Bơm ổn định áp suất cho chung cư

Thiết kế mạch điều khiển Dùng để lọc sóng hài do quá trình làm việc của biến tần sinh ra đồng thời cũng cải thiện hệ số công suất nguồn vào biến tần 2.. +Tiếp điểm K1 bên mạch động lực

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

KHOA ĐIỆN_ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO ĐỒ ÁN

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

ĐỀ TÀI: BƠM ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT

 Chọn bơm, động cơ, biến tần, cảm biến áp suất

 Điều khiển ổn định áp suất nước cấp cho chung cư

 Bơm tự động chạy lại sau khi có sự cố điện

 Ngắt bơm khi trong bồn dưới không còn nước để tránh chạy khô

 Ngắt bơm khi áp suất nước quá thấp do bể đường ống hoặc bơm không hút được (dưới cột áp 10 m, trong 20 s).

 Bơm dừng từ từ trong 50 s để tránh sốc đường ống

2. Tìm hiểu vấn đề

Hệ thống bơm cho chung cư

Vấn đề khi cấp nước cho chung cư

 Giờ cao điểm: buổi sáng, tối Mọi người sử

dụng nước nhiều cho nhu cầu sinh hoạt

 Giờ thấp điểm: buổi trưa, đêm khuya Mọi

người đi làm, đi học, nghỉ ngơi,

 Nhu cầu sử dụng nước của khu chung cư là

không có quy luật, khác nhau ở từng thời

điểm, nước sử dụng nhiều ở giờ cao điểm →

gây sụp áp → nước chảy yếu Giờ thấp điểm

nước ít được sử dụng → áp suất đường ống

tăng cao → gây hư hại thiết bị như vỡ đường

ống,

 Ngoài ra bơm luôn chạy đầy tải dù giờ cao

điểm hay thấp điểm vậy là không cần thiết,

gây tốn điện năng, giảm tuổi thọ cơ khí

Đặc tính bơm: là mối quan hệ giữa cột áp và lưu lượng

- Khi dùng biến tần thì dòng khởi động được hạn chế sẽ không gây sụt áp khi khởi động để tránh ảnh hưởng tới thiết bị khác.

- Tiết kiệm năng lượng khi nhu cầu sử dụng thay đổi nhiều

- Có các chức năng bảo vệ như: quá áp, thấp áp, bảo vệ quá tải, mất pha,

- Với việc cài đặt thời gian tăng tốc, giảm tốc thì biến tần khởi động bơm êm hơn, tránh gây rung đường ống và sự thay đổi áp suất đột ngột gây ảnh hưởng xấu cho hệ thống và tăng tuổi thọ cho đường ống

 Muốn đạt được những yêu cầu trên thì cần phải có cảm biến áp suất phản hồi về biến tần điều khiển tốc độ động cơ sao cho phù hợp nhất

 Sơ đồ khối hệ thống:

III. CHỌN BƠM_ĐỘNG CƠ

• Mục đích: cấp nước cho khu chung cư, động cơ kéo bơm cấp nước

lượng 30 m3/h và cột áp 30m Động cơ làm việc ở chế độ dài hạn, công suất phù hợp với bơm

Tra đồ thị nhóm thấy chọn bơm đi liền với động cơ có mã MD-40-200

• Sốc cực 2 cực.

Đặc điểm cấu trúc máy bơm EBARA MD 40-200

theo đúng tiêu chuẩn EN 733 hoặc DIN 24255 và được chế tạo bằng gang đúc Ứng dụng cho bơm tăng áp, hệ thống giải nhiệt, hệ thống điều hòa trung tâm, và nhiều ứng dụng khác

tối đa 10 bar, nhiệt độ lưu chất tối đa 900C Cấp cách điện F, cấp bảo vệ IP 55

cung cấp do người dùng cho loại động cơ 3 pha

Catalog Bơm EBARA trang 8.

Mục đích: điều khiển động cơ bơm có công suất 5,5kw

Yêu cầu:

Giải pháp: chọn biến tần PowerFlex 40 “22B-D012N104” của hãng Rockwell

Thông số kỹ thuật biến tần:

Catalog powerflex 40 trang 20.

V. CÁC PHỤ KIỆN ĐI THEO BIẾN TẦN

Sóng điện từ do bộ nghịch lưu trong biến tần gây ra nhiễu tới các mạch điện tử logic và tín hiệu analog, gây hoạt động sai Do đó để hạn chế nhiễu điện từ ta chọn bộ lọc EMC cho biến tần Theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần, chọn EMC có mã 22-RF018-CS

2. Line Reactor

Lọc sóng hài do đường dây gây ra Chọn theo khuyến cáo nhà sản xuất loại có model 1321-3R12-B

VI. CHỌN CÁC THIẾT BỊ MẠCH ĐỘNG LỰC

Bảo vệ quá tải, ngắn mạch cho mạch động lực, bảo vệ biến tần

Dòng định mức lớn hơn 1,3-1,5 dòng vào biến tần

Đóng cắt mạch động lực với mạch điều khiển

Tải là động cơ khởi động mềm nên chọn theo AC1 Phù hợp với động cơ

và biến tần Điện áp cuộn hút là 220VAC

Giải pháp : Nhóm chọn Contactor của hãng Mitsubishi có mã : S-N18Thông số:

Dòng định mức: 20AĐiện áp 380-440V.

Catalog Mitsubishi _MS_N trang 22

3. Chọn dây cáp cho mạch động lực

Kết nối các thiết bị trong mạch động lực

Chịu được dòng quá tải cho động cơ Cách điện tốt, phù hợp với biến tần

và động cơ

Chọn cáp 3 lõi cho mạch động lực có tiết diện 2.5 mm2 của hãng LS-VINA

Có catalog kèm theo (trang 7)

VII. CHỌN THIẾT BỊ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN

1. Chọn MCB cho mạch điều khiển

Bảo vệ ngắn mạch, quá tải và cách ly cho mạch điều khiển.Dòng định mức phù hợp 220VAC

Giải pháp : Nhóm chọn MCB của hãng MITSUBISHI có mã BH-D6

Thông số:

Dòng định mức: 1AĐiện áp định mức: 230VKhả năng chịu dòng: 6kA

Số cực : 2 cực

Catalogue MCB trang 5

2. Relay trung gian

Đóng ngắt mạch điều khiển

Điện áp tiếp điểm 220 VAC

Điện áp cuôn hút: 220 VAC

Giải pháp : Nhóm chọn Relay MY4N-CR của hãng OmronThông số:

Điện áp cuộn hút: 220VAC/50Hz

Điện áp tiếp điểm: 220VAC/5A

Số tiếp điểm : 4NO, 4NC

Catalog role trung gian trang 7&8

3. Relay thời gian

Khi áp suất đường ống cao hơn

Điện áp tiếp điểm 220VAC

Điện áp cuộn hút 220VAC

Giải pháp: Nhóm chọn relay thời

gian H3JA-8C của Omron

Thông số:

Số chân : 8

Nguồn cấp :200to 240 VAC

Số tiếp điểm: 2NO, 2NC

Ngõ ra tiếp điểm: 5A tại 250 VAC

Dãi điều chỉnh : 1s đến 3h

Catalog role thời giant rang 1&8

4. Cáp điều khiển

Kết nối các thiết bị mạch điều khiển Phù hợp với dòng điện trong mạch điều khiển Cách điện và chống nhiễu tốt.

Thông số kĩ thuật:

• Tiết diện danh định: 1.5mm2

• Chiều dày cách điện 0.7 mm

Catalog day cap LV-MV cable trang 10.

Catalog Nut nhan ABB trang 48,58.

Chọn công tắc áp suất của hãng DANFOSS

Mã :RT 200-017-523866 dùng cho áp suất trên (3bar)

Mã :RT 200-017-523966 dùng cho áp suất dưới (1 bar)

Thông số:

Dải điều chỉnh điểm đặt áp suất 0, 2-6 bar

Áp suất lớn nhất mà công tắc chịu được 22bar

Catalog cong tac ap suat trang 2

2. Công tắc phao

Thông số kĩ thuật công tắc phao

KWS-5M

• Dòng chịu tải max của công

tắc phao: 15A đối với tải điện trở, 8A đối với tải điện cảm

• Nhiệt độ vận hành tối đa 800

Nhóm chọn cảm biến áp suất hãng Omron E8AA-M05

• Dải áp suất 0 đến 500kPa

• Áp suất chịu được 980kPa

• Thời gian đáp ứng 100ms

Catalog e8aa_csm1335

IX. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐỘNG LỰC

1. Thiết kế mạch điều khiển

Dùng để lọc sóng hài do quá trình làm việc của biến tần sinh ra đồng thời cũng cải thiện

hệ số công suất nguồn vào biến tần

2. Thiết kế mạch điều khiển

MCB Cấp nguồn và bảo vệ ngắnmạch cho mạch điều khiển

Công tắc Thao tác để điều khiển

Công tắc phao( CP) Báo bể còn nước hay hết nước.

RL1 Rơ le trung gian điều khiển chạy, dừng động cơ

RL2 Rơ le trung gian điều khiển dừng bơm khi bồn hết nước.

CL, CH Công tắc áp suất bảo vệ áp thấp và áp cao.

T1, T2 Rơ le thời gian (đếm thời gian).

D1 đèn báo nguồn cấp cho biến tần và mạch điều khiển.

D2 đèn báo khi xảy ra quá tải

-Bật MCB cấp nguồn cho mạch điều khiển.

-Vặn SWITCH 1 về ON cấp điện cho cuộn hút K1, khi đó :

+Tiếp điểm K1 bên mạch động lực (NO) sẽ đóng lại cấp điện cho biến tần +Tiếp điểm K1 bên mạch điều khiển (NO) sẽ đóng lại để sẵn sàng khởi

động bơm

+Đèn D1 sáng báo đã cấp nguồn cho biến tần và động hệ thống sẵn sàng

hoạt động

+Đèn D4 sáng báo động cơ chưa chạy

-Vặn SWITCH 2 về ON cấp điện cho cuộn hút RL1:

+Tiếp điểm RL1 bên mạch động lực (NO) sẽ đóng lại động cơ chạy +Đèn D3 sáng báo động cơ đang chạy

+Tiếp điểm RL1 bên mạch điều khiển thường đóng mở ra ,đèn D4 tắt

-Vặn SWITCH 2 về OFF ngắt điện cuộn hút RL1

+Tiếp điểm RL1 bên mạch động lực mở, động cơ dừng.

 Nếu biến tần xảy ra sự cố, thì tiếp điểm R2-R3 mở ra, khi đó:

+ Ngắt điện cuộn hút RL1Động cơ dừng.

+Tiếp điểm R1-R2 đóng lại

+ Đèn D2 sáng báo lỗi.

+ Đèn D4 sáng.

+ Đèn D3 tắt.

 Nếu nước trong bồn hút hết nước , khi đó :

+ Công tắc mực nước hoạt động, đóng tiếp điểm CP ở mạch điều khiển,cấp điện cho cuộn hút RL2

+Tiếp điểm RL2 ở mạch điều khiển thường đóng mở ra, ngắt điện cuộn hút

RL1 động cơ dừng

+ Đèn D4 sáng

+ Đèn D3 tắt.

+ Đèn D7sáng báo hết nước

 Nếu áp suất quá cao do kẹt đường ống (trên 3 bar), khi đó :

+ Công tắc áp suất CH tác động,đóng tiếp điểm CH cấp điện cho role thời gian T2:

+Nếu áp suất cao trong vòng 50 giây liên tiếp thì tiếp điểm T2 thường đóng

mở ra, thường mở đóng lại Ngắt điện cuộn hút RL1động cơ dừng.

+ Đèn báo D6 sáng báo áp suất cao.

+Tiếp điểm T2 duy trì nguồn cấp cho cuộn hút T2, khi khắc phục sự cố xong, ta phải vặn SWITCH 2 về OFF để ngắt điện cho cuộn hút T2 để các tiếp điểm T2 thường mở mở ra, thường đóng đóng lại và vặn lại SWITCH 2 về ON để

động cơ chạy lại

 Nếu áp suất quá thấp do bể đường ống hoặc không hút được nước (dưới

1bar) thì công tắc áp suất CL tác động,đóng tiếp điểm CL cấp điện cho cuộn hút T1

+Nếu áp suất thấp trong vòng 20 giây liên tiếp thì tiếp điểm T1 thường đóng mở ra, thường mở đóng lại Ngắt điện cuộn hút RL1 động cơ dừng.

+ Đèn D5 sáng báo áp suất thấp.

+Tiếp điểm T1 duy trì nguồn cấp cho cuộn hút T1, khi khắc phục sự cố xong,ta phải vặn SWITCH 2 về OFF để ngắt điện cho cuộn hút T1 để các tiếp điểm T1 thường mở mở ra, thường đóng đóng lại và vặn lại SWITCH 2 về ON để

động cơ chạy lại

XI. CÀI ĐẶT BIẾN TẦN

Cài đặt thông số động cơ

Menu Code Mô tả Giá trị Ghi chú/ đơn vị

A051 Chức năng ngõ ra relay 4 Báo lỗi hệ thống

Cài đặt thông số PID

Menu Code Mô tả Giá trị Ghi chú / đơn vị

A110 Đơn vị tham chiếu min 0% 0-100%

A112 Đơn vị hồi tiếp max 100% 0-100%

A113 Đơn vị hồi tiếp min 0% 0-100%

A137 Sai số cho phép 10% 0-100%

Cài đặt thông số bảo vệ

Menu Code Mô tả Giá trị Ghi chú / đơn vị

P043 Bảo vệ quá tải 1 Cho phép