Tải bản đầy đủ (.pdf) (47 trang)

MÔ HÌNH TỰ ĐỘNG CẤP NƯỚC VÀ GIÁM SÁT BƠM CẤP NƯỚC NỒI HƠI

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.18 MB, 47 trang )

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN ĐỨC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MƠ HÌNH TỰ ĐỘNG CẤP NƢỚC VÀ GIÁM SÁT
BƠM CẤP NƢỚC NỒI HƠI

HẢI PHÒNG - 2015


BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

NGUYỄN VĂN ĐỨC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG CẤP NƢỚC VÀ GIÁM SÁT
BƠM CẤP NƢỚC NỒI HƠI
NGÀNH: KỸ THUẬTĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HOÁ; MÃ SỐ: D520216
CHUYÊN NGÀNH: ĐIỆN TỰ ĐỘNG TÀU THUỶ (D103)


Ngƣời hƣớng dẫn: Th.S Đồng Xn Thìn

HẢI PHỊNG – 2015


LỜI CẢM ƠN
Sau bốn năm học tập tại trƣờng dƣới sự dạy dỗ chỉ bảo tận tình của các Thầy, cô
mà em đã học hỏi đƣợc rất nhiều điều. Từ đó mà em hồn thiện mình hơn,
trƣởng thành hơn trong cuộc sống. Em xin cảm ơn toàn thể các các Thầy, cơ
giáo trong trƣờng nói chung và các Thầy, cơ giáo khoa Điện – Điện Tử nói
riêng.Đặc biệt là ThS.Đồng Xuân Thìn trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp đã
giúp đỡ em rất nhiều.
Em xin chân thành cảm ơn!


LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan những gì em trình bày trong đồ án tốt nghiệp là do em
làm dƣới sựhƣỡng dẫn và giúp đỡ của ThS.Đồng Xuân Thìn và những kiến thức
em tìm hiểu.

Sinh viên
Nguyễn Văn Đức


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Số hình

Tên hình

Trang


Hình 1.1

Sơ đồ tuần hồn của nồi hơi

2

Hình 1.2

Nồi hơi ống nước và nồi hơi ống lửa

4

Hình 1.3

Nồi hơi đặt nằm và nồi hơi đặt đứng

5

Hình1. 4

Nồi hơi tuần hồn tự nhiên, nồi hơi tuần hồn cưỡng

6

bức, nồi hơi khơng có tuần hồn
Hình 1.5

Cấu trúc nồi hơi nằm ngang


7

Hình 1.6

Cấu trúc nồi hơi thẳng đứng

8

Hình 1.7

Nguyên lý hoại động cỏ bản của nồi hơi đốt dầu

9

Hình 1.8

Quạt gió

12

Hình 1.9

Hệ thống cấp nhiên liệu

13

Hình 1.10

Biến áp đánh lửa


14

Hình 1.11

Hệ thống cấp nước nồi hơi

14

Hình 2.1

Sơ đồ kết nối với Arduino

16

Hình 2.2

Sơ đồ kết nối mạch ngồi

17

Hình 2.3

Sơ đồ khối của mạch relay

19

Hình 2.4

Sơ đồ mạch in relay


20

Hình 2.5

Hình 3D của mạch relay sau khi vẽ

20

Hình 2.6

Hình của mạch relay sau khi làm

21

Hình 2.7

Card ardunio thực tế được sử dụng trong mơ hình

22

Hình 2.8

Bắt đầu cài đặt LabView

23

Hình 2.9

Giao diện điều khiển trên máy tính


25

Hình 2.10

Chương trình chính

27

Hình 2.11

Chương trình con để hiện thị đèn

28


Hình 3.1

Ảnh thực thế của nút ấn đơn

29

Hình 3.2

Ẩnh thục tế của nút ấn kép

32

Hình 3.3

Ảnh thực tế của cịi báo


32

Hình 3.4

Ảnh thực tế của đèn báo

32

Hình 3.5

Hình mặt ngồi của hệ thống

34

Hình 3.6

Hình bên trong của hệ thống

34

Hình 3.7

Hình đi dây của còi đèn

35

Hỉnh 3.8

Khi hệ thống ở trạng thái bình thường (mức nước nằm


36

trong khoảng cho phép, bơm chưa chạy)
Hình 3.9

Khi mực nước trong khoảng cho phép và bơm đang chạy 36
(đèn báo chạy sáng)

Hình 3.10

Khi mực nước xuống dưới mức thấp hai (đèn báo chạy 37
sáng và đèn báo dưới mức hai sáng nhấp nháy)

Hình 3.11

Khi mức nước giảm xuống dưới mức ba (đèn báo chạy 38
sáng, đèn báo dưới mức hai và dưới mức ba cùng sáng
nhấp nháy


MỤC LỤC
LỜI NÓ ĐẦU
1.1 Tổng quan về nồi hơi tàu thuỷ ........................................................................... 1
1.1.1 Các khái niệm ................................................................................................. 1
1.1.2 Chu trình tuần hoàn của nồi hơi ...................................................................... 1
1.1.3 Các yêu cầu đối với nồi hơi trên tàu thuỷ........................................................ 2
1.2 Phân loại............................................................................................................ 3
1.2.1 Theo công dụng của nồi hơi............................................................................ 3
1.2.2 Theo áp suất hơi ............................................................................................. 3

1.2.3 Theo sự chuyển động của khí cháy và nƣớc .................................................... 4
1.2.4 Theo nguồn năng lƣợng sử dụng..................................................................... 4
1.2.6 Theo nguyên lý tuần hoàn............................................................................... 5
1.3 Cấu trúc nồi hơi ................................................................................................. 7
1.3.1 Cấu trúc nồi hơi nằm ngang ............................................................................ 7
1.3.2 Cấu trúc nồi hơi thẳng đứng ........................................................................... 8
1.4 Nguyên lý hoạt động cơ bản của nồi hơi ............................................................ 9
1.5 Các thiết bị, hệ thống phục vụ cho sự hoạt động của nồi hơi ........................... 10
1.5.1 Hệ thống cung cấp khơng khí ....................................................................... 11
1.5.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu........................................................................ 11
1.5.4 Hệ thống cấp nƣớc nồi hơi ............................................................................ 13
1.5.5 Hệ thống phân phối hơi ................................................................................ 14
1.5.6 Bộ điều khiển trung tâm của nồi hơi ............................................................. 14
CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG PHẦN CỨNG VÀ THIẾT KẾGIAO DIỆN ĐIỀU
KHIỂN .................................................................................................................. 15
2.1 Thiết kế phần cứng .......................................................................................... 15
2.2. Card Arduino .................................................................................................. 20
2.3 Thiết kế giao diện giám sát và điều khiển ........................................................ 22
2.3.1. Phần mềm LABVIEW ................................................................................. 22
2.3.2 Thiết kế giao diện điều khiển ........................................................................ 23


2.3.4 Viết chƣơng trình điều khiển ........................................................................ 25
CHƢƠNG 3: LÀM MƠ HÌNH VÀ THỬ NGHIỆM ............................................. 28
3.1 Các linh kiện sử dụng ...................................................................................... 28
3.1.1 Nút ấn đơn .................................................................................................... 28
3.1.2 Cấu tạo của nút ấn kép .................................................................................. 29
3.1.3 Còi báo, đèn báo ........................................................................................... 30
3.3 Hình ảnh thực tế của hệ thống ......................................................................... 31
3.4 Thử nghiệm hệ thống. ...................................................................................... 32



LỜI NÓ ĐẦU
Là một sinh viên của trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam học tập tại khoa
Điện - Điện tử. Sau khoảng thời gian học tập và rèn luyện tại trƣờng, em đã
đƣợc trang bị tƣơng đối đầy đủ các kiến thức cơ bản về những hệ thống điện
năng trên tàu thuỷ và còn đƣợc tiếp cận với những trang thiết bị, cơng nghệ điều
khiển hiện đại đó và đang đƣợc áp dụng trên nhiều con tàu vận tải hiện nay trên
thế giới cũng nhƣ tại Việt Nam. Đƣợc sự nhất trí của Ban chủ nhiệm Khoa, em
đƣợc giao đề tài thiết kế tốt nghiệp:
“Mơ hình tự động cấp nƣớc và giám sát bơm nƣớc nồi hơi”
Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu về hệ thống nồi hơi của một số con
tàu cùng với sự nỗ lực của bản thân và sự hƣớng dẫn nhiệt tình của thầy giáo
hƣớng dẫn Th.S Đồng Xuân Thìn cùng các thầy giáo trong khoa Điện - Điện tử
của trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam, em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp một
cách tốt nhất. Tuy nhiên do trình độ cịn hạn chế, nên đồ án tốt nghiệp của em
không thể tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong đƣợc đƣợc sự chỉ bảo của các thầy
cô để đồ án của em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Đồng Xn Thìn cùng tồn
thể thầy cơ cơng tác tại Trƣờng Đại Học Hàng Hải Việt Nam
Hải Phòng, ngày 9 tháng 12 năm 2015
Nguyễn Văn Đức


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NỒI HƠI TÀU THUỶ
1.1 Tổng quan về nồi hơi tàu thuỷ
1.1.1 Các khái niệm
- Nồi hơi tàu thuỷ là một thiết bị sử dụng nhiệt năng từ các chất đốt để chuyển
nƣớc từ dạng lỏng sang dạng hơi, có nhiệt độ và áp suất cao.
- Về mặt lý thuyết nồi hơi sử dụng nguyên lý trao đổi nhiệt. Các thành phần

tham gia trao đổi nhiệt ở đây là: khí cháy và nƣớc. Mục đích của q trình này
là nhằm biến nƣớc thành hơi có nhiệt độ và áp suất cao để đem đi sử dụng.
- Công dụng của nồi hơi là: cấp hơi nƣớc cho thiết bị động lực hơi nƣớc chính,
cho các máy phụ, hâm sấy nhiên liệu, thiết bị phụ và nhu cầu sinh hoạt của
thuyền viên trên tàu.
- Nồi hơi chính là: nồi hơi đƣợc sử sụng khi trên tàu dùng động cơ hơi nƣớc để
truyền động cho chân vịt.
- Nồi hơi phụ là: nồi hơi đƣợc sử dụng trên các tàu có máy chính chạy bằng
dầu nặng (dùng hơi để hâm dầu FO hoặc HFO) và để phục vụ sinh hoạt (sƣởi
ấm, hâm nƣớc sinh hoạt).
- Nồi hơi khí xả là: loại nồi hơi tận dụng nhiệt độ cao của khí xả máy chính để
sinh hơi. Nồi hơi này đƣợc sử dụng khi tàu chạy trên biển.
1.1.2 Chu trình tuần hồn của nồi hơi
Hình 1 thể hiện chu trình làm việc của nồi hơi nói chung, qua đó ta có
thể thấy đƣợc từng giai đoạn của quá trình sinh hơi. Nƣớc ở trong nồi hơi, đƣợc
trao đổi nhiệt với khói lị chuyển thành hơi nƣớc bão hoà, hơi này khi ra khỏi nồi
hơi qua van hơi chính, rồi đƣợc dẫn đi qua bộ phận quá nhiệt để gia nhiệt thành
hơi quá nhiệt. Rồi mới đƣợc dẫn đi vào tuabin để giãn nở sinh cơng, sau đó đi ra
khỏi tuabin và đƣợc dẫn vào bầu ngƣng.

1


Hình 1.1: Sơ đồ tuần hồn của nồi hơi
-Một phần hơi bão hồ khi ra khỏi nồi hơi đƣợc trích ra để làm nhiệm vụ hâm
sấy nhiên liệu, phòng ở cho thuyền viên và cho động cơ nhiệt lai các máy sản
xuất ….sau đó hơi nƣớc này cũng đƣợc đƣa trở lại bầu ngƣng.
- Tại bầu ngƣng, hơi nƣớc đƣợc làm mát và ngƣng tụ thành nƣớc rồi đƣợc đƣa
trở về két. Sau đó, nƣớc ngƣng từ két đƣợc bơm hút cấp trở lại nồi hơi.
1.1.3 Các yêu cầu đối với nồi hơi trên tàu thuỷ

- An toàn trong sử dụng: đây là yêu cầu rất quan trọng đối với nồi hơi, vì nếu có
sự cố xẩy đối với nồi hơi thì sẽ ảnh hƣởng tới sự làm việc của các máy móc
xung quanh, các hệ thống liên quan tới nồi hơi và có thể gây ảnh hƣởng tới hoạt
động của toàn bộ con tàu, tai nạn cho các thuyền viên trên tàu. Đặc biệt khi xảy
ra sự cố nổ nồi hơi thì sẽ dẫn tới hậu quả vơ cùng nghiêm trọng gây thiệt hại lớn
tới con ngƣời và tài sản trên tàu. Do đó, ở trên tàu chỉ có các nồi hơi đƣợc kiểm
định kỹ lƣỡng mới đƣợc phép lắp đặt và sử dụng.
- Kích thƣớc gọn nhẹ, dễ dàng bố trí trên tàu: điều này là yêu cầu chung của các
thiết bị, hệ thống khi lắp đặt trên tàu nhằm để tăng trọng tải, mở rộng tầm hoạt
2


động của con tàu. Do đó, nồi hơi tàu thƣờng đƣợc lựa chọn là loại có buồng đốt
lớn, hiệu suất bốc hơi cao, lƣu tốc khí lị nhanh, số bầu nồi ít, đƣờng kính bầu
nồi và ống bé để giảm độ dày và trọng lƣợng.
- Có cấu tạo đơn giản: vì trên tàu các thiết bị cũng nhƣ cơng tác sửa chữa nhiều
khó khăn. Nên yêu cầu này nhằm đảm bảo cho thuyền viên trên tàu, thuận tiện
trong việc khai thác sửa chữa.
- Tính kinh tế: đây cũng yêu cầu chung của các hệ thống trên tàu. Để đảm bảo sự
hoạt động hiệu quả của con tàu thì hệ thống phải đạt hiệu suất cao ở chế độ toàn
tải, sự tiêu hao nhiên liệu thấp, tuổi thọ cao, chu kì bảo dƣỡng lâu dài.
- Tính cơ động cao: là một trong những yêu cầu quan trọng của nồi hơi. Tính cơ
động cao đƣợc thể hiện ở chỗ thời gian đốt nồi và sinh hơi nhanh, nhanh chóng
tăng/giảm lƣợng hơi để thích ứng với sự thay đổi của tải. Đồng thời, nồi hơi có
năng lƣợng tiềm tàng lớn, khi cần thiết có thể chịu quá tải cao.
- Có thể hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt: vì vùng hoạt động của tàu rất
rộng, phạm vi thay đổi nhiệt độ của môi trƣờng lớn (-20 độ tới + 55 độ) tàu
nghiêng, lắc với biên độ và tần số lớn (ngang 30 độ, dọc 12 độ).
1.2 Phân loại
1.2.1 Theo công dụng của nồi hơi

- Nồi hơi chính: là nồi hơi dùng để cung cấp hơi cho động cơ hơi nƣớc lai chân
vịt.
- Nồi hơi phụ: là nồi hơi để cung cấp hơi cho nhu cầu sinh hoạt của thuyền viên
và hâm sấy nhiên liệu.
1.2.2 Theo áp suất hơi
- Nồi hơi thấp áp: chịu đƣợc áp suất đến 2 MPa. Loại này là các nồi hơi phụ
dùng để hâm sấy nhiên liệu, cung cấp hơi cho nhu cầu sinh hoạt của thuyền
viên.
- Nồi hơi trung áp: làm việc trong khoảng áp suất từ 2Mpa đến 4,5 MPa .
- Nồi hơi cao áp: có áp suất trên 4,5 MPa.

3


Loại nồi hơi trung và cao áp có thể dùng để cung cấp hơi cho tuabin lai chân vịt
(nếu trên tàu dùng động cơ hơi nƣớc để truyền động cho chân vịt).
1.2.3 Theo sự chuyển động của khí cháy và nước
- Nồi hơi ống nƣớc: nƣớc đƣợc dẫn ở trong ống cịn khí lị thì ở bên ngồi ống.
- Nồi hơi ống lửa: khí lị đƣợc dẫn ở trong ống cịn nƣớc ở ngồi ống.
- Nồi hơi hỗn hợp vừa ống nƣớc vừa ống lửa: là sự kết hợp của hai loại trên, có
những chỗ là ống lửa, có những chỗ là ống nƣớc.

Hình 1.2: Nồi hơi ống nước và nồi hơi ống lửa
1.2.4 Theo nguồn năng lượng sử dụng
- Sử dụng nhiệt lƣợng từ phản ứng cháy của nhiên liệu: nhiên liệu đƣợc dùng có
thể là than, dầu hoặc khí đốt. Trƣớc đây nồi hơi có thể dùng kết hợp các loại trên
nhƣng hiện nay trên tàu chỉ có nồi hơi sử dụng nguyên liệu là dầu.
- Sử dụng năng lƣợng điện: năng lƣợng dùng để sinh hơi là điện. Loại này
thƣờng có cơng suất nhỏ, thƣờng dùng để phục vụ cho thuyền viên và hâm sấy.
- Sử dụng năng lƣợng tử phản ứng nguyên tử: nhiệt năng dùng để sinh hơi đƣợc

lấy từ phản ứng hạt nhân. Loại này chỉ đƣợc trong trang bị trên tàu ngầm của
quân đội.
- Sử dụng nhiệt năng của khí xả các máy nhiệt: loại này là nồi hơi kinh tế tận
dụng nhiệt độ cao của khí xả các diesel cơng suất lớn để sinh hơi, phục vụ cho
các nhu cầu sinh hoạt của thuyền viên cũng nhƣ là hâm sấy trên tàu. Nồi hơi loại

4


này có thể đƣợc kết hợp với nồi hơi phụ và đƣợc gọi là nồi hơi liên hợp phụ khí xả, trên tàu hiện nay chủ yếu sử dụng loại này.
1.2.5 Theo hình dáng và vị trí của nồi hơi
- Nồi hơi nằm ngang: có dạng là hình trụ nằm ngang.
- Nồi hơi thẳng đứng: thƣờng có dạng là hình trụ thẳng đứng, loại này đang
đƣợc sử dụng rộng rãi trên tàu thuỷ, do có nhiều ƣu điểm và lợi thế trong việc bố
trí ở những nơi có khơng gian chật hẹp nhƣ trên tàu.

Hình 1.3: Nồi hơi đặt nằm và nồi hơi đặt đứng
1.2.6 Theo nguyên lý tuần hoàn
- Nồi hơi sử dụng phƣơng pháp tuần hoàn tự nhiên: lợi dụng sự chênh lệch trọng
lƣợng của nƣớc và hơi nƣớc trong các vùng nhiệt độ khác nhau. Từ đó tạo ra sự
chuyển động tuần hồn trong bầu nồi. Vì tính đơn giản và giá thành thấp nên nồi
hơi lại này đang đƣợc sử dụng rất phổ biến ở trên tàu.
- Nồi hơi sử dụng phƣơng pháp tuần hoàn cƣỡng bức: nƣớc và hơi trong trống
nồi đƣợc tuần hoàn nhờ bơm tuần hồn. Loại này có hiệu suất trao đổi nhiệt cao
hơn từ đó mà ta có thể giảm đƣợc kích thƣớc cùa nồi, nhƣng cơng suất vẫn
khơng đổi. Nhƣng loại này có nhƣợc điểm là cấu tạo khó khăn, thời gian bảo
dƣỡng ngắn do bơm tuần hoàn làm việc trong mơi trƣờng có nhiệt độ và áp suất
cao.

5



- Nồi hơi khơng có vịng tuần hồn: là loại nồi hơi ống lửa, do nƣớc đƣợc chứa
trong toàn bộ bầu nồi nên loại nồi hơi này khơng có vịng tuần hồn của nƣớc,
có kết cấu đơn giản nhất.

Hình 1.4: Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên, nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức,
nồi hơi khơng có tuần hồn.

6


1.3 Cấu trúc nồi hơi
1.3.1 Cấu trúc nồi hơi nằm ngang

Hình 1.5: Cấu trúc nồi hơi nằm ngang
1- Thân nồi; 2 – Đinh chằng dài; 3 - Ống lửa chằng; 4- Ống lửa thường;
5- Cửa buồng đốt; 6- Buồng đốt; 7- Cửa kiểm tra; 8- Đinh chằng ngang;
9- Thiết bị buồng đốt; 10- Hộp lửa; 11- Ống thuỷ; 12- Mã đỉnh hộp lửa;
13- Cửa lấy hơi; 14 Ống khói.
- Trƣớc đây loại nồi hơi này đƣợc sử dụng rộng rãi. Do có cấu tạo đơn giản, sử
dụng dễ dàng. Nhƣng ngày nay ít đƣợc sử dụng do nó có nhiều nhƣợc điểm mà
nồi hơi ống đứng có thể khắc phục đƣợc.
* Ƣu điểm, nhƣợc điểm của nồi hơi nằm ngang:
1. Ống lửa nằm ngang: thuận tiện cho việc vệ sinh nồi.
2. Yêu cầu về chất lƣợng nƣớc không cao. Do nồi thƣờng sử dụng phƣơng
pháp tuần hoàn tự nhiên.
3. Chất lƣợng hơi sinh ra tốt.
4. Hiệu suất của nồi thấp. Do diện tích mặt trao đổi nhiệt thấp, tuần hồn
kém.

5. Tính cơ động khơng cao do lƣợng nƣớc trong nồi lớn.
7


6. Năng lƣợng tiềm tàng lớn do lƣợng nƣớc trong nồi nhiều.
7. Mức độ nguy hiểm cao do nƣớc trong nồi lớn.
8. Kích thƣớc cồng kềnh, nên khơng thuận lợi cho việc bố trí trên tàu.
1.3.2 Cấu trúc nồi hơi thẳng đứng

Hình 1.6: Cấu trúc nồi hơi thẳng đứng
1- Vỏ nồi, 2- Cửa kiểm tra, 3- Mã nồi, 4- Cửa kiểm tra, 5- Ống lửa
6- Buồng đốt, 7 Ống khói, 8- Cửa hộp khói, 9- Đất chịu lửa, 10 Thiết bị buồng đốt.
Hiện nay trên tàu thuỷ chủ yếu sử dụng nồi hơi loại này, do có nhiều ƣu
điểm để bố trí trên tàu. Nhƣ là nồi hơi liên hợp phụ khí xả.
* Ƣu điểm, nhƣợc điểm của nồi hơi thẳng đứng:
1. Không yêu cầu chất lƣợng nƣớc cao.
2. Thuận tiện cho việc vệ sinh bảo dƣỡng ống lửa.
3. Tính cơ động cao do lƣợng nƣớc trong nồi không lớn.
4. Ít nguy hiểm hơn nồi hơi nằm ngang do lƣợng nƣớc trong nồi ít
hơn.
5. Có kích thƣớc nhỏ gọn, thuận lợi cho việc bố trí trên tàu.
6. Chất lƣợng hơi sinh ra khơng tốt lắm. Đo chiều cao mặt thống
khơng lớn.

8


1.4 Nguyên lý hoạt động cơ bản của nồi hơi

Hình 1.7: Nguyên lý hoạt động cỏ bản của nồi hơi đốt dầu]

- Hoạt động của hệ thống: đầu tiên nƣớc đƣợc cấp vào nồi. Khi nƣớc đã cấp đầy
đủ thì mới có thể tiến hành đốt lị. Trƣớc khi đốt, nếu là hệ thống sử dụng dầu
FO thì dầu phải đƣợc hâm tới nhiệt độ cho phép. Quá trình đốt lị: đầu tiên quạt
gió chạy để thổi hết chất dễ cháy nổ ra khỏi lò tiếp theo là biến áp đánh lửa tiến
hành đánh lửa. Rồi dầu đốt đƣợc phun vào buồng đốt. Dầu gặp khí oxy và tia lửa
điện sẽ bốc cháy tạo thành khói lị có nhiệt độ cao. Tiếp theo khói lị đƣợc quạt
thổi qt qua ống lửa để tiến hành trao nhiệt cho nƣớc. Nƣớc nhận nhiệt từ khói
lị sẽ sơi và sinh hơi tại mặt thống của nồi. Khi lƣợng hơi đủ thì mở van cấp hơi
chính để đƣa đi sử dụng.
* Nguyên lý của một số hệ thống trong nồi hơi.
- Hệ thống cấp nƣớc: nƣớc từ két chứa đƣợc bơm cấp nƣớc hút về, đƣa qua bộ
lọc rồi đƣợc cấp tới thiết bị hoá chất để xử lý, rồi mới đƣợc cấp vào bầu nồi.
Hiện nay hệ thống cấp nƣớc cho nồi hơi là hoàn toàn tự động nhờ thiết bị điều
khiển, nên mức nƣớc trong nồi ổn định hơn. Ngồi ra có thể kiểm tra mức nƣớc

9


trong nồi bằng cách xem ở ống thuỷ.
- Hệ thống cấp gió: gió đƣợc cấp vào buồng cháy nhờ quạt gió, lƣợng gió có thể
điều chỉnh thơng qua việc điều chỉnh vị trí của bƣớm gió.
- Hệ thống van an toàn: van an toàn làm nhiệm vụ bảo vệ quá áp cho nồi hơi. Vì
một lý do nào đó mà áp lực hơi trong nồi tăng quá giá trị cho phép thì van này sẽ
mở ra để xả bớt một phầ hơi ra ngồi mơi trƣờng. Từ đó tránh đƣợc các hƣ hỏng
có thể xấy ra nhƣ vỡ nồi, vỡ đƣờng ống. Chúng ta cũng có thể theo dõi áp suất
trong nồi thông qua áp kế đặt tại nồi.
- Để nồi hơi có thể hoạt động đƣợc thì cần phải có sự phối hợp nhịp nhàng của
các hệ thống: cung cấp nƣớc, cung cấp gió và khí cháy, hệ thống cung cấp nhiên
liệu, hệ thống phân phối hơi và hệ thống điều khiển.
1.5 Các thiết bị, hệ thống phục vụ cho sự hoạt động của nồi hơi

- Các hệ thống phục nồi hơi đóng một vai trị rất quan trọng trong sự hoạt động
của nồi hơi, nếu nhƣ một trong số các hệ thống này gặp sự cố thì có thể nồi hơi
phải dừng hoạt động.
- Chúng ta có thể chia các thiết bị hệ thống phục vụ nồi hơi thành các nhóm sau:
hệ thống thiết bị buồng đốt, hệ thống thiết bị cấp nƣớc và chỉ báo mức nƣớc,
nhóm thiết bị điều khiển và bào vệ nồi hơi và nhóm thiết bị hệ thống phục vụ
khác. Các hệ thống này phối hợp cùng hoạt động với nhau để đảm bảo cho nồi
hơi hoạt động liên tục, an toàn và có tính kinh tế cao.
- Hiện nay các nồi hơi dƣới tàu thuỷ đều hoạt động một cách tự động nhờ khối
điều khiển trung tâm. Bộ điều khiển này có chức năng là: thu thập tồn bộ thơng
tin từ cảm biến rồi đƣa vào bộ xừ lý trung tâm. Từ bộ xử lý này sẽ đƣa ra các
lệnh điều khiển thích hợp trong từng trƣờng hợp. Bộ xử lý thƣờng là các khối
PLC đƣợc lập trình sẵn.
* Thiết bị buồng đốt
- Thiết bị buồng đốt là một trong những thiết bị rất quan trọng của nồi hơi. Nếu
thiết bị hệ thống này gặp sự cố thì bồi hơi khơng thể hoạt động. Thiết bị buồng
đốt bao gồm:
10


1. Hệ thống cung cấp nhiên liệu.
2. Hệ thống cung cấp gió.
3. Hệ thống đánh lửa.
4. Các thiết bị kiểm tra giám sát cháy.
1.5.1 Hệ thống cung cấp khơng khí
- Hệ thống cấp gió cho nồi hơi thƣờng bao gồm:
1. Quạt gió: quạt gió thƣờng là quạt hoạt động theo nguyên tắc ly tâm và
đƣợc lai trực tếp bằng động cơ điện.
2. Bƣớm gió: là thiết bị để điều chỉnh lƣợng gió cấp vào buồng cháy. Bƣớm
gió thƣờng đƣợc mở bằng động cơ bƣớc có điều khiển từ xa và đóng

bằng lị xo. Thuận lợi cho ngƣời điều khiển vận hành.
3. Cánh hƣớng gió: để điều chỉnh hƣớng gió khi thổi vào buồng đốt. Hệ
thống này có nhiệm vụ cung cấp đầy đủ khơng khí cho sự cháy và thổi
khí cháy đi vào ống lửa vói một lƣu tốc phù hợp, đảm bảo khơng khí
đƣợc thổi vào buồng đốt với hƣớng thổi hợp lý để quá trình cháy và sự di
chuyển của khói lị là thuận lợi nhất.

Hình 1.8: Quạt gió
1.5.2 Hệ thống cung cấp nhiên liệu
- Hệ thống cung cấp nhiên liệu bao gồm:
1. Két chứa nhiên liệu.
2. Phin lọc.
11


3. Bơm nhiên liệu.
4. Van điện từ.
5. Bầu hâm nhiên liệu.
6. Súng phun nhiên liệu và van điện từ.
Hệ thống này có nhiệm vụ: cung cấp đầy đủ nhiên liệu cho sự cháy, chất
lƣợng nhiên liệu phải đáp ứng đƣợc các yêu cầu của hệ thống nhƣ nhiệt độ của
nhiên liệu phải đảm bảo nằm trong khoảng cho phép (từ 900 đến 1200), độ nhớt
của nhiên liệu cũng phải đƣợc đảm bảo phù hợp với quá trình phun sƣơng.

Hình 1.9: Hệ thống cấp nhiên liệu
1.5.3 Thiết bịđánh lửa
- Thiết bị đánh lửa bao gồm:
1. Biến áp đánh lửa để cung cấp điện áp cao cho các điện cực
2. Các điện cực đánh lửa là nơi xẩy ra hiện tƣợng phóng tia lửa điện.
3. Dây dẫn và nguồn điện.

- Thiết bị có nhiệm vụ: tạo ra tia lửa điện để đốt cháy nhiên liệu trong thời kì
khởi động của nồi hơi. Để quá trình đánh lửa xảy ra dễ dàng thì phải giữ cho các
điện cực sạch và khoảng cách giữa hai điện cực phải phù hợp.

12


Hình 1.10: Biến áp đánh lửa
1.5.4 Hệ thống cấp nước nồi hơi
- Thiết bị của hệ thống bao gồm:

Hình 1.11: Hệ thống cấp nước nồi hơi
1 Bộđiều khiển nồi hơi; 2 Két chứa; 3 Thiết bị làm mềm nước; 4 Bầu ngưng;
5 Két vách; 6 Pin lọc; 7 Động cơ điện; 8 Bơm cấp nước; 9 Van một chiều;
10 Nồi hơi; 11 Cảm biến mức nước.
- Hoạt động của hệ thống: đầu tiên bộ điều khiển sẽ lấy tín hiệu mức nƣớc từ
cảm biến mức. Nếu mức nƣớc là thấp thì có tín hiệu khởi động động cơ điện lai
bơm cấp nƣớc. Nƣớc từ két chứa đƣợc hút qua thiết bị làm mềm nƣớc rồi rồi đi

13


vào két vách, qua phin lọc rồi mới đƣợc cấp vào nồi hơi. Khi mức nƣớc trong
nồi đã đủ thì bộ điều khiển có tín hiệu dừng bơm.
- Chức năng của hệ thống: luôn giữ cho mức nƣớc trong nồi luôn ở mức cho
phép và nƣớc cấp vào nồi đạt các tiêu chuẩn (độ sach, độ mềm), mọi hoạt động
của hệ thống là hoàn toàn tự động. Đƣợc điều khiền và giám sát bởi bộ điều
khiển của nồi hơi.
1.5.5 Hệ thống phân phối hơi
- Thiết bị hệ thống:

1. Van cấp hơi chính.
2. Hệ thống đƣờng ống.
3. Hệ thống các van phụ.
4. Hệ thống cách nhiệt.
- Chức năng của hệ thống là: cung cấp hơi có áp suất, nhiết độ cao cho các thiết
bị sử dụng.
1.5.6 Bộ điều khiển trung tâm của nồi hơi
- Hệ thống điều khiền bao gồm:
1. Các cảm biến để thu thập thông tin tại từng thời điểm hoạt động của nồi.
2. Công tắc và nút ấn điều khiển.
3. Các thiết bị hiển thị và lƣu trữ.
4. Bộ vi xử lý có thể là PLC đƣợc lập trình sẵn.
- Nguyên lý hoạt động: đầu tiên bộ vi xử lý sẽ lấy thông tin từ các cảm biến rồi
xử lý để đƣa ra tin hiệu điều khiển. Ngoài ra các tín hiệu từ cảm biến cịn đƣợc
đƣa đi để hiển thị cho ngƣời vận hành có thể giám sát, mọi tín hiệu điều khiến
đƣợc lƣu trữ lại dƣới dạng file cứng hoặc file mềm.

14


CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG PHẦN CỨNG VÀ THIẾT KẾ
GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN
2.1 Thiết kế phần cứng
a. Sơ đồ tổng thể của mạch

Hình 2.1: Sơ đồ kết nối với Arduino
- Đây là sơ đồ thể hiện sự kết nối đầu vào đầu ra của mach điều khiển với các
thiết bị ngoại vi. Trên Card Arduino có rất nhiều đầu vào đầu ra nhƣng tùy theo
từng yêu cầu của mỗi bài toán điều khiển mà ta sử dụng cho hợp lý và tiết kiệm
nhất. Đối với bài toán điều khiển mức nƣớc này của emthì em sử dụng ba đầu

vào và bốn đầu ra, đó là:
- Đầu vào:
- Một nút ấn khẳng định báo động đƣợc đƣa vào chân 8 DIGITAL của
Card Arduino.
- Cảm biến áp lực ở cửa ra của bơm đƣợc đƣa vào chân 7 DIGITAL của
Card Arduino.
- Cảm biến tƣơng tự để đo mức nƣớc đƣợc đƣa vào chân A0 của Card
Arduino.

15


-Đầu ra:
- Chân số 9 DIGITAL của Card Arduino để điều khiển relay R1. Là
relay điều khiển start bơm.
- Chân số 10 DIGITAL của Card Arduino để điều khiển relay R2. Là
relay điều khiển stop bơm.
-Chân số 911 DIGITAL của Card Arduino để điều khiển relay R3. Là
relay điều khiển đèn báo động.
- Chân số 12 DIGITAL của Card Arduino để điều khiển relay R4. Là
relay điều khiển còi báo động.

Hình 2.2: Sơ đồ kết nối mạch ngồi

16


×