Báo cáo 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.. Khi nhu cầu xử dụng nước cao, cần áp lực trên đường ống cao thì biến tần sẽ tự động đ

ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI

TP.HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO ĐỒ ÁN

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

ĐỀ TÀI: BƠM ỔN DỊNH 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 ống hoặc bơm không hút được (dưới cột áp 5m trong 20s)

- Ngắt bơm khi áp suất quá cao do kẹt đường ống (cột áp trên 60m trong 20s)

- Bơm dừng máy từ từ trong 50s để tránh sốc đường ống

- Bơm khởi động từ từ trong 1 phút để tránh sốc đường ống

I TÌM HIỂU VỀ VẤN ĐỀ

-Hệ thống bơm cho khu chung cư

Vấn đề: Nhu cầu sử dụng nước của khu chung cư là không có quy luật, khác nhau ở từng thời điểm , vào giờ cao điểm như buổi tối (tắm rửa,nấu cơm… ),buổi

sáng( sinh hoạt)… Nước được dùng nhiều, như vậy gây ra sụt áp  nước chảy chậm(yếu),khi các hộ gia đình đi làm,hoặc vào ban đêm ít dùng nướcdẫn đến áp suất đường ống tăng caogây hư hại các thiết bị… Ngoài ra máy bơm luôn chạy đầy tải dù giờ cao điểm hay thấp điểm như vậy là không cần thiết,gây tốn điện năng

và giảm tuổi thọ cơ khí

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

-Yêu cầu : Phải ổn định áp suất trên đường ống cấp nước và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống

II.GIẢI PHÁP:

Vì vậy dùng biến tần để điều khiển hệ thống sẽ đáp ứng được những yêu cầu

ta cần Khi nhu cầu xử dụng nước cao, cần áp lực trên đường ống cao thì biến tần

sẽ tự động điều khiển động cơ quay ở tốc độ cao nhất để duy trì áp lực, ngược lạikhi nhu cầu xử dụng nước thấp, cần áp lực thấp, biến tần sẽ điều khiển động cơgiảm tốc độ xuống hoặc dừng hẳn Khi đó năng lượng điện được tiết kiệm

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

- Quá trình START , STOP của bơm được êm hơn, tác dụng giảm tác hại cho động

cơ về mặt cơ khí

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

- Có các chức năng bảo vệ : quá áp , thấp áp , bảo vệ quá tải …

- Khởi động bơm từ từ với việc cài đặt thời gian tăng tốc, giảm tốc tránh gây rung đường ống và sự thay đổi áp suất đột ngột, tránh ảnh hưởng xấu cho hệ thống

Đi u khi n đ ng c ề ể ộ ơ

 Để biến tần điều khiển được hoạt động của bơm thì cần phải có cảm biến áp suất phản hồi về.

Sơ đồ khối của hệ thống như sau:

III CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA MÔ HÌNH

1. CHỌN BƠM - ĐỘNG CƠ:

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

• Yêu cầu : -Bơm phải phù hợp với yêu cầu : Cột áp 40m và lưu lượng tối

đâ là 10 /h

- Động cơ là việc ở chế độ dài hạn, công suất phù hợp với bơm

Tra đồ thi tải nên nhóm chọn bơm đi liền với động cơ của hãng PENTAX-Ý

-Sử dụng cho động cơ có công suất đầu ra 3kw

-Điều khiển bằng biến tần của hãng ABB

Giới thiệu biến tần ABB.

.-Hãng ABB có rất nhiều loại biết tần như là biến tần ACS55,ACS150,ACS310

ACS355, ACSM1,ACS550,ACS800 ……

• Biến tần dùng cho bơm quạt.

• Biến tần cho chế tạo máy.

Đi u khi n đ ng c ề ể ộ ơ

• Biến tần tiêu chuẩn

• Biến tần công nghiệp.

Đi u khi n đ ng c ề ể ộ ơ

Giải Pháp :

 Nhóm chọn biến tần ACS310

Model: ACS310-03X-08A0-4.

Có catalogue kèm theo (acs310_ trang 7).

Khả năng chịu quá tải 1.1 x I2N trong 1 phút/10 phút

Nhiệt độ hoạt động -10 – 40 0 C, max 50 0 C

Đi u khi n đ ng c ề ể ộ ơ

Có Catologue kèm theo (acs310-huong dan_ Trang 326 )

Các phụ kiện đi theo biến tần:

a.Chọn EMC filter

-Sóng điện từ do bộ nghịch lưu trong biến tần gây ra làm 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 hướng dẫn của nhà sản xuất biến tần nhóm chọn EMC có mã RFI-32

Catalogue kèm theo (acs310_Trang 18)

b.chọn Input chokes, Output chokes

-Mục đích : Cải thiện hệ số công suất đầu vào và giảm sóng hài,giảm dòng

ngắn mạch,bảo vệ quá tải động cơ khi khởi động

- Output chokes: NOCH-0016-6x.

Có catalogue kèm theo (acs310_trang 17)

-Điện áp điều khiển 220VAC-Giải pháp :

-Nhóm chọn contactor của hãng ABB

Mã :B 6-30-10

Theo catalogue của biến tần (acs310_huong dan _Trang 329)

-Dòng điện định mức của cầu chì là 16A,nên nhóm chọn MCB của hãng ABB

Đi u khi n đ ng c ề ể ộ ơ

2. Chọn dây cáp mạch động lực.

Mục đích :kết nối các thiết bị trong mạch động lực.

Yêu cầu :

- Chịu được dòng quá tải động cơ.

-Cách điện tốt, phù hợp với biến tần và động cơ.

Giải pháp :Theo khuyến cáo của nhà sản suất biến tần.

Catalogue ( acs310_huong dan Trang 329 )

=>>Nhóm chọn Cable 3 dây cho mạch động lực có tiết diện 2,5 của hãng

LS-VINA Cable có cách điệnXLPE 0.6/1.2KV).

Ghi chú: Catalog (Day cap LS-VINA cable _trang 12/44)

Mục đích: Báo nguồn, báo tình trạng làm việc của hệ thống.

Yêu cầu: Sử dụng với điện áp điều khiển 220V.

- Màu :Đỏ, Xanh lá cây, Vàng.

có catalog kèm theo (Nut an ABB_trang 53)

Catalog kèm theo ( Nut an ABB_Trang 48 ,58 )

3. Chọn Relay trung gian:

Mục đích:Dùng để khởi động biến tần và điều khiển thiết bị trên mach điều khiển

Yêu cầu :

-Điện áp tiếp điểm 220VAC

-Điện áp cuộn hút :220VAC

 Chọn relay trung gian của hãng ABB

Loại : CR-M

Điện áp tiếp điểm : 250VAC, 12 A

Điện áp cuộn hút :230VAC- 50/60hz

Số cực : 2 C/O.

-Giải điều chỉnh có chứa mức cho phép.

-Chịu được áp suất cao nhất của đường ống

-Điện áp tiếp điểm :220VAC

Giải pháp :Chọn công tắc áp suất của hãng DANFOSS

- Mã :RT 200-017-523866 dùng cho áp suất trên(6 bar)

- Mã:RT 200- 017-523966 dùng cho áp suất dưới.(0,5 bar)

Thông số :

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

o Áp suất lớn nhất mà công tắc chịu được :22 bar

Catalog (cong tac ap suat_ Trang 2 , 4)

Đi u khi n đ ng c ề ể ộ ơ

5.Chọn rơ le thời gian

Mục đích : Khi áp suất đường ống cao hơn 60m(cột áp) hoặc áp suất đường ống nhỏhơn 5m(cột áp ) trong vòng 20s thì dừng động

Yêu cầu :

-Thời gian cài đặt chứa 20s

-Điện áp tiếp điểm :220VAC

-Điện áp cuộn hút :220VAC

Giải pháp :Nhóm chọn rơ le thời gian của hãng ABB để cài đặt

Catalog (Rơ le thời gian _ Trang 8)

Mã sản phẩm : CT-ERD.22_1SVR500100R0100

* Thông số kỹ thuật.

-Điện áp tiếp điểm :250 VAC

-Loại :ON-delayed với 2 C/O

-Điện áp cuộn hút : 24-240 VAC /47-63hz

-Dòng điện cuộn hút :27,4mA

-Thời gian cài đặt : 0.05s-100h

*Nguyên lý hoạt động :

Catalogue ( CT-ERD)

6.Chọn cảm biến áp suất:

Mục đích : Đo áp suất đường ống để hồi về biến tần.

Yêu cầu : Vùng làm việc chứa áp suất 4 bar ( 40m cột áp)

Giải pháp : Nhóm chọn cảm biến áp suất của hãng OMRON

Mã E8AA-M10

Đi u khi n đ ng c ề ể ộ ơ

Các thông số của cảm biến :

-Điện áp vào:12→24VDC

-Dòng điện tiêu thụ :40mA max

-Dải áp suất:0 đến 1MPa

-Áp suất chịu được : 2MPa

-Khối lượng : khoảng 250g

Có catalogue kèm theo ( cam bien ap suat_trang 1)

- Điện áp –dòng điện tiếp điểm: 250VAC-1A / 125DC-0,5 A

-Áp suất chuẩn tối đa : 103 bar

8.Chọn nguồn DC.

Đi u khi n đ ng c ề ể ộ ơ

Yêu cầu kỹ thuật: Vì sử dụng cảm biến áp suất, ta nên dùng 1 nguồn nuôi riêng

để cảm biến hoạt động ổn định

- Nguồn cấp cho cảm biến phải có điện áp từ 12-24VDC

Giải pháp :Nhóm chọn bộ nguồn của hãng ABB có mã : CP-E 24/0.75

- Nguồn cấp 100~240 VAC - 50/60Hz

- Điện áp ngỏ ra: 24VDC - 0,75A.

Có catalogue kèm theo (ABB-Power-Supply_trang 14)

9.Cáp điều khiển

Mục đích :Kết nối các thiết bị mạch điều khiển

Yêu cầu :

-Phù hợp với dòng điện tổng trong mạch điều khiển.

-Cách điện và chống nhiễu tốt

-số lõi : 1 lõi

Giải pháp :Chọn cáp 1 lõi cách điện XLPE 0.6/1(1.2)kV của hãng LS-VINA

Catalog (Day cap LV-MV cable _Trang 10)

- Yêu cầu :Điện áp vào ra là 220VAC, công suất phù hợp

 Nhóm chọn biến áp cách ly của hãng STANDA

Có catalogue kèm theo (bien ap cach ly_trang 11)

11.Chọn MCB cho mạch điều khiển

- Mục đích :MCB dùng để cấp nguồn và bảo vệ ngắn mạch ,quá tải và cách ly cho mạch điều khiển

 Khả năng chịu dòng :Icu=6kA

hồi tín hiệu về biến tần

nhiễu

2.Mạch điều khiển

Biến áp cách ly Cấp nguồn và cách ly mạch điều khiển với lưới điện

Công tắc phao( C) Báo bể còn nước hay hết nước

hết

D2 đèn báo áp suất cao.

3 Thuyết minh mạch

-Bật MCB 1 cấp nguồn cho mạch động lực

-Bật MCB 2 cấp nguồn cho mạch điều khiển

-Vặn SWITCH 1 về ON cấp điện cho cuộn hút K1

+Đóng tiếp điểm K1 bên mạch động lực cấp điện cho biến tần

+Đóng tiếp điểm K1 bên mạch điều khiển để sẵn sàng khởi động động cơ.+Đèn NGUON sáng

+Đèn DUNG sáng

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

+Tiếp điểm RL1 bên mạch động lực đóng, động cơ chạy

+Đèn CHAY sáng

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

-Vặn SWITCH 2 về STOP 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 ROCOM-RONC mở ra,ngắt điện cuộn hút

RL1.động cơ dừng.Tiếp điểm ROCOM-RONO đóng lại ,đèn LOI sáng

-Nếu nước trong bồn hút hết nước ,công tắc mực nước hoạt động, đóng tiếp điểm C

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 DUNG sáng, đèn CHAY tắt.)

+ Đèn D3 báo hết nước sáng

-Nếu áp suất quá cao do kẹt đường ống(trên 6 bar) thì công tắc áp suất H tác

động,đóng tiếp điểm H cấp điện cho cuộn hút T2:

+Nếu áp suất cao trong vòng 20 giây thì tiếp điểm T2 thường đóng mở ra,thường mở đóng lại.Ngắt điện cuộn hút RL1,động cơ dừng.(đèn báo áp suất cao

D2 sáng)

Đi u khi n đ ng c ề ể ộ ơ

+Tiếp điểm T2 (25-28) duy trì nguồn cấp cho cuộn hút T2, khi khắc phục sự

cố xong,ta phải vặn SWITCH STOP để ngắt điện cho cuộn hút T2 để các tiếp điểm

T2 thường mở mở ra, thường đóng đóng lại và vặn lại SWITCH STAR để động cơ chạy lại

-Nếu áp suất quá thấp do bể đường ống hoặc không hút được nước(dưới 0,5 bar) thì công tắc áp suất L tác động,đóng tiếp điểm L cấp điện cho cuộn hút T1:

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

D1 sáng)

+Tiếp điểm T1 (25-28) duy trì nguồn cấp cho cuộn hút T1, khi khắc phục sự

cố xong,ta phải vặn SWITCH STOP để ngắt điện cho cuộn hút T1 để các tiếp điểm

T1 thường mở mở ra, thường đóng đóng lại và vặn lại SWITCH STAR để động cơ chạy lại

Mã Mô tả Cài đặt Giá trị.

1304 Phần trăm giá trị tối thiểu đầu vào tươngtự AI2(181) 20 %

1305 Phần trăm giá trị tối đa đầu vào tương tựAI2(181) 100 %

3.khởi động ,dừng động cơ

1001 Vị trí kiểm soát bên ngoài DI1:start=1/stop=0 (171) 1 Dừng khởi động thôngqua DI1

1003 Kiểm soát chiều quay động cơ(172) 1 Chỉ cho phép quay theo chiều thuận

4.PID

1106 Chọn tín hiệu nguồn cho tham chiếu

4001 Xác đinh độ lợi cho bộ điều khiển(228) 10

delay(s)

6.Luật điều khiển

2605 Điều khiển U/f