Hệ thống điều khiển của thiết bị bơm tích áp

Nội dung của đề tài đợc em trình bày trong 4 chơng : Chơng I : Tìm hiểu các thiết bị của bơm : Nội dung của chơng này trình bày toàn bộ hệ thống bơm tích áp bao gồm các thiết bị đi kèm

Lời mở đầu

Điều khiển là một lĩnh vực quan trọng của đời sống xã hội, của nền kinh tế

nào, bất cứ làm công việc gì mỗi ngời chúng ta phải tiếp cận với điều khiển Nó

là khâu quan trọng cuối cùng để quyết định sự thành bại trong mọi hoạt động của chúng ta

Nền đại công nghiệp ngày nay càng nâng cao mức độ tự động hoá với mục

đích nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng con ngời ra

trình độ tự động hoá cao, mỗi chúng ta ngoài những kiến thức cơ bản về chuyên môn của mình, cần phải trang bị những kiến thức cơ bản về điều khiển tự động

ở tài liệu hớng dẫn về bơm tích áp chúng ta đã có điều kiện nghiên cứu kĩ về

đặc tính của loại bơm này Lần lợt xét đến các thông số ảnh hởng đến đặc tính của chúng Từ đặc tính đó mới có cơ sở ứng dụng cho từng loại bơm với những yêu cầu công nghệ khác nhau

Từ những cơ sở lý thuyết và thực tế ở phòng thí nghiệm.Chúng ta có thể tiến hành thí nghiệm trong những lựa chọn khác nhau Kết hợp với phơng pháp nội suy ta có thể thu đợc những kết quả thực tế của loại bơm mà ta đã thí nghiệm

Do Trung Tâm Bảo Dỡng Công Nghiệp mới nhập về hệ thống bơm tích áp làm thiết bị cho sinh viên thực hành, đáp ứng yêu cầu học đi đôi với hành Từ kết quả rút ra qua lý thuyết thì việc quan sát, đo đạc các thông số là các yếu tố rất cần thiết tạo điều kiện cho sinh viên nắm chắc hơn về bài giảng, cũng nh đặc tính và các yếu tố ảnh hởng đến động cơ

Xuất phát từ một ứng dụng công nghiệp thực, LEROY-SOMER đã phát triển SYTELEC cho phép thực hiện các hoạt động đợc mô tả sau đây và dùng cho đào tạo kỹ thuật viên về kỹ thuật điện:

- Nghiên cứu các quá trình kiểu công nghiệp

- Nghiên cứu hệ thống con tự động hoá nối dây có quan hệ với hệ thống công nghiệp lấy nh mô hình

- Thực hiện các bảng mạch nối dây lựa chọn trong 7 khả năng

”CABLELEC”

- Khẳng định các bài thực hành trên các bảng mạch trong tủ điện

- Chuẩn bị và đánh giá sinh viên có khái niệm về nguy hiểm do điện tạo ra

Hệ thống bơm tích áp mà chúng ta nghiên cứu là hệ thống có các mạch điều khiển thực hiện các bản mạch nối dây lựa chọn trong 7 khả năng

Với yêu cầu thực tế của trung tâm nên em đợc giao đề tài : ” Hệ thống điều khiển của thiết bị bơm tích áp ” Nội dung của đề tài đợc em trình bày trong 4 chơng :

Chơng I : Tìm hiểu các thiết bị của bơm :

Nội dung của chơng này trình bày toàn bộ hệ thống bơm tích áp bao gồm các thiết bị đi kèm và chức năng của chúng Tiếp đến trình bày hoạt

động và cấu tạo của những thiết bị đó

Chơng II : Những đặc tính của bơm trớc và sau khi kết nối vào tủ.

Trong chơng này nói về các đặc tính của tủ điện nói chung cũng

nh phần bơm tích áp nói riêng, phần thao tác tơng ứng với các mạch xuất phát, sơ đồ nối của các phần tử khác nhau cụ thể là chúng ta có 7 lựa cho

có thể kết nối từ bơm sang tủ

Chơng III : Đa các phần tử của hệ thống vào thực hành.

ở chơng này chúng ta đa ra những cách điều khiển trớc tủ, nối hộp động cơ 2 tốc độ ( khi có động cơ, khi không có động cơ ), khởi

động tổ hợp bơm chính ( chế độ vận hành bằng tay hay tự động ), phần cuối của chơng này là lắp láp các bản mạch Một số kết quả, sự cố – dự

đoán, bảo dỡng, cách khắc phục hỏng hóc

Phần đầu của chơng đa ra các phơng trình và kết quả rút ra từ lý thuyết để làm cơ sở so sánh với thực nghiệm Nhiêm vụ chủ yếu của ch-

ơng này là đa ra những phơng pháp baỏ dỡng tối u cho hệ thống bơm này

làm đồ án đợc sự hớng dẫn tận tình của thầy nguyễn hoàng nam và các thầy ở Trung Tâm Bảo Dỡng Công Nghiệp đã tạo cho em có điều kiện thực hành tại trung tâm.

Em xin chân thành cảm ơn thầy nguyễn hoàng nam, các thầy ở trung tâm Bảo Dỡng Công Nghiệp và toàn thể các thầy cô đã giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án vừa qua

Do điều kiện thời gian và trình độ nên em chỉ khai thác và thử nghiệm một cách hạn chế hệ thống bơm tích áp Rất mong sự giúp đỡ của thầy cô và các bạn sinh viên để việc đa vào vận hành và nâng cấp hệ thống trên đợc tốt hơn

chơng I tìm hiểu các thiết bị của hệ thống bơm tích áp

1.1 Giới thiệu tổng quát về bình tích áp:

1.1.1 Nhiệm vụ :

- Bình tích áp là cơ cấu dùng trong các hệ truyền dẫn thuỷ lực để điều hoà năng lợng thông qua áp suất và lu lợng của chất lỏng làm việc Bình tích áp làm việc theo hai quá trình : tích năng lợng vào và cấp năng lợng ra

- Bình tích áp đợc sử dụng rộng rãi trong các loại máy rèn, máy ép, trong

bơm, tăng độ tin cậy và hiệu suất sử dụng của toàn hệ thuỷ lực

và không tính đến lực quán tính của pittông chuyển dịch khi thể tích bình tích

áp thay đổi trong qúa trình làm việc Bình tích áp loại này yêu cầu phaỉ bố trí trọng vật thật đối xứng so với pittông, nếu không sẽ gây ra lực thành phần ngang ở cơ cấu làm kín Lực tác dụng ngang này sẽ làm hỏng cơ cấu làm kín

và ảnh hởng xấu đến sự làm việc ổn định của bình tích áp Bình tích áp trọng vật là một cơ cấu đơn giản, nhng cồng kềnh, vì vậy trong thực tế thờng đợc bố trí ở ngoài xởng Những lí do nêu trên đã hạn chế sử dụng loại bình này + Bình tích áp lò xo

Quá trình năng lợng ở bình tích áp lò xo là quá trình biến dạng của lò

xo Bình tích áp lò xo có quán tính nhỏ hơn so với bình tích áp trọng vật, vì

vậy nó đợc sử dụng để làm tắt những va đập thuỷ lực trong các hệ thuỷ lực và giữ áp suất cố định trong cơ cấu kẹp.

+ Bình tích áp thuỷ khí lợi dụng tính chất nén của khí, để tạo ra áp suất chất lỏng Tính chất này làm cho bình tích áp có khả năng giảm chấn Trong bình chứa trọng vật áp suất hầu nh không cố định không phụ thuộc vào vị trí của pittông Trong bình tích áp lò xo, áp suất thay đổi tỷ lệ tuyến tính, còn trong bình tích áp thuỷ khí, áp suất chất lỏng thay đổi theo những định luật thay đổi áp suất của khí

Theo kết cấu bình tích áp thuỷ khí đợc chia thành hai loại chính

Loại có ngăn

Loại không có ngăn

Nhng bình tích áp loại không có ngăn ít gặp trong thựuc tế Sở dĩ chúng không đợc ứng dụng rộng rãi vì có một nhợc điểm rất cơ bản : khi tiếp xúc trực tiếp với chất lỏng

Trong quá trình làm việc khí sẽ xâm nhập vào chất lỏng và gây ra sự làm việc không ổn định cho hệ thống Muốn khắc phục nhợc điểm này, bình tích áp phải có kết cấu hình trụ nhỏ và dài để giảm bớt diện tích tiếp xúc giữa khí và chất lỏng

Trong các hệ thống thuỷ lực yêu cầu lu lợng chất lỏng làm việc lớn ờng sử dụng bình tích áp nớc - khí hoặc êmunxi – khí Những bình tích áp này cùng với các thiết bị khác đợc bố trí thành trạm nguồn cung cấp chung cho một số máy làm việc

Khi thiết kế và sử dụng loại bình tích áp này phải chú ý duy trì mức chất lỏng ít nhất trong bình tích áp Chỉ đợc phép sử dụng 2/3 thể tích làm việc của chất lỏng trong bình chứa

Bình tích áp thuỷ khí có ngăn phân cách hai môi trờng đợc sử dụng trong những hệ thuỷ lực di động Phụ thuộc vào kết cấu của màng ngăn cách, bình

Bình tích áp loại này không yêu cầu nhng thiết bị đặc biệt để theo dõi mức chất lỏng nh loại làm việc không có ngăn.

Cấu tạo của bình tích áp có ngăn bằng màng gồm : trong khoang trên của bình tích áp thuỷ khí, đợc nạp khí với áp suất pn, khi không có chất lỏng làm việc trong bình chứa Nếu gọi pmin là áp suất nhỏ nhất của bình tích áp, thì

pmin = pmax áp suất pmax của chất lỏng đạt đợc khi thể tích chất lỏng trong bình

có đợc ứng với giá trị cho phép lớn nhất của áp suất khí trong khoang trên Khí đơc sử dụng trong bình tích áp thờng là không khí Trong bình tích áp thủy khí có ngăn thì việc làm kín giữa hai khoang khí và chất lỏng là vô cùng quan trọng, đặc biệt là loại bình làm việc ở áp suất và nhiệt độ thấp bình tích

áp đợc làm kín kiểu này có thể làm việc ở áp suất 100kg/ cm

Bình tích áp thuỷ khí có ngăn là màng đàn hồi, đảm bảo độ kín tuyệt đối giữa hai khoang khí và chất lỏng làm việc Vì ở hai loại bình tích áp này không có chi tiết dịch chuyển nh ở kiểu bình pittông nên xuất hiện lực quán tính

Bình tích áp kiểu này không yêu cầu nạp khí ngay cả khi thời gian làm việc

bị gián đoạn dài, Đối với bình tích áp thuỷ khí có ngăn chia đàn hồi, nên sử dụng khí nitơ, vì không khí sẽ làm cao su mau hỏng

Nguyên tắc hoạt động của bình tích áp thuỷ khí có màng ngăn đàn hồi trong quá trình nạp và quá trình xả

Xuất phát từ một ứng dụng công nghiệp thực, LEROY-SOMER đã phát triển SYTELEC cho phép thực hiện các hoạt động đợc mô tả sau đây và dùng cho đào tạo kỹ thuật viên về kỹ thuật điện:

- Nghiên cứu các quá trình kiểu công nghiệp

- Nghiên cứu hệ thống con tự động hoá nối dây có quan hệ với hệ thống công nghiệp lấy nh mô hình

- Thực hiện các bảng mạch nối dây lựa chọn trong 7 khả năng

- Khẳng định các bài thực hành trên các bảng mạch trong tủ điện

- Chuẩn bị và đánh giá sinh viên có khái niệm về nguy hiểm do điện

Thiết bị gồm có:

- Một tủ điện phối hợp 2 phần thao tác

- Phần 1 gồm 4 bình chứa có một tổ bơm điện kèm theo thiết bị đo và cơ cấu an toàn

- Phần 2 ứng với một động cơ quạt kéo bằng 1 động cơ không đồng bộ 3 pha 2 tốc độ ( Sơ đồ DALHANDER ) và hộp nối

Xuất phát từ thanh cái trong tủ có 4 mạch động lực:

• Mạch nâng cao hệ số công suất cosφ của thiết bị từ bộ tụ điện 1 kAR 400V/50Hz

• Một nhánh xuất phát ứng với nguồn cấp cho bơm điện của phần động lực 1

• Một nhánh xuất phát nối với động cơ không đồng bộ 2 tốc độ của phần động lực thứ 2

• Một nguồn công suất và điều khiển xa các bảng mạch chọn theo CABLELEC.Một bộ dây nối với các nhánh nối khác nhau với bảng mạch lựa chọn

D ới đây là cấu tạo chung của một hệ thống bơm tích áp hoàn chỉnh

• Một xe, có 2 bánh hãm có tổng dung tích 250l (khi làm việc 140l nớc là đủ)

• Một nhóm động cơ bơm có trang bị áp kế, 1 đồng hồ áp suất và bình chứa khí 25l, 8 bars :

• Một bộ ổn định áp suất : 0,9 đến 6 bars với vít điều chỉnh

• Một bộ phát hiện phao mức nớc trung bình đặt ở ống hút

• Một van điều chỉnh bằng tay

• Một hộp nối điện với các cực và núm phần thấp, và phần cao, núm dừng khẩn cấp có khoá

• Hai cáp nối với tủ chính dài 5m Mỗi cáp có đầu đọc ” nhanh” ( kiểu JAEGER)

• Các cảm biến:

- Cảm biến áp suất kiểu áp điện 2 dây EM tín hiệu 4 - 20 mA, nguồn 8 - 28 V

- Cảm biến lu lợng 2 dây : tín hiệu 4 20 mA, nguồn 12 30V

Sơ đồ cấu tạo của bình tích áp:

H1: Sơ đồ tổng quát của hệ thống bơm tích áp

* Trên đây là phần giới thiệu tổ hợp bơm chính để thuận tiện cho việc điều khiển hệ thống bơm này ngời ta sử dụng tủ điện có sơ đồ nh sau :

H2: Sơ đồ tủ điện

Chơng II Những đặc tính của bơm trớc và sau khi kết nối

vào tủ ĐIệN

2.2 Các lựa chọn để kết nối bơm vào tủ điện :

- Trớc khi kết nối vào tủ điện thì tổ hợp bơm tích áp khởi động trực tiếp cha có mạch điều khiển với sơ đồ nh sau :

H2: Sơ đồ mạch động lực của bơm

Sơ đồ khởi động trực tiếp của bơm

- Phần trên là phần khởi động trực tiếp của bơm dới đây là phần điều khiển dựa trên 7 lựa chọn nh sau :

- Bảo vệ điện bằng máy cắt đầu vào và đóng lại bằng tay, cầu chì

Hộp nối động cơ

Máy bơm

2.1.2 Phơng án 2: Bộ biến đổi tốc độ DIGIDRIVE + PLC

- 1 chuyển mạch 2 vị trí chạy bằng tay

- 1 chuyển mạch cho phép lựa chọn các chế độ:

+ “Manu”,+ “Cde 1”,+ “Cde 2”

- 1 chiết áp giá trị chuẩn của bộ biến tốc

- 1 nút dừng khẩn cấp

- 1 cáp nối 2 m

Mô tả bảng mạch

- Nguồn xuất phát từ tủ + Mạch 3 pha :400V 50Hz 1,5kW, + Mạch điều khiển xa

- 3 tụ điện 3 pha 1 kVAR

- Bảo vệ điện bằng 1 áp tô mát đầu vào, đóng lại bằng tay và cầu chì

Tỉ số biến dòng 20/5

Đối với thiết bị và nối sơ đồ thiết bị cho trong tài liệu chung

Chú ý: Có nguy hiểm do năng lợng tồn d trong tụ điện sau khi đã cắt điện nối

chúng đợi khoảng 10 phút trớc khi mở cửa thâm nhập vào bảng mạch

2.1.4 Phơng án 4 : mở máy trực tiếp 2 chiều quay

- 1 bảo vệ điện bằng máy cắt chính đóng lại bằng tay và cầu chì

- 1 máy biến áp tự ngẫu 400/230V ba pha (để sử dụng cho động cơ không đồng bộ ba pha lồng sóc 1,5 kW)

- 1 bộ mở máy động cơ và bảo vệ

- Các rơle và công tắc tơ Sao/Tam giác

2.1.7 Phơng án 7: Bộ biến đổi tốc độ DIGIDRIVE có hoặc không điều chỉnh

+ Bộ điều chỉnh lu lợng với cảm biến và máy phát lu lợng 2 dây đặt

ở phần tác động của “nhóm bơm”

Mô tả bảng mạch

- Nguồn xuất phát từ tủ:

+ Mạch công suất 400V 3 pha+ Mạch điều khiển xa 115V

Cứ 100m thỡ cường độ dũng điện giảm 0,5%

Độ ẩm không ngng tụ độ ẩm không ngng tụ (Theo tiêu chuẩn CEI 68-2-3 và

CEI 68-2-30

947-2 phần 4

– Lắp đặt cơ khí

Đó là trách nhiệm của chủ sở hữu hoặc của ngời sử dụng, để đảm bảo rằng việc lắp đặt, khai thác, bảo quản hệ thống và các phơng án tuỳ chọn tôn trọng điều luật liên quan đến an toàn của ngời và thiết bị, các quy định của các nớc sử dụng thiết bị

- Các hệ thống phải đợc lắp đặt tại địa điểm tránh bụi dẫn điện, khói, khí và chất lỏng ăn mòn Thiết bị không đợc đặt trong các vùng nguy hiểm trong trờng hợp này phải đợc cấp giấy chứng nhận

- Kiểm tra nghiệm thu

Trớc khi tiếp nhận thiết bị cần đảm bảo:

- Vật t không bị h hại trong khi vận chuyển

Có một quyển sách trên khay để đồ Sau khi cùng nhau đặt kiện hàng xuống

bằng tay chỉ thao tác bên rìa của bệ máy theo sơ đồ dới đây Đặt máy trên nền nhà, nhả chốt các bánh xe và di chuyển để tiến hành lắp ráp tại nơI thích hợp và thoáng đãng

- Chuẩn bị nhúm động cơ bơm

- Đầu ra từ bệ máy là ống nằm ngang (1)

- Đặt các thanh đỡ 2 lên gờ của bệ máy

A: điểm để đẩy máy

- Đặt cả tổ hợp lên trên các thanh đỡ (2)

- Rút miếng trong suốt ra và đặt v ào nơI đờng vào (3) và đờng ra (4)

- Đổ đầy bình với khoảng 140 lít nớc và kiểm tra phao mức nớc (5),hình vẽ dới cho thấy ống hút đợc quấn bằng 1 cái vòng, đã ở đúng vị trí

- Đặt lại miếng trong suốt

- Nối dõy

- Giới thiệu chung

Công việc nối dây phải đợc thực hiện theo các quy định nghiêm ngặt của quốc gia hoặc theo hớng dẫn của nhà sản xuất Việc này cũng bao gồm nối đất từ

hệ thống xuống đất đúng chỗ để bảo đảm hệ thống không bị rò điện trực tiếp dẫn tới mất kiểm soát điện áp ở mạng điện hoặc mọi điện áp khác có thể đợc xác nhận tính nguy hiểm bằng tiếp xúc gián tiếp

• Điều rủi ro từ điện năng là các tụ đợc giới thiệu trong tủ : sau khi ngắt bởi máy ngắt điện tự động tổng phải chờ 10 phút trớc khi mở của tủ

• Điện áp trên dây cáp hoặc các mối nối trong mạng điện, của động cơ có thể gây chết ngời đột ngột Trong mọi trờng hợp tránh tiép xúc

• Chức năng dừng khẩn cấp của hệ thống không bảo vệ đợc điện áp cao trên thanh chia

- Sau khi ngắt điện ra khỏi các bộ biến đổi công suất nh là “bộ khởi động” hoặc

“DIGIDRIVE” thì phải đợi 1 phút để bảo vệ an toàn

- Kiểm tra sự tơng hợp trên điện áp và trên dòng điện của hệ thống và của mạng lới

• TÊt c¶ mäi viÖc nèi d©y vµ c¸c c«ng viÖc tõ c¸c thiÕt bÞ bªn ngoµi tíi tñ ph¶i

®-îc tiÕn hµnh ghi chÐp l¹i ( më ra vµ xem xÐt sù ph©n chia tõ m¸y ng¾t ®iÖn tù

XP9 Dµi C¸p 5 m

XP10 Dµi C¸p 5 m

Phích “ Jaeger” 27 chân; Nối tới XP12

Nối c¸c bé phËn

§Çu nèi c«ng suÊt cña b¶ng m¹ch

Nh×n bªn trong

tñ hÖ thèng SYSTELEC

Chú ý: Cần đảm bảo rằng cho cách ly đầu vào QF1 hở và khoá liên động trớc khi

thực hiện nối các phần tử của SYSTELEC

Quan trọng : Cần nối ổ động cơ 2 tốc độ trong tủ, ổ động cơ bơm và ổ điều

khiển bơm vào đầu nối tủ có thể đa điện vào hệ thống

- Gia tốc đạt đợc bằng điều khiển cơng độ dòng hút của động cơ

Sau khi mở máy, Chúng đảm bảo sự bảo vệ giữa :

Đứt dòng

Thời gian mở máy lâu

Làm nóng khác thờng các bộ phận của mạch điện động lực (thyristors )

+ Mất pha

+ Mất các tín hiệu từ vi xử lí

+ Trên và dới công suất

+ Kẹt rotor

+ Đảo ngợc dòng của phần quay của động cơ

- Bộ vi điều khiển có tác dụng khởi động và điều khiển 6 thyristor của mạch

động lực (2 thyristor đợc gắn ở đầu trên mỗi pha )

- Giới hạn của dòng đạt đợc có tác dung điều khiển thyristor trong suốt quá trình mở máy

Sơ đồ tổng quát của DIGISTART: