Lịch sử phát triển của quạt công nghiệp

Lịch sử phát triển của quạt công nghiệp
Vào năm 1831 nhà bác học Nga Xablucôp sáng chế ra quạt ly tâm đầu tiên dùng để
làm mát hầm mỏ và làm sạch máy.
Đặc biệt là 80 năm gần đây, lú thuyết về thủy khí động lực phát triển rất mạnh, có
nhiều thành tựu to lớn trong việc ứng dụng các phát minh về lĩnh vực máy thủy
khí.
Ngày nay máy thủy khí có rất nhiều loại với nhiều kiểu dánh khác nhau được dùng
trong mọi lĩnh vực của đời sống cũng như trong công nghiệp và nông nghiệp. Để
đáp ứng nhu cầu về năng lượng ngày canhgf to lớn của công nghiệp hiện đại, ngày
nay người ta đã chế tạo được các tuabin cỡ lớn có công suất đến 500.000 kW hoặc
lớn hơn. Số lượng bơm, quạt, máy nén cũng như tuabin các chủng loại khác nhau
đã được sản xuất hàng năm lên đến hàng triệu chiếc.
Khái niệm chung:
Quạt là máy để di chuyển chất khí với cơ số tăng áp ε < 1,15 (ε – tỷ số giữa áp suất
cửa ra và áp suất cửa vào của máy) hay áp suất đạt được p < 1500 mmH2O.
Quạt chỉ có loại cánh dẫn gồm:
- Quạt ly tâm
- Quạt trục
Quạt thuộc loại máy có cánh. Chúng được dùng để biến cơ năng của động cơ thành
năng lượng để di chuyển môi chất và tạo cho nó một áp năng cần thiệt.
Quạt bao giờ cũng làm việc trong hệ thống. Hệ thống bao gồm bình chứa, đường
ống hút và đường ống đẩy. Quạt cùng với động cơ kéo nó được gọi là thiết bị quạt.
Đối với quạt, do áp suất sau nó không lớn hơn áp suất trước nó là bao nhiêu nên sự
nén của môi chất có thể bỏ qua.
2. Thông số đặc trưng:
Các thông số đặc trưng cho sự làm việc của quạt là: năng suất (lưu lượng), cột áp,
công suất và hiệu suất.
a. Năng suất
Là lượng môi chất do quạt quạt được trong một đơn vị thời gian. Năng suất
còn được gọi là lưu lượng.
Nếu lượng môi chất được đo bằng đơn vị trọng lượng (kG/s, N/s) thì được

gọi là năng suất trọng lượng, ký hiệu là G.
Nếu lượng môi chất được đo bằng đơn vị thể tích (m3/s, m3/h, 1/s…) thì gọi
là năng suất thể tích, ký hiệu là Q.
Giữa G và Q có mối liên hệ:
G = γ.Q
(1.1)
Thay trọng lượng riêng γ bằng thể tích riêng ϑ (nuy) ta có:
Q = G/ γ = G. ϑ
(1.2)
b. Cột áp


Cột áp của quạt là lượng năng lượng do quạt cung cấp cho 1kg môi chất khi
môi chất này chuyển động qua chúng. Cột áp được ký hiệu là H.
Về mặt hình học, cột áp của quạt được xem như chiều cao mà lượng của
lượng chất lỏng có thể nâng lên được do năng lượng mà chúng nhận được và được
đo bằng mmH2O.
Để hiểu rõ thành phần của cột áp H, ta xét hình vẽ sau:
pi – áp suất trên mặt chất lỏng trong bình hút
p1 – áp suất trước đầu quạt
v1 – vận tốc chất lỏng ở đầu vào
p2 – áp suất đầu ra quạt
v2 – vận tốc chất lỏng ở đầu ra
y – khoảng cách giữa hai điểm do của đồng hồ chân không kế và đồng hồ áp
kế
pii – áp suất trên mặt chất lỏng trong bình chứa
Ta có:

Ht = (pii - pi)/γ + z = 0

H = tổng tổn thất trên đường ống
Vậy cột áp do quạt sinh ra chỉ dùng để thắng trở lực trên đường ống.
c. Công suất và hiệu suất
Trong thời gian quạt làm viêc, môi chất được nhận từ quạt một số năng
lượng. Năng lượng cung cấp liên tục cho dòng chảy này do động cơ truyền
cho trục của quạt.
Công suất do động cơ truyền qua trục quạt gọi là công suất trên trục.


Năng lượng truyền cho dòng chất lỏng được gọi là năng lượng hữu ích.
Năng lượng hữu ích trong một đơn vị thời gian gọi là công suất hữu ích.
Công suất hữu ích là:
N = G.H = γ.Q.H
Trong đó: γ – được đo bằng N/m3
G – được đo bằng N/s
Hiệu suất là:
2. Quạt li tâm

η = N/Ndc

(1.7)


1. Giới thiệu về biến tần
- Biến tần là một trong những thiết bị điện tử hỗ trợ đắc lức nhất trong việc ổn định
tốc độ và thay đổi tốc độ động cơ một các dẽ dàng nhất mà hầu hết các xí nghiệp
đang sử dụng.
- Khái

niệm : Biến tần là thiết bị biến đổi dòng xoay chiều với tần số của lưới điện

thành dòng xoay chiều có tần số khác với tần số của lưới .
- Phân loại : Biến tần thường được chia thành hai loại :
Biến tần trực tiếp ( không nghiên cứu ).
Biến tần gián tiếp .
- Cấu trúc và nguyên lí hoạt động của biến tần
+ Sơ đồ cấu trúc
Các bộ biến tần gián tiếp có sơ đồ cấu trúc như hình vẽ .Bộ biến tần gồm các khâu:
chỉnh lưu ( CL ), mạch lọc ( L ) và nghịch lưu độc lập ( NLĐL ). Như vậy , để biến
đổi tần số cần thông qua khâu trung gian một chiều , do đó nó có tên là biến tần giá
n tiếp.Trong biến tần này,điện áp xoaychiều đầu tiên được chuyển thành điện áp m
ột chiều nhờ mạch chỉnh lưu sau đó qua một bộ lọc mới được biến đổi trở lại
thành điện áp xoay chiều với tần số f2
Việc biến đổinăng lượng hailần này làm giảm hiệu suất biến tần.
Nhưng bù lại loại biến tần này cho phép thay đổi dễ dàng tần số của f2
không phụ thuộc vào f1 trong một dải rộng cả trên và dưới f1 vì tần số ra chỉ
phụ thuộc vào mạch điều khiển


Nhược điểm cơ bản của biến tần gián tiếp là hiệu suất thấp (vì qua hai lần biến đổi)
. Công suất cũng như kích thước của bộ biến đổi lớn.
Nếu dùng van tiristo vẫn có một số khó khăn nhất định khi giải quyết
vấn đề khoá van.
2. Ứng dụng biến tần MM440:
Là một họ biến tần mạnh mẽ nhất trong dòng các biến tần tiêu chuẩn. Khả năng
điều khiển Vector cho tốc độ và Momen hay khả năng điều khiển vòng kín bằng bộ
PID có sẵn đem lại độ chính xác tuyệt vời cho các hệ thống truyền động quan trọng
như các hệ nâng chuyển, các hệ thống định vị. Không chỉ có vậy, một loạt khối
logic có sẵn lập trình tự do cung cấp cho người dùng sự linh hoạt tối đa trong việc
điều khiển hàng loạt các thao tác một cách tự động.
3. Thông số kỹ thuật

4. Sơ đồ đấu dây
Sơ đồ động lực nhìn chung của các loại biến tần đều như nhau, ta mắc theo hình
sau:



Hệ truyền động điều khiển tần số động cơ không đồng bộ
Trong các hệ truyền động của dây truyền công nghệ hiện đại, động cơ không đồng
bộ đang được sử dụng rộng rãi bởi có nhiều ưu điểm: cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo,
giá thành rẻ, vận hành tin cậy và an toàn. Đặc trưng cho ĐCKĐB ba pha là hệ số
trượt s = (n1-n)/n1 (n: tốc độ quay của Roto; n1: tốc độ quay của từ trường quay n1
= 60f1/pc) và phương trình đặc tính cơ của ĐCKĐB là:
Trong đó: U1: Điện áp pha đặt lên cuộn stato

x1’, r1’,I1’: Là điện kháng, điện trở, dòng điện của mạch stato
x2’, r2’,I2’: Là điện kháng, điện trở, dòng điện của cuộn dây Roto quy
đổi về Stato
Từ biểu thức trên tay thấy khi điều chỉnh tần số mà giữ nguyên điện áp U1 thì từ
thông động cơ biến đổi theo quan hệ tỷ lệ nghịch vời f1, tức là khi f1 giảm thì từ
thông ψ của động cơ lớn, làm cho mạch từ của động cơ bị bão hòa và dọng điện từ
hóa I0 lớn lên. Vì vậy các chỉ tiêu năng lượng xấu đi và đôi khi nhiều dộng cơ còn
phát nóng quá mức cho phép. Ngược lại khi f1 tăng lên làm cho từ thông ψ của
động cơ giảm và dòng điện Roto Ir tăng lên. Do đó trong trường hợp này dây quấn
Roto bị quá tải còn lõi thép thì non tải. Ngoài ra cũng từ nguyên nhân trên làm cho
momem cho phép và khả năng quá tải của động cơ cũng bị giẩm đi.

Ảnh hưởng của tần số f cấp cho động cơ không đồng bộ


Điều chỉnh tần số thay đổi tốc độ
Luật điều chỉnh tần số điện áp theo khả năng quá tải .
Khi điều chỉnh tần số thì trở kháng, từ thông, dòng điện…của động cơ thay đổi , để
đảm bảo một số chỉ tiêu điều chỉnh mà không làm động cơ bị quá dòng cần
phải điều chỉnh cả điện áp . Đối với hệ thống biến tần nguồn áp thường có
yêu cầu giữ cho khả năng quá tải về mômen là không đổi trong suốt dải điề
u chỉnh tốc độ . Mômen cực đại mà động cơ sinh ra được chính là mômen tới hạn.
Mth: khả năng quá tải về mômen được quy định bằng hệ số quá tải mômen:
λM = Mth/M.