ĐỒ án tự ĐỘNG hóa THIẾT bị đề tài thiết kế trạm bơm nước sạch công suất 60kw

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT BỊ Đề tài : Thiết kế trạm bơm nước công suất 60kw Giảng viên hướng dẫn : Phạm Thị Hương Sen Sinh viên thực hiện: Phạm Văn Trung – 18810430032 Nguyễn Văn Tiến – 18810430187 Lê Đình Trường- 18810430 Lớp : D13TDH&DKTBCN3 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BƠM 1.1.Khái niệm chung 1.2 Các kiểu trạm bơm .3 1.3 Sơ đồ bố trí tổng qt hệ thống cơng trình trạm bơm 1.4 Chọn vị trí bố trí CHƯƠNG : QUY TRÌNH VẬN HÀNH CÁC TRẠM CẤP NƯỚC SẠCH TẬP TRUNG NÔNG THÔNG 2.1 Sơ đồ công nghệ 2.2 Mô tả dây chuyền công nghệ 2.3 Nguyên lý hoạt động hệ thống 10 2.3.1 Bơm cấp I 10 2.3.2 Bê phản ứng 10 2.3.3 Bê lắng 10 2.3.4 Bê loc 11 2.3.5 Bể chứa nước 11 2.3.6 Bơm cấp II 11 2.4 Quy trình vận hành hệ thống 12 2.4.1 Bơm cấp I 12 2.4.2 Hệ thống định lượng hoá chất 12 2.4.3 Cụm xử lý 15 2.4.4 Bể chứa nước 16 2.4.5 Bơm cấp II 16 2.4.5.1 Đối với trạm sử dụng biến tần: 16 2.4.5.2 Đối với trạm sử dụng đài: 17 2.4.6 Đài nước 18 2.4.7 Hệ thống mạng lưới đường ống nước 18 2.4.8 Hệ thống đường ống nước thô 19 2.4.9 Hệ thống thoát nước thải 20 CHƯƠNG III : TÍNH TỐN CHỌN THIẾT BỊ 21 3.1 Danh mục thiết bị 21 3.2 Thiết bị sử dụng để vận hành trạm bơm 21 3.2.1 Bơm chìm 21 3.2.2 Máy bơm định lượng 22 3.2.3 Bơm phân phối 24 3.3 Thiết bị điều khiển 24 3.3.1 Tính tốn chọn thiết bị 25 3.3.2 Chọn Công tác tơ 26 3.3.3 Chọn rơ le nhiệt 26 3.3.4 Chọn aptomat 27 3.3.5 Chọn khởi động mềm 27 3.4 Các thiết bị hỗ trợ điều khiển 28 3.4.1 Rơ le thời gian 28 3.4.2 Cảm biến lưu lượng 29 3.4.3 Van tự động 30 3.4.4 Nút bấm 31 3.4.5 Cảm biến lưu lượng nước 31 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 33 4.1 Trạm bơm cấp 33 4.1.1 Mạch lực 33 4.2 Hệ thống định lượng hoá chất 34 4.3 Trạm bơm câp 34 4.4 Tổng hợp mạch lực 35 4.5 Mạch điều khiển 36 CHƯƠNG V : MÔ PHỎNG 38 5.1 Giới thiệu CADe SIMU 38 5.2 Mạch mô 39 5.3 Kết mô 40 KẾT LUẬN 43 Danh sách hình vẽ Hình 1.1: Trạm bơm hướng trục xiên Hình 1.2: Sơ đồ kiểu trạm bơm Hình 1.3: Trạm bơm trục đứng .3 Hình 1.4a: Trạm bơm thuyền Hình 1.4b: Cấu tạo chi tiết trạm bơm thuyền .9 Hình 1.5: Cấu tạo chi tiết trạm bơm di động ray 10 Hình 1.6a: Trạm bơm di chuyển xe 11 Hình 1.6b: Cấu tạo chi tiết trạm bơm di động xe 11 Hình 1.7a: Sơ đồ bố trí tổng qt cơng trình trạm bơm 12 Hình 1.7b: Sơ đồ bố trí nhiều bậc hệ thống cơng trình trạm bơm 12 Hình 2.1: Sơ đồ cơng nghệ trạm bơm nước 14 Hình 3.1: Tsurumi LH 622 - 22KW 27 Hình 3.2: Bơm định lượng hóa chất Nikkiso AHC 62 PVC 28 Hình 3.3: Máy bơm ly tâm trục ngang CM65-160A 29 Hình 3.4: Bảng chọn khởi động mềm 32 Hình 3.5: Rơ le thời gian ON OFF Delay 33 Hình 3.6: Cảm biến mực nước không tiếp xúc ULM-70N 34 Hình 3.7: Van tự động 35 Hình 3.8: Thơng số kỹ thuật Đồng hồ điện từ Euromag 37 Hình 4.1: Trạm bơm cấp 38 Hình 4.2: Hệ thống định lượng hố chất 39 Hình 4.3: Trạm bơm 40 Hình 4.4: Sơ đồ mạch lưc 40 Hình 4.5: Sơ đồ mạch điều khiển 41 Hình 5.1: Phần mềm CADe-Simu 43 Hình 5.2: Sơ đồ mạch lực 44 Hình 5.3: Sơ đồ mạch điều khiển 44 Hình 5.4: Sơ đồ mơ 45 LỜI MỞ ĐẦU Cũng khơng khí ánh sáng, nước thiếu đời sống người Trong trình hình thành sống Trái Đất nước có vai trị quan trọng Nước nhu cầu đời sống hành ngày người Ngày nước trở thành đòi hỏi bách việc bảo vệ sức khỏe cải thiện điều kiện sinh hoạt cho nhân dân, công đại hóa, cơng nghiệp hóa đất nước Trong khu dân cư, nước phục vụ cho mục đích sinh hoạt cho người dân Ngồi ra, nước cịn đóng vai trị quan trọng sản xuất, phục vụ cho hàng loạt mục đích khác Cung cấp nước, nước vẹ sinh môi trường nhu cầu thiếu người, quốc gia giới Ở nước ta, phân bố nguồn tài nguyên nước khơng đồng vùng, nơi có nước dồi dào, nơi khan Vì việc sử dụng nước vùng có đặc điểm riêng Đây vấn đề cấp bách cho ngành, đặc biệt ngành cấp nước Thiết kế hệ thống phân phối mạng lưới tiêu thụ phù hợp cho vùng, thời điểm sử dụng nước quan trọng tất yếu Cơng trình giới thiệu sau “Trạm bơm cấp nước” nhằm đáp ứng phần yêu cầu Trên sở nắắ́m vững lý thuyết áp dụng kiến thức vào thực tiễn, chúng em nhận bao cao chuyên đê môn học với đề tài: “ THIẾT KẾ TRẠM BƠM CẤP NƯỚC SẠCH VỚI CÔNG SUẤT 60KW ” Với đề tài giao, chúng em vận dụng kiến thức để tìm hiểu nghiên cứu sâu Dưới hướng dẫn bảo nhiệt tình PHẠM THỊ HƯƠNG SEN với cố gắắ́ng nỗ lực thành viên nhóm chúng em hồn thành xong bao cao chuyên đê Tuy nhiên thời gian kiến thức cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót thực chun đê Vì chúng em mong nhận nhiều ý kiến đánh giá, góp ý thầy giáo, bạn bè để đề tài hoàn thiện Chúng em chân thành cảm ơn! CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ TRẠM BƠM 1.1.Khái niệm chung Trạm bơm cơng trình đầu mối thủy lợi quan trọng Nó cơng trình tưới nước động lực sử dụng lượng máy bơm , để đưa lưu lượng nước lên độ cao định Hình 1.1: Trạm bơm hướng trục xiên Hệ thống cơng trình trạm bơm gồm nhà trạm, cơng trình thủy cơng, hệ thống điện, hệ thống thiết bị khí -Cơng trình thủy cơng : cơng trình lấy nước, cơng trình dẫn nước, bể lắắ́ng cát, bể hút bể xả -Trạm bơm : gồm có tổ máy bơm có máy bơm, động cơ, đường ống hút đường ống xả, thiết bị khí, thủy lực, thiết bị động lực, hệ thống điện số thiết bị phụ khác Việc bố trí hệ thống cơng trình trạm bơm phụ thuộc nhiều vào điều kiện thực tế (như điều kiện địa hình địa chất )mà chọn kiểu trạm bơm theo sơ đồ phân loại : móng tách rời kiểu buồng cố định khối tảng trạm bơm thuyền di động di động ray di động xe Hình 1.2: Sơ đồ kiểu trạm bơm 1.2 Các kiểu trạm bơm a Kiểu trạm bơm cố định -Trạm bơm kiểu móng tách rời :Trạm bơm kiểu móng tách rời thường xây dựng để đặt máy bơm ly tâm trục ngang có lưu lượng máy nhỏ -Trạm bơm kiểu buồng:Trạm bơm kiểu buồng thường để đặt loại máy bơm riêng biệt -Trạm bơm kiểu khối tảng :Trạm bơm kiểu khối tảng thường dùng để đặt máy bơm ly tâm trục đứng Kiểu trạm bơm cố định xây dựng nhiều nước ta , thường trạm bơm có cơng suất lơn,vừa nhỏ Việc quản lý , vận hành bảo dưỡng trạm bơm quan trọng Hình 1.3: Trạm bơm trục đứng b Kiểu trạm bơm di động Trạm bơm thuyền (hình 1.4a): Tồn máy bơm động đặt phao sông có hệ thống dây cáp , tời neo vào bờ Đoan ống xả gồm ống thép ống cao su Đoạn ống cao su có tác dụng co dãn nên mực nước lên xuống không làm ảnh hưởng đến lực đẩy thuyền mực nước lên , xuống người quản lý phải dùng tời để neo , thả thuyền không bị trôi hay mắắ́c cạn Trạm bơm thuyền giá thành xây dựng thấp việc quản lý tương đối phức tạp Do trạm bơm thuyền dử dụng : + Địa hình , địa chất xây dựng trạm bơm cố định phức tạp, tốn + Nguồn nước có mực nước giao động lớn + Phải có đội ngũ cán , cơng nhân kỹ thuật có tay nghề, quản lý tốt Hình 1.4a: Trạm bơm thuyền Hình 1.4b: Cấu tạo chi tiết trạm bơm thuyền 1-Phao;2-Máy bơm;3-Van chiều ;4-Bích ;5-Ống xả cao su;6-Ống hút Trạm bơm di động ray (hình 1.5): Trạm bơm di động ray thường máy bơm động đặt chìm nước , có hệ thống trượt đường ray Khi mực nước lên, xuống người ta sử dụng hệ thống tời kéo thả máy bơm chạy theo đường ray Thời kỳ không sử dụng thường kéo lên nhà bảo dưỡng sủa chữa Trạm bơm di động ray giá thành xây dựng thấp việc quản lý tương đối phức tạp Do đặc điểm loại trạm bơm nên thường sử dụng : + Địa hình bờ sơng tương đối thoải mái , có địa chất tốt khơng bị dịng nước xốy xói lở bồi lấp bờ + Nguồn nước có mực nước giao động lớn + Sử dụng máy bơm có động chìm + Phải có đội ngũ cán , cơng nhân kỹ thuật có tay nghề , quản lý tốt Hình 1.5: Cấu tạo chi tiết trạm bơm di động ray 1-Máy bơm chìm;2-Đường ray;3-Đường ống xả;4-Nhà sửa chữa;5-Bể xả;6-Tời Trạm bơm di động xe(hình1.6a): máy bơm động đặt xe, dùng động để kéo , dùng sức người để kéo Trạm bơm tương đối đơn giản , đầu tư , dễ quản lý vận hành Tuy nhiên trạm bơm di chuyển xe sử dụng : + Nguồn nước cấp thiếu + Lưu lượng tưới nhỏ + Hệ thống kênh mương dẫn nước quy hoạch + Phục vụ tưới cho trồng cạn thuộc vùng khan nước Hình 1.6a: Trạm bơm di chuyển xe 1-Máy bơm;2-Động cơ;3-Xe di động;4-Tay thăng Hình 1.6b: Cấu tạo chi tiết trạm bơm di động xe 1-Nguồn nước;2-Đường ống hút;3-Xe di động;4-Đường ống xả; 5-Máy bơm động cơ; 6-Tay thăng Tóm lại: kiểu trạm bơm di động ứng dụng số vùng thường không xây dựng nhà trạm cố định vùng có cột nước thay đổi nhiều, vùng nguồn nước thiếu Kiểu trạm bơm thường trạm bơm nhỏ, quản lý trạm bơm phức tạp Các trạm bơm trình bày sử dụng để tưới , tiêu tưới tiêu kết hợp , ta gọi là: - Trạm bơm tưới : làm nhiệm vụ bơm cấp nước tưới cho trồng Trạm bơm tiêu : làm nhiệm vụ bơm tiêu xảy mưa gây úng cho trồng Trạm bơm tưới tiêu kết hợp : kết hợp hai nhiệm vụ Thông số kỹ thuật cảm biến siêu âm : Thang đo từ 0-1m … 0-20m Nguổn cấp : 24Vdc loop power Sai số 0.15% Độ phân giải 1mm Góc chiếu 10o Nhiệt độ làm việc max 70oC Áp suất chịu cao bar Màn hình hiển thị Oled Chứng Atex zone cho khu vực phòng nổ 3.4.3 Van tự động Van tự động (autovalve) thiết bị hệ có chức để thơng báo, đóng mở đường ống dẫn chất lỏng khí xảy cố Autovalve thích hợp lắắ́p đặt để sử dụng cho hệ thống lọc nước tinh khiết như: Lọc tuần hoàn, hệ thống cột làm mềm nước máy, khử kim loại (sắắ́t, mangan,…) Hình 3.7: Van tự động Sản phẩm khơng u cầu nguồn điện bên ngồi Áp suất chất lỏng đủ để van điều khiển tự động đóng lại Ngày nay, autovalve đánh giá loại van hệ Nó thường xuất hệ thống vận hành thuận dòng ngược dòng Van điều khiển cụm vi mạch điện tử điều chỉnh thời gian vận hành hay xúc rửa 3.4.4 Nút bấm 30 Nút nhấn (nút ấn) loại khí cụ dùng để đóng ngắắ́t từ xa thiết bị điện, máy móc số loại q trình điều khiển Nút nhấn (nút ấn) thường đặt bảng điều khiển, tủ điện, hộp nút nhấn… Khi thao tác với nút nhấn cần dứt khốt để mở đóng mạch điện Hầu hết, nút nhấn (nút ấn) nhựa kim loại Hình dạng nút ấn phù hợp với ngón tay bàn tay để sử dụng dễ dàng Tất phụ thuộc vào thiết kế cá nhân Nút nhấn thiết kế sản xuất theo tiêu chuẩn cao, có kiểu dáng đẹp, kết cấu chất lượng, chắắ́c chắắ́n, dễ dàng lắắ́p đặt thay 3.4.5 Cảm biến lưu lượng nước Em sử dụng Đồng hồ đo lưu lượng điện từ Euromag Độ xác cao đo dải tốc độ dịng chảy rộng Biện pháp hai chiều Điện cực đường ống rỗng cung cấp theo tiêu chuẩn (≥ DN50) Kết hợp với chuyển đổi Euromag Tích hợp cổng áp suất (theo yêu cầu) Hiệu chuẩn cho tất đường kính (lên đến DN2000) Kết cấu chắắ́c chắắ́n, hàn hoàn toàn Giải pháp tiêu chuẩn cho nhiều loại ứng dụng công nghiệp Được chứng nhận để sử dụng hệ thống chấn lưu Lớp phủ bên để lắắ́p đặt ngồi khơi lịng đất Nhiều lựa chọn vật liệu mặt bích gồm SS304 SS316 31 Thông số kỹ thuật Đồng hồ điện từ Euromag Hình 3.8: Thơng số kỹ thuật Đồng hồ điện từ Euromag 32 CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN 4.1 Trạm bơm cấp 4.1.1 Mạch lực Do trạm bơm cấp sủ dụng 02 bơm chìm đặt sông hồ, bơm nước thô cụm xử lý thông qua hệ thống đường ống nước thô, van khóa, đồng hồ lưu lượng nối thơng với để bổ sung nguồn nước thô cho cụm xử lý cũ bị thiếu hụt nước thô bị cố đột xuất, kiểm sốt van khóa Trong trạm bơm sử dụng cảm biến để điều khiển máy bơm van tự động cần cấp nguồn Nên em thiết kế có dạng: Hình 4.1: Trạm bơm cấp 33 4.2 Hệ thống định lượng hố chất Sử dụng bơm định lượng hóa chất gồm: + bơm định lượng châm xút + bơm định lượng châm phèn + bơm định lượng châm Clo Bơm định lượng em chọn có dạng bơm pha tự động nên không cần điều khiển cần cấp nguồn hoạt động nên em thiết kế: Hình 4.2: Hệ thống định lượng hoá chất 4.3 Trạm bơm câp 34 Bơm cấp e sử dụng máy bơm máy hoạt động máy dược cấp vào cao điểm Đồng thời trạm bơm cấp sử dụng hệ thống cảm biến để điều khiển tự động Hình 4.3: Trạm bơm 35 4.4 Tổng hợp mạch lực Hình 4.4: Sơ đồ mạch lưc 4.5 Mạch điều khiển Hình 4.5: Sơ đồ mạch điều khiển 36 Nguyên lý làm việc: -Trạm bơm 1: * Bằng tay (bật Man) vận hành trực tiếp không tự động + Khi ấn nút M1 cấp nguồn cho cuộn k1 tiếp điểm k1 đóng lại tự trì cấp nguồn cho khởi động mềm số để bơm chìm hoạt động Đồng thời cuộn k1 cấp nguồn cho timer t1, sau t1 đếm hết thời gian tiếp điểm thường mở t1 đóng lai cấp nguồn cho cuộn k2 tiếp điểm thường mở k2 đóng lại tự trì ,cấp nguồn cho khởi động mềm số khiến bơm chìm hoạt động ,đồng thời tiếm điểm thường đóng t1 mở ngắắ́t cuộn k1 bơm chìm dừng hoạt động Đồng thời cuộn k2 cấp nguồn cho timer t2, sau t2 đếm hết thời gian tiếp điểm thường mở t2 đóng lai cấp nguồn cho cuộn k1 tiếp điểm thường mở k1 đóng lại tự trì ,k1 cấp nguồn cho khỏi động mềm làm cho bơm chìm hoạt động, đồng thời tiếm điểm thường đóng t2 mở ngắắ́t cuộn k2 bơm chìm dừng hoạt động + Khi muốn dừng hệ thống ta ấn nút D2 ngắắ́t mạch điều khiển trạm bơm * Tự động (bật Auto) mực nước bể chứa tụt thấp mức chống cạn phao điều khiển , cảm biến đóng lai cấp nguồn cho cuộn k1 tiếp điểm k1 đóng lại tự trì đồng thời cấp nguồn cho khởi động mềm số khiến bơm chìm tự động khởi động,mạch hoạt động giống chế độ man ngược lại mực nước cao mức chống tràn, cảm biến tự ngắắ́t khiến mạch hở ngắắ́t mạch điều khiển trạm bơm 1, bơm chìm tự động tắắ́t - Hệ thống định lượng hoá chất: * Bằng tay (bật Man) vận hành trực tiếp không tự động ấn nút M2 cấp nguồn cho cuộn k3 tiếp điểm k3 đóng lại tự trì khiến bơm định lượng hóa chất hoạt động + Khi muốn dừng hệ thống ta tắắ́t công tắắ́c D3 ngắắ́t mạch điều khiển hệ thống định lượng hoá chất * Tự động (bật Auto) trạm bơm hoạt động cuộn k1 có điện tiếp điểm k1 đóng lại cấp nguồn cho cuộn k3 tiếp điểm k3 đóng lại tự trì khiến bơm định lượng hóa chất hoạt động -Trạm bơm 2: * Bằng tay (bật Man) vận hành trực tiếp không tự động + Khi ấn nút MM cấp nguồn cho cuộn k4 tiếp điểm k4 đóng lại tự trì cấp nguồn cho khởi động mềm số bơm M hoạt động Cũng tương tự ấn M5 khiến bơm M hoạt động + Khi muốn dừng hệ thống ta ấn nút D4 ngắắ́t mạch điều khiển trạm bơm 37 Tự động (bật Auto) + Khi mực nước cao mức chống tràn phao điều khiển , cảm biến đóng lai cấp nguồn cho cuộn k4 tiếp điểm k4 đóng lại tự trì cấp nguồn cho khởi động mềm số bơm M4 tự động khởi động,mạch hoạt động giống chế độ man ngược lại mực nước bể chứa tụt thấp mức chống cạn cảm biến tự ngắắ́t khiến mạch hở ngắắ́t mạch điều khiển trạm bơm 2, bơm tự động tắắ́t + Khi lưu lượng tiêu thụ vượt công suất bơm M4 cảm biến lưu lượng đóng lai cấp nguồn cho cuộn k5 tiếp điểm k5 đóng lại tự trì cấp nguồn cho khởi động mềm số khiến bơm M5 tự động khởi động ngược lại lưu lượng tiêu thụ trở lại bình thường cảm biến lưu lượng tự ngắắ́t khiến mạch hở cuộn k5 điện CHƯƠNG V : MÔ PHỎNG 5.1 Giới thiệu CADe SIMU CADe-SIMU phần mềm vẽ mạch mơ mạch điện cơng nghiệp việt hóa Giao diện phần mềm sau : 38 Phần mềm vẽ mạch điện CADe-Simu ( Việt Hóa ) Những tính phần mềm CADe SIMU: - Phần mềm cung cấp chức tiện lợi vẽ sơ đồ mạch điện công nghiệp Hỗ trợ đầy đủ thiết bị công nghiệp như: CB, Relay, MCCB, Wire, Contactor, Aptomat… Phần mềm hữu ích với bạn sinh viên học trường Phù hợp mơ mạch điện cơng nghiệp chưa có điều kiện mua thiết bị thật Là phần mềm gọn nhẹ, chạy trực tiếp mà khơng cần cài đặt Phần mềm việt hóa nên dễ sử dụng Phần mềm cho ta sơ đồ điều khiển công nghiệp dễ dàng Giúp kỹ sư vẽ mạch nhanh chóng đồng thời mơ 5.2 Mạch mơ Mạch lực Hình 5.2: Sơ đồ mạch lực 39 Mạch điều khiển Hình 5.3: Sơ đồ mạch điều khiển Sơ đồ kết nối Hình 5.4: Sơ đồ mơ 40 5.3 Kết mơ Hình 5.5 Cấp nguồn cho tồn mạch 41 Hình 5.6 Hoạt động Hình 5.7 Sau khoảng thời gian T 42 Hình 5.8 Khi cảm biến lưu lượng hoạt động Hình 5.9 Khi cảm biến hoạt động 43 Hình 5.10 Khi cảm biến hoạt động Nhận xét : kết mô đáp ứng đủ điều khiển trạm bơm KẾT LUẬN 44 ... kiểu trạm bơm theo sơ đồ phân loại : móng tách rời kiểu buồng cố định khối tảng trạm bơm thuyền di động di động ray di động xe Hình 1.2: Sơ đồ kiểu trạm bơm 1.2 Các kiểu trạm bơm a Kiểu trạm bơm. .. Khởi động hệ xử lý xả lọc đầu: Khởi động bơm nước thô Bơm định lượng hóa chất, Clo tự động hoạt động khởi động bơm nước thô (Lưu ý sau vận hành phải kiểm bơm định lượng có hoạt động khơng) Khóa... CHỌN THIẾT BỊ 3.1 Danh mục thiết bị Theo đề trạm bơm có cơng xuất 60 kw nên tổng thiết bị trạm 60 kw Trong chương chúng em trình bầy nguyên lý vận hành trạm bơm nước sạc từ suy số thiết bị sử