống. Bình bay hơi ống vỏ chùm
ống thẳng môi chất sôi trong ống. Các tấm chắn thẳng đứng đặt trong không gian
giữa các ống bên trong vỏ để tăng tốc độ chuyển động của chất tải lạnh. Tốc độ
chất tải lạnh đi trong bình khoảng 0,3 -0,8m/s. Thiết bị bay hơi kiểu ống vỏ đợc sử
dụng để làm lạnh chất tải lạnh, hạ nhiệt độ nó đi khoảng 20k-30K.
H 1.18: Bình bay hơi ống vỏ chùm ống thẳng đứng, môi chất sôi trong ống
c) Thiết bị bay hơi kiểu tấm làm lạnh chất lỏng:
H 1.19:Bình bay hơi ống vỏ kiểu tới.
Trong bình bay hơi ống vỏ kiểu tới, nớc phun muối cũng chảy trong các ống,
môi chất lỏng chảy thành màng và sôi trên bề mặt chùm ống, lợng lỏng cấp vào là
nhỏ nhất nên thực tế không ảnh hởng đến nhiệt độ sôi. Để đảm bảo hiệu quả hoạt
động của thiết bị cần đảm bảo tới đồng đều môi chất lạnh trên bề mặt các ống.
2. Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí:
a) Thiết bị bơi hơi làm lạnh không khí kiểu khô:
Thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt không khí ( lu động ngoài chùm ống ) thải
nhiệt cho môi chất sôi trong ống hoặc cho nớc muối chảy trong ống. Đây là thiết bị
bay hơi làm lạnh không khí phổ biến. Khi không khí đợc làm lạnh do truyền nhiệt
cho môi chất sôi trong ống gọi là thiết bị làm lạnh trực tiếp.
42
Nếu không khí đợc làm lạnh nhờ nớc muối hay một chất tải lạnh nào đó
chảy trong ống đợc gọi là thiết bị làm lạnh gián tiếp.
H 1.20: Thiết bị làm lạnh không khí kiểu khô bay hơi trực tiếp.
b) Thiết bị làm lạnh không khí kiểu ớt.
Không khí đợc làm lạnh nhờ tiếp xúc trực tiếp với nớc muối lạnh phun ra từ
các vòi phun hoặc các lỗ tới nớc đợc sử dụng rộng rãi trong điều hòa không khí.
H 1.21: Thiết bị làm lạnh không khí có vòi phun
c) Thiết bị bay hơi làm lạnh hỗn hợp:
Không khí đợc làm lạnh nhờ có chất tải lạnh phun trực tiếp vào luồng không
khí, đồng thời nhờ sự trao đổi nhiệt bề mặt. Bộ phận phun nớc (nớc muối ) và dàn
làm lạnh là một tổ hợp kiểu khô và kiểu ớt. Đợc sử dụng rộng
rãi trong điều hòa không khí.
43
H 1.22: Thiết bị bay hơi kiểu hỗn hợp
d) Thiết bị bay hơi làm lạnh bằng nớc và nớc muối:
Để làm lạnh không khí ngời ta dùng chất tải lạnh là nớc hay nớc muối, các
chất tải lạnh này lu động trong các ống trao đổi nhiệt dạng xoắn hoặc thẳng ghép
hai đầu. Thiết bị này dùng cho điều hòa không khí có máy lạnh làm lạnh bằng nớc.
D: Van tiết lu.
Nhiệm vụ: Van tiết lu có nhiệm vụ điều chỉnh tự động lợng môi chất phù
hợp với yêu cầu phụ tải lạnh của dàn bay hơi để đảm bảo chế độ vận hành tối u
cho hệ thống lạnh. Van tiết lu có hai loại nh sau:
1.Van tiết lu cân bằng trong: Cấu tạo van gồm ba lông nhiệt (1),ống mao
dẫn (2), màng đàn hồi (3) và nắp (4). Trong hệ thống nhiệt chứa chất dễ bay hơi nh
R22.
+ Cấu tạo: Thân van(5) cố định với nắp van (4). Màng đàn hồi tạo ra giữa
thân và nắp thành hai khoang, khoang trên thuộc hệ thống nhiệt có áp suất P1 và
khoang dới có áp suất P0, van (7) có cần đẩy (6) nối với màng đàn
hồi, dới đế van là lò xo (8) và vít điều chỉnh (9) để điều chỉnh áp suất của lò xo.
Trên thân van có đờng dẫn môi chất vào (10) và đờng dẫn môi chất ra giàn bay hơi
(11). Đầu ra của dàn bay hơi đợc gắn với ba lông nhiệt (1).
1: Ba lông nhiệt
2: Ống mao
3: Màng
4: Nắp
5: Thân
6: Cần đẩy
44
7: Van
8: Lò xo
9:Vít điều chỉnh
10: Đờng vào
11: Đờng ra
+ Nguyên lí làm việc: Đầu ba lông nhiệt đặt ở đầu ra dàn bay hơi nó cảm biến
độ quá nhiệt của hơi môi chất. Nhiệt độ quá nhiệt (tqn) thay đổi sẽ tạo nên áp suất
P1 trong hệ thống nhiệt thay đổi và tác dụng vào màng đàn hồi (3). Nếu áp suất P1
do tải nhiệt tăng, áp suất P1 sẽ lớn hơn áp suất P0 (hơi đầu vào dàn bay hơi) và áp
suất Pk của van ( P1 > P0 +Pk ) thì van sẽ dịch chuyển xuống, môi chất đi vào dàn
bay hơi. Lúc này độ quá nhiệt giảm xuống, áp suất P1 giảm theo, màng chuyển
động lên phía trên ( P0+ Pk > P1), lúc này van đóng để lợng môi chất không vào
dàn bay hơi nữa. Cứ nh vậy van sẽ điều chỉnh lợng môi chất cho phù hợp với tải
nhiệt.
2.Van tiết lu cân bằng ngoài.
+ Cấu tạo: Van tiết lu cân bằng ngoài có cấu tạo tơng tự nh van tiết lu cân
bằng trong. Van tiết lu cân bằng ngoài có thêm ống nối (12) ra đầu hút máy nén và
bộ chèn (13) ngăn với khoang đầu vào dàn bay hơi.
1:Ba lông nhiệt
2: ống mao
3: Màng
4: n ắ p
5: Thân
6: Cần đẩy
7: Van
8: Lò xo
9: Vít điều chỉnh
10: Đờng vào
11: Đờng ra
12: ống nối
45
13: Bộ chèn
+ Nguyên lí làm việc: áp suất P0’ dới màng đàn hồi lúc này không phải là áp
suất bay hơi mà là áp suất hút. Do giàn bay hơi có tổn thất nhiệt nên áp suất P0
luôn nhỏ hơn áp suất P0’. Vì vậy nếu hiệu số áp giữa P0’ và P0 thì biểu hiện là môi
chất thừa và van đóng dần lại (màng đàn hồi dịch lên phía trên). Nếu thiếu môi
chất P0’ giảm, màng đàn hồi giãn xuống, van mở rộng làm lợng môi chất vào
nhiều hơn. Cứ nh vậy van sẽ điều chỉnh lợng môi chất vào dàn bay hơi phù hợp
với phụ tải nhiệt.
E: Các thiết bị phụ:
Ngoài các thiết bị chính của hệ thống làm lạnh, còn có rất nhiều hệ thống
thiết bị phụ kèm theo, các thiết bị phụ này giúp cho hệ thống lạnh trong từng trờng
hợp ứng dụng cụ thể, làm việc với độ tin cậy cao hơn, an toàn hơn, hợp lý hơn, tạo
điều kiện thuận lợi cho vận hành máy lạnh.
1. Bình tách dầu:
Nhiệm vụ:
Tách dầu cuốn theo hơi nén, không cho dầu đi vào thiết bị ngng tụ mà dần
dần quay trở lại máy nén.
2. Bình chứa dầu:
Nhiệm vụ:
Để gom dầu từ các thiết bị nh: Bình tách dầu, bầu dầu của bình ngng, bình
chứa, bình bay hơi… để giảm tổn thất và giảm nguy hiểm khi xả dầu từ áp suất
cao.
3. Bình chứa:
a) Bình chứa cao áp:
Thờng đặt bên dới bình ngng dùng để chứa lỏng đã ngng tụ và giải phóng bề
mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lu.
b) Bình chứa tuần hoàn:
Dùng để chứa lỏng ở áp suất bay hơi trong các hệ thống lạnh lớn có bơm
tuần hoàn, cấp môi chất lạnh lỏng cho các dàn bay hơi.
46
c) Bình chứa thu hồi:
D ùng đ ể c h ứ a các môi ch ấ t l ỏ ng t ừ c ác dàn bay h ơ i khi phá b ă ng h ơ i
nóng.
d) Bình chứa dự phòng:
Đợc sử dụng trong hệ thống làm lạnh amôniăc không có bơm tuần hoàn và
đợc lắp dới bình tách lỏng kiểu hình trụ nằm ngang để chứa môi chất lỏng từ các
dàn lạnh phun ra trong trờng hợp phụ tải điện tăng.
4. Bình tách lỏng:
Nhiệm vụ:
Tách các giọt lỏng khỏi luồng hơi hút về máy nén, tránh không cho máy hút
phải lỏng gây ra đập thủy lực h hỏng máy nén.
5. Bình trung gian:
Nhiệm vụ:
Làm mát trung gian một phần hay toàn phần hơi môi chất ở cấp nén áp suất
thấp và để quá lạnh lỏng trớc khi vào van tiết lu bằng cách bay hơi một phần lỏng
ở áp suất và nhiệt độ trung gian.
6. Bình quá lạnh lỏng:
Nhiệm vụ:
Dùng dàn lạnh môi chất lạnh lỏng sau ngng tụ ( thờng sử dụng cho môi chất
amôniăc) trớc khi đa vào van tiết lu để tăng hiệu suất lạnh của chu trình.
7. Thiết bị hồi nhiệt:
Nhiệm vụ:
Dùng để quá lạnh môi chất sau ngng tụ trớc khi vào van tiết lu bằng hơi lạnh
ra từ dàn bay hơi trớc khi về máy nén trong các máy lạnh freôn nhằm tăng hiệu
suất lạnh chu trình.
8. Bình tách khí không ngng:
Nhiệm vụ:
Tách lợng khí không ngng ra khỏi hệ thống.
9. Phin sấy, phin lọc:
47
Nhiệm vụ:
Loại trừ các cặn bẩn cơ học và các tạp chất hóa học đặc biệt là nớc và axit ra
khỏi vòng tuần hoàn môi chất lạnh. Phin sấy và phin lọc đợc lắp cả trên đờng lỏng
và đờng hơi của hệ thống lạnh.
10. Mắt gas:
Mắt gas là kính quan sát lắp trên đờng lỏng ( sau phin sấy, lọc ) để quan sát
dòng chảy của môi chất lạnh. Quan sát qua mắt gas ta có thể nhận biết đợc tình
trạng của gas trong hệ thống ở tình trạng làm việc tốt ( khi gas khô ) hay không
( khi gas bị ẩm).
11. Đầu chia lỏng:
* Nhiệm vụ: Ở các dàn bay hơi lớn, Nếu chỉ bố trí một ống xoắn từ đầu đến
cuối dàn thì sẽ gây ra tổn thất rất lớn. Để giảm tổn thất áp suất, ngời ta chia dàn
bay hơi ra nhiều phần và mỗi phần một ống xoắn chạy song song. Để đảm bảo
phân phối lỏng đều cho các ống xoắn cần thiết phải có một đầu chia lỏng với các
đoạn ống nối bằng nhau đến các ống xoắn.
12. Ống mềm:
Khi làm việc máy nén rung động nhng các chi tiết khác nh: dàn lạnh, dàn
nóng thì không rung. Nếu lắp đờng ống cứng giữa các bộ phận với máy nén, có thể
bị nứt, gãy. Để tránh hiện tợng đó ngời ta lắp ống mềm ở đầu hút và đẩy của máy
nén.
13. Ống tiêu âm:
Máy nén pittông làm việc theo chu kỳ hút đẩy nên có xung động ở cả hai đ-
ờng ống hút và đẩy gây tiếng ồn. Để tiêu âm cho âm cho đờng hút đẩy ngời ta bố
trí các ống tiêu âm.
14. Van tạp vụ:
Đợc lắp ngay trên đầu máy nén ở hút và đờng đẩy, van tạp vụ là loại van ba
ngả, van tạp vụ dùng để bảo dỡng, sửa chữa, nạp dầu, nạp gas, hút chân không
cũng nh để phục vụ việc đo đạc kiểm tra máy nén.
15. Van một chiều:
Dùng cho hơi lỏng và chỉ cho hơi đi theo một hớng nhất định và khi đã đi
48
vào thiết bị thì sẽ không đợc phép quay lại.
16. Van khóa, van chặn:
* Nhiệm vụ: khi vận hành, bảo dỡng, sửa chữa cần thiết phải khóa, mở dòng
chảy môi chất lạnh trên vòng tuần hoàn môi chất lạnh.
17. Van đảo chiều:
Có hai loại đảo chiều thờng dùng trong kỹ thuật lạnh với chức năng khác
hẳn nhau, đó là: Van đảo chiều dùng cho an toàn và van đảo chiều vòng tuần hoàn
môi chất lạnh làm cho máy lạnh một chiều thành hai chiều.
18. Quạt:
Sử dụng cho yêu cầu đối lu không khí cỡng bức, thờng sử dụng quạt trong
hệ thống lạnh cho tháp giải nhiệt và dàn lạnh làm lạnh trực tiếp
- Quạt dàn lạnh: Thờng dùng quạt li tâm có cột áp cao nhng có lu lợng
nhỏ và gây ồn lớn.
- Quạt tháp giải nhiệt: Thờng dùng quạt hớng trục có lu lợng lớn, cột áp
thấp.
19. Bơm:
- Bơm nớc kiểu li tâm để bơm nớc giải nhiệt cho tháp giải nhiệt bình ngng.
- Bơm chất tải lạnh kiểu ly tâm cho vòng tuần hoàn chất tải lạnh.
- Bơm môi chất lạnh ( amôniăc, freôn ) cho các hệ thống lạnh dùng bơm tuần
hoàn chất lỏng cho các dàn bay hơi.
- Bơm dầu bôi trơn trong hệ thống lạnh.
49
CHƠNG III
TÍNH TOÁN –CHỌN MÁY LẠNH VÀ CÁC
THIẾT BỊ CHO TRẠM ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM
I. Khái quát về hệ thống điều hòa không khí trung tâm:
Hệ thống điều hòa không khí trung tâm là một tổ hợp các thiết bị xử lí các
thông số của không khí đợc tiến hành ở một trạm trung tâm sau đó đa đến các nơi
tiêu thụ bằng các kênh dẫn không khí hoặc chất tải lạnh.
Trong điều kiện khí hậu ở nớc ta, điều hòa không khí chủ yếu là làm lạnh và
xử lí ẩm do đó hệ thống lạnh có vai trò rất quan trọng trong hệ thống điều hòa
không khí. Hệ thống điều hòa không khí trung tâm thờng sử dụng máy lạnh làm
lạnh không khí hoặc nớc.
Trong phạm vi đề tài này, ta chọn kiểu làm lạnh không khí trực tiếp, giải
nhiệt nớc.
Với đề tài thiết kế trạm điều hòa không khí trung tâm cho xởng dệt may diện
tích 2000 m2 , ta chọn mật độ 900 Btu/h/m2. Công suất lạnh yêu cầu là
Q0=900.2000 = 1800000 Btu/h = 527KW.
50
Với yêu cầu của đề tài thiết kế trạm điều hòa không khí trung tâm với công
suất lạnh là Q0 = 527( KW) . Ta nhận thấy công suất này là tơng đối lớn, do đó nếu
sử dụng một máy lạnh cho toàn hệ thống thì phải sử dụng máy nén lạnh có công
suất lớn, đồng thời các thiết bị lạnh khác cũng lớn, dẫn tới kích thớc của tổ máy
lạnh lớn. Mặt khác,với một tổ máy nh vậy, việc vận hành sẽ khó khăn hơn và sẽ
khó vận hành kinh tế. Khi cần độ lạnh ít vẫn phải vận hành cả tổ máy gây lãng phí
năng lợng, hơn nữa độ tin cậy thấp do khi có trục trặc ở một khâu nào đó thì cả hệ
thống phải ngừng làm việc. Chính vì thế mà phơng án tốt hơn để chọn hệ thống
lạnh là thay một tổ máy có công suất lớn bằng nhiều tổ máy có công suất
nhỏ có tổng công suất lạnh không thay đổi, đảm bảo đợc yêu cầu thiết kế.
Nh vậy, với công suất lạnh là Q0 = 527 ( KW) cho trạm điều hòa ta chọn ba
tổ máy nhỏ, trong mỗi tổ máy nhỏ này thì có một máy nén ,một bình ngng và một
van tiết lu,một dàn lạnh có quạt lạnh và một tháp giải nhiệt nớc làm mát, một máy
bơm nớc làm mát tuần hoàn và các thiết bị phụ khác. Vậy tổ máy lớn gồm ba tổ
máy nhỏ chứa 3máy nén có công suất bằng nhau và bằng 1/3tổng công suất của hệ
thống điều hòa không khí. Điều này có ý nghĩa là:
- Khi cần điều chỉnh công suất lạnh trên dàn bay hơi thì có thể ngắt hoặc
đóng thêm tổ máy vào tự động nhờ Rơle nhiệt độ hoặc Rơle áp suất hay có thể
đóng, ngắt bằng tay tùy theo tải nhiệt yêu cầu.
- Trong trờng hợp có sự cố trên một vị trí nào đó trong hệ thống, trong các
tổ máy hay trong máy nén thì có thể ngắt riêng ra để sửa chữa hoặc thay thế mà các
máy khác vẫn hoạt động bình thờng.
- Lí do quan trọng nữa khi thay một tổ máy nén bằng ba tổ máy với ba máy
nén nhỏ sẽ có u điểm hơn khi khởi động, tránh đợc dòng khởi động lớn và giảm
công suất khởi động.
Tuy nhiên, với phơng án chọn này thì tổng chi phí đầu t ban đầu là hơi cao,
nhng xét về vận hành kinh tế và tuổi thọ thì có thể chấp nhận đợc.
II. Sơ đồ nguyên lí, cấu tạo của một tổ máy lạnh.
51
1 Sơ đồ nguyên lí.
2. Nguyên lí hoạt động:
Hơi môi chất sinh ra ở dàn bay hơi 17 làm lạnh không khí trong không gian
điều hòa đợc máy nén 2 hút về và nén lên áp suất cao, hơi ở cuối tầm nén có nhiệt
độ cao và áp suất cao đợc đẩy vào bình ngng 7. Tại đây môi chất thải nhiệt cho n-
ớc làm mát, lợng nớc làm mát sau khi lấy nhiệt của môi chất sẽ đợc giải nhiệt
ở tháp giải nhiệt 11. Sau khi đi qua bình ngng tụ môi chất chuyển từ thể hơi
thành lỏng và tiếp tục đi qua van chặn 6, phin sấy lọc 5, mắt gas 4, van tiết lu 3
để đi vào dàn bay hơi, khép kín vòng tuần hoàn của môi chất lạnh.
III. Tính toán, chọn các thiết bị lạnh cho hệ thống điều hòa.
1. Chọn máy nén lạnh:
Với công suất yêu cầu Q0 = 527 KW thì ta có công suất lạnh thực tế cần tạo
ra là:
QT = Kdt x Q0
Với Kdt =( 1,05 ÷ 1,1 ) là hệ số dự trữ đề phòng sai số
Chọn Kdt = 1,1 ta có
QT = 1,1x 527 =580 (KW)
Toàn bộ máy nén sử dụng cho hệ thống lạnh là loại máy nén Pittong kiểu
nửa kín do hãng Carrier của Mỹ chế tạo.
a) Theo phơng án đã chọn ở trên thì công suất lạnh dùng để chọn máy nén
cho một tổ máy là
580
Q1 = = 193,3 (KW)
3
Dựa vào công suất Q và Catalog máy lạnh của hãng Carrier ta chọn đợc máy nén
lạnh loại 50BP-680 với thông số kèm theo sau:
+Công suất lạnh : 199,7 (KW).
+Dòng điện ba pha: 50 Hz
+Dải điện áp làm việc: 360v – 400v
+Dòng điện làm việc: LW = 84(A) UW = 380(v)
+ Cosϕ = 0,88
52
+Hiệu suất : η = 0,92
b) Chọn động cơ điện kéo máy nén.
Với loại máy lạnh có các thông số nh trên, ta có đợc công suất tiêu thụ điện
của máy nén là:
Pn = 3 . U. I. Cosϕ = 3 . 380. 84.0,88
⇒Pn = 48,6 KW
Động cơ kéo máy nén là loại động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, có công
suất là:
Pn
P’ =
η .η td
Trong đó : η- Hiệu suất của máy nén lạnh, η = 0,92
ηtđ - Hiệu suất truyền động. ở đây là truyền động trực tiếp nên lấy ηtđ = 1
Nên ta có :
48, 6
P’ = = 52,8 (KW)
0,92
Trong vận hành, để tránh quá tải cho động cơ khi điện áp không ổn định cần
chọn động cơ có công suất lớn hơn và có hệ số dự trữ về công suất cho động cơ là :
Kdt = 1,1 ÷ 2
ở đây chọn Kdt =1,1
Vậy công suất của động cơ là:
P = P’. Kdt = 52,8.1,1=58(KW).
Chọn động cơ kéo máy nén với các thông số :
P = 55 KW n= 2950 v/p U = 220/380 V
I= 240/190 A η = 0,91 cos ϕ =0,91
Nh vậy, tổng công suất của máy nén dùng trong trạm là:
P∑ = 55.3=165 (KW).
c) Chọn tháp giải nhiệt.
Mỗi tổ máy dùng một tháp giải nhiệt, do đó toàn hệ thống sử dụng ba tháp
giải nhiệt giống nhau. Mỗi tổ máy có Q1 = 193,3 (KW) tơng đơng với 54,75 TL
Mỹ. Ta chọn tháp giải nhiệt của hãng RINKI (HONGKONG) .
Theo Catalog của hãng RINKI ta chọn tháp giải nhiệt loại FPK 60 , có năng
suất 60TL
53
Các thông số của tháp:
+Đờng kính tháp: d = 1901 mm
+ Chiều cao tháp ( tính cả motor quạt): h = 2417 mm
+ Khối lợng tháp : - Khi tháp khô: 238 kg
- Khi tháp ớt: 770 kg.
+ Độ ồn của tháp: 57 DB
+ Quạt gió đợc sử dụng là loại quạt hớng trục đặt trên đỉnh tháp
+ Đờng kính quạt gió ( cánh quạt ): 1200 mm
+ Lu lợng gió cho phép: 420 m3/ph.
+ Motor quạt có công suất: 1,5 KW, loại động cơ không đồng bộ ba pha
rotor lồng sóc có các thông số : Điện áp 380/220 V- 50 Hz ; Cos ϕ = 0,85 ; η =
0,81.
+ Động cơ bơm nớc tuần hoàn: Nớc tuần hoàn trong hệ thống để làm mát
bình ngng nhờ một bơm nớc li tâm. Bơm nớc hoạt động nhờ một động cơ điện
không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc : 3K132M4 với PB = 7,5 KW ; Cosϕ = 0,86 ;
B
η = 0,87.
Công suất điện tiêu thụ dùng cho một tháp giải nhiệt là:
Pt = PQ+ PB = 1,5 +7,5 = 9 (KW)
Công suất điện dùng cho ba tháp giảI nhiệt :
P∑ T = 3x Pt = 3x 9 = 27 (KW)
d) Môi chất lạnh.
Theo Catalog của hãng Carrier, môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống là R22
với khối lợng 30Kg/1máy
Vậy lợng môi chất lạnh R22 sử dụng cho toàn tram điều hòa không khí là:
G = 3 x30 =90 (kg)
2. Chọn thiết bị ngng tụ cho hệ thống.
Chọn thiết bị ngng tụ kiểu ống lồng làm mát bằng nớc.
Cấu tạo của thiết bị này bao gồm các ống hình chữ U đợc nối tiếp với nhau
theo đờng hơi của môi chất tạo thành một khối. Các ống hình chữ U này gồm hai
ống lồng vào nhau, ống trong và ống ngoài và có bốn hàng ống chạy song
song.Trong đó ống trong có đờng kính 38 mm, ống ngoài có đờng kính 57mm.
54
Khi hoạt động, nớc làm mát đợc đa vào ống trong còn môi chất đợc đa vào
không gian giữa hai ống và chảy theo chiều ngợc lại. Môi chất trao đổi nhiệt với n-
ớc làm mát tuần hoàn qua thành của ống trong.
Trong hệ thống lạnh này ta chọn bốn bình ngng tụ giống nhau, mỗi bình ng-
ng tụ dùng cho một máy nén.
D i ệ n tích b ề m ặ t trao đ ổ i nhi ệ t c ủ a thi ế t b ị c ho m ộ t máy nén
còn đ ợ c tính:
Q
F=
k .θ TB
Trong đó :
Q: Năng suất lạnh của máy nén. Q=199,7 kw
k: Hệ số truyền nhiệt của môi chất, phụ thuộc loại bình ngng.
Với loại bình ngng nh trên ta có: k = 480 w/m2độ ( bảng 5.3 tài liệu
kĩ thuật lạnh cơ sở )
θTB : Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa môi chất ngng và môi trờng làm mát
(độ)
θ max − θ min
θTB =
θ
2,3. log max
θ min
Môi chất đợc sử dụng trong hệ thống lạnh là R22, theo tính chất vật lí của
R22 thì ta có:
Nhiệt độ sôi tk = - 420 C ở áp suất 16,1 bar.
Nhiệt độ nớc làm mát vào bình ngng là: tw1 = 350C
Nhiệt độ nớc làm mát ra khỏi bình ngng là: tw2 = 400C
θmax = tk – tw1 = 42 – 35 = 70C
Do đ ó :
θmin = tk – tw2 = 42 – 40 = 20C
7−2
= 40C
θTB =
Vậy :
7
2,3. log
2
Vậy diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị cho một tổ máy là:
55
199, 7.103
= 104 (m2)
⇒ F=
480.4
Chiều dài tổng cộng của ống trong thiết bị là:
F 104
L= = = 872(m).
∏ .38.10−3
∏ .d
3. Tính chọn thiết bị bay hơi.
ở đây chọn thiết bị bay hơi kiểu dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp,
môi chất lạnh sôi trong ống. Thiết bị trao đổi nhiệt bằng bề mặt, không khí lu động
ngoài chùm ống có cánh và truyền nhiệt cho môi chất sôi trong ống. Nh vậy không
khí đợc làm lạnh và chuyển động cỡng bức dới tác dụng của quạt li tâm và đợc đa
vào không gian cần điều hòa.
Trong hệ thống chọn bốn dàn bay hơi giống nhau, mỗi dàn bay hơi dùng cho
một máy nén.
Diện tích trao đổi nhiệt của một dàn bay hơi đợc tính theo công thức:
Q
(m2)
F=
k .Δt
Trong đó:
Q: Năng suất lạnh của một máy nén, Q =199,7 kw
k: Hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ sôi, hiệu số nhiệt độ và đặc tính
của bề mặt dàn lạnh.
Tra tài liệu hóng dẫn thiết kế hệ thống lạnh và dựa vào nhiệt độ sôi của môi
chất lạnh ta có: k = 12
Δt: Hiệu nhiệt độ môi chất sôi trong dàn lạnh và không khí trong buồng lạnh.
Theo tài liệu thiết kế hệ thống lạnh với thiết bị bay hơi loại có cánh thì : Δt
= 100
Diện tích trao đổi nhiệt của dàn bay hơi dựa vào năng suất lạnh của một
máy nén là :
199, 7.103
=1664 (m2)
F=
12.10
Tổng diện tích trao đổi nhiệt ở dàn lạnh cho một tổ máy nén là:
F∑ = 2x F = 2x 805 =1610 (m2)
Mặt khác, theo Catalog của Carrier thì với một máy nén lạnh loại 50BP- 680
56
có lu lợng không khí lạnh cần phải chuyển là 8500 lit/s , áp suất giờ là 200 pa.
Loại quạt này dùng động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc 4K160S4 với các
thông số :
PĐC = 15( kw)
n = 1450 ( vòng/phút )
Cosϕ = 0,88
η = 0,89
KI = 6,9
Theo nh cách thiết kế hệ thống ta có ba tổ hợp dàn bay hơi giống nhau. Do
đó công suất cho hệ thống bay hơi là:
15
PBH = 3x = 50,5 (kw)
0,89
4.Chọn van tiết lu.
Sử dụng van tiết lu nhiệt tự động cân bằng trong cho hệ thống với năng suất
lạnh của van là 199,7kw- Chọn loại van của Danffoss
CHƠNG IV
TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỆ THỐNG
I. CHỌN SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỆ THỐNG.
Để cấp điện cho hệ thống gồm ba tổ máy lạnh, ta đặt một tủ phân phối
điện, nhận điện từ trạm biến áp về và cung cấp cho ba tủ động lực của từng tổ
máy.
Tủ phân phối của trạm lạnh gồm có: Một aptomat tổng, các đờng cáp đợc nối
với thanh cái để cung cấp điện cho ba tủ động lực và một tủ chiếu sáng cho trạm
điều hòa. Ngoài ra, trong tủ phân phối còn đặt các thiết bị đo lờng và bảo vệ nh
57
máy biến dòng, ampe kế, volt kế, đồng hồ đo cosϕ, bộ bảo vệ điện áp EVR (
Electronic Voltage Relay).
Đầu vào của mỗi tủ động lực của mỗi tổ máy đợc đặt một aptomat.
Nh vậy trong tủ động lực của mỗi tổ máy ta thấy rằng: Sau khi đi qua thanh
cái đến các nhánh, qua các aptomat bảo vệ thì điện áp đợc cung cấp cho hai động
cơ máy nén, động cơ bơm nớc, động cơ quạt gió làm mát nớc ở tháp giải nhiệt,
động cơ quạt gió dàn bay hơi, động cơ quạt gió hồi ( ở đây khi tính toán ta chọn
quạt gió hồi và quạt gió dàn bay hơi là giống nhau nên khi tính toán ta chỉ tính toán
cung cấp điện cho quạt gió dàn bay hơi còn cung cấp điện cho quạt gió hồi đợc lấy
các thông số tơng tự.
Từ tủ động lực, các động cơ đợc cung cấp bằng đờng cáp ngầm trong tờng
hoặc trên nền nhà. Hệ thống mạch điều khiển cho mỗi tổ máy đợc đặt trong một tủ
điều khiển liền với tủ động lực.
Bên cạnh việc cung cấp điện cho hệ thống lạnh thì việc chhiếu sáng trong
trạm điều hòa cũng rất cần thiết. Để cung cấp điện cho các thiết bị chiếu sáng ta
dùng dây dẫn điện lồng trong ống nhựa và đi trên tờng của trạm.
* Sơ đồ nguyên lí hệ thống cấp điện cho trậm điều hòa với:
Đ1 : Động cơ quạt gió trong dàn bay hơi.
Đ2 : Động cơ bơm nớc.
Đ3 : Động cơ quạt gió trong tháp giải nhiệt.
Đ4 : Động cơ máy nén
II. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN.
A. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA TOÀN HỆ THỐNG
LẠNH.
1. Xác định công suất tiêu thụ của các động cơ theo kết quả tính toán ở
các mục trớc.
- Tổng công suất dùng cho một tổ máy là :
P = 55 + 7,5 +1,5 +15 = 80,5 KW
Vậy tổng công suất dùng cho trạm lạnh là:
PL = 80,5 x 3 =241,5
58
2. Công suất chiếu sáng cho trạm:
Với trạm điều hòa không khí trung tâm có công suất lạnh Q0 = 527 kw và có
các thiết bị nh đã lựa chọn thì có thể lắp đặt toàn bộ hệ thống trong một phòng có
diện tích khoảng 30 m2
Do đối tợng chiếu sáng ở đây không yêu cầu độ chính xác cao nên có thể
dòng phơng pháp tính gần đúng để xác định công suất chiếu sáng cho trạm.
Chọn đèn huỳnh quang dùng làm đèn chiếu sáng cho trạm , với công suất
chiếu sáng P0 khoảng 13 w/ m2
Vậy công suất chiếu sáng của trạm là:
PCS = P0 . S = 13. 30 =390 (w)
Đèn huỳnh quang dài 1,2 m và có công suất là 40w nên số lợng bóng sử dụng
trong trạm là:
PCS 390
N= = 9,75
=
PB 40
⇒ chọn 10 bóng chia làm 5 hộp, mỗi hộp 2 bóng.
3. Tổng công suất điện dùng cho trạm là:
P = PL + PCS = 241,5 + 0,39 = 242 (kw)
B. tính chọn cấp điện cho trạm.
1. Chọn máy biến áp:
Công suất tác dụng của toàn hệ thống là:
Pđ = 242 (kw)
Công suất phản kháng của hệ thống:
Qđ = Pđ. tgϕTB (kvar)
Hệ số cosϕ của hệ thống:
P .cos ϕ1 + P2 cos ϕ 2 + P3 cos ϕ3 + P4 cos ϕ 4
CosϕTB = 1
P + P2 + P3 + P4
1
55.0,89 + 7,5.0,875 + 1,5.0.85 + 15.0,88
= = 0,885
55 + 7,5 + 1,5 + 15
Từ cosϕTB = 0,885 ⇒ tgϕTB = 0,526
⇒ Qđ = 242 . 0,526 = 127,8 (kvar)
Do trong hệ thống sử dụng đèn huỳnh quang với công suất không đáng kể so
với tổng công suất của toàn hệ thống nên có
59
Công suất toàn phần của trạm là:
S = Pd 2 + Qd 2 = 2422 + 127,82 = 275 (kw)
Tra theo catalog của hãng ABB chọn đợc máy biến áp loại 320 KVA có các
thông số nh sau:
Δ P0 Δ PN
Công suất Điện áp UN
(KVA) (KV) (%)
(W) (W)
320 22/0,4 735 3850 4
2. Chọn dây dẫn từ trạm BATG đến trạm BAPP
Công suất của máy biến áp là: 320 KVA
Theo đó dòng định mức của MBA:
S BA 320
I1 = = = 8,40 (A)
3.U dm 3.22
I 8,4
Ta chọn mật độ dòng điện j = 2 A/mm2 ⇒ s = = 4,2 mm2. Tra phụ
=
j 2
lục trong tài liệu thiết kế máy điện ta chọn cáp 1 lõi bằng đồng do hãng Alcatel chế
tạo có cách điện XLPE với các thông số:
Tiết diện S = 25 mm; r0 = 0,927 Ω /km; X0 = 0,14 Ω /km
Dòng cho phép: Vùng mát: 173A Vùng nóng: 129A.
Do dây có dòng điện cho phép lớn hơn rất nhiều so với dòng định mức thứ
cấp của máy biến áp nên không cần kiểm tra điều kiện phát nóng.
Kiểm tra điều kiện sụt áp:
R= l.r0 = 0,2.0,927= 0,1854 Ω
X = l.X0 = 0,2.0,14 = 0,028 Ω
Tổn thất điện áp trên đờng dây:
Δ UR = R.I1 = 0,1854.8,4 = 1,56 V
Δ UX = X.I1 = 0,028.8,4 = 0,235 V
Δ U = ΔU R + ΔU X = 1,56 2 + 0,235 2 = 1,57 V
2 2
Nh vậy sụt áp này là rất nhỏ so với điều kiện cho phép (5%x22x103 = 1100
V). Theo đó cáp đạt yêu cầu.
3. Chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạng cao áp:
+ Chọn cầu chì cao áp.
Chọn ba cầu chì cao áp cho ba pha tới máy biến áp.
Chọn cầu chì loại 24 KV do Siemens chế tạo
Loại Kí hiệu Dài (mm) Iđm (A) Ica x (KA) Icmin (KA)
24 KV 3GD1 401- 442 6 40 25
4B
60
+ Chọn chống sét van:
Chọn CSV loại 24 KV
4. Chọn cáp từ trạm BAPP đến tủ phân phối .
Ta có dòng điện thứ cấp định mức:
S BA 320
I2 = = = 461,88 (A)
3.U 2 dm 3.0,4
Với dòng điện 461,88 A ta tra bảng phụ lục ta chọn cáp nhôm hạ áp 3 lõi và
trung tính do hãng LENS chế tạo với các thông số:
Tiết diện 3x240+95 mm2 r0 = 0,0754/0,193 Ω /km
Dòng cho phép: trong nhà 501 A ngoài trời 538 A
Dòng điện cho phép của dây lớn hơn dòng định mức nên ta không tính điều
kiện phát nóng của dây dẫn. Mặt khác ta có dây ngắn nên không tính toán độ sụt áp
vì khi đó sụt áp là rất nhỏ, có thể bỏ qua.
Kiểm tra điều kiện phát nóng:
Theo điều kiện phát nóng ta có:
K1. K2. Icp ≥ I2đm
Trong đó:
K1: Hệ số môi trờng lắp đặt.
K2: Hệ số hiệu chỉnh theo số lợng cáp đặt trong cùng một rãnh.
Tra tài liệu hệ thống cung cấp điện ta có:
Nhiệt độ môi trờng xung quanh là 250C: K1 = 1
Số cáp đặt trong một rãnh là 1: K2 = 1
⇒ K1.K2.Icp = 1.1.501 =501(A).
Vậy thoả mãn điều kiện phát nóng.
Nên chọn cáp nh trên là hợp lí.
5. Chọn cáp cho một tổ máy lạnh ( cấp cho một tủ động lực)
Có ba tổ máy giống nhau nên chỉ cần tính chọn cho một tổ, tổ còn lại tính
chọn tơng tự.
Một tổ máy có : P = 81 (KW)
CosϕTB = 0,88 ⇒ tgϕTB = 0,53
⇒Q =81. 0,53 = 43 (KVAR)
Công suất tính toán của tổ máy là:
S = Pd 2 + Qd 2 = 812 + 432 = 86 (KVA)
Dòng điện tính toán
86
.103 = 131 (A)
Itt = ST
=
3 .U dm
3.380
Tiết diện của cáp cần chọn là:
131
= 65,5 (mm2)
F= =
I
J KT
2
61
Chuẩn hóa chọn cáp có F = 70 mm2
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) ở 20 0 C
Lõi Vỏ trong nhà ngoài
trời
min max
4G70 10 31,5 37,5 0,268 254 246
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 0,9
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 0,9. 254 = 205,74 (A) > Itt =141 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
6. Chọn cáp cho động cơ máy nén:
Có 3 máy nén có công suất nh nhau nên ta chỉ tính toán và chọn dây dẫn cho
một máy nén, các máy còn lại chọn tơng tự.
Thông số của động cơ kéo máy nén:
Ptt = 55 (KW)
U = 380 (V)
Cosϕ = 0,91
⇒ dòng điện tính toán của động cơ là:
Ptt 55
Itt = = 92 (A)
=
3.U dm .cosϕ 3.0,38.0,91
Tiết diện của cáp cần chọn:
62
92
= 46 (mm2)
F= =
I
J KT
2
Chuẩn hóa chọn cáp có F = 50 mm2
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) ở 20 0 C
Lõi Vỏ trong nhà ngoài
trời
min max
3G50 8,4 24,5 29 0,387 206 192
Kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 0,9
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 0,9. 206 = 166,86 (A) > Itt = 92 (A) vậy chọn cáp hợp lý.
7. Tính chọn cáp cho động cơ bơm nớc giải nhiệt:
Theo phơng án chọn, ta có hai động cơ bơm nớc giống nhau, ta chỉ cần tính
chọn cho một động cơ, động cơ còn lại chọn tơng tự.
Thông số của động cơ bơm:
Pđc = 7,5 (KW)
U = 380 V
Cosϕ = 0,86
η = 0,87
⇒ dòng điện tính toán của động cơ là:
7,5
Itt = = 15,23 (A)
Pdc
=
3 .η .U dm . cos ϕ
3.0,87.0,38.0,86
Tiết diện của cáp cần chọn:
15,23
= 7,6 (mm2)
F= =
I
J KT
2
Chuẩn hóa chọn cáp có F =10 mm2
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) Lõi Vỏ trong nhà ngoài
63
ở 20 0 C
min max trời
3G10 3,8 13,5 17 1,83 87 75
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 0,8
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 0,8. 87 = 62,64 (A) > Itt =15,23 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
8. Chọn cáp cho quạt tháp giải nhiệt:
Theo phơng án chọn, ta có hai tháp giải nhiệt giống nhau,sử dụng hai quạt li
tâm giống nhau nên ta chỉ cần tính chọn cáp cho một động cơ quạt , động cơ còn
lại chọn tơng tự.
Thông số của động cơ quạt tháp giải nhiệt:
Pđc = 1,5 (KW)
U = 380 V
Cosϕ = 0,85
η = 0,81
⇒ dòng điện tính toán của động cơ là:
1,5
Itt = = 3,3 (A)
Pdc
=
3 .η .U dm . cos ϕ
3.0,81.0,38.0,85
Tiết diện của cáp cần chọn:
3,3
= 1,65 (mm2)
F= =
I
J KT
2
Chuẩn hóa chọn cáp có F =2,5 mm2
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) ở 20 0 C
Lõi Vỏ trong nhà ngoài
trời
min
max
64
3G2,5 1,8 10,5 13 7,41 41 31
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 0,8 ( vì trong rãnh có 4 sợi cáp)
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 0,8. 41 = 29,52 (A) > Itt =3,3 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
9. Chọn cáp cho quạt gió dàn bay hơi.
Theo phơng án chọn, ta có 3 dàn bay hơi giống nhau, sử dụng ba quạt li tâm
giống nhau nên ta chỉ cần tính chọn cáp cho một động cơ quạt , động cơ còn lại
chọn tơng tự.
Thông số của động cơ quạt dàn bay hơi:
P = 15 (KW)
U = 380 V
Cosϕ = 0,88
⇒ dòng điện tính toán của động cơ là:
15
Itt = = 26 (A)
Ptt
=
3 .U dm .cos ϕ
3.0,38.0,88
Tiết diện của cáp cần chọn:
26
= 13 (mm2)
F= =
I
J KT
2
Chuẩn hóa chọn cáp có F =16 mm2
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) ở 20 0 C
Lõi Vỏ trong nhà ngoài
trời
min max
3G16 4,8 15,5 19,5 1,15 113 100
65
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 0,9
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 0,9.113 = 91,53 (A) > Itt =26 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
10. Chọn cáp cho hệ thống chiếu sáng:
Công suất tính toán: PCS = 0,39 (KW)
U = 220 V
Cosϕ = 0,8
⇒ dòng điện tính toán cho chiếu sáng:
0,39
=
Ptt
Itt = = 2,2 (A)
Udm . cos ϕ
0,22.0,8
Tiết diện của cáp cần chọn:
2,2
= 1,1 (mm2)
=
F= I
J KT
2
Chuẩn hóa chọn cáp có F =1,5 mm2 loại 2 lõi:
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) ở 20 0 C
Lõi Vỏ trong nhà ngoài
trời
min max
3G1,5 1,4 9,2 11 12,1 31 23
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 1
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 1. 37 = 33,3 (A) > Itt =2,2 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
C: Chọn Aptomat ( hay còn gọi là máy cắt hạ áp)
Aptomat là khí cụ tự động ngắt mạch điện khi có sự cố: Quá tải, ngắn
66
mạch,điện áp thấp, công suất ngợc trong mạch điện hạ áp.
Đôi khi aptomat cũng đợc dùng để đóng, cắt không thờng xuyên các mạch
điện ở chế độ bình thờng. Yêu cầu đối với máy cắt hạ áp nh sau:
+ Chế độ làm việc định mức của aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn,
nghĩa là trị số dòng điện định mức chảy qua aptomat lâu bao nhiêu cũng đợc. Mặt
khác mạch vòng dẫn điện của nó phải chịu đợc dòng điện ngắn mạch lớn khi có
ngắn mạch lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng.
+ Aptomat phải cắt đợc trị số dòng điện ngắn mạch lớn có thể đến vài chục
kiloampe. Sau khi cắt dòng điện ngắn mạch, aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc
tốt ở dòng điện định mức.
+ Để nâng cao tính ổn định nhiệt và ổn định điện độngcủa các thiết bị điện,
hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, aptomat phải có thời gian cắt
bé.
Những thông số cơ bản của aptomat bao gồm:
- Dòng điện định mức: Iđm
- Điện áp định mức: Uđm
- Dòng điện ngắt giới hạn .
- Thời gian tác động.
+ Thời gian tác động của aptomat là một thông số quan trọng, thời gian này đ-
ợc tính từ lúc xảy ra sự cố đến khi mạch điện bị ngắt hoàn toàn.
t = t0 + t1 + t2
Trong đó:
t0: Thời gian từ lúc xảy ra ngắn mạch đến khi dòng điện đạt trị số tác động I=
Itđ . Thời gian t0 phụ thuộc vào giá trị của dòng điện khởi động và tốc độ tăng của
dòng điện , phụ thuộc vào thông số của mạch điện ngắt.
t1: Thời gian kể từ khi I = Itđ đến khi tiếp điểm của aptomat bắt đầu chuyển
động, thời gian này phụ thuộc vào các phần tử bảo vệ, cơ cấu ngắt, kết cấu của tiếp
điểm, trọng lợng phần động.
t2: Thời gian cháy của hồ quang, phụ thuộc vào giá trị của dòng điện ngắt và
biện pháp dập hồ quang.
* Cấu tạo của aptomat.
67
aptomat gồm có các bộ phận chính: Hệ thống tiếp điểm, hệ thống dập hồ
quang, cơ cấu truyền động đóng, cắt aptomat và các phần tử bảo vệ.
t (s)
( I ): Vùng bảo vệ quá tải do rơ le
(i)
nhiệt đảm nhiệm.
( II ): Vùng bảo vệ ngắn mạch.
(ii)
ki
Nh vậy, dựa vào đặc tính làm việc của aptomat ta thấy khi có sự cố quá tải thì
sau một khoảng thời gian t, aptomat mới tác động, còn khi xảy ra sự cố ngắn mạch
thì aptomat tác động ngay lập tức.
Chính vì vậy, khi lựa chọn aptomat cho hệ thống, ta chỉ cần dựa theo dòng
điện tác dụng, bởi vì khi động cơ khởi động thì thời gian xảy ra quá tải đó cha đủ
để aptomat tác động.
Nguyên lí làm việc của aptomat: sự quá tải đợc phát hiện nhờ tấm lỡng kim,
còn ngắn mạch đợc phát hiên nhờ điện từ ( nam châm dòng điện cực đại ).
1. Chọn aptomat cho động cơ máy nén.
- Động cơ máy nén có công suất tiêu thụ tính toán là:
PMN = 55 (KW)
- Dòng điện tính toán :
Itt = 92 (A)
Theo Catalog v ề aptomat do LG chế t ạo ta ch ọn lo ại aptomat có các
thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
225AF ABH-103A 600 3 125 25 3
2. Chọn aptomat cho động cơ bơm nớc giải nhiệt.
- Động cơ bơm có công suất tiêu thụ tính toán là:
PB = 7,5 (KW)
B
- Dòng điện tính toán :
68
Itt = 14,63 (A)
T heo Catalog v ề a ptomat do LG ch ế t ạ o ta ch ọ n lo ạ i aptomat :
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
100AF ABH-103A 600 3 20 5 3
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
3. Chọn aptomat cho động cơ quạt tháp giải nhiệt.
- Động cơ quạt có công suất tiêu thụ tính toán là:
PBH = 1,5 (KW)
- Dòng điện tính toán :
Itt = 3,3(A)
Theo Catalog về aptomat do LG chế tạo ta chọn loại aptomat có các thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA)
100AF ABE- 600 3 5 5
103A
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
4. Chọn aptomat cho động cơ quạt dàn lạnh.
- Động cơ quạt dàn lạnh có công suất tiêu thụ tính toán là:
PQL = 15(KW)
- Dòng điện tính toán :
Itt = 26(A)
Theo Catalog v ề aptomat do LG ch ế t ạo ta ch ọn lo ại aptomat có các
thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
100AF ABH-103A 600 3 30 10 3
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
5. Chọn aptomat tổng cho một tổ máy:
- Công suất tiêu thụ tính toán của một tổ máy là
PH= 81(KW)
69
- Dòng điện tính toán :
Itt = 131(A)
Theo Catalog v ề aptomat do LG ch ế t ạo ta ch ọn lo ại aptomat có các
thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
100AF ABS- 403A 600 3+1 250 22 3
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
6. Chọn aptomat cho chiếu sáng.
- Công suất điện dành cho chiếu sáng là:
PCS = 0,39 (KW)
- Dòng điện tính toán :
Itt = 2,2(A)
Theo Catalog v ề aptomat do LG ch ế t ạo ta ch ọn lo ại aptomat có các
thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
100AF ABE- 53A 600 2 5 2,5 1
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
7. Chọn aptomat tổng của toàn trạm lạnh.
P = 320 (KW)
- Dòng điện tính toán :
I = 461(A)
Theo Catalog v ề aptomat do LG ch ế t ạo ta ch ọn lo ại aptomat có các
thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
800AF ABS- 403A 600 3+1 500 22 1
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
D. Chọn tủ điện và thanh cái:
Để đơn giản và gọn ta chọn tủ phân phối thiết kế theo sơ đồ điện và kích thớc
của các thiết bị điện đặt trong tủ.
70
1. Chọn thanh cái cho tủ phân phối:
Dòng điện tính toán tổng toàn trạm là
Itt = 461 (A)
Tra bảng 7.2 trang 362 – sổ tay tra cứu TBĐ chọn đợc thanh cái đồng:
Kích thớc: 60x10 mm
Dòng điện cho phép: Icp = 1175 (A)
Trong tủ phân phối gồm một aptomat tổng, ba thanh cái đặt nằm ngang, thiết
bị bảo vệ điện áp và các thiết bị đo lờng.
Cáp dẫn về tủ động lực và tủ chiếu sáng đợc nối vào thah cái của tủ bởi các
bulông
Số lợng thanh cái là 3
Chiều dài thanh cái là: l = 80 (cm)
Khoảng cách giữa hai thanh cái liên tiếp là 15 cm, thanh cái gắn lên tủ nhờ sứ
treo hai đầu.
2. Chọn thanh cái cho tủ động lực
Dòng điện tính toán: Itt = 131(A)
Chọn thanh cái bằng đồng có kích thớc : 60x 8 mm
Dòng điện cho phép: ICP = 1320 (A)
Chiều dài thanh cái: L = 60 cm
Khoảng cách giữa hai thanh cái đặt gần nhau là 10 cm, đặt nằm ngang nhờ sứ
treo hai đầu.
Trong mỗi tủ động lực đặt 4 aptomat , 4 công tắc tơ của 4 động cơ với 3 thanh
cái
Ngoài ra, trong tủ còn đợc bố trí các thiết bị bảo vệ và thiết bị điều khiển.
E. Chọn bị bảo vệ điện áp cho trạm.thiết
Chọn loại rơ le kĩ thuật số EVR ( Electronic Voltage Relay ) do hãng
SAMWHA chế tạo.
EVR có tác dụng bảo vệ quá áp, thấp áp, mất pha, mất đối xứng pha, ngợc thứ
tự pha.
EVR có các thông số:
71
- Điện áp của rơ le: U = 380 (V)
- Bảo vệ quá điện áp khi điên áp là: 380 4 460 (V). Thời gian tác động từ 0,5
4 20 (s)
- Bảo vệ thấp áp khi điên áp là: 3004380(V). Thời gian tác động 1 45(s)
- Bảo vệ mất đối xứng với thời gian tác động là 0,5 s
Đối với rơle này, nhiêm vụ chính là bảo vệ quá áp cho hệ thống điện của trạm
điều hòa không khí và chỉ cần đặt rơle này tại vị trí của aptomat tổng thì có thể bảo
vệ điện áp cho toàn hệ thống.
F. Chọn các thiết bị đo lờng:
+ Tính chon biến dòng
1. Yêu cầu của tính chọn biến dòng
Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện lớn (sơ cấp) thành
dòng điện cực đại là 5A (dòng thứ cấp) để cung cấp cho thiết bị đo lờng, bảo
vệ rơle và tự động hoá. Máy biến dòng lựa chọn theo điều kiện điện áp,
dòng điện, phụ tải phía thứ cấp, cấp chính xác và kiểm tra theo điều kiện ổn
định điện động và ổn định nhiệt. Ngoài ra lựa chọn BI phải phù hợp với nơi
lắp đặt nh: trong nhà, ngoài trời, lắp trên thanh cái, lắp xuyên tờng.
2. Chọn cac biến dòng
Với dòng điện 461 A tra bảng phụ lục máy biến dòng điện ta chọn máy biến
dòng TKM- 05 có dòng 800/5 A do Liên Xô xhế tạo với các thông số:
- Cấp chính xác: 0,5
- Công suất định mức: 10 VA
- Phụ tải thứ cấp: 0,4 Ω
- điện áp định mức: 500 V
+ Chọn một Vôn kế để đo điện áp có cấp chính xác 0,5 và một bộ chuyển
mạch Vôn.
+ Chọn một đồng hồ đo Cosϕ.
G. kiểm tra cosω của toàn hệ thống cung cấp điện:
Theo kết quả tính toán từ phần trớc ta có: cosω = 0,885
Do đó không cần bù cosω cho hệ thống.
H.Tính chọn khởi động từ
1.Giới thiệu về khởi động từ.
72
Khởi động từ là khí cụ điện dùng để đóng cắt, đảo chiều quay, và bảo vệ quá
tải động cơ điện xoay chiều 3 pha rôto lòng sóc. Cấu tạo của khởi động từ gồm
công tắc tơ điện xoay chiều và rơ le nhiệt lắp trong một hộp. Khởi động từ có một
công tắc tơ gọi là khởi động từ đơn, thờng dùng để đóng cắt động cơ điện. Khởi
động từ có hai công tắc tơ là khởi động từ kép thờng dùng để đảo chiều quay động
cơ điện. Trong hệ thống máy lạnh trung tâm ta chọn khởi động từ đơn đóng cắt
trực tiếp không thờng xuyên kiểu kín diện áp cuộn hút 220 V.
Cách lựa chọn khởi động từ: Để thuận tiện cho khởi động động cơ rôto lòng
sóc, các nhà chế tạo đã không những cho thông số dòng điện định mức của khởi
động từ mà còn cho cả công suất động cơ điện mà khởi động từ có thể phục vụ cho
việc đóng cắt. Để xác định dòng điện định mức của khởi động từ ta cần xác định trị
số dòng điện định mức của động cơ điện trong chế độ làm việc dài han, ngắn hạn
hay ngắn hạn lặp lại sao cho dòng điện làm việc của động cơ điện đi qua tiếp điểm
chính không vợt quá giá trị định mức của khởi động từ.
Với động cơ điện 3 pha rôto lồng sóc thời gian khởi động ngắn, trong khí đó
dòng điện ngắt của khởi động từ gấp 10 lần dòng định mức. Còn chế độ khởi động
động cơ thời gian khởi động ngắn, dòng khởi động không lớn lắm (5-7)Iđm nên
chọn dòng định mức của khởi động từ bằng dòng định mức của động cơ.
2. Khái niệm chung về CTT.
CTT là khí cụ dùng để đóng cắt thờng xuyên các mạch điện động lực từ xa
bằng tay hay tự động.
Việc đóng cắt CTT có tiếp điểm có thể thực hiện nhờ nam châm điện, thủy
lực hay khí nén. Thông thờng ta gặp loại đóng, cắt bằng NCĐ.
Các thông số chủ yếu của CTT.
- Điện áp định mức.
- Dòng điện định mức Iđm : Là dòng điện đi qua tiép điểm chính của CTT
trong chế độ làm việc gián đoạn lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian tiếp điểm
của CTT ở trạng thái đóng không lâu quá 8 giờ.
Nếu CTT đợc đặt trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10%
do điều kiện làm mát kém.
Ở chế độ làm việc lâu dài, nghĩa là khi tiếp điểm của CTT ở trạng htái đóng
lâu hơn 8 giờ thì dòng điện định mức của CTT phải lấy thấp hơn khoảng 20%, do ở
chế độ này lợng oxit kim loại trên bề mặt tiếp điểm tăng làm tăng điện trở tiếp xúc
và làm cho nhiệt độ tiếp điểm tăng quá trị số cho phép.
- Điện áp cuộn dây: Ucddm
- Số cực: Là số cắp tiếp điểm chính của CTT.
- Số cặp tiếp điểm phụ.
73
- Khả năng cắt và khả năng đóng: Là giá trị dòng điện cho phép đi qua tiếp
điểm chính khi cắt dòng ngắn mạch ( IN ) hoặc khi đóng. Chẳng hạn CTT xoay
chiều dùng để khởi động động cơ điện xoay chiều ba pha roto lồng sóc cần phải có
khả năng đóng từ 447 lần Iđm.
Khả năng cắt của CTT điện xoay chiều đạt 10Iđm với phụ tải điện cảm.
3. Chọn CTT.
+ Chọn CTT cho động cơ máy nén:
Ta có: Ptt = 55 (KW)
Itt = 92 (A)
Tra Catalog CTT do hãng LG chế tạo ta đợc:
- Loại: AC3- SMC- 80P (3 Pha)
- Công suất định mức: 55 ( KW )
- Dòng điện định mức: 105( A )
- Tần số thao tác: 1200 lần/ giờ
- Số tiếp điểm phụ: 2 thờng đóng và 2 thờng mở.
- Điện áp cuộn dây: 220 ( V )
+ Chọn CTT cho động cơ bơm nớc làm mát:
Ta có: Ptt = 7,5 (KW)
Itt = 14,63 (A)
Tra Catalog CTT do hãng LG chế tạo ta đợc:
- Loại: AC3-SMC- 20P (3 Pha)
- Công suất định mức: 11 ( KW )
- Dòng điện định mức: 22( A )
- Tần số thao tác: 1800 lần/ giờ
- Số tiếp điểm phụ: 2 thờng đóng và 2 thờng mở.
- Điện áp cuộn dây: 220 ( V )
+ Chọn CTT cho động cơ quạt gió tháp giải nhiệt:
Ta có: Ptt = 1,5(KW)
Itt = 3,3 (A)
Tra Catalog CTT do hãng LG chế tạo ta đợc:
74
- Loại: AC3- SMC- 10P (3 Pha)
- Công suất định mức: 5,5( KW )
- Dòng điện định mức: 12( A )
- Tần số thao tác: 1800 lần/ giờ
- Số tiếp điểm phụ: 2 thờng đóng và 2 thờng mở.
- Điện áp cuộn dây: 220 ( V )
+ Chọn CTT cho động cơ quạt dàn bay hơi:
Ta có: Ptt = 15 (KW)
Itt = 26 (A)
Tra Catalog CTT do hãng LG chế tạo ta đợc:
- Loại: AC3- SMC- 25P (3 Pha)
- Công suất định mức: 15 ( KW )
- Dòng điện định mức: 30( A )
- Tần số thao tác: 1800 lần/ giờ
- Số tiếp điểm phụ: 2 thờng đóng và 2 thờng mở.
- Điện áp cuộn dây: 220 ( V )
Chọn tơng tự cho động cơ quạt gió hồi.
4. CHỌN RƠ LE NHIỆT.
a. Khái niêm chung:
Rơ le nhiệt là khí cụ điện tự động đóng, cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn về nhiệt
của các thanh kim loại. Trong mạch điện công nghiệp nó đợc dùng để bảo vệ quá
tải cho các động cơ điện. Khi đó rơ le nhiệt đợc lắp kèm với CTT.
b. Chọn rơ le nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ:
+ Chọn rơle nhiệt cho động cơ máy nén:
Có: Itt = 92 (A)
Tra Catalog rơ le nhiệt do hãng LG chế tạo ta chọn loại có thông số:
- Kí hiệu: GTH-150/3
- Dải điều chỉnh dòng điện: 85 4 95 (A)
+ Chọn rơle nhiệt cho động cơ bơm nớc làm mát:
Có: Itt = 14,63 (A)
Tra Catalog rơ le nhiệt do hãng LG chế tạo ta chọn loại có thông số:
75
- Kí hiệu: GTH-40/3
- Dải điều chỉnh dòng điện:12 4 18 (A)
+ Chọn rơle nhiệt cho động cơ quạt gió tháp giải nhiệt:
Có: Itt = 3,3 (A)
Tra Catalog rơ le nhiệt do hãng LG chế tạo ta chọn loại có thông số:
- Kí hiệu: GTH-22/3
- Dải điều chỉnh dòng điện: 2,54 4 (A)
+ Chọn rơle nhiệt cho động cơ quạt gió dàn bay hơi :
Có: Itt = 26 (A)
Tra Catalog rơ le nhiệt do hãng LG chế tạo ta chọn loại có thông số:
- Kí hiệu: GTH-90/3
- Dải điều chỉnh dòng điện: 22 4 30 (A)
CHƠNG V
TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN - BẢO VỆ
I- ĐẶC ĐIỂM CỦA PHỤ TẢI:
Trong trạm điều hoà không khí trung tâm này, phụ tải chủ yếu và cũng là
phụ tải chính là các động cơ không đồng bộ 3 pha rôtor lồng sóc. Chính vì vậy ta
có các đặc điểm sau:
- Động cơ công suất rôtor lồng sóc là loại máy biến đổi điện năng 3 pha
thành cơ năng. Nó hoạt động dựa trên nguyên tắc của hiện tợng cảm ứng điện
từ.
- Hệ số công suất cos ϕ và hiệu suất η lớn,
+ momen khởi động lớn thích hợp với phụ tải lớn và có chế độ khởi động
nặng nề, hệ số trợt của động cơ lớn hơn các loại động cơ thông thờng khác (7% so
với các loại thông thờng có hệ số trợt vào khoảng 5%).
76
- Dải công suất làm việc lớn, từ vài oát đến vài trăm kilôoát.
- Hoạt động tin cậy, độ ồn nhỏ, độ bền cao, dễ kiểm soát tốc độ.
- Kết cấu đơn giản, ít hỏng, dễ sửa chữa, khi hoạt động không phát sinh tia
lửa điện, không gây nhiễu cho các thiết bị khác.
- Tuy nhiên sử dụng động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc thì đặc tính
cơ cũng khó thay đổi, khó thay đổi tốc độ, dòng khởi động lớn, đấu nối tổ dây
phức tạp.
II - CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN - BẢO
VỆ:
1. Thiết bị bảo vệ điện áp EVR: (Electronic Voltage Relay).
Hiện nay ngành điện của nớc ta đang trên đà phát triển mạnh nhng xét về
chất lợng điện năng thì vẫn cha đảm bảo, cụ thể là điện áp của lới điện vẫn cha ổn
định hoàn toàn, có đôi khi điện áp tăng quá cao, có khi quá thấp gây ảnh hởng đến
các thiết bị điện.
Hơn nữa, với lới điện của ta hiện nay nhiều khi xảy ra sự cố, chẳng hạn nh
mất pha, đổi thứ tự pha của lới khi vận hành, bảo trì và sửa chữa…. Chính vì thế ta
phải chọn các thiết bị bảo vệ điện áp cho các thiết bị điện trong trạm.
Nhng đối với trạm điều hoà không khí trung tâm phụ tải chính là các động
cơ và khi khởi động thờng hay gây sụt áp của lới điện, nh vậy vấn đề cần đặt ra ở
đây là chọn các thiết bị điện áp là: Khi điện áp hệ thống sụt áp xuống thoáng qua
trong giới hạn cho phép (khi khởi động cơ có công suất lớn) thì không đợc tác
động, khi sự cố về điện áp thực tế xảy ra thì tác động nhanh bằng cách cắt mạch
điện ra khỏi hệ thống điện. Để đáp ứng những yêu cầu đặt ra ở trên ta chọn rơle kỹ
thuật số loại EVR của hãng SAMWHA chế tạo.
EVR có tác dụng: Bảo vệ quá áp, bảo vệ thấp áp, mất pha, mất đối xứng.
Theo Catalog Rơle kỹ thuật số của hãng SAMWHA, ta chọn rơle với các thông số
kỹ thuật sau:
+ Điện áp của rơle : 380v.
+ Bảo vệ quá điện áp : 380v - 460v.
+ Thời gian tác động có thể từ: 0,5s - 2s.
+ Bảo vệ thấp áp khi điện áp là: 300v - 380v.
+ Bảo vệ mất đối xứng với thời gian tác động là 0.5s.
77
Loại rơle này có 3 đầu vào trực tiếp vào lới, có 2 đèn hiệu. Khi điện áp
bình thờng, tiếp điểm thờng mở NO thông (đèn xanh sáng), mạch điều khiển hoạt
động bình thờng. Khi có sự cố tiếp điểm NC (thờng đóng) thông và NO (thờng
mở) khoá, cắt mạch điều khiển không hoạt động đợc.
Sơ đồ lắp đặt và sơ đồ tác động EVR nh sau:
L1
MC ON
NO
T
NC
MC
COM
S
R1 NC
NO
MC
Reset
R R2
M¸y c¾t
CONT
R1,R2: Reset
COM L2
M¹ch lôc EVR
M¹ch ®iÒu khiÓn EVR
2. Thiết bị bảo vệ khi sự cố ngắn mạch trong mạch điều khiển: Cầu chì
Khi hệ thống điều khiển của trạm điều hoà không khí trung tâm có sự cố
ngắn mạch xảy ra thì cầu chì bị đứt và cắt điện toàn bộ mạch điều khiển
3. Thiết bị bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch trong mạch động lực: Aptomat .
Khi hệ thống điện của trạm điều hòa không khí có sự cố ngắn mạch thì
aptomat cắt điện toàn bộ mạch điện ra khỏi hệ thống. (Cấu tạo - nguyên lý làm việc
của Aptomat đã trình bày phần tính chọn AP).
4. Thiết bị bảo vệ khi động cơ làm việc quá tải: RN
Khi động cơ trong hệ thống lạnh bị quá tải thì rơle nhiệt có nhiệm vụ cắt
mạch ra khỏi hệ thống.
Ký hiệu
78
Thiết bị này còn có nhiệm vụ bảo vệ mất pha nhng chậm hơn so với EVR rất
nhiều.
(Nguyên lý làm việc của RN đã đợc trình bày trong phần trớc)
5. Thiết bị đóng cắt bình thờng (k)
Khi khởi động hoặc cắt các phụ tải ra khỏi lới bằng tay hoặc tự động đợc
thực hiện bởi các công tắc tơ (cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chức năng của công
tắc tơ đã trình bày ở phần tính chọn công tắc tơ).
6. Thiết bị tự động xử lý nhiệt độ (Thermostart)
Therostat là thiết bị dùng để đặt nhiệt độ lạnh cho buồng lạnh nhằm điều
khiển năng suất lạnh của hệ thống lạnh cũng nh tiết kiệm năng lợng khi hệ thống
lạnh hoạt động.
Nguyên lý làm việc của Thermostart:
4 2 1 3 5
Hình 5.2.Sơ đồ nguyên lí theo Thermostart
1. Tiếp điểm.
2. Loxo nén
3. Bình giãn nở nhiệt có thể điều chỉnh đợc nhờ vít điều chỉnh.
4. Vít điều chỉnh nhiệt độ đặt.
5. Đầu cảm biến nhiệt độ đợc đặt ở ngoài để đo nhiệt độ phòng lạnh.
Thermostart làm việc dựa trên sự giãn nở thể tích của không khí nén trong
bình giãn nở.
Bình thờng khi nhiệt độ phòng bằng nhiệt độ đặt bình, giãn nở 3 ở trạng thái
bình thờng, tiếp điểm 1 bị chèn và đóng khi đó Loxo 2 bị nén lại. Khi nhiệt độ
trong phòng nhỏ hơn nhiệt độ đặt thì bình giãn nở 3 co lại, tiếp điểm 1 mở ra.
79
Khi nhiệt độ trong phòng tăng lên thì bình giãn nở 3 ép tiếp điểm 1 đóng lại,
máy nén hoạt động lại bình thờng.
Muốn điều chỉnh nhiệt độ đặt ta chỉ việc điều chỉnh độ căng của lò xo 2
bằng cách vặn vít điều chỉnh 4. Sự thay đổi của lực căng lò xo dẫn tới sự thay đổi
chiều dài của bình dãn nở do đó làm thay đổi khoảng cách từ bình dãn nở đến tiếp
điểm của rơ le.
7. Thiết bị tự động xử lí độ ẩm: ( humidistart )
Bộ điều khiển độ ẩm gồm hai phần tử: Phần tử cảm biến độ ẩm và phần tử
truyền tín hiệu.
Phần tử cảm biến độ ẩm tơng tự nh cảm biến nhiệt độ, dựa trên nguyên lý
một số tính chấtcủa vật chất thay đổi ( sự giãn nở, điện trở) khi hút ẩm (độ ẩm tơng
đối của không khí thay đổi ). Có hai loại cảm biến đợc dùng nh sau:
+ Loại dùng chất hữu cơ:
một số chất hữu cơ nh tóc, len, giấy, lớp da mỏng của động vật … khi hút
ẩm ( độ ẩm tơng đối thay đổi ) sẽ gây nên sự co giãn. Ví dụ tơng tự nh cảm biến
nhiệt độ loại thanh lỡng kim loại, ở đây là hai chất hữu cơ có độ hút ẩm khác nhau.
Khi độ ẩm tơng đối của không khí thay đổi và do có độ hút ẩm khác nhau nên hai
chất này cũng dãn nở khác nhau và làm cong gây chyển động.
+ Loại điện trở:
Ngời ta sử dụng môt lớp màng mỏng gồm các hạt muối hút ẩm. Muối hút
ẩm này có điện trở thay đổi khi độ ẩm tơng đối của không khí thay đổi. Loại cảm
biến độ ẩm cảm biến độ ẩm này dùng cho bộ điều khiển độ ẩm điện tử.
Sự điều chỉnh Humidistart cũng có nguyên lý tơng tự nh ở Thermostart.
8. Rơle áp lực nớc: (RALN):
Để đảm bảo sự ràng buộc khởi động lần lợt của các động cơ cũng nh sự đảm
bảo sự an toàn cho hệ thống lạnh ta dùng rơle áp lực nớc.
Ví dụ: Khi bơm nớc giải nhiệt bị mất nớc mồi, trong khi đó ta vẫn khởi động
tổ máy thì nguy hiểm h hại các thiết bị lạnh sẽ xảy ra, chính vì thế để đảm
bảo an toàn cho hệ thống lạnh, ta dùng rơle áp lực nớc. Theo sự ràng buộc nếu rơle
áp lực nớc không đóng thì tất cả các động cơ sau đó nó đều không khởi động đợc.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của RALN nh sau:
5
1: Tiếp điểm
80
1
2: Bình co dãn
3: Nớc
4: Đờng ống dẫn nớc
Hình 4.3. sơ đồ cấu tạo của RALN
Ký hiệu:
Nguyên lý hoạt động:
Bình thờng khi không có nớc hoặc nớc ở áp suất thấp thì tiếp điểm 1 mở.
Khi có nớc ở áp suất cao, bình giãn nở 2 đẩy tiếp điểm 1 đóng lại.
Khi muốn điều chỉnh áp suất tác động cho rơ le áp lực nớc ta điều chỉnh vít
5 để điều chỉnh khoảng cách giữa tiếp điểm tĩnh cố định và tiếp điểm động gắn trên
đầu hộp xếp.
9. Rơle thời gian (T).
Rơle thời gian là một thiết bị đóng cắt mạch điện theo thời gian đã định trớc.
Có thể phân làm 2 loại rơle theo chức năng.
- Rơle thời gian trễ hút (đóng chậm):
- Rơle thời gian trễ nhả: (Mở chậm).
Trong đó có các loại tiếp điểm của rơle thời gian bao gồm:
- Loại thờng mở, đóng chậm.
- loại thờng mở, mở chậm.
- Loại thờng đóng, đóng chậm.
- Loại thờng đóng, mở chậm.
- Loại tiếp điểm thờng ( đóng mở không theo thời gian ).
81
10. Rơle trung gian: (RTG)
Do yêu cầu đóng cắt mạch điện ở nhiều vị trí khác nhau, trong khi đó rơle
điều khiển chính không đủ tiếp điểm để thực hiện ta dùng rơle trung gian.
11. Rơle áp suất:
Rơle áp suất dùng để bảo vệ cho các thiết bị lạnh trong hệ thống lạnh khi
làm việc. Rơle áp suất thờng có 2 loại:
Rơle áp suất cao: (RAC).
Rơle áp suất thấp: (RAT)
Nguyên lý làm việc của rơle áp suất:
Bình thờng khi không có sự cố xảy ra thì rơle áp suất luôn có tiếp điểm
đóng. Khi có sự cố xảy ra tiếp điểm ở trạng thái mở cắt mạch điện ra khỏi hệ
thống.
12. Bộ sởi dầu:
Trong máy lạnh freon do môi chất lạnh hòa tan dầu nên khi ngừng máy, môi
chất lạnh bị dầu hấp thụ. Khi khởi động, áp suất trong cacte giảm đột ngột làm cho
môi chất lạnh bay hơi gây hiện tợng sủi bọt dầu mạnh, dầu bị cuốn vào xi lanh gây
va đập thủy lực, máy nén làm việc nặng nề, khởi động khó khăn, dầu bốc khỏi máy
nén, máy nén thiếu dầu dễ bị hỏng hóc, trục trặc. Để tránh hiện tợng trên cần bố trí
bộ sởi dầu cho cacte trớc khi khởi động máy, đặc biệt trong các trờng hợp dừng
máy dài ngày.
Bộ sởi dầu là các điện trở có hình dáng, kết cấu thích hợp có thể đặt ngoài
hay đặt trong cacte.
+ Khi nhiệt độ dầu quá lớn làm giảm tác dụng của quá trình bôi trơn, do đó
cần khống chế nhiệt độ dầu không vợt quá giới hạn cho phép. Điều đó càng quan
trọng trong điều kiện vận hành khắc nghiệt về mùa hè ở Việt Nam. Thông thờng
các nhà chế tạo yêu cầu nhiệt độ dầu phải nhỏ hơn 600C. Nếu vợt quá giới hạn trên
dầu ở các ổ trục, bạc biên có thể bị cháy, các bề mặt ma sát có thể bị cháy
hoặc bị bó, gây hỏng hóc nặng nề cho máy nén. Nhiệt độ dầu trong máy nén cần
giữ ở một khoảng giá trị nhất định đảm bảo dầu bôi trơn tốt, để thực hiện đợc điều
đó ngời ta sử dụng một rơle nhiệt độ dầu. Rơ le nhiệt độ dầu có chức năng đóng
ngắt mạch cho điện trở sởi dầu khi đạt nhiệt độ yêu cầu.
13. Đèn hiệu:
82
Để nhận biết đợc sự đang làm việc hay không của một bộ phận nào đó trong
hệ thống ta dùng đèn hiệu.
Thờng đèn hiệu có: Uđm = 220v.
Pđm = 1w.
14. Nút ấn dùng để mở máy:
Để khởi động (M) hay dừng máy (D) ta dùng nút ấn. Có 3 loại nút ấn:
Nút ấn mở : M
Nút ấn dừng: D
Nút ấn dừng khẩn cấp: DKC ( emergence )
15. Công tắc chuyển mạch:
Trong mạch điện điều khiển, thờng có 2 chế độ vận hành, để thực hiện đợc
yêu cầu đó ta thờng dùng công tắc chuyển mạch.
V - THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN - BẢO VỆ:
1. Yêu cầu của mạch điều khiển:
+ Khi khởi động các động cơ trong cùng một tổ máy, cần phải tuân theo
nguyên tắc thứ tự và phải có thời gian trễ để khởi động lần lợt.
+ Nếu không có sự cố thì các động cơ làm việc bình thờng, tổ máy lạnh đó
hoạt động.
+ Quạt gió lạnh luôn làm việc.
+ Sự hoạt động của từng máy nén trong hệ thống phụ thuộc vào sự tác động
của Thermostart.
+ Khi có bất cứ máy nén nào trong tổ máy hoạt động thì bơm nớc giải nhiệt
và quạt gió nóng tháp giải nhiệt phải hoạt động.
+ Khi xảy ra sự cố thì mạch điều khiển phải cắt mạch động lực ra khỏi lới,
đồng thời cắt tất cả các động cơ sau nó ra khỏi lới điện nhằm đảm bảo sự an toàn
cho hệ thống lạnh.
+ Khi sự cố xảy ra với quạt dàn lạnh thì phải cho toàn bộ tổ máy đó ngừng
hoạt động.
83
+ Khi sự cố xảy ra ở bơm nớc cho tháp giải nhiệt (động cơ khởi động sau
quạt dàn lạnh ) thì tất cả các động cơ phía sau nó đều phải ngng hoạt động.
- Đối với cả hệ thống lạnh của trạm.
+ Khi ấn nút mở (M) khởi động hệ thống, sự lần lợt khởi động của từng tổ
máy diễn ra, tức là khi tổ máy I hoạt động xong thì nổ máy II mới đợc khởi động
tiếp.
+ Khi có sự cố xảy ra đối với một tổ máy bất kỳ thì ta ấn nút (M) tổ máy còn
lại vẫn hoạt động bình thờng.
+ Khi ấn nút (D) của hệ thống, để tránh hiện tợng quá áp xảy ra trên lới điện,
ta phải dừng tuần tự từng tổ máy một.
2. Điều khiển khởi động động cơ máy nén
Trong hệ thống lạnh dù bằng cách nào thì mục đích cuối cùng là nhiệt độ của
phân xởng nằm trong phạm vi cho phép. Theo đó ta có cách tự động điều khiển
hoặc điều khiển bằng tay. Về mặt cung cấp điện thì chế độ khởi động các động cơ
là chế độ năng nề nhất, đặc biệt là động cơ có công suất lớn nh động cơ máy nén .
Do đó trớc hết ta nói về vấn đề khởi động động cơ.
Có rất nhiều cách khởi động động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc khác nhau:
khởi động băng cách thay đổi nối Y/Δ, giảm điện áp stato bằng thêm cuộn cảm hay
điện trở vào mạch stato (thiết bị tiếp điểm), sử dụng biến tần (thiết bị không tiếp
điểm).
Ta so sánh khởi động bằng thiết bị tiếp điểm và thiết bị không tiếp điểm là biến
tần.
Với biến tần đặc tính khởi động là rất tôt, khởi động thiết bị rất êm và đặc
-
tính rất đẹp. Tuy nhiên có một vấn đề là giá thành của biến tần rất đắt, chỉ
sử dụng những nơi đòi hỏi đặc tính khởi động tốt và sử dụng biến tần để
khởi động nhiều động cơ lần lợt. Mặt khác tổn thất điện năng ở biến tần là
rất lớn, cụ thể mỗi thirister có tổn thất điện áp rơi trên nó khoảng 1V, với
dòng điện của động cơ ≥ 100A làm tổn thất trên một thirister lớn (≥100
VA), với một bộ khởi động từ có 3 thirister làm tổn thất tăng lên rất nhiều.
Với thiết bị tiếp điểm điện áp rơi trên côngtắctơ khoảng 2 mV, nhỏ hơn
-
nhiều so với 1V, hơn nữa giá để mua côngtắctơ rẻ hơn nhiều so với giá
mua một biến tần. Trong khi đó khởi động động cơ của hệ thống điều hoà
trung tâm không đòi hỏi đặc tính khởi động phải đẹp. Vì vậy ta chọn phờn
pháp khởi động sử dụng thiết bị có tiếp điểm.
Tuy nhiên trong các loại thiết bị có tiếp điểm có loại khởi động thông qua cuộn
cảm, điện trở để giảm điện áp stato hoặc bằng cách đổi nối Y/Δ để giảm dòng điện
khởi động. Dùng khởi động thông qua điện trở làm tổn thất trên điện trở bằng toả
nhiệt nên không kinh tế.
Theo đó ta chọn phơng án khởi động đổi nối Y/Δ để giảm dòng điện khởi động
gây hại cho máy. Để thực hiện đợc ta dùng hai côngtắctơ có các tiếp điểm KY và
KΔ. Sơ đồ mắc mạch và điều khiển nh sau:
84
K
RN
A B C RN
K
K
KΔ T
c KΔ
T
a b KY
KY
T
KΔ
KY
M¹ch ®éng lùc M¹ch ®iÒu khiÓn
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ nh sau:
Khi có tín hiệu khởi động, cuộn dây khoá K có điện để đóng côngtắctơ K, khi
đó cuộn KY có điện đóng côngtắctơ KY để khởi động. Đồng thời cuộn dây rơle thời
gian T cũng có điện bắt đầu tính thời gian. Sau thời gian T đã đặt, tiếp điểm thờng
đóng mở chậm mở ra để cắt côngtắctơ KY, đồng thời tiếp điểm thờng mở đóng
chậm của T đóng lại làm cho cuộn dây của côngtăctơ KΔ có điện đóng côngtăctơ
KΔ. Nh vậy quá trình khởi động dã hoàn tất.
3.Kết hợp điều khiển bằng tay và tự động.
Hệ thống điều khiển điều hoà trung tâm phải đợc thiết kế bao gồm điều khiển
bằng tay và tự động. Mạch tự động cho máy chạy ở chế độ bình thờng còn điều
khiển bằng tay cho trờng hợp chạy quạt hoặc để sủa chữa một phần nào đó của hệ
thống mà không ảnh hởng đến các tổ hợp khác trong khi đang hoạt động bình th-
ờng.
Hệ thống chỉ có một động cơ ta có sơ đồ điều khiển bằng tay và tự động nh
-
sau:
Start Stop
K
RN
K
Off
On
Điều khiển tự động và bằng tay một động cơ
85
Với hệ thống điều khiển tự động nhiều mạch đồng thời thì có thể chuyển
-
mạch nhiều thớt, tuy nhiên vấn đề chuuyển mạch nhiều thớt rất cồng kềnh
và độ tin cậy không cao. Do vậy để điều khiển hệ thống điều hoà trung tâm
ta dùng rơle trung gian để điều khiển chế độ bằng tay hay tự động.
DBT
CM
RBT
DTD
RCM
Start Stop
BT
RN1
K1
Off
On
TD
Sơ đồ điều khiển tự động và bằng tay nhiều mạch
Khi ta đặt vị trí 1 tức là hệ thống làm việc chế độ bằng tay, khi đó có dòng điện
trong cuộn dây rơle trung gian RBT hút tiếp điểm bằng tay (BT) và sau đó ta dùng
tay nhấn nút khởi động lần lợt từng động cơ. Khi khoá chuyển mạch đặt ở vị trí 2
tức là chế độ tự động thì cuộn dây RTĐ có điện hút tiếp điểm thờng mở TĐ đóng lại
và sau đó các động cơ sẽ tự động lần lợt đóng lại.
4.Khởi động lần lợt.
Trong thực tế các động cơ lớn ngời ta không cho khởi động đồng thời vì khi
khởi động đồng thời gây ra hiện tợng sụt áp lớn, làm cho thiếu điện áp dẫn tới
động cơ không khởi động đợc. Để khởi động lần lợt từng động cơ trong hệ thống ta
dùng bằng tay hoặc tự động.
Giả sử có 2 động cơ lần lợt là Đ1 và Đ2 đợc mắc vào mạch nh hình sau và yêu
cầu động cơ Đ1 phải đợc khởi động trớc, sau khi động cơ Đ1 khởi động rồi thì động
cơ Đ2 mới khởi động.
Ta có sơ đồ:
ATM1 ATM2 start Stop
RN1
K1
K1 K2
K1
RN1 RN2
start Stop
RN2
K2
K1
M1 M2 K2
S¬ ®å m¾c m¹ch S¬ ®å ®iÒu khiÓn b»ng tay
86
Thuyết minh nguyên tắc hoạt động của sơ đồ trên: Khi muốn khởi động động
cơ Đ1 ta nhấn nút Start của mạch điều khiển động cơ thú nhất. Khi đó cuộn dây của
côngtắctơ K1 có điện làm đóng tiếp điểm thờng mở của côngtắctơ K1, khi đó Đ1 đ-
ợc cung cấp điện và bắt đầu hoạt động. Sau đó muốn khởi động động cơ Đ2 ta nhấn
nút Start của mạch điều khiển động cơ Đ2, khi đó do tiếp điểm K1 đã đóng nên
cuộn dây K2 có điện đóng côngtăctơ K2 để khởi động động cơ Đ2. Một lý do nào
đó có thể sự sai sót của công nhân nhấn nút khởi động động cơ Đ2 trong khi cha
khởi động Đ1, do K1 mở nên cuộn dây K2 không có điện, tiếp điểm côngtăctơ K2
không đóng nên động cơ không hoạt động. Nh vậy ta thiết kế xong khởi động tuần
tự.
RN1
Off
K1
On
T
K1 RN2
T
K2
S¬ ®å ®iÒu khiÓn tù ®éng
Thuyết minh nguyến lý hoạt động của sơ đồ:
Khi nhấn nút On ở vị trí đóng thì côngtắctơ K1 bắt đầu có điện và đóng cho
động cơ Đ1 hoạt động. Đồng thời cuộn dây của rơle thời gian T bắt đầu tính thời
gian. Khi cha đạt đợc thời gian cho phép thì tiếp điểm thờng mở đóng chậm T vẫn
mở nên cuộn dây K2 cha có điện mặc dù tiếp điểm K1 đóng làm cho động cơ Đ2
cha hoạt động. Khi đạt thời gian cho phép, tiếp điểm thờng mở đóng chậm của rơle
thời gain đóng, cấp điện cho cuộn dây côngtắctơ K2 để khởi động động cơ Đ2.
Để khởi động nhiều động cơ và nhiều tổ máy lần lợt ta làm tơng tự.
V. Mạch điều khiển hệ thống
Hệ thống điều hoà trung tâm thiết kế gồm có 3 tổ hợp lạnh riêng biệt, do đó ta
thiết kế điều khiển riêng cho từng tổ hợp lạnh một. Làm nh vậy thì u điểm là mỗi
tổ hợp lạnh có điều khiển riêng biệt không ảnh hởng đến tổ hợp khác nên có thể
thay thế dễ dàng phần điều khiển. Khi hệ thống yêu cầu công suất lạnh nh vậy có
thể tháo ra và mang đi nơi khác mà không cần thiết kế lại mạch điều khiển. Gọi 3
tổ hợp đó làn lợt là tổ 1, tổ 2 và tổ 3. Khi thiết kế mạch tự động đóng cắt máy nén
để giữ cho nhiệt độ phòng trong giới hạn cho phép thì tiếp điểm của cảm biến nhiệt
độ đặt trớc máy nén của tổ 1 với thời gian tác động trễ 4 phút, đặt trớc tổ 2 với thời
gian trễ là 2 phút và đặt trớc tổ 3 không có thời gian trễ. Toàn bộ sự trễ này thông
qua rơle trung gian và rơle thời gian.
1. Kí hiệu các thiết bị trong sơ đồ:
DKC: nút dừng khẩn cấp
87
CC: Cầu chì
RBT: Rơle trug gian chế độ làm việc bằng tay.
RTĐ: Rơle trug gian chế độ làm việc tự động.
Đ1, Đ2: Đèn báo chế độ bằng tay hoặc tự động.
BT, TĐ: Các tiếp điểm rơle trung gian ở chế độ làm việc bằng tay hoặc
tự động.
Start: Nút khởi động chế độ làm việc bằng tay
Stop: Nút nhấn dừng chế độ làm việc bằng tay.
Reset: Nút khởi động lại máy bơm.
K1 ÷ K4 Các tiếp điểm và cuộn dây khởi động từ.
RN1 ÷ RN4: Rơle nhiệt bảo vệ động cơ.
T1 ÷ T4: Cuộn dây và tiếp điểm của rơle thời gian.
Thr: Cảm biến nhiệt độ khống chế nhiệt độ phòng.
RAC, RAT: Chế độ bảo vệ cao áp và thấp áp.
RSD: Điện trở sấy dầu.
Rơle khống chế nhiệt độ sấy dầu ở 500C.
RN50:
HCM: Hộp chuyển mạch.
2. Thuyết minh hoạt động của sơ đồ:
Điện áp trong mạch điều khiển lấy từ điện áp một pha của mạch động lực.
Khi áptômát của mạch động lực đóng chuẩn bị cấp điện cho động cơ sẫn sàng hoạt
động, khi đó nguồn đã có điện thì tiếp điểm của EVR đóng. Mạch điều khiển sẵn
sàng hoạt động bằng tay hoặc tự động.
• Chế độ hoạt động bằng tay.
Đặt khoá chuyển mạch HCM ở chế độ bằng tay thì cuộn dây rơle trung gian
RBt có điện và đóng tất cả các tiếp điểm BT để hoạt động chế độ bằng tay. Đèn báo
Đ1 sáng để báo hiệu chế độ. Khi đó ngời công nhân nhấn nút Start của quạt giàn
lạnh để cấp điện cho cuộn dây côngtắctơ K1, khi cuộn dây côngtắctơ K1 có điện sẽ
hút các tiếp điểm K1 lại để đóng điện.
Sau khi nhấn nút start của động cơ bơm nớc, cấp điện cho cuộn dây của
côngtắctơ K2 để đóng tiếp điểm K2 đồng thời cấp điện cho cuộn dây của rơle TN
tính thời gian. Do có tiếp điểm thờng đóng mở chậm nên động cơ bơm nớc vẫn
khởi động bình thờng. Sau thời gian TN đã đặt trớc, tiếp điểm thờng đóng mở chậm
mở ra và đồng thời tiếp điểm thờng mở đóng lại. Khi đó nếu áp lực nớc không đủ
lớn thì tiếp điểm RAN vẫn mở, nh vậy cuộn dây K2 mất điện và mở tiếp điểm K2,
dừng động cơ bơm nớc. Trong trờng hợp áp lực nớc đủ lớn thì tiếp điểm RAN đợc
đóng thì động cơ bơm nớc vẫn hoạt động bình thờng. Đồng thời với tính thời gian
để kiểm tra áp suất nớc thì cấp điện cho cuộn dây rơle thời gian T3 để tính thời gian
khởi động cho quạt tháp giải nhiệt.
Sau khi bơm nớc đợc khởi động, quạt tháp giải có công suất không lớn lắm
nên khởi động trực tiếp. Khi khởi động K3 thì đồng thời cấp điện cho rơle thời
gian T3 để tính thời gian khống chế khởi động máy nén.
Sau thời gian đã đặt T3 nhấn nút khởi động máy nén cung cấp điện cho cuộn
dây côngtắctơ K4 để đóng tiếp điểm thờng mở K4 . Máy nén có công suất lớn nên
ta dùng phơng pháp khởi động đổi nối Y/Δ. Ban đầu tiếp điểm thờng đóng mở
chậm của rơle thời gian T4 đóng để cấp điện cho cuộn dây côngtắctơ KY4, và tiếp
88
điểm thờng mở đóng chậm của T4 mở không cấp điện cho KΔ4. Sau thời gian đặt đã
chọn, rơle thời gian bắt đầu tác động, mở tiếp điểm thờng đóng mở chậm để mở
tiếp điểm của KY4 và đóng tiếp điểm thờng mở đóng chậm để đóng côngtắctơ KΔ4
vào mạch, nh vậy động cơ đã khởi động bằng đổi nối Y/Δ đã hoàn tất.
Sau các quá trình trên thì tổ máy thứ nhất đi vào hoạt động, cung cấp lạnh
cho phân xởng. Sau một thời gian để ổn định hoạt động các động cơ trong tổ thứ
nhất, công nhân khởi động tổ hợp máy lạnh thứ 2 sau đó là tổ máy thứ 3.
Chế độ tự động.
-
Đặt khoá chuyển mạch HCM ở chế độ tự động thì cuộn dây rơle trung gian
RTĐ có điện và đóng tất cả các tiếp điểm TĐ để hoạt động chế độ tự động. Đèn báo
Đ2 sáng để báo hiệu chế độ. Khi đó ngời công nhân nhán nút On của quạt giàn lạnh
để cấp điện cho cuộn dây côngtắctơ K1, khi cuộn dây côngtắctơ K1 có điện sẽ hút
các tiếp điểm K1 lại để đóng điện. Đồng thời cấp điện cho các cuộn dây của rơle
thời gian T1 .
Sau thời gian T1 tiếp điểm của rơle thời gian T1 đóng cấp điện cho cuộn dây
của côngtắctơ K2 để đóng tiếp điểm K2 đồng thời cấp điện cho cuộn dây của rơle
TN tính thời gian. Do có tiếp điểm thờng đóng mở chậm nên động cơ bơm nớc vẫn
khởi động bình thờng. Sau thời gian TN đã đặt trớc, tiếp điểm thờng đóng mở chậm
mở ra và đồng thời tiếp điểm thờng mở đóng lại. Khi đó nếu áp lực nớc không đủ
lớn thì tiếp điểm RAN vẫn mở, nh vậy cuộn dây K2 mất điện và mở tiếp điểm K2,
dừng động cơ bơm nớc. Trong trờng hợp áp lực nớc đủ lớn thì tiếp điểm để đóng
tiếp điểm RAN thì động cơ bơm nớc vẫn hoạt động bình thờng. Đồng thời với tính
thời gian để kiểm tra áp suất nớc thì cấp điện cho cuộn dây rơle thời gian T2 để tính
thời gian khởi động cho quạt tháp giải nhiệt.
Sau thời gian T2 đã đặt trớc thì tiếp điểm của rơle thời gian đóng để cấp điện
cho cuộn dây côngtắctơ K3 của quạt tháp giải nhiệt khởi động động cơ. Quạt tháp
giải có công suất không lớn lắm nên khởi động trực tiếp. Khi khởi động K3 thì
đồng thời cấp điện cho rơle thời gian T3 để tính thời gian khống chế khởi đọng
máy nén.
Sau thời gian đã đặt T3 tiếp điểm T3 đóng cung cấp điện cho cuộn dây
côngtắctơ K4 để đóng tiếp điểm thờng mở K4. Máy nén có công suất lớn nên ta
dùng phơng pháp khởi động đổi nối Y/Δ. Ban đầu tiếp điểm thờng đóng mở chậm
của rơle thời gian T4 đóng để cấp điện cho cuộn dây côngtắctơ KY4, và tiếp điểm
thờng mở đóng chậm của T4 mở không cấp điện cho KΔ4. Sau thời gian đặt đã
chọn, rơle thời gian bắt đầu tác động, mở tiếp điểm thờng đóng mở chậm để
mở tiếp điểm của KY4 và đóng tiếp điểm thờng mở đóng chậm để đóng côngtắctơ
KΔ4 vào mạch, nh vậy động cơ đã khởi động bằng đổi nối Y/Δ đã hoàn tất.
Trong hệ thống điều khiển trên ta chọn các loại rơle thời gian để khởi động
lần lợt và bảo vệ bơm nớc với thời gian tác động trễ là:
- T1 ÷ T4: Thời gian tác động là 10s
- TN: Thời gian tác động là 2 phút.
89
CHUYÊN ĐỀ
BẢO VỆ MẤT PHA CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA
I. NGUYÊN NHÂN VÀ ẢNH HỞNG KHI ĐỘNG CƠ BỊ MẤT PHA
1. Nguyên nhân gây mất pha
Mất pha phía cao áp xảy ra khi nguồn lới bị mất một pha. Hay khi cầu chì tự
rơi ở cao áp tác động không đúng dẫn đến mất một pha. Đối với mạch bảo vệ cao
áp bằng cầu dao – cầu chì cao áp thì cũng là do dây chảy của cầu chì ở một pha tác
động không chuẩn xác dẫn đến mất pha.
Mất pha ở hạ áp thờng là do 3 tiếp điểm chính đóng cắt của khởi động từ
đóng cắt dòng lớn, lực điện động lớn hồ quang sinh ra lớn làm tiếp điểm bị mòn rỗ
dẫn đến khi đóng cắt tiếp điểm dù đã đóng nhng thực tế là không tiếp xúc nên vẫn
gây mất một pha (mất pha do tiếp xúc của tiếp điểm).
Hay là do hở mạch xảy ra khi dây bị đứt hay mối nối và các đầu nối bị lỏng
dây tuột ra.
2. ảnh hởng tới thiết bị điện
Khi lới mất một pha động cơ không thể khởi động đợc.
Động cơ điện khi đang làm việc khi bất cứ 1 dây pha nào bị mất thì dòng
của pha bị mất giảm xuống 0. Còn dòng của 2 pha còn lại sẽ tăng lên rất cao lớn
hơn 1,5 I trung bình của motơ. Khi động cơ đủ 3 pha thì I = Iđm mỗi pha kéo đầy tải
khi mất một pha còn 2 pha kia phải kéo cả động cơ đẫn đến 2 pha này bị quá tải.
2/3 công suất nguồn kéo đầy tải nên trên mỗi pha còn laị I tăng 1,5 Iđm (tùy thuộc
vào động cơ chạy đợc bao nhiêu % của tải hay nói cách khác là nó chạy đợc bao
nhiêu % công suất động cơ) nhng tổng 3 pha vẫn không thay đổi và vẫn = 0. Động
cơ vẫn tiếp tục làm việc nhng do mất pha sẽ sinh ra từ trờng thứ tự ngợc (từ trờng
elíp) làm động cơ quay lừ lừ rất chậm và kêu rất to nhiệt độ của máy tăng nhanh
gây phát nóng. Nếu để thời gian lâu sẽ cháy động cơ.
+ khi mất 1 pha động cơ sẽ mất đối xứng và sẽ tiêu thụ công suất fản kháng
từ lới
90
Bình thờng khi điên áp các pha đợc cân bằng (đối xứng) nghĩa là:
UA= UB= UC lệch pha nhau 120o
B
Khi mất pha ở nguồn cấp điện thì điện áp đo trên pha đó vẫn còn do kết cấu
của dây quấn động cơ, do phản ứng phần ứng khi roto quay nên áp của pha bị mất
vẫn tồn tại và vẫn bằng điện áp pha bị mất về trị số nhng lệch pha 180o (nh hình vẽ
bên).
Có 2 vị trí mất pha thờng gặp:
• Mất pha nguồn lới (mất pha trớc côngtắctơ)
• Mất pha gần động cơ (mất pha sau côngtắctơ)
91
II. CÁC PHƠNG PHÁP BẢO VỆ MẤT PHA.
1. Phơng pháp biến áp 3 pha tam giác hở.
Bảo vệ mật pha phía cao thế. Biến áp 3 pha 5 trụ
2. Sử dụng role nhiệt trong khởi động từ
Trong khởi động từ có lắp kèm rơ le nhiệt. Đây là loại rơle nhiệt 3 pha bảo
vệ bằng lỡng kim, ta chỉnh điểm giữa của dải chỉnh dòng bằng dòng max của động
cơ là có thể bảo vệ đợc. Thờng trị số này đợc set từ 115 đến 130% dòng điện định
mức của động cơ. Ví dụ: nếu công suất của động cơ là 3,7 kW thì chọn relay nhiệt
3 pha có dải là 5-9A. Khi quá tải, dòng tăng lên, rơ le sẽ tác động. Trong truờng
hợp mất pha, hoặc vì lý do gì đó mà dòng 3 pha không cân bằng, thì nếu độ lệch
dòng giữa 3 pha khoảng 30% dòng định mức, rơ le cũng sẽ tác động.
Nhng nếu chọn chủng loại relay nhiệt không đúng (có dải dòng chỉnh định
lớn hơn dòng quá tải hay dòng khi động cơ bị mất một pha) thì sẽ không bảo vệ đ-
ợc gây cháy động cơ.
Rơ le nhiệt làm việc dựa trên
nguyên tắc đốt nóng của dòng điện,
và thay đổi độ cong theo nhiệt của
thanh lỡng kim. Ro le nhiệt này chỉ có
tác dụng bảo vệ khi mất pha ở gần
động cơ (sau côngtắctơ).
3. Sử dụng role – công tắc tơ
Rơle – công tắc tơ phải đấu trớc cầu chì và trên khởi động từ.
a. Sử dụng 3 contact relay 220V mắc vào 3 pha một đầu vào các pha A; B;
C một đầu vào dây trung tính.
Mắc nối tiếp tiếp điểm NO của 3 relay này, rồi dùng nó khống chế mạch
điều khiển động cơ khi có một trong 3 pha bị mất (hoặc điện áp hạ thấp dới ngỡng
tác động của relay) role tác động nhả tiếp điểm NO ngắt khởi động từ.
92
b. Trờng hợp hệ thống không có dây trung tính thì sử dụng relay 380V.
Dùng 2 Relay 380VAC, lấy 2 đầu Relay số 1 mắc vào 2 dây pha a,b. Relay thứ 2
mắc 1 đầu vào pha c, đầu kia mắc vào dây pha bất kỳ (a hoặc b). Lấy 2 tiếp điểm
NO của Relay mắc nối tiếp với nhau và nối tiếp với nguồn nuôi mạch điều khiển
động cơ. Nếu mất một pha bất kỳ từ nguồn, ít nhất 1 Relay sẽ mất điện làm cho
tiếp điểm NO mở ra và nh vậy cuộn hút của Contactor sẽ mất điện dẫn đến mở
Contactor tắt động cơ. Cách này bảo vệ đợc khi mất nguồn. Loại relay 380V hơi
khó kiếm do đó có thể phải quấn thêm một biến áp nhỏ 3 pha.
c. Hoặc chỉ dùng một rơle 380VAC. Hai đầu cuộn dây của rơle đợc đấu vào
2 pha (thí dụ pha A và C), thì pha còn lại (pha B) cho đi vào một đầu của cặp tiếp
điểm NO của rơle trên. Đầu ra của tiếp điểm NO này lấy làm nguồn điều khiển cho
93
khởi động từ đóng cắt điện motor. Kết hợp cái này với Relay nhiệt của khởi động
từ. Chỉ cần 1 rơle 380VAC mà ta sử dụng đợc cho cả một tủ điện (dù tủ điện đó là
đơn giản hay phức tạp) trong vấn đề mất pha lới.
Phơng pháp dùng role – côngtắctơ này hiệu quả và giá thành rẻ. Chú ý rằng
ở các động cơ làm việc dài hạn thì các relay này thờng phải ngậm điện rất lâu, do
đó có khả năng các tiếp điểm sẽ bị dính. Nên chọn loại relay tốt và có dòng định
mức chịu đợc dòng điện của mạch điều khiển.
4. Bảo vệ bằng thiết bị điện tử
a. Bảo vệ mất pha bằng cách dùng tín hiệu của 3 cuộn Ti (loại biến dòng
dùng cho đồng hồ đo dòng gián tiếp) sau khi chỉnh lu (từ AC ra DC) rồi đa vào 3
đầu vào của con IC 4051. con này có đặc điểm là sẽ đóng 1 trong 7 cổng ra tuỳ
thuộc vào tình trạng của 3 đầu vào (+ hay -).
b. Dùng một IC 7410 (NAND 3 lối vào) để xác định việc mất 1 trong 3 pha:
3 dây pha U,V,W qua điện trở, diode, tụ để lọc lấy điện áp 1 chiều khoảng 5V (so
với dây trung tính). Khi cả 3 pha có điện thì các lối vào của NAND là 1, lối ra
NAND = 0. Mất điện 1 pha thì 1 lối vào xuống mức 0, lối ra NAND = 1. Việc tiếp
theo là đổi pha cho phù hợp để đóng ngắt 1 khởi động từ qua triac (hoặc rơ le trung
gian).
Khởi động từ chỉ đóng khi có đủ 3 pha, nếu mất 1 pha thì nhả. Pha cấp điện cho
mạch logic mất điện thì lối ra logic = 0 --> triac cấp cho khởi động từ không có
điện áp >0 đặt vào cổng --> khởi động từ nhả. 1 trong 2 pha còn lại bị mất điện: lối
ra logic = 0, khởi động từ không đóng điện.
Muốn không dùng triac thì dùng rơ le trung gian (cỡ nhỏ) để đóng ngắt khởi
động từ.
Ráp một mạch điện tử thì không khó, nhng tạo điều kiện cho nó làm việc thì rất
khó. Thờng các động cơ làm việc trong các môi trờng công nghiệp khắc nghiệt:
94
nhiệt độ, độ ẩm, hơi hóa chất... Thiết bị đóng cắt lại rất gần động cơ. Các mạch
điện tử phải thiết kế thật tốt. Hộp vỏ phải thật chắc chắn. Nguyên tắc vẫn là đo
dòng, chỉnh lu thành một chiều và so sánh. Sử dụng biến dòng chắc chắn là điều
cần thiết, nhng phải lu ý về vấn đề điện trở tải cho biến dòng.
5. Bảo vệ dùng rơ le điện áp kiểu điện tử tơng tự và kiểu kỹ thuật số
Đây là biện pháp tốt nhất, nhng đắt tiền nhất, chỉ nên dùng khi bảo vệ các
động cơ cao thế (>1000V) hoặc các động cơ công suất rất lớn, đắt tiền. Các loại
role này trong nó đã tích hợp sẵn các chế độ bảo vệ sự cố động cơ trong đó có bảo
vệ mất pha. Một số loại.
PHASE SEQUENCE & FAILURE
RELAY
Mã sản phẩm: DK_50
Hãng sản xuất: MIKRO
Relay Bảo Vệ Mất Pha/Ngợc Pha cho
Hệ Thống Điện, Motor 3 Pha chất l-
ợng, hiệu quả kinh tế cao.
MX100
Rơ le điện áp điện tử tơng tự EVR
Sơ đồ nối dây
Đặc tính
• Cấu trúc kín
• Chức năng bảo vệ đa dạng
• Nhớ sự cố cắt 24h
• Chỉ thị cắt và sự cố – Nút
• Đặt tay hoặc tự động
• Nhạy cảm với môi trờng
Bảo vệ
Hạng mục Thời gian cắt
Qua điện áp OVR – Time
Điện áp thấp UVR – Time
Mất pha 0,5s
Đảo pha 0,5s
95
Rơ le điện áp kĩ thuật số EVR-PD
Rơ le điện áp kĩ thuật số EVR-FD
Đặc tính
• Cấu trúc kín trên cơ sở MCU &
ASIC
• Chức năng bảo vệ đa dạng
• điều chỉnh điện áp riêng
• Đặt và đo điện áp kĩ thuật số
• Hiển thị sự cố / Cắt
• Đặt tay / tự động / điện
• Chỉnh thời gian đặt
• Nhạy cảm với môi trờng
Bảo vệ
Hạng mục Thời gian cắt
Qua điện áp OVR – Time
Điện áp thấp UVR – Time
Mất pha 0,5s
Đảo pha 0,5s
Điện áp mất cân bằng 3s
96
6. Phơng pháp dùng biến dòng – Rơle dòng điện
Ta mắc 3 biến dòng vào 3 pha của mạch cấp cho động cơ. Đầu ra biến
dòng cấp cho 3 RI ta lấy các tiếp điểm RI này khống chế mạch điều
khiển.
b. Mạch bảo vệ mất pha điện áp vào 380V (ví dụ lấy của 2 pha A;
B) sẽ đợc đa qua một biến thế ngõ vào 380V ngõ ra 30V mắc vào mạch
chỉnh lu cầu tạo điện áp một chiều 24V cấp cho rơ le điện áp lấy một tiếp
điểm thờng mở của rơle này làm khóa an toàn cho mạch điều khiển động
cơ. Tiếp điểm này mắc nối tiếp với pha còn lại (pha C) làm mạch cấp cho
điều khiển. Chỉ cần một trong 2 pha A; B bị mất thì role điện áp mất điện
nhả tiếp điểm ra mạch điều khiển bị ngắt khỏi lới. Còn pha C mất mạch
sẽ mất điện luôn dẫn đến động cơ không hoạt động nữa và đợc bảo vệ an
toàn.
c. Mạch gồm chủ yếu là 3 bộ R- C nối tiếp có trị số 10K / 3W và
2MFd / 350V mắc vào 3 dây pha. Khi có đủ 3 pha thì ở điểm K điện áp
khá bé (hoặc bằng 0), cuộn dây của relay TĐ không hoạt động, mạch
đóng điện cho Motor sẵn sàng làm việc. Đóng contact Start, điện áp trên
dây pha 3 đổ vào làm relay TH đóng --> Motor khởi động. (dây pha 3 là
dây cấp điện cho mạch điều khiển).
Khi có bất cứ một pha nào bị mất điện thì điện áp ở K đủ lớn để
relay TĐ hoạt động, relay TH mất áp nên ngắt Motor khỏi nguồn, hoàn
97
tất công việc bảo vệ. Đặc biệt khi mất pha 3 thì TH mất áp ---> ngắt
nguồn và TĐ cũng có áp ---> ngăn không cho start.
Trong công nghiệp luôn luôn có dây trung tính để chống nguy
hiểm rò rỉ điện ra vỏ thiết bị nên không cần đặt vấn đề là có dây trung
tính hay không.
d. Sử dụng bộ bảo vệ mất pha điện tử. Nguyên lý hoạt động nh sau:
- 3 dây phase đều đi qua vòng xuyến từ (dân điện thờng gọi là CT)
- Khi motor bình thờng, điện lới bình thờng thì tổng dòng điện 3 phase =
0
- Khi mất 01 phase -> tổng dòng điện qua CT khác 0 -> bộ bảo vệ ngắt
contactor cấp
điện motor.
98
Top Download Điện - Điện Tử - Viễn Thông
-
-
-
-
-
-
Báo cáo tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống cung cấp điện
99p 1186 701
-
-
Đồ án: Thiết kế hệ thống cung cấp điện
83p 868 579
-
-
Tài Liệu Điện - Điện tử - Viễn Thông Mới Xem thêm » Tài Liệu mới cập nhật Xem thêm »

markdown:
96 trang
Lượt xem: 344
Download: 163
# Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống lạnh nhà máy dệt
Chia sẻ:
[cotranh_90](http://tailieu.vn/user/cotranh_90)
Từ xa x¬a, con ng¬ời đã có ý thức tạo ra môi tr¬ờng sống tốt hơn cho chính bản thân mình nh¬ làm nhà để che m¬a, nắng đồng thời điều tiết không khí ở xung quanh để có đ¬ợc hơi ấm về mùa đông nhờ đốt lửa s¬ởi và không gian thoáng đãng mát mẻ về mùa hè nhờ thông gió tự nhiên hay c¬ỡng bức… Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và kinh tế, con ng¬ời ngày càng ý thức đ¬ợc vai trò to lớn của ĐHKK trong đời sống và trong kỹ thuật kỹ...
![](images/graphics/blank.gif)
![](images/graphics/blank.gif)
## Thể loại:
[Luận Văn - Báo Cáo](http://tailieu.vn/luan-van-bao-cao/)» [Điện - Điện tử - Viễn Thông](http://tailieu.vn/luan-van-bao-cao/dien-dien-tu-vien-thong/)
## Chủ đề liên quan:
**Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống lạnh nhà máy dệt**
KHOA……………………….
----- -----
Đồ án tốt nghiệp
Đề tài:
HỆ THỐNG LẠNH NHÀ MÁY DỆT
1
MỤC LỤC
HỆ THỐNG LẠNH NHÀ MÁY DỆT .................................................. 1
T
CHƯƠNG I : ............................................................................................ 3
CƠ SỞ KỸ THUẬT LẠNH .................................................................... 3
VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ -- PHÂN LOẠI ...................................... 3
I- ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ. .................................................................. 3
NGUYÊN LÝ VÀ CÁC CHU TRÌNH MÁY LẠNH NÉN ................ 24
HƠI MỘT CẤP. .................................................................................... 24
A. Nguyên lý máy lạnh nén hơi một cấp: .............................................. 24
1. Định nghĩa: ........................................................................................ 24
III. CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI MỘT CẤP ........... 29
TÍNH TOÁN –CHỌN MÁY LẠNH VÀ CÁC ..................................... 50
THIẾT BỊ CHO TRẠM ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM ..... 50
CHƠNG IV ............................................................................................ 57
TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỆ THỐNG ............................ 57
I. CHỌN SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỆ THỐNG. ..................... 57
II. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN......... 58
ĐIỀU KHIỂN - BẢO VỆ ...................................................................... 76
I- ĐẶC ĐIỂM CỦA PHỤ TẢI: ............................................................. 76
II - CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN -
BẢO VỆ: ........................................................................................... 77
2. Thuyết minh hoạt động của sơ đồ: .......................................... 88
CHUYÊN ĐỀ ........................................................................................ 90
BẢO VỆ MẤT PHA CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA ..................................... 90
I. NGUYÊN NHÂN VÀ ẢNH HỞNG KHI ĐỘNG CƠ BỊ MẤT PHA90
2
CHƯƠNG I :
CƠ SỞ KỸ THUẬT LẠNH
VÀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ -- PHÂN LOẠI
I- ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ.
1. Khái niệm về điều hòa - điều tiết không khí.
Từ xa xa, con ngời đã có ý thức tạo ra môi trờng sống tốt hơn cho chính bản
thân mình nh làm nhà để che ma, nắng đồng thời điều tiết không khí ở xung quanh
để có đợc hơi ấm về mùa đông nhờ đốt lửa sởi và không gian thoáng đãng mát mẻ
về mùa hè nhờ thông gió tự nhiên hay cỡng bức…
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và kinh tế, con ngời ngày càng
ý thức đợc vai trò to lớn của ĐHKK trong đời sống và trong kỹ thuật kỹ thuật.
Ngành ĐHKK hiện đại đã ra đời và phát triển không ngừng ngày càng đợc hoàn
thiện và có đóng góp không nhỏ vào việc tạo nên một vi môi trờng tiện nghi phục
vụ cho các mục đích khác nhau. Từ đó ĐHKK không còn đơn thuần là giảm nhiệt
độ không gian yêu cầu vào mùa hè mà ĐHKK còn phải làm tăng nhiệt độ vào mùa
đông, hay nói cách khác là duy trì nhiệt độ trong không gian cần điều hòa ở mức
yêu cầu mà ĐHKK còn phải giữ đợc độ ẩm trong không gian đó ổn định ở mức
quy định nào đó. Bên cạnh đó còn phải quan tâm đến vấn đề đảm bảo độ trong
sạch của không khí, khống chế độ ồn và sự lu thông hợp lí của dòng không khí.
Vậy, ĐHKK là quá trình xử lí không khí trong phòng về nhiệt độ, độ ẩm,
giảm thiểu lợng khí độc, xử lí độ ồn gây ra từ máy móc và từ các hoạt động của
con ngời.
2. ứng dụng của điều hòa không khí.
a. ứng dụng trong sinh hoạt.
- Mối quan hệ giữa môi trờng và cơ thể con ngời.
3
Hệ thống điều hòa không khí là phơng tiện tạo ra một môi trờng không khí
phù hợp với các hoạt động của con ngòi. Nhng các môi trờng có các tiêu chuẩn tạo
ra không thể phù hợp với tất cả mọi ngời . Vì đối với từng ngời, từng
tuổi tác, từng tính chất cơ địa của từng cơ thể khác nhau cùng với các vận động
khác nhau mà sự cảm nhận đối với môi trờng xung quanh cũng hoàn toàn khác
nhau.
Cơ thể con ngời có thể đợc coi tơng tự nh một máy nhiệt. Nhiệt độ của con
ngời trung bình khoảng 370 C. Nó luôn sinh ra một nhiệt lợng nhiều hơn nó cần. Để
duy trì nhiệt độ ổn định bên trong cơ thể, cơ thể luôn luôn thải nhiệt ra môi trờng
xung quanh. Tùy theo mức độ vân động mà cơ thể thải ra lợng nhiệt nhiều hay ít.
Mức độ vận động gồm: loại nhẹ, loại trung bình, loại nặng.
Khi vận động nh vậy, nhiệt thoát ra từ cơ thể con ngời dới ba dạng là: Đối l-
u, bức xạ và bay hơi.
Đối lu: Là hiện tợng lớp không khí tiếp xúc với cơ thể nóng dần lên, khi đó
lớp không khí lạnh sẽ tiến đến chiếm chỗ và hình thành nên sự chuyển động tự
nhiên của lớp không khí bao quanh cơ thể con ngời, chính sự chuyển động này đã
lấy đi một phần nhiệt lợng của cơ thể và thải ra môi trờng.
Bức xạ nhiệt là nhiệt lợng từ cơ thể sẽ bức xạ ra bất kỳ bề mặt nào xung
quanh có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ của cơ thể. Hiện tợng truyền nhiệt này độc lập
với cách truyền nhiệt đối lu và không phụ thuộc vào nhiệt độ không khí xung
quanh. Cờng độ trao đổi nhiệt bằng hình thức đối lu phụ thuộc vào nhiệt độ chênh
lệch giữa bề mặt cơ thể và không khí. Hình thức trao đổi nhiệt bức xạ phụ thuộc
vào độ chênh lệch giữa nhiệt độ cơ thể và nhiệt độ các bề mặt bao quanh bên trong
không gian cần điều hòa. Khi chênh lệch này giảm đi thì nhiệt lợng phát ra từ cơ
thể do đối lu và bức xạ cũng giảm đi. Ngời ta gọi lợng nhiệt từ cơ thể thải ra bằng
đối lu hay bức xạ là qh, lợng nhiệt đi vào môi trờng không khí xung quanh thông
qua bay hơi hoặc bốc ẩm từ cơ thể là qa và chúng có mối quan hệ với nhau trong sự
phụ thuộc vào môi trờng xung quanh.
4
Đồ thị biểu thị mối quan hệ giữa qh và qa ứng với trờng hợp cơ thể ở trạng
thái yên tĩnh.
qh
qa
Từ đồ thị ta thấy khi nhiệt độ không khí thấp hơn 150 C thì thành phần qa
không đáng kể, khi nhiệt độ không khí cao hơn 280C thì qa chiếm tỷ lệ cao hơn so
với tổng số nhiệt lợng phát ra. Nh vậy chính điều kiện cụ thể môi trờng xung
quanh đã quyết định cờng độ của từng thành phần trong tổng nhiệt lợng trao đổi.
Nh vậy ba thông số: Nhiệt độ, độ ẩm tơng đối và đặc điểm chuyển động
của không khí có ảnh hởng lớn đến sự trao đổi nhiệt giữa cơ thể và môi trờng.
- Nhiệt độ: Khi nhiệt độ không khí xung quanh giảm xuống, cờng độ trao
đổi nhiệt đối lu giữa cơ thể và môi trờng sẽ tăng lên. Cờng độ càng tăng nếu độ
chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt cơ thể và không khí càng tăng, nếu độ chênh lệch
này càng lớn thì nhiệt lợng từ cơ thể mất đi càng lớn và đến một lúc nào đó sẽ có
cảm giác ớn lạnh. Việc giảm nhiệt độ các bề mặt xung quanh sẽ làm gia tăng cờng
độ trao đổi nhiệt bằng bức xạ, ngợc lại nếu nhiệt độ các bề mặt xung quanh tiến
gần đến nhiệt độ cơ thể thì thành phần trao đổi bằng bức xạ sẽ giảm đi rất nhanh.
các nghiên cứu đã chỉ ra rằng đa số con ngời sẽ cảm thấy dễ chịu trong vùng nhiệt
độ khoảng từ 220C đến 270C.
- Ảnh hởng của độ ẩm: Độ ẩm tơng đối của không khí xung quanh quyết
định mức độ bay hơi, bốc ẩm từ cơ thể ra ngoài môi trờng. Nếu độ ẩm tơng đối
giảm xuống, lợng ẩm bốc ra từ cơ thể sẽ càng nhiều hơn. Kinh nghiệm cho thấy cơ
thể ngời thích ứng với độ ẩm tơng đối vào khoảng 40% -70%
- Ảnh hởng dòng khí: Tốc độ chuyển động của dòng khí làm cho lợng ẩm
thoát ra từ cơ thể con ngời nhiều hay ít. Khi chuyển động của dòng khí tăng lên thì
5
lớp không khí bão hòa xung quanh bề mặt cơ thể kéo đi theo để nhờng chỗ cho
không khí khác it bão hòa hơn, do đó mà khả năng bốc ẩm từ cơ thể sẽ nhiều hơn.
Ngoài ra chuyển động của dòng không khí còn ảnh hởng đến cờng độ trao đổi
nhiệt bằng đối lu. Rõ ràng quá trình đối lu càng mạnh khi tốc độ chuyển động của
dòng không khí càng lớn.
Qua các nghiên cứu và thực nghiệm ngời ta chỉ ra rằng: Để tạo cảm giác dễ
chịu tốc độ chuyển động của không khí trong vùng yên tĩnh khoảng 0,25 m/s. Tuy
nhiên khi chọn tốc độ không khí ta cần lu ý đến sự tơng thích với nhiệt độ không
khí xung quanh chẳng hạn khi nhiệt dộ tăng thì tốc độ không khí cũng tăng lên một
chút theo bảng sau:
Bảng 1.1
Nhiệt độ ( 0C ) 21 22 23 24
Tốc độ không khí (m/s) 0,15 - 0,20 0,20 - 0,25 0,25 - 0,30 0,30 - 0,35
Mặc dù phần nhiệt độ bên trong cơ thể đợc duy trì ổn định ở mức 370C nhng
nhiệt độ bề mặt của lớp da bao quanh cơ thể không hoàn toàn ổn định. Nó phụ
thuộc vào nhiệt độ, độ ẩm của không khí xung quanhvà mức độ trao đổi nhiệt mà
nhiệt độ của lớp da có thể biến thiên trong khoảng 4,40 C - 400 C. Ngoài ra còn phải
lu ý đến độ chênh lệch nhiệt độ giữa không khí bên trong không gian cần điều hòa
và dòng khí trực tiếp thổi vào cơ thể. Để đảm
bảo sức khỏe cho con ngòi thì độ chênh lệch nhiệt độ không nên vợt quá từ 30 C
đến 60 C.
- Chỉ số xác định mức cảm nhận của cơ thể.
Chỉ số này còn gọi là chỉ số bực bội, nó nói lên sự cảm nhận của cơ thể ng-
ời ứng với môi trờng xung quanh sao cho tiện dụng nhất.
Các nhà nghiên cứu Mỹ đã đề ra công thức:
DI = 0,72 ( t0 + t ) + 40,6.
Các nhà nghiên cứu Nhật đã đề ra công thức:
DI = 0,99. t0 + 0,36. t + 41,5.
Trong đó:
6
DI: Chỉ số bực bội.
t0: Nhịêt độ không khí xung quanh đo bằng nhiệt kế khô.
t: Nhiệt độ nhiệt kế ớt.
Đối với cơ thể ngời châu á nói chung và ngời Việt Nam ta có thể tham
khảo số liệu sau:
- Khi DI / 75 : Hơi nóng.
- Khi DI / 80 : Đủ nóng để đổ mồ hôi.
- Khi DI / 85 : Rất nóng.
- Sự ô nhiễm không khí và thông gió.
Thông gió trong không gian điều hòa là những vấn đề mà ngời thiết kế phải
chú ý. Bởi vì không gian điều hòa là không gian tơng đối kín, trong không gian đó
có sự hiện diện của con ngời, các loại vật dụng. Bên cạnh đó còn có các ảnh hởng
của bụi bặm và các vật thể nhỏ li ti có sẵn trong không khí của không gian cần điều
hòa, trong đó con ngời và hoạt động của con ngời là chủ yếu.
Sự ô nhiễm không khí gồm một số nguyên nhân cụ thể sau:
- Do hít thở.
- Do hút thuốc lá.
- Do những mùi khác từ cơ thể tỏa ra.
Đây là nguồn gốc chính tăng lợng CO2 và CO, một vài loại vi khuẩn, các
nấm gây bệnh và một số loại khí độc khác trong không gian cần điều hòa.
Trớc đây khi nói đến sự ô nhiễm không khí ngời ta thờng nghĩ đến nồng độ
CO2 có trong không khí, giờ đây ngoài CO2 ngời ta còn nghĩ đến việc thử các loại
mùi phát ra từ cơ thể con ngời và đang nghiên cứu những chỉ số thích hợp để đánh
giá các tác động của yếu tố này đến môi trờng không khí bên trong không gian cần
điều hòa. Mặc dù vậy cho đến nay ngời ta cũng còn sử dụng nồng độ của CO2 nh
chỉ số biểu diễn mức độ ô nhiễm.
Bảng 1.2. Mức độ ô nhiếm CO2
Nồng độ CO2 Ý nghĩa Ghi chú
(% thể tích)
7
Đây là mức độ chấp nhận đợc khi có Các giá trị này bản thân
0,07
nhiều ngời trong một phòng nó cha đợc xem là mức
độ nguy hiểm. Tuy
Nồng độ cho phép trong các trờng
0,1
nhiên với t cách là chỉ
hợp thông thờng.
số ô nhiễm không khí
Nồng độ cho phép dùng để tính toán
0,15
nó là con số lu ý nếu nh
thông gió
nồng độ CO2 tiếp tục
Nồng độ tơng đối nguy hiểm
0,20 - 0,50
tăng.
Nồng độ nguy hiểm
0,5 hoặc lớn
hơn
Hệ thần kinh kích thích gây thở sâu và nhịp thở gia tăng.
4-5
Nếu sự hít thở trong môi trờng này kéo dài thì có thể gây nguy hiểm
Nếu kéo dài sự hít thở trong môi trờng lâu hơn 10 phút thì mặt
8
sẽ đỏ bừng gây đau đầu.
Hết sức nguy hiểm có thể dẫn đến tử vong.
18 hoặc lớn hơn
Bảng 1.3. Số liệu, các thông số Q, K, β đối với cờng độ vận động.
K,m3/ h ngời Q,m3/h ngời
Cờng độ vận động
- Nghỉ ngơi 0,013 18,6 10,8
- Rất nhẹ 0,022 31,0 18,3
- Nh ẹ 0,030 43,0 25,0
- Trung bình 0,046 65,7 38,3
- Nặng 0,074 106,0 61,7
Trong đó:
K: Lợng không khí CO2 do con ngời thải ra thông qua hệ thống hít thở.
β: Nồng độ CO2 có thể chấp nhận đợc trong không gian cần điều hòa % theo thể
tích.
a: Nồng độ CO2 trong không khí thông thờng là 0,03% thể tích.
Từ bảng 1.3 ta thấy lợng không khí tơi cần thiết cho một con ngời trong một giờ
phụ thuộc vào cờng độ vận động của ngời đó khi ở trong không gian cần điều hòa
và nồng độ CO2 ở mức quy định.
8
Trong trờng hợp những ngời hiện diện ở trong không gian có hút thuốc, lợng
không khí tơi cần phải bổ sung thêm vào laọi trừ ảnh hởng của khói thuốc đợc
trình bày ở bảng 1.4. ở đây có ảnh hởng của mức độ hút thuốc, để thể hiện điều đó
ngời ta đa ra thông số phỏng chừng tính theo điếu thuốc /h ngời.
Bảng 1.4. ảnh hởng khói thuốc
Mức độ hút thuốc Lu lợng không khí tối thiểu đợc đề nghị để khử
ảnh hởng của khói thuốc/m2/h/ngời.
(số điếu thuốc/h/ngời)
0,8 - 1,0 13 - 17
1,2 - 1,6 20 - 26
2,5 - 3 42 - 51
3 - 5,1 51 - 85
Ngoài những điều đã nói ở trên, khi đánh giá mức độ vệ sinh ở một môi tr-
ờng nào đó theo nhiều yếu tố tổng hợp khác nhau có thể tham khảo số liệu bảng
1.5. đới đây.
Bảng 1.5. mức độ vệ sinh môi trờng
Nhỏ hơn 0,15mg/m3 không khí.
- Các hạt lơ lửng
-Nồng độ CO Nhỏ hơn 0,001% theo thể tích
- Nồng độ CO2 Nhỏ hơn 0,1% theo thể tích
Từ 170C đến 280C tùy theo từng trờng hợp
- Nhiệt độ
- Độ ẩm tơng đối Từ 40% đến 70%
- Tốc độ chuyển động của không Nhỏ hơn 0,5m/s
b) Ứng dụng trong công nghiệp:
* Tiêu chuẩn của môi trờng trong điều tiết không khí:
Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao trong các hoạt động sản xuất, gia công và
chế biến nhằm mục đích nâng cao chất lợng sản phẩm, phục vụ các điều kiện công
nghệ, cải thiện điều kiện lao động, con ngời đang ứng dụng ngày càng nhiều kỹ
thuật điều hòa không khí để tạo môi trờng có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp.
9
Bảng 1.6. Độ ẩm và nhiệt độ thích hợp trong một số ngành, công nghệ:
Nhiệt độ (0C)
Trờng hợp Công nghệ sản Độ ẩm (%)
xuất chế biến
- Đóng và gói sách 21 - 24 45
- Phòng in ấn 24 - 27 45 - 50
Xởng in
- Nơi lu trữ giấy 20 - 23 50 - 60
- Phòng làm bản 21 - 23 40 - 50
kẽ m
- Lắp ráp chính xác 20 - 24 40 - 50
Công nghệ
- Gia công khác 24 45 - 55
Chính xác
Ngoài nhiệt độ, độ ẩm trong một số ngành: Quang học, điện tử, cơ khí chính
xác, tin học. Ngời ta còn chú ý đến độ sạch của không khí.
Khái niệm về độ sạch là mức độ nhiễm bẩn do bụi và các hạt lơ lửng khác ví
dụ trong phòng đặt máy tính số lợng các hạt không đợc vợt quá 2.105 hạt/m3. Chỉ
tính các hạt có kích thớc 3μm trở lên.
* Tiếng ồn:
Trong tất cả các hệ thống điều hòa không khí đều có các bộ phận có thể gây
ồn ở một mức độ nhất định, nguyên nhân là do:
- Máy nén, bơm, quạt.
- Các ống dẫn không khí.
10
- Các miệng thổi không khí.
Tùy từng trờng hợp cụ thể mà mức độ ồn cho phép sẽ khác nhau,
ngời thiết kế đầu xem việc giảm tiếng ồn là nhiệm vụ cơ bản. Bảng sau đây trình
bày các tiêu chuẩn về độ ổn cực đại cho phép trong một số trờng hợp cụ thể.Nếu
độ ổn lớn hơn 90dB thì có thể gây nguy hại cho thính giác.
Bảng 1.7. Độ ồn cho phép
Độ ồn cực đại cho phép (dB)
Trờng hợp
Cho phép Nên chọn
- Các phòng của các bệnh
35 30
nhân và các bệnh viện hoặc
30 30
viện điều dỡng
- Giảng đờng, lớp học
40 35
- Phòng đặt máy tính
40 35
- Văn phòng làm việc
50 45
- Phân xởng sản xuất
80 80
- Phòng hội thảo, phòng họp
55 56
- Phòng ở
40 35
- Khách sạn
45 40
- Phòng ăn lớn
50 45
Áp dụng kỹ thuật ĐHKK trong ngành dệt may cần phải đáp ứng đợc các
yêu cầu sau:
+ Tạo ra môi trờng có nhiệt độ 220C – 250C.
+ Giữ độ ẩm tơng đối trong giới hạn 65% - 80%.
11
+ Làm s ạch không khí, lọc bụi tích cực cho không khí trong không gian
điều hòa.
3. Các thiết bị chính trong hệ thống ĐHKK.
Để đáp ứng đợc các yêu cầu về xử lý các thông số nh trên, một hệ thống
ĐHKK cần phải có các thiết bị sau:
+ Máy lạnh: Là bộ phận quan ttrọng của hệ thống ĐHKK, có chức năng
chính là làm giảm nhiệt độ, đồng thời làm tăng độ chứa hơi của không khí.
+ Bộ gia nhiệt và hâm nóng: Là bộ phận phụ hỗ trợ cho máy lạnh trong việc
điều chỉnh các thông số của không khí. Bộ phận náy không nhất thiết phải có mặt
trong hệ thống điều hòa không khí. Ở vùng khí hậu nóng ẩm không cần đến bộ
phận này.
+ Bộ phun ẩm: Là hệ thống đợc dùng cho những nơi có yêu cầu cần tăng độ
ẩm của không khí trong không gian cần điều hòa.
+ Hệ thống vận chuyển chất tải lạnh: Là hệ thống dùng để vận chuyển chất
tải lạnh từ nguồn sinh lạnh đến không gian cần sử dụng kĩ thuật điều hòa không
khí. Chất tải lạnh thờng là nớc hoặc không khí, hoặc kết hợp cả nớc và không khí,
với những hệ thống nhỏ, chất tải lạnh chính là tác nhân lạnh.
+ Hệ thống phân phối khí: Là hệ thống làm thay đổi hớng dòng không khí
đã điều hòa theo yêu cầu.
+ Quạt, bơm: Vận chuyển không khí hay nớc.
+ Hệ thống đờng ống vận chuyển tác nhân lạnh, chất tải lạnh và nớc làm mát
và không khí .
+ Hệ thống lọc bụi, giảm ồn và khử mùi cho không gian cần điều hòa.
+ Hệ thống thải không khí bên trong không gian cần điều hòa ra ngoài ttrời
hoặc đa trỏ lại phòng điều hòa.
+ Hệ thống điều chỉnh, khống chế tự động để theo dõi, duy trì tự động các
thông số chính của hệ thống.
12
II-CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ
1.Phân loại
Định nghĩa :Hệ thống điều hoà không khí là tập hợp các máy móc, thiết bị,
dụng cụ để tiến hành các quá trình xử lý không khí nh sởi ấm, làm lạnh, khử ẩm,
gia ẩm.Điều chỉnh và khống chế các thông số vi khí hậu trong nhà nh nhiệt độ, độ
ẩm, độ sạch, khí tơi và sự tuần hoàn không khí trong phòng đáp ứng nhu cầu tiện
nghi hoặc công nghệ.
Việc phân loại các hệ thống điều hoà không khí là rất phức tạp.Tuỳ theo
tính chất ứng dụng,theo tính tập trung, theo cách làm lạnh, theo năng suất
lạnh mà gnời ta phân ra thành các loại điều hoà khác nhau. Ta có thể tóm tắt theo
sơ đồ sau :
13
Hệ thống điều ho không khí có máy
Kiểu cục bộ Kiểu trung tâm nớc
Kiểu (tổ hợp)
Q0 đến 2 tấn lạnh Q0 từ 3 đến khoảng 100 Q0 thờng lớn hơn 100
Mỹ tấn lạnh Mỹ tấn lạnh
D n bay hơi l m lạnh không khí trực tiếp D n FCU v AHU
l m lạnh không khí
Điều ho tiện điều ho tiện nghi th- gián tiếp qua nớc lạnh
ơng nghiệp v công
nghi
điều ho tiện nghi v
nghệ
Giải nhiệt gió Gải nhiệt Giải nhiệt Gải nhiệt Giải nhiệt
nớc nớc
gió gió
Máy máy Máy Máy Máy Máy Máy
đ iề u đ iề u đ iề u đ iề u đ iề u lm lm
lạnh lạnh
ho ho ho ho ho
nớc nớc
cửa VRV
tách nguyên nguyên
(2 hoặc cụm lắp cụm
sổ giải giải
nhiều giải nhiệt nhiệt
mái
cụm) nhiệt n- nớc
gió
ớc
Hệ Hệ Hệ Hệ
thống thống thống thống
2 ống hồi ng- 3 ống 4 ống
nớc ợc nớc nớc
Hệ thống Hệ thống Hệ thống
không ống gió 1 ống gió 2 ống gió
Hệ thống lu l- Hệ thống lu l-
ợng không đổi ợng thay đổi
2.Hệ thống điều hoà cục bộ
Hệ thống điều hoà không khí cục bộ là các loại máy điều hoà năng suất lạnh
đến 24.000 Btu/h có dàn bay hơi và dàn ngng tụ kiểu nguyên cụm nh máy điều hoà
14
cửa sổ hoặc tách (2 hoặc nhiều cụm), một chiều hoặc 2 chiều nóng lạnh, dàn bay
hơi không có ống gió.
2.1 Máy điều hoà cửa sổ
Máy điều hoà cửa sổ là loại máy điều hoà không khí nhỏ nhất, năng suất lạnh
thờng là 6000 ; 9000; 12000 ; 18000 và 24000Btu/h với một số đặc điểm sau:
- Kết cấu rất gọn nhẹ gồm máy nén, dàn ngng ,dàn bay hơi, ống mao, quạt dàn
ngng và dàn bay hơi có chung một động cơ , công suất lạnh thờng không vợt quá
6,5 kw (24000 Btu/h ).
- Máy nén là loại kín pittông , rôto hoặc xoắn , điện áp 220V , một pha, môi
chất lạnh R22.
- Máy điều hoà cửa sổ có thể là một chiều ( chỉ làm lạnh vào mùa hè) hai chiều
( làm lạnh và sởi ấm) hoặc ba chiều ( thêm choc năng hút ẩm ).Bộ phận sởi có thể
bằng dây điện trở hoặc bơm nhiệt.Một số máy hai chiều kiểu bơm nhiệt có khả
năng hút ẩm ( khử ẩm trong phòng nhng nhiệt độ không đổi).
- Máy điều hoà cửa sổ có u điểm đặc biệt so với máy tách là có cửa lấy gió tơi
nên đảm bảo đợc gió tơi trong phòng.
Nói chung điều hoà cửa sổ có năng suất lạnh nhỏ nên phù hợp cho những
phòng ở, căn hộ hay cửa hàng nhỏ .
2.2 Máy điều hoà tách 2 hoặc nhiều cụm
Máy điều hoà 2 cụm có rất nhiều u điểm nên đợc sử dụng rất rộng rãi :
- Giảm đợc tiếng ồn rất nhiều vì máy nén và quạt dàn ngng lắp ngoài
phòng.Quạt dàn bay hơi kiểu trục cán có độ ồn rất thấp.
- Dễ lắp đặt, ít phụ thuộc vào kết cấu nhà, đỡ tốn diện tích lắp đặt trong nhà vì
có thể treo trên tờng, lắp trên trần hoặc kê sát tờng , đạt them mỹ cao nên đợc
coi là máy điều hoà tiện nghi cao cấp.
Nhng nhợc điểm chủ yếu là đờng ống dẫn môi chất dài hơn , dây điện nhiều hơn
và giá thành cũng đắt hơn.Thờng dàn bay hơi đặt trên cao, máy nén dàn ngng đặt
dới thấp nhng chiều cao không nên quá 3m và chiều dài đờng ống không nên quá
10m. Tuy nhiên ngày nay ngời ta lắp với độ dài đờng ống tới 50m nhng phải chịu
tổn thất năng suất lạnh.Nhợc điểm nữalà ồn ngoài phòng do quạt và máy nén gây
ra.
3.Hệ thống điều hoà tổ hợp gọn
Là các loại máy hoặc hệ thống điều hoà không khí kiểu nguyên cụm hoặc kiểu
tách theo các tổ hợp gọn có năng suất lạnh từ 3 đến 220 tấn lạnh Mỹ , dàn bay hơi
15
làm lạnh không khí trực tiếp , thiết bị ngng tụ giải nhiệt gió hoặc nớc, một chiều
hoặc 2 chiều , dùng cho điều hoà tiện nghi hoặc công nghệ ,kiểu một cụm ( máy
điều hoà trên mái , máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc…) hoặc kiểu tách 2
hoặc nhiều cụm ( kiểu treo tờng, hộp hành lang, tủ tờng, treo trần, giấu trần…)
hoặc kiểu VRV, có hoặc không có ống gió.
Tuy nhiên ta có thể chia làm 4 nhóm chính là :
- Máy điều hoà VRV, dàn ngng giải nhiệt gió của hãng DAIKIN.
- Các loại điều hoà thơng nghiệp giải nhiệt gió kiểu tách hoặc kiểu dàn ngng đặt
xa.
- Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt gió(đặt trên mái).
- Máyđiều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc (dùng trong công nghiệp) ác loại máy
này có chung một đặc điểm giống máy cục bộ là có dàn bay hơi làm lạnh
không khí trực tiếp và thờng có ống gió để phân phối gió cho các phòng khác
nhau, phân phối đều trong phân xởng hoặc phòng rộng.
3.1 Máy điều hoà thơng nghiệp kiểu tách giải nhiệt gió
Máy điều hoà thơng nghiệp có thể chia làm 3 loại chính :
a. Máy điều hoà thơng nghiệp 2 cụm có ống gió cột áp thấp năng suất lạnh từ
12.000 đến 48.000 Btu/h. Do quạt có cột áp thấp nên ống gió chỉ có chiều dài hạn
chế, dàn lạnh lắp dấu trần hoặc đặt ngoài hành lang thổi trực tiếp vào phòng.
Đại đa số các loại máy điều hoà phòng kiểu tách là loại 2 cụm, dàn lạnh treo
tờng nhng để đáp ứng nhu cầu ngày càng đa dạng của ngời tiêu dùng các loại máy
nhiều cụm và các loại dàn lạnh khác nhau cũng ngày càng phát triển.
b. Máy điều hòa thơng nghiệp 2 cụm có ống gió cột áp cao có năng suất
lạnh từ 12.000 đến 240.000 Btu/h. Do quạt có cột cao áp nên có
thể bố trí mạng ống gió lớn phân phối gió cho nhiều phòng và các phòng ở
xa dàn bay hơi.
Nhợc điểm chủ yếu của các loại máy này là không có khả năng lấy gió tơi nên
phải có quạt thông gió đảm bảo gió tơi cho ngời trong phòng . Khi bố trí quạt xả
khí sát trần, gió tơi sẽ tự động lọt vào phòng qua các khe hở cửa. Thông gió kiểu
này dễ gây đọng sơng vì gió tơi có độ ẩm lớn. Hãng DAIKIN có giải pháp hộp
thông gió hồi nhiệt phát triển cho hệ điều hoà VRV. Hộp thông gió hồi nhiệt này
có nhiều lu lợng gió khác nhau và có thể ứng dụng tốt cho các văn phòng sử dụng
điều hoà cục bộ kiểu 2 cụm và nhiều cụm. Gió tơi cấp vào phòng trao đổi nhiệt ẩm
trực tiếp với gió thải , không những hạ đợc nhiệtmà còn hạ đợc cả độ ẩm , do trao
đổi nhiệt và ẩm qua các màng ngăn bằng giấy giữa hai dòng gió cấp và thải.
Bảng 1.8 : Giới thiệu một số loại máy điều hoà 2 cụm 2 chiều nóng lạnh
16
( bơm nhiệt ) của DAIKIN, điện 220V ( 380V) , 50Hz. Năng suất lạnh tính theo
nhiệt độ trong nhà t k = 270C, t= 190C và nhiệt độ ngoài trời 350C.Hifan, năng suất
nhiệt theo nhiệt độ trong nhà 200C và ngoài trời 70C.
Bảng 1.8 : Một số điều hoà 2 cụm 2 chiều
Cụm FHYC35F FHYC45F FHYC60F FHYC71F FHYC100F FHYC125F
. dn FHY35F FHY45F FHY60F FHY71F FHY100F FHY125F
lạnh
Kiểu FHYB35F FHYB45F FHYB60F FHYB71F FHYB100F FHYB125F
(trong
FHYK35F FHYK45F FHYK60F FHYK71F FHYK100F
nh )
Cụm d n
RY35 RY45E RY60E RY71E RY100E RY125E
nóng
Năng suất Kw 3,5 4,85 6,15 8,7 10,4 12,8
lạnh Btu/h 11900 16600 21000 26200 35300 43600
Năng suất 4,05 5,5 7,1 7,9 11,2 14,2
Kw
nhiệt 13800 18800 24200 27000 38100 48400
Btu/h
c. Máy điều hoà thơng nghiệp có dàn ngng đặt xa
Giống nh loại máy điều hoà 2 cụm nhng máy nén không bố trí với cụm ngoài
nhà mà bố trí với cụm trong nhà.
Ở loại máy này máy nén nằm trong cụm trong nhà nên có nhợc điểm là gây
ồn phía trong nhà.Chính vì vậy chỉ nên sử dụng loại máy này ở những phân xởng ,
nhà hàng ồn ào hoặc những nơi chấp nhận đợc sự ồn ào của nó.Những nơi cần
yên tĩnh nh khách sạn , hội trờng , trờng học. không nên sử dụng loại máy này
.Nếu muốn sử dụng phải đặt dàn lạnh vào buồng cách âm và các ống gió cấp , hồi
cần phải có bộ tiêu âm .
3.2 Máy điều hoà thơng nghiệp nguyên cụm giải nhiệt gió (kiểu lắp mái)
Các loại máy này của hãng CARRIER có năng suất từ lạnh từ 17,6 đến 87,9 kw
(60.000 – 300.000 Btu/h hay 5- 25 tấn lạnh). Máy của DAIKIN có năng suất từ 4-
27 tấn lạnh cả 1 và 2 chiều kiểu bơm nhiệt. Quạt giàn bay hơi làloại ly tâm cột áp
cao nên có thể lắp ống gió hồi và ống phân phối không khí đều cho toàn bộ không
không gian phòng. Máy không những có thể lắp nguyên cụm kiểu lắp trên máI nhà
mà còn có thể lắp ở ban công hoặc mái hiên với cách bố trí ống gió phù hợp. Máy
có thể đợc tiếp cận với tất cả mọi chi tiết mà chỉ cần tháo lắp bên, rất tiện lợi cho
17
việc bảo dỡng, sửa chữa. Máy thích hopự cho cửa hàng thơng nghiệp , các phòng
xởng rộng đến 650 m2.
3.3 Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc
Máy diều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc là loịa máy điều hoà có toàn bộ
thiết bị nh máy nén, bình ngng làm mát bằng nớc, dàn bay hơi làm lạnh không khí
trực tiếp, tiết lu, quạt gió …bố trí trong cùng một vỏ duy nhất.
Do bình bay hơi làm mát bằng nớc rất gọn nhẹ nên năng suất lạnh của một
máy có thể đạt rất cao. Loịa máy lớn nhất của DAIKIN có năng suất lạnh tới 369
kW, điện 50 Hz.Cũng do bình ngng làm mát bằng nớc nên máy điều
hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc thờng đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nớc giải
nhiệt để tuần hoàn và làm mát nớc thải ra ở bình ngng.
Bảng 1.9 Năng suất lạnh của một số máy điều hoà nhiệt độ nguyên cụm
giải nhiệt nớc ( của DAIKIN tính theo nhiệt độ trong nhà tk= 270C, t= 190C
và nhiệt độ nớc làm mát vào 19,50C và ra khỏi bình ngng là 350C, 50Hz).
Kiểu máy năng suất lạnh Kiểu máy năng suất lạnh
KW Btu/h KW Btu/h
UCPJ100N 9,2 31.400 UCJ1000N 99,0 338.000
UCPJ170N 17,1 58.400 UCJ1320N 130,7 446.000
UCPJ250N 24,1 82.300 UCJ1500N 147,3 503.000
UCPJ335N 33,8 115.400 UCJ2000N 189,6 647.000
UCPJ500N 49,2 167.900 UCJ2500N 234,5 800.000
UCPJ670N 65,3 223.000 UCJ3150N 291,6 995.000
UCPJ850N 283.000 UCJ4000N 369,0 1.260.000
82,9
Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc có u điểm là :
- Đợc sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy
cao, tuổi thọ và mức độ tự động cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ, chỉ cần nối
với hệ thống nớc làm mát và hệ thống ống gió nếu cần sẵn sàng hoạt động.
- Vận hành kinh tế trong điều kiện tải thay đổi.
18
- Lắp đặt nhanh chóng, không cần thợ chuyên ngành lạnh, vận hành bảo dỡng,
vận hành dễ dàng.
- Có cửa lấy gió tơi.
- Bố trí dễ dàng cho các phân xởng sản xuất (sợi, dệt…) và các nhà hàng siêu
thị chấp nhạn đợc độ ồn cao.Nếu dùng cho điều hoà tiện nghi phải
-
có buồng máy cách âm và bố trí tiêu âm cho cả ống gió cấp và gió hồi.
- 3.4 máy điều hoà VRV
Do các hệ thống ống gió sử dụng ống gió để điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm
phòng là quá cồng kềnh, tốn nhiều không gian và diện tích lắp đặt, tốn nhiều vật
liệu làm đờng ống nên hãng DAIKIN của Nhật đa giải pháp VRV điều chỉnh năng
suất lạnh thông qua việc điều chỉnh lu lợng môi chất lạnh.
Máy điều hoà VRV chủ yếu dùng cho điều hoà tiện nghi và có đặc điểm sau:
- Tổ ngng tụ có 2 máy nén trong đó 1 máy nén điều chỉnh năng suất lạnh
theo kiểu on-off còn một máy điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều
chỉnh từ 0 đến 100% gồm 21 bậc,đảm bảo năng lợng tiết kiệm rất hiệu quả.
- Các thông số vi khí hậu đợc khống chế phù hợp với từng vùng kết nối trong
mạng điều khiển trung tâm.
- Các máy VRV có các dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các
mạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ 7 KW đến hàng choc ngàn
KW cho các toà nhà cao tầng hàng trăm mét với hàng ngàn phòng đa chức năng.
- VRV đã giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do đó cụm dàn nóng có
thể đặt cao hơn dàn lạnh tới 50m và các dàn lạnh có thể đặt ở độ cao khác nhau tới
15m, đờng ống dẫn môi chất lạnh từ cụm dàn nóng tới cụm dàn lạnh xa nhất tới
100m tạo điều kiện cho việc bố trí máy dễ dàng trong các nhà cao tầng văn phòng
khách sạn mà trớc đây chỉ có hệ thống trung tâm nớc đảm nhiệm.
- Độ tin cậy cao, khả năng bảo dỡng sửa chữa rất năng động và nhanh chóng
nhờ các thiết bị từ chuẩn đoán chuyên dùng cũng nh sự kết nối để chuẩn đoán tại
trung tâm qua internet.
19
- So với hệ trung tâm nớc , hệ VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố trí trên tầng
thợng hoặc bên sờn toà nhà còn đờng ống dẫn môi chất lạnh có kích thớc nhỏ
hơn nhiều so với đờng ống dẫn nớc lạnh và đờng ống gió
- Có thể kết hợp làm lạnh và sởi ấm phòng trong cùng một hệ thống kiểu
bơm nhiệy hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao.
- Hệ VRV có 9 kiểu dàn lạnh khác nhau (đặt trên sàn, tủ tờng, treo tờng, giấu
tờng, treo trần, giấu trần cassette, giấu trần kiểu góc, giấu trần cassette nhiều cửa
thổi) rất đa dạng và phong phú nên dễ dàng thích hợp với kiểu cấu trúc khác
nhau,đáp ứng thẩm mỹ đa dạng của khách hàng.
4. Hệ thống điều hoà trung tâm nớc
Hệ thống điều hoà trung tâm nớc là hệ thống sử dụng nớc lạnh khoảng 70C để
làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU. Hệ điều hoà trung
tâm nớc chủ yếu gồm :
- Máy làm lạnh nớc ( water Chille) hay máy sản xuất nớc lạnh. Nhiệt độ nớc th-
ờng đợc làm lạnh từ 120C xuống 70C.
- Hệ thống ống dẫn nớc lạnh, hệ thống nớc giải nhiệt.
- Nguồn nhiệt để sởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sởi ấm mùa đông
thờng do nồi hơi nớc nóng hoặc thanh điện trở cung cấp.
- Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sởi ấm không khí bằng nớc nóng FCU
hoặc AHU.
- Hệ thống gió tơi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí.
- Hệ thống tiêu âm và giảm âm, hệ thống lọc bụi, thanh trùng và triệt khuẩn cho
không khí; bộ rửa khí.
Máy làm lạnh nớc giải nhiệt nớc cùng hệ thống bơm thờng đợc bố trí phía dới
tầng hầm hoặc tầng trệt, tháp giải nhiệt đặt trên tầng thợng. Trái lại máy làm lạnh
nớc giải nhiệt gió thờng đặt trên tầng thợng.
20
Nớc lạnh đợc làm lạnh trong bình bay hơi xuống 70C rồi đợc bơm nớc lạnh đa
đến các dàn trao đổi nhiệt FCU hoặc AHU. Ở đây nớc thu nhiệt của không khí
nóng trong phòng lên đến 120C và lại đựoc bơm đẩy trở về bình bay hơi để tái làm
lạnh xuống 70C, khép kín vòng tuần hoàn nớc lạnh. Đối với hệ thống nớc lạnh kín
( không có giàn phun) cần thiết phải có thêm bình dãn nở để bù nớc trong hệ thống
dãn nở khi thay đổi nhiệt độ.
4.1 Máy làm lạnh nớc ( Water Chiller )
a. máy làm lạnh nớc giải nhiệt nớc
Bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều hoà trung tâm nớc là máy làm
lạnh nớc. Căn cứ vào vào chu trình lạnh có thể phân ra máy làm lạnh nớc dùng
máy nén cơ, dùng máy nén ejectơ hoặc máy lạnh hấp thụ. Máy lạnh nén cơ cũng
có thể phân ra nhiều loại khác nhau theo kiểu máy nén nh
máy nén piton roto, trục vít và turbin, kiểu kín, nửa kín hoặc hở. Theo môi chất
phân ra máy nén R22, R134a, R404a, R123. Theo cách giải nhiệt phân ra giải nhiệt
nớc và giải nhiệt gió.
Máy gồm 2 bình ngng lắp phía dới, bốn máy nén lắp ở giữa và một bình bay
hơi lắp phía trên trong một hệ khung đỡ. Máy là một tổ hợp hoàn chỉnh nguyên
cụm. Tất cả mọi công tác lắp ráp, thử bền, thử kín, nạp gas đợc tiến hành tại nhà
máy chế tạo nên chất lợng cao.
b. Máy làm lạnh nớc giải nhiệt gió ( Air Cooled Water Chiller )
Máy làm lạnh nớc giải nhiệt gió chỉ khác máy làm lạnh nớc giải nhiệt nớc ở
dàn ngng làm mát bằng không khí. Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn ngng giải
nhiệt gió kém nên diện tích của dàn lớn, cồng kềnh nên năng suất lạnh của một tổ
máy nhỏ hơn so với máy giải nhiệt nớc.
Kiểu giải nhiệt gió có u điểm là không cần nớc làm mát nên giảm đợc toàn
bộ hệ thống nớc làm mát nh bơm, đờng ống và tháp giải nhiệt. Máy đặt trên mái
cũng đỡ tốn diện tích sử dụng, nhng vì trao đổi nhiệt ở dàn ngng kém nên nhiệt độ
ngng tụ cao hơn dẫn đến công nén cao hơn và điện
năng tiêu thụ cao hơn cho một đơn vị lạnh so với máy làm mát bằng nớc.
21
4.2 Hệ thống nớc lạnh và FCU, AHU
a. Hệ thống đờng ống nớc lạnh
Tuỳ theo cách bố trí ống nớc mà phân ra hệ thống hai ống, hồi ngợc, hệ 3 ống
và 4 ống.Hệ thống 2 ống là hệ thống đơn giản nhất, gồm 2 ống góp mắc song song
còn các FCU mắc nối tiếp giữa 2 ống. Vào mùa hè chỉ có hệ thống lạnh hoạt động,
nớc lạnh đợc bơm qua các FCU để làm lạnh phòng. Vào mùa đông chỉ có hệ thống
nớc nóng hoạt động, nớc nóng đợc bơm từ nồi hơi đến cấp nhiệt cho các dàn FCU
để sởi phòng. Hệ thống này có u điểm là đơn giản, chi phí vật liệu ít, rẻ tiền nhng
có nhợc điểm lớn là khó cân bằng áp suất bơm giữa các dàn vì nớc có xu hớng chỉ
đI qua các dàn đặt gần. Ở đây cần đặt các van điều chỉnh để cân bằng áp suất.
Chính do việc khó cân bằng áp suất nên ngời ta cải tiến hệ 2 ống thành hệ hồi ng-
ợc. Tuy nhiên nhợc điểm của hệ thống này là tốn thêm đờng ống, giá thành cao
hơn.
Hệ 3 đờng ống và hệ 4 đờng ống nhằm mục đích sử dụng lạnh và sởi đồng
thời ở các thời điểm giao mùa cho các khách sạn sang trọng 4,5 sao hoặc các
coong trình quan trọng trong cùng một thời gian phòng này cần làm lạnh nhng
phòng phòng kia lại cần sởi ấm. Hệ 3 đờng ống tiết kiệm hơn nhng chỉ có 1 đờng
hồi nên tổn thất năng lợng vận hành lớn. Nớc hồi do hoà trộn của cả nguồn nóng
và nguồn lạnh sẽ làm cho cả máy lạnh cũng nh nồi hơI đều phảI làm việc với công
suất lớn hơn. Hệ 4 đờng ống tiêu tốn nhiều vật liệu hơn nhng lại loại trừ đợc nhợc
điểm vận hành của hệ 3 ống vì có 2 đờng ống hồi riêng rẽ.
b. FCU
Các FCU là các dàn trao đổi nhiệt ống xoắn có quạt. Nớc lạnh chảy phía
trong ống xoắn, không khí đi phía ngoài.Để tăng cờng độ trao đổi nhiệt phía không
khí , ngời ta bố trí cánh tản nhiệt với bớc cánh 0,8mm bằng
nhôm. FCU gồm có dàn ống nớc lạnh và quạt để thổi cỡng bức không khí trong
phòng từ phía sau qua dàn ống trao đổi nhiệt. Phía dới dàn bố trí máng hứng nớc
ngng. Để đảm bảo áp suất gió cao cho việc phân phối gió và miệng thổi, các FCU
thòng đợc trang bị quạt ly tâm. FCU có u điểm gọn nhẹ dễ bố trí nhng cũng có nh-
ợc điểm là không có cửa lấy gió tơI nếu cần phải bố trí hệ thống gió tơi riêng.
22
c.Các buồng xử lý không khí AHU ( Air Handling Unit )
Giống nh FCU cũng là các dàn trao đổi nhiệt nhng có năng suất lạnh lớn hơn
để sử dụng cho phòng ăn, sảnh, hội trờng, phòng khách…,có cửa lấy gió tơi, có
các bộ phận lọc khí, rửa khí, gia nhiệt để có thể điều chỉnh và khống chế chính xác
nhiệt cũng nh độ âm tơng đối của phòng. AHU có quạt ly tâm cột áp cao để có thể
lắp với hệ thống ống gió lớn.Một khác biệt cơ bản nữa là AHU có loại khô nh
FCU nhng cũng có cả loại ớt, loại có dàn phun nớc lạnh trực tiếp vào không khí để
làm lạnh và rửa khí.
Với đề tài tốt nghiệp của em là thiết kế trạm điều hoà không khí trung tâm
cho xởng dệt may rộng 2000 m2, qua phân tích ở trên em chọn loại máy điều hoà
nguyên cụm giải nhiệt nớc gồm các thiết bị nh máy nén, bình ngng làm mát bằng
nớc, dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp, tiết lu, quạt gió bố trí trong cùng
một vỏ duy nhất.
23
CHƠNG II
CHU TRÌNH MÁY LẠNH NÉN HƠI MỘT CẤP.
NGUYÊN LÝ VÀ CÁC CHU TRÌNH MÁY LẠNH NÉN
HƠI MỘT CẤP.
A. Nguyên lý máy lạnh nén hơi một cấp:
1. Định nghĩa:
Máy lạnh nén hơi là loại máy lạnh có nén cơ để hút hơi môi chất có áp suất
thấp và nhiệt độ thấp sinh ra ở dàn bay hơi để nén lên áp suất cao và nhiệt độ cao
đẩy vào thiết bị ngng tụ. Môi chất lạnh trong máy nén hơi có biến đổi pha (bay hơi
ở thiết bị bay hơi và ngng tụ ở thiết bị ngng tụ) trong chu trình máy lạnh.
2. Cấu tạo:
Máy lạnh nén hơi một cấp bao gồm 4 bộ phận chính:
- Máy nén hơi một cấp. - Thiết bị bay hơi.
- Thiết bị ngng tụ - Van tiết lu.
Chúng đợc nối với nhau bởi đờng ống dẫn hơi. Môi chất lạnh tuần hoàn và
biến đổi pha trong hệ thống lạnh.
3. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh nén hơi:
NT QN
2 3
MN: Máy nén lạnh
MN NT: Thiết bị ngng tụ
PN phía cao áp VTL BH: Thiết bị bay hơi
Po phía hạ áp VTL: Van tiết lu
1 4
Qo BH
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý máy lạnh nén hơi một cấp
4. Nguyên lý hoạt động:
Trạng thái của môi chất lạnh đợc thể hiện trên đồ thị T-S và P-i.
T P
2
24
2’
TN,PN
3 2’ 2
TN,PN
3
Hình 1.4a: Đồ thị T-S Hình 1.4b: Đồ thị P-i
Căn cứ v ào đồ t hị và sơ đồ , nguyên lý ho ạt động củ a h ệ thố ng l ạnh nh sau:
1-2: Quá trình nén đoạn nhiệt hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi máy nén hút hơi
đã bay hơi của môi chất ở dàn bay hơi có nhiệt độ t0 thấp, áp suất P0, nén đoạn
nhiệt lên nhiệt độ cao t2 và áp suất cao Pk để đẩy vào bình ngng tụ.
2-3: Quá trình ngng tụ hơi áp suất cao và nhiệt độ cao. Quá trình này môi
chất có áp suất RN và nhiệt độ TN ( hơi quá nhiệt ). Hơi này đợc máy nén đẩy vào
thiết bị ngng tụ và thải ra một lợng nhiệt QN. Tại điểm 3 môi chất lạnh hoàn toàn ở
dạng lỏng.
2-4: Quá trình tiết lu đẳng entanpy, môi chất lạnh sau khi qua điểm 3 của
quá trình ngng tụ ở dạng lỏng tiếp tục đợc đẩy qua tiết lu đến điểm 4.
4 -1: Quá trình bay hơi ở áp suất và nhiệt độ thấp tạo ra hiệu ứng lạnh.
Tại điểm 4 (có P0 và T0) môi chất vừa ở thể lỏng vừa ở thể khí và nhiệt độ
giảm. Môi chất này đợc tiếp vào dòng bay hơi. Những phần lỏng cha bay hơi hết,
khi vào dàn bay hơi thì bay hơi hết để thu nhiệt lợng Q0. Khi đi qua điểm 1 môi
chất hoá hơi (bão hoà khô) để tiếp tục chu trình mới.
B. Các chu trình máy lạnh nén hơi một cấp:
1. Chu trình Carnot ngợc chiều:
Chu trình cacnot là một chu trình gồm 2 quá trình đoạn nhiệt và 2 quá trình
đẳng nhiệt xen kẽ nhau. Trên đồ thị T-S nó đơn giản là một hình chữ nhật nhng
đứng về mặt thiết bị nó lại phức tạp hơn các chu trình khác do có thêm máy giãn
nở.
S3 25
Nhiệt
Qk
độ
2 3 3 2
Trục máy giãn nở nối trực tiếp lên máy nén để tận dụng công có ích sinh ra
ở máy giãn nở.
1-2: Là quá trình nén đoạn nhiệt, hơi hút về máy nén. Ở trạng thái 1 trong
vùng hơi ẩm. Hơi ra khỏi máy có trạng thái bão hoà khô 2. Quá trình nén đợc coi là
đoạn nhiệt thuận nghịch S1 = S2 hoặc ΔS = 0.
2-3: Quá trình ngng tụ đẳng nhiệt T2 = T3 = TK và đẳng áp P2 = P3 = PK.
Điểm 3 nằm trên đờng bão hòa lỏng.
3- 4: Quá trình dãn nở đoạn nhiệt có sinh ngoại công của môi chất trong máy
dãn nở. Đặc điểm của quá trình là S4 = S3.
4- 1: Quá trình bay hơi đẳng nhiệt T4 = T3 Để sinh lạnh ở nhiệt độ thấpvà áp
suất thấp. Quá trình này cũng là quá trình đẳng áp.
Chu trình Carnot đợc coi là chu trình lý tởng
2. Chu trình khô:
Chu trình khô là chu trình có hơi hút về máy nén là hơi bão hoà khô để tránh
và va đập thuỷ lực. Máy giãn nở đợc thay bằng van tiết lu.
Lgp
Qk
2 3
2’ 2
Tk,Pk
NT 3
MN
Áp suất
VTL
4 1 S1=const
BH
O 26
entanpy h
1 4
Qo
H 1.6a: Sơ đồ thiết bị H1.6b: Chu trình biểu diễn
trên đồ thị LgP- h
3. Chu trình quá lạnh - quá nhiệt:
Là chu trình có nhiệt độ lỏng vào van tiết lu nhỏ hơn nhiệt độ ngng tụ (nằm
trong vùng lỏng quá lạnh ) và hơi hút vào máy nén có nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ
bay hơi ( nằm trong vùng quá nhiệt ).
Chu trình quá lạnh - quá nhiệt có sơ đồ thiết bị giống nh chu trình khô nhng
có thêm bộ quá lạnh lỏng trớc khi vào van tiết lu nên nhiệt độ lỏng trớc van tiết lu
thấp hơn nhiệt độ ngng tụ. Hơi hút trớc khi vào máy nén có nhiệt độ cao hơn nhiệt
độ bay hơi.
* Nguyên nhân quá lạnh có thể do:
- Đợc bố trí thêm thiết bị quá lỏng sau thiết bị ngng tụ.
- Đợc quá lạnh lỏng ngay trong thiết bị ngng tụ vì thiết bị ngng thuộc kiểu
trao đổi nhiệt ngợc dòng.
- Do toả nhiệt ra môi trờng trên đờng từ bình ngng đến van tiết lu.
* Nguyên nhân quá nhiệt có thể do:
- Sử dụng van tiết lu nhiệt để điều chỉnh sự quá nhiệt hơi hút.
- Do tải nhiệt lớn và thiếu lỏng cấp cho dòng bay hơi.
- Do tổn thất lạnh trên đờng từ bình ngng về máy nén.
4. Chu trình hồi nhiệt:
Chu trình hồi nhiệt là chu trình có thiết bị trao đổi nhiệt giữa môi chất lỏng
nóng (trớc khi vào van tiết lu) và hơi lạnh trớc khi về máy nén.
Lgp
2 3’
t3’
NT
MN
QL
HN 3 3’ 2’ 2
Áp suất
27
1
t1’
1’
TL
1
BH 4 4’
H 1.7a: Sơ đồ thiết bị H 1.7b: đồ thị LgP- h
Với các thiết bị hồi nhiệt thờng đợc thiết kế với Δtmin = 5K nghĩa là nhiệt độ
của hơi ra t1 thấp hơn nhiệt độ lòng vào t3 là 50C.
Chu trình hồi nhiệt sử dụng môi chất frêon nh: R12, R22, R502, R134a,
không sử dụng cho môi chất amôniăc (NH3).
5. Sự phụ thuộc của năng suất lạnh vào nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ng-
ng tụ:
a) Ảnh hởng của nhiệt độ ngng tụ tk:
Đồ thị sau biểu diễn sự phụ thuộc năng suất lạnh Q0 vào tk :
Lgp
3’
2’
3
2
4’ 1
4
∆l
q0 l
∆q0
O h
H 1.8: Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của tk đến Q0
28
Ta thấy rõ ràng khi tk tăng từ t3 lên t3’ thì Q0 giảm một khoảng Δq0 và công
nén cũng tăng lên một khoảng là Δl. Do tk tăng nên pk tăng kéo theo π tăng và λ
giảm.
Ở đây, vlt = const và v1 = const nên khi λ và q0 giảm thì Q0 sẽ giảm. Ngợc
lại, nếu tk giảm thì Q0 lớn sẽ tăng.
b) ảnh hởng của nhiệt độ bay hơi
Lgp
2
3 2’
To- ∆T 1
4
l1
1’
4’
q0 l2
∆q0
O h
H 1.9: Đồ thị biểu diễn ảnh hởng của t0 đến Q0
Dựa vào đồ thị trên ta thấy khi t0 giảm một khoảng ΔT0 thì q0 giảm một
khoảng Δq0. Hơn nữa kh t0 giảm, tỷ số nén giảm và λ giảm theo thể tích riêng hơi
hút vì v1 tăng do đó Q0 giảm. Ngợc lại, nếu t0 tăng thì Q0 tăng.
Ảnh hở ng t 0 đ ến Q0 mạnh h ơn 2 đ ến 3 l ần ảnh hởng củ a tk ( do có thêm
v1 ).
III. CÁC BỘ PHẬN CỦA MÁY LẠNH NÉN HƠI MỘT CẤP
A. Máy nén lạnh:
1. Phân loại máy nén lạnh:
Máy nén là bộ phận quan trọng nhất trong các hệ thống lạnh nén hơi. Máy
nén có nhiệm vụ:
- Liên tục hút hơi sinh ra ở thiết bị bay hơi.
- Duy trì nhiệt độ t0 và áp suất P0 cần thiết.
29
- Nén hơi lên áp suất cao tơng ứng với môi trờng làm mát nớc hoặc không
khí đẩy vào thiết bị ngng tụ.
- Đa lỏng qua thiết bị tiết lu trở về thiết bị bay hơi, thực hiện vòng tuần hoàn
kín của môi chất lạnh trong hệ thống gắn liền với việc thu nhiệt ở môi trờng lạnh
và thải nhiệt ở môi trờng nóng.
Máy nén lạnh quan trọng một mặt do chức năng của nó trong hệ thống, mặt
khác do gồm nhiều bộ phận chuyển động phức tạp nên chất lợng, độ tin cậy và
năng suất lạnh của hệ thống phụ thuộc chủ yếu vào chất lợng, độ tin cậy và năng
suất lạnh của máy nén.
Trong kĩ thuật lạnh, ngời ta sử dụng hầu nh tất cả các loại máy nén, với các
nguyên lí làm việc khác nhau, những loại máy nén hay đợc sử dụng nhất là: Máy
nén piston, máy nén trục vit, máy nén roto làm việc theo nguyên lí nén thể tích.
Máy nén tuabin, máy nén ejecter làm việc theo nguyên lí động học.
Theo nguyên lí nén thể tích thì quá trình nén từ áp suất thấp lên áp suất cao
nhờ sự thay đổi thể tích của khoang hơi giới hạn bởi piston và xilanh khi piston
chuyển động lên. Máy nén làm việc theo chu kì, không liên tục. Hơi đợc hút và
nén theo những phần riêng, do đó đờng hút và đờng đẩy thờng có hiện tợng xung
động.
Theo nguyên lí của máy nén động học: Áp suất của dòng khí tăng lên là do
động năng biến thành thế năng. Giai đoạn đầu, dòng hơi đợc tăng tốc nhờ đĩa quay
và cánh quạt. Giai đoạn hai, dòng khí có động năng lớn đợc dẫn đến buồng khuếch
tán, ở đó động năng biến thành thế năngvà áp suất tăng dần. Đặc điểm của máy nén
động học là làm việc liên tục, không có van.
Máy nén thể tích có thể tạo ra áp suất lớn với khối lợng hơi nhỏ nhng ngợc
lại máy nén động học có lu lợng lớn nhng tỉ số áp suất đạt đợc qua mỗi tầng cánh
quạt là tơng đối hạn chế và phụ thuộc nhiều vào tính chất của từng môi chất.
• Phạm vi sử dụng:
Máy nén piston thờng đợc sử dụng cho công suất nhỏ và trung bình, lu lợng
thể tích đến 5.000m3/h
30
Máy nén trục vít thờng đợc sử dụng cho công trung bình và lớn, lu lợng thể
tích từ 2.000 m3 /h đến 10.000m3/h
Máy nén tua bin đợc sử dụng cho công suất lớn và rất lớn.
+Bảng phân loại các loại máy nén:
Máy nén lạnh
Máy nén thể Máy nén động học
íh
MN
MN tuabin Ejecter
MN piston MN piston
dao động quay
MN
Trục vit
MN MN tuabin MN
Piston trợt Roto lăn li tâm, h- Ejecter
Con lắc Roto tấm ớng trục hơi
Kiểu m ng trợt
Rôto xoắn
ốc
31
2. Quá trình làm việc của máy nén
Tuy có nhiều nguyên lí và cấu tạo khác nhau nhng các loại máy nén có
quy trình làm việc giống nhau. Do đó để tiện lọi cho quá trình tìm hiểu về nguyên
lí làm việc của máy nén, lấy quá trình làm việc của máy nén Piston làm đại diện để
nghiên cứu.
Máy nén piston gồm các bộ phận chính là: Xilanh, clapê hút và clapê đẩy lắp
trên đầu xilanh và pison chuyển động trong xi lanh. Piston chuyển động tịnh tiến đ-
ợc trong xilanh là nhờ cơ cấu tay quay- thanh truyền hoặc trục khuỷu- tay biên biến
chuyển động quay của động cơ thành chuyển động tịnh tiến qua lại.
H 1.9: Nguyên lý làm việc của máy nén hơi một cấp.
Trục khuỷu 10 quay nhờ truyền động từđộng cơ qua khớp nối hoặc bánh đai.
Hệ thống tay biên, trục khuỷu 9-10-11 biến chuyển động quay của trục khuỷu
thành chuyển động tịnh tiến lên xuống của piston
(a): Khi khuỷu 10 ở A, piston nằm ở điểm chết trên, clapê hút 4 và đẩy 7 đều
đóng.
(b): Khi khuỷu 10 tiến đến B, piston chuyển động xuống thực hiện quá trình
hút, clapê hút mở, hơi từ khoang hút 5 đi vào buồng xilanh, clapê đẩy 7 vẫn đóng
do áp suất ở buồng đẩy 6 cao hơn
Quá trình hút kết thúc khi khuỷu 10 tiến đến vị trí C, piston tiến tới điểm
chết dới.
32
(c): Piston đổi hớng đi lên phía trên, bắt đầu quá trình nén, do chênh lệch áp
suất nên clapê hút và đẩy đều đóng.
(d): piston đi lên thực hiện quá trình nén và đẩy hơi nén vào khoang đẩy,
clape hút đóng, clapê đẩy bắt đầu mở khi có chênh lệch áp suất giữa khoang hút
trong xilanh và khoang đẩy.
Quá trình đẩy kết thúc khi khuỷu 10 quay lại điểm A và piston nằm ở điểm
chết trên. Quá trình hút- nén- đẩy bắt đầu một chu kì mới.
3. Chỉ số cần quan tâm.
Chỉ số cần quan tâm nhiều nhất là năng suất lạnh Q0 vì biết đợc năng suất
lạnh thì có thể biết đợc công suất tiêu thụ của máy, tính đợc diện tích bề mặt của
thiết bị bay hơi, tính đợc công suất tiêu thụ của thiết bị ngng tụ, hệ số lạnh lí thuyết
và thực tế . Nh vậy năng suất lạnh của máy là thông số chính để thiết kế hệ thống
lạnh.
4. Các loại máy nén thờng dùng.
a. Máy nén piston trợt.
* Máy nén thuận dòng: Là loại máy nén mà dòng môi chất không đổi hớng
khi đi qua xilanh
Máy nén thuận dòng thờng là các máy nén cỡ trung bình và lớn. Hơi môi
chất đợc hút vào ở phần giữa của xilanh, khi piston đi xuống hơi tràn vào khoang
giữa piston rồi đi qua clape hút tràn vào xilanh, clape hút đợc bố trí ngay trên đỉnh
piston nên khi đi xuống clape tự động mở theo quán tính. Khi piston xuống đến
điểm chết dới , chuyển hớng đi lên để thực hiện squá trình nén và đẩy hơi nén vào
buồng nén thì clape hút lại tự động đóng lại theo lực quán tính, clape đẩy bố trí
trên nắp xilanh tự động mở ra để dòng hơi đi buồng đẩy để vào dàn ngng. Thờng
sử dụng cho môi chất amoniac.
+ Ưu điểm:
- Không có tổn thất thể tích do trao đổi nhiệt giữa khoang hút và khoang đẩy
làm cho hơi hút nóng lên.
- Có khả năng tăng tiết diện clape hút và đẩy do diện tích bố trí clape rộng,
giảm đợc tổn thất áp suất.
33
- Giảm đợc tổn thất tiết lu đờng hút vì clape đóng, mở là do quán tính chứ
không do chênh lệch áp suất.
+ N h ợ c đ i ể m: Kh ố i l ợ ng piston l ớ n nên l ự c quán tính l ớ n, l ự c ma sát
l ớ n, khó t ă ng t ố c đ ộ v òng quay tr ụ c khu ỷ u. Do t ố c đ ộ b ị h ạ n ch ế n ên máy
r ấ t c ồ ng k ề nh, xilanh th ờ ng cao nên ch ỉ c ó lo ạ i xilanh đ ứ ng, tiêu t ố n nhi ề u
v ậ t li ệ u.
* Máy nén ngợc dòng: Là loại máy nén mà dòng môi chất đổi hớng khi đi
qua xilanh.
Đợc sử dụng rộng rãi, đặc biệt là với môi chất lạnh freon. Có kết cấu gọn
nhẹ, tốc độ cao. Clape hút và đẩy đều bố trí trên nắp xilanh.
+ Ưu điểm:
Rất đơn giản, gọn nhẹ, lực quán tính nhỏ, tốc độ cao. Xilanh thấp nên bố trí
gọn trong thân máy nén, xilanh đợc bố trí theo hình V, W nên vật liệu tiêu tốn
giảm đến mức thấp nhất.
+ Nhợc điểm:
- Diện tích bố trí van hút và van đẩy nhỏ do cùng bố trí trên nắp xilanh nên
tổn thất tiết lu lớn.
- Do khoang hút và khoang đảy liền nhau dẫn đến việc trao đổi nhiệt giữa
hai khoang nên có tổn thất thể tích vì môi chất bị đốt nóng.
H 1.10: a) Máy nén thuận dòng. b, c ) Máy nén ngợc dòng
1. thân máy; 2- xilanh; 3- tay biên; 4- pitton; 5- clape hut; 6- clape đẩy;
7- đờng hút; 8- đờng đẩy; 9- lò xo an toàn; 10- nắp xilanh; 11- sec măng
b) Máy nén hở:
34
Máy nén hở là loại máy nén có đầu trục khuỷu nhô ra ngoài thân máy để
nhận truyền động từ động cơ nên phải có cụm bịt kín cổ trục. Cụm này có
nhiệm vụ phải bịt kín khoang môi chất (cácte) trên chi tiết chuyển động quay
(cổ trục khuỷu ).
H 1.11: Nguyên lý cấu tạo máy nén hở.
+ Ưu điểm:
- có thể điều chỉnh vô cấp năng suất lạnh
- Sửa chữa, bảo dỡng dễ dàng, tuổi thọ cao.
- Dễ gia công các chi tiết, công nghệ đơn giản.
- Có thể sử dụng động cơ điện hay động cơ diezen để truyền động.
+ Nhợc điểm:
- Tốc độ thấp nên cồng kềnh, chi phí cao.
- Dễ rò rỉ môi chất lạnh qua cụm bịt kín cổ trục.
c. Máy nén nửa kín:
H 1.12: Nguyên lý cấu tạo máy nén nửa kín.
35
Máy nén nửa kín là loại máy nén có động cơ lắp chung trong vỏ máy nén,
Động cơ có thể tháo dời ra dợc khi tháo dời mặt bích. Đệm kín khoang môi chất là
đệm tĩnh điện đặt trên bình nắp sau động cơ, xiết chặt bằng bulông. Thờng có công
suất lớn dùng cho môi chất NH3 , freon. Sử dụng động cơ điện.
d) Máy nén kín.
Toàn bộ động cơ và máy nén nằm trong một khối kín không tháo ra đợc, trục
nối thẳng với nhau.
H 1.12: Nguyên lý cấu tạo máy nén kín.
+ Ưu điểm:
- Gọn nhẹ, không ồn, có hiệu suất cao.
- T r ụ c đ ộng cơ v à máy nén g ắn li ền v ớ i nhau nên không có tổ n th ất
truy ền đ ộng.
+ Nhợc điểm:
- Chỉ sử dụng cho freon ( do không dẫn điện và không ăn mòn dây đồng và
không ảnh hởng đến cách điện của dây quấn động cơ.
- Năng suất lạnh nhỏ, công nghệ gia công đòi hỏi khắt khe.
- Toàn bộ hệ thống bị nhiễm bẩn sau mỗi lần động cơ bị cháy.
e) Ngoài ra còn sử dụng: Máy nén trục vít, máy nén roto lăn , roto tấm trợt,
roto kiểu xoắn ốc, cho công suất làm lạnh lớn.
B. Thiết bị ngng tụ.
36
Thiết bị ngng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt để biến hơi môi chất lạnh có áp suất
và nhiệt độ cao sau quá trình nén thành trạng thái lỏng. Thiết bị ngng tụ gồm có
các loại:
a) Bình ngng tụ kiểu vỏ ống nằm ngang:
H 1.13: Bình ngng ống vỏ kiểu nằm ngang dùng cho Amoniac
1- van an toàn; 2- Đờng cân bằng ngoài; 3- NH3 vào; 4- áp kế; 5- van xả khí
không ngng; 6- xả không khí; 7- nớc ra; 8- nớc vào; 9- xả nớc; 10- NH3 ra
Bình ngng tụ gồm một bình hình trụ nằm ngang, chứa bên trong nhiều ống
trao đổi nhiệt đờng kính nhỏ, vì thế gọi là bình ngng tụ kiểu ống vỏ nằm ngang. Đ-
ợc sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trong các hệ thống lạnh.
+ Ưu điểm:
- Gọn và chắc chắn, tốn ít diện tích, tiêu hao kim loại nhỏ.
- Dễ chế tạo và lắp đặt, dễ sửa chữa và làm sạch.
+ Nhợc điểm:
Khối lợng làm mát lớn và nhanh tạo cáu bẩn, giảm nhanh khả năng truyền
37
nhiệt, thờng xuyên gây tiếng ồn cho môi trờng lân cận:
b) Bình ngng tụ kiểu ống vỏ thẳng đứng:
Thiết bị ngng tụ kiểu ống vỏ trụ tròn đặt thẳng đứng, có các mặt sàn đợc hàn
vào vỏ, thờng dùng cho hệ thống lạnh amôniăc công suất lớn và thờng đặt ngoài
gian máy.
+ Ưu điểm:
Kết cấu chắc chắn dễ phá cặn nớc cho nên có thể sử dụng các nguồn nớc
chất lợng thấp hoặc thông qua xử lý.
+ Nhợc điểm:
Lắp ráp, theo dỗi và vận hành khó.
H 1.13: Bình ngng ống vỏ kiểu thẳng đứng dùng cho Amoniac.
1,13-kính quan sát mức lỏng; 2- ống dẫn hơi vào; 3- van an toàn; 4- hộp phân
phối nớc; 5- đờng xả không khí; 6- vỏ bình; 7- ống dẫn lỏng ra;
8- ống can bằng; 9- van xả dầu ; 10- bình chứa cao áp; 11- van an toàn
12- đờng cấp lỏng từ bình chứa.
c) Thiết bị ngng tụ kiểu phần tử và kiểu ống lồng:
Gồm những phần riêng biệt ghép với nhau thành cụm, mỗi phần tử xem
nh một bình ngng tụ. Ống chùm nằm ngang loại nhỏ, các phần tử đợc ghép nối
với nhau theo đờng hơi môi chất và ghép song song theo đờng hơi làm mát.
Sử dụng loại này có thể để làm quá lạnh môi chất ở đầu ra nên nó rất hay đ-
ợc dùng làm thiết bị quá lạnh đặt sau thiết bị ngng tụ để giảm lợng tiêu hao kim
38
loại.
d) Thiết bị ngng tụ kiểu panel:
Gồm những cụm riêng, mỗi cụm một số panel liên tiếp đợc xiết chặt và ép
lại bằng hai tấm nắp, kết cấu cho phép tháo lắp đợc để quan sát làm sạch và quét
lớp phủ để tránh sự ăn mòn.
Thiết bị ngng tụ kiểu panel kín có thể đợc sử dụng hiệu quả nh loại ống vỏ
amôniăc.
2. Thiết bị ngng tụ làm mát bằng nớc và không khí:
a) Thiết bị ngng tụ kiểu tới:
H 1.14: Thiết bị ngng tụ kiểu tới:
1- máng cấp nớc; 2- xả tràn; 3- đầu lấy nớc; 4- nớc tuần hoàn;5- xả dầu;
6- đớng cân bằng; 7- xả khí; 8- thùng phân phối nớc; 9- nớc mới.
Thiết bị ngng tụ kiểu tới là thiết bị mà nhiệt do môi chất dàn lạnh ngng tụ
trong ống đợc truyền qua vách ống cho nớc làm mát chạy lên bề mặt ngoài cửa ống
ở dạng màng mỏng. Nhiệt độ ngng tụ đợc truyền từ bề mặt ngoài của ống làm cho
nớc nóng lên và làm cho nó bay hơi một phần không khí. Nớc nóng rơi xuống
máng hứng đợc tháo bớt ra ngoài để bổ sung nớc mới vào hạ nhiệt độ của nớc
thoát khi đợc bơm trở lại để thực hiện quá trình tới tiếp theo.
b) Thiết bị ngng tụ kiểu bay hơi (tháp ngng tụ)
Thiết bị ngng tụ kiểu bay hơi dùng nớc tới, không khí chuyển động cỡng bức
nhờ bố trí quạt hút hoặc quạt đẩy. Toàn bộ nhiệt do môi chất tỏa ra đợc truyền cho
không khí và làm nớc bay hơi. Vì vậy, nhiệt độ nớc ở đầu ra và đầu vào thực tế
không thay đổi.
+ Ưu điểm:
39
- R ấ t ti ế t ki ệ m n ớ c, thi ế t b ị đ ơ n gi ả n d ễ c h ế t ạ o, hi ệ u qu ả t ruy ề n
nhi ệ t khá cao. Đ ặ t thi ế t b ị n gng t ụ ở n goài tr ờ i đ ể t i ế t ki ệ m di ệ n tích b ề
m ặ t gian máy.
+ Nhợc điểm:
Phải phụ thuộc vào trạng thái khí tợng.
H 1.15: Thiết bị ngng tụ kiểu bay hơi.
1- miệng phun nớc; 2- tấm chắn nớc; 3- quạt gió; 4- ống trao đổi nhiệt; 5-
cửa gió vào; 6- nớc bổ sung; 7- bơm nớc; 8- ống góp lỏng; 9- ống hơi vào
3. Thiết bị ngng tụ làm mát bằng không khí:
Hơi môi chất đi trong ống xoắn tỏa nhiệt do không khí bên ngoài ống để ng-
ng thành lỏng. Thờng làm bằng ống đồng hoặc thép.
+ Làm mát không khí bằng 2 cách:
- Dùng khống chế đối lu tự nhiên: Dùng cho hệ thống lạnh nhỏ (tủ lạnh gia
đình).
- Dùng khống chế đối lu cỡng bức: Dùng quạt gió thổi vào thiết bị để làm
mát (dùng cho máy kem, máy làm đá cỡ nhỏ) điều hòa nhiệt độ phòng và điều hòa
không khí trung tâm.
+ Ưu điểm:
- Sử dụng thuận tiện ở nơi thiếu nớc.
+ Nhợc điểm:
Năng suất tỏa nhiệt không lớn, cấu tạo cồng kềnh gây ồn.
40
H 1.16: Thiết bị làm mát bằng không khí đối lu cỡng bức.
C. Thiết bị bay hơi:
Thiết bị bay hơilà thiết bị trao đổi nhiệt trong đó môi chất lạnh hấp thụ nhiệt
từ môi trờng lạnh và sôi, hóa hơi.
1. Thiết bị bay hơi làm lạnh chất lỏng.
a) Thiết bị bay hơi ống vỏ kiểu ngập:
Đợc dùng phổ biến trong hệ thống lạnh có công suất lớn và trung bình,
chất lỏng đợc làm lạnh chảy trong các ống trao đổi nhiệt còn môi chất sôi ở bề mặt
ống, trong không gian giữa các ống. Trên một nắp lắp ống dẫn nớc muối (hay một
chất tải lạnh khác) vào từ phía trên và các ống xả không khí, nớc. Trong các nắp
cũng có các tấm chắn để phân dòng chất tải lạnh kéo dài hành trình của nó do đó
làm tăng hiệu quả truyền nhiệt.
H 1.17: Bình bay hơi ống vỏ kiểu ngập lỏng dùng cho môi chất Amoniac
b) Thiết bị bay hơi ống vỏ, môi chất sôi trong ống và trong kênh:
Thiết bị bay hơi ống vỏ đợc sử dụng rộng rãi trong hệ thống làm lạnh chất
41
trong vòng tuần hoàn kín vì chất lỏng chuyển động phía ngoài ống nên loại trừ đợc
sự cố đóng băng trong các ống truyền nhiệt gây nổ ống. Bình bay hơi ống vỏ chùm
ống thẳng môi chất sôi trong ống. Các tấm chắn thẳng đứng đặt trong không gian
giữa các ống bên trong vỏ để tăng tốc độ chuyển động của chất tải lạnh. Tốc độ
chất tải lạnh đi trong bình khoảng 0,3 -0,8m/s. Thiết bị bay hơi kiểu ống vỏ đợc sử
dụng để làm lạnh chất tải lạnh, hạ nhiệt độ nó đi khoảng 20k-30K.
H 1.18: Bình bay hơi ống vỏ chùm ống thẳng đứng, môi chất sôi trong ống
c) Thiết bị bay hơi kiểu tấm làm lạnh chất lỏng:
H 1.19:Bình bay hơi ống vỏ kiểu tới.
Trong bình bay hơi ống vỏ kiểu tới, nớc phun muối cũng chảy trong các ống,
môi chất lỏng chảy thành màng và sôi trên bề mặt chùm ống, lợng lỏng cấp vào là
nhỏ nhất nên thực tế không ảnh hởng đến nhiệt độ sôi. Để đảm bảo hiệu quả hoạt
động của thiết bị cần đảm bảo tới đồng đều môi chất lạnh trên bề mặt các ống.
2. Thiết bị bay hơi làm lạnh không khí:
a) Thiết bị bơi hơi làm lạnh không khí kiểu khô:
Thiết bị trao đổi nhiệt bề mặt không khí ( lu động ngoài chùm ống ) thải
nhiệt cho môi chất sôi trong ống hoặc cho nớc muối chảy trong ống. Đây là thiết bị
bay hơi làm lạnh không khí phổ biến. Khi không khí đợc làm lạnh do truyền nhiệt
cho môi chất sôi trong ống gọi là thiết bị làm lạnh trực tiếp.
42
Nếu không khí đợc làm lạnh nhờ nớc muối hay một chất tải lạnh nào đó
chảy trong ống đợc gọi là thiết bị làm lạnh gián tiếp.
H 1.20: Thiết bị làm lạnh không khí kiểu khô bay hơi trực tiếp.
b) Thiết bị làm lạnh không khí kiểu ớt.
Không khí đợc làm lạnh nhờ tiếp xúc trực tiếp với nớc muối lạnh phun ra từ
các vòi phun hoặc các lỗ tới nớc đợc sử dụng rộng rãi trong điều hòa không khí.
H 1.21: Thiết bị làm lạnh không khí có vòi phun
c) Thiết bị bay hơi làm lạnh hỗn hợp:
Không khí đợc làm lạnh nhờ có chất tải lạnh phun trực tiếp vào luồng không
khí, đồng thời nhờ sự trao đổi nhiệt bề mặt. Bộ phận phun nớc (nớc muối ) và dàn
làm lạnh là một tổ hợp kiểu khô và kiểu ớt. Đợc sử dụng rộng
rãi trong điều hòa không khí.
43
H 1.22: Thiết bị bay hơi kiểu hỗn hợp
d) Thiết bị bay hơi làm lạnh bằng nớc và nớc muối:
Để làm lạnh không khí ngời ta dùng chất tải lạnh là nớc hay nớc muối, các
chất tải lạnh này lu động trong các ống trao đổi nhiệt dạng xoắn hoặc thẳng ghép
hai đầu. Thiết bị này dùng cho điều hòa không khí có máy lạnh làm lạnh bằng nớc.
D: Van tiết lu.
Nhiệm vụ: Van tiết lu có nhiệm vụ điều chỉnh tự động lợng môi chất phù
hợp với yêu cầu phụ tải lạnh của dàn bay hơi để đảm bảo chế độ vận hành tối u
cho hệ thống lạnh. Van tiết lu có hai loại nh sau:
1.Van tiết lu cân bằng trong: Cấu tạo van gồm ba lông nhiệt (1),ống mao
dẫn (2), màng đàn hồi (3) và nắp (4). Trong hệ thống nhiệt chứa chất dễ bay hơi nh
R22.
+ Cấu tạo: Thân van(5) cố định với nắp van (4). Màng đàn hồi tạo ra giữa
thân và nắp thành hai khoang, khoang trên thuộc hệ thống nhiệt có áp suất P1 và
khoang dới có áp suất P0, van (7) có cần đẩy (6) nối với màng đàn
hồi, dới đế van là lò xo (8) và vít điều chỉnh (9) để điều chỉnh áp suất của lò xo.
Trên thân van có đờng dẫn môi chất vào (10) và đờng dẫn môi chất ra giàn bay hơi
(11). Đầu ra của dàn bay hơi đợc gắn với ba lông nhiệt (1).
1: Ba lông nhiệt
2: Ống mao
3: Màng
4: Nắp
5: Thân
6: Cần đẩy
44
7: Van
8: Lò xo
9:Vít điều chỉnh
10: Đờng vào
11: Đờng ra
+ Nguyên lí làm việc: Đầu ba lông nhiệt đặt ở đầu ra dàn bay hơi nó cảm biến
độ quá nhiệt của hơi môi chất. Nhiệt độ quá nhiệt (tqn) thay đổi sẽ tạo nên áp suất
P1 trong hệ thống nhiệt thay đổi và tác dụng vào màng đàn hồi (3). Nếu áp suất P1
do tải nhiệt tăng, áp suất P1 sẽ lớn hơn áp suất P0 (hơi đầu vào dàn bay hơi) và áp
suất Pk của van ( P1 > P0 +Pk ) thì van sẽ dịch chuyển xuống, môi chất đi vào dàn
bay hơi. Lúc này độ quá nhiệt giảm xuống, áp suất P1 giảm theo, màng chuyển
động lên phía trên ( P0+ Pk > P1), lúc này van đóng để lợng môi chất không vào
dàn bay hơi nữa. Cứ nh vậy van sẽ điều chỉnh lợng môi chất cho phù hợp với tải
nhiệt.
2.Van tiết lu cân bằng ngoài.
+ Cấu tạo: Van tiết lu cân bằng ngoài có cấu tạo tơng tự nh van tiết lu cân
bằng trong. Van tiết lu cân bằng ngoài có thêm ống nối (12) ra đầu hút máy nén và
bộ chèn (13) ngăn với khoang đầu vào dàn bay hơi.
1:Ba lông nhiệt
2: ống mao
3: Màng
4: n ắ p
5: Thân
6: Cần đẩy
7: Van
8: Lò xo
9: Vít điều chỉnh
10: Đờng vào
11: Đờng ra
12: ống nối
45
13: Bộ chèn
+ Nguyên lí làm việc: áp suất P0’ dới màng đàn hồi lúc này không phải là áp
suất bay hơi mà là áp suất hút. Do giàn bay hơi có tổn thất nhiệt nên áp suất P0
luôn nhỏ hơn áp suất P0’. Vì vậy nếu hiệu số áp giữa P0’ và P0 thì biểu hiện là môi
chất thừa và van đóng dần lại (màng đàn hồi dịch lên phía trên). Nếu thiếu môi
chất P0’ giảm, màng đàn hồi giãn xuống, van mở rộng làm lợng môi chất vào
nhiều hơn. Cứ nh vậy van sẽ điều chỉnh lợng môi chất vào dàn bay hơi phù hợp
với phụ tải nhiệt.
E: Các thiết bị phụ:
Ngoài các thiết bị chính của hệ thống làm lạnh, còn có rất nhiều hệ thống
thiết bị phụ kèm theo, các thiết bị phụ này giúp cho hệ thống lạnh trong từng trờng
hợp ứng dụng cụ thể, làm việc với độ tin cậy cao hơn, an toàn hơn, hợp lý hơn, tạo
điều kiện thuận lợi cho vận hành máy lạnh.
1. Bình tách dầu:
Nhiệm vụ:
Tách dầu cuốn theo hơi nén, không cho dầu đi vào thiết bị ngng tụ mà dần
dần quay trở lại máy nén.
2. Bình chứa dầu:
Nhiệm vụ:
Để gom dầu từ các thiết bị nh: Bình tách dầu, bầu dầu của bình ngng, bình
chứa, bình bay hơi… để giảm tổn thất và giảm nguy hiểm khi xả dầu từ áp suất
cao.
3. Bình chứa:
a) Bình chứa cao áp:
Thờng đặt bên dới bình ngng dùng để chứa lỏng đã ngng tụ và giải phóng bề
mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngng tụ, duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lu.
b) Bình chứa tuần hoàn:
Dùng để chứa lỏng ở áp suất bay hơi trong các hệ thống lạnh lớn có bơm
tuần hoàn, cấp môi chất lạnh lỏng cho các dàn bay hơi.
46
c) Bình chứa thu hồi:
D ùng đ ể c h ứ a các môi ch ấ t l ỏ ng t ừ c ác dàn bay h ơ i khi phá b ă ng h ơ i
nóng.
d) Bình chứa dự phòng:
Đợc sử dụng trong hệ thống làm lạnh amôniăc không có bơm tuần hoàn và
đợc lắp dới bình tách lỏng kiểu hình trụ nằm ngang để chứa môi chất lỏng từ các
dàn lạnh phun ra trong trờng hợp phụ tải điện tăng.
4. Bình tách lỏng:
Nhiệm vụ:
Tách các giọt lỏng khỏi luồng hơi hút về máy nén, tránh không cho máy hút
phải lỏng gây ra đập thủy lực h hỏng máy nén.
5. Bình trung gian:
Nhiệm vụ:
Làm mát trung gian một phần hay toàn phần hơi môi chất ở cấp nén áp suất
thấp và để quá lạnh lỏng trớc khi vào van tiết lu bằng cách bay hơi một phần lỏng
ở áp suất và nhiệt độ trung gian.
6. Bình quá lạnh lỏng:
Nhiệm vụ:
Dùng dàn lạnh môi chất lạnh lỏng sau ngng tụ ( thờng sử dụng cho môi chất
amôniăc) trớc khi đa vào van tiết lu để tăng hiệu suất lạnh của chu trình.
7. Thiết bị hồi nhiệt:
Nhiệm vụ:
Dùng để quá lạnh môi chất sau ngng tụ trớc khi vào van tiết lu bằng hơi lạnh
ra từ dàn bay hơi trớc khi về máy nén trong các máy lạnh freôn nhằm tăng hiệu
suất lạnh chu trình.
8. Bình tách khí không ngng:
Nhiệm vụ:
Tách lợng khí không ngng ra khỏi hệ thống.
9. Phin sấy, phin lọc:
47
Nhiệm vụ:
Loại trừ các cặn bẩn cơ học và các tạp chất hóa học đặc biệt là nớc và axit ra
khỏi vòng tuần hoàn môi chất lạnh. Phin sấy và phin lọc đợc lắp cả trên đờng lỏng
và đờng hơi của hệ thống lạnh.
10. Mắt gas:
Mắt gas là kính quan sát lắp trên đờng lỏng ( sau phin sấy, lọc ) để quan sát
dòng chảy của môi chất lạnh. Quan sát qua mắt gas ta có thể nhận biết đợc tình
trạng của gas trong hệ thống ở tình trạng làm việc tốt ( khi gas khô ) hay không
( khi gas bị ẩm).
11. Đầu chia lỏng:
* Nhiệm vụ: Ở các dàn bay hơi lớn, Nếu chỉ bố trí một ống xoắn từ đầu đến
cuối dàn thì sẽ gây ra tổn thất rất lớn. Để giảm tổn thất áp suất, ngời ta chia dàn
bay hơi ra nhiều phần và mỗi phần một ống xoắn chạy song song. Để đảm bảo
phân phối lỏng đều cho các ống xoắn cần thiết phải có một đầu chia lỏng với các
đoạn ống nối bằng nhau đến các ống xoắn.
12. Ống mềm:
Khi làm việc máy nén rung động nhng các chi tiết khác nh: dàn lạnh, dàn
nóng thì không rung. Nếu lắp đờng ống cứng giữa các bộ phận với máy nén, có thể
bị nứt, gãy. Để tránh hiện tợng đó ngời ta lắp ống mềm ở đầu hút và đẩy của máy
nén.
13. Ống tiêu âm:
Máy nén pittông làm việc theo chu kỳ hút đẩy nên có xung động ở cả hai đ-
ờng ống hút và đẩy gây tiếng ồn. Để tiêu âm cho âm cho đờng hút đẩy ngời ta bố
trí các ống tiêu âm.
14. Van tạp vụ:
Đợc lắp ngay trên đầu máy nén ở hút và đờng đẩy, van tạp vụ là loại van ba
ngả, van tạp vụ dùng để bảo dỡng, sửa chữa, nạp dầu, nạp gas, hút chân không
cũng nh để phục vụ việc đo đạc kiểm tra máy nén.
15. Van một chiều:
Dùng cho hơi lỏng và chỉ cho hơi đi theo một hớng nhất định và khi đã đi
48
vào thiết bị thì sẽ không đợc phép quay lại.
16. Van khóa, van chặn:
* Nhiệm vụ: khi vận hành, bảo dỡng, sửa chữa cần thiết phải khóa, mở dòng
chảy môi chất lạnh trên vòng tuần hoàn môi chất lạnh.
17. Van đảo chiều:
Có hai loại đảo chiều thờng dùng trong kỹ thuật lạnh với chức năng khác
hẳn nhau, đó là: Van đảo chiều dùng cho an toàn và van đảo chiều vòng tuần hoàn
môi chất lạnh làm cho máy lạnh một chiều thành hai chiều.
18. Quạt:
Sử dụng cho yêu cầu đối lu không khí cỡng bức, thờng sử dụng quạt trong
hệ thống lạnh cho tháp giải nhiệt và dàn lạnh làm lạnh trực tiếp
- Quạt dàn lạnh: Thờng dùng quạt li tâm có cột áp cao nhng có lu lợng
nhỏ và gây ồn lớn.
- Quạt tháp giải nhiệt: Thờng dùng quạt hớng trục có lu lợng lớn, cột áp
thấp.
19. Bơm:
- Bơm nớc kiểu li tâm để bơm nớc giải nhiệt cho tháp giải nhiệt bình ngng.
- Bơm chất tải lạnh kiểu ly tâm cho vòng tuần hoàn chất tải lạnh.
- Bơm môi chất lạnh ( amôniăc, freôn ) cho các hệ thống lạnh dùng bơm tuần
hoàn chất lỏng cho các dàn bay hơi.
- Bơm dầu bôi trơn trong hệ thống lạnh.
49
CHƠNG III
TÍNH TOÁN –CHỌN MÁY LẠNH VÀ CÁC
THIẾT BỊ CHO TRẠM ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM
I. Khái quát về hệ thống điều hòa không khí trung tâm:
Hệ thống điều hòa không khí trung tâm là một tổ hợp các thiết bị xử lí các
thông số của không khí đợc tiến hành ở một trạm trung tâm sau đó đa đến các nơi
tiêu thụ bằng các kênh dẫn không khí hoặc chất tải lạnh.
Trong điều kiện khí hậu ở nớc ta, điều hòa không khí chủ yếu là làm lạnh và
xử lí ẩm do đó hệ thống lạnh có vai trò rất quan trọng trong hệ thống điều hòa
không khí. Hệ thống điều hòa không khí trung tâm thờng sử dụng máy lạnh làm
lạnh không khí hoặc nớc.
Trong phạm vi đề tài này, ta chọn kiểu làm lạnh không khí trực tiếp, giải
nhiệt nớc.
Với đề tài thiết kế trạm điều hòa không khí trung tâm cho xởng dệt may diện
tích 2000 m2 , ta chọn mật độ 900 Btu/h/m2. Công suất lạnh yêu cầu là
Q0=900.2000 = 1800000 Btu/h = 527KW.
50
Với yêu cầu của đề tài thiết kế trạm điều hòa không khí trung tâm với công
suất lạnh là Q0 = 527( KW) . Ta nhận thấy công suất này là tơng đối lớn, do đó nếu
sử dụng một máy lạnh cho toàn hệ thống thì phải sử dụng máy nén lạnh có công
suất lớn, đồng thời các thiết bị lạnh khác cũng lớn, dẫn tới kích thớc của tổ máy
lạnh lớn. Mặt khác,với một tổ máy nh vậy, việc vận hành sẽ khó khăn hơn và sẽ
khó vận hành kinh tế. Khi cần độ lạnh ít vẫn phải vận hành cả tổ máy gây lãng phí
năng lợng, hơn nữa độ tin cậy thấp do khi có trục trặc ở một khâu nào đó thì cả hệ
thống phải ngừng làm việc. Chính vì thế mà phơng án tốt hơn để chọn hệ thống
lạnh là thay một tổ máy có công suất lớn bằng nhiều tổ máy có công suất
nhỏ có tổng công suất lạnh không thay đổi, đảm bảo đợc yêu cầu thiết kế.
Nh vậy, với công suất lạnh là Q0 = 527 ( KW) cho trạm điều hòa ta chọn ba
tổ máy nhỏ, trong mỗi tổ máy nhỏ này thì có một máy nén ,một bình ngng và một
van tiết lu,một dàn lạnh có quạt lạnh và một tháp giải nhiệt nớc làm mát, một máy
bơm nớc làm mát tuần hoàn và các thiết bị phụ khác. Vậy tổ máy lớn gồm ba tổ
máy nhỏ chứa 3máy nén có công suất bằng nhau và bằng 1/3tổng công suất của hệ
thống điều hòa không khí. Điều này có ý nghĩa là:
- Khi cần điều chỉnh công suất lạnh trên dàn bay hơi thì có thể ngắt hoặc
đóng thêm tổ máy vào tự động nhờ Rơle nhiệt độ hoặc Rơle áp suất hay có thể
đóng, ngắt bằng tay tùy theo tải nhiệt yêu cầu.
- Trong trờng hợp có sự cố trên một vị trí nào đó trong hệ thống, trong các
tổ máy hay trong máy nén thì có thể ngắt riêng ra để sửa chữa hoặc thay thế mà các
máy khác vẫn hoạt động bình thờng.
- Lí do quan trọng nữa khi thay một tổ máy nén bằng ba tổ máy với ba máy
nén nhỏ sẽ có u điểm hơn khi khởi động, tránh đợc dòng khởi động lớn và giảm
công suất khởi động.
Tuy nhiên, với phơng án chọn này thì tổng chi phí đầu t ban đầu là hơi cao,
nhng xét về vận hành kinh tế và tuổi thọ thì có thể chấp nhận đợc.
II. Sơ đồ nguyên lí, cấu tạo của một tổ máy lạnh.
51
1 Sơ đồ nguyên lí.
2. Nguyên lí hoạt động:
Hơi môi chất sinh ra ở dàn bay hơi 17 làm lạnh không khí trong không gian
điều hòa đợc máy nén 2 hút về và nén lên áp suất cao, hơi ở cuối tầm nén có nhiệt
độ cao và áp suất cao đợc đẩy vào bình ngng 7. Tại đây môi chất thải nhiệt cho n-
ớc làm mát, lợng nớc làm mát sau khi lấy nhiệt của môi chất sẽ đợc giải nhiệt
ở tháp giải nhiệt 11. Sau khi đi qua bình ngng tụ môi chất chuyển từ thể hơi
thành lỏng và tiếp tục đi qua van chặn 6, phin sấy lọc 5, mắt gas 4, van tiết lu 3
để đi vào dàn bay hơi, khép kín vòng tuần hoàn của môi chất lạnh.
III. Tính toán, chọn các thiết bị lạnh cho hệ thống điều hòa.
1. Chọn máy nén lạnh:
Với công suất yêu cầu Q0 = 527 KW thì ta có công suất lạnh thực tế cần tạo
ra là:
QT = Kdt x Q0
Với Kdt =( 1,05 ÷ 1,1 ) là hệ số dự trữ đề phòng sai số
Chọn Kdt = 1,1 ta có
QT = 1,1x 527 =580 (KW)
Toàn bộ máy nén sử dụng cho hệ thống lạnh là loại máy nén Pittong kiểu
nửa kín do hãng Carrier của Mỹ chế tạo.
a) Theo phơng án đã chọn ở trên thì công suất lạnh dùng để chọn máy nén
cho một tổ máy là
580
Q1 = = 193,3 (KW)
3
Dựa vào công suất Q và Catalog máy lạnh của hãng Carrier ta chọn đợc máy nén
lạnh loại 50BP-680 với thông số kèm theo sau:
+Công suất lạnh : 199,7 (KW).
+Dòng điện ba pha: 50 Hz
+Dải điện áp làm việc: 360v – 400v
+Dòng điện làm việc: LW = 84(A) UW = 380(v)
+ Cosϕ = 0,88
52
+Hiệu suất : η = 0,92
b) Chọn động cơ điện kéo máy nén.
Với loại máy lạnh có các thông số nh trên, ta có đợc công suất tiêu thụ điện
của máy nén là:
Pn = 3 . U. I. Cosϕ = 3 . 380. 84.0,88
⇒Pn = 48,6 KW
Động cơ kéo máy nén là loại động cơ không đồng bộ roto lồng sóc, có công
suất là:
Pn
P’ =
η .η td
Trong đó : η- Hiệu suất của máy nén lạnh, η = 0,92
ηtđ - Hiệu suất truyền động. ở đây là truyền động trực tiếp nên lấy ηtđ = 1
Nên ta có :
48, 6
P’ = = 52,8 (KW)
0,92
Trong vận hành, để tránh quá tải cho động cơ khi điện áp không ổn định cần
chọn động cơ có công suất lớn hơn và có hệ số dự trữ về công suất cho động cơ là :
Kdt = 1,1 ÷ 2
ở đây chọn Kdt =1,1
Vậy công suất của động cơ là:
P = P’. Kdt = 52,8.1,1=58(KW).
Chọn động cơ kéo máy nén với các thông số :
P = 55 KW n= 2950 v/p U = 220/380 V
I= 240/190 A η = 0,91 cos ϕ =0,91
Nh vậy, tổng công suất của máy nén dùng trong trạm là:
P∑ = 55.3=165 (KW).
c) Chọn tháp giải nhiệt.
Mỗi tổ máy dùng một tháp giải nhiệt, do đó toàn hệ thống sử dụng ba tháp
giải nhiệt giống nhau. Mỗi tổ máy có Q1 = 193,3 (KW) tơng đơng với 54,75 TL
Mỹ. Ta chọn tháp giải nhiệt của hãng RINKI (HONGKONG) .
Theo Catalog của hãng RINKI ta chọn tháp giải nhiệt loại FPK 60 , có năng
suất 60TL
53
Các thông số của tháp:
+Đờng kính tháp: d = 1901 mm
+ Chiều cao tháp ( tính cả motor quạt): h = 2417 mm
+ Khối lợng tháp : - Khi tháp khô: 238 kg
- Khi tháp ớt: 770 kg.
+ Độ ồn của tháp: 57 DB
+ Quạt gió đợc sử dụng là loại quạt hớng trục đặt trên đỉnh tháp
+ Đờng kính quạt gió ( cánh quạt ): 1200 mm
+ Lu lợng gió cho phép: 420 m3/ph.
+ Motor quạt có công suất: 1,5 KW, loại động cơ không đồng bộ ba pha
rotor lồng sóc có các thông số : Điện áp 380/220 V- 50 Hz ; Cos ϕ = 0,85 ; η =
0,81.
+ Động cơ bơm nớc tuần hoàn: Nớc tuần hoàn trong hệ thống để làm mát
bình ngng nhờ một bơm nớc li tâm. Bơm nớc hoạt động nhờ một động cơ điện
không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc : 3K132M4 với PB = 7,5 KW ; Cosϕ = 0,86 ;
B
η = 0,87.
Công suất điện tiêu thụ dùng cho một tháp giải nhiệt là:
Pt = PQ+ PB = 1,5 +7,5 = 9 (KW)
Công suất điện dùng cho ba tháp giảI nhiệt :
P∑ T = 3x Pt = 3x 9 = 27 (KW)
d) Môi chất lạnh.
Theo Catalog của hãng Carrier, môi chất lạnh sử dụng trong hệ thống là R22
với khối lợng 30Kg/1máy
Vậy lợng môi chất lạnh R22 sử dụng cho toàn tram điều hòa không khí là:
G = 3 x30 =90 (kg)
2. Chọn thiết bị ngng tụ cho hệ thống.
Chọn thiết bị ngng tụ kiểu ống lồng làm mát bằng nớc.
Cấu tạo của thiết bị này bao gồm các ống hình chữ U đợc nối tiếp với nhau
theo đờng hơi của môi chất tạo thành một khối. Các ống hình chữ U này gồm hai
ống lồng vào nhau, ống trong và ống ngoài và có bốn hàng ống chạy song
song.Trong đó ống trong có đờng kính 38 mm, ống ngoài có đờng kính 57mm.
54
Khi hoạt động, nớc làm mát đợc đa vào ống trong còn môi chất đợc đa vào
không gian giữa hai ống và chảy theo chiều ngợc lại. Môi chất trao đổi nhiệt với n-
ớc làm mát tuần hoàn qua thành của ống trong.
Trong hệ thống lạnh này ta chọn bốn bình ngng tụ giống nhau, mỗi bình ng-
ng tụ dùng cho một máy nén.
D i ệ n tích b ề m ặ t trao đ ổ i nhi ệ t c ủ a thi ế t b ị c ho m ộ t máy nén
còn đ ợ c tính:
Q
F=
k .θ TB
Trong đó :
Q: Năng suất lạnh của máy nén. Q=199,7 kw
k: Hệ số truyền nhiệt của môi chất, phụ thuộc loại bình ngng.
Với loại bình ngng nh trên ta có: k = 480 w/m2độ ( bảng 5.3 tài liệu
kĩ thuật lạnh cơ sở )
θTB : Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa môi chất ngng và môi trờng làm mát
(độ)
θ max − θ min
θTB =
θ
2,3. log max
θ min
Môi chất đợc sử dụng trong hệ thống lạnh là R22, theo tính chất vật lí của
R22 thì ta có:
Nhiệt độ sôi tk = - 420 C ở áp suất 16,1 bar.
Nhiệt độ nớc làm mát vào bình ngng là: tw1 = 350C
Nhiệt độ nớc làm mát ra khỏi bình ngng là: tw2 = 400C
θmax = tk – tw1 = 42 – 35 = 70C
Do đ ó :
θmin = tk – tw2 = 42 – 40 = 20C
7−2
= 40C
θTB =
Vậy :
7
2,3. log
2
Vậy diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị cho một tổ máy là:
55
199, 7.103
= 104 (m2)
⇒ F=
480.4
Chiều dài tổng cộng của ống trong thiết bị là:
F 104
L= = = 872(m).
∏ .38.10−3
∏ .d
3. Tính chọn thiết bị bay hơi.
ở đây chọn thiết bị bay hơi kiểu dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp,
môi chất lạnh sôi trong ống. Thiết bị trao đổi nhiệt bằng bề mặt, không khí lu động
ngoài chùm ống có cánh và truyền nhiệt cho môi chất sôi trong ống. Nh vậy không
khí đợc làm lạnh và chuyển động cỡng bức dới tác dụng của quạt li tâm và đợc đa
vào không gian cần điều hòa.
Trong hệ thống chọn bốn dàn bay hơi giống nhau, mỗi dàn bay hơi dùng cho
một máy nén.
Diện tích trao đổi nhiệt của một dàn bay hơi đợc tính theo công thức:
Q
(m2)
F=
k .Δt
Trong đó:
Q: Năng suất lạnh của một máy nén, Q =199,7 kw
k: Hệ số truyền nhiệt phụ thuộc vào nhiệt độ sôi, hiệu số nhiệt độ và đặc tính
của bề mặt dàn lạnh.
Tra tài liệu hóng dẫn thiết kế hệ thống lạnh và dựa vào nhiệt độ sôi của môi
chất lạnh ta có: k = 12
Δt: Hiệu nhiệt độ môi chất sôi trong dàn lạnh và không khí trong buồng lạnh.
Theo tài liệu thiết kế hệ thống lạnh với thiết bị bay hơi loại có cánh thì : Δt
= 100
Diện tích trao đổi nhiệt của dàn bay hơi dựa vào năng suất lạnh của một
máy nén là :
199, 7.103
=1664 (m2)
F=
12.10
Tổng diện tích trao đổi nhiệt ở dàn lạnh cho một tổ máy nén là:
F∑ = 2x F = 2x 805 =1610 (m2)
Mặt khác, theo Catalog của Carrier thì với một máy nén lạnh loại 50BP- 680
56
có lu lợng không khí lạnh cần phải chuyển là 8500 lit/s , áp suất giờ là 200 pa.
Loại quạt này dùng động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc 4K160S4 với các
thông số :
PĐC = 15( kw)
n = 1450 ( vòng/phút )
Cosϕ = 0,88
η = 0,89
KI = 6,9
Theo nh cách thiết kế hệ thống ta có ba tổ hợp dàn bay hơi giống nhau. Do
đó công suất cho hệ thống bay hơi là:
15
PBH = 3x = 50,5 (kw)
0,89
4.Chọn van tiết lu.
Sử dụng van tiết lu nhiệt tự động cân bằng trong cho hệ thống với năng suất
lạnh của van là 199,7kw- Chọn loại van của Danffoss
CHƠNG IV
TÍNH TOÁN CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỆ THỐNG
I. CHỌN SƠ ĐỒ CUNG CẤP ĐIỆN CHO HỆ THỐNG.
Để cấp điện cho hệ thống gồm ba tổ máy lạnh, ta đặt một tủ phân phối
điện, nhận điện từ trạm biến áp về và cung cấp cho ba tủ động lực của từng tổ
máy.
Tủ phân phối của trạm lạnh gồm có: Một aptomat tổng, các đờng cáp đợc nối
với thanh cái để cung cấp điện cho ba tủ động lực và một tủ chiếu sáng cho trạm
điều hòa. Ngoài ra, trong tủ phân phối còn đặt các thiết bị đo lờng và bảo vệ nh
57
máy biến dòng, ampe kế, volt kế, đồng hồ đo cosϕ, bộ bảo vệ điện áp EVR (
Electronic Voltage Relay).
Đầu vào của mỗi tủ động lực của mỗi tổ máy đợc đặt một aptomat.
Nh vậy trong tủ động lực của mỗi tổ máy ta thấy rằng: Sau khi đi qua thanh
cái đến các nhánh, qua các aptomat bảo vệ thì điện áp đợc cung cấp cho hai động
cơ máy nén, động cơ bơm nớc, động cơ quạt gió làm mát nớc ở tháp giải nhiệt,
động cơ quạt gió dàn bay hơi, động cơ quạt gió hồi ( ở đây khi tính toán ta chọn
quạt gió hồi và quạt gió dàn bay hơi là giống nhau nên khi tính toán ta chỉ tính toán
cung cấp điện cho quạt gió dàn bay hơi còn cung cấp điện cho quạt gió hồi đợc lấy
các thông số tơng tự.
Từ tủ động lực, các động cơ đợc cung cấp bằng đờng cáp ngầm trong tờng
hoặc trên nền nhà. Hệ thống mạch điều khiển cho mỗi tổ máy đợc đặt trong một tủ
điều khiển liền với tủ động lực.
Bên cạnh việc cung cấp điện cho hệ thống lạnh thì việc chhiếu sáng trong
trạm điều hòa cũng rất cần thiết. Để cung cấp điện cho các thiết bị chiếu sáng ta
dùng dây dẫn điện lồng trong ống nhựa và đi trên tờng của trạm.
* Sơ đồ nguyên lí hệ thống cấp điện cho trậm điều hòa với:
Đ1 : Động cơ quạt gió trong dàn bay hơi.
Đ2 : Động cơ bơm nớc.
Đ3 : Động cơ quạt gió trong tháp giải nhiệt.
Đ4 : Động cơ máy nén
II. TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG CẤP ĐIỆN.
A. XÁC ĐỊNH CÔNG SUẤT TIÊU THỤ CỦA TOÀN HỆ THỐNG
LẠNH.
1. Xác định công suất tiêu thụ của các động cơ theo kết quả tính toán ở
các mục trớc.
- Tổng công suất dùng cho một tổ máy là :
P = 55 + 7,5 +1,5 +15 = 80,5 KW
Vậy tổng công suất dùng cho trạm lạnh là:
PL = 80,5 x 3 =241,5
58
2. Công suất chiếu sáng cho trạm:
Với trạm điều hòa không khí trung tâm có công suất lạnh Q0 = 527 kw và có
các thiết bị nh đã lựa chọn thì có thể lắp đặt toàn bộ hệ thống trong một phòng có
diện tích khoảng 30 m2
Do đối tợng chiếu sáng ở đây không yêu cầu độ chính xác cao nên có thể
dòng phơng pháp tính gần đúng để xác định công suất chiếu sáng cho trạm.
Chọn đèn huỳnh quang dùng làm đèn chiếu sáng cho trạm , với công suất
chiếu sáng P0 khoảng 13 w/ m2
Vậy công suất chiếu sáng của trạm là:
PCS = P0 . S = 13. 30 =390 (w)
Đèn huỳnh quang dài 1,2 m và có công suất là 40w nên số lợng bóng sử dụng
trong trạm là:
PCS 390
N= = 9,75
=
PB 40
⇒ chọn 10 bóng chia làm 5 hộp, mỗi hộp 2 bóng.
3. Tổng công suất điện dùng cho trạm là:
P = PL + PCS = 241,5 + 0,39 = 242 (kw)
B. tính chọn cấp điện cho trạm.
1. Chọn máy biến áp:
Công suất tác dụng của toàn hệ thống là:
Pđ = 242 (kw)
Công suất phản kháng của hệ thống:
Qđ = Pđ. tgϕTB (kvar)
Hệ số cosϕ của hệ thống:
P .cos ϕ1 + P2 cos ϕ 2 + P3 cos ϕ3 + P4 cos ϕ 4
CosϕTB = 1
P + P2 + P3 + P4
1
55.0,89 + 7,5.0,875 + 1,5.0.85 + 15.0,88
= = 0,885
55 + 7,5 + 1,5 + 15
Từ cosϕTB = 0,885 ⇒ tgϕTB = 0,526
⇒ Qđ = 242 . 0,526 = 127,8 (kvar)
Do trong hệ thống sử dụng đèn huỳnh quang với công suất không đáng kể so
với tổng công suất của toàn hệ thống nên có
59
Công suất toàn phần của trạm là:
S = Pd 2 + Qd 2 = 2422 + 127,82 = 275 (kw)
Tra theo catalog của hãng ABB chọn đợc máy biến áp loại 320 KVA có các
thông số nh sau:
Δ P0 Δ PN
Công suất Điện áp UN
(KVA) (KV) (%)
(W) (W)
320 22/0,4 735 3850 4
2. Chọn dây dẫn từ trạm BATG đến trạm BAPP
Công suất của máy biến áp là: 320 KVA
Theo đó dòng định mức của MBA:
S BA 320
I1 = = = 8,40 (A)
3.U dm 3.22
I 8,4
Ta chọn mật độ dòng điện j = 2 A/mm2 ⇒ s = = 4,2 mm2. Tra phụ
=
j 2
lục trong tài liệu thiết kế máy điện ta chọn cáp 1 lõi bằng đồng do hãng Alcatel chế
tạo có cách điện XLPE với các thông số:
Tiết diện S = 25 mm; r0 = 0,927 Ω /km; X0 = 0,14 Ω /km
Dòng cho phép: Vùng mát: 173A Vùng nóng: 129A.
Do dây có dòng điện cho phép lớn hơn rất nhiều so với dòng định mức thứ
cấp của máy biến áp nên không cần kiểm tra điều kiện phát nóng.
Kiểm tra điều kiện sụt áp:
R= l.r0 = 0,2.0,927= 0,1854 Ω
X = l.X0 = 0,2.0,14 = 0,028 Ω
Tổn thất điện áp trên đờng dây:
Δ UR = R.I1 = 0,1854.8,4 = 1,56 V
Δ UX = X.I1 = 0,028.8,4 = 0,235 V
Δ U = ΔU R + ΔU X = 1,56 2 + 0,235 2 = 1,57 V
2 2
Nh vậy sụt áp này là rất nhỏ so với điều kiện cho phép (5%x22x103 = 1100
V). Theo đó cáp đạt yêu cầu.
3. Chọn thiết bị đóng cắt và bảo vệ mạng cao áp:
+ Chọn cầu chì cao áp.
Chọn ba cầu chì cao áp cho ba pha tới máy biến áp.
Chọn cầu chì loại 24 KV do Siemens chế tạo
Loại Kí hiệu Dài (mm) Iđm (A) Ica x (KA) Icmin (KA)
24 KV 3GD1 401- 442 6 40 25
4B
60
+ Chọn chống sét van:
Chọn CSV loại 24 KV
4. Chọn cáp từ trạm BAPP đến tủ phân phối .
Ta có dòng điện thứ cấp định mức:
S BA 320
I2 = = = 461,88 (A)
3.U 2 dm 3.0,4
Với dòng điện 461,88 A ta tra bảng phụ lục ta chọn cáp nhôm hạ áp 3 lõi và
trung tính do hãng LENS chế tạo với các thông số:
Tiết diện 3x240+95 mm2 r0 = 0,0754/0,193 Ω /km
Dòng cho phép: trong nhà 501 A ngoài trời 538 A
Dòng điện cho phép của dây lớn hơn dòng định mức nên ta không tính điều
kiện phát nóng của dây dẫn. Mặt khác ta có dây ngắn nên không tính toán độ sụt áp
vì khi đó sụt áp là rất nhỏ, có thể bỏ qua.
Kiểm tra điều kiện phát nóng:
Theo điều kiện phát nóng ta có:
K1. K2. Icp ≥ I2đm
Trong đó:
K1: Hệ số môi trờng lắp đặt.
K2: Hệ số hiệu chỉnh theo số lợng cáp đặt trong cùng một rãnh.
Tra tài liệu hệ thống cung cấp điện ta có:
Nhiệt độ môi trờng xung quanh là 250C: K1 = 1
Số cáp đặt trong một rãnh là 1: K2 = 1
⇒ K1.K2.Icp = 1.1.501 =501(A).
Vậy thoả mãn điều kiện phát nóng.
Nên chọn cáp nh trên là hợp lí.
5. Chọn cáp cho một tổ máy lạnh ( cấp cho một tủ động lực)
Có ba tổ máy giống nhau nên chỉ cần tính chọn cho một tổ, tổ còn lại tính
chọn tơng tự.
Một tổ máy có : P = 81 (KW)
CosϕTB = 0,88 ⇒ tgϕTB = 0,53
⇒Q =81. 0,53 = 43 (KVAR)
Công suất tính toán của tổ máy là:
S = Pd 2 + Qd 2 = 812 + 432 = 86 (KVA)
Dòng điện tính toán
86
.103 = 131 (A)
Itt = ST
=
3 .U dm
3.380
Tiết diện của cáp cần chọn là:
131
= 65,5 (mm2)
F= =
I
J KT
2
61
Chuẩn hóa chọn cáp có F = 70 mm2
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) ở 20 0 C
Lõi Vỏ trong nhà ngoài
trời
min max
4G70 10 31,5 37,5 0,268 254 246
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 0,9
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 0,9. 254 = 205,74 (A) > Itt =141 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
6. Chọn cáp cho động cơ máy nén:
Có 3 máy nén có công suất nh nhau nên ta chỉ tính toán và chọn dây dẫn cho
một máy nén, các máy còn lại chọn tơng tự.
Thông số của động cơ kéo máy nén:
Ptt = 55 (KW)
U = 380 (V)
Cosϕ = 0,91
⇒ dòng điện tính toán của động cơ là:
Ptt 55
Itt = = 92 (A)
=
3.U dm .cosϕ 3.0,38.0,91
Tiết diện của cáp cần chọn:
62
92
= 46 (mm2)
F= =
I
J KT
2
Chuẩn hóa chọn cáp có F = 50 mm2
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) ở 20 0 C
Lõi Vỏ trong nhà ngoài
trời
min max
3G50 8,4 24,5 29 0,387 206 192
Kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 0,9
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 0,9. 206 = 166,86 (A) > Itt = 92 (A) vậy chọn cáp hợp lý.
7. Tính chọn cáp cho động cơ bơm nớc giải nhiệt:
Theo phơng án chọn, ta có hai động cơ bơm nớc giống nhau, ta chỉ cần tính
chọn cho một động cơ, động cơ còn lại chọn tơng tự.
Thông số của động cơ bơm:
Pđc = 7,5 (KW)
U = 380 V
Cosϕ = 0,86
η = 0,87
⇒ dòng điện tính toán của động cơ là:
7,5
Itt = = 15,23 (A)
Pdc
=
3 .η .U dm . cos ϕ
3.0,87.0,38.0,86
Tiết diện của cáp cần chọn:
15,23
= 7,6 (mm2)
F= =
I
J KT
2
Chuẩn hóa chọn cáp có F =10 mm2
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) Lõi Vỏ trong nhà ngoài
63
ở 20 0 C
min max trời
3G10 3,8 13,5 17 1,83 87 75
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 0,8
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 0,8. 87 = 62,64 (A) > Itt =15,23 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
8. Chọn cáp cho quạt tháp giải nhiệt:
Theo phơng án chọn, ta có hai tháp giải nhiệt giống nhau,sử dụng hai quạt li
tâm giống nhau nên ta chỉ cần tính chọn cáp cho một động cơ quạt , động cơ còn
lại chọn tơng tự.
Thông số của động cơ quạt tháp giải nhiệt:
Pđc = 1,5 (KW)
U = 380 V
Cosϕ = 0,85
η = 0,81
⇒ dòng điện tính toán của động cơ là:
1,5
Itt = = 3,3 (A)
Pdc
=
3 .η .U dm . cos ϕ
3.0,81.0,38.0,85
Tiết diện của cáp cần chọn:
3,3
= 1,65 (mm2)
F= =
I
J KT
2
Chuẩn hóa chọn cáp có F =2,5 mm2
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) ở 20 0 C
Lõi Vỏ trong nhà ngoài
trời
min
max
64
3G2,5 1,8 10,5 13 7,41 41 31
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 0,8 ( vì trong rãnh có 4 sợi cáp)
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 0,8. 41 = 29,52 (A) > Itt =3,3 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
9. Chọn cáp cho quạt gió dàn bay hơi.
Theo phơng án chọn, ta có 3 dàn bay hơi giống nhau, sử dụng ba quạt li tâm
giống nhau nên ta chỉ cần tính chọn cáp cho một động cơ quạt , động cơ còn lại
chọn tơng tự.
Thông số của động cơ quạt dàn bay hơi:
P = 15 (KW)
U = 380 V
Cosϕ = 0,88
⇒ dòng điện tính toán của động cơ là:
15
Itt = = 26 (A)
Ptt
=
3 .U dm .cos ϕ
3.0,38.0,88
Tiết diện của cáp cần chọn:
26
= 13 (mm2)
F= =
I
J KT
2
Chuẩn hóa chọn cáp có F =16 mm2
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) ở 20 0 C
Lõi Vỏ trong nhà ngoài
trời
min max
3G16 4,8 15,5 19,5 1,15 113 100
65
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 0,9
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 0,9.113 = 91,53 (A) > Itt =26 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
10. Chọn cáp cho hệ thống chiếu sáng:
Công suất tính toán: PCS = 0,39 (KW)
U = 220 V
Cosϕ = 0,8
⇒ dòng điện tính toán cho chiếu sáng:
0,39
=
Ptt
Itt = = 2,2 (A)
Udm . cos ϕ
0,22.0,8
Tiết diện của cáp cần chọn:
2,2
= 1,1 (mm2)
=
F= I
J KT
2
Chuẩn hóa chọn cáp có F =1,5 mm2 loại 2 lõi:
Theo Catalog của LENS chọn loại cáp trên có các thông số nh sau:
r0 (ς/km)
F d (mm) ICP (A)
(mm2) ở 20 0 C
Lõi Vỏ trong nhà ngoài
trời
min max
3G1,5 1,4 9,2 11 12,1 31 23
kiểm tra theo điều kiện phát nóng của cáp đã chọn :
K1 .K2. Icp ≥ Itt
K1 = 0,9
K2 = 1
Có K1 .K2. Icp = 0,9. 1. 37 = 33,3 (A) > Itt =2,2 (A)
Vậy chọn cáp trên là hợp lí.
C: Chọn Aptomat ( hay còn gọi là máy cắt hạ áp)
Aptomat là khí cụ tự động ngắt mạch điện khi có sự cố: Quá tải, ngắn
66
mạch,điện áp thấp, công suất ngợc trong mạch điện hạ áp.
Đôi khi aptomat cũng đợc dùng để đóng, cắt không thờng xuyên các mạch
điện ở chế độ bình thờng. Yêu cầu đối với máy cắt hạ áp nh sau:
+ Chế độ làm việc định mức của aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn,
nghĩa là trị số dòng điện định mức chảy qua aptomat lâu bao nhiêu cũng đợc. Mặt
khác mạch vòng dẫn điện của nó phải chịu đợc dòng điện ngắn mạch lớn khi có
ngắn mạch lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng.
+ Aptomat phải cắt đợc trị số dòng điện ngắn mạch lớn có thể đến vài chục
kiloampe. Sau khi cắt dòng điện ngắn mạch, aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc
tốt ở dòng điện định mức.
+ Để nâng cao tính ổn định nhiệt và ổn định điện độngcủa các thiết bị điện,
hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, aptomat phải có thời gian cắt
bé.
Những thông số cơ bản của aptomat bao gồm:
- Dòng điện định mức: Iđm
- Điện áp định mức: Uđm
- Dòng điện ngắt giới hạn .
- Thời gian tác động.
+ Thời gian tác động của aptomat là một thông số quan trọng, thời gian này đ-
ợc tính từ lúc xảy ra sự cố đến khi mạch điện bị ngắt hoàn toàn.
t = t0 + t1 + t2
Trong đó:
t0: Thời gian từ lúc xảy ra ngắn mạch đến khi dòng điện đạt trị số tác động I=
Itđ . Thời gian t0 phụ thuộc vào giá trị của dòng điện khởi động và tốc độ tăng của
dòng điện , phụ thuộc vào thông số của mạch điện ngắt.
t1: Thời gian kể từ khi I = Itđ đến khi tiếp điểm của aptomat bắt đầu chuyển
động, thời gian này phụ thuộc vào các phần tử bảo vệ, cơ cấu ngắt, kết cấu của tiếp
điểm, trọng lợng phần động.
t2: Thời gian cháy của hồ quang, phụ thuộc vào giá trị của dòng điện ngắt và
biện pháp dập hồ quang.
* Cấu tạo của aptomat.
67
aptomat gồm có các bộ phận chính: Hệ thống tiếp điểm, hệ thống dập hồ
quang, cơ cấu truyền động đóng, cắt aptomat và các phần tử bảo vệ.
t (s)
( I ): Vùng bảo vệ quá tải do rơ le
(i)
nhiệt đảm nhiệm.
( II ): Vùng bảo vệ ngắn mạch.
(ii)
ki
Nh vậy, dựa vào đặc tính làm việc của aptomat ta thấy khi có sự cố quá tải thì
sau một khoảng thời gian t, aptomat mới tác động, còn khi xảy ra sự cố ngắn mạch
thì aptomat tác động ngay lập tức.
Chính vì vậy, khi lựa chọn aptomat cho hệ thống, ta chỉ cần dựa theo dòng
điện tác dụng, bởi vì khi động cơ khởi động thì thời gian xảy ra quá tải đó cha đủ
để aptomat tác động.
Nguyên lí làm việc của aptomat: sự quá tải đợc phát hiện nhờ tấm lỡng kim,
còn ngắn mạch đợc phát hiên nhờ điện từ ( nam châm dòng điện cực đại ).
1. Chọn aptomat cho động cơ máy nén.
- Động cơ máy nén có công suất tiêu thụ tính toán là:
PMN = 55 (KW)
- Dòng điện tính toán :
Itt = 92 (A)
Theo Catalog v ề aptomat do LG chế t ạo ta ch ọn lo ại aptomat có các
thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
225AF ABH-103A 600 3 125 25 3
2. Chọn aptomat cho động cơ bơm nớc giải nhiệt.
- Động cơ bơm có công suất tiêu thụ tính toán là:
PB = 7,5 (KW)
B
- Dòng điện tính toán :
68
Itt = 14,63 (A)
T heo Catalog v ề a ptomat do LG ch ế t ạ o ta ch ọ n lo ạ i aptomat :
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
100AF ABH-103A 600 3 20 5 3
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
3. Chọn aptomat cho động cơ quạt tháp giải nhiệt.
- Động cơ quạt có công suất tiêu thụ tính toán là:
PBH = 1,5 (KW)
- Dòng điện tính toán :
Itt = 3,3(A)
Theo Catalog về aptomat do LG chế tạo ta chọn loại aptomat có các thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA)
100AF ABE- 600 3 5 5
103A
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
4. Chọn aptomat cho động cơ quạt dàn lạnh.
- Động cơ quạt dàn lạnh có công suất tiêu thụ tính toán là:
PQL = 15(KW)
- Dòng điện tính toán :
Itt = 26(A)
Theo Catalog v ề aptomat do LG ch ế t ạo ta ch ọn lo ại aptomat có các
thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
100AF ABH-103A 600 3 30 10 3
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
5. Chọn aptomat tổng cho một tổ máy:
- Công suất tiêu thụ tính toán của một tổ máy là
PH= 81(KW)
69
- Dòng điện tính toán :
Itt = 131(A)
Theo Catalog v ề aptomat do LG ch ế t ạo ta ch ọn lo ại aptomat có các
thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
100AF ABS- 403A 600 3+1 250 22 3
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
6. Chọn aptomat cho chiếu sáng.
- Công suất điện dành cho chiếu sáng là:
PCS = 0,39 (KW)
- Dòng điện tính toán :
Itt = 2,2(A)
Theo Catalog v ề aptomat do LG ch ế t ạo ta ch ọn lo ại aptomat có các
thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
100AF ABE- 53A 600 2 5 2,5 1
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
7. Chọn aptomat tổng của toàn trạm lạnh.
P = 320 (KW)
- Dòng điện tính toán :
I = 461(A)
Theo Catalog v ề aptomat do LG ch ế t ạo ta ch ọn lo ại aptomat có các
thông số:
Loại Kiểu Uđm(V) Số cực Iđm(A) IC(KA) số lợng(cái)
800AF ABS- 403A 600 3+1 500 22 1
( Tra theo bảng 3.1 trang 146- sổ tay tra cứu TBĐ )
D. Chọn tủ điện và thanh cái:
Để đơn giản và gọn ta chọn tủ phân phối thiết kế theo sơ đồ điện và kích thớc
của các thiết bị điện đặt trong tủ.
70
1. Chọn thanh cái cho tủ phân phối:
Dòng điện tính toán tổng toàn trạm là
Itt = 461 (A)
Tra bảng 7.2 trang 362 – sổ tay tra cứu TBĐ chọn đợc thanh cái đồng:
Kích thớc: 60x10 mm
Dòng điện cho phép: Icp = 1175 (A)
Trong tủ phân phối gồm một aptomat tổng, ba thanh cái đặt nằm ngang, thiết
bị bảo vệ điện áp và các thiết bị đo lờng.
Cáp dẫn về tủ động lực và tủ chiếu sáng đợc nối vào thah cái của tủ bởi các
bulông
Số lợng thanh cái là 3
Chiều dài thanh cái là: l = 80 (cm)
Khoảng cách giữa hai thanh cái liên tiếp là 15 cm, thanh cái gắn lên tủ nhờ sứ
treo hai đầu.
2. Chọn thanh cái cho tủ động lực
Dòng điện tính toán: Itt = 131(A)
Chọn thanh cái bằng đồng có kích thớc : 60x 8 mm
Dòng điện cho phép: ICP = 1320 (A)
Chiều dài thanh cái: L = 60 cm
Khoảng cách giữa hai thanh cái đặt gần nhau là 10 cm, đặt nằm ngang nhờ sứ
treo hai đầu.
Trong mỗi tủ động lực đặt 4 aptomat , 4 công tắc tơ của 4 động cơ với 3 thanh
cái
Ngoài ra, trong tủ còn đợc bố trí các thiết bị bảo vệ và thiết bị điều khiển.
E. Chọn bị bảo vệ điện áp cho trạm.thiết
Chọn loại rơ le kĩ thuật số EVR ( Electronic Voltage Relay ) do hãng
SAMWHA chế tạo.
EVR có tác dụng bảo vệ quá áp, thấp áp, mất pha, mất đối xứng pha, ngợc thứ
tự pha.
EVR có các thông số:
71
- Điện áp của rơ le: U = 380 (V)
- Bảo vệ quá điện áp khi điên áp là: 380 4 460 (V). Thời gian tác động từ 0,5
4 20 (s)
- Bảo vệ thấp áp khi điên áp là: 3004380(V). Thời gian tác động 1 45(s)
- Bảo vệ mất đối xứng với thời gian tác động là 0,5 s
Đối với rơle này, nhiêm vụ chính là bảo vệ quá áp cho hệ thống điện của trạm
điều hòa không khí và chỉ cần đặt rơle này tại vị trí của aptomat tổng thì có thể bảo
vệ điện áp cho toàn hệ thống.
F. Chọn các thiết bị đo lờng:
+ Tính chon biến dòng
1. Yêu cầu của tính chọn biến dòng
Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện lớn (sơ cấp) thành
dòng điện cực đại là 5A (dòng thứ cấp) để cung cấp cho thiết bị đo lờng, bảo
vệ rơle và tự động hoá. Máy biến dòng lựa chọn theo điều kiện điện áp,
dòng điện, phụ tải phía thứ cấp, cấp chính xác và kiểm tra theo điều kiện ổn
định điện động và ổn định nhiệt. Ngoài ra lựa chọn BI phải phù hợp với nơi
lắp đặt nh: trong nhà, ngoài trời, lắp trên thanh cái, lắp xuyên tờng.
2. Chọn cac biến dòng
Với dòng điện 461 A tra bảng phụ lục máy biến dòng điện ta chọn máy biến
dòng TKM- 05 có dòng 800/5 A do Liên Xô xhế tạo với các thông số:
- Cấp chính xác: 0,5
- Công suất định mức: 10 VA
- Phụ tải thứ cấp: 0,4 Ω
- điện áp định mức: 500 V
+ Chọn một Vôn kế để đo điện áp có cấp chính xác 0,5 và một bộ chuyển
mạch Vôn.
+ Chọn một đồng hồ đo Cosϕ.
G. kiểm tra cosω của toàn hệ thống cung cấp điện:
Theo kết quả tính toán từ phần trớc ta có: cosω = 0,885
Do đó không cần bù cosω cho hệ thống.
H.Tính chọn khởi động từ
1.Giới thiệu về khởi động từ.
72
Khởi động từ là khí cụ điện dùng để đóng cắt, đảo chiều quay, và bảo vệ quá
tải động cơ điện xoay chiều 3 pha rôto lòng sóc. Cấu tạo của khởi động từ gồm
công tắc tơ điện xoay chiều và rơ le nhiệt lắp trong một hộp. Khởi động từ có một
công tắc tơ gọi là khởi động từ đơn, thờng dùng để đóng cắt động cơ điện. Khởi
động từ có hai công tắc tơ là khởi động từ kép thờng dùng để đảo chiều quay động
cơ điện. Trong hệ thống máy lạnh trung tâm ta chọn khởi động từ đơn đóng cắt
trực tiếp không thờng xuyên kiểu kín diện áp cuộn hút 220 V.
Cách lựa chọn khởi động từ: Để thuận tiện cho khởi động động cơ rôto lòng
sóc, các nhà chế tạo đã không những cho thông số dòng điện định mức của khởi
động từ mà còn cho cả công suất động cơ điện mà khởi động từ có thể phục vụ cho
việc đóng cắt. Để xác định dòng điện định mức của khởi động từ ta cần xác định trị
số dòng điện định mức của động cơ điện trong chế độ làm việc dài han, ngắn hạn
hay ngắn hạn lặp lại sao cho dòng điện làm việc của động cơ điện đi qua tiếp điểm
chính không vợt quá giá trị định mức của khởi động từ.
Với động cơ điện 3 pha rôto lồng sóc thời gian khởi động ngắn, trong khí đó
dòng điện ngắt của khởi động từ gấp 10 lần dòng định mức. Còn chế độ khởi động
động cơ thời gian khởi động ngắn, dòng khởi động không lớn lắm (5-7)Iđm nên
chọn dòng định mức của khởi động từ bằng dòng định mức của động cơ.
2. Khái niệm chung về CTT.
CTT là khí cụ dùng để đóng cắt thờng xuyên các mạch điện động lực từ xa
bằng tay hay tự động.
Việc đóng cắt CTT có tiếp điểm có thể thực hiện nhờ nam châm điện, thủy
lực hay khí nén. Thông thờng ta gặp loại đóng, cắt bằng NCĐ.
Các thông số chủ yếu của CTT.
- Điện áp định mức.
- Dòng điện định mức Iđm : Là dòng điện đi qua tiép điểm chính của CTT
trong chế độ làm việc gián đoạn lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian tiếp điểm
của CTT ở trạng thái đóng không lâu quá 8 giờ.
Nếu CTT đợc đặt trong tủ điện thì dòng điện định mức phải lấy thấp hơn 10%
do điều kiện làm mát kém.
Ở chế độ làm việc lâu dài, nghĩa là khi tiếp điểm của CTT ở trạng htái đóng
lâu hơn 8 giờ thì dòng điện định mức của CTT phải lấy thấp hơn khoảng 20%, do ở
chế độ này lợng oxit kim loại trên bề mặt tiếp điểm tăng làm tăng điện trở tiếp xúc
và làm cho nhiệt độ tiếp điểm tăng quá trị số cho phép.
- Điện áp cuộn dây: Ucddm
- Số cực: Là số cắp tiếp điểm chính của CTT.
- Số cặp tiếp điểm phụ.
73
- Khả năng cắt và khả năng đóng: Là giá trị dòng điện cho phép đi qua tiếp
điểm chính khi cắt dòng ngắn mạch ( IN ) hoặc khi đóng. Chẳng hạn CTT xoay
chiều dùng để khởi động động cơ điện xoay chiều ba pha roto lồng sóc cần phải có
khả năng đóng từ 447 lần Iđm.
Khả năng cắt của CTT điện xoay chiều đạt 10Iđm với phụ tải điện cảm.
3. Chọn CTT.
+ Chọn CTT cho động cơ máy nén:
Ta có: Ptt = 55 (KW)
Itt = 92 (A)
Tra Catalog CTT do hãng LG chế tạo ta đợc:
- Loại: AC3- SMC- 80P (3 Pha)
- Công suất định mức: 55 ( KW )
- Dòng điện định mức: 105( A )
- Tần số thao tác: 1200 lần/ giờ
- Số tiếp điểm phụ: 2 thờng đóng và 2 thờng mở.
- Điện áp cuộn dây: 220 ( V )
+ Chọn CTT cho động cơ bơm nớc làm mát:
Ta có: Ptt = 7,5 (KW)
Itt = 14,63 (A)
Tra Catalog CTT do hãng LG chế tạo ta đợc:
- Loại: AC3-SMC- 20P (3 Pha)
- Công suất định mức: 11 ( KW )
- Dòng điện định mức: 22( A )
- Tần số thao tác: 1800 lần/ giờ
- Số tiếp điểm phụ: 2 thờng đóng và 2 thờng mở.
- Điện áp cuộn dây: 220 ( V )
+ Chọn CTT cho động cơ quạt gió tháp giải nhiệt:
Ta có: Ptt = 1,5(KW)
Itt = 3,3 (A)
Tra Catalog CTT do hãng LG chế tạo ta đợc:
74
- Loại: AC3- SMC- 10P (3 Pha)
- Công suất định mức: 5,5( KW )
- Dòng điện định mức: 12( A )
- Tần số thao tác: 1800 lần/ giờ
- Số tiếp điểm phụ: 2 thờng đóng và 2 thờng mở.
- Điện áp cuộn dây: 220 ( V )
+ Chọn CTT cho động cơ quạt dàn bay hơi:
Ta có: Ptt = 15 (KW)
Itt = 26 (A)
Tra Catalog CTT do hãng LG chế tạo ta đợc:
- Loại: AC3- SMC- 25P (3 Pha)
- Công suất định mức: 15 ( KW )
- Dòng điện định mức: 30( A )
- Tần số thao tác: 1800 lần/ giờ
- Số tiếp điểm phụ: 2 thờng đóng và 2 thờng mở.
- Điện áp cuộn dây: 220 ( V )
Chọn tơng tự cho động cơ quạt gió hồi.
4. CHỌN RƠ LE NHIỆT.
a. Khái niêm chung:
Rơ le nhiệt là khí cụ điện tự động đóng, cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn về nhiệt
của các thanh kim loại. Trong mạch điện công nghiệp nó đợc dùng để bảo vệ quá
tải cho các động cơ điện. Khi đó rơ le nhiệt đợc lắp kèm với CTT.
b. Chọn rơ le nhiệt bảo vệ quá tải cho động cơ:
+ Chọn rơle nhiệt cho động cơ máy nén:
Có: Itt = 92 (A)
Tra Catalog rơ le nhiệt do hãng LG chế tạo ta chọn loại có thông số:
- Kí hiệu: GTH-150/3
- Dải điều chỉnh dòng điện: 85 4 95 (A)
+ Chọn rơle nhiệt cho động cơ bơm nớc làm mát:
Có: Itt = 14,63 (A)
Tra Catalog rơ le nhiệt do hãng LG chế tạo ta chọn loại có thông số:
75
- Kí hiệu: GTH-40/3
- Dải điều chỉnh dòng điện:12 4 18 (A)
+ Chọn rơle nhiệt cho động cơ quạt gió tháp giải nhiệt:
Có: Itt = 3,3 (A)
Tra Catalog rơ le nhiệt do hãng LG chế tạo ta chọn loại có thông số:
- Kí hiệu: GTH-22/3
- Dải điều chỉnh dòng điện: 2,54 4 (A)
+ Chọn rơle nhiệt cho động cơ quạt gió dàn bay hơi :
Có: Itt = 26 (A)
Tra Catalog rơ le nhiệt do hãng LG chế tạo ta chọn loại có thông số:
- Kí hiệu: GTH-90/3
- Dải điều chỉnh dòng điện: 22 4 30 (A)
CHƠNG V
TÍNH TOÁN - THIẾT KẾ HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN - BẢO VỆ
I- ĐẶC ĐIỂM CỦA PHỤ TẢI:
Trong trạm điều hoà không khí trung tâm này, phụ tải chủ yếu và cũng là
phụ tải chính là các động cơ không đồng bộ 3 pha rôtor lồng sóc. Chính vì vậy ta
có các đặc điểm sau:
- Động cơ công suất rôtor lồng sóc là loại máy biến đổi điện năng 3 pha
thành cơ năng. Nó hoạt động dựa trên nguyên tắc của hiện tợng cảm ứng điện
từ.
- Hệ số công suất cos ϕ và hiệu suất η lớn,
+ momen khởi động lớn thích hợp với phụ tải lớn và có chế độ khởi động
nặng nề, hệ số trợt của động cơ lớn hơn các loại động cơ thông thờng khác (7% so
với các loại thông thờng có hệ số trợt vào khoảng 5%).
76
- Dải công suất làm việc lớn, từ vài oát đến vài trăm kilôoát.
- Hoạt động tin cậy, độ ồn nhỏ, độ bền cao, dễ kiểm soát tốc độ.
- Kết cấu đơn giản, ít hỏng, dễ sửa chữa, khi hoạt động không phát sinh tia
lửa điện, không gây nhiễu cho các thiết bị khác.
- Tuy nhiên sử dụng động cơ không đồng bộ 3 pha rô to lồng sóc thì đặc tính
cơ cũng khó thay đổi, khó thay đổi tốc độ, dòng khởi động lớn, đấu nối tổ dây
phức tạp.
II - CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN - BẢO
VỆ:
1. Thiết bị bảo vệ điện áp EVR: (Electronic Voltage Relay).
Hiện nay ngành điện của nớc ta đang trên đà phát triển mạnh nhng xét về
chất lợng điện năng thì vẫn cha đảm bảo, cụ thể là điện áp của lới điện vẫn cha ổn
định hoàn toàn, có đôi khi điện áp tăng quá cao, có khi quá thấp gây ảnh hởng đến
các thiết bị điện.
Hơn nữa, với lới điện của ta hiện nay nhiều khi xảy ra sự cố, chẳng hạn nh
mất pha, đổi thứ tự pha của lới khi vận hành, bảo trì và sửa chữa…. Chính vì thế ta
phải chọn các thiết bị bảo vệ điện áp cho các thiết bị điện trong trạm.
Nhng đối với trạm điều hoà không khí trung tâm phụ tải chính là các động
cơ và khi khởi động thờng hay gây sụt áp của lới điện, nh vậy vấn đề cần đặt ra ở
đây là chọn các thiết bị điện áp là: Khi điện áp hệ thống sụt áp xuống thoáng qua
trong giới hạn cho phép (khi khởi động cơ có công suất lớn) thì không đợc tác
động, khi sự cố về điện áp thực tế xảy ra thì tác động nhanh bằng cách cắt mạch
điện ra khỏi hệ thống điện. Để đáp ứng những yêu cầu đặt ra ở trên ta chọn rơle kỹ
thuật số loại EVR của hãng SAMWHA chế tạo.
EVR có tác dụng: Bảo vệ quá áp, bảo vệ thấp áp, mất pha, mất đối xứng.
Theo Catalog Rơle kỹ thuật số của hãng SAMWHA, ta chọn rơle với các thông số
kỹ thuật sau:
+ Điện áp của rơle : 380v.
+ Bảo vệ quá điện áp : 380v - 460v.
+ Thời gian tác động có thể từ: 0,5s - 2s.
+ Bảo vệ thấp áp khi điện áp là: 300v - 380v.
+ Bảo vệ mất đối xứng với thời gian tác động là 0.5s.
77
Loại rơle này có 3 đầu vào trực tiếp vào lới, có 2 đèn hiệu. Khi điện áp
bình thờng, tiếp điểm thờng mở NO thông (đèn xanh sáng), mạch điều khiển hoạt
động bình thờng. Khi có sự cố tiếp điểm NC (thờng đóng) thông và NO (thờng
mở) khoá, cắt mạch điều khiển không hoạt động đợc.
Sơ đồ lắp đặt và sơ đồ tác động EVR nh sau:
L1
MC ON
NO
T
NC
MC
COM
S
R1 NC
NO
MC
Reset
R R2
M¸y c¾t
CONT
R1,R2: Reset
COM L2
M¹ch lôc EVR
M¹ch ®iÒu khiÓn EVR
2. Thiết bị bảo vệ khi sự cố ngắn mạch trong mạch điều khiển: Cầu chì
Khi hệ thống điều khiển của trạm điều hoà không khí trung tâm có sự cố
ngắn mạch xảy ra thì cầu chì bị đứt và cắt điện toàn bộ mạch điều khiển
3. Thiết bị bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch trong mạch động lực: Aptomat .
Khi hệ thống điện của trạm điều hòa không khí có sự cố ngắn mạch thì
aptomat cắt điện toàn bộ mạch điện ra khỏi hệ thống. (Cấu tạo - nguyên lý làm việc
của Aptomat đã trình bày phần tính chọn AP).
4. Thiết bị bảo vệ khi động cơ làm việc quá tải: RN
Khi động cơ trong hệ thống lạnh bị quá tải thì rơle nhiệt có nhiệm vụ cắt
mạch ra khỏi hệ thống.
Ký hiệu
78
Thiết bị này còn có nhiệm vụ bảo vệ mất pha nhng chậm hơn so với EVR rất
nhiều.
(Nguyên lý làm việc của RN đã đợc trình bày trong phần trớc)
5. Thiết bị đóng cắt bình thờng (k)
Khi khởi động hoặc cắt các phụ tải ra khỏi lới bằng tay hoặc tự động đợc
thực hiện bởi các công tắc tơ (cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chức năng của công
tắc tơ đã trình bày ở phần tính chọn công tắc tơ).
6. Thiết bị tự động xử lý nhiệt độ (Thermostart)
Therostat là thiết bị dùng để đặt nhiệt độ lạnh cho buồng lạnh nhằm điều
khiển năng suất lạnh của hệ thống lạnh cũng nh tiết kiệm năng lợng khi hệ thống
lạnh hoạt động.
Nguyên lý làm việc của Thermostart:
4 2 1 3 5
Hình 5.2.Sơ đồ nguyên lí theo Thermostart
1. Tiếp điểm.
2. Loxo nén
3. Bình giãn nở nhiệt có thể điều chỉnh đợc nhờ vít điều chỉnh.
4. Vít điều chỉnh nhiệt độ đặt.
5. Đầu cảm biến nhiệt độ đợc đặt ở ngoài để đo nhiệt độ phòng lạnh.
Thermostart làm việc dựa trên sự giãn nở thể tích của không khí nén trong
bình giãn nở.
Bình thờng khi nhiệt độ phòng bằng nhiệt độ đặt bình, giãn nở 3 ở trạng thái
bình thờng, tiếp điểm 1 bị chèn và đóng khi đó Loxo 2 bị nén lại. Khi nhiệt độ
trong phòng nhỏ hơn nhiệt độ đặt thì bình giãn nở 3 co lại, tiếp điểm 1 mở ra.
79
Khi nhiệt độ trong phòng tăng lên thì bình giãn nở 3 ép tiếp điểm 1 đóng lại,
máy nén hoạt động lại bình thờng.
Muốn điều chỉnh nhiệt độ đặt ta chỉ việc điều chỉnh độ căng của lò xo 2
bằng cách vặn vít điều chỉnh 4. Sự thay đổi của lực căng lò xo dẫn tới sự thay đổi
chiều dài của bình dãn nở do đó làm thay đổi khoảng cách từ bình dãn nở đến tiếp
điểm của rơ le.
7. Thiết bị tự động xử lí độ ẩm: ( humidistart )
Bộ điều khiển độ ẩm gồm hai phần tử: Phần tử cảm biến độ ẩm và phần tử
truyền tín hiệu.
Phần tử cảm biến độ ẩm tơng tự nh cảm biến nhiệt độ, dựa trên nguyên lý
một số tính chấtcủa vật chất thay đổi ( sự giãn nở, điện trở) khi hút ẩm (độ ẩm tơng
đối của không khí thay đổi ). Có hai loại cảm biến đợc dùng nh sau:
+ Loại dùng chất hữu cơ:
một số chất hữu cơ nh tóc, len, giấy, lớp da mỏng của động vật … khi hút
ẩm ( độ ẩm tơng đối thay đổi ) sẽ gây nên sự co giãn. Ví dụ tơng tự nh cảm biến
nhiệt độ loại thanh lỡng kim loại, ở đây là hai chất hữu cơ có độ hút ẩm khác nhau.
Khi độ ẩm tơng đối của không khí thay đổi và do có độ hút ẩm khác nhau nên hai
chất này cũng dãn nở khác nhau và làm cong gây chyển động.
+ Loại điện trở:
Ngời ta sử dụng môt lớp màng mỏng gồm các hạt muối hút ẩm. Muối hút
ẩm này có điện trở thay đổi khi độ ẩm tơng đối của không khí thay đổi. Loại cảm
biến độ ẩm cảm biến độ ẩm này dùng cho bộ điều khiển độ ẩm điện tử.
Sự điều chỉnh Humidistart cũng có nguyên lý tơng tự nh ở Thermostart.
8. Rơle áp lực nớc: (RALN):
Để đảm bảo sự ràng buộc khởi động lần lợt của các động cơ cũng nh sự đảm
bảo sự an toàn cho hệ thống lạnh ta dùng rơle áp lực nớc.
Ví dụ: Khi bơm nớc giải nhiệt bị mất nớc mồi, trong khi đó ta vẫn khởi động
tổ máy thì nguy hiểm h hại các thiết bị lạnh sẽ xảy ra, chính vì thế để đảm
bảo an toàn cho hệ thống lạnh, ta dùng rơle áp lực nớc. Theo sự ràng buộc nếu rơle
áp lực nớc không đóng thì tất cả các động cơ sau đó nó đều không khởi động đợc.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của RALN nh sau:
5
1: Tiếp điểm
80
1
2: Bình co dãn
3: Nớc
4: Đờng ống dẫn nớc
Hình 4.3. sơ đồ cấu tạo của RALN
Ký hiệu:
Nguyên lý hoạt động:
Bình thờng khi không có nớc hoặc nớc ở áp suất thấp thì tiếp điểm 1 mở.
Khi có nớc ở áp suất cao, bình giãn nở 2 đẩy tiếp điểm 1 đóng lại.
Khi muốn điều chỉnh áp suất tác động cho rơ le áp lực nớc ta điều chỉnh vít
5 để điều chỉnh khoảng cách giữa tiếp điểm tĩnh cố định và tiếp điểm động gắn trên
đầu hộp xếp.
9. Rơle thời gian (T).
Rơle thời gian là một thiết bị đóng cắt mạch điện theo thời gian đã định trớc.
Có thể phân làm 2 loại rơle theo chức năng.
- Rơle thời gian trễ hút (đóng chậm):
- Rơle thời gian trễ nhả: (Mở chậm).
Trong đó có các loại tiếp điểm của rơle thời gian bao gồm:
- Loại thờng mở, đóng chậm.
- loại thờng mở, mở chậm.
- Loại thờng đóng, đóng chậm.
- Loại thờng đóng, mở chậm.
- Loại tiếp điểm thờng ( đóng mở không theo thời gian ).
81
10. Rơle trung gian: (RTG)
Do yêu cầu đóng cắt mạch điện ở nhiều vị trí khác nhau, trong khi đó rơle
điều khiển chính không đủ tiếp điểm để thực hiện ta dùng rơle trung gian.
11. Rơle áp suất:
Rơle áp suất dùng để bảo vệ cho các thiết bị lạnh trong hệ thống lạnh khi
làm việc. Rơle áp suất thờng có 2 loại:
Rơle áp suất cao: (RAC).
Rơle áp suất thấp: (RAT)
Nguyên lý làm việc của rơle áp suất:
Bình thờng khi không có sự cố xảy ra thì rơle áp suất luôn có tiếp điểm
đóng. Khi có sự cố xảy ra tiếp điểm ở trạng thái mở cắt mạch điện ra khỏi hệ
thống.
12. Bộ sởi dầu:
Trong máy lạnh freon do môi chất lạnh hòa tan dầu nên khi ngừng máy, môi
chất lạnh bị dầu hấp thụ. Khi khởi động, áp suất trong cacte giảm đột ngột làm cho
môi chất lạnh bay hơi gây hiện tợng sủi bọt dầu mạnh, dầu bị cuốn vào xi lanh gây
va đập thủy lực, máy nén làm việc nặng nề, khởi động khó khăn, dầu bốc khỏi máy
nén, máy nén thiếu dầu dễ bị hỏng hóc, trục trặc. Để tránh hiện tợng trên cần bố trí
bộ sởi dầu cho cacte trớc khi khởi động máy, đặc biệt trong các trờng hợp dừng
máy dài ngày.
Bộ sởi dầu là các điện trở có hình dáng, kết cấu thích hợp có thể đặt ngoài
hay đặt trong cacte.
+ Khi nhiệt độ dầu quá lớn làm giảm tác dụng của quá trình bôi trơn, do đó
cần khống chế nhiệt độ dầu không vợt quá giới hạn cho phép. Điều đó càng quan
trọng trong điều kiện vận hành khắc nghiệt về mùa hè ở Việt Nam. Thông thờng
các nhà chế tạo yêu cầu nhiệt độ dầu phải nhỏ hơn 600C. Nếu vợt quá giới hạn trên
dầu ở các ổ trục, bạc biên có thể bị cháy, các bề mặt ma sát có thể bị cháy
hoặc bị bó, gây hỏng hóc nặng nề cho máy nén. Nhiệt độ dầu trong máy nén cần
giữ ở một khoảng giá trị nhất định đảm bảo dầu bôi trơn tốt, để thực hiện đợc điều
đó ngời ta sử dụng một rơle nhiệt độ dầu. Rơ le nhiệt độ dầu có chức năng đóng
ngắt mạch cho điện trở sởi dầu khi đạt nhiệt độ yêu cầu.
13. Đèn hiệu:
82
Để nhận biết đợc sự đang làm việc hay không của một bộ phận nào đó trong
hệ thống ta dùng đèn hiệu.
Thờng đèn hiệu có: Uđm = 220v.
Pđm = 1w.
14. Nút ấn dùng để mở máy:
Để khởi động (M) hay dừng máy (D) ta dùng nút ấn. Có 3 loại nút ấn:
Nút ấn mở : M
Nút ấn dừng: D
Nút ấn dừng khẩn cấp: DKC ( emergence )
15. Công tắc chuyển mạch:
Trong mạch điện điều khiển, thờng có 2 chế độ vận hành, để thực hiện đợc
yêu cầu đó ta thờng dùng công tắc chuyển mạch.
V - THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN - BẢO VỆ:
1. Yêu cầu của mạch điều khiển:
+ Khi khởi động các động cơ trong cùng một tổ máy, cần phải tuân theo
nguyên tắc thứ tự và phải có thời gian trễ để khởi động lần lợt.
+ Nếu không có sự cố thì các động cơ làm việc bình thờng, tổ máy lạnh đó
hoạt động.
+ Quạt gió lạnh luôn làm việc.
+ Sự hoạt động của từng máy nén trong hệ thống phụ thuộc vào sự tác động
của Thermostart.
+ Khi có bất cứ máy nén nào trong tổ máy hoạt động thì bơm nớc giải nhiệt
và quạt gió nóng tháp giải nhiệt phải hoạt động.
+ Khi xảy ra sự cố thì mạch điều khiển phải cắt mạch động lực ra khỏi lới,
đồng thời cắt tất cả các động cơ sau nó ra khỏi lới điện nhằm đảm bảo sự an toàn
cho hệ thống lạnh.
+ Khi sự cố xảy ra với quạt dàn lạnh thì phải cho toàn bộ tổ máy đó ngừng
hoạt động.
83
+ Khi sự cố xảy ra ở bơm nớc cho tháp giải nhiệt (động cơ khởi động sau
quạt dàn lạnh ) thì tất cả các động cơ phía sau nó đều phải ngng hoạt động.
- Đối với cả hệ thống lạnh của trạm.
+ Khi ấn nút mở (M) khởi động hệ thống, sự lần lợt khởi động của từng tổ
máy diễn ra, tức là khi tổ máy I hoạt động xong thì nổ máy II mới đợc khởi động
tiếp.
+ Khi có sự cố xảy ra đối với một tổ máy bất kỳ thì ta ấn nút (M) tổ máy còn
lại vẫn hoạt động bình thờng.
+ Khi ấn nút (D) của hệ thống, để tránh hiện tợng quá áp xảy ra trên lới điện,
ta phải dừng tuần tự từng tổ máy một.
2. Điều khiển khởi động động cơ máy nén
Trong hệ thống lạnh dù bằng cách nào thì mục đích cuối cùng là nhiệt độ của
phân xởng nằm trong phạm vi cho phép. Theo đó ta có cách tự động điều khiển
hoặc điều khiển bằng tay. Về mặt cung cấp điện thì chế độ khởi động các động cơ
là chế độ năng nề nhất, đặc biệt là động cơ có công suất lớn nh động cơ máy nén .
Do đó trớc hết ta nói về vấn đề khởi động động cơ.
Có rất nhiều cách khởi động động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc khác nhau:
khởi động băng cách thay đổi nối Y/Δ, giảm điện áp stato bằng thêm cuộn cảm hay
điện trở vào mạch stato (thiết bị tiếp điểm), sử dụng biến tần (thiết bị không tiếp
điểm).
Ta so sánh khởi động bằng thiết bị tiếp điểm và thiết bị không tiếp điểm là biến
tần.
Với biến tần đặc tính khởi động là rất tôt, khởi động thiết bị rất êm và đặc
-
tính rất đẹp. Tuy nhiên có một vấn đề là giá thành của biến tần rất đắt, chỉ
sử dụng những nơi đòi hỏi đặc tính khởi động tốt và sử dụng biến tần để
khởi động nhiều động cơ lần lợt. Mặt khác tổn thất điện năng ở biến tần là
rất lớn, cụ thể mỗi thirister có tổn thất điện áp rơi trên nó khoảng 1V, với
dòng điện của động cơ ≥ 100A làm tổn thất trên một thirister lớn (≥100
VA), với một bộ khởi động từ có 3 thirister làm tổn thất tăng lên rất nhiều.
Với thiết bị tiếp điểm điện áp rơi trên côngtắctơ khoảng 2 mV, nhỏ hơn
-
nhiều so với 1V, hơn nữa giá để mua côngtắctơ rẻ hơn nhiều so với giá
mua một biến tần. Trong khi đó khởi động động cơ của hệ thống điều hoà
trung tâm không đòi hỏi đặc tính khởi động phải đẹp. Vì vậy ta chọn phờn
pháp khởi động sử dụng thiết bị có tiếp điểm.
Tuy nhiên trong các loại thiết bị có tiếp điểm có loại khởi động thông qua cuộn
cảm, điện trở để giảm điện áp stato hoặc bằng cách đổi nối Y/Δ để giảm dòng điện
khởi động. Dùng khởi động thông qua điện trở làm tổn thất trên điện trở bằng toả
nhiệt nên không kinh tế.
Theo đó ta chọn phơng án khởi động đổi nối Y/Δ để giảm dòng điện khởi động
gây hại cho máy. Để thực hiện đợc ta dùng hai côngtắctơ có các tiếp điểm KY và
KΔ. Sơ đồ mắc mạch và điều khiển nh sau:
84
K
RN
A B C RN
K
K
KΔ T
c KΔ
T
a b KY
KY
T
KΔ
KY
M¹ch ®éng lùc M¹ch ®iÒu khiÓn
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ nh sau:
Khi có tín hiệu khởi động, cuộn dây khoá K có điện để đóng côngtắctơ K, khi
đó cuộn KY có điện đóng côngtắctơ KY để khởi động. Đồng thời cuộn dây rơle thời
gian T cũng có điện bắt đầu tính thời gian. Sau thời gian T đã đặt, tiếp điểm thờng
đóng mở chậm mở ra để cắt côngtắctơ KY, đồng thời tiếp điểm thờng mở đóng
chậm của T đóng lại làm cho cuộn dây của côngtăctơ KΔ có điện đóng côngtăctơ
KΔ. Nh vậy quá trình khởi động dã hoàn tất.
3.Kết hợp điều khiển bằng tay và tự động.
Hệ thống điều khiển điều hoà trung tâm phải đợc thiết kế bao gồm điều khiển
bằng tay và tự động. Mạch tự động cho máy chạy ở chế độ bình thờng còn điều
khiển bằng tay cho trờng hợp chạy quạt hoặc để sủa chữa một phần nào đó của hệ
thống mà không ảnh hởng đến các tổ hợp khác trong khi đang hoạt động bình th-
ờng.
Hệ thống chỉ có một động cơ ta có sơ đồ điều khiển bằng tay và tự động nh
-
sau:
Start Stop
K
RN
K
Off
On
Điều khiển tự động và bằng tay một động cơ
85
Với hệ thống điều khiển tự động nhiều mạch đồng thời thì có thể chuyển
-
mạch nhiều thớt, tuy nhiên vấn đề chuuyển mạch nhiều thớt rất cồng kềnh
và độ tin cậy không cao. Do vậy để điều khiển hệ thống điều hoà trung tâm
ta dùng rơle trung gian để điều khiển chế độ bằng tay hay tự động.
DBT
CM
RBT
DTD
RCM
Start Stop
BT
RN1
K1
Off
On
TD
Sơ đồ điều khiển tự động và bằng tay nhiều mạch
Khi ta đặt vị trí 1 tức là hệ thống làm việc chế độ bằng tay, khi đó có dòng điện
trong cuộn dây rơle trung gian RBT hút tiếp điểm bằng tay (BT) và sau đó ta dùng
tay nhấn nút khởi động lần lợt từng động cơ. Khi khoá chuyển mạch đặt ở vị trí 2
tức là chế độ tự động thì cuộn dây RTĐ có điện hút tiếp điểm thờng mở TĐ đóng lại
và sau đó các động cơ sẽ tự động lần lợt đóng lại.
4.Khởi động lần lợt.
Trong thực tế các động cơ lớn ngời ta không cho khởi động đồng thời vì khi
khởi động đồng thời gây ra hiện tợng sụt áp lớn, làm cho thiếu điện áp dẫn tới
động cơ không khởi động đợc. Để khởi động lần lợt từng động cơ trong hệ thống ta
dùng bằng tay hoặc tự động.
Giả sử có 2 động cơ lần lợt là Đ1 và Đ2 đợc mắc vào mạch nh hình sau và yêu
cầu động cơ Đ1 phải đợc khởi động trớc, sau khi động cơ Đ1 khởi động rồi thì động
cơ Đ2 mới khởi động.
Ta có sơ đồ:
ATM1 ATM2 start Stop
RN1
K1
K1 K2
K1
RN1 RN2
start Stop
RN2
K2
K1
M1 M2 K2
S¬ ®å m¾c m¹ch S¬ ®å ®iÒu khiÓn b»ng tay
86
Thuyết minh nguyên tắc hoạt động của sơ đồ trên: Khi muốn khởi động động
cơ Đ1 ta nhấn nút Start của mạch điều khiển động cơ thú nhất. Khi đó cuộn dây của
côngtắctơ K1 có điện làm đóng tiếp điểm thờng mở của côngtắctơ K1, khi đó Đ1 đ-
ợc cung cấp điện và bắt đầu hoạt động. Sau đó muốn khởi động động cơ Đ2 ta nhấn
nút Start của mạch điều khiển động cơ Đ2, khi đó do tiếp điểm K1 đã đóng nên
cuộn dây K2 có điện đóng côngtăctơ K2 để khởi động động cơ Đ2. Một lý do nào
đó có thể sự sai sót của công nhân nhấn nút khởi động động cơ Đ2 trong khi cha
khởi động Đ1, do K1 mở nên cuộn dây K2 không có điện, tiếp điểm côngtăctơ K2
không đóng nên động cơ không hoạt động. Nh vậy ta thiết kế xong khởi động tuần
tự.
RN1
Off
K1
On
T
K1 RN2
T
K2
S¬ ®å ®iÒu khiÓn tù ®éng
Thuyết minh nguyến lý hoạt động của sơ đồ:
Khi nhấn nút On ở vị trí đóng thì côngtắctơ K1 bắt đầu có điện và đóng cho
động cơ Đ1 hoạt động. Đồng thời cuộn dây của rơle thời gian T bắt đầu tính thời
gian. Khi cha đạt đợc thời gian cho phép thì tiếp điểm thờng mở đóng chậm T vẫn
mở nên cuộn dây K2 cha có điện mặc dù tiếp điểm K1 đóng làm cho động cơ Đ2
cha hoạt động. Khi đạt thời gian cho phép, tiếp điểm thờng mở đóng chậm của rơle
thời gain đóng, cấp điện cho cuộn dây côngtắctơ K2 để khởi động động cơ Đ2.
Để khởi động nhiều động cơ và nhiều tổ máy lần lợt ta làm tơng tự.
V. Mạch điều khiển hệ thống
Hệ thống điều hoà trung tâm thiết kế gồm có 3 tổ hợp lạnh riêng biệt, do đó ta
thiết kế điều khiển riêng cho từng tổ hợp lạnh một. Làm nh vậy thì u điểm là mỗi
tổ hợp lạnh có điều khiển riêng biệt không ảnh hởng đến tổ hợp khác nên có thể
thay thế dễ dàng phần điều khiển. Khi hệ thống yêu cầu công suất lạnh nh vậy có
thể tháo ra và mang đi nơi khác mà không cần thiết kế lại mạch điều khiển. Gọi 3
tổ hợp đó làn lợt là tổ 1, tổ 2 và tổ 3. Khi thiết kế mạch tự động đóng cắt máy nén
để giữ cho nhiệt độ phòng trong giới hạn cho phép thì tiếp điểm của cảm biến nhiệt
độ đặt trớc máy nén của tổ 1 với thời gian tác động trễ 4 phút, đặt trớc tổ 2 với thời
gian trễ là 2 phút và đặt trớc tổ 3 không có thời gian trễ. Toàn bộ sự trễ này thông
qua rơle trung gian và rơle thời gian.
1. Kí hiệu các thiết bị trong sơ đồ:
DKC: nút dừng khẩn cấp
87
CC: Cầu chì
RBT: Rơle trug gian chế độ làm việc bằng tay.
RTĐ: Rơle trug gian chế độ làm việc tự động.
Đ1, Đ2: Đèn báo chế độ bằng tay hoặc tự động.
BT, TĐ: Các tiếp điểm rơle trung gian ở chế độ làm việc bằng tay hoặc
tự động.
Start: Nút khởi động chế độ làm việc bằng tay
Stop: Nút nhấn dừng chế độ làm việc bằng tay.
Reset: Nút khởi động lại máy bơm.
K1 ÷ K4 Các tiếp điểm và cuộn dây khởi động từ.
RN1 ÷ RN4: Rơle nhiệt bảo vệ động cơ.
T1 ÷ T4: Cuộn dây và tiếp điểm của rơle thời gian.
Thr: Cảm biến nhiệt độ khống chế nhiệt độ phòng.
RAC, RAT: Chế độ bảo vệ cao áp và thấp áp.
RSD: Điện trở sấy dầu.
Rơle khống chế nhiệt độ sấy dầu ở 500C.
RN50:
HCM: Hộp chuyển mạch.
2. Thuyết minh hoạt động của sơ đồ:
Điện áp trong mạch điều khiển lấy từ điện áp một pha của mạch động lực.
Khi áptômát của mạch động lực đóng chuẩn bị cấp điện cho động cơ sẫn sàng hoạt
động, khi đó nguồn đã có điện thì tiếp điểm của EVR đóng. Mạch điều khiển sẵn
sàng hoạt động bằng tay hoặc tự động.
• Chế độ hoạt động bằng tay.
Đặt khoá chuyển mạch HCM ở chế độ bằng tay thì cuộn dây rơle trung gian
RBt có điện và đóng tất cả các tiếp điểm BT để hoạt động chế độ bằng tay. Đèn báo
Đ1 sáng để báo hiệu chế độ. Khi đó ngời công nhân nhấn nút Start của quạt giàn
lạnh để cấp điện cho cuộn dây côngtắctơ K1, khi cuộn dây côngtắctơ K1 có điện sẽ
hút các tiếp điểm K1 lại để đóng điện.
Sau khi nhấn nút start của động cơ bơm nớc, cấp điện cho cuộn dây của
côngtắctơ K2 để đóng tiếp điểm K2 đồng thời cấp điện cho cuộn dây của rơle TN
tính thời gian. Do có tiếp điểm thờng đóng mở chậm nên động cơ bơm nớc vẫn
khởi động bình thờng. Sau thời gian TN đã đặt trớc, tiếp điểm thờng đóng mở chậm
mở ra và đồng thời tiếp điểm thờng mở đóng lại. Khi đó nếu áp lực nớc không đủ
lớn thì tiếp điểm RAN vẫn mở, nh vậy cuộn dây K2 mất điện và mở tiếp điểm K2,
dừng động cơ bơm nớc. Trong trờng hợp áp lực nớc đủ lớn thì tiếp điểm RAN đợc
đóng thì động cơ bơm nớc vẫn hoạt động bình thờng. Đồng thời với tính thời gian
để kiểm tra áp suất nớc thì cấp điện cho cuộn dây rơle thời gian T3 để tính thời gian
khởi động cho quạt tháp giải nhiệt.
Sau khi bơm nớc đợc khởi động, quạt tháp giải có công suất không lớn lắm
nên khởi động trực tiếp. Khi khởi động K3 thì đồng thời cấp điện cho rơle thời
gian T3 để tính thời gian khống chế khởi động máy nén.
Sau thời gian đã đặt T3 nhấn nút khởi động máy nén cung cấp điện cho cuộn
dây côngtắctơ K4 để đóng tiếp điểm thờng mở K4 . Máy nén có công suất lớn nên
ta dùng phơng pháp khởi động đổi nối Y/Δ. Ban đầu tiếp điểm thờng đóng mở
chậm của rơle thời gian T4 đóng để cấp điện cho cuộn dây côngtắctơ KY4, và tiếp
88
điểm thờng mở đóng chậm của T4 mở không cấp điện cho KΔ4. Sau thời gian đặt đã
chọn, rơle thời gian bắt đầu tác động, mở tiếp điểm thờng đóng mở chậm để mở
tiếp điểm của KY4 và đóng tiếp điểm thờng mở đóng chậm để đóng côngtắctơ KΔ4
vào mạch, nh vậy động cơ đã khởi động bằng đổi nối Y/Δ đã hoàn tất.
Sau các quá trình trên thì tổ máy thứ nhất đi vào hoạt động, cung cấp lạnh
cho phân xởng. Sau một thời gian để ổn định hoạt động các động cơ trong tổ thứ
nhất, công nhân khởi động tổ hợp máy lạnh thứ 2 sau đó là tổ máy thứ 3.
Chế độ tự động.
-
Đặt khoá chuyển mạch HCM ở chế độ tự động thì cuộn dây rơle trung gian
RTĐ có điện và đóng tất cả các tiếp điểm TĐ để hoạt động chế độ tự động. Đèn báo
Đ2 sáng để báo hiệu chế độ. Khi đó ngời công nhân nhán nút On của quạt giàn lạnh
để cấp điện cho cuộn dây côngtắctơ K1, khi cuộn dây côngtắctơ K1 có điện sẽ hút
các tiếp điểm K1 lại để đóng điện. Đồng thời cấp điện cho các cuộn dây của rơle
thời gian T1 .
Sau thời gian T1 tiếp điểm của rơle thời gian T1 đóng cấp điện cho cuộn dây
của côngtắctơ K2 để đóng tiếp điểm K2 đồng thời cấp điện cho cuộn dây của rơle
TN tính thời gian. Do có tiếp điểm thờng đóng mở chậm nên động cơ bơm nớc vẫn
khởi động bình thờng. Sau thời gian TN đã đặt trớc, tiếp điểm thờng đóng mở chậm
mở ra và đồng thời tiếp điểm thờng mở đóng lại. Khi đó nếu áp lực nớc không đủ
lớn thì tiếp điểm RAN vẫn mở, nh vậy cuộn dây K2 mất điện và mở tiếp điểm K2,
dừng động cơ bơm nớc. Trong trờng hợp áp lực nớc đủ lớn thì tiếp điểm để đóng
tiếp điểm RAN thì động cơ bơm nớc vẫn hoạt động bình thờng. Đồng thời với tính
thời gian để kiểm tra áp suất nớc thì cấp điện cho cuộn dây rơle thời gian T2 để tính
thời gian khởi động cho quạt tháp giải nhiệt.
Sau thời gian T2 đã đặt trớc thì tiếp điểm của rơle thời gian đóng để cấp điện
cho cuộn dây côngtắctơ K3 của quạt tháp giải nhiệt khởi động động cơ. Quạt tháp
giải có công suất không lớn lắm nên khởi động trực tiếp. Khi khởi động K3 thì
đồng thời cấp điện cho rơle thời gian T3 để tính thời gian khống chế khởi đọng
máy nén.
Sau thời gian đã đặt T3 tiếp điểm T3 đóng cung cấp điện cho cuộn dây
côngtắctơ K4 để đóng tiếp điểm thờng mở K4. Máy nén có công suất lớn nên ta
dùng phơng pháp khởi động đổi nối Y/Δ. Ban đầu tiếp điểm thờng đóng mở chậm
của rơle thời gian T4 đóng để cấp điện cho cuộn dây côngtắctơ KY4, và tiếp điểm
thờng mở đóng chậm của T4 mở không cấp điện cho KΔ4. Sau thời gian đặt đã
chọn, rơle thời gian bắt đầu tác động, mở tiếp điểm thờng đóng mở chậm để
mở tiếp điểm của KY4 và đóng tiếp điểm thờng mở đóng chậm để đóng côngtắctơ
KΔ4 vào mạch, nh vậy động cơ đã khởi động bằng đổi nối Y/Δ đã hoàn tất.
Trong hệ thống điều khiển trên ta chọn các loại rơle thời gian để khởi động
lần lợt và bảo vệ bơm nớc với thời gian tác động trễ là:
- T1 ÷ T4: Thời gian tác động là 10s
- TN: Thời gian tác động là 2 phút.
89
CHUYÊN ĐỀ
BẢO VỆ MẤT PHA CHO ĐỘNG CƠ 3 PHA
I. NGUYÊN NHÂN VÀ ẢNH HỞNG KHI ĐỘNG CƠ BỊ MẤT PHA
1. Nguyên nhân gây mất pha
Mất pha phía cao áp xảy ra khi nguồn lới bị mất một pha. Hay khi cầu chì tự
rơi ở cao áp tác động không đúng dẫn đến mất một pha. Đối với mạch bảo vệ cao
áp bằng cầu dao – cầu chì cao áp thì cũng là do dây chảy của cầu chì ở một pha tác
động không chuẩn xác dẫn đến mất pha.
Mất pha ở hạ áp thờng là do 3 tiếp điểm chính đóng cắt của khởi động từ
đóng cắt dòng lớn, lực điện động lớn hồ quang sinh ra lớn làm tiếp điểm bị mòn rỗ
dẫn đến khi đóng cắt tiếp điểm dù đã đóng nhng thực tế là không tiếp xúc nên vẫn
gây mất một pha (mất pha do tiếp xúc của tiếp điểm).
Hay là do hở mạch xảy ra khi dây bị đứt hay mối nối và các đầu nối bị lỏng
dây tuột ra.
2. ảnh hởng tới thiết bị điện
Khi lới mất một pha động cơ không thể khởi động đợc.
Động cơ điện khi đang làm việc khi bất cứ 1 dây pha nào bị mất thì dòng
của pha bị mất giảm xuống 0. Còn dòng của 2 pha còn lại sẽ tăng lên rất cao lớn
hơn 1,5 I trung bình của motơ. Khi động cơ đủ 3 pha thì I = Iđm mỗi pha kéo đầy tải
khi mất một pha còn 2 pha kia phải kéo cả động cơ đẫn đến 2 pha này bị quá tải.
2/3 công suất nguồn kéo đầy tải nên trên mỗi pha còn laị I tăng 1,5 Iđm (tùy thuộc
vào động cơ chạy đợc bao nhiêu % của tải hay nói cách khác là nó chạy đợc bao
nhiêu % công suất động cơ) nhng tổng 3 pha vẫn không thay đổi và vẫn = 0. Động
cơ vẫn tiếp tục làm việc nhng do mất pha sẽ sinh ra từ trờng thứ tự ngợc (từ trờng
elíp) làm động cơ quay lừ lừ rất chậm và kêu rất to nhiệt độ của máy tăng nhanh
gây phát nóng. Nếu để thời gian lâu sẽ cháy động cơ.
+ khi mất 1 pha động cơ sẽ mất đối xứng và sẽ tiêu thụ công suất fản kháng
từ lới
90
Bình thờng khi điên áp các pha đợc cân bằng (đối xứng) nghĩa là:
UA= UB= UC lệch pha nhau 120o
B
Khi mất pha ở nguồn cấp điện thì điện áp đo trên pha đó vẫn còn do kết cấu
của dây quấn động cơ, do phản ứng phần ứng khi roto quay nên áp của pha bị mất
vẫn tồn tại và vẫn bằng điện áp pha bị mất về trị số nhng lệch pha 180o (nh hình vẽ
bên).
Có 2 vị trí mất pha thờng gặp:
• Mất pha nguồn lới (mất pha trớc côngtắctơ)
• Mất pha gần động cơ (mất pha sau côngtắctơ)
91
II. CÁC PHƠNG PHÁP BẢO VỆ MẤT PHA.
1. Phơng pháp biến áp 3 pha tam giác hở.
Bảo vệ mật pha phía cao thế. Biến áp 3 pha 5 trụ
2. Sử dụng role nhiệt trong khởi động từ
Trong khởi động từ có lắp kèm rơ le nhiệt. Đây là loại rơle nhiệt 3 pha bảo
vệ bằng lỡng kim, ta chỉnh điểm giữa của dải chỉnh dòng bằng dòng max của động
cơ là có thể bảo vệ đợc. Thờng trị số này đợc set từ 115 đến 130% dòng điện định
mức của động cơ. Ví dụ: nếu công suất của động cơ là 3,7 kW thì chọn relay nhiệt
3 pha có dải là 5-9A. Khi quá tải, dòng tăng lên, rơ le sẽ tác động. Trong truờng
hợp mất pha, hoặc vì lý do gì đó mà dòng 3 pha không cân bằng, thì nếu độ lệch
dòng giữa 3 pha khoảng 30% dòng định mức, rơ le cũng sẽ tác động.
Nhng nếu chọn chủng loại relay nhiệt không đúng (có dải dòng chỉnh định
lớn hơn dòng quá tải hay dòng khi động cơ bị mất một pha) thì sẽ không bảo vệ đ-
ợc gây cháy động cơ.
Rơ le nhiệt làm việc dựa trên
nguyên tắc đốt nóng của dòng điện,
và thay đổi độ cong theo nhiệt của
thanh lỡng kim. Ro le nhiệt này chỉ có
tác dụng bảo vệ khi mất pha ở gần
động cơ (sau côngtắctơ).
3. Sử dụng role – công tắc tơ
Rơle – công tắc tơ phải đấu trớc cầu chì và trên khởi động từ.
a. Sử dụng 3 contact relay 220V mắc vào 3 pha một đầu vào các pha A; B;
C một đầu vào dây trung tính.
Mắc nối tiếp tiếp điểm NO của 3 relay này, rồi dùng nó khống chế mạch
điều khiển động cơ khi có một trong 3 pha bị mất (hoặc điện áp hạ thấp dới ngỡng
tác động của relay) role tác động nhả tiếp điểm NO ngắt khởi động từ.
92
b. Trờng hợp hệ thống không có dây trung tính thì sử dụng relay 380V.
Dùng 2 Relay 380VAC, lấy 2 đầu Relay số 1 mắc vào 2 dây pha a,b. Relay thứ 2
mắc 1 đầu vào pha c, đầu kia mắc vào dây pha bất kỳ (a hoặc b). Lấy 2 tiếp điểm
NO của Relay mắc nối tiếp với nhau và nối tiếp với nguồn nuôi mạch điều khiển
động cơ. Nếu mất một pha bất kỳ từ nguồn, ít nhất 1 Relay sẽ mất điện làm cho
tiếp điểm NO mở ra và nh vậy cuộn hút của Contactor sẽ mất điện dẫn đến mở
Contactor tắt động cơ. Cách này bảo vệ đợc khi mất nguồn. Loại relay 380V hơi
khó kiếm do đó có thể phải quấn thêm một biến áp nhỏ 3 pha.
c. Hoặc chỉ dùng một rơle 380VAC. Hai đầu cuộn dây của rơle đợc đấu vào
2 pha (thí dụ pha A và C), thì pha còn lại (pha B) cho đi vào một đầu của cặp tiếp
điểm NO của rơle trên. Đầu ra của tiếp điểm NO này lấy làm nguồn điều khiển cho
93
khởi động từ đóng cắt điện motor. Kết hợp cái này với Relay nhiệt của khởi động
từ. Chỉ cần 1 rơle 380VAC mà ta sử dụng đợc cho cả một tủ điện (dù tủ điện đó là
đơn giản hay phức tạp) trong vấn đề mất pha lới.
Phơng pháp dùng role – côngtắctơ này hiệu quả và giá thành rẻ. Chú ý rằng
ở các động cơ làm việc dài hạn thì các relay này thờng phải ngậm điện rất lâu, do
đó có khả năng các tiếp điểm sẽ bị dính. Nên chọn loại relay tốt và có dòng định
mức chịu đợc dòng điện của mạch điều khiển.
4. Bảo vệ bằng thiết bị điện tử
a. Bảo vệ mất pha bằng cách dùng tín hiệu của 3 cuộn Ti (loại biến dòng
dùng cho đồng hồ đo dòng gián tiếp) sau khi chỉnh lu (từ AC ra DC) rồi đa vào 3
đầu vào của con IC 4051. con này có đặc điểm là sẽ đóng 1 trong 7 cổng ra tuỳ
thuộc vào tình trạng của 3 đầu vào (+ hay -).
b. Dùng một IC 7410 (NAND 3 lối vào) để xác định việc mất 1 trong 3 pha:
3 dây pha U,V,W qua điện trở, diode, tụ để lọc lấy điện áp 1 chiều khoảng 5V (so
với dây trung tính). Khi cả 3 pha có điện thì các lối vào của NAND là 1, lối ra
NAND = 0. Mất điện 1 pha thì 1 lối vào xuống mức 0, lối ra NAND = 1. Việc tiếp
theo là đổi pha cho phù hợp để đóng ngắt 1 khởi động từ qua triac (hoặc rơ le trung
gian).
Khởi động từ chỉ đóng khi có đủ 3 pha, nếu mất 1 pha thì nhả. Pha cấp điện cho
mạch logic mất điện thì lối ra logic = 0 --> triac cấp cho khởi động từ không có
điện áp >0 đặt vào cổng --> khởi động từ nhả. 1 trong 2 pha còn lại bị mất điện: lối
ra logic = 0, khởi động từ không đóng điện.
Muốn không dùng triac thì dùng rơ le trung gian (cỡ nhỏ) để đóng ngắt khởi
động từ.
Ráp một mạch điện tử thì không khó, nhng tạo điều kiện cho nó làm việc thì rất
khó. Thờng các động cơ làm việc trong các môi trờng công nghiệp khắc nghiệt:
94
nhiệt độ, độ ẩm, hơi hóa chất... Thiết bị đóng cắt lại rất gần động cơ. Các mạch
điện tử phải thiết kế thật tốt. Hộp vỏ phải thật chắc chắn. Nguyên tắc vẫn là đo
dòng, chỉnh lu thành một chiều và so sánh. Sử dụng biến dòng chắc chắn là điều
cần thiết, nhng phải lu ý về vấn đề điện trở tải cho biến dòng.
5. Bảo vệ dùng rơ le điện áp kiểu điện tử tơng tự và kiểu kỹ thuật số
Đây là biện pháp tốt nhất, nhng đắt tiền nhất, chỉ nên dùng khi bảo vệ các
động cơ cao thế (>1000V) hoặc các động cơ công suất rất lớn, đắt tiền. Các loại
role này trong nó đã tích hợp sẵn các chế độ bảo vệ sự cố động cơ trong đó có bảo
vệ mất pha. Một số loại.
PHASE SEQUENCE & FAILURE
RELAY
Mã sản phẩm: DK_50
Hãng sản xuất: MIKRO
Relay Bảo Vệ Mất Pha/Ngợc Pha cho
Hệ Thống Điện, Motor 3 Pha chất l-
ợng, hiệu quả kinh tế cao.
MX100
Rơ le điện áp điện tử tơng tự EVR
Sơ đồ nối dây
Đặc tính
• Cấu trúc kín
• Chức năng bảo vệ đa dạng
• Nhớ sự cố cắt 24h
• Chỉ thị cắt và sự cố – Nút
• Đặt tay hoặc tự động
• Nhạy cảm với môi trờng
Bảo vệ
Hạng mục Thời gian cắt
Qua điện áp OVR – Time
Điện áp thấp UVR – Time
Mất pha 0,5s
Đảo pha 0,5s
95
Rơ le điện áp kĩ thuật số EVR-PD
Rơ le điện áp kĩ thuật số EVR-FD
Đặc tính
• Cấu trúc kín trên cơ sở MCU &
ASIC
• Chức năng bảo vệ đa dạng
• điều chỉnh điện áp riêng
• Đặt và đo điện áp kĩ thuật số
• Hiển thị sự cố / Cắt
• Đặt tay / tự động / điện
• Chỉnh thời gian đặt
• Nhạy cảm với môi trờng
Bảo vệ
Hạng mục Thời gian cắt
Qua điện áp OVR – Time
Điện áp thấp UVR – Time
Mất pha 0,5s
Đảo pha 0,5s
Điện áp mất cân bằng 3s
96
6. Phơng pháp dùng biến dòng – Rơle dòng điện
Ta mắc 3 biến dòng vào 3 pha của mạch cấp cho động cơ. Đầu ra biến
dòng cấp cho 3 RI ta lấy các tiếp điểm RI này khống chế mạch điều
khiển.
b. Mạch bảo vệ mất pha điện áp vào 380V (ví dụ lấy của 2 pha A;
B) sẽ đợc đa qua một biến thế ngõ vào 380V ngõ ra 30V mắc vào mạch
chỉnh lu cầu tạo điện áp một chiều 24V cấp cho rơ le điện áp lấy một tiếp
điểm thờng mở của rơle này làm khóa an toàn cho mạch điều khiển động
cơ. Tiếp điểm này mắc nối tiếp với pha còn lại (pha C) làm mạch cấp cho
điều khiển. Chỉ cần một trong 2 pha A; B bị mất thì role điện áp mất điện
nhả tiếp điểm ra mạch điều khiển bị ngắt khỏi lới. Còn pha C mất mạch
sẽ mất điện luôn dẫn đến động cơ không hoạt động nữa và đợc bảo vệ an
toàn.
c. Mạch gồm chủ yếu là 3 bộ R- C nối tiếp có trị số 10K / 3W và
2MFd / 350V mắc vào 3 dây pha. Khi có đủ 3 pha thì ở điểm K điện áp
khá bé (hoặc bằng 0), cuộn dây của relay TĐ không hoạt động, mạch
đóng điện cho Motor sẵn sàng làm việc. Đóng contact Start, điện áp trên
dây pha 3 đổ vào làm relay TH đóng --> Motor khởi động. (dây pha 3 là
dây cấp điện cho mạch điều khiển).
Khi có bất cứ một pha nào bị mất điện thì điện áp ở K đủ lớn để
relay TĐ hoạt động, relay TH mất áp nên ngắt Motor khỏi nguồn, hoàn
97
tất công việc bảo vệ. Đặc biệt khi mất pha 3 thì TH mất áp ---> ngắt
nguồn và TĐ cũng có áp ---> ngăn không cho start.
Trong công nghiệp luôn luôn có dây trung tính để chống nguy
hiểm rò rỉ điện ra vỏ thiết bị nên không cần đặt vấn đề là có dây trung
tính hay không.
d. Sử dụng bộ bảo vệ mất pha điện tử. Nguyên lý hoạt động nh sau:
- 3 dây phase đều đi qua vòng xuyến từ (dân điện thờng gọi là CT)
- Khi motor bình thờng, điện lới bình thờng thì tổng dòng điện 3 phase =
0
- Khi mất 01 phase -> tổng dòng điện qua CT khác 0 -> bộ bảo vệ ngắt
contactor cấp
điện motor.
98
![](images/graphics/blank.gif)
![](images/graphics/blank.gif)
![](images/graphics/blank.gif)
## Top Download Điện - Điện Tử - Viễn Thông
-
-
-
-
-
-
[Báo cáo tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống cung cấp điện](http://tailieu.vn/doc/bao-cao-tot-nghiep-thiet-ke-he-thong-cung-cap-dien-174680.html)
99p
1186
701
-
-
[Đồ án: Thiết kế hệ thống cung cấp điện](http://tailieu.vn/doc/do-an-thiet-ke-he-thong-cung-cap-dien-289822.html)
83p
868
579
-
-
Tài Liệu Điện - Điện tử - Viễn Thông Mới
[Xem thêm »](http://tailieu.vn/luan-van-bao-cao/dien-dien-tu-vien-thong/)
Tài Liệu mới cập nhật
[Xem thêm »](http://tailieu.vn/tai-lieu/)