LỜI MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài Với sự phát triển không ngừng nghỉ của khoa học kỹ thuật như hiện nay thì vấn đề tự động động hóa trong điều khiển, giám sát, sản xuất là vô cùng quan trọng. Để các trạm cung cấp nước sạch, xăng, dầu,... được hoạt động ổn định, năng suất cần ứng dụng các hệ thống kỹ thuật tự động động hóa để đáp ứng. Đề tài: “Thiết kế giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp 2 cấp” sẽ giúp giải quyết vấn đề giám sát trạm bơm tăng áp 2 cấp hiệu quả hơn, đảm bảo hệ thống được vận hành một cách tối ưu và an toàn. 2.Mục đích nghiên cứu của đề tài Hiểu được về quá trình hoạt động và thiết kế được hệ thống giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp 2 cấp. 3.Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Bơm tăng áp và hệ thống giám sát bơm tăng áp 2 cấp. Phạm vi nghiên cứu: Dùng trong việc giám sát cung cấp chất lỏng từ bể chứa hoặc toàn bộ ngôi nhà hoặc cơ sở kinh doanh sản xuất. Thiết kế giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp 2 cấp. 4.Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu lý thuyết về hệ thống bơm tăng áp 2 cấp, các thiết bị giám sát rồi từ đó xây dựng sơ đồ P&ID, chọn phương án giám sát, chọn lựa thiết bị và xây dựng khâu giám sát. 5.Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Hiểu được nguyên lý hoạt động của hệ thống giám sát rồi từ đó xây dựng được hệ thống giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp 2 cấp hiệu quả và ổn định. Ý nghĩa thực tiễn: Ứng dụng được hệ thống giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp 2 cấp vào thực tiễn giúp giải quyết các vấn đề tự động hóa trong các lĩnh vực.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: TRANG THIẾT BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CÁC MÁY CÔNG NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ GIÁM SÁT CHO TRẠM CÓ NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP Giảng viên: Lớp: Nhóm sinh viên: Đề tài số 4: Thiết kế giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ GIÁM SÁT CHO TRẠM CÓ NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP .3 1.1 Khái quát chung trạm có nhiều bơm tăng áp cấp .3 1.1.1 Khái quát chung bơm tăng áp 1.1.2 Vai trò bơm tăng áp 1.2 Thông số kỹ thuật hệ thống giám sát trạm có nhiều bơm tăng áp cấp 1.3 Xây dựng cấu trúc P&ID trạm có nhiều bơm tăng áp cấp cần giám sát .4 1.3.2 Các phần tử hệ thống giám sát trạm bơm tăng áp cấp 1.3.3 Thuyết minh nguyên lý hoạt động sơ đồ P&ID CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN THIẾT BỊ GIÁM SÁT CHO TRẠM CÓ NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 2.1 Lựa chọn thiết bị giám sát động khởi động máy bơm thiết bị cho mạch động lực 2.1.1 Lựa chọn thiết bị giám sát 2.1.2 Lựa chọn khí cụ điện .14 2.1.3 PLC 24 2.2 Mạch động lực hệ thống trạm có nhiều bơm tăng áp cấp .28 2.2.1 Mạch cấp nguồn 28 2.2.2 Sơ đồ mạch động lực 30 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ GIÁM SÁT CHO TRẠM CÓ NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 36 3.1 Sơ đồ mạch relay trung gian tín hiệu đầu vào 36 3.2 Thiết kế mạch kết nối tín hiệu đầu vào đầu cho PLC .52 3.2.1 Mạch đầu vào số PLC 52 3.2.2 Mạch đầu vào số PLC 54 3.2.3 Mạch đầu vào số PLC 56 3.2.4 Mạch đầu PLC 58 3.2.5 Mạch module đầu PLC 60 3.2.6 Mạch module đầu PLC 62 3.3 Thiết kế tủ giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp 64 3.3.1 Tủ giám sát cho nguồn cấp 64 3.3.2 Tủ giám sát PLC 64 3.3.3 Tủ giám sát bơm 65 3.3.4 Tủ giám sát bơm 66 3.3.5 Tủ giám sát bơm 67 3.3.6 Tủ giám sát bơm 68 3.3.7 Tủ giám sát bể chứa đường ống .69 3.4 Xây dựng chương trình PLC S7-300 70 3.4.1 Thiết lập trạm PLC 70 3.4.2 Viết chương trình giám sát 73 DANH MỤC HÌN Hình 1 Sơ đồ P&ID trạm có nhiều bơm tăng áp cấp Hình Bảng ký hiệu phần tử hệ thống bơm YHình 11 Rơ le nhiệt LS 3P 16-22A 20 Hình 12 Cầu chì DF103 .21 Hình 13 Sơ đồ chân cầu chì DF103 21 Hình 14 Biến áp cách ly 380V 220V .22 Hình 15 Sơ đồ biến áp cách ly 380V 220V 22 Hình 16 Bộ chuyển đổi nguồn 220VAC sang 24VDC .23 Hình 17 Sơ đồ chân biến đổi 24 Hình 18 Relay trung gian Ecnko Hh64p 24 Hình 19 SIMATIC S7-300 CPU 312 25 Hình 30 Mạch cấp nguồn cho động M4 34 YHình Mạch điều khiển rơle thứ tự pha 37 Hình Mạch rơle trung gian cho cảm biến mức bể chứa 39 Hình 3 Mạch rơle trung gian cho cảm biến áp suất bơm 41 Hình Mạch rơle trung gian cho cảm biến áp suất bơm 43 Hình Mạch rơle trung gian cho cảm biến áp suất bơm 45 Hình Mạch rơle trung gian cho cảm biến áp suất bơm 47 Hình Mạch rơle trung gian cho cảm biến lưu lượng đường ống 49 Hình Mạch rơle trung gian cho rơle nhiệt 51 Hình Mạch đầu vào số PLC 53 Hình 10 Mạch đầu vào số PLC .55 Hình 11 Mạch đầu vào số PLC .57 Hình 12 Mạch đầu PLC 59 Hình 13 Mạch đầu PLC 61 Hình 14 Mạch đầu PLC 63 Hình 15 Tủ giám sát nguồn cấp .64 Hình 16 Tủ giám sát PLC 65 Hình 17 Tủ giám sát bơm 66 Hình 18 Tủ giám sát bơm 67 Hình 19 Tủ giám sát bơm 68 Hình 20 Tủ giám sát bơm .69 Hình 21 Tủ giám sát bể chứa đường ống 70 Hình 22 Cấu hình trạm PLC .71 Hình 23 Bảng khai báo biến 71 Hình 24 Bảng khai báo biến 72 Hình 25 Bảng khai báo biến 72 Hình 26 Chương trình giám sát 1/9 73 Hình 27 Chương trình giám sát 2/9 73 Hình 28 Chương trình giám sát 3/9 74 Hình 29 Chương trình giám sát 4/9 74 Hình 30 Chương trình giám sát 5/9 75 Hình 31 Chương trình giám sát 6/9 75 Hình 32 Chương trình giám sát 7/9 76 Hình 33 Chương trình giám sát 8/9 76 Hình 34 Chương trình giám sát 9/9 77 LỜI MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Với phát triển không ngừng nghỉ khoa học kỹ thuật vấn đề tự động động hóa điều khiển, giám sát, sản xuất vô quan trọng Để trạm cung cấp nước sạch, xăng, dầu, hoạt động ổn định, suất cần ứng dụng hệ thống kỹ thuật tự động động hóa để đáp ứng Đề tài: “Thiết kế giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp” giúp giải vấn đề giám sát trạm bơm tăng áp cấp hiệu hơn, đảm bảo hệ thống vận hành cách tối ưu an toàn Mục đích nghiên cứu đề tài Hiểu trình hoạt động thiết kế hệ thống giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Bơm tăng áp hệ thống giám sát bơm tăng áp cấp Phạm vi nghiên cứu: Dùng việc giám sát cung cấp chất lỏng từ bể chứa tồn ngơi nhà sở kinh doanh sản xuất Thiết kế giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu lý thuyết hệ thống bơm tăng áp cấp, thiết bị giám sát từ xây dựng sơ đồ P&ID, chọn phương án giám sát, chọn lựa thiết bị xây dựng khâu giám sát Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa khoa học: Hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống giám sát từ xây dựng hệ thống giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp hiệu ổn định Ý nghĩa thực tiễn: Ứng dụng hệ thống giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp vào thực tiễn giúp giải vấn đề tự động hóa lĩnh vực CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ GIÁM SÁT CHO TRẠM CÓ NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP 1.1 Khái quát chung trạm có nhiều bơm tăng áp cấp 1.1.1 Khái quát chung bơm tăng áp Bơm tăng áp hiểu thiết bị dùng để tăng áp lực cho nguồn nước yếu Nó tạo gia tăng cần thết để đưa áp lực nước tới mức mong muốn Máy bơm tăng áp tạo áp lực để di chuyển nước từ bể chứa tồn ngơi nhà sở sản xuất Máy bơm tăng áp máy làm tăng áp suất lưu chất Chúng sử dụng với chất lỏng khí, chi tiết khác tùy thuộc vào lưu chất 1.1.2 Vai trò bơm tăng áp - Hệ thống bơm tăng áp cấp có mục đích gia tăng áp lực lưu thơng chất lỏng đường ống, đưa chất lỏng xa, lên cao điều chỉnh áp suất để đầu khối chất lỏng mong muốn người thiết kế - Hệ thống bơm tăng áp cấp hệ thống gồm cấp để tăng áp suất đường ống chất lỏng Hai cấp mắc nối tiếp nhau, cấp gồm bơm mắc song son trở nên gồm bơm bơm dự phịng tùy thuộc vào áp suất đầu thiết kế mong muốn Trong thực tế, đường ống dẫn lúc trì mức áp lực định mà thay đổi, xa lên cao áp lực giảm Hoặc cố dỏ dỉ chất lỏng, khơng lưu thơng q trình hoạt động, Vì mà việc giám sát trạm có nhiều bơm tăng áp cấp vô quan trọng đảm bảo việc vận hành hiệu cao - Bơm tăng áp cấp công suất lớn ứng dụng cho nhiều lĩnh vực : Cung cấp nước nói chung lĩnh vực, cấp nước cho hệ thống tăng áp, cấp nước cho tòa nhà, chung cư xây dựng - Các ngành cơng nghiệp nhẹ nói chung, cấp nước cho nồi hơi, cấp nước khu đo thị, chung cư - Ổn định lưu lượng, áp suất hệ thống, dùng hệ thống phòng chữa cháy, hệ thống phun nước 1.2.Thông số kỹ thuật hệ thống giám sát trạm có nhiều bơm tăng áp cấp Giám sát hệ thống bơm tăng áp cấp qua thiết bị cảm biến, thiết bị đo lường chuyển đổi tín hiệu Việc giám sát không ảnh hưởng tới chế độ làm việc hệ thống - Áp suất bơm: lượng tăng lượng riêng cho đơn vị trọng lượng chất lỏng chảy qua bơm Công thức: p= Với : Trọng lượng riêng chất lỏng bơm(N/) p: Khối lượng riêng chất lỏng bơm(kg/) g: gia tốc trọng trường(/) H: cột áp - Lưu lượng bơm Q: thể tích khối chất lỏng máy bơm cung cấp vào ống đẩy đơn vị thời gian (đo bằng//h, l/s, ) - Công suất bơm N - Công suất làm việc Ni - Công suất trục bơm N - Công suất động lai bơm Nđc 1.3 Xây dựng cấu trúc P&ID trạm có nhiều bơm tăng áp cấp cần giám sát 1.3.1 Sơ đồ P&ID trạm có nhiều bơm tăng áp cấp Hình 18 Tủ giám sát bơm 3.3.5 Tủ giám sát bơm Mặt tủ điện gồm có ampe kế, von kế, nút ấn start, nút ấn stop, đèn báo H2P3, H1P3, NP3, L1P3, L2P3, QT3 hiển thị mức chất lỏng tủ điện trạm bơm 64 Hình 19 Tủ giám sát bơm 3.3.6 Tủ giám sát bơm Mặt tủ điện gồm có ampe kế, von kế, nút ấn start, nút ấn stop, đèn báo H2P4, H1P4, NP4, L1P4, L2P4, QT4 hiển thị mức chất lỏng tủ điện trạm bơm 65 Hình 20 Tủ giám sát bơm 3.3.7 Tủ giám sát bể chứa đường ống Mặt tủ điện gồn đèn NLV, L1LV, L2LV báo mực nước bể chứa đèn H2F, H1F, NF, L1F, L2F báo áp suất chất lỏng đường ống 66 Hình 21 Tủ giám sát bể chứa đường ống 3.4 Xây dựng chương trình PLC S7-300 3.4.1 Thiết lập trạm PLC Khai báo cấu hình trạm: 67 Hình 22 Cấu hình trạm PLC Ta khai báo biến Hình 23 Bảng khai báo biến 68 Hình 24 Bảng khai báo biến Hình 25 Bảng khai báo biến 69 3.4.2 Viết chương trình giám sát Hình 26 Chương trình giám sát 1/9 Hình 27 Chương trình giám sát 2/9 70 Hình 28 Chương trình giám sát 3/9 Hình 29 Chương trình giám sát 4/9 71 Hình 30 Chương trình giám sát 5/9 Hình 31 Chương trình giám sát 6/9 72 Hình 32 Chương trình giám sát 7/9 Hình 33 Chương trình giám sát 8/9 73 Hình 34 Chương trình giám sát 9/9 74 KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian thực đề tài: “ Thiết kế giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp” em thực yêu cầu sau: - Tìm hiểu hệ thống giám sát bơm tăng áp cấp - Xây dựng sơ đồ P&ID, mạch cấp nguồn, mạch động lực, mạch rơle mạch đấu nối PLC hệ thống bơm tăng áp cấp - Lựa chọn thiết bị cho hệ thống giám sát - Hoàn thiện kỹ vẽ autocad, kỹ trình bày Tuy nhiên trình làm khơng tránh khỏi sai xót thiết kế xây dựng hệ thống giám sát Em mong nhận góp ý, dẫn thầy để hồn thiện ... .14 2. 1.3 PLC 24 2. 2 Mạch động lực hệ thống trạm có nhiều bơm tăng áp cấp .28 2. 2.1 Mạch cấp nguồn 28 2. 2 .2 Sơ đồ mạch động lực 30 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ GIÁM SÁT CHO TRẠM... động lai bơm Nđc 1.3 Xây dựng cấu trúc P&ID trạm có nhiều bơm tăng áp cấp cần giám sát 1.3.1 Sơ đồ P&ID trạm có nhiều bơm tăng áp cấp Hình 1 Sơ đồ P&ID trạm có nhiều bơm tăng áp cấp 1.3 .2 Các phần... tài số 4: Thiết kế giám sát cho trạm có nhiều bơm tăng áp cấp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ GIÁM SÁT CHO TRẠM CÓ NHIỀU BƠM TĂNG ÁP CẤP .3