Tài liệu Nghiên cứu, thiết kế chế tạo tủ thí nghiệm môi trường các sản phẩm quốc phòng tại công ty tnhh mtv hóa chất 21

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu, thiết kế chế tạo tủ thí nghiệm môi trường các sản phẩm quốc phòng tại Công ty TNHH MTV Hóa chất 21 ĐÀO DUY THÁI Ngành Quản lý công nghiệp Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Đặng Bình Thành Viện: Kỹ thuật Hóa học HÀ NỘI, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu, thiết kế chế tạo tủ thí nghiệm môi trường các sản phẩm quốc phòng tại Công ty TNHH MTV Hóa chất 21 ĐÀO DUY THÁI Ngành Quản lý công nghiệp Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Đặng Bình Thành Chữ ký của GVHD Viện: Kỹ thuật Hóa học HÀ NỘI, 2022 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ và tên tác giả luận văn: Đào Duy Thái Đề tài luận văn: Nghiên cứu, thiết kế chế tạo tủ thí nghiệm môi trường các sản phẩm quốc phòng tại Công ty TNHH MTV Hóa chất 21 Chuyên ngành: Quản lý công nghiệp Mã số SV: 20202505M Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày 21/10/2022 với các nội dung sau: - Sửa lại bố cục và hình thức trình bày trong luận văn. - Sửa lại thông số kỹ thuật của thiết bị phù hợp với thực tế. - Bổ sung, sửa đổi tài liệu trích dẫn tham khảo trong luận văn. Ngày Giáo viên hướng dẫn TS. Nguyễn Đặng Bình Thành CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG PGS.TS La Thế Vinh tháng 10 năm 2022 Tác giả luận văn Đào Duy Thái LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập, được sự giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô ở trường Đại học Bách khoa Hà Nội, tôi đã học xong chương trình khóa học Thạc sĩ. Để có được thành công này, tôi xin được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc của mình đối với các giảng viên trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt là thầy giáo TS. Nguyễn Đặng Bình Thành người hướng dẫn khoa học. Thầy đã giúp đỡ tận tình trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thiện bản luận văn của tôi. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô Viện Kỹ thuật Hóa học, Viện Kinh tế và Quản lý, trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tôi; đồng thời, cảm ơn Quý Công ty Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Hoá chất 21 đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thiện đề tài này. Cuối cùng, tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các thông tin tài liệu trích dẫn trong luận văn được ghi rõ nguồn gốc, những nội dung và kết quả trình bày trong luận văn là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào. Tôi xin chân thành cảm ơn! Tác giả Đào Duy Thái MỤC LỤC CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TNHH MTV HÓA CHẤT 21 .......... 1 1.1. Giới thiệu chung ...................................................................................... 1 1.2. Lịch sử phát triển..................................................................................... 1 1.3. Chức năng, nhiệm vụ của Công ty TNHH MTV Hoá chất 21 .................. 3 1.4. Công nghệ chủ yếu đang áp dụng tại doanh nghiệp ................................. 3 1.5. Chính sách chất lượng ............................................................................. 4 1.6. Cơ cấu tổ chức......................................................................................... 5 CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU CHUNG VỀ TỦ THÍ NGHIỆM MÔI TRƯỜNG........ 6 2.1. Khái niệm về tủ thí nghiệm môi trường ................................................... 6 2.2. Giới thiệu về tủ thí nghiệm môi trường .................................................... 6 2.3. Phân loại tủ thí nghiệm môi trường nhiệt độ, độ ẩm................................. 7 2.4. Ứng dụng của tủ thí nghiệm môi trường .................................................. 7 2.5. Cấu tạo tủ thí nghiệm môi trường nhiệt độ, độ ẩm ................................... 7 2.5.1. Tấm tường, trần ................................................................................ 8 2.5.2. Thiết bị trong khoang tủ ................................................................... 8 2.5.3. Hệ thống làm lạnh/nóng ................................................................... 8 2.5.4. Hệ thống tạo ẩm ............................................................................... 8 2.5.5. Hệ thống thông gió ........................................................................... 8 2.5.6. Hệ thống điều khiển và hiển thị kết quả ............................................ 8 2.6. Nguyên lý hoạt động của tủ thí nghiệm môi trường ................................. 9 CHƯƠNG 3. TIÊU CHUẨN THỬ NGHIỆM VÀ QUY TRÌNH KIỂM ĐỊNH, HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ ................................................................................. 10 3.1. Yêu cầu về thử nghiệm [2] .....................................................................10 3.1.1. Yêu cầu chung.................................................................................10 3.1.2. Dung sai nhiệt độ ............................................................................10 3.1.3. Giai đoạn tạo ổn định ......................................................................10 3.1.4. Mô tả chu kỳ 24 h............................................................................11 3.2. Quy trình hiệu chuẩn, kiểm định thiết bị .................................................14 3.2.1. Mục đích .........................................................................................14 3.2.2. Phạm vi áp dụng ..............................................................................14 3.2.3. Định nghĩa.......................................................................................14 3.2.4. Nội dung .........................................................................................15 3.2.4.1. Lưu đồ: .........................................................................................15 3.2.4.2. Quản lý, sử dụng và bảo quản thiết bị đo ......................................16 3.2.4.3. Kiểm định, hiệu chuẩn thiết bị đo .................................................17 i a. Quy định chung: ....................................................................................17 b. Lập kế hoạch kiểm định, hiệu chuẩn .....................................................18 c. Tổ chức kiểm định, hiệu chuẩn ..............................................................18 3.2.4.4. Dấu hiệu nhận biết........................................................................19 a. Nhận biết thiết bị đo ..............................................................................19 b. Nhận biết kiểm định, hiệu chuẩn và tình trạng hoạt động của thiết bị đo ..........................................................................................................................19 CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ, CHẾ TAO VÀ VẬN HÀNH THIẾT BỊ .................. 20 4.1. Xây dựng yêu cầu kỹ thuật của thiết bị ...................................................20 4.2. Thiết kế chế tạo thiết bị ..........................................................................21 4.2.1. Xây dựng thông số kỹ thuật .............................................................21 4.2.2. Thiết kế hệ thống điện động lực, điều khiển ....................................21 4.2.3. Chế tạo thiết bị ................................................................................26 4.2.4. Xây dựng thuật toán điều khiển PID [6,7] .......................................29 4.3. Chạy thử, hiệu chỉnh và nghiệm thu thiết bị ............................................35 4.4. Hướng dẫn sử dụng thiết bị.....................................................................36 4.4.1. Hệ thống thiết bị bao gồm ...............................................................36 4.4.2. Yêu cầu đối với người vận hành ......................................................39 4.4.3. Điều kiện làm việc...........................................................................40 4.4.4. Các bước thực hiện..........................................................................40 4.4.5. Yêu cầu kỹ thuật..............................................................................41 4.4.6. Quy định an toàn .............................................................................41 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ........................................................................... 42 Kết luận ............................................................................................................. 42 Kiến nghị ........................................................................................................... 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 43 ii DANH MỤC BẢNG Bảng 4. 1.Bảng kê ký hiệu, quy cách thiết bị điện..............................................24 Bảng 4. 2.Thông số nghiệm thu nhiệt độ độ ẩm .................................................35 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1. 1..Biểu tượng Công ty TNHH Một thành viên Hoá chất 21 .................... 1 Hình 1. 2.Trụ sở chính Công ty TNHH Một thành viên Hoá chất 21................... 3 Hình 3. 1.Thử nghiệm Db – Giai đoạn ổn định ..................................................12 Hình 3. 2.Thử nghiệm Db – Chu kỳ thử nghiệm – Phương án 1.........................12 Hình 3. 3.Thử nghiệm Db – Chu kỳ thử nghiệm – Phương án 2.........................13 Hình 3. 4.Thử nghiệm Db – Phục hồi tại các điều kiện có khống chế.................14 Hình 4. 1.Bản vẽ mạch điện động lực ................................................................22 Hình 4. 2. Bản vẽ mạch điện điều khiển.............................................................23 Hình 4. 3.Tủ môi trường ....................................................................................26 Hình 4. 4.Khoang tủ môi trường ........................................................................27 Hình 4. 5.Tủ điện điều khiển .............................................................................28 Hình 4. 6.Hệ thống gia nhiệt khô .......................................................................28 Hình 4. 7. Hệ thống bơm nước nóng tuần hoàn ..................................................29 Hình 4. 9. Chốt khóa cửa điều khiển bằng xilanh khí nén ........................................34 Hình 4. 9. Xilanh điều khiển đóng mở cửa ............................................................34 Hình 4. 10..........................................................................................................36 Hình 4. 11. Các tính năng trên tủ điện điều khiển ...................................................37 Hình 4. 12. Bộ điều khiển nhiệt độ .......................................................................38 Hình 4. 13. Bảng cảnh báo khu vực nguy hiểm .....................................................39 DANH MỤC SƠ ĐỒ Sơ đồ 1. 1. Sơ đồ tổ chức của Công ty TNHH Một thành viên Hoá chất 21 ........ 5 Sơ đồ 1. 3.Cấu tạo thiết bị thí nghiệm môi trường............................................... 9 Sơ đồ 4. 1.Sơ đồ khối của bộ điều khiển PID .....................................................30 Sơ đồ 4. 2. Đồ thị PV theo thời gian, ba giá trị Kp (Ki và Kd là hằng số). ...........31 Sơ đồ 4. 3. Đồ thị PV theo thời gian, tương ứng với 3 giá trị Ki (Kp và Kd không đổi). ........32 Sơ đồ 4. 4. Đồ thị PV theo thời gian, với 3 giá trị Kd (Kp and Ki không đổi). .....33 iii CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ CÔNG TY TNHH MTV HÓA CHẤT 21 1.1. Giới thiệu chung - Tên doanh nghiệp: Công ty Trách nhiệm hữu hạn Một thành viên Hóa chất 21. - Tên giao dịch nước ngoài: 21 Chemical One Member Limited Liability Company. - Tên viết tắt: Nhà máy Z121 (hoặc Công ty Hóa chất 21). - Năm thành lập: 7/9/1966. - Địa chỉ trụ sở chính: xã Phú Hộ - Thị xã Phú Thọ - Tỉnh Phú Thọ. - Điện thoại: 0210 3865 055 - 0210 3865 193 Fax: 0210 3865 054. - Email: [email protected]. - Họ và tên Giám đốc doanh nghiệp: Đại tá Nguyễn Thanh Bách. - Họ và tên Chủ tịch Công ty: Đại tá Chu Việt Sơn. Hình 1. 1..Biểu tượng Công ty TNHH Một thành viên Hoá chất 21 1.2. Lịch sử phát triển Công ty TNHH một thành viên Hoá chất 21 (Nhà máy Z121) được thành lập ngày 7-9-1966 tại xã Minh Tiến, huyện Đoan Hùng, tỉnh Phú Thọ giữa lúc đế quốc Mỹ mở rộng cuộc chiến tranh phá hoại Miền Bắc XHCN. Tên gọi đầu tiên của Công ty là xưởng Bộ lửa với 375 người được tổ chức thành 5 Phòng ban và 3 Phân xưởng, nhiệm vụ là sản xuất hoả thuật và hoả cụ dùng trong vũ khí chiến đấu. Từ 6-1967, Nhà máy mang tên mới là V121. Vừa sản xuất vừa phát triển, đến 7-1968, Nhà máy gồm 610 người với 14 Phòng ban và 4 Phân xưởng. Giữa năm 1970, Nhà máy di chuyển về địa điểm mới tại xã Phú Hộ, huyện Phù Ninh, tỉnh Phú Thọ (nay là xã Phú Hộ, Thị xã Phú Thọ, tỉnh Phú Thọ) nhằm xây dựng Nhà máy đáp ứng yêu cầu của thời kỳ mới. Đầu năm 1971, Nhà máy được đầu tư nâng cấp, hiện đại hoá công nghệ và mở rộng quy mô sản xuất. Đến cuối năm 1974, các dây chuyền mới đầu tiên được đưa vào sử dụng, nâng cao một bước năng lực sản xuất của Nhà máy. Sau 30-4-1975, đất nước thống nhất và Nhà máy Z121 (từ tháng 7-1975 đổi là Z121) bước vào thời kỳ sản xuất trong thời bình. Với các dây chuyền công 1 nghệ mới, Nhà máy đã liên tục đưa các chủng loại sản phẩm mới vào sản xuất thành công, tham gia tích cực vào sự phát triển chung của ngành Quân giới. Song song với các sản phẩm quốc phòng, từ năm 1974 Nhà máy đã bắt đầu nghiên cứu và tổ chức sản xuất các mặt hàng phục vụ nền kinh tế quốc dân. Những năm tiếp theo, các sản phẩm kinh tế phát huy được thế mạnh lưỡng dụng của dây chuyền công nghệ đã lần lượt ra đời, góp phần ổn định và nâng cao đời sống cán bộ, công nhân viên trong giai đoạn khó khăn của nền kinh tế đất nước. Cuối năm 1987, Nhà máy chuyển từ quản lý hành chính bao cấp sang chế độ hạch toán kinh doanh. Việc chuyển đổi cơ chế đã mang lại hiệu quả thúc đẩy sản xuất phát triển. Năm 1990, dây chuyền sản xuất dây cháy chậm đi vào sản xuất đã mở đầu cho một thời kỳ phát triển mới của Nhà máy với một loạt sản phẩm có giá trị kinh tế cao ra đời. Tháng 8-1990, một bộ phận của Nhà máy Thông tin M1 với 17.000 m2 nhà xưởng trên diện tích 40 hecta được điều về Nhà máy quản lý. Tại đây, tháng 51991, dây chuyền sản xuất thuốc nổ Amonit - AD1 đã đi vào sản xuất. Sản phẩm thuốc nổ Amonit - AD1 đã làm cho tổng giá trị sản lượng hàng hoá của Nhà máy phát triển vượt bậc đồng thời tạo thêm một chủng loại sản phẩm kinh tế mới là thuốc nổ bên cạnh chủng loại sản phẩm truyền thống của Nhà máy là phụ kiện nổ. Tháng 7-1993, Nhà máy trở thành Công ty Hoá chất 21. Từ đây, Công ty có cơ sở để phát triển sản xuất kinh doanh lên một tầm cao mới. Tháng 9-2010, Công ty Hóa chất 21 được chuyển đổi sang hoạt động theo mô hình công ty mới là Công ty TNHH một thành viên Hóa chất 21. Đến tháng 1/2021, Công ty có 2838 cán bộ, công nhân viên với 4 xí nghiệp thành viên, 2 phân xưởng và 12 phòng ban. Hiện nay, bên cạnh nhiệm vụ sản xuất quốc phòng phục vụ quân đội, Công ty TNHH một thành viên Hoá chất 21 là một doanh nghiệp lớn chuyên sản xuất thuốc nổ, phụ kiện nổ công nghiệp phục vụ ngành công nghiệp khai thác, xây dựng trong cả nước, sản xuất các loại pháo hoa phục vụ các dịp lễ hội cũng như xuất khẩu. Với những thành tích xuất sắc trong sản xuất và phục vụ quốc phòng, tháng 12 năm 1989, Nhà máy Z121 đã được Nhà nước tuyên dương Đơn vị Anh hùng lực lượng vũ trang nhân dân. Tháng 12 năm 2004, do đạt được những thành tích đặc biệt xuất sắc trong sản xuất, kinh doanh, xây dựng đơn vị vững mạnh, đảm bảo việc làm và nâng cao mức sống của người lao động, Công ty đã vinh dự đón nhận danh hiệu Đơn vị Anh hùng lao động thời kỳ đổi mới. Trong suốt chặng đường 50 năm xây dựng và phát triển Công ty đã được tặng thưởng nhiều huân, huy chương cao quý. Năm 2016, Công ty đón nhận Huân chương Bảo vệ Tổ Quốc hạng nhì. Những năm gần đây, Công ty luôn là đơn vị dẫn đầu ngành Công nghiệp quốc 2 phòng trong cả nước, là một trong số các doanh nghiệp hàng đầu trên địa bàn tỉnh Phú Thọ. Mục tiêu của Công ty TNHH MTV Hóa chất 21 là luôn hoàn thành nhiệm vụ chính trị được giao, cung cấp các sản phẩm chất lượng cao phục vụ quân đội và nền kinh tế quốc dân; xây dựng Công ty trở thành Công ty phát triển hàng đầu trong Công nghiệp quốc phòng và Công nghiệp Vật liệu nổ, hỏa thuật của Việt Nam; không ngừng nâng cao đời sống cán bộ, công nhân viên, xây dựng cộng đồng văn minh, phát triển. Hình 1. 2.Trụ sở chính Công ty TNHH Một thành viên Hoá chất 21 1.3. Chức năng, nhiệm vụ của Công ty TNHH MTV Hoá chất 21 - Sản xuất cấu kiện kim loại. - Rèn, rập, ép và cán kim loại. Luyện bột kim loại. - Gia công cơ khí, xử lý tráng phủ kim loại. - Sản xuất dao kéo, dụng cụ kim loại và đồ kim loại thông dụng. - Sản xuất các sản phẩm kim loại chưa được phân vào đâu. - Kinh doanh bất động sản, quyền sử dụng đất thuộc quyền sở hữu, chủ sử dụng hoặc đi thuê. - Sản xuất thuốc trừ sâu và sản phẩm hóa chất khác dùng cho nông nghiệp. - Xây dựng nhà các loại. - Sản xuất thuốc nổ công nghiệp và phụ kiện nổ. - Sản xuất pháo hoa, đạn súng săn, đạn thể thao. - Nhập nguyên liệu sản xuất pháo hoa, xuất khẩu pháo hoa và phụ kiện pháo hoa. - Vận tải hàng hóa bằng đường bộ. 1.4. Công nghệ chủ yếu đang áp dụng tại doanh nghiệp 3 - Công nghệ sản xuất thuốc đen. - Công nghệ sản xuất kíp nổ đốt số 8, kíp nổ điện số 8. - Công nghệ sản xuất kíp nổ vi sai điện, kíp nổ vi sai phi điện, kíp nổ vi sai an toàn hầm lò. - Công nghệ sản xuất dây cháy chậm, dây nổ chịu nước, dây nổ năng lượng thấp. - Công nghệ sản xuất đạn tín hiệu – súng bắn đạn tín hiệu, đạn thể thao. - Công nghệ sản xuất pháo hoa. - Công nghệ sản xuất sản phẩm tín hiệu an toàn Hàng hải. 1.5. Chính sách chất lượng Để đạt các mục tiêu trên, toàn thể cán bộ, công nhân viên Công ty cam kết thực hiện Chính sách chất lượng sau: 1. Luôn cung cấp sản phẩm đạt chất lượng, phù hợp với mọi yêu cầu pháp luật trong nước và quốc tế là ưu tiên hàng đầu trong định hướng sản xuất phát triển của Công ty. 2. Tiếp cận và sử dụng dây chuyền thiết bị với công nghệ hiện đại, bắt kịp sự phát triển của thế giới. 3. Thực hiện chính sách quảng bá, tiếp cận khách hàng phù hợp nhằm duy trì và gia tăng sức tiêu thụ sản phẩm tại thị trường trong và ngoài nước. 4. Tuân thủ các quy định của pháp luật và các yêu cầu khác có liên quan đến công tác an toàn vệ sinh lao động và môi trường. 5. Cải thiện môi trường làm việc, đảm bảo các hành động được tiến hành trên nguyên tắc ngăn ngừa và giảm thiểu những thiệt hại về con người, tài sản, tài nguyên thiên nhiên, các tác động xấu đến môi trường. 6. Toàn thể cán bộ công nhân viên luôn được đào tạo nâng cao trình độ để đáp ứng các quá trình sản xuất kinh doanh và phấn đấu vì mục tiêu chung của Công ty. 4 1.6. Cơ cấu tổ chức GIÁM ĐỐC CÔNG TY CHỦ TỊCH CÔNG TY - Phân Sơ đồ 1. 1. Sơ đồ tổ chức của Công ty TNHH Một thành viên Hoá chất 21 5 CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU CHUNG VỀ TỦ THÍ NGHIỆM MÔI TRƯỜNG 2.1. Khái niệm về tủ thí nghiệm môi trường Tủ thí nghiệm môi trường là một loại thiết bị thử nghiệm được sử dụng với mục đích kiểm tra sự ổn định về mặt hoạt động của sản phẩm. Chúng có thể tạo ra môi trường có độ ẩm, ánh sáng, điều kiện nhiệt độ, áp suất khác nhau để kiểm tra khả năng chịu đựng của các sản phẩm một cách dễ dàng. Từ đó mà có thể điều chỉnh được các yếu tố liên quan đến thiết kế, vật liệu của sản phẩm để sản phẩm đó có thể đáp ứng được các điều kiện yêu cầu ngoài thực tế trong quá trình làm việc. Nói một cách đơn giản, tủ thí nghiệm môi trường là một thiết bị tạo ra một môi trường với các thông số nào đó nhằm kiểm chứng các sản phẩm ngay trong nhà máy mà không cần đến yếu tố môi trường thực tế. 2.2. Giới thiệu về tủ thí nghiệm môi trường Tủ thí nghiệm môi trường nhiệt độ, độ ẩm (còn được gọi là buồng kiểm tra vi khí hậu - Temperature humidity chambers/Climate test chambers/Environmental chamber) được thiết kế để đánh giá chất lượng và độ tin cậy của sản phẩm trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm khác nhau. Mọi sản phẩm đều phải chịu tác động của môi trường. Một sản phẩm cần phải được đảm bảo an toàn và đáng tin cậy khi được sử dụng, vận chuyển hay bảo quản. Tủ thí nghiệm môi trường nhiệt độ và độ ẩm giúp đẩy nhanh sự thay đổi của môi trường hoăc tạo các điều kiện khắc nghiệt để đánh giá chất lượng của sản phẩm. Tủ thử nghiệm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và nghiên cứu như điện tử, điện, truyền thông, giao thông, y tế, hàng không vũ trụ, v.v. Một tủ thí nghiệm môi trường nhiệt độ, độ ẩm có thể được sử dụng: + Như một thử nghiệm độc lập đối với các tác động của nhiệt độ và độ ẩm đối với các mẫu thử nghiệm. + Chuẩn bị các mẫu thử nghiệm cho các thử nghiệm vật lý hoặc thử nghiệm hóa học tiếp theo. + Là điều kiện môi trường để tiến hành thử nghiệm khác trên các mẫu vật. Tủ thử nghiệm môi trường nhiệt độ, độ ẩm tốt là điều cần thiết để đánh giá khả năng thành công hay thất bại của một sản phẩm khi sử dụng trong thực tế. Tủ thử nghiệm môi trường nhiệt độ, độ ẩm có nhiều kích cỡ khác nhau, từ một hộp nhỏ đặt vừa trên bàn đến một buồng cỡ một phòng cho các vật lớn hoặc để thử nghiệm đồng thời các lô sản phẩm lớn. Nhiệt độ dao động từ âm 73 độ C đến 190 độ C và độ ẩm tương đối nằm trong khoảng từ 10% đến 98%. 6 2.3. Phân loại tủ thí nghiệm môi trường nhiệt độ, độ ẩm Nhiệt độ và độ ẩm là hai thông số chính trong việc lựa chọn tủ thí nghiệm môi trường. Giá trị hai thông số này cao hay thấp và và tốc độ thay đổi của chúng là yếu tố phân loại tương ứng với điều kiện môi trường mong muốn áp dụng cho đối tượng kiểm tra. Phân loại tủ thí nghiệm môi trường theo khả năng thay đổi nhiệt độ và độ ẩm như sau: - Ổn định theo hằng số: Trong một khoảng thời gian cụ thể, nhiệt độ và độ ẩm không đổi. - Biến đổi theo chu kỳ: Ở các khoảng thời gian khác nhau, nhiệt độ và độ ẩm thay đổi và lặp lại theo chu kỳ. - Biến đổi nhanh: Tương tự kiểu biến đổi theo chu kỳ, nhưng tốc độ thay đổi cao hơn nhiều, lớn hơn 15 độ C/phút. - Ở điều kiện khắc nghiệt: Hay còn gọi là sốc nhiệt. Nhiệt độ và độ ẩm thay đổi tới mức cực thấp và cực cao, liên tục với tốc độ nhanh. Một tủ thí nghiệm môi trường có thể đáp ứng được đồng thời nhiều loại khả năng thay đổi nhiệt độ và độ ẩm như trên, nhưng độ phức tạp và giá thành sẽ cao hơn. Ngoài ra, có thể phân loại tủ thí nghiệm môi trường nhiệt độ, độ ẩm theo kích thước. Tủ thí nghiệm lớn hay nhỏ không chỉ ảnh hưởng tới kích thước vật mẫu có thể đưa vào, mà còn phải đánh giá tới khả năng hoạt động hiệu quả của luồng không khí bên trong. Tủ có thể có kích thước nhỏ, đặt vừa trên các bàn làm việc, hoặc lớn hơn đủ để một người có thể đi vào thao tác, hoặc kích thước bằng cả một phòng làm việc đáp ứng vật mẫu lớn hay các lô hàng lớn. 2.4. Ứng dụng của tủ thí nghiệm môi trường - Sử dụng trong các thí nghiệm khi kiểm tra tác động của môi trường đến các vật liệu thí nghiệm. - Chuẩn bị các mẫu thí nghiệm bằng cách kiểm tra nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng thích hợp để thực hiện công việc xác định tính chất và đặc điểm của vật liệu. - Thiết bị hỗ trợ hàng đầu trong lĩnh vực nuôi cấy. Nó được áp dụng rất nhiều trong việc nuôi cấy mô và các loại hạt giống. - Kiểm tra được tính lâu bền và giới hạn chịu đựng của các vật liệu thí nghiệm trước sự tác động của các yếu tố môi trường. - Kiểm tra được độ lão hóa của vật mẫu thí nghiệm. - Tạo ra một môi trường thích hợp và ổn định để lưu giữ các mẫu thí nghiệm. - Áp dụng trong các lĩnh vực như: cơ khí, quốc phòng, vận tải,... và các ngành công nghiệp nói chung. 2.5. Cấu tạo tủ thí nghiệm môi trường nhiệt độ, độ ẩm 7 Một tủ thí nghiệm môi trường là tổng hợp của nhiều hệ thống để có thể tạo, điều khiển và giữ các điều kiện nhiệt độ và độ ẩm ổn định. Các thành phần chính của tủ thí nghiệm môi trường là: 2.5.1. Tấm tường, trần Các tấm tường và trần đảm bảo tạo một không gian kín, chịu nhiệt và cách nhiệt và tạo điều kiện lắp đặt các bộ phận khác (cửa, đèn, cảm biến, đường ống dẫn, ...). 2.5.2. Thiết bị trong khoang tủ Tủ thí nghiệm trang bị các vật dụng cần thiết để bố trí thử nghiệm như đèn, giá, kệ. Các thành phần này cũng phải chịu nhiệt và độ ẩm tốt, không gây cháy nổ. 2.5.3. Hệ thống làm lạnh/nóng Tùy theo các loại nguyên lý được áp dụng, hệ thống làm lạnh có thể bao gồm các mô dun điều hòa, máy nén, dàn ngưng, đường ống dẫn. Hệ thống làm nóng có thể bao gồm các thanh nhiệt. 2.5.4. Hệ thống tạo ẩm Bao gồm các thành phần tạo độ ẩm, hút ẩm, các ống dẫn. 2.5.5. Hệ thống thông gió Hệ thống cung cấp khả năng thông gió và thoát khí liên tục từ tủ thử nghiệm ra bên ngoài. 2.5.6. Hệ thống điều khiển và hiển thị kết quả Bao gồm các cảm biến, bộ vi xử lý, hiển thị nhiệt độ và độ ẩm. Các màn hình, đồng hồ đo. Các thiết bị báo hiệu an toàn, cảnh báo khẩn cấp trong và ngoài tủ. Ngoài ra, tủ thí nghiệm môi trường trang bị nhiều thành phần khác như: Khoang chứa nước, bộ nguồn điện cấp, kết nối nước/khí với phòng thử nghiệm, các kết nối quan sát, thu thập dữ liệu và điều khiển từ xa, ... 8 Sơ đồ 1. 2.Cấu tạo thiết bị thí nghiệm môi trường Thực hiện nhiều bài thử nghiệm bằng cách thay đổi các thông số nhiệt độ và độ ẩm sẽ cho kết quả thử nghiệm đầy đủ nhất ứng xử của vật mẫu. Theo kiểu làm mát, làm nóng và tạo ẩm thì độ phức tạp của hệ thống và kiểu điều khiển tương ứng với những mô hình tủ thí nghiệm môi trường khác nhau, đáp ứng các yêu cầu thử nghiệm khác nhau. 2.6. Nguyên lý hoạt động của tủ thí nghiệm môi trường Một tủ thí nghiệm môi trường nhiệt độ và độ ẩm sẽ tạo ra các điều kiện môi trường có kiểm soát. Nguồn khí và nước cấp cho tủ, được dẫn qua các hệ thống làm mát và làm nóng để đạt tới tiêu chuẩn nhất định trước khi đưa vào buồng thử nghiệm. Trong buồng thử nghiệm, các thông số về môi trường, bao gồm cả vận tốc khí được duy trì và phản hồi liên tục tới hệ thống điều khiển thông qua các cảm biến để kịp thời đưa ra các lệnh điều chỉnh phù hợp. Vật mẫu trong buồng thử tương tác với nhiệt độ và độ ẩm môi trường xung quanh để thực hiện các bài kiểm tra mong muốn. Kết quả thử nghiệm được thu thập thông qua hình ảnh trực tiếp hoặc camera, hay các cảm biến và thiết bị đo bổ sung khác bên trong buồng thử. 9 CHƯƠNG 3. TIÊU CHUẨN THỬ NGHIỆM VÀ QUY TRÌNH KIỂM ĐỊNH, HIỆU CHUẨN THIẾT BỊ 3.1. Yêu cầu về thử nghiệm [2] 3.1.1. Yêu cầu chung Không được đổ mẫu cần thử nghiệm chịu bức xạ nhiệt từ các quá trình chịu thử của tủ thử. Nước dùng để duy trì độ ẩm của tủ phải có điện trở suất không nhỏ hơn 500 m. Nước ngưng tụ phải được xả ra liên tục từ tủ thử và không được sử dụng lại cho đến khi nước được làm tinh khiết trở lại. Cần chú ý để đảm bảo rằng không có nước ngưng tụ rơi lên mẫu. Kích thước, đặc tính và/hoặc mang tải điện của mẫu cần thử nghiệm không được ảnh hưởng đáng kể lên các điều kiện bên trong tủ. Mẫu phải được đưa vào tủ thử ở trạng thái không bao gói, ngắt điện, sẵn sàng để sử dụng hoặc như qui định trong qui định kỹ thuật liên quan. Trong trường hợp không mô tả giá đỡ cụ thể, độ dẫn nhiệt của giá đỡ phải thấp để mẫu được cách nhiệt trong tất cả các mục đích cụ thể. 3.1.2. Dung sai nhiệt độ Dung sai nhiệt độ tổng là ± 2oC và ± 3oC có tính đến sai số tuyệt đối của phép đo, sự thay đổi chậm về nhiệt độ và sự biến đổi nhiệt độ trong không gian làm việc. Tuy nhiên, để duy trì độ ẩm tương đối trong phạm vi dung sai yêu cầu, cần phải giữ chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm bất kỳ trong không gian làm việc ở bất kỳ thời điểm nào cũng nằm trong các giới hạn hẹp hơn. Các điều kiện độ ẩm yêu cầu sẽ không đạt được nếu chênh lệch nhiệt độ này vượt quá 1oC. Có thể cần phải giữ dao động trong thời gian ngắn trong phạm vi ± 0,5oC để duy trì độ ẩm yêu cầu. 3.1.3. Giai đoạn tạo ổn định Nhiệt độ của mẫu phải được ổn định ở 250C ± 30C (định nghĩa về nhiệt độ ổn định được cho trong TCVN 7699-1 [3] (IEC 60068-1) và IEC 60068-5-2). Điều này đạt được bằng cách: a) đặt mẫu trong tủ riêng trước khi đưa mẫu vào tủ thử, hoặc b) điều chỉnh nhiệt độ tủ thử đến 250C ± 30C sau khi đưa mẫu vào và duy trì mẫu ở mức này cho đến khi mẫu đạt đến nhiệt độ ổn định. Trong quá trình ổn định nhiệt độ bằng cả hai phương pháp này, độ ẩm tương đối phải nằm trong các giới hạn qui định cho các điều kiện không khí tiêu chuẩn 10 dùng cho thử nghiệm. Sau giai đoạn ổn định, với mẫu ở trong tủ thử, độ ẩm tương đối phải được tăng lên không nhỏ hơn 95 % RH ở nhiệt độ xung quanh bằng 250C ± 30C. 3.1.4. Mô tả chu kỳ 24 h a. Nhiệt độ của tủ thử phải được tăng lên nhiệt độ giới hạn trên thích hợp mô tả trong qui định kỹ thuật liên quan. Nhiệt độ giới hạn trên phải đạt được trong thời gian là 3 h ± 30 min và với tốc độ nằm trong các giới hạn xác định bởi diện tích được tô đậm trong hình 2a và 2b. Trong giai đoạn này, độ ẩm tương đối không được nhỏ hơn 95 % RH. Trong suốt 15 min cuối, độ ẩm không được nhỏ hơn 90 % RH. Sự ngưng tụ có thể xuất hiện trên mẫu trong giai đoạn tăng nhiệt độ này. CHÚ THÍCH: Trạng thái ngưng tụ nghĩa là nhiệt độ bề mặt của mẵu ở dưới điểm sương của không khí trong tủ thử. Sau đó, nhiệt độ được duy trì trong các giới hạn qui định đối với nhiệt độ giới hạn trên ( 2°C) trong vòng 12 h ± 30 min tính từ khi bắt đầu chu kỳ. Trong giai đoạn này, độ ẩm tương đối phải là 93 % RH ± 3 % RH. Trong 15 min bắt đầu và 15 min kết thúc, độ ẩm phải từ 90 % RH đến 100 % RH. Sau đó, nhiệt độ phải được hạ xuống tương ứng với một trong hai phương án cho dưới đây. Phương án 1 (xem hình 3.2) Nhiệt độ phải được hạ xuống 25oC ± 3oC trong thời gian từ 3 h đến 6 h. Tốc độ giảm trong 1h 30 min đầu tiên phải sao cho, nếu duy trì như chỉ ra trên hình 2a thì nhiệt độ hạ xuống 25oC ± 3oC trong 3 h ± 15 min. Độ ẩm tương đối không được nhỏ hơn 95 % RH. Trong 15 min đầu tiên, độ ẩm không được nhỏ hơn 90 % RH. Phương án 2 (xem hình 3.3) Nhiệt độ phải được hạ xuống 25oC ± 3oC trong từ 3 h đến 6 h nhưng không có yêu cầu bổ sung cho 1 h 30 min đầu tiên như phương án 1. Độ ẩm tương đối không được nhỏ hơn 80 % RH. Sau đó, nhiệt độ phải được duy trì ở 25oC ± 3oC với độ ẩm tương đối không được nhỏ hơn 95 % RH cho đến khi kết thúc chu kỳ 24 h. 11 Hình 3. 1.Thử nghiệm Db – Giai đoạn ổn định Hình 3. 2.Thử nghiệm Db – Chu kỳ thử nghiệm – Phương án 1 12 Hình 3. 3.Thử nghiệm Db – Chu kỳ thử nghiệm – Phương án 2 13