ĐIỀU KHIỂN BƠM ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT

kỹ thuật điều khiển động cơ

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

Giáo viên hướng dẫn : Ts Lê Quang Đức

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Quang Huy 0951050028

Nguyễn Hữu Thọ 0951050054 Mai Đức Trung 0951050068

I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Đề tài : Bơm ổn định áp suất , điều khiển bơm cấp nước ổn định áp suất cho một

chung cư khi các hộ sử dụng không có quy luật Lưu lượng tối đa 10 m3/h, cột áp

40 m Chọn bơm , động cơ , biến tần , cảm biến áp suất Điều khiển ổn định áp suấtnước.

- 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 sựcố điện

- Ngắt bơm khi trong bồn dưới không còn nước đểtránh

chạy khô

- Ngắt bơm khi áp suất nước quá thấp do bể ống hoặc

bơm không hút được (dưới cột áp 5 m trong 20 s)

- Ngắt bơm khi áp suất quá cao do kẹt đường ống (cột áp

trên 60 m trong 20 s)

- 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

II TÌM HIỂU VỀ VẤN ĐỀ

 Nhu cầu sử dụng nước trong khu công nghiệp, khu dân cư rất khác nhautrong các thời điểm của ngày (cao điềm và thấp điểm), yêu cầu đặt ra là phảigiải quyết được việc tự động ổn định áp suất trên đường ống cấp nước và tiếtkiệm năng lượng cho hệ thống cấp nước

 Để đáp ứng nhu cầu áp lực nước trong hệ thống luôn đủ khi nhu cầu sử dụngnước thay đổi bất thường, máy bơm trong hệ thống luôn làm việc liên tục ởchế độ đầy tải Tuy nhiên điều này dẫn đến 1 số bất lợi sau:+Áp lực nước trong hệ thống đôi khi tăng lên quá cao không cần thiết, 1 sốthời điểm nhu cầu sử dụng nước giảm xuống nhưng hệ thống bơm vẫn chạyđầy tải Điều này gây lãng phí năng lượng rất lớn và áp lực lên đường ốngcao

+ Bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ cơ khí

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

Đặc tính làm việc của bơm khi dùng biến tần

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 tựđộng điều khiển động cơ quay ở tốc độ cao nhất để duy trì áp lực, ngược lại khinhu cầu xử dụng nước thấp, cần áp lực thấp, biến tần sẽ điều khiển động cơ giảmtốc 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 khởiđộng 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.Chi phí bão dưỡng giảm

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

Có các chức năng bảo vệ : quá áp , thấp áp , quá nhiệt, bảo vệ nhiệt động cơ ,bảo

vệ quá tải …

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

NHÓM 14 – LỚP TD09 Page 5

Cho nên ta chọn bơm nổi tiếng của hãng Ebara

Bơm có các thông số như sau:

 Model code : 65x50 2HA53.7

 Lưu lượng : 0.167 (m3/min)

 Motor Power : 3.7kw

NHÓM 14 – LỚP TD09 Page 7

2 Chọn thiết bị điện chính

2.1 Chọn biến tần

Với tải bơm này thì động cơ làm việc ở chế độ dài hạn momen khởi động khônglớn Do đó dòng biến tần FR – F746EC của Mitsubishi được thiết kế đặc biệt đểứng dụng trong các hệ thống cấp nước có yêu cầu tự động điều chỉnh áp suất ổnđịnh

Với việc hỗ trợ chức năng điều khiển PID, biến tần sẽ nhận tín hiệu analog (dònghoặc áp) từ sensor áp suất (được gắn trên đường ống chính) đưa về, biến tần sẽ tựđộng thay đổi tần số, từ đó thay đổi tốc độ bơm, vì thế việc khống chế áp lực trênđường ống trở nên dễ dàng hơn rất nhiều

Chọn biến tần theo công suất của động cơ Động cơ 4kw do đó biến tần cần chọn

2.2 chọn phụ kiện cho biến tần

2.2.1 chọn điện trở hãm

Chọn điện trở hãm ( brake resistos ) dựa vào hướng dẫn của NSX biến tần:

Ta chọn Brake units: FR-BU-C7.5K

Resistors units: FR-BR-C7.5K

2.2.2 Chọn cuộn dây AC :

Dựa vào hướng dẫn của nhà sản xuất biến tần ta chọn :

AC line reactor : FR-HAL-5.5K

2.2.3 Chọn cuộn dây DC :

Dựa vào hướng dẫn của nhà sản xuất biến tần ta chọn :

DC line reactor : FR-HEL-5.5K

2.2.4 Chọn Noise filter

Dựa vào hướng dẫn của nhà sản xuất biến tần ta chọn :

Noise filter : FR-BLF

3.chọn thiết bị đóng cắt và thiết bị bảo vệ

3.1 Chọn contactor mạch động lực

Dựa vào hướng dẫn của NXS biến tần

Chọn Contactor của Mitsubishi

Mã số: S-N11(CX)

Chọn theo dòng điện mà NSX biến tần đã hướng dẫn.

 Hãng Sản Xuất : Mitsubishi

 Dòng Định Mức : 5A

3.5Chọn biến áp cách ly cho mạch điều khiển

Biến áp cách ly STANDA: ST-1000VA-BACL

Dựa theo yêu cầu nhà sx:

 Cable cho mạch động lực

Chọn cable của PVC Loại 3 lõi , lõi đồng

 Cable điều khiển

Chọn cable của PVC

Loại dây có tiết diện dây dẫn 1.5 mm2 loại 2 lõi

3.10 Chọn Relay cảm biến áp suất

Chọn 2 relay cảm biến áp suất của hãng Danfoss mã số RT116E

Khoảng áp suất đo được -2->7.5 bar

5m0.49bar

60m 5,88bar

3.11 Chọn Relay thời gian

Chọn Relay thời gian của Omron mã số H3CR-A8 loại 8 chân

Điều chỉnh thời gian bằng núm vặn

Chế độ hoạt động On-delay

Thời gian đặt 20s

3.12 Chọn phao điện

- Chọn phao điện của hãng Orange research

- Phao được đặt trong bê chứa gần đáy bể chứa

- Phao có chứ năng ngắt điện trưc tiếp vào động cơ để dừng hoạt động lúc cạnnước

IV/THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN VÀ GIẢI THÍCH

Bản vẽ file autocad

Các thiết bị:

- CONTACTOR: cấp điện cho hệ thống và Relay ở mạch điều khiển.

- RELAY: Dùng tiếp điểm để Run/Stop biến tần.

- Relay nội của biến tần dùng để ngắt hệ thống ra khỏi nguồn và hiển thi lỗi khi biến tần có lỗi.

- MCCB: bảo vệ ngắn mạch, quá tải.

- MCB: cách ly và bảo vệ mạch điều khiển.

- NÚT NHẤN: ON/OFF và START/STOP.

- ĐÈN BÁO: hiển thị trạng thái của hệ thống.

- MÁY BIẾN ÁP CÁCH LY: bảo vệ mạch điều khiển.

- Noise filter: Giảm tiếng ồn khi biến tần hoạt động.

- AC line reactor: dùng để giảm sóng hài, có tác dụng bảo vệ biến tần khi đột ngột tăng áp hoặc khi biến tần hoạt động gần nguồn lớn từ 1000KVA trở lên.

Thuyết minh:

- Nhấn nút ON , contactor KM1 được cấp điện các tiếp điểm

thường mở của KM1 đóng lại cấp nguồn cho biến tần sẵn sàng hoạt động và đèn SUPPLY(đèn báo nguồn) sáng,các tiếp điểm thường mở của KM1 đóng lại và đèn STOP(báo động cơ dừng) sáng.

- Nhấn nút START , Relay K1 trên mạch điêù khiển có điện kích tiếp điểm K1 trên biến tần đóng lại động cơ bắt đầu hoạt động và đèn Run(báo động cơ hoạt động) sáng Tiếp điểm thường đóng của K1 mở ra và đèn STOP tắt,

- Nhấn STOP để dừng động cơ.Khi đó , Relay K1 và đèn RUN mất điện ,tiếp điểm thường mở K1 mở ra động cơ sẽ dừng hoạt động và tiếp điểm thường đóng K1 đóng lại đèn STOP sáng báo hiệu động

cơ đang dừng.

- Nhấn nút OFF contactor KM1 mất điện tiếp điểm thường mở của KM1 sẽ mở ra cắt nguồn cấp vào biến tần và đèn SUPPLY sẽ tắt

-Trong trường hợp xuất hiện lỗi khi động cơ đang hoạt động ( quá tải , thấp áp …tùy vào cài đặt) tiếp điểm thường đóng B1-C1 trong biến tần mở ra, Đồng thời tiếp điểm thường mở A1-C1 trong biến tần đóng lại, đèn ALARM sáng báo hiệu lỗi Khi đó KM1 mất điện và mở tiếp điểm contactor KM1 bên mạch động lực do đó biến tần và động cơ được cách ly khỏi lưới điện

-Khi có ngắn mạch xãy ra thì MCCB tác động và cách ly biến tần, động cơ ra khỏi lưới điện.

-Trong khi hoạt động khi cột áp xuống dưới 5m(do bể đường ống) hay trên 60m(do đường ống vị tắc) thị tiếp điểm thường mở 1-4 trong cảm biến áp suất đóng lại cấp nguồn cho relay thời gian khi

đủ 20s tiếp điểm thường đóng 1-4 trong relay thơi gian RT sẽ mở

ra Relay K1 và đèn RUN mất điện ,tiếp điểm thường mở K1 mở ra động cơ sẽ dừng hoạt động và tiếp điểm thường đóng K1 đóng lại đèn STOP sáng báo hiệu động cơ đang dừng.

- Khi bơm đang hoạt động mà bể chứa bị hết nước tiếp điểm FLS của bơm sẽ mở ra Relay K2 sẽ bị mất điện tiếp điểm K2 mở ra Relay K1 và đèn RUN mất điện ,tiếp điểm thường mở K1 mở ra động cơ sẽ dừng hoạt động và tiếp điểm thường đóng K1 đóng lại đèn STOP sáng báo hiệu động cơ đang dừng.

THÔN G SỐ(P.)

1: momen thay đổi

241 Chọn đơn vị hiển thị đầu

on/off tùy thuộc vào nhiệt độkhi biến tần dừng