MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Xã hội ngày càng phát triển là nhờ một phần đóng góp rất lớn của ngành khoa học kỹ thuật hiện nay. Trong đó, hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng trên tuyến ống dài đóng vai trò là một trong những hệ thống cơ sở hạ tầng rất quan trọng, không thể thiếu trong sinh hoạt cũng trong sản xuất công nghiệp và nông nghiệp hiện nay. Từ những vấn đề trên tôi được giao đề tài: “Thiết kế điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng trên tuyến ống dài” để có thể hiểu rõ hơn hệ thống điều khiển bơm vận chuyển chất lỏng trên tuyến ống dài và từ đó tiến hành cải thiện; nâng cao độ chính xác cho điều khiển của hệ thống. 2. Mục đích nghiên cứu của đề tài Tìm hiểu, tính toán các thông số của hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng và thiết kế điều khiển hệ thống trên lý thuyết để từ đó ta có thể áp dụng các cơ sở lý thuyết đó vào điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng trên tuyến ống dài trong thực tiễn nhằm tăng sự chính xác trong quá trình điều khiển hệ thống 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu Nghên cứu về hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng trên tuyến ống dài. b) Phạm vi nghiên cứu Trong pham vi đồ án môn học: Thiết kế điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng trên tuyến ống dài. 4. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu các lý thuyết về hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng trên tuyến ống dài, từ đó thiết lập sơ đồ PID và đề ra phương án thiết kế cho hệ thống 5. Ý nghĩa khoa học của đề tài Qúa trình nghiên cứu và làm đề tài giúp ta hiểu rõ hơn về cấu trúc, cách điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng trên tuyến ống dài. Từ đó là cơ sở để ta có thể áp dụng kiến thức đó vào trong thực tiễn sản xuất
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: TRANG THẾT BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CÁC MÁY CÔNG NGHIỆP ĐỀ TÀI SỐ 05: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BƠM VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG TRÊN TUYẾN ỐNG DÀI Giảng viên: Lớp: Nhóm sinh viên: TB điện điện tử máy CN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Xã hội ngày phát triển nhờ phần đóng góp lớn ngành khoa học kỹ thuật Trong đó, hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài đóng vai trị hệ thống sở hạ tầng quan trọng, thiếu sinh hoạt sản xuất công nghiệp nông nghiệp Từ vấn đề giao đề tài: “Thiết kế điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài” để hiểu rõ hệ thống điều khiển bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài từ tiến hành cải thiện; nâng cao độ xác cho điều khiển hệ thống Mục đích nghiên cứu đề tài Tìm hiểu, tính tốn thơng số hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng thiết kế điều khiển hệ thống lý thuyết để từ ta áp dụng sở lý thuyết vào điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài thực tiễn nhằm tăng xác trình điều khiển hệ thống Đối tượng phạm vi nghiên cứu a) Đối tượng nghiên cứu Nghên cứu hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài b) Phạm vi nghiên cứu Trong pham vi đồ án môn học: Thiết kế điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài, từ thiết lập sơ đồ P&ID đề phương án thiết kế cho hệ thống Ý nghĩa khoa học đề tài Qúa trình nghiên cứu làm đề tài giúp ta hiểu rõ cấu trúc, cách điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Từ sở để ta áp dụng kiến thức vào thực tiễn sản xuất MỤC LỤC MỞ ĐẦU MỤC LỤC CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BƠM VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG TRÊN TUYẾN ỐNG DÀI 1.1 Khái quát chung hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài .1 1.1.1 Khái quát hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài 1.1.2 Thông số kỹ thuật hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài 1.1.3 Các yêu cầu đối kỹ thuật với hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài .2 1.2 Xây dựng cấu trúc P&ID cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG BƠM VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG TRÊN TUYẾN ỐNG DÀI .6 2.1 Lựa chọn bơm động cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài 2.2 Lựa chọn cảm biến (sensor) trang thiết bị điện phục vụ điều khiển cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài 2.2.1 Lựa chọn cảm biến áp suất .7 2.2.2 Lựa chọn cảm biến lưu lượng 2.2.3 Lựa chọn cảm biến mức nước 10 2.2.4 Lựa chọn Aptomat 12 2.2.5 Lựa chọn Rơle trung gian .13 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN CHO HỆ THỐNG BƠM VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG TRÊN TUYẾN ỐNG DÀI 14 3.1 Xây dựng mạch động lực cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài 14 3.1.1 Thiết kế mạch cấp nguồn động lực cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài .14 3.1.2 Xây dựng mạch động lực cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài .17 3.2 Xây dựng mạch điều khiển cho hệ thống bơm cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài 22 3.2.1 Thiết kế mạch điều khiển cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài .22 3.2.2 Thiết kế mạch nối PLC cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài .27 3.3 Thiết kế chương trình điều khiển cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài 35 3.3.1 Xây dựng thuật toán điều khiển 35 3.3.2 Xây dựng chương trình điều khiển 37 KẾT LUẬN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BƠM VẬN CHUYỂN CHẤT LỎNG TRÊN TUYẾN ỐNG DÀI 1.1.Khái quát chung hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài 1.1.1 Khái quát hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài hệ thống quan trọng sản xuất, sinh hoạt cấu tạo từ nhiều thành phần Mỗi thành phần đảm nhiệm nhiệm vụ riêng biệt khác nhằm đảm bảo cho hệ thống hoạt động cách tốt Trong có thành phần sau: Bơm : Là thiết bị quan trọng có nhiệm vụ nhận lượng từ bên (từ động điện nguồn động lực khác ) truyền lượng cho dòng chất lỏng (đẩy hút), để vận chuyển chất lỏng theo hệ thống đường ống đến điểm cuối Van đóng mở : Dùng để điều tiết đóng mở hoạt động hệ thống giúp lưu lượng lưu thông qua ngăn chặn chúng lại không cho qua Cảm biến áp suất: Thiết bị dùng để đo áp suất đường ống kín, mức áp suất cao cho phép hệ thống Cảm biến lưu lượng: Có chức đo điều chỉnh tốc độ dòng chảy chất lỏng ống Van chiều: Thiết bị cho phép lưu chất qua vị trí cửa van theo hướng định không cho ngăn chặn lưu chất ngược lại Đầu hút bơm: Có chức ngăn cản nước khơng bị tuột xuống bơm ngừng hoạt động Đồng thời giúp trì áp lực hệ thống ống dẫn nước ngăn chặn tạp chất, rác thải bám vào bên bể chứa đường ống 1.1.2 Thông số kỹ thuật hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Cột áp H (áp suất bơm): Là lượng tăng lượng riêng cho đơn vị trọng lượng chất lỏng chảy qua bơm (từ cửa hút đến cửa đẩy bơm) Lưu lượng bơm (năng suất bơm): Là thể tích chất lỏng bơm cung cấp vào ống đẩy đơn vị thời gian (đo m3/s, …) Công suất bơm N (hay P) gồm: Công suất làm việc Ni (cơng suất hữu ích) Cơng suất trục bơm N Công suất động lai bơm (Nđc) Hiệu suất bơm (nb): Là tỉ số công suất hữu ích Ni cơng suất trục bơm N 1.1.3 Các yêu cầu đối kỹ thuật với hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Để hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài hoạt động cách ổn định đảm bảo trình vận hành, thiết kế ta cần phải đảm bảo số yêu cầu kỹ thuật sau: Tránh lắp đặt bơm trang bị điện khác môi trường dễ cháy nổ, môi trường ẩm ướt, môi trường độc hại, … Nếu trường hợp bắt buộc phải đặt môi trường nguy hiểm cần phải lắp thiết bị cảnh bảo ngắt khẩn cấp có cố Thường xuyên kiểm tra, bảo trì trang thiết bị để tránh hỏng hóc Khi vận hành hệ thống, để tránh cố sụt áp khởi động lúc nhiều bơm, ta nên khởi động bơm theo thuật tốn Do bơm ly tâm khơng tự động mồi nước nên mạch điều khiển cần phải đảm bảo mồi nước trước chạy bơm tuân thủ thứ tự thao tác chạy bơm Hệ thống đảm bảo có báo động, tín hiệu hóa, tự động dừng tự động khởi động có yêu cầu 1.2.Xây dựng cấu trúc P&ID cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Hình 1.1: Sơ đồ P&ID cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài a) Các ký hiệu thiết bị sử dụng hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Bảng 1.1: Ký hiệu thiết bị có sơ đồ P&ID Ký hiệu Tên thiết bị Đầu hút bơm Van cửa Khớp nối mềm Bơm Cảm biến đo áp suất Cảm biến đo mức nước Van chiều Cảm biến đo lưu lượng Bể nước Động b) Thuyết minh sơ đồ P&ID Hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài gồm có bơm đặt tuyến ống dài mắc song song với Ở đầu hút đầu đẩy bơm, ta kết nối với đường ống khớp nối mềm để đảm bảo hạn chế rung, tiếng ồn trình bơm hoạt động Hệ thống có bể nước để chứa nước, bên bể nước ta có đặt cảm biến báo cạn Khi bể nước gần cạn cảm biến gửi tín hiệu dừng động để bảo vệ bơm Đầu hút bơm đặt sát đáy bể hút làm nhiệm vụ hút nước lên lọc cặn vào đường ống Trên đường ống, ta lắp cảm biến áp suất để đo áp suất để đo giá trị áp suất đường ống Trong trường hợp bơm hoạt động lúc mà không thấy áp suất đường ống khơng tăng cảm biến áp suất gửi tín hiệu cho hệ thống dừng bơm Trên đường ống ta cảm biến lưu lượng để đo lưu lượng nước gửi để điều khiển bơm Các van cửa có tác dụng ngăn nước chảy ngược đầu hút hệ thống ngừng bơm cho phép cách ly hoàn toàn bơm khỏi hệ thống cần thiết Tại cuối đầu đẩy bơm ta lắp đặt van chiều có tác dụng +, Giảm tải khởi động cho bơm +, Ngăn chất lỏng chảy ngược đầu đẩy bơm gây tổn thất hệ thống Tại vị trí lắp cảm biến, ta lắp van cửa để dễ dàng tháo lắp cảm biến (để sửa chữa, thay thế,…) hệ thống hoạt động Hình 3.12: Chương trình khởi động bơm Hình 3.13: Chương trình Reset biến tần lỗi 44 Hình 3.14: Chương trình khai báo cổng kết nối biến tần Hình 3.15: Chương trình đầu vào cảm biến lưu lượng 45 Hình 3.16: Chương trình chế độ bơm Hình 3.17: Chương trình đầu vào cảm biến lưu lượng 46 Hình 3.18: Chương trình điều khiển tốc độ bơm 47 Hình 3.19: Điều khiển biến tần MMV1 Hình 3.20: Chương trình đầu vào cảm biến lưu lượng 48 Hình 3.21: Chương trình điều khiển tốc độ bơm Hình 3.22: Điều khiển biến tần MMV 49 Hình 3.23: Chương trình đầu vào cảm biến lưu lượng Hình 3.24: Chương trình điều khiển tốc độ bơm 50 Hình 3.25: Điều khiển biến tần MMV Hình 3.26: Chương trình đầu vào cảm biến lưu lượng 51 Hình 3.27: Chương trình điều khiển tốc độ bơm Hình 3.28:Điều khiển biến tần MMV 52 Hình 3.29: Chương trình dừng hệ thống 53 Hình 3.30: Chương trình báo lỗi bơm Hình 3.31: Chương trình báo lỗi biến tần 54 Hình 3.32: Chương trình báo bơm chạy 55 KẾT LUẬN Em hoàn thiện đề tài: “Thiết kế điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài” đạt số ưu điểm nhược điểm sau: Ưu điểm : Xây dựng sơ đồ P&ID cho điều khiển điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Xây dựng mạch cấp nguồn, mạch động lực, mạch điều khiển Lập trình điều khiển PLC S7 1200 kết nối với biến tần MMV 440 Nhược điểm : Do thời gian làm đề tài kiến thức em có hạn nên đề tài “Thiết kế điều khiển hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài “ có nhiều thiếu sót Chưa thiết kế mạch lập trình điều khiển hệ thống bơm từ xa 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình “ Trang bị điện – điện tử máy cơng nghiệp” – PGS.TS Hồng Xn Bình – NXB Hàng Hải – 2015 Trang hướng dẫn kết nối truyền thông giao thức USS: https://assets.new.siemens.com/ Một số tài liệu khác 57 ... LỎNG TRÊN TUYẾN ỐNG DÀI 1.1.Khái quát chung hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài 1.1.1 Khái quát hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến. .. cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài Hình 1.1: Sơ đồ P&ID cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài a) Các ký hiệu thiết bị sử dụng hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến. .. cho hệ thống bơm cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài 22 3.2.1 Thiết kế mạch điều khiển cho hệ thống bơm vận chuyển chất lỏng tuyến ống dài .22 3.2.2 Thiết kế mạch