ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG KHÔNG KHÍ TRONG PHÒNG SẠCH THÔNG QUA BIẾN TẦN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KHOA HỌC-CÔNG NGHỆ NHIỆT LẠNH

------------------------ ------------------------

ĐỒ ÁN NHIỆT LẠNH 1
TÊN ĐỀ TÀI: “ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG KHƠNG KHÍ TRONG PHỊNG
SẠCH THƠNG QUA BIẾN TẦN”
Người thực hiện

:

Nguyễn Đình Thăng

Mã số sinh viên

:

20120880

Lớp

:

Nhiệt lạnh 1-K57

Người hướng dẫn

:

Ths. Cao Đại Thắng

Hà nội - Năm 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
1. Những nội dung trong đồ án này là do tôi thực hiện dưới sự hướng dẫn
của thầy Cao Đại Thắng.
2. Mọi tham khảo dùng trong đồ án đều được trích dẫn rõ ràng tên tác giả,
tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố.
3. Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá tơi
xin chịu hồn tồn trách nhiệm.
Hà nội, ngày tháng

năm 2015

Sinh viên
Nguyễn Đình Thăng

1


Mục Lục
Lời cam đoan
Mục lục
Lời mở đầu
Chương 1 : Tổng quan về phòng sạch và điều hòa dùng trong phòng sạch..... 5
1.1.Giới thiệu về phòng sạch............................................................................ 5
1.1.1.Áp suất phòng.......................................................................................... 5
1.1.2.Nhiễm chéo.............................................................................................. 5

1.1.3.Độ sạch.................................................................................................... 6
1.2.Điều hòa dùng trong phòng sạch................................................................ 6
1.2.1.Khái niệm về điều hịa khơng khí............................................................ 6
1.2.2. Sơ đồ ngun lí....................................................................................... 7
1.3. Hệ thống thơng gió trong phịng sạch....................................................... 8
1.3.1. Hệ thống đường ống gió......................................................................... 8
1.3.2. Thiết bị tiêu âm....................................................................................... 8
1.3.3. Các miệng cấp/ hồi khí – Bộ lọc HEPA................................................. 8
1.3.4. Vật liệu bảo ôn cách nhiệt...................................................................... 8
1.3.5. Hệ thống thải khí.................................................................................... 8
Chương 2 : Hệ thống điều khiển lưu lượng khơng khí trong phịng sạch...... 10
2.1. Khái qt về hệ thống điều khiển............................................................ 10
2.1.1. Thành phần cấu tạo chính…................................................................. 10
2.1.2. Nhiệm vụ và chức năng........................................................................ 10
2.1.3. Sơ đồ điều khiển................................................................................... 11
2.2. Các thiết bị đo và điều khiển................................................................... 12
2.2.1. Bộ điều khiển PID................................................................................ 12
2.2.2. Biến tần................................................................................................. 16
2.2.3. Cảm biến lưu lượng.............................................................................. 19

2


2.2.4. Thiết bị AHU và Quạt.......................................................................... 23
2.2.5. Sơ đồ kết nối điều khiển....................................................................... 24
Chương 3: Cơ sở lý thuyết............................................................................. 26
3.1. Nhận dạng đối tượng diều khiển............................................................. 26
3.1.1 Đối tượng một đầu ra............................................................................. 26
3.1.2 Đối tượng nhiều đầu ra.......................................................................... 27
3.2. Mô hình hóa đối tượng............................................................................ 30

3.2.1 Đặc tính và mơ hình đối tượng trong công nghiệp................................ 30
3.2.2 Sơ đồ thực nghiệm nhận dạng đối tượng............................................... 32
3.2.3 Phương pháp mơ hình hóa theo đặc tính quá độ................................... 33
3.3. Phương pháp tổng hợp bộ điều chỉnh...................................................... 37
3.3.1 Đặt bài toán tổng hợp hệ thống điều khiển tối ưu................................. 37
3.3.2 Xây dựng hệ thống bền vững chất lượng cao........................................ 37
3.4. Đánh giá chất lượng bộ điều chỉnh.......................................................... 41
3.4.1 Khái niệm chất lượng quá trình điều khiển........................................... 41
3.4.2 Chất lượng chuyển trạng thái................................................................ 42
3.4.3 Chỉ tiêu tích phân sai số điều chỉnh...................................................... 45
Chương 4 : Lấy số liệu và tính tốn cụ thể.................................................... 47
4.1 Xác định mơ hình hóa đối tượng............................................................. 47
4.2 Tổng hợp và đáng giá bộ điều khiển....................................................... 51

3


Lời mở đầu
Trong những năm gần đây nhu cầu cho thiết kế phòng sạch ngày càng
tăng. Do yêu cầu của sản phẩm cơng nghệ cao như sản xuất máy tính, sản
xuất chíp, các bo mạch, cơng nghệ chất bán dẫn; hay những loại thuốc trong
dược phẩm, các thiết bị y tế, phòng mổ trong bệnh viện. Tất cả những phòng
này địi hỏi phải kiểm sốt nồng độ hạt bụi, các loại chất ơ nhiễm, sự trao đổi
khơng khí ở một mức cho phép để tạo ra một mơi trường lí tưởng.
Để tạo ra môi trường đáp ứng các yêu cầu của phịng sach, người ta sử
dụng điều hịa khơng khí cho phịng sạch với các đặc điểm, tính năng vợt trội
so với điều hịa khơng khí thơng thường. Và nhiệm mới vụ đặt ra sau khi duy
trì được các điều kiện trên cho phòng sạch là điều khiển lưu lượng khơng khí
trong phịng sạch để tiết kiệm năng lượng một cách tốt nhất.
Bằng sự cố gắng nổ lực của bản thân và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu

đáo của thầy Cao Đại Thắng, em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Do thời
gian làm đồ án có hạn và trình độ cịn nhiều hạn chế nên khơng thể ttránh
khỏi những thiếu xót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến thầy giáo
và các bạn sinh viên để bài đồ án này hoàn thiện hơn nữa. Em xin chân thành
cảm ơn thầy Cao Đại Thắng và các bạn sinh viên đã tạo điều kiện giúp đỡ em
trong thời gian em làm đồ án .
Sinh Viên
Nguyễn Đình Thăng

4


Chương 1
Tổng quan về phòng sạch và điều hòa dùng trong phòng sạch
1.1. Giới thiệu về phòng sạch
Phòng sạch là một phòng mà nồng độ của hạt lơ lửng trong khơng khí bị
khống chế và nó được xây dựng và sử dụng trong một kết cấu sao cho sự có
mặt, sự sản sinh và duy trì các hạt trong phịng được giảm đến tối thiểu và các
yếu tố khác trong phịng đều có thể khống chế và điều khiển. Như vậy đối
với phòng sạch thường giải quyết năm vấn đề là nhiệt độ, độ ẩm, áp suất
phòng, độ sạch và vấn đề nhiễm chéo.
*)Những đặc điểm khác nhau chính giữa phòng sạch và ĐHKK thường :
1.1.1.Áp suất phòng
Nhiệm vụ chủ yếu là ngăn ngừa khơng cho khơng khí, hạt bụi, chất nhiễm
trùng; từ phòng, khu vực dơ hơn sang phòng, khu vực sạch hơn. Nguyên tắc
di chuyển căn bản của khơng khí là từ nơi có áp suất cao tới nơi có áp suất
thấp. Như vậy, phịng có cấp độ sạch hơn thì có áp cao hơn và ngược lại. Để
kiểm sốt áp suất phịng thì thường có đồng hồ đo áp suất, khi áp phòng vượt
quá sẽ tự động tràn ra ngồi thơng qua cửa gió xì. Thường thì những phịng
nào có u cầu cao mới gắn miệng gió xì.

1.1.2. Nhiễm chéo
Để hiểu rõ về nhiễm chéo ta định nghĩa về tạp nhiễm. Tạp nhiễm là sự
nhiễm (đưa vào) khơng mong muốn các tạp chất có bản chất hóa học hoặc vi
sinh vật, hoặc tiểu phân lạ vào trong hoặc lên trên một nguyên liệu ban đầu
hoặc thành phẩm trung gian trong q trình sản xuất, lấy mẫu, đóng gói, bảo
quản và vận chuyển. Như vậy nhiễm chéo là việc tạp nhiễm của một nguyên
liệu ban đầu , sản phẩm trung gian, hoặc thành phẩm với một nguyên liệu ban
đầu hay sản phẩm khác trong quá trình sản xuất.

5


Việc nhiễm chéo có cả ngun nhân bên ngồi và bên trong. Vấn đề nhiễm
chéo khá phức tạp đối với các phòng trong nhà máy dược cũng như phòng mổ
trong bệnh viện. Các phịng sạch cho cơng nghệ cao thì ít hơn rất nhiều do chỉ
sản xuất 1 loại sản phẩm trong một khu lớn.
1.1.3.Độ sạch
Độ sạch của phòng được quyết định bởi hai yếu tố là số lần trao đổi gió hay
bội số tuần hồn (Air Changes per Hour) và Phin lọc. Thơng thường đối với
điều hịa khơng khí cho cao ốc văn phịng có thể từ 2 tới 10 lần. Nhưng trong
phịng sạch thì số lần trao đổi gió lên tới 20 lần, đặc biệt trong phịng sạch cho
sản xuất chíp lên tới 100 lần. Tăng số lần trao đổi gió để làm giảm nồng độ
hạt bụi, chất ô nhiễm sinh ra trong phòng. Do vậy kết cấu phòng sạch khác
với những cao ốc văn phòng. Với các phịng có u cầu cấp độ sạch khác
nhau thì số lần trao đổi gió cũng khác nhau. Ví dụ trong nhà máy sản xuất
dược phẩm khu vực thay đồ có cấp độ sạch E (cấp màu đen) có áp phịng là
+(15Pa), số lần trao đổi gió là 10, trong khi phịng pha chế có cấp độ sạch C
có áp phịng +(30Pa), số lần trao đổi gió là 20, phin lọc cấp H12. Phin lọc có
nhiệm vụ là lọc bỏ những hạt bụi của khơng khí trước khi vào phịng. Tùy
theo yêu cầu của các loại phòng sạch mà sử dụng phin lọc cho phù hợp.

Thơng thường với các phịng trong nhà máy dược thì sử dụng loại lọc hiệu
suất cao HEPA(High Efficiency Particle Air). Vị trí bộ lọc có thể gắn ngay tại
AHU hoặc từng phòng.
1.2. Điều hòa dùng trong phịng sạch
1.2.1.Khái niệm về điều hịa khơng khí
Điều hịa khơng khí là một ngành khoa học nghiên cứu các phương pháp ,
công nghệ và thiết bị nhằm tạo ra một mơi trường khơng khí phù hợp với
cơng nghệ sản xuất, chế biến hoặc tiện nghi đối với con người. Ngoài nhiệm
vụ duy trì nhiệt độ trong phịng , hệ thống điều hịa khơng khí cịn phải giữ

6


nhiệt độ khơng khí trong phịng đó ổn định ở một mức độ ổn định nào đó.
Bên cạnh đó cần phải chú ý đến độ sạch của khơng khí, khống chế độ ồn và
tốc độ lưu thơng hợp lí của dịng khơng khí.
Như vậy, một hệ thống điều hịa đúng nghĩa là hệ thống có thể duy trì trạng
thái của khơng khí trong khơng gian điều hịa ở trong vùng quy định nào đó,
nó khơng bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điều kiện khí hậu bên ngồi hay sự
thay đổi phụ tải bên trong.
1.2.2. Sơ đồ nguyên lí của điều hịa

1- Máy nén ; 2- Bình ngưng ; 3- Dàn lạnh ; 4- Bình tách lỏng ;
5 - Tháp giải nhiệt ; 6 – Bơm giải nhiệt ; 7- phòng

7


1.3. Hệ thống thơng gió
1.3.1. Hệ thống đường ống gió

Để ln hồi khơng khí trong hệ thống ta sử dụng hệ thống ống gió làm bằng
tơn, có tính chất vật lí tốt như bền, nhẹ khơng làm ảnh hưởng tới khơng khí
cần ln hồi, tùy thuộc vào kích thước của từng ống mà chọn độ dày khác
nhau.
1.3.2. Thiết bị tiêu âm
Khi hệ thống hoạt động sẽ tạo ra tiếng ồn, để tiếng ồn không bị di chuyển
theo cấp vào các phòng sản xuất ta phải sử dụng biện pháp làm tiêu âm trên
dường đi của dịng khí, sử dụng ống gió tiêu âm bề mặt xung quanh bên trong
ống có cấu trúc lỗ làm cho tiếng ồn đó bị triệt tiêu.
1.3.3. Các miệng cấp/ hồi khí – Bộ lọc HEPA
- Miệng cấp khí HEPA : Trong hệ thống phịng sạch có nhiều khu vực có
cấp độ sạch khác nhau. Bởi vậy các HEPA cho các khu vực này cũng có các
filter lọc với cấp độ lọc, độ dày khác nhau theo tiểu chuẩn GMP – WHO.
- Miệng hồi khí : Với cửa hút trần ta sử dụng cửa hút nan thẳng có màng lọc
thơ hoặc cửa hút có vỏ bọc kim loại soi nhiều lỗ tròn. Cửa hút chân tường là
dùng loại dạng lưới.
1.3.4. Vật liệu bảo ôn cách nhiệt
Hệ thống ống gió được làm bằng tơn nên trong q trình lắp đặt ta cần phải
làm kín và cách nhiệt. Ta sử dụng bảo ơn PE dạng tấm xốp có tráng bên ngồi
một lớp giấy bạc, ngồi ra bảo ơn cịn có thể cách âm cho hệ thống.
1.3.5. Hệ thống thải khí
Đối với một số cơng trình phịng sạch có các khu vực độc hại hoặc hóa chất
gây hại cho con người và môi trường nên không thể để không khí ln hồi tại
các AHU. Do đó ta cần lắp đặt một hệ thống thải khí trong đó có các virút và
hóa chất độ hại được tách ra khỏi khơng khí trước khi cho ra mơi trường bên

8


ngoài. Giải pháp tốt nhất cho vấn đề này là sử dụng các bộ lọc khí RPT hoặc

hệ thống lọc khí BIBO.

9


Chương 2
Hệ thống điều khiển lưu lượng khơng khí trong phòng sạch
2.1.Khái quát về hệ thống điều khiển
2.1.1. Thành phần cấu tạo chính
- Thơng số điều khiển: là thơng số nhiệt vật lí cần phải duy trì của hệ thống
điều khiển. Thông số điều khiển được định giá trị trước tại bộ điều khiển.
- Bộ cảm biến: là thiết bị cảm nhận sự thay đổi của thông số diều khiển và
truyền các ghi nhận đó lên thiết bị điều khiển. Bộ cảm biến hoạt động dựa
trên sự giãn nở nhiệt của các chất, áp lực dòng chảy …
- Bộ điều khiển: Thiết bị điều khiển sẽ so sánh giá trị nhận được từ bộ cảm
biến với giá trị đặt trước của nó.Tùy theo mối quan hệ của hai giá trị này mà
tín hiệu đầu ra khác nhau.
- Phần tử điều khiển: Sau khi nhận tín hiệu từ thiết bị điều khiển cơ cấu
chấp hành sẽ tác động, tác động đó có tác dụng làm thay đổi thơng số điều
khiển.
2.1.2. Nhiệm vụ và chức năng
Chức năng quan trọng nhất của hệ thống điều hịa khơng khí là duy trì các
thơng số khí hậu trong một phạm vi nào đó khơng phụ thuộc vào điều kiện
môi trường xung quanh và sự thay đổi của phụ tải. Tuy nhiên chúng ta vẫn
chưa xem xét làm thế nào mà hệ thống điều hồ khơng khí có thể thực hiện
được điều đó khi phụ tải và môi trường luôn luôn thay đổi. Hệ thống điều
khiển có chức năng nhận các tín hiệu thay đổi của môi trường và phụ tải để
tác động lên hệ thống thiết bị nhằm duy trì và giữ ổn định các thơng số khí
hậu trong khơng gian điều hịa khơng phụ thuộc vào điều kiện khí hậu bên
ngồi và phụ tải bên trong. Ngồi chức năng đảm bảo các thơng số vi khí hậu

trong phịng, hệ thống điều khiển cịn có tác dụng bảo vệ an toàn cho hệ

10


thống, ngăn ngừa các sự cố có thể xãy ra; đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu
quả và kinh tế nhất; giảm chi phí vận hành của cơng nhân.
2.1.3 Sơ đồ điều khiển
*) Sơ đồ nguyên lý điều khiển :

VSD
FT

1- Phin lọc (miệng cấp khí) ; 2- Cảm biến lưu lượng ; 3- Bộ điều khiển
4- Biến tần ; 5- Quạt ; 6- Dàn lạnh ; 7- Miệng hồi khí

11


*) Sơ đồ cấu trúc:

v(t)

Trong đó
R: Thiết bị điều khiển.
O : Đối tượng điều khiển(trong hệ thống này là: biến tần, quạt, cảm biến).
r(t): Tín hiệu vào.
y(t): Tín hiệu ra.
u(t): Tín hiệu điều khiển tác động lên phần tử điều khiển.
v(t): Tín hiệu nhiễu.

e(t): Tín hiệu sai lệch điều khiển.
z(t): Tín hiệu phản hồi.
2.2 Các thiết bị đo và điều khiển
2.2.1 Bộ điều khiển PID
Cấu trúc của bộ ñiều khiển PID gồm có ba thành phần là khâu khuếch đại
(P), khâu tích phân (I) và khâu vi phân (D). Khi sử dụng thuật toán PID nhất
thiết phải lựa chọn chế độ làm việc là P, I hay D và sau đó là đặt tham số cho
các chế độ đã chọn. Một cách tổng qt, có ba thuật tốn cơ bản được sử dụng
là P, PI và PID.

12


1
TI s

TD s

Cấu trúc bộ điều khiển PID
Bộ điều khiển PID có cấu trúc đơn giản, dễ sử dụng nên được sử dụng rộng
rãi trong điều khiển các đối tượng SISO theo nguyên lý hồi tiếp. Bộ PID có
nhiệm vụ đưa sai lệch e(t) của hệ thống về 0 sao cho quá trình quá độ thỏa
mãn các yêu cầu cơ bản về chất lượng:
- Nếu sai lệch tĩnh e(t) càng lớn thì thơng qua thành phần up(t), tín hiệu điều
chỉnh u(t) càng lớn.
- Nếu sai lệch e(t) chưa bằng 0 thì thơng qua thành phần uI(t), PID vẫn cịn
tạo tín hiệu điều chỉnh.
- Nếu sự thay đổi của sai lệch e(t) càng lớn thì thơng qua thành phần uD(t),
phản ứng thích hợp của u(t) sẽ càng nhanh.

13


*) Bộ điều khiển S7-300:
a) Các thành phần cơ bản của S7-300
Bộ phận

Nhiệm vụ

Rãnh trượt

Là giá của S7-300

Nguồn cung cấp(PS)

Biến đổi áp khu vực (120/230V AC) ra 24V DC
là áp làm việc của S7-300

Vi xử lý(CPU)

Thực hiện chương trình của người dùng phụ
kiện: khối nhớ, pin lưu trữ

Khối giao tiếp(IM)

Kết nối các thanh dữ liệu giữa các giá(dãy)

Khối tín hiệu(SM)

Làm thích nghi với nhiều mức xử lý của S7300, phụ kiện: nối thanh ghi, nối phía trước

Khối chức năng(FM)

Thực hiện nhiệm vụ định vị, điều khiển hồi tiếp

Xử lý truyền thông(CP)

Để nối các thiết bị PLC với nhau, phụ kiện: cap,
phần mềm, khối giao tiếp

- Nguồn: nguồn cung cấp là loại cách ly, có bảo vệ ngắn mạch, áp ổn định
khi không tải.

14


- Khối vi xử lý: CPU có nhưng thành phần sau ở mặt trước:
+ Báo trạng thái và báo lỗi .
+ Công tắc chuyển đổi cách vận hành với 4 lựa chọn.
+ Mối nối nguồn cung cấp 24V.
+ Phần giao tiếp nhiều điểm MPI để nối các thiết bị lập trình hay PLC
khác.
+ Hộc chứa pin.
+ Hộc chứa khối nhớ.
- Khối giao tiếp: Có thể sắp xếp cấu hình theo nhiều kiểu.
- Khối tín hiệu: Có bộ nối bus diều khiển cho mỗi khối và các vòng nối
các bus dữ liệu phía sau. Tín hiệu được xử lý ở bộ nối phía trước.
- Nối liên kết: Cần có cáp để nối CPU trực tiếp với máy lập trình.
- Cáp: Cáp PROFIBUS và cáp nối cần có để nối nhiều PLC với nhau.
- FM: Những khối chức năng thay thế các khối IP.

- CP: Bộ xử lý truyền thông dành cho hệ thống bus dữ liệu của
PROBUS.
b) Các khối của PLC SIEMENS S7-300
- Khối tín hiệu (SM)
+ Khối ngõ vào digital : 24V DC, 120/300V AC.
+ Khối ngõ ra digital : 24V DC, 0,5A; 120/300V AC, 1A; ngắt từ.
+ Khối ngõ vào analog: Áp, dòng, điện trở, cặp nhiệt.
+ Khối ngõ ra analog: 24V DC, 4÷ 20mA.
- Khối giao tiếp (IM): Khối IM360/IM365 và IM365 dùng để nối
nhiều cấu hình. Chúng điều khiển thanh ghi của hệ thống.
- Khối giả lập (DM): Khối DM 370 dự phịng các khối tín hiệu chưa
được chỉ định. Chúng điều khiển thanh ghi của hệ thống.
- Khối chức năng (FM): Thể hiện các chức năng đặc biệt như:

15


+ Đếm.
+ Định vị.
+ Điều khiển hồi tiếp.
- Xử lý liên lạc(CP): Cung cấp các tiện nghi liên lạc:
+ Nối điểm - điểm.
+ Mạng PROFIBUS.
+ Ethernet công nghiệp.
- Phụ tùng: Các thanh nối và bộ phận nối.
2.2.2. Biến tần
● Biến tần là gì?
- Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành
dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được.
● Nguyên lý hoạt động của biến tần

- Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1 pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc
thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh
lưu cầu diode và tụ điện. Nhờ vậy, hệ số công suất cosφ của hệ biến tần đều
có giá trị khơng phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0,96. Điện áp một chiều
này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng.
Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng
cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ
tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số
chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho
động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ.

16


- Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ
và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp
có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mơ men
khơng đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt,
quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra
đặc tính mơ men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải
bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp.
- Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ
linh kiện bán dẫn công suất được chế tạo theo công nghệ hiện đại. Nhờ vậy,
năng lượng tiêu thụ xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống.
- Ngoài ra, biến tần ngày nay đã tích hợp rất nhiều kiểu điều khiển khác
nhau phù hợp hầu hết các loại phụ tải khác nhau. Ngày nay biến tần có tích
hợp cả bộ PID và thích hợp với nhiều chuẩn truyền thông khác nhau, rất phù
hợp cho việc điều khiển.

17

*) Biến tần OMRON-3G3RX-A2300:

- Chức năng:
+ Điều khiển vector vòng kín với mơ đun PG cắm thêm.
+ Mơ men khởi động lớn, cho phép 200% ở tần số 0.3Hz.
+ Có chức năng điều khiển PID.
+ Chức năng dừng khẩn cấp (tác động nhanh).
+ Tích hợp mơ đun phanh với loại 22kW trở xuống.
+ Chức năng truyền thông RS-485 (chuẩn MODBUS).
+ Khối đấu nối dây tín hiệu có thể tháo rời được.
+ Chức năng lọc nhiễu và lọc sóng hài nguồn đầu vào.
+ Tương thích với các tiêu chuẩn RoHS, CE, UL/cUL.
- Đặc tính kỹ thuật:
+ Điện nguồn: 3 pha 200-240V tại 50/60Hz.
+Tín hiệu đầu vào: dịng điện 4-20mA.
+ Cơng suất động cơ: 30kW.

18


+ Công suất đầu ra danh định: 41,9kVA.
+ Điện áp danh định đầu ra: 3 pha 200-240V AC.
+ Tần số tối đa đầu ra: 400Hz.
+ Phương thức điều khiển: Điều chế dòng sin bằng độ rộng xung(PWM).
+ Tần số mang: 0,5-15kHz.
+ Dải kiểm soát tần số: 0,1-400Hz.
+ Độ phân giải của tần số đầu ra: 0,01Hz.
+ Thời gian gia tốc/giảm tốc: 0,01-360

2.2.3.Cảm biến lưu lượng
Ống pitơ

Trên hình trình bày ống pitô đo áp suất: áp suất tĩnh (a), áp suất tổng (b) và áp
suất động (c), cảm biến điện (d)
Cơ sở để đo lưu lượng là sự phụ thuộc giữa lưu lượng vào sự thay đổi áp suất
khi đi qua thiết bị.

19


CẢM BIẾN ĐIỆN
Sử dụng hiệu ứng áp điện trong vật trung gian, ta có thể chuyển đổi trực
tiếp ứng lực tạo ra bởi áp suất thành tín hiệu điện dưới dạng điện tích do hiện
tượng phân cực điện. Điện tích này tỷ lệ với lực tác dụng:
Q  kN

Trong đó k là hằng số áp điện (hệ số này phụ thuộc vào kích thước của lát
cắt và bản chất của tinh thể), ví dụ với thạch anh thì k = 2,1.10 -12 C/N.
Áp suất đo được biến đổi nhờ màng thành ứng suất, tạo nên một lực nén
lên miếng thạch anh, (đường kính 5 mm, có bề dày 1 mm).
Điện tích Q xuất hiện và được đưa ra bộ khuếch đại điện tử có tổng trở vào rất
lớn cỡ 1013 Ω. Quan hệ giữa điện tích Q và áp suất P :
Q  k.F .P

Trong đó F là diện tích hữu ích của màng.

Cấu tạo và hình dạng của cảm biến áp suất kiểu áp điện

20

Điện tích trên các bản cực:
Q  kN

4dh
D2  d 2

Trong đó:
D, d – là đường kính ngồi và trong của ống.
h – là chiều cao phần phủ kim loại( 2 bản cực).
Dòng điện được sinh ra:
di 

dq
dt

Giới hạn trên của bộ biến đổi này với tinh thể thạch anh từ 2,5 – 100 MPa.
Bộ biến đổi này có tần số hồi đáp cao nên thường để đo áp suất thay đổi
nhanh, kích thước nhỏ, đo nhanh, tuy nhiên nó nhạy cảm với nhiệt độ, cần sử
dụng cáp nối riêng.

a) B
ộ
a) Biến đổi dạng tấm

b) Bộ biến đổi dạng ống

21

*) Cảm biến điện flow transmitter của QUINGTIANWEIYE:

- Thông số kỹ thuật:
 Nguồn cung cấp: 20-36 VDC / 85-250 VAC.
 Công suất: 20W
 Niệt độ môi trường: -10~+60℃.
 Độ ẩm tương đối: 5~90%.
 Vỏ: Nhôm đúc.
 Dải đo: 100 ~ 8.000 m3/h.
 Tín hiệu đầu ra: Xung / 4-20mA.
 Độ chính xác: 0,5%.

22


2.2.4. AHU và quạt
Bộ xử lý khơng khí AHU có thể được dùng để làm lạnh, làm nóng, hút ẩm
và làm sạch khơng khí. Lưu lượng xử lý khơng khí lên đến 6,000-140,000
m3/h.
Cấu tạo: cấu trúc nhỏ gọn, cấu hình linh hoạt, kiểu dáng trang nhã, vận hành
ổn định, điện năng tiêu thụ thấp, máy chạy êm, dễ lắp đặt và bảo trì… Phạm
vi ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống điều hịa khơng khí
trong ngành cơng nghiệp thực phẩm, cơng nghiệp điện, hóa học, dược, xây
*) Cấu trúc của AHU

Khung bên ngoài: Vật liệu bằng nhơm hợp kim dạng hình chữ T loại bỏ cấu
dẫn nhiệt và kết cấu vững chắc.
Kết cấu vỏ ngoài: Vỏ ngồi có dạng tấm 2 lớp, lớp bên trong phủ hợp kim,
lớp bên ngoài phủ sơn tĩnh điện và lớp giữa bằng vật liệu cách nhiệt loại PU

(polyurethane) dày 30mm – 50mm
Dàn lạnh: Dàn lạnh vật liệu là các ống đồng và cánh tản nhiệt bằng nhôm.
Phin lọc: Phin lọc kiểu tấm G4 có thể rửa được, bộ lọc kiểu túi F7 hoặc F8,
và bộ lọc HEPA để đáp ứng các cấp yêu cầu làm sạch khác nhau.

23


Cấu hình bổ sung: Bộ giải nhiệt, thiết bị phun ẩm bổ sung, bộ tiêu âm, bộ
điều chỉnh gió…
Tại AHU, khí hồi từ các phịng dược quạt hút về AHU, một phần khí hồi
được thải trực tiếp ra ngồi thơng qua hệ thống đường ống thải khí, lượng khí
thải ra đúng bằng lượng khí tươi cấp vào, phần cịn lại tiếp tục được hịa trộn
với khí tươi. Sau khoang hịa trộn, hỗn hợp khí được quạt hút qua các dàn
lạnh và dàn nóng. Tại đây, thơng qua các dàn trao đổi nhiệt, nước lạnh làm
cho nhiệt độ của hỗn khí giảm xuống.
Quạt có nhiệm vụ tạo ra áp suất dương đẩy khơng khí vào phịng sạch,
đồng thời tạo ra áp suất âm để hút khí từ phịng sạch ra qua miệng hồi khí.
2.2.5. Sơ đồ kết nối điều khiển

Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến

24