Vai trò và chức năng của hệ thống bơm nước
Hệ thống bơm nước cho tòa nhà đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước hiệu quả và đáng tin cậy, đảm bảo hoạt động tổng thể và sự thoải mái cho cư dân Nó không chỉ hỗ trợ các chức năng thiết yếu mà còn góp phần vào sự an toàn của người sống trong tòa nhà.
Hệ thống bơm nước trong tòa nhà đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước liên tục và đáng tin cậy cho nhiều nhu cầu khác nhau Nó bơm nước từ nguồn cung cấp như nước công cộng hoặc bể chứa và phân phối đến các điểm sử dụng như vòi nước, bồn rửa, vòi sen, nhà vệ sinh và các thiết bị khác Điều này đảm bảo cư dân có nước sạch và an toàn cho uống, nấu ăn, vệ sinh cá nhân và các hoạt động hàng ngày.
Hệ thống bơm nước đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì áp lực nước đủ cho toàn bộ tòa nhà, đặc biệt là trong các tòa nhà cao tầng hoặc có hệ thống phân phối nước phức tạp Áp lực nước từ nguồn tự nhiên thường không đủ để phục vụ các tầng cao hoặc khu vực xa nguồn nước, do đó, hệ thống bơm nước tăng áp lực nước để đảm bảo nước có thể chảy đến mọi góc của tòa nhà với áp lực và lưu lượng ổn định Điều này không chỉ giúp các thiết bị sử dụng nước hoạt động hiệu quả mà còn mang lại trải nghiệm cung cấp nước liền mạch cho cư dân.
Hệ thống bơm nước đóng vai trò thiết yếu trong việc hỗ trợ hệ thống chữa cháy của tòa nhà, cung cấp nước áp lực cao cho các thiết bị như vòi phun và vòi chữa cháy Khi xảy ra hỏa hoạn, hệ thống này kích hoạt, cung cấp nước cần thiết để dập tắt đám cháy, bảo vệ tòa nhà và cư dân khỏi nguy hiểm Khả năng này không chỉ bảo vệ tính mạng mà còn giảm thiểu thiệt hại tài sản và hỗ trợ phản ứng kịp thời trong tình huống khẩn cấp.
Hệ thống bơm nước cần được bảo dưỡng định kỳ và quản lý chuyên nghiệp để đảm bảo hoạt động tối ưu Các hoạt động bảo trì bao gồm kiểm tra, làm sạch, sửa chữa bơm, kiểm tra lưu lượng và áp lực nước, cũng như kiểm tra van và cơ cấu điều khiển Quản lý hiệu quả giúp giảm thiểu nguy cơ sự cố, nâng cao tuổi thọ hệ thống và giám sát việc sử dụng nước Đồng thời, phát hiện rò rỉ và triển khai biện pháp tiết kiệm nước là cần thiết để thúc đẩy sự bền vững.
Hệ thống cung cấp nước liên tục đến các điểm sử dụng trong tòa nhà, đảm bảo duy trì áp lực nước ổn định và hỗ trợ hệ thống chữa cháy Việc lưu thông nước giúp ngăn ngừa tình trạng nước đọng và duy trì chất lượng nước, có thể bao gồm công nghệ xử lý và lọc Hệ thống còn tăng cường hiệu suất năng lượng, tích hợp tính năng giám sát và điều khiển để đảm bảo hoạt động hiệu quả Bảo trì và quản lý định kỳ là cần thiết để đạt được hiệu suất tối ưu.
Các hệ thống bơm nước cho tòa nhà
Tùy theo chức năng làm việc mà hệ thống bơm cấp nước cho tòa nhà được chia thành những hệ thống sau:
1.2.1 Hệ thống bơm cấp nước sinh hoạt
Hệ thống bơm nước cấp nước sinh hoạt đóng vai trò quan trọng trong tòa nhà, đảm bảo cung cấp nước sạch và duy trì áp lực nước đủ cho các hoạt động sinh hoạt hàng ngày.
Hệ thống cấp nước sinh hoạt có thể được kết nối với nguồn nước công cộng hoặc sử dụng nguồn nước từ giếng khoan và các nguồn nước sạch khác.
Bể chứa nước là thiết bị lưu trữ nước được cung cấp từ nguồn nước, thường có dung tích lớn và được đặt ở tầng hầm hoặc trên mái nhà Vai trò của bể chứa nước là đảm bảo cung cấp nước liên tục trong trường hợp xảy ra cắt nguồn hoặc sự cố.
Hệ thống ống nước trong tòa nhà có vai trò quan trọng trong việc dẫn nước từ bể chứa đến các điểm sử dụng như vòi sen, bồn cầu và bồn tắm Các ống nước thường được chế tạo từ các vật liệu chịu áp lực, phổ biến nhất là thép không gỉ và nhựa PVC.
Bơm áp lực tăng là thiết bị quan trọng trong hệ thống cấp nước, giúp nâng cao áp lực nước để đảm bảo nước chảy đến các tầng cao của tòa nhà Nhờ có bơm áp lực tăng, áp lực nước được duy trì đủ cho các nhu cầu sinh hoạt hàng ngày, góp phần vào sự tiện nghi và hiệu quả trong sử dụng nước.
Hệ thống cấp nước sinh hoạt bao gồm các thiết bị điều khiển và van, giúp điều chỉnh áp suất và luồng nước Các thiết bị này cho phép tự động hóa việc điều chỉnh hoạt động của bơm và toàn bộ hệ thống nước.
Hệ thống bơm nước cấp nước sinh hoạt đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp nước sạch và áp lực đủ cho tất cả các điểm sử dụng trong tòa nhà Nó đáp ứng nhu cầu sinh hoạt hàng ngày như rửa tay, tắm, nấu ăn, cũng như các hoạt động khác như giặt xe và tưới cây.
1.2.2 Hệ thống bơm nước phòng cháy chữa cháy
Hệ thống bơm nước phòng cháy chữa cháy là một thành phần thiết yếu trong hệ thống phòng cháy chữa cháy của tòa nhà, có nhiệm vụ cung cấp nước với áp lực cao và đủ lượng để dập tắt hoặc kiểm soát đám cháy khi cần thiết.
Bơm chữa cháy là thành phần thiết yếu trong hệ thống phòng cháy chữa cháy, có chức năng tạo áp lực cao để vận chuyển nước từ bể chứa hoặc nguồn nước khác đến các thiết bị chữa cháy như vòi phun, ống phun và cuộn dây hơi tự rút.
Bể chứa nước chữa cháy là nơi lưu trữ nước dự phòng với dung tích lớn, thường được đặt ở vị trí an toàn trong tòa nhà để đảm bảo cung cấp đủ nước trong trường hợp cắt nguồn nước chính hoặc sự cố Đường ống nước chữa cháy là hệ thống ống dẫn nước từ bể chứa đến các điểm sử dụng, bao gồm các ống nước, van, van kiểm tra và phụ kiện khác Hệ thống này cần được thiết kế và lắp đặt theo các quy định an toàn để đảm bảo áp lực và luồng nước đủ khi cần thiết.
Hệ thống bơm nước phòng cháy chữa cháy được trang bị các thiết bị điều khiển và bảo vệ như bộ điều khiển áp suất, bộ chuyển mạch tự động, van giảm áp, van bảo vệ quá áp và hệ thống cảnh báo sự cố Những thiết bị này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả cho hệ thống.
Khi xảy ra cháy, hệ thống bơm nước phòng cháy chữa cháy sẽ tự động hoặc được kích hoạt thủ công để cung cấp nước áp lực cao đến thiết bị chữa cháy, giúp kiểm soát và dập tắt đám cháy, đồng thời giảm thiểu sự lan rộng trong tòa nhà.
Hệ thống bơm nước phòng cháy chữa cháy là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho tòa nhà và giảm thiểu thiệt hại do hỏa hoạn.
1.2.3 Hệ thống bơm nước làm mát
Hệ thống bơm nước làm mát (Cooling Water Pump System) là thành phần thiết yếu trong các hệ thống làm mát trung tâm của tòa nhà, giúp cung cấp nước làm mát để điều chỉnh nhiệt độ không gian bên trong Hệ thống này không chỉ đảm bảo môi trường thoải mái mà còn nâng cao hiệu suất làm mát, góp phần quan trọng vào sự hoạt động hiệu quả của tòa nhà.
Bơm nước làm mát là thành phần quan trọng trong hệ thống làm mát, có nhiệm vụ bơm nước từ bể chứa hoặc nguồn nước khác qua hệ thống ống dẫn Thiết bị này cung cấp nước làm mát cho các thiết bị như coil làm lạnh, quạt gió và hệ thống tuần hoàn không khí, đảm bảo hiệu quả làm mát cho toàn bộ hệ thống.
Hệ thống bơm cấp nước sinh hoạt cho tòa nhà
Con người không thể sống mà không cần tới nước sinh hoạt Chúng ta cần nước để uống, để giặt giũ, tắm rửa
Trong cuộc sống hiện đại, nhu cầu về nhà ở và chung cư ngày càng phong phú, dẫn đến việc xây dựng hệ thống cấp nước trở nên phức tạp hơn.
Việc quy hoạch cấp nước cho các tòa nhà chung cư và nhà cấp 4 với nhiều phòng, nhiều tầng là rất cần thiết Hệ thống cấp nước phải được thiết kế kỹ thuật cao để đảm bảo cung cấp đủ nước sinh hoạt cho cư dân mọi lúc.
1.3.1 Tại sao lại cần hệ thống cấp nước?
Mất nước sinh hoạt là tình trạng mà nhiều người, bao gồm cả bạn và người thân, có thể gặp phải Nguyên nhân có thể đến từ việc nhà cung cấp nước gặp sự cố, hoặc do đường ống, máy bơm, hay bể chứa bị hỏng hóc, dẫn đến gián đoạn nguồn nước sinh hoạt.
Để đảm bảo gia đình bạn luôn có nước sử dụng trong trường hợp khẩn cấp, hãy chuẩn bị nguồn nước dự trữ cho ít nhất một ngày đêm Thời gian này sẽ giúp nhà cung cấp hoặc bạn có cơ hội khắc phục sự cố Sử dụng bồn nước dự trữ đặt dưới tầng hầm hoặc trên mái nhà sẽ tạo thêm thời gian cho việc sửa chữa.
1.3.2 Một số tiêu chuẩn hệ thống cấp nước
Một số tiêu chuẩn hệ thống cấp nước thường được áp dụng như: a) Tiêu chuẩn TCVN 4513 – 1988
- Hệ thống tài liệu thiết kế xây dựng cấp nước và thoát nước
- Bản vẽ thi công b) Tiêu chuẩn TCXDVN 33-2006
- Mạng lưới đường ống và công trình
Dưới đây là ví dụ về tiêu chuẩn cấp nước được thiết kế:
STT Đối tượng Tiêu chuẩn
1.3.3 Hệ thống cấp nước quy mô tòa nhà – chung cư và văn phòng Đặc điểm: Không đủ áp lực nước cấp để bơm lên bồn nước trên mái nhà Mọi người đều xài chung một bồn cấp nước phía trên mái nhà và một bồn nước ngầm cấp phía dưới, cùng với một hệ thống máy bơm nước dùng chung Ở các tầng phía dưới do áp lực cao sẽ dùng thêm van giảm áp để giảm áp lực, thường là 2 bar Các tầng gần mái do gần bồn nước mái nhà, nên áp lực thấp có thể sẽ lắp thêm bơm tăng áp để đảm bảo áp lực nước cấp
Vận tốc nước chọn trung bình là 2 m/s Có được lưu lượng cấp cho từng khu vực ta sẽ tính được tiết diện đường ống
Lấy ví dụ với tòa nhà gồm :
Tính toán hệ thống cấp nước:
+ Nhà dân cư 1240 người (lấy trung bình 6 người/căn hộ) Tiêu chuẩn dùng nước lấy 300 l/ng/ngày đêm
+ Văn phòng có: 1280 người Tiêu chuẩn dùng nước 25 lít/người
Tính toán bể chứa nước ngầm dự trữ:
=> Lưu lượng nước dân cư Q = 300 x 1240/1000 = 372 m³ /ngày đêm
=> Lưu lượng nước khối văn phòng : 𝑄 ℎ = 1280 x 25/1000 = 32 m³/ngày đêm Tổng lưu lượng nước cấp vào cho nhu cầu sinh hoạt:
CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ CHO TỦ ĐIỆN
Các thiết bị bảo vệ, điều khiển của tủ điện
2.1.1 Áp tô mát a) Khái niệm Áp tô mát (CB) (viết tắt của Circuit Breaker) là khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện một pha, ba pha Áp tô mát được quy định ở tiêu chuẩn IEC 947 như sau: là thiết bị đóng cắt ở điều kiện bình thường, áp tô mát có khả năng cho dòng điện chạy qua và trong các điều kiện bất thường do ngắn mạch, phải có khả năng chịu dòng điện trong khoảng thời gian xác định và cắt chúng Áp tô mát cho phép tác động bằng tay phụ thuộc hoặc độc lập cũng như bằng cơ cấu tích lũy năng lượng, áp tô mát cho phép tác động bằng tay, động cơ hoặc bằng bộ nhã như hở mạch, quá dòng, điện áp thấp, công suất hoặc dòng điện ngược
Hình 2-1 Hình ảnh áp tô mát ba pha thực tế b) Cấu tạo áp tô mát
Các bộ phận chính của áp tô mát gồm: hệ thống tiếp điểm; buồng dập hồ quang; cơ cấu truyền động đóng cắt; các phần tử bảo vệ
* Tiếp điểm: Áp tô mát thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang), hoặc ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang)
Khi đóng mạch, thứ tự hoạt động của các tiếp điểm là tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp điểm phụ sau đó, và cuối cùng là tiếp điểm chính Ngược lại, khi cắt mạch, tiếp điểm chính mở trước, tiếp điểm phụ tiếp theo, và cuối cùng là tiếp điểm hồ quang.
Hồ quang chỉ xảy ra tại tiếp điểm hồ quang, giúp bảo vệ tiếp điểm chính dẫn điện Việc sử dụng tiếp điểm phụ là cần thiết để ngăn chặn hồ quang lan rộng, bảo vệ tiếp điểm chính khỏi hư hại.
Buồng dập hồ quang là thiết bị quan trọng giúp áp tô mát dập hồ quang hiệu quả trong mọi chế độ làm việc của lưới điện Hiện nay, có hai kiểu buồng dập hồ quang phổ biến: kiểu nửa kín và kiểu hở.
Kiểu nửa kín của áp tô mát được thiết kế với vỏ kín và có lỗ thoát khí, với dòng điện giới hạn cắt không vượt quá 50KA Trong khi đó, kiểu hở được sử dụng khi dòng điện cắt lớn hơn 50KA hoặc khi điện áp cao hơn 1000V.
Trong buồng dập hồ quang, tấm thép được xếp thành lưới ngăn nhằm chia nhỏ hồ quang thành các đoạn ngắn, giúp quá trình dập tắt hồ quang trở nên hiệu quả hơn.
* Cơ cấu truyền động cắt :
Truyền động cắt áp tô mát có hai phương pháp chính: điều khiển bằng tay và điều khiển bằng điện từ Phương pháp điều khiển bằng tay thường được áp dụng cho các áp tô mát có dòng điện định mức không vượt quá 600A, trong khi điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được sử dụng cho các áp tô mát có dòng điện lớn hơn, lên đến 1000A Để tăng cường lực điều khiển bằng tay, người ta sử dụng tay dài phụ theo nguyên lý đòn bẩy Ngoài ra, còn có các phương pháp điều khiển khác như sử dụng động cơ điện hoặc khí nén.
Các phần tử bảo vệ, như áp tô mát tự động, đóng vai trò quan trọng trong việc ngắt mạch điện khi xảy ra sự cố quá dòng (quá tải hoặc ngắn mạch) và sụt áp.
Các phần tử bảo vệ quá dòng điện, hay còn gọi là bảo vệ dòng điện cực đại, đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ thiết bị điện khỏi tình trạng quá tải và ngắn mạch Để đảm bảo hiệu quả, các phần tử bảo vệ này phải nằm dưới đường đặc tính của thiết bị cần bảo vệ Thông thường, hệ thống điện từ và rơ le nhiệt được sử dụng làm các phần tử bảo vệ, và chúng thường được lắp đặt bên trong áp tô mát.
Các phần tử kiểu điện từ trong áp tô mát có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính, với cuộn dây lớn chịu dòng tải và ít vòng Khi dòng điện vượt quá giới hạn cho phép, phần ứng sẽ bị hút, dẫn đến việc các phần tử dập vào khớp rơi tự do, làm mở tiếp điểm của áp tô mát Để điều chỉnh trị số dòng điện tác động, người dùng có thể điều chỉnh vít để thay đổi lực kháng của lò xo Để duy trì thời gian bảo vệ quá tải, người ta thường thêm cơ cấu giữ thời gian như bánh răng hoặc khí nén.
Theo kết cấu, người ta chia áp tô mát thành ba loại: một cực, hai cực và ba cực
Theo thời gian thao tác, người ta chia áp tô mát thành: loại tác động không tức thời và loại tác động tức thời (nhanh)
Áp tô mát được phân loại dựa trên chức năng bảo vệ, bao gồm áp tô mát cực đại theo dòng điện, áp tô mát cực tiểu theo điện áp và áp tô mát dòng điện ngược Nguyên lý làm việc của áp tô mát bảo vệ dòng cực đại là một yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho hệ thống điện.
Bật áp tô mát ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút
Khi mạch điện gặp tình trạng quá tải hoặc ngắn mạch, lực hút của nam châm điện vượt quá lực của lò xo, dẫn đến việc nam châm điện kéo phần ứng xuống, làm cho các phần tử được bật ra Kết quả là các tiếp điểm của áp tô mát mở ra, ngắt mạch điện để bảo vệ hệ thống.
Hình 2-2 Áp tô mát bảo vệ dòng cực đại
Hình 2-3 Áp tô mát bảo vệ sụt áp
Khi bật áp tô mát ở trạng thái ON, nam châm điện 6 và phần ứng 5 sẽ hút lại với nhau Nếu xảy ra sụt áp quá mức, nam châm điện 6 sẽ nhả phần ứng 5, khiến lò xo 4 kéo các phần tử 3 bật lên, trong khi các phần tử 2 thả tự do và lò xo 1 được thả lỏng Kết quả là các tiếp điểm của áp tô mát sẽ mở ra, ngắt mạch điện Việc lựa chọn áp tô mát thông thường cần dựa trên các điều kiện cụ thể.
𝐼 đ𝑚𝐴𝑇 ≥ 𝐼 𝑡𝑡 Trong đó Itt là dòng điện tính toán của phụ tải
IđmAT là dòng làm việc định mức của áp tô mát
UđmAT là điện áp làm việc của áp tô mát
Khi lựa chọn áp tô mát, cần dựa vào đặc tính làm việc của phụ tải điện, được đo bằng tổng công suất tiêu thụ của các thiết bị điện tại một thời điểm Áp tô mát không nên ngắt khi có quá tải ngắn hạn, thường xảy ra trong điều kiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động và dòng điện đỉnh trong phụ tải công nghệ.
Yêu cầu chung là dòng điện định mức của các phần tử bảo vệ không được bé hơn dòng điện tính toán 𝐼 𝑡𝑡 của mạch: 𝐼 𝑎𝑝𝑡𝑜𝑚𝑎𝑡 ≥ 𝐼 𝑡𝑡
Tùy thuộc vào đặc tính và điều kiện làm việc của phụ tải, việc lựa chọn dòng điện định mức cho mức bảo vệ thường được khuyến nghị là 125%, 150% hoặc cao hơn so với dòng điện tính toán của mạch.
Cuộn dây bảo vệ quá áp
Phân tích, lựa chọn thiết bị điện
Theo yêu cầu của tòa nhà cao tầng, hệ thống bơm nước cần sử dụng động cơ có công suất từ 30kW trở lên Trong đề tài này, tác giả chọn thiết kế tủ điện điều khiển cho hệ thống bơm nước với công suất 55kW Động cơ được sử dụng cho máy bơm nước có các thông số kỹ thuật cụ thể.
Bảng 2-1 Thông số kĩ thuật bơm
Loại Máy bơm công suất lớn Pentax
Cột áp 89,5 -54 m Đường kính hút xả 100/80 mm Động cơ ATT Singapore
Trục Thép không gỉ AISI316
Công suất 55 KW/75HP Điện áp sử dụng 380V/50 Hz
(vòng/phút) 2900 Áp lực làm việc 10 Bar
Chất liệu bơm Vỏ động cơ, buồng bơm, cánh bơm bằng Gang Máy được lắp trên khung bệ chất liệu bằng thép
Nhiệt độ chất lỏng bơm 10-90 °C
Dòng điện định mức của máy bơm i đ𝑚 = 𝑃
Hình 2-6 Máy bơm nước lưu lượng lớn Pentax 55kW
Với hệ thống bơm nước có công suất 55kW, việc điều khiển máy bơm nước tác giả lựa chọn biến tần VFC5610 để điều khiển máy bơm nước
Biến tần có thông số kỹ thuật như sau:
Hình 2-7 Biến tần Rexroth VFC5610
Mô tả: VFC5610-45k0-3P4-MNA-7P-NNNNN-NNNNN
2.2.3 Áp tô mát cho mạch động lực
Dựa vào công suất động cơ 55kW, điện áp 380V và hệ số công suất 𝑐𝑜𝑠𝜑 là 0,85, chúng ta cần lựa chọn áp tô mát bảo vệ cho động cơ và mạch điện phù hợp với các điều kiện đã nêu.
√3.380.0,85 = 98,3 (A) Vậy lựa chọn áp tô mát có dòng điện định mức là:
Do đó lựa chọn áp tô mát có dòng điện định mức 150A là phù hợp Áp tô mát này có hình dạng và thông số cụ thể như sau:
Bảng 2-2 Thông số kĩ thuật áp tô mát 3P
Mã sản phẩm NF250-CV 3P 150A
Dòng sản phẩm Áp tô mát CV
Dòng cắt ngắn mạch 25kA Điện áp cách điện 690V
Chức năng Dùng để kiểm soát, bảo vệ quá tải và ngắn mạch Ứng dụng Dùng trong mạng lưới điện dân dụng và công nghiệp
Hình 2-8 Áp tô mát MITSUBISHI 3P 150A 2.2.4 Rơ le bảo vệ pha
Để bảo vệ tủ điện với điện áp 380V khỏi các tình huống như quá áp, sụt áp và mất pha, chúng ta cần lựa chọn rơ le bảo vệ phù hợp với hình dáng và thông số kỹ thuật cụ thể.
Hình 2-9 Rơ le bảo vệ pha K8AK-PM2
Tên sản phẩm: Rơ le K8AK-PM2 Điện áp hoạt động: chế độ 3-pha 3-dây 380, 400, 415, 480 VAC
Giám sát quá áp, thấp áp, sai thứ tự pha, mất pha loại 3 pha 3 dây hoặc 3 pha
2 dòng điện đầu ra rơ le SPDT 5A
Rơ le quá áp và thấp áp riêng biệt
Nguồn đầu vào có thể lựa chọn bằng các switch
Có đèn LED báo trạng thái
2.2.5 Cầu chì và đế cầu chì a) Cầu chì cho mạch bảo vệ pha
Dòng điện đầu ra của rơ le bảo vệ pha là 5A với điện áp 220V, trong khi đèn báo pha có dòng điện là 2A Vì vậy, để bảo vệ mạch, cần chọn cầu chì có dòng định mức 5A.
Cầu chì có hình dạng đa dạng và việc lựa chọn đế cầu chì phù hợp cần xem xét nhiều yếu tố như loại cầu chì, dòng cắt, điện áp, kích thước và kiểu dáng của đế Để đảm bảo an toàn và hiệu quả, cần tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định hiện hành, đồng thời lựa chọn từ các thương hiệu đáng tin cậy Từ các yêu cầu này, ta có thể xác định được đế cầu chì với hình dáng và thông số kỹ thuật phù hợp.
Hình 2-11 Đế cầu chì omega OMG-FS32X
- Vỏ hộp ngắt mạch cầu chì làm bằng nhựa PBT chống cháy cao cấp
- Tiếp điểm làm bằng đồng mạ bạc cao cấp
- Kiểu dáng đạt tính thẩm mỹ cao
- Sử dụng với cầu chì ống chuẩn 10x38mm
- Có đèn cảnh báo khi cầu chì bị đứt
- Đạt tiêu chuẩn quốc tế IEC 60269
2.2.6 Áp tô mát mạch điều khiển
Tín hiệu đầu ra của biến tần có dòng điện điều khiển là 4A và điện áp sử dụng là 220V, do đó áp tô mát bảo vệ cho mạch điều khiển cần được lựa chọn dựa trên những điều kiện này.
Vậy chọn áp tô mát có dòng điện định mức là: 𝐼 đ𝑚𝐴𝑇 = 𝐼 𝑡𝑡 1,5 = 1,5 4 = 6 (A) Áp tô mát này có hình dạng và thông số cụ thể như sau:
Bảng 2-3 Thông số kĩ thuật áp tô mát 2P
Dựa trên điện áp 220V, dòng output của rơ le biến tần là 3A, được sử dụng chủ yếu để điều khiển Rơ le trung gian được lựa chọn có hình dáng và thông số kỹ thuật phù hợp.
Hình 2-13 Rơ le Omron MY4N-GS AC220/240, 14 chân, 3A
- Tên thiết bị: Rơ le MY4N-GS AC220/240 (loại chân dẹt nhỏ)
- Loại Rơ le: trung gian
- Đặc điểm 14 chân dẹt, có đèn chỉ thị
Dòng sản phẩm MCCB BH-D6
Dòng cắt ngắn mạch 6kA
Chức năng Dùng để kiểm soát, bảo vệ quá tải và ngắn mạch Ứng dụng Dùng trong mạng lưới điện dân dụng và công nghiệp Tiêu chuẩn IEC 60898-1
2.2.8 Chống sét lan truyền Để đảm bảo an toàn cho hệ thống điện Với nguồn 3 pha 380V và các yêu cầu như dòng chịu đựng của chống sét, loại chống sét và cấp bảo vệ Ta lựa chọn thiết bị chống sét có hình dáng và thông số như sau:
Bảng 2-4 Thông số kĩ thuật thiết bị chống sét lan truyền
Khả năng xả dòng xung sét (Imax) 8/20us
Khả năng thoát sét 400VAC Điện áp định mức 1,4kV type 2 N/PE
Mức điện áp bảo vệ 1,4kV type 2 L/N
Loại chống sét lan truyền Mạng lưới phân phối điện
Công nghệ cắt lọc sét MOV + GDT
IEC 61643-11:2011 Cấp độ bảo vệ Mặt trước IP40, Terminal IP20
Kiểu lắp đặt Gắn trên thanh DIN rail
Hình 2-14 Thiết bị chống sét lan truyền SPD Schneider
Yêu cầu về thiết bị
Các thiết bị đóng cắt bảo vệ như máy cắt, dao cắt và cầu chì cần phải có khả năng chịu đựng ngắn mạch phù hợp và tuân thủ các tiêu chuẩn hiện hành.
Khi lắp đặt thiết bị, cần tuân thủ quy định của nhà sản xuất, đặc biệt chú ý đến khoảng cách cho phép khi kết nối liên động cơ khí giữa các thiết bị đóng cắt.
Các thiết bị phải được bố trí và cấp nguồn theo huớng từ trên xuống duới
Tất cả thiết bị ngắt mạch cần lắp tấm chắn hồ quang giữa các pha Đối với máy cắt kín như cầu dao cách ly và áp tô mát chống rò rỉ điện (ELCB), chỉ cần tấm chắn giữa các pha phía sơ cấp Tuy nhiên, với các loại dao cắt hở như dao cách ly và cầu chì, cần phải lắp tấm chắn liên tục giữa các pha.
Vỏ kim loại của các thiết bị đóng cắt và bảo vệ cần được nối đất để đảm bảo an toàn Kích thước dây tiếp địa phải tuân thủ theo tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà sản xuất thiết bị.
Các thanh dẫn đấu nối vào thiết bị cần được cố định chắc chắn trong phạm vi 200mm từ đầu cực thiết bị Khi sử dụng máy cắt chính 3 cực (3P) để bảo vệ máy biến áp 3 pha 4 dây (3P4W), không được sử dụng chức năng bảo vệ chống chạm đất tích hợp sẵn trong máy cắt mà phải dùng thiết bị bảo vệ riêng biệt.
Các thiết bị đo luờng sử dụng phải đáp ứng các tiêu chuẩn hiện hành
Thiết bị đo đếm điện năng cần đảm bảo độ chính xác cấp 0,2 hoặc thấp hơn để phù hợp với yêu cầu của ngành điện lực Ngoài ra, giá trị định mức của các máy biến điện áp và máy biến dòng phải tương ứng với mức sử dụng quy định.
Các thiết bị đo đếm hiển thị phải đạt độ chính xác 0,5 trở xuống
Thiết bị đo đếm phải được lắp ở những vị trí có thể quan sát dễ dàng và độ cao lắp đăt nên ở khoảng từ 500 ~ 1600mm
Dây dẫn tín hiệu từ thiết bị đến các hệ thống giám sát đo luờng khác ngoài tủ
Hạn chế việc đo đếm bằng máy biến điện áp là cần thiết Khi phải sử dụng máy biến điện áp để đo đếm, cần kiểm tra đặc tính của máy, chú ý đến góc lệch giữa dòng điện và điện áp ở thứ cấp, cũng như góc lệch dòng áp ở phía sơ cấp của máy biến điện áp và biến dòng.
Khi lắp đặt nhiều thiết bị đo đếm điện năng, cần thiết kế hệ thống cầu chì riêng biệt cho từng đồng hồ, thay vì sử dụng một hệ thống chung cho tất cả Điều này giúp đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc quản lý điện năng.
Tổng công suất và điện trở của thiết bị đo đếm, bao gồm cả điện trở dây dẫn, cần phải nhỏ hơn công suất và điện trở định mức của máy biến điện áp và biến dòng Điều này đảm bảo an toàn và hiệu suất cho hệ thống điện.
Sử dụng các thiết bị đáp ứng theo tiêu chuẩn hiện hành
Rơ le bảo vệ cần được lắp đặt ở vị trí dễ quan sát và thao tác Mạch cấp nguồn cho rơ le và thiết bị bảo vệ phải được bảo vệ bằng máy cắt, không nên sử dụng cầu chì, và không được kết nối với các hệ thống khác.
Bố trí lắp đặt máy biến điện áp và biến dòng cần tuân thủ đúng thứ tự và cực tính Công suất và điện trở định mức của thiết bị phải được xem xét kỹ lưỡng Đặc biệt, độ dài và kích cỡ dây dẫn thứ cấp của biến dòng cần phải đáp ứng yêu cầu của nhà sản xuất để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
Các biến dòng thứ tự không (ZCT) cần có nhãn hiệu và đặc tính tương đồng với rơ le bảo vệ để xác định dòng rò Đồng thời, độ dài và kích cỡ dây dẫn phải tuân theo yêu cầu của nhà sản xuất.
Dây dẫn truyền tín hiệu từ rơ le đến các hệ thống giám sát bảo vệ ngoài tủ điện cần phải sử dụng loại có vỏ bọc chống nhiễu để đảm bảo hiệu suất hoạt động Rơ le và thiết bị điều khiển đóng vai trò quan trọng trong hệ thống này.
Các rơ le và thiết bị điều khiển phải đáp ứng các tiêu chuẩn hiện hành
Biến áp hay bộ nguồn 1 chiều dùng để cấp nguồn cho mạch điều khiển cung phải gấp 2 lần tổng công suất của mạch điều khiển trở lên
Mạch điện cảnh báo bằng còi phải có đèn báo lỗi đồng thời, và mạch ngắt chuông tạm thời
Biểu thị tên, số hiệu cho các thiết bị, dao cắt, máy cắt, cầu chì, rơ le, cầu đấu
Các số hiệu trên bản vẽ sản xuất phải thể hiện tương ứng với nhau Đối với máy cắt, cần có bảng tên phụ tải, nội dung của bảng tên này có thể được thay thế hoặc sửa đổi khi cần thiết, bằng cách sử dụng thư mục tên tải.
Cần ghi rõ các thông số quan trọng trong bảng thông số tủ, bao gồm tần số, dòng định mức, điện áp hoạt động, điện áp cách điện, điện áp đánh thủng, điện áp định mức mạch điều khiển, khả năng chịu ngắn mạch, dung lượng phụ tải cho phép, cấp độ bảo vệ IP, kích thước, trọng lượng, tên tủ và nhà sản xuất.
3.1.3 Kiểm tra, nghiệm thu tủ điện tại xưởng (FAT)
Sơ đồ nguyên lý cấp điện tổng quát
Sơ đồ các thành phần điện bao gồm nguồn cung cấp, động cơ, máy biến áp, thiết bị bảo vệ và điều khiển, được thể hiện bằng các biểu tượng đơn giản và kết nối qua các đường dẫn Nó không chỉ minh họa mối quan hệ giữa các thành phần mà còn cung cấp các thông số kỹ thuật quan trọng như điện áp, dòng điện, công suất và tần số.
Trong các mạch điện công nghiệp, nguồn điện thường được phân chia thành hai loại: nguồn động lực cung cấp năng lượng cho các thiết bị chính như động cơ, và nguồn điện điều khiển sử dụng cho các thiết bị đóng cắt và điều khiển.
Nguồn động lực 380V, ba pha sẽ cung cấp điện cho biến tần và máy bơm, trong khi các thiết bị sẽ được bảo vệ bởi áp tô mát ba pha.
Nguồn điện cấp cho mạch điều khiển: 220V, một pha cấp cho mạch điều khiển được bảo vệ bởi áp tô mát một pha hai cực
Trước đó sẽ có bộ phận bảo vệ pha và chống sét được cấp nguồn 380V
Sơ đồ nguyên lý cấp điện tổng quát như hình 3-1
Bảng 3-1 Kí hiệu trong sơ đồ nguyên lý cấp điện tổng quát
STT Kí hiệu trong sơ đồ Tên thiết bị
6 CHỐNG SÉT LAN TRUYỀN HẠ THẾ
8 RƠ LE BẢO VỆ ĐIỆN ÁP
9 ĐỒNG HỒ ĐO ĐA NĂNG
Thiết kế tủ điện điều khiển máy bơm nước
3.3.1 Yêu cầu thiết kế a) Độ an toàn:
Vỏ tủ được sơn tĩnh điện giúp ngăn ngừa rò rỉ điện ra ngoài và bảo vệ khỏi sự rỉ sét do quá trình oxi hóa từ môi trường.
Các thanh cố định được kết nối với vỏ tủ và kết nối với nhau chắc chắn và được sơn cách điện
Dây đấu nối trong tủ phải đáp ứng các tiêu chuẩn về dẫn điện và cách điện, đảm bảo không làm giảm chất lượng của dây trong quá trình thao tác Điều này giúp các điểm nối luôn chắc chắn và có khả năng dẫn điện tốt.
Nguồn cấp điện ba pha được đặt trên nóc tủ, đảm bảo an toàn cho người thao tác
Ngắt dòng điện trước khi tiến hành can thiệp vào các thiết bị bên trong tủ điện b) Tính thẩm mĩ:
Vỏ tủ được sơn tĩnh điện, tránh bám bụi bẩn
Các thiết bị được bố trí cân xứng
Dây nối được lắp đặt trong rãnh, với các đầu dây được đánh số và sử dụng đầu cốt để thực hiện đấu nối Các thiết bị trên mặt tủ được chú thích rõ ràng, giúp quá trình thao tác trở nên thuận tiện hơn.
3.3.2 Sơ đồ điều khiển máy bơm nước
Giải thích kí hiệu trong bản vẽ điều khiển xem chi tiết tại phụ lục 1 a) Sơ đồ bảo vệ hệ thống mạch điện
Sơ đồ mạch điện bảo vệ cho hệ thống điều khiển máy bơm nước được thực hiện như sơ đồ hình 3-2
❖ Nguyên lí hoạt động của sơ đồ:
Rơ le bảo vệ pha là thiết bị giám sát các thông số điện như dòng điện, điện áp và tần số trong hệ thống điện thông qua cảm biến và mạch đo Thiết bị này so sánh các thông số đo được với giới hạn đã được thiết lập, và nếu phát hiện sự cố, nó sẽ kích hoạt các biện pháp bảo vệ như ngắt mạch hoặc cắt nguồn Nhờ đó, rơ le giúp ngăn chặn và giảm thiểu tác động của sự cố đến hệ thống và thiết bị điện Khi có điện, công tắc tơ K1 sẽ đóng tiếp điểm thường mở K1(5,9), tạo ra nguồn điều khiển nếu áp tô mát ở trạng thái đóng.
Thiết bị chống sét lan truyền hoạt động dựa trên nguyên lý điện, giúp xử lý dòng sét một cách hiệu quả Khi tia sét xuất hiện, thiết bị này tạo ra một đường dẫn an toàn cho dòng sét, dẫn nó từ đường ray hoặc hệ thống dẫn xuống mặt đất một cách an toàn.
❖ Sơ đồ mạch điện bảo vệ được đấu dây như sau:
Cầu chì F1, F2, F3 được mắc nối tiếp với rơ le bảo vệ pha theo thứ tự L1, L2, L3 và kết nối với đèn báo pha chân x1 Ngõ ra của đèn báo pha sẽ nối với dây lạnh L4 Chân 21 của rơ le K8AK kết nối với chân A1 của công tắc tơ, trong khi ngõ ra A2 của công tắc tơ nối với dây lạnh L4 Chân 14 kết nối với 24 và chân 11 kết nối với F3 Nguồn điện điều khiển dây L1 và L4 được kết nối với áp tô mát 2P 6A.
Sơ đồ điều khiển máy bơm được trình bày như ở hình 3-3a,b
Hình 3-3a Sơ đồ điều khiển bơm
Hình 3-3b Sơ đồ điều khiển bơm
❖ Sơ đồ điều khiển được đấu dây như sau:
Nguồn 3 pha được đấu qua một áp tô mát 3P và cấp vào chân nguồn L1, L2, L3 của biến tần Ngõ ra biến tần U, V, W, PE nối trực tiếp với 3 dây pha của động cơ
Ampe kế và biến dòng được kết nối nối tiếp trong mạch điện để đo dòng điện Các công tắc tơ K1 và K2 điều khiển đèn báo RUN và FAULT, trong khi tiếp điểm thường mở K3 (5,9) được điều khiển bởi công tắc tơ K3.
Khi nhấn nút RUN, công tắc tơ K3 được cấp điện, dẫn đến việc công tắc tơ K1 cũng nhận điện Hệ quả là tiếp điểm thường mở K1(9,5) sẽ đóng lại, làm cho đèn xanh lá cây sáng lên, trong khi đèn đỏ STOP sẽ tắt.
Khi nhấn nút STOP, công tắc RUN sẽ nhả ra, làm cho công tắc tơ K3 không có điện, dẫn đến các tiếp điểm thường mở vẫn giữ trạng thái mở và tiếp điểm đóng vẫn giữ trạng thái đóng, từ đó làm cho đèn STOP sáng Đèn vàng sẽ luôn ở trạng thái tối, bất kể có bấm STOP hay RUN, vì công tắc tơ K2 vẫn có nguồn điện, làm cho công tắc thường đóng K2(1,9) mở, không cho dòng điện chạy qua đèn báo vàng Sơ đồ đấu dây cho biến tần được trình bày chi tiết.
Hình 3-4 Sơ đồ đấu dây của biến tần
Thiết kế vỏ tủ và sơ đồ bố trí thiết bị trong tủ
Vỏ tủ điện phải được thiết kế theo các tiêu chuẩn và quy định hiện hành, bao gồm tiêu chuẩn quốc tế IEC 61439-2, tiêu chuẩn Việt Nam và quy phạm trang bị điện, nhằm đảm bảo an toàn và hiệu quả trong việc sử dụng tủ điện công nghiệp.
Bảng 3 2 Bảng số lượng các thiết bị trong tủ
STT Thiết bị điện Số lượng
4 Rơ le bảo vệ pha 1
Các bản thiết kế tủ điện chi tiết và sơ đồ bố trí thiết bị trong tủ được thể hiện chi tiết như như trong phụ lục 2.
Cài đặt biến tần
Bơm có các thông số kỹ thuật như công suất 55 KW/75HP, điện áp 380V/50 Hz, số vòng quay 2900 vòng/phút và dòng điện định mức 98,3A Biến tần được cài đặt tương ứng với các thông số này.
Hình 3-5 Mặt trước bảng điều khiển của biến tần
Các chế độ điều khiển:
Hình 3-6 Thao tác cài đặt biến tần
Các thông số cơ bản của biến tần được cài đặt theo trình tự:
Để điều chỉnh công suất định mức động cơ, bạn hãy nhấn nút Func cho đến khi màn hình hiển thị b0 Tiếp theo, nhấn nút hoặc để tìm đến mục c0, sau đó nhấn Set Tiếp tục nhấn nút hoặc để tìm đến mục c1.05 và nhấn Set một lần nữa, sau đó điều chỉnh giá trị thành 55.
Điện áp định mức của động cơ là 380V, trong khi động cơ có định mức hiện tại là 98,3A Tần số định mức của động cơ đạt 50Hz và tốc độ định mức là 2900 vòng/phút.
Để điều chỉnh các thông số, nhấn nút Func hoặc chuyển sang thông số E và bấm Set Thiết lập giá trị mặc định là 0, sau đó set giá trị 1 để điều khiển bằng biến trở trên cánh tủ Tần số đầu ra tối đa và tối thiểu lần lượt là 400 và 0 Thời gian tăng tốc và giảm tốc đều là 10 giây, và x1 input là 15.
Bảng 3-3 Bảng giải thích các thông số cài đặt của biến tần
C0.05 Carrier frequency DOM DOM 1 Run
C1.05 Motor rated power 0.1…1,000.0 kW DOM 0.1 Stop
C1.06 Motor rated voltage 0 480 V DOM 1 Stop
C1.07 Motor rated current 0.01 655.00 A DOM 0.01 Stop
C1.08 Motor rated frequency 5.00 400.00 Hz 50.00 0.01 Stop
C1.09 Motor rated speed 1 30,000 rpm DOM 1 Stop
E0.00 First frequency setting source 0 21 0 – Stop
E0.35 Start mode 0: Start direbiến dòngly 0 – Stop
1: DC-braking before start 2: Start with speed camáy biến điện ápure
3: Automatic start / stop according to setting frequency
1: Freewheeling stop 2: Freewheeling with stop command, decelerating with direbiến dòngion change
Sau khi điều chỉnh các thông số đã có thể điều khiển bơm với biến trở trên cánh tủ:
Hình 3-7 Các nút điều khiển và đèn báo trên cánh tủ
