Báo Cáo Đồ Án Học Phần Tự Động Hóa

ĐỒ ÁN HỌC PHẦN : ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT ĐƯỜNG ỐNG BẰNG BIẾN TẦN MITSUBISHI (DÙNG BỘ PID 1 BƠM) _ dùng biến tần điều khiển tốc độ động cơ để bơm trực tiếp ổn định áp suất cho tòa nhà chung cư để duy trì áp suất trong đường ống

GIỚI THIỆU

Tổng quan về đề tài

Việc cấp thoát nước là vấn đề luôn được quan tâm khi xây dựng tòa nhà Để giải quyết vấn đề này thì có nhiều giải pháp được đưa ra Sau đây là hai giải pháp nhà đầu tư thường đề xuất:

Giải pháp 1 (phương pháp gián tiếp): Xây dựng bể nước trên mái, nước được bơm từ bể nước ngầm lên bể chứa trên mái, sau đó từ bể nước trên mái sẽ phân phối đến các đường ống cho các tầng phía dưới, phương án này không sợ mất điện máy bơm vì bể nước mái dự trữ được lượng nước tối thiểu 1 ngày đêm.

Giải pháp 2 (phương pháp trực tiếp): là phương án không cần sử dụng bể nước mái, nước từ bể ngầm qua hệ thống máy bơm (có hệ thống bình tăng áp) cấp trực tiếp cho các hộ Phương án này được sử dụng rất nhiều ở các nước phát triển do nguồn điện ổn định. Nhược điểm phương án này là hệ thống bơm có công suất lớn và phải có bình áp, phải có hệ thống điện dự phòng.

Trong đề tài này chúng ta chọn phương pháp trực tiếp với yêu cầu như sau: điều khiển áp suất đường ống trong một chung cư thông qua việc điều khiển 1 động cơ bơm 3 pha có bảo vệ bằng biến tần, áp suất nước trong đường ống được đo bởi một cảm biến áp suất.

Các thông số cơ bản được miêu tả dưới đây:

- Tòa nhà 33 tầng, trung bình mỗi tầng 3m, lưu lượng 20m 3 /h

- 01 cảm biến áp suất có ngõ ra 0-10VDC

- Hệ thống dưới lưới điện 3 pha có Ud = 380V

Mục tiêu của đề tài

Với những công trình cũ hoặc nhỏ để áp suất nước đủ sử dụng người ta sử dụng một bồn nước để ở vị trí cao nhất của công trình, sau đó bơm nước dự trữ lên trên này, tận dụng thế năng để tạo áp lực nước cho toàn bộ công trình Phương pháp này đơn giản và dễ thực hiện, tuy nhiên lượng nước dự trữ trên bồn không được nhiều, áp lực nước không đồng đều tại các thời điểm và các nơi, phải thường xuyên vệ sinh cho bồn nước và không thể cung cấp nước cho một lượng lớn nhu cầu sử dụng với phương pháp này Đề tài nghiên cứu này thực hiện một trong những phương pháp ổn định áp suất nước trong một tòa nhà hay rộng hơn là ổn định áp suất cho một công trình dân sinh hoặc công trình công cộng Giải quyết vấn đề áp suất không ổn định, cũng như đảm bảo lượng nước lớn cho cả một công trình.

Nguyên tắc điều khiển của hệ thống: biến tần đọc giá trị áp suất được trả về từ cảm biến, sau đó cho phép chạy động cơ bơm dựa vào mức áp suất dặt trước đề áp suất nước được ổn định trong khoảng 4 bar. Đề thực hiện được đề tài em dã:

- Nghiên cứu kĩ và nắm rõ cách điều khiển máy bơm

- Tìm hiểu về biến tần và cảm biến áp suất

- Tính toán và chọn thiết bị: cảm biến, biến tần, contactor, mccb, cho phù hợp với nhu cầu sử dụng

- Vẽ sơ đồ khối và sơ đồ đấu dây Ưu điểm:

- Áp suất nước trong đường ống ổn dịnh trong khoảng cho trước

- Điều khiển linh hoạt máy bơm

- Bảo vệ được dộng cơ khi:ngắn mạch, quá tải,

- Kế nối với biến tần điều khiển dễ dàng

Cấu trúc của quyển

Quyển đồ án này gồm:

Trong chương này giới thiệu về đề tài

Tổng quan về đề tài

Mục tiêu của đề tài

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Bộ điều khiển biến tần FR-E700

2.1.1 Tổng quan về biến tần a khái niệm

Biến tần là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác có thể điều chỉnh được Nói cách khác: Biến tần là thiết bị làm thay đổi tần số dòng điện đặt lên cuộn dây bên trong động cơ và thông qua đó có thể điều khiển tốc độ động cơ một cách vô cấp, không cần dùng đến các hộp số cơ khí. Biến tần thường sử dụng các linh kiện bán dẫn để đóng ngắt tuần tự các cuộn dây của động cơ để làm sinh ra từ trường xoay làm quay rô-to (rotor).

Biến tần thường được sử dụng để điều khiển vận tốc động cơ xoay chiều theo phương pháp điều khiển tần số, theo đó tần số của lưới nguồn sẽ thay đổi thành tần số biến thiên. b Phân loại biến tần

- Phân loại theo phương pháp biến đổi: Biến tần trực tiếp và biến tần gián tiếp

- Phân loại theo nguồn ra: Biến tần nguồn dòng và biến tần nguồn áp

- Phân loại theo phương pháp điều khiển: Phương pháp điều khiển cổ điển và phương pháp điều khiển PWM, phương pháp điều khiển vector và phương pháp điều khiển ma trận, …

- Phân loại theo nguồn cấp vào: Biến tần 1 pha, biến tần 3 pha,

… c Cấu tạo của biến tần

Cấu tạo biến tần khá độc đáo, bên trong biến tần thường có các bộ phận có khả năng nhận điện áp đầu vào cùng với tần số cố định để có thể biến đổi thành loại điện áp có tần số thay đổi nhằm mục đích điều khiển tốc độ động cơ Các bộ phận chủ yếu của biến tần bao gồm các bộ lọc, bộ chỉnh lưu cũng như bộ nghịch lưu IGBT và mạch điều khiển

Bộ chỉnh lưu: Bộ chỉnh lưu (diode) giống như các bộ chỉnh lưu khác trong bộ nguồn, trong đó điện áp xoay chiều được biến đổi thành một chiều Điện áp sau khi chỉnh lưu đi qua tụ lọc sẽ có điện áp phẳng, ổn định để cấp nguồn cho IGBT.

Bộ nghịch lưu: Thiết bị IGBT là bộ phận quan trọng của biến tần, đảm bảo chuyển mạch nhanh, cho hiệu xuất cao IGBT được điều khiển kích mở theo trình tự lập trình sẵn.

Phần điều khiển: Phần điều khiển có chức năng đảm bảo kết nối với mạch ngoại vi nhận tín hiệu đưa vào IC chính để điều khiển biến tần theo cấu hình và cài đặt được lập sẵn của người sử dụng. Phần điều khiển bao gồm các bộ phận:

- IC chính đảm nhiệm vai trò để xử lý thông tin và điều khiển biến tần

- Ngõ vào analog: nhận tín hiệu điện áp 4 – 20mA hoặc điện áp 0 – 10V

- Ngõ vào số: để kích cho biến tần chạy

- Ngõ ra analog: đảm nhiệm vai trò kết nối với thiết bị ngoại vi khác để giám sát hoạt động của biến tần

- Ngõ ra số: xuất tín hiệu chạy, cảnh báo… d Nguyên lý hoạt động

Trước khi tìm hiểu nguyên lý hoạt động của biến tần, chúng ta nên biết rõ để thay đổi được tốc độ của động cơ có thể sử dụng những phương pháp nào?

Cho đến hiện nay thì có 3 phương pháp chính có thể sử dụng là:

- Cách 1: Thay đổi số cực động cơ P

- Cách 2: Thay đổi hệ số trượt s

- Cách 3: Thay đổi tần số f của điện áp đầu vào

Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc cơ bản của biến tần

Trong đó, 2 phương pháp đầu khó thực hiện và không mang lại hiệu quả cao Phương pháp thay đổi tốc độ động cơ bằng cách thay đổi tần số là phương pháp hiệu quả nhất.

- Tín hiệu vào là điện áp xoay chiều một pha hoặc ba pha Bộ chỉnh lưu có nhiệm biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều.

- Bộ lọc có nhiệm vụ sang phẳng điện áp một chiều sau chỉnh lưu.

- Nghịch lưu có nhiệm vụ biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều có tần số có thể thay đổi được Điện áp một chiều được biến thành điện áp xoay chiều nhờ việc điều khiển mở hoặc khóa các van công suất theo một quy luật nhất định.

- Bộ điều khiển có nhiệm vụ tạo tín hiệu điều khiển theo một luật điều khiển nào đó đưa đến các van công suất trong bộ nghịch lưu Ngoài ra nó còn có chức năng sau:

 Theo dõi sự cố lúc vận hành

 Xử lý thông tin từ người sử dụng

 Xác định thời gian tăng tốc, giảm tốc hay hãm

 Xác định đặc tính – momen tốc độ

 Xử lý thông tin từ các mạch thu thập dữ liệu, kết nối với máy tính.

- Mạch kích là bộ phận tạo tín hiệu phù hợp để điều khiển trực tiếp các van công suất trong mạch nghịch lưu Mạch cách ly có nhiệm vụ cách ly giữa mạch công suất với mạch điều khiển để bảo vệ mạch điều khiển.

- Màn hình hiển thị và điều khiển có nhiệm vụ hiển thị thông tin hệ thống như tần số, dòng điện, điện áp,… và để người sử dụng có thể đặt lại thông số cho hệ thống Các mạch thu thập tín hiệu như dòng điện, điện áp, nhiệt độ,… biến đổi chúng thành tín hiệu thích hợp để mạch điều khiển có thể xử lý được Ngài ra còn có các mạch làm nhiệm vụ bảo vệ khác như bảo vệ chống quá áp hay thấp áp đầu vào…

- Các mạch điều khiển, thu thập tín hiệu đều cần cấp nguồn, các nguồn này thường là nguồn điện một chiều 5, 12, 15VDC yêu cầu điện áp cấp phải ổn định Bộ nguồn có nhiệm vụ tạo ra nguồn điện thích hợp đó Sự ra đời của các bộ vi xử lý có tốc độ tính toán nhanh có thể thực hiện các thuật toán phức tạp thời gian thực, sự phát triển của các lý thuyết điều khiển , công nghệ sản xuất IC có mức độ tích hợp ngày càng cao cùng với giá thành của các linh kiện ngày càng giảm dẫn đến sự ra đời của các bộ biến tần ngày càng thông minh có khả năng điều khiển chính xác, đáp ứng nhanh và giá thành rẻ.

Nguồn điện xoay chiều một pha hay ba pha được chỉnh lưu, sau đó lọc thành nguồn điện một chiều bằng phẳng nhờ tụ điện và bộ chỉnh lưu cầu diode Nhờ vậy, cos(ɣ) - hệ số công suất biến tần có giá trị không phụ thuộc vào tải và có Min=0.96.

Cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất là thiết bị điện tử chuyển đổi tín hiệu áp suất sang tín hiệu điện, thường được dùng để đo áp suất hoặc các ứng dụng có liên quan đến áp suất.

Hình 2.4 Cảm biến áp suất đường ống

Cảm biến áp suất đường ống nước được ứng dụng phổ biến trong việc giám sát áp suất Trong hệ cung cấp nước, xử lý nước thải, chữa cháy, hệ thống đường nước lạnh, đường áp gas, khí nén… và rất nhiều ứng dụng khác nữa Bằng giám sát áp suất nước giúp vận hành theo yêu cầu, chức năng của hệ thống Cảnh báo khi có sự thay đổi áp suất nước đưa tín hiệu về bộ điều khiển tại chỗ hoặc trung tâm để xử lý, nhằm giám sát khắc phục sự cố sớm nhất.

2.2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Hình 2.5 Cấu tạo cảm biến áp suất

Cấu tạo của cảm biến áp suất màng bao gồm:

- Phần đầu: được làm bằng thép không gỉ, tiếp xúc đều

- Bên trong: là một màng cảm biến và một bộ khuếch đại tín hiệu điện.

Hình 2.6 Nguyên lý hoạt động của cảm biến áp suất

Giả sử khi áp suất dương (+) đưa vào thì lớp màng sẽ căng lên từ trái sang phải, còn khi đưa vào áp suất âm (-) thì lớp màng sẽ căng ngược lại Tùy theo độ biến dạng của lớp màng mà bộ xử lý bên trong sẽ biết được giá trị áp suất đang là bao nhiêu Chính nhờ sự thay đổi này tín hiệu sẽ được xử lý và đưa ra tín hiệu để biết áp suất là bao nhiêu

Lớp màng của cảm biến sẽ chứa các cảm biến rất nhỏ để phát hiện được sự thay đổi Khi có một lực tác động vào thì lớp màng sẽ bị thay đổi theo chiều tương ứng với chiều của lực tác động Sau đó các cảm biến sẽ so sánh sự thay đổi đó với lúc ban đầu để biết được nó đã biến dạng bao nhiêu %

Từ đó, sẽ xuất ra tín hiệu ngõ ra tương ứng Các tín hiệu ngõ ra có thể là 4-20mA hoặc 0-10V tương ứng với áp suất ngõ vào.

Máy bơm nước ly tâm

Máy bơm ly tâm(Centrifugal pump), là một loại máy bơm thủy lực cánh dẫn, hoạt động nhờ cánh bơm, cơ năng của máy chuyển sang năng lượng thủy động của dòng ra Từ đó mà nước được dẫn vào tâm quay của cánh bơm và nhờ lực ly tâm đẩy nước ra ngoài các mép cánh bơm

Có nhiều cách phân loại máy bơm ly tâm:

- Dựa vào hình dạng vỏ máy bơm: bơm hình xoắn ốc (volute pump) và bơm khuếch tán (diffuser pump)

- Dựa vào số lượng đầu hút: bơm đầu hút đơn (single suction pump) và bơm đầu hút đôi (double suction pump)

- Ngoài ra còn có bơm đơn cấp hay còn gọi là bơm một tầng cánh (single- stage pump) và bơm đa cấp hay còn gọi là bơm đa tầng cánh (multi- stage pump).

- Dựa vào phương trục máy: máy trục ngang và trục đứng

Hình 2.7 hình ảnh máy bơm ly tâm trục đứng và trục ngang

2.3.3 Máy bơm ly tâm trục đứng

Máy bơm ly tâm trục đứng là loại máy bơm ly tâm đa tầng cánh (Vertical Centrifugal pumps) Nó là dòng máy bơm có cấu tạo thân thẳng đứng, thường hay sử dụng để bơm nước cho các tòa nhà, hệ thống phòng cháy chữa cháy, hệ thống nước trong nhà máy cần áp lực mạnh (máy bơm cao áp).

Về cấu tạo cơ bản thì các loại máy bơm ly tâm trục đứng sẽ gồm có các bộ phận sau:

- Guồng máy bơm: thường làm bằng inox, một số có cấu tạo bằng gang.

- Cốt bơm: là bộ phận nối cánh và motor.

- Cánh máy bơm: là một lớp các cánh được sắp xếp trật tự, mỗi loại máy bơm sẽ có số lượng cánh khác nhau, kích thước cánh khác nhau Cánh bơm thường được làm bằng đồng, nhựa, inox, máy bơm ly tâm trục đứng thuộc dòng máy bơm cánh hở.

- Động cơ điện: là bộ phận giúp cho cánh bơm có thể chuyển động và hút – đẩy nước đi.

- Đầu ra – đầu vào: được lắp đặt với đường ống dẫn bằng PVC hoặc mặt bích (gang, inox).

− Rọ bơm: hay còn gọi là luppe, dùng trong trường hợp bơm hút nước từ bể chứa.

− Giữa trục của cánh và trục motor điện có một khớp nối, khớp nối này sẽ tiện cho việc bảo trì, thay thế trong trường hợp motor hoặc guồng bơm bị hư hỏng

Hình 2.8 hình ảnh cấu tạo máy bơm ly tâm trục đứng

2.3.3.2 Nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm trục đứng

Cũng tương tự như các dòng máy bơm ly tâm khác đó chính là sử dụng lực ly tâm để làm nước chuyển động từ đầu hút đi đến đầu xả Khi động cơ hoạt động, trục của động cơ sẽ ăn khớp với trục cánh kéo theo cánh quạt của máy bơm quay Chất lỏng cấp cho đầu vào của máy sẽ bị hút mạnh vào trong guồng máy bơm Chất lỏng sẽ bị lực ly tâm đẩy, xoắn và bắn ra ngoài đầu mép cánh bơm, theo lực ly tâm di chuyển lên trên, tới đầu ra của máy bơm và di chuyển ra ngoài Trong quá trình nước bị tác dụng của lực ly tâm, thì khi đó bên trong guồng bơm sẽ có áp suất chênh lệch với áp suất bên ngoài, từ đó mà chất lỏng tiếp tục bị hút vào bên trong guồng bơm.

THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ TÍNH CHỌN THIẾT BỊ

Sơ đồ khối hệ thống

3.1.1 Sơ đồ bố trí hệ thống cấp nước trực tiếp

Hình 3.1 sơ đồ bố trí hệ thống cấp nước trực tiếp

- PS: cảm biến áp suất để nhận tín hiệu áp suất trên ống

- Bình tích áp: được sử dụng để tích áp lực và bù lại áp lực vào hệ thống đường ống khi giảm xuống, bảo vệ cũng như tăng tuổi thọ cho máy bơm.

3.1.2 Sơ đồ hệ thống điều khiển

KHỐI BIẾN TẦN FR-E720 KHỐI NGUỒN

KHỐI CẢM BIẾN KHỐI NÚT NHẤN

Hình 3.2 sơ đồ khối hệ thống điều khiển

1.Khối nguồn: chức năng cung cấp nguồn thích hợp cho các thiết bị trong hệ thống như nguồn 24VDC, 220VAC hay nguồn 3 pha 380VAC

2 Khối nút nhấn, công tắc vị trí : là các thiết bị ngõ vào ON/OFF của biến tần giúp bộ điều khiển nhận biết được yêu cầu và công tắc vị trí để chuyển chế độ hoạt động của bơm.

3 khối cảm biến: truyền tín hiệu Analog của cảm biến áp suất vào biến tần, giúp biến tần biết được áp suất hiện tại trong đường ống

4 khối biến tần: là bộ điều khiển trung tâm có chức năng điều khiển hệ thống hoạt động.

5 khối trung gian: là các rơ le trung gian, contactor, các chức năng truyền tải tín hiệu từ khối điều khiển sang khối động lực.

6 khối đèn báo: gồm các đèn báo dùng để báo hiệu trạng thái hoạt động của hệ thống.

7 khối bơm: một bơm 3 pha 380VAC là cơ cấu chấp hành trong hệ thống, dùng để bơm nước đáp ứng theo áp suất đề bài.

Hệ thống điều khiển áp suất nước tòa nhà có thể đáp ứng được lưu lượng tối đa là 20m 3 /h, có nhiệm vụ duy trì áp suất trong đường ống ở mức 4 bar bằng điều khiển bơm chạy theo yêu cầu đề bài.

Bộ điều khiển trung tâm là biến tần FR-E720 có nhiệm vụ đọc các tín hiệu vào(khối cảm biến, khối trung gian), tùy theo tín hiệu vào mà biến tần xử lý tín hiệu điều khiển cơ cấu chấp hành của hệ thống bao gồm khối bơm để duy trì áp suất đường ống và khối đèn báo trạng thái hệ thống.

Biến tần đọc tín hiệu áp suất ngõ vào và điều khiển khối bơm theo áp suất ngõ vào, nếu áp suất thấp thì chạy bơm với giới hạn trên PID, khi áp suất tăng dần thì chạy bơm với giới hạn dưới PID, điều khiển tốc độ của động cơ bơm duy trì được áp suất 4 bả trên đường ống. Đồng thời trong quá trình hoạt động, biến tần sẽ thực hiện kiểm tra và xử lý các lỗi quá tải của động cơ bơm trong quá trình vận hành Khi lỗi xảy ra, biến tần sẽ đóng tiếp điểm rơ le trong biến tần báo lỗi và ngắt động cơ bơm.

Sơ đồ đấu dây động lực và điều khiển

Ta có sơ đồ đấu dây các thiết bị ngõ ra với các bộ điều khiển biến tần như sau:

Hình 3.3 Sơ đồ đấu dây biến tần

Các tiếp điểm rơ le trung gian kết nối với các cuộn dây contactor K, các cuộn dây rơ le và các nút nhấn, các đèn báo theo sơ đồ đấu dây

Hình 3.4 sơ đồ kết nối rơ le, contactor ,nút nhấn và đèn báo

Tiếp điểm chính của biến tần và contactor kết nối với động cơ ba pha theo sơ đồ đấu dây sau đây:

Hình 3.5 sơ đồ đấu dây mạch động lực

Tính toán chọn các thiết bị

3.3.1 Bộ điều khiển biến tần FR-E720

Với tải máy bơm này thì động cơ làm việc ở chế độ dài hạn và momen khởi động không lớn Do đó dòng biến tần FR-E720 của Mitsubishi được thiết kế đặc biệt để ứng dụng trong các hệ thống cấp nước có yêu cầu tự động điều chỉnh áp suất ổn định.

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

Chọn biến tần theo công suất của động cơ Động cơ 15KW do đó biến tần cần chọn có mã hiệu FR-E720-15K.

Tra mã biến tần tham khảo tại: https://codienhaiau.com/product/bien-tan-3-pha-mitsubishi-fr-e720- 15k/

3.3.2 Tính chọn bơm ba pha

Hệ thống bơm nước cung cấp cho tòa nhà 33 tầng, trung bình mỗi tầng có chiều cao h=3m→ chiều cao tòa nhà h3 x 3mm.

Với yêu cầu đảm bảo kỹ thuật, chiều cao mực nước máy≥20% chiều cao tòa nhà nên chọn chiều cao cột áp máy bơm ≥ 120m.

Hệ thống có thể cung cấp lưu lượng nước Q m 3 /h

Theo bảng tra chọn bơm của hãng Pentax tham khảo tại địa chỉ: http://pentaxitaly.com/bom-truc-dung-pentax/pentax-msvb-4-

Bảng 3.1 Bảng chọn động cơ PENTAX

Ta chọn mã bơm Máy Bơm Trục Đứng của PENTAX MSVB 4/15 có công suất 20HP 15KW 3pha có các thông số sau:

P HP, Q= 24m 3 /h, chiều cao mực nước H= 125,8m.

3.3.3 Tính chọn cảm biến áp suất

Cảm biến áp suất cần đáp ứng được:

- Ngõ ra dạng áp từ : 0 – 10VDC

- Theo yêu cầu đề bài ổn định áp suất từ 4bar

- Môi trường làm việc là: nước sinh hoạt

Tra mã cảm biến áp suất tham khảo tại: https://sensors.vn/san-pham/cam-bien-ap-suat/cam-bien-ap-suat- layher-10-bar-type-814-010-5055.html

Ta chọn cảm biến áp suất có mã LAYHER 10 BAR TYPE 814 010( 10Bar, 0 – 10V) của hãng LAYHER AG - GERMANY.

Dòng điện chảy qua rơle nhiệt là:

Trong đó k 1,2 1,4    Chọn k 1,3  Suy ra: I RN 8,278 A

Mã rơle nhiệt Khoảng điều chỉnh dòng điện (A)

Bảng 3.2 Bảng chọn mã relay nhiệt của hãng Fuji

Theo bảng tra mã rơle nhiệt 3 pha của hãng Fuji trên bảng 3.2, ta chọn rơ le nhiệt mã TR-N2 hoặc TR-N2/3.

- Chọn điện áp cho contactor:

URN  Ulưới Với: Ulưới: Điện áp của lưới cấp cho động cơ bơm (380V)

- URN: Điện áp định mức contoctor Vậy chọn điện áp contactor

- Ta có dòng định mức qua động cơ bơm đã tính là:

Ta chọn contactor có: Icontactor  k Iđm (k =1,21,5)

Bảng tra các mã contactor của hãng LS tham khảo tại: https://dongnguyenelectric.com/contactor-khoi-dong-tu-ls

Mã Contactor Dòng điện định mức

Bảng 3.3 Bảng chọn contactor 3 pha của hãng LS

Theo bảng 3.3 ta chọn loại contactor mã MC-50a (có thể chọn MC- 65a hoặc lớn hơn nhưng tốn chi phí cao)

Bảng tra các mã MCCB của hãng LS tham khảo tại: https://dongnguyenelectric.com/contactor-khoi-dong-tu-ls

Bảng 3.6: Bảng mã và dòng điện MCCB của hãng LS

Mã MCCB Dòng điện định mức (A)

Bảng 3.4 Bảng chọn MCCB của hãng LS

Theo bảng ta chọn loại MCCB mã ABN53c – 50A nhưng do đã chọn contactor MC-50a (50A) nên chọn lại MCCB có mã ABN53c-50A.

Bảng tra các mã MCCB của hãng LS tham khảo tại: https://dongnguyenelectric.com/contactor-khoi-dong-tu-l

Mã MCCB Dòng điện định mức (A)

Bảng 3.5: Bảng chọn MCCB của hãng LS

Theo bảng ta chọn loại MCCB mã ABN103c-75A

3.3.8 Tính chọn dây cho mạch động lực

Tham khảo cách chọn dây tại: https://thuanphong.vn/huongdan- cach-tinh-suc-chiu-tai-cua-day-dien-cadivi

Cách chọn tiết diện dây được tính theo công thức:

S: là tiết diện dây dẫn (mm 2 )

J: là mật độ dòng điện cho phép (A/mm 2 ) Đối với dây đồng khoảng 5A/mm 2

I: là dòng điện chạy qua dây dẫn (A)

Với dòng điện định mức của bơm là 13,544A  tiết diện dây dẫn là:

Theo quy cách của hãng Cadivi sản suất các dây điện có tiết diện như sau:

Do đó ta chọn dây có tiết diện 6mm 2

Sơ đồ lắp đặt thiết bị

Các thiết bị được lắp đặt trong tủ điện như hình dưới

NGUỒN NÚT NHẤN ĐÈN DÂY ĐỘNG LỰC

Hình 3.6 sơ đồ lắp đặt thiết bị điện trong tủ

Tổng hợp các thiết bị chính trong hệ thống và giá tham khảo

Sau đây là bảng giá tham khảo các thiết bị chính trong hệ thống:

STT Thiết bị SL Tổng

00 https:// codienhaiau.co m/product/bien- tan-3-pha- mitsubishi-fr- e720-15k/

0 https:// sensors.vn/san- pham/cam-bien- ap-suat/cam- bien-ap-suat- layher-10-bar- type-814-010-

000 http:// pentaxitaly.com/ bom-truc-dung- pentax/pentax- msvb-4-15.html

1 310.000 https:// dongnguyenelectric. com/contactor-khoi- dong-tu-ls

0 https:// dongnguyenelec tric.com/ contactor-khoi- dong-tu-ls

1 768.000 https:// dongnguyenelec tric.com/ contactor-khoi- dong-tu-ls

0 https:// dongnguyenelec tric.com/ contactor-khoi- dong-tu-ls

3 114.000 https:// maybompanaso nic.net/bang- gia-thiet-bi- cong-tac-nut- nhan- hanyoung.html

CR-252 maybompanaso nic.net/bang- gia-thiet-bi- cong-tac-nut- nhan- hanyoung.html

0 https:// hadra.com.vn/ bang-bao-gia- vo-tu-dien-son- tinh-dien-gia-tot- nhat-thi-truong- 500.html

CHƯƠNG 4: CÀI ĐẶT THÓNG SỐ BIẾN TẦN

4.1 Yêu cầu của hệ thống

Hệ thống bơm nước sinh hoạt cho tòa nhà 33 tầng cần duy trì áp suất đường ống là 4 bar để cung cấp đủ nước Trên đường ống có gắn cảm biến áp suất để đưa tín hiệu về biến tần Sử dụng bộ điều khiển PID trong biến tần để điều khiển tốc độ của động cơ bơm duy trì được áp suất 4 bar trên đường ống.

Hệ thống hoạt động theo yêu cầu sau:

1 Cấp nguồn, đèn báo 3 pha và đèn STOP-L sáng

Trường hợp không bị lỗi

Chế độ hoạt động AUTO

Nhấn START, đèn RUN-L sáng, bơm hoạt động

Bơm được điều khiển chạy với tốc độ thay đổi theo bộ PID Nhấn STOP, đèn RUN-L tắt, đèn STOP-L sáng, hệ thống dừng hoạt động

3 Chế độ hoạt động MAN

Nhấn START thì Bơm chạy với tốc độ định mức

Nhấn STOP thì Bơm dừng

4 Trường hợp Bơm bị lỗi thì dừng biến tần (bơm dừng hoạt động), đèn ERR-L sáng và RUN-L tắt, đèn STOP-L sáng

5 Khắc phục lỗi sau đó nhấn nút RESET hệ thống trở lại trạng thái ban đầu

4.2 Sơ đồ đấu dây điều khiển ổn định áp suất đường ống bằng biến tần Mitsubishi

Khi cấp nguồn cho mạch điều khiển và mạch động lực đèn báo

3 pha và đèn STOP-L sáng

Chế độ AUTO: Nhấn START cuộn dây RL có điện làm cho RL thường hở đóng lại làm đèn RUN-L sáng , đồng thời RL thường hở bên mạch điều khiển đóng lại làm động cơ chạy, bơm chạy ở chế độ PID là mình cài ở biến tần trả tín hiệu về bơm Khi nhấn STOP thì cuộn dây và khóa RL mở ra thì đèn STOP_L sáng , bơm dừng hoạt động

Chế đọ MAN: Nhấn START cuộn dây K có điện làm cho K thường hở đóng lại làm đèn RUN-L sáng , đồng thời K thường hở bên mạch điều khiển đóng lại làm động cơ chạy định mức , Khi nhấn STOP thì cuộn dây và khóa K mở ra thì đèn STOP_L sáng , bơm dừng hoạt động

Khi bị lỗi thì cuộn dây REAY ở biến tần có điện sẽ thì khóa RELAY ở mạch điều khiển sẽ đóng lại làm ngắt điện đồng thời đèn ERR-L sáng và STOP_L sáng.

4.3 Cài đặt thông số biến tần

Thô ng số (Pr.) Ý nghĩa

2 Tần số tối thiểu 0HZ 0-120HZ

9 Dòng bảo vệ quá tải nhiệt 40A 0-500A

13 Tần số bắt đầu 0HZ 0-60HZ

14 Chọn mô hình tải 1 0: momen không đổi1: momen thay đổi

29 Chọn tăng/giảm tốc 2 Tăng giảm tốc kiểu S

80 Công suất động cơ 15 kW

84 Tần số động cơ 50HZ

267 Chọn giá trị Analog số 4 2

Là chân dao tín hiệu phản hồi từ cảm biến đưa về chân 4 của biến tần (0- 10V)

241 Chọn đơn vị hiển thị đầu vào 2 Đơn vị VDC

129 Dải hệ số tỷ lệ

Thời gian điều khiển tích phân (PID)

131 Giới hạn trên PID 20% Giá trị max của tín hiệu phản hồi từ cảm biến đưa vào chân

132 Giới hạn dưới PID 20% Tần số nhỏ I

Cảm biến áp suất 0-4bar tương ứng với giá trị 0-100% (Giá trị trả về

134 Thời gian vi sai PID 1s 0.01-10S

150 Mức độ phát hiện quá dòng ra

152 Mức phát hiện không có dòng 5% 0-50%

160 Chọn hiển thị thông số 0

Hiển thị thông số đơn giản và mở rộng

244 Chọn hoạt động làm mát 1

Luôn on khi biến tần chạy Và on/off tùy thuộc vào nhiệt độ khi biến tần dừng

250 Chọn chế độ dừng 50s Dừng sau 50s

251 Bảo vệ pha đầu ra 1 Có bảo vệ

872 Bảo vệ pha đầu vào 1 Có bảo vệ

261 Chọn cách dừng khi mất điện

2 Khi mất điện hay thấp áp biến tần giảm tốc để dừng lại

Khi có điện biến tần tăng tốc lại

CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1.1 Kết quả đạt được Đồ án của em đã hoàn thành đúng với tiến độ đề ra, đáp ứng được cơ bản các yêu cầu đặt ra trong nhiệm vụ thiết kế Trong quá trình nghiên cứu và làm đồ án, em đã đạt một số kết quả:

- Tính toán, chọn thiết bị và thiết kế thành công tủ điện điều khiển cho hệ thống.

- Hiểu được nguyên lý hoạt động của hệ thống Vận hành và điều khiển được hệ thống.

Tìm hiểu về cách cài đặt và vận hành biến tần ứng dụng trong điều khiển ổn định áp suất cho hệ thống.

Do chưa có kinh nghiệm nên việc lựa chọn thiết bị cho hệ thống và chương trình điều khiển có thể chưa được tối ưu.

5.2 Hướng giải quyết và phát triển

- Khảo sát thực tế những máy móc và công nghệ mới hiện nay, để cải tiến năng xuất của hệ thống cấp nước

- Đưa mô vào ứng dụng để khắc phục những lỗi thực tế (tác nhân bên ngoài tác động vào).

CÀI ĐẶT THÓNG SỐ BIẾN TẦN

Yêu cầu của hệ thống