Mô hình điều khiển và ổn định áp suất trong đường ống của hệ thống nước 2

Nguyễn Hoàng Hiệp Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang 5 CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG TRẠM BƠM CẤP NƯỚC THỰC TẾ 2 1 Giới thiệu Hệ thống trạm bơm cấp nước thường được thiết kế để đáp ứng nhu cầu của một hệ thống khác, như là quy trình bơm chuyển tiếp, điều hoà và phân phối nước tới đối tượng sử dụng Hình 2 1 Nhà máy nước Quảng Ninh Quawaco 2 2 Phân loại hệ thống trạm bơm cấp nước  Theo đối tượng phục vụ Hệ thống trạm bơm cấp nước đô thị Hệ thống trạm bơm cấp nước khu công nghiệp, nông nghiệp H.

Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp CHƯƠNG HỆ THỐNG TRẠM BƠM CẤP NƯỚC THỰC TẾ 2.1 Giới thiệu Hệ thống trạm bơm cấp nước thường thiết kế để đáp ứng nhu cầu hệ thống khác, quy trình bơm chuyển tiếp, điều hoà phân phối nước tới đối tượng sử dụng Hình 2.1 Nhà máy nước Quảng Ninh Quawaco 2.2 Phân loại hệ thống trạm bơm cấp nước  Theo đối tượng phục vụ: - Hệ thống trạm bơm cấp nước đô thị - Hệ thống trạm bơm cấp nước khu công nghiệp, nông nghiệp - Hệ thống trạm bơm cấp nước đường sắt  Theo chức phục vụ: - Hệ thống trạm bơm cấp nước sinh hoạt - Hệ thống trạm bơm cấp nước sản xuất - Hệ thống trạm bơm cấp nước chữa cháy  Theo phương pháp sử dụng nước Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp - Hệ thống trạm bơm cấp nước trực tiếp: nước dùng xong thải Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống cấp nước trực tiếp Nguồn nước: nước mặt nước ngầm Công trình thu + Trạm bơm cấp 1: thu nước từ nguồn bơm lên trạm xử lý Trạm xử lý: làm nước nguồn đạt yêu cầu chất lượng sử dụng Bể chứa nước sạch: điều hoà lưu lượng trạm bơm cấp cấp Trạm bơm cấp 2: đưa nước xử lý từ bể chứa nước đến mạng lưới tiêu dùng Đài nước: điều hoà lưu lượng trạm bơm cấp mạng lưới tiêu dùng Mạng lưới truyền dẫn phân phối: gồm mạng cấp truyền dẫn, mạng cấp phân phối mạng cấp đấu nối với ống cấp vào nhà - Hệ thống trạm bơm cấp nước tuần hồn: nước chảy tuần hồn chu trình kín Hệ thống tiết kiệm nước cần bổ sung phần nước hao hụt trình tuần hồn, thường dùng cơng nghiệp Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống cấp nước tuần hoàn - Hệ thống trạm bơm cấp nước dùng lại: nước dùng lại vài lần thải đi, thường áp dụng công nghiệp  Theo nguồn nước: - Hệ thống trạm bơm cấp nước ngầm - Hệ thống trạm bơm cấp nước mặt  Theo nguyên tắc làm việc: - Hệ thống trạm bơm cấp nước có áp: nước chảy ống chịu áp lực bơm bể chứa nước cao tạo Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp - Hệ thống trạm bơm cấp nước tự chảy (không áp): nước tự chảy theo ống mương hở chênh lệch địa hình  Theo phạm vi cấp nước: - Hệ thống trạm bơm cấp nước thành phố - Hệ thống trạm bơm cấp nước khu dân cư, tiểu khu nhà - Hệ thống cấp nước nông thôn  Theo phương pháp chữa cháy: - Hệ thống chữa cháy áp lực thấp: áp lực nước mạng lưới đường ống cấp nước thấp nên phải dùng bơm đặt xe chữa cháy nhằm tạo áp lực cần thiết để dập tắt đám cháy Bơm hút trực tiếp từ đường ống thành phố hay từ thùng chứa nước xe chữa cháy - Hệ thống chữa cháy áp lực cao: áp lực nước mạng lưới đường ống đảm bảo đưa nước tới nơi chữa cháy, đội phịng cháy chữa cháy việc lắp ống vải gai vào họng chữa cháy mạng lưới đường ống để lấy nước chữa cháy 2.3 Đặt vấn đề Theo thống kê hệ thống bơm nước công nghiệp sử dụng tới 25% số lượng động điện, tiêu thụ từ 20% đến 60% tổng điện tiêu thụ nhiều ngành công nghiệp, thiết bị cấp nước xử lý nước thải Do đó, việc nghiên cứu sử dụng hiểu nguồn điện cung cấp cho nhóm phụ tải cơng suất lớn có đặc tính dao động quan tâm nhiều, bối cảnh tiêu chí tiết kiệm điện ln đề cập đến dự án lớn Nhu cầu sử dụng nước khu công nghiệp, khu dân cư khác thời điểm ngày (cao điểm thấp điểm tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng nước), yêu cầu đặt phải giải việc tự động ổn định áp suất đường ống cấp nước tiết kiệm lượng cho hệ thống Để đáp ứng nhu cầu áp lực nước hệ thống đủ nhu cầu sử dụng nước thay đổi bất thường, bơm hệ thống làm việc liên tục chế độ đầy tải Tuy nhiên điều dẫn đến số bất lợi sau: - Áp lực nước hệ thống tăng cao không cần thiết, số thời điểm nhu cầu sử dụng nước giảm xuống hệ thống bơm chạy đầy tải Điều gây lãng phí lượng lớn - Các bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ khí Nguyễn Hồng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp 2.4 Vấn đề điều khiển lưu lượng bơm 2.4.1 Điều khiển phương pháp truyền thống  Các trạm bơm nước phổ biến thiết kế theo phương pháp truyền thống với đặc điểm chính: - Trạm thường có tối thiểu bơm, cấp nước vào đường ống - Các bơm khởi động trực tiếp Y/∆ tất động hoạt động tốc độ định mức - Trong trình trạm bơm hoạt động, thường luôn để bơm chế độ dừng (mang tính dự phịng) - Thay đổi góc mở van (van tay van điện) trường hợp thay đổi áp lực khoảng cho phép - Trường hợp áp lực thiếu thừa ta ngắt đóng thêm bơm (có thể nhiều bơm)  Nhược điểm phương pháp thay đổi lưu lượng nước đường ống theo cách truyền thống (bằng valve tắt mở bơm): - Bơm chạy đầy tải liên tục => lãng phí lượng điện - Việc vận hành khó khăn tốn chi phí nhân cơng phải cần cơng nhân vận hành trực tiếp điều khiển góc mở valve tắt mở bơm - Các bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ phần khí - Khi thay đổi hệ thống nhu cầu sử dụng nước tăng lên, chi phí đầu tư sẽ tăng lên phải tăng số lượng bơm - Khó kiểm sốt áp lực nước làm ảnh hưởng tuổi thọ đường ống, ảnh hưởng tuổi thọ mối nối 2.4.2 Điều khiển thông qua biến tần Để đáp ứng yêu cầu cấp nước với áp suất không đổi công nghiệp dân dụng, thị trường xuất nhiều loại biến tần từ thương hiệu tiếng như: Siemens, Schneider, Panasonic, Mitsubishi Nguyễn Hoàng Hiệp Nguyễn Quang Huy Trần Văn Sang Đồ án tốt nghiệp Hình 2.4 Biến tần cho bơm điều áp  Ưu điểm phương pháp dùng biến tần: - Điều khiển bơm biến tần cho bơm điều áp sẽ tích hợp chức bảo vệ động thiết bị hệ thống - Biến tần sẽ điều khiển tùy thuộc vào lưu lượng dòng để đảm bảo tiết kiệm lượng => Tiết kiệm nhân công - Đảm bảo động bơm hoạt động luân phiên internal timer, sẽ tránh tình trạng hoạt động tải cho bơm  Ví dụ: - Khi ta dùng valve tiết lưu để giảm lưu lượng bơm xuống 80% so với định mức Theo bình thường với 20% lưu lượng giảm thì công suất tiêu thụ sẽ giảm lượng đáng kể, cụ thể trường hợp giảm khoảng 5%, công suất tiêu thụ máy bơm khoảng 95% so với công suất định mức - Khi dùng biến tần điều khiển bơm, muốn giảm lưu lượng xuống 80% so với định mức, ta cần điều chỉnh biến tần để giảm tốc độ động xuống Trường hợp bơm sẽ hoạt động với khoảng 50% ~ 60% cơng suất định mức đạt 80% lưu lượng  Tiết kiệm điện ... 2. 3 Sơ đồ hệ thống cấp nước tuần hoàn - Hệ thống trạm bơm cấp nước dùng lại: nước dùng lại vài lần thải đi, thường áp dụng công nghiệp  Theo nguồn nước: - Hệ thống trạm bơm cấp nước ngầm - Hệ. .. - Hệ thống trạm bơm cấp nước tự chảy (không áp) : nước tự chảy theo ống mương hở chênh lệch địa hình  Theo phạm vi cấp nước: - Hệ thống trạm bơm cấp nước thành phố - Hệ thống trạm bơm cấp nước. .. tốt nghiệp - Hệ thống trạm bơm cấp nước trực tiếp: nước dùng xong thải Hình 2. 2 Sơ đồ hệ thống cấp nước trực tiếp Nguồn nước: nước mặt nước ngầm Công trình thu + Trạm bơm cấp 1: thu nước từ nguồn