TỰ ĐỘNG BẢO VỆ TRUYỀN ĐỘNG QUẠT GIÓ CÔNG SUẤT LỚN TRONG CÔNG NGHIỆP

Trong một số nhà máy công nghiệp (như trong ngành công nghiệp hoá chất), vấn đề tạo khí là một công đoạn vô cùng quan trọng của quá trình sản xuất. Để giải quyết vấn đề này, có một phân xưởng riêng được thiết kế với một loạt (đôi khi tới 10) Quạt công nghiệp, quạt gió công suất lớn cùng thổi vào một đường ống, mà động cơ dẫn động công suất từ 450 đến 800kW. Với tải là quạt gió có tốc độ cao, thì việc dẫn động bằng động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc qua cơ cấu truyền động bánh răng trung gian là hợp lý nhất. Tuy nhiên, do có công suất lớn và tốc độ cao mà đòi hỏi phải dùng động cơ không đồng bộ có nguồn cung cấp là 6kV và hệ thống bôi trơn cưỡng bức cho cơ cấu truyền động trung gian. (Quạt công nghiệp Bình Ngân)

Bài viết dưới đây sẽ giới thiệu một phương pháp tự động bảo vệ truyền động quạt gió công suất lớn dùng động cơ không đồng bộ.

* Khái quát hệ truyền động quạt gió công suất lớn: Truyền động quạt gió công suất lớn như Hình 1.

Hình 1: Truyền động quạt gió công suất lớn

Trong đó:

+ Các can nhiệt 1 và 2 có tác dụng cảm biến nhiệt độ 2 gối đỡ trục;

+ Các áp kế 1 và 2 có tác dụng đo áp lực dầu bôi trơn. Các áp kế là loại có 3 kim được chế tạo có tiếp điểm gắn trên kim, trong đó một kim quay chỉ báo mức áp suất dầu, 2 kim còn lại được chỉnh và cố định tương ứng với áp suất dầu cao nhất (0,1Mpa) và thấp nhất (0,04Mpa) cần dừng hoặc bơm trong chế độ bơm dầu tự động, trong chế độ cho phép khởi động hệ truyền động (khi áp suất dầu ≥ 0,07Mpa) và tự dừng hệ (khi áp suất dầu ≤ 0,03Mpa);

+ Động cơ bơm dầu có công suất từ 0,8 đến 1,8kW và dùng nguồn 380V~;

+ Động cơ dẫn động là loại động cơ không đồng bộ rôto lồng sóc, có công suất từ 450 đến 800kW và dùng nguồn 6kV~.

Sơ đồ khối-chức năng hệ TĐĐ của truyền động này như Hình 2.

Trong đó:

+ Tủ điều khiển tại chỗ và tủ điều khiển bơm dầu được bố trí trong xưởng gần quạt gió;

+ Tủ đo lường và điều khiển được bố trí tại phòng điều khiển (cách âm) trong xưởng quạt gió;

+ Tủ máy cắt trung áp MC được bố trí tại trạm phân phối nguồn 6kV của nhà máy (thường gọi là tổng hạ áp).

Hệ điều khiển truyền động quạt gió phải thoả mãn một số yêu cầu về tự động bảo vệ như sau:

– Chỉ cho phép khởi động hệ thống khi áp suất dầu bôi trơn ≥ 0,07Mpa;

– Tự động dừng hệ truyền động khi áp suất dầu bôi trơn ≤ 0,03 Mpa và khi nhiệt độ gối đỡ trục ≥ 70⁰C;

– Tự động bơm dầu khi áp suất dầu bôi trơn ≤ 0,04 Mpa và tự động dừng khi ≥ 0,1Mpa.

* Nguyên lý điều khiển cơ bản máy cắt trung áp MC: Hình 3 mô tả nguyên lý cơ bản trong điều khiển “đóng-cắt” MC trong các chế độ tự động bảo vệ.

Hình 3: Sơ đồ nguyên lí cơ bản điều khiển đóng-cắt máy cắt trung áp MC của TĐĐ quạt gió công suất lớn

Trong đó:

+ Nguồn cấp cho mạch điều khiển là 2 nguồn một chiều có mức điện áp khác nhau (100V và 220V);

+ Các phần tử ở ô nét đứt đậm thuộc về tủ đo lường-điều khiển tại phòng điều khiển;

+ Các phần tử ở ô nét đứt thuộc về tủ điều khiển tại chỗ;

+ Các đèn Đ1 và Đ2 chỉ báo cho phép khởi động hệ (khi đèn sáng là thoả mãn các điều kiện để khởi động động cơ dẫn động);

+ Các đèn Đ3, Đ4, Đ5 chỉ báo động cơ dẫn động dừng;

+ Các đèn Đ6, Đ7, Đ8 chỉ báo động cơ dẫn động chạy;

+ Các nút ấn KĐ1, KĐ2 là các nút khởi động động cơ dẫn động;

+ Các nút D1, D2, D3 là các nút dừng động cơ dẫn động;

+ RLĐ, RLC là các cuộn dây của rơle “ĐÓNG” và “CẮT” máy cắt MC;

+ RLBV là rơle bảo vệ có chức năng tự động “CẮT” máy cắt MC trong trường hợp không đủ áp suất dầu bôi trơn và nhiệt độ gối đỡ trục quá trị số cho phép.

Từ sơ đồ nguyên lý và mô tả chức năng, dễ dàng hiểu được nguyên lý hoạt động cơ bản của MC trong các chế độ khởi động, dừng. Chế độ tự động bảo vệ, cơ bản hoạt động như sau: Khi áp suất dầu nhỏ hơn 0,03Mpa hoặc nhiệt độ gối đỡ trục ≥ 70⁰C thì các cặp tiếp điểm thường hở của R2 và R5 đóng lại, dẫn đến rơle RLBV tác động điều khiển “CẮT” MC.

* Tự động bơm dầu:Do truyền động bánh răng trung gian có tốc độ cao, nên hệ truyền động quạt gió phải có tự động bơm dầu thoả mãn các chỉ số kỹ thuật như đã nêu. Nguyên lý tự động bơm dầu thể hiện trên Hình 4.

Hình 4: Sơ đồ nguyên lí tự động bơm dầu

Trong đó:

+ Các phần tử ở ô nét đứt đậm thuộc tủ đo lường và điều khiển ở phòng điều khiển;

+ Các cặp tiếp điểm R3, R4 có chức năng đóng và cắt bơm dầu phụ thuộc áp suất dầu ≤ 0,04Mpa hay ≥ 0,1Mpa do các rơle R3 và R4 tác động.

Hệ thống tự động bơm dầu có hai chế độ hoạt động: Auto và Hand, nguyên lý hoạt động đơn giản và dễ hiểu trên sơ đồ.

* Tự động điều khiển bảo vệ hệ truyền động:Các chế độ tự động bảo vệ của hệ TĐĐ dẫn động quạt gió công suất lớn được đo và phát tín hiệu điều khiển từ tủ đo lường-điều khiển trong phòng điều khiển. Sơ đồ nguyên lý của tủ này như Hình 5.

Hình 5: Sơ đồ nguyên lí điều khiển-bảo vệ

Trong đó, chú ý:

+ Áp kế1 có chức năng đo và phát tín hiệu cho phép khởi động động cơ dẫn động quạt gió (quạt hút công nghiệp) khi áp suất dầu bôi trơn ≥ 0,07Mpa và phát tín hiệu tự động dừng động cơ dẫn động khi áp suất dầu ≤0,03Mpa thông qua các rơle R1 và R2;

+ Áp kế 2 có chức năng phát tín hiệu tự động bơm dầu khi áp suất dầu ≤0,04Mpa và tự động dừng bơm dầu khi áp suất dầu bôi trơn ≥ 0,1Mpa thông qua các rơle R4 và R3;

+ Bộ chỉ báo nhiệt độ và điều khiển quá nhiệt có chức năng chỉ báo nhiệt độ hai gối đỡ trục và phát tín hiệu tự động dừng động cơ dẫn động khi nhiệt độ gối đỡ (bất kỳ) vượt quá 70⁰C (do cài đặt) thông qua khối rơle RLN và rơle R5. Bộ chỉ báo và điều khiển này dễ dàng tìm thấy trên thị trường, khi thiết kế chế tạo chỉ việc mua nguyên khối để sử dụng;

+ Các đèn Đ11, Đ12 có chức năng báo nguồn 24VDC và báo áp suất dầu (≥ 0,07Mpa) đủ điều kiện khởi động hệ thống (đồng thời là các đèn cho phép khởi động Đ1, Đ2 sáng);

+ Trên tủ này còn bố trí các nút ấn KĐ2 (nút ấn khởi động động cơ dẫn động), nút ấn D3 (nút ấn dừng động cơ dẫn động). và các đèn Đ7, Đ5 báo trạng thái chạy hay dừng động cơ dẫn động;

+ Ngoài ra, dễ dàng thiết kế thêm các đèn nhấp nháy và chuông báo sự cố vào trong mạch bằng cách tận dụng các cặp tiếp điểm còn lại của các rơle R2, R5, RLN.

Qua việc mô tả chức năng các phần tử như trên, dễ nhận biết nguyên lý hoạt động của tủ này cũng như của toàn hệ TĐĐ động cơ dẫn động quạt gió, không nhất thiết phải mô tả chi tiết nữa.

Trong thực tế sản xuất, việc điều khiển có thể được tiến hành ở hai vị trí:

+ Điều khiển tại chỗ: Sử dụng tủ điều khiển tại chỗ, trên tủ có bố trí các nút ấn khởi động Đ1 và dừng D2 cùng các đèn chỉ báo trạng thái động cơ dẫn động tương ứng;

+ Điều khiển tại phòng điều khiển: Sử dụng tủ đo lường và điều khiển tại phòng điều khiển.

Trong thực tế sản xuất nên: Khi bắt đầu khởi động thì sử dụng tủ điều khiển tại chỗ để kiểm tra và quan sát được trạng thái của các áp kế, động cơ bơm dầu, tiếng động của toàn hệ truyền động. Sau đó thì theo dõi trạng thái hoạt động của hệ truyền động trên các đồng hồ và đèn chỉ báo ở tủ đo lường và điều khiển, khi cần điều khiển dừng khẩn cấp thì dùng nút ấn D3 để tránh tiếng ồn (khi hệ truyền động hoạt động, tiếng ồn rất lớn).

Hệ thống tự động bảo vệ nêu trên đã được thiết kế, chế tạo và đưa vào sử dụng tại một số nhà máy công nghiệp, hoạt động rất tốt. Nâng cao rõ rệt mức độ an toàn kỹ thuật và sức khoẻ của công nhân vận hành.

(Theo: Tạp chí TĐHNN)

Vui lòng tham khảo các bài viết Tư vấn Quạt công nghiệp khác tại đây