Đồ Án Điện công nghiệp 2

đây là đồ án điện công nghiệp 2 của đh gtvt tp hcm, đề tài về hệ thống xử lý nước, đã qua được và đạt điểm ká cao, các bạn có thể tham khảo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ



ĐỀ TÀI : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ

NƯỚC TINH CHO TTTM

Giảng viên hướng dẫn:TS Nguyễn Ngọc Lan Nhóm sinh viên thực hiện : NHÓM 01

1: TRẦN ĐÌNH ĐÔNG : 2231031217 2: ĐẶNG THẾ THẮNG: 2231031203 3: VŨ GIA BẢO: 2231031213

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 11 tháng 11 năm 2023

1

LỜI CẢM ƠN Ngày nay cùng với sự phát triển không ngừng của khoa học và kỹ thuật, kỹ thuật tự động hóa, điện công nghiệp đã cho phép con người ứng dụng trong mọi lĩnh vực sản xuất Cùng với sự phát triển đó thì nghành công nghiệp điện đóng vai trò quan trọng trong quá trình phát triển nền công nghiệp nước nhà

Công nghiệp hóa diễn ra nhanh chóng nên như cầu về nước ngọt và vấn đề vệ sinh

an toàn thực phẩm và đảm bảo sức khỏe con người đã và đang trở thành vấn đề nóng bỏng và cấp thiết Chính vì vậy, việc cung cấp nguồn nước cấp sạch đã trở thành nhu cầu cấp thiết của người dân trong cuộc sống sinh hoạt hàng ngày cũng như của các doanh nghiệp trong quá trình lao động sản xuất

Trong thời gian học tập tại trường Đại Học Giao Thông Vận Tải TP HCM, chúng

em đã được các thầy cô của trường mang hết tâm huyết, lòng nhiệt thành và chuyên môn giảng dạy đã giúp em hoàn thành tốt chương trình đào tạo tại trường

Cảm ơn cô TS Nguyễn Ngọc Lan đã hướng dẫn tận tình trong kỳ thực tập quan trọng này được hoàn thành tốt đẹp

Chân thành cảm ơn đội ngũ ban quan lý và các kỹ sư tại TTTM EMART Phan Huy Ích, Gò Vấp, đã hỗ trợ cung cấp tài liệu cho đề tại

Bên cạnh đó, Chúng em cũng xin cảm ơn những bạn đồng hành và luôn hỗ trợ nhau trong suốt quá trình thực hiện đề tài

Tuy nhiên, Trong quá trình thực hiện đề tài này không tránh khỏi những sai sót, chúng

em kính mong Quý Thầy, Cô thông cảm và góp ý để đề tài nhóm hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn ạ!

2

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC TINH 5

1.1 Tổng quan hệ thống cấp nước sinh hoạt trung tâm thương mại 5

1.2 Hệ thống cấp nước cho khu nấu nướng ăn uống 7

1.2.1 Hệ thống bơm cấp 7

1.2.2 Hệ thống xử lý nước tinh 7

1.3 Hệ thống cấp nước khu công cộng 9

1.4 Mục đích chọn đề tài 9

1.6 Ý nghĩa của đề tài 10

CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC TINH 12

2.1 Tính toán thiết kế hệ thống lọc 12

2.1.1 Lưu lượng cấp cho hệ thống 12

2.1.2 Áp suất cấp cho hệ thống hoạt động 12

2.1.3 Lựa chọn và thiết kế lọc 12

2.2 Tính toán thiết kế hệ thống điện 13

2.2.1 Tính toán tủ điện 13

2.2.2 Các thiết bị điện sử dụng trong hệ thống 15

2.2.3 Cấu tạo bơm 16

2.2.4 Hệ thống tủ điện điều khiển 18

2.3 Hệ thống van và đường ống 21

2.4 Phần mềm thiết kế trong đồ án 23

2.4.1 Phần mềm EPLAN Electric P8 23

2.4.2 Phần mềm Autocad 23

2.5 Sơ đồ điện hệ thống mạch điện 24

2.6.Nguyênn lý hoạt động 28

CHƯỜNG 3 :KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC TINH 30

3.1 Kết luận 30

3.1.1 Đánh giá hiệu suất của phương pháp 30

3.1.2 Điểm mạnh và điểm yếu của phương pháp 30

3.2 Hướng phát triển của đề tài 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

3

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1 Sơ đồ tổng quan hệ thống cấp nước TTTM 5

Hình 1 2 Bể chứa sinh hoạt tầng hầm

Hình 1 3 Sơ đồ tổng quan bể chứa 6

Hình 1 4 Hình ảnh tổng quan bơm nước cấp khu nấu nướng 7

Hình 1 5 Hình ảnh tổng quan hệ thống lọc tinh 7

Hình 1 6 Sơ đồ tổng quan hệ thống lọc tinh 8

Hình 1 7 Sơ đồ hệ thống lọc tinh 8

Hình 1 8 Tổng quan hệ thông bơm cấp khu công cộng 9

Hình 2 1 Bơm trục đứng 4 kw 16

Hình 2 2 Cấu tạo guồng bơm trục đứng 17

Hình 2 3 Thông số ghi trên bơm

Hình 2 4 Cấu tạo guồng bơm trục đứng 18

Hình 2 5 Tủ điện điều khiển 18

Hình 2 6 Tủ điều khiển bơm cấp nước 19

Hình 2 7 Bộ điều khiển mức nước/Omron 19

Hình 2 8 Biến tần Shneider 20

Hình 2 9 PLC Simens S7-1200 21

Hình 2 10Van giảm áp

Hình 2 11 Van 1 chiều và van pilot 22

Hình 2 12 ống dẫn PPR

Hình 2 13 Phần mềm Eplan p8 23

Hình 2 14 Phần mềm Autocad 23

Hình 2 15 Mạch động lực 24

Hình 2 16 Mạch cấp nguông điều khiển 24

Hình 2 17 Mạch điều khiển 1 25

Hình 2 18 Mạch điều khiển 2 25

Hình 2 19 Mạch điều khiển 3 26

Hình 2 20 Mạch điều khiển 4 26

Hình 2 21 Mạch điều khiển 5 27

Hình 2 22 Mạch điều khiển 6 27

4

MỞ ĐẦU Hiện nay trên địa bàn Thành Phố Hồ Chí Minh các dự án trung tâm thương mại rất nhiều Để vận hành một tốt một trung tâm thương mại cao cấp như Emart cần rất nhiều các hệ thống bên trong như: Hệ thống điện, hệ thống PCCC, hệ thống thang máy, hệ thống cấp thoát nước thải, hệ thống quản lý bãi xe, hệ thống điều khiển thông gió, hệ thống cấp nước sinh hoạt…vv

Câu hỏi đặc ra là làm thế nào người ta có thể cung cấp nước sạch cho TTTM với nhiều tầng diện tích mặt sàn rất lớn và đảm bảo áp suất ổn định, vì thời gian hạn chế nhóm cũng đang vừa học vừa làm nên không thể chọn các đề tài mang tính đột phá hay sáng tạo mới

đó là lý do nhóm chúng em muốn nghiên cứu và tìm hiểu về hệ thống cấp nước sinh hoạt cho một trung tâm thương mại mà chúng em đang trực tiếp thi công như TTTM Emart Kiến thức chuyên môn còn hạn chế, thời gian thực hiện có hạn Nhóm chỉ nghiên cứu tổng quan, đưa ra ưu điểm và mức độ lợi ích đối với hệ thống cấp xử lý nước cho TTTM Emart

Lý thuyết: Hướng nghiên cứu đề tài tập trung trình bày về các quy chuẩn quy định, sơ

đồ nguyên lý hệ thống, kiểm tra đánh giá, tính toán và chọn thiết bị bơm, lắp đặt tủ điều khiển Mục tiêu nhóm chọn đề tài “tính toán thiết kê hệ thống xử lý nước tinh cho TTTM Emart ” nhằm mục đích: Vận dụng lại kiến thức đã học cùng với kinh nghiệm khảo sát, vận hành thi công thực tế từ đó mô phỏng lại đưa vào thực tiễn nhằm tạo ra công cụ giúp hỗ trợ người dùng vận hành hiệu quả, ít tốn kém thời gian, nhân lực giúp

 Các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành

 Kinh nghiệm thi công và vận hành hệ thống thực tiễn

Khắc phục tình trạng nước yếu, sử dụng liên tục và xuyên suốt nhằm mang lại tính ổn định về áp lực nước đầu ra và nhu cầu sinh hoạt cho trung tâm thương mại

Một phần cũng là vì luân văn tốt nghiệp là một thứ rất có ý nghĩa đối với bất kỳ sinh viên nào Nó là thành quả kết tinh từ tất cả những kiến thức mà sinh viên đã được học, được chau chuốt rèn luyện ở trường

5

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC TINH CHO

TTTM 1.1 Tổng quan hệ thống cấp nước sinh hoạt trung tâm thương mại

Nước sinh hoạt là loại nước được sử dụng hàng ngày cho nhu cầu sinh hoạt như tắm rửa, giặt giũ, nấu nướng,… thường không sử dụng để ăn, uống trực tiếp Nước sinh hoạt sạch (nước sạch) là nước đạt tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia TCVN 33: 2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống và công trình

Vì vậy, Để cung cấp nước cho TTTM, các kỹ sư đã thiết kế và thực hiện theo mô hình tổng quan như sau:

Hình 1 1 Sơ đồ tổng quan hệ thống cấp nước TTTM Qua sơ đồ tổng quan ta thấy hệt thống cấp nước sinh hoạt cho TTTM gồm 2 hệ thống chính:

 Hệ thống cấp nước cho khu nấu nướng và ăn uống

 Hệ thống cấp nước cho khu công công ( hệ thống nước nhà vệ sinh, hệ thống nước cho chiller và nước cho pccc)

6

 Bể chứa nước tầng hầm

Bể chứa nước hầm với thể tích 500m3 được xây bằng bê tông lát gạch chịu áp lực và công suất lớn làm bể chứa dự trữ nước cho toàn bộ TTTM bao gồm nước khu công cộng, khu ăn uống và hệ thống pccc Nước được cấp từ đồng hồ thủy cục được đẫn vào bễ chứa

Hình 1 3 Sơ đồ tổng quan bể chứa Hình 1 2 Bể chứa sinh hoạt tầng hầm

 Hệ thống bơm bao gồm bơm tăng áp, bơm cấp nước

 Các hệ thống van một chiều van, giảm áp, van khóa

 Hệ thống bình tích áp

 Do đặc thù về vệ sinh an toàn thực phẩm, nên hệ thống nước phục vụ cho ăn uống phải được đưa qua hệ thống lọc tinh mới được cấp tới khu vực ăn uống

 Vận tốc nước chọn trung bình là 2 m/s Có được lưu lượng cấp cho từng khu vực

ta sẽ tính được tiết diện đường ống là DN 80 trục chính, sữ dụng ông PPR

1.2.2 Hệ thống xử lý nước tinh

Hình 1 5 Hình ảnh tổng quan hệ thống lọc tinh

8

Đặc điểm:

 Hệ thống bao gồm các bơm cấp nước

 Các hệ thống van một chiều van, giảm áp, van khóa, bình tích áp

 Hệ thống phao chống tràn, chống cạn

 Các hệ thống cột lọc, màng lọc, xử lý nước sơ cấp

 Bộ xử lý đo thông số nước dầu ra và đầu vào

Hình 1 6 Sơ đồ tổng quan hệ thống lọc tinh

Hình 1 7 Sơ đồ hệ thống lọc tinh

9

1.3 Hệ thống cấp nước khu công cộng

Hình 1 8 Tổng quan hệ thông bơm cấp khu công cộng

Đặc điểm:

 Tất cả các tầng của TTTM đều xài chung một bồn cấp nước phía trên mái nhà và một bồn nước ngầm cấp phía dưới, cùng với một hệ thống máy bơm nước dùng chung

 Ở các tầng phía dưới do áp lực cao sẽ dùng thêm van giảm áp để giảm áp lực, thường là 2 bar Các tầng gần mái do gần bồn nước mái nhà, nên áp lực thấp có thể sẽ lắp thêm bơm tăng áp để đảm bảo áp lực nước cấp

 Vận tốc nước chọn trung bình là 2 m/s Có được lưu lượng cấp cho từng khu vực

ta sẽ tính được tiết diện đường ống

 Sử dụng hệ thống ống dẫn nước bằng PPR đườn kính DN80

1.4 Mục đích chọn đề tài

Hiện nay, mặc dù chương trình cung cấp nước sạch đã được thực hiện mạnh mẽ nhưng vẫn chưa đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng nước sạch sinh hoạt của TTTM Chúng tôi chọn đề tài với mong muốn đem nước sạch đến cho tất cả mọi người Hệ thống được thiết

kế sử dụng công nghệ lọc và thẩm thấu ngược với nhiều ưu điểm như:

 Lọc gần như hoàn toàn bụi min, các kim loại nặng trong nước

 Nước sau khi xử lý qua hệ thống đảm bảo QCVN 01:2009/BYT về nước uống

 Kích thuớc của hệ thống gọn nhỏ, cấu trúc đơn giản nên không tốn mặt bằng lắp đặt - Quy trình vận hành đơn giản, không cần nhiều nhân công

 Cấu trúc và vật liệu lọc đồng nhất và sử dụng phương pháp lọc cơ học nên không làm biến đổi tính chất hóa học của nguồn nước

 Vật liệu của màng lọc không xâm nhập vào nguồn nước, đảm bảo độ tinh khiết trong suốt quy trình xử lý

10

 Có thể thay thế được nhiều quá trình hóa lý truyền thống: lọc, chưng cất, trao đổi ion trong quy trình xử lý nước Do công nghệ lọc lại nhiều hiệu quả nhưng vẫn còn khá mới mẻ và chủ yếu chỉ mới được áp dụng trong các máy lọc nước nhỏ gia đình ở Việt Nam, chưa ứng dụng nhiều cho các hệ thống lớn, đáp ứng nhu cầu nước sinh hoạt cho các khu dân cư Với mong muốn ứng dụng những công nghệ tiến tiến trên thế giới vào đề tài này nên tôi chọn đề tài này:

 Tìm hiểu và mô hình hóa hệ thống xử lý nước - Kết cấu cơ khí - Giải thuật điều khiển hệ thống

1.6 Ý nghĩa của đề tài

Đề tài luận văn hệ thống xử lý nước cấp này có ý nghĩa rất to lớn như củng cố và vận dụng những lý thuyết đã được học trên giảng đường và trong giáo trình áp dụng vào nghiên cứu chế tạo và lập trình hệ thống công nghiệp Nâng cao kiến thức thiết kế và lập trình Trực tiếp tham gia chế tạo và lập trình nâng cao hiểu biết tay nghề trong thiết kế, lắp ráp và lập trình cho thiết bị Hiểu biết các phương pháp áp dụng khoa học - kỹ thuật vào trong từng lĩnh vực cụ thể

Khả năng tìm hiểu, nhìn nhận và đúc rút kinh nghiệm từ các yêu cầu đề ra để có hướng phát mới nhằm nâng cao hiểu quả Đồng thời chúng tối muốn học hỏi những khoa học tiên tiến nhất trên thế giới để có thể góp phần xây dựng cho đất nước ngày càng phát triển hơn, sự phát triển của đất nước không chỉ thể hiện trên con số thu nhập bình quân đầu người mà nó còn thể hiện trên các chỉ số chắm sóc sức khỏe, giáo dục, đường xá,… Thời đại công nghệ 4.0 hiện nay vẫn chưa có nhiều tác động sâu sắc vào đời sống xã hội hiện nay, nên chúng tôi cũng muốn góp một phần vào việc ứng dụng những khoa học công nghệ đó vào đời sống con người, hỗ trợ con người, đặc biệt là đối với người già và trẻ nhỏ Hơn thế nữa, việc chế tạo hệ thống xử lý nước cấp này mang lại một ý nghĩa nhân văn sâu sắc, một đề tài góp phần giúp đỡ, hỗ trợ cho người người dân ở những vùng nông thôn, hải đảo đang thiếu thốn nước sạch sinh hoạt, thể hiện tinh thần lá lành đùm lá rách bao đời nay của dân tộc

1.5 Quy chuẩn nước sinh hoạt QCVN 01: 2009/BYT

QCVN 01: 2009/BYT là quy chuẩn nước sinh hoạt được sử dụng phổ biến tại Việt Nam để làm thước đo cho chất lượng nguồn nước Đây là tiêu chuẩn dành riêng cho nước dùng trong ăn uống và chế biến thực phẩm, vì vậy yêu cầu về chất lượng nguồn nước cũng cao hơn rất nhiều Nước đáp ứng được quy chuẩn này phải đảm bảo sạch khuẩn và mức độ an toàn tốt nhất cho người sử dụng

Đối tượng áp dụng: QCVN 01: 2009/BYT áp dụng cho các cá nhân, cơ quan, tổ chức khai thác, kinh doanh ăn uống Trong đó, bao gồm cả các cơ sở cấp nước tập trung dùng cho mục đích sinh hoạt có công suất từ 1000 m3/ngày đêm trở lên

11

STT Tên chỉ tiêu Đơn vị Giới hạn tối đa

cho phép Phương pháp thử giám sát Mức độ

1 Màu sắc (*) TCU 15 TCVN 6185 - 1996 (ISO 7887 -

1985) hoặc SMEWW 2120 A

2 Mùi vị (*) - Không có mùi,

vị lạ Cảm quan, hoặc SMEWW 2150 B và 2160 B A

3 Độ dục (*) NTU 2 TCVN 6184 - 1996 (ISO 7027 -

1990) hoặc SMEWW 2130 B A

4 Clo dư mg/l Trong khoảng

0,3 - 0,5 SMEWW 4500Cl hoặc US EPA 300.1 A

11 Hàm lượng Florua mg/l 1,5 TCVN 6195 - 1996 (ISO10359 - 1 -

1992) hoặc SMEWW 4500 - F- B

12 Hàm lượng Asen tổng

số mg/l 0,01 TCVN 6626:2000 hoặc SMEWW 3500 - As B B

13 Coliform tổng số Vi khuẩn/

100ml 0 TCVN 6187 - 1,2 :1996 (ISO 9308 - 1,2 - 1990) hoặc SMEWW 9222 A

14 E.coli hoặc Coliform

chịu nhiệt Vi khuẩn/ 100ml 0 TCVN 6187 - 1,2 : 1996 (ISO 9308 - 1,2 - 1990) hoặc SMEWW 9222 A

12

CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN THIẾT KẾ VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG

XỬ LÝ NƯỚC TINH 2.1 Tính toán thiết kế hệ thống lọc

Các thông số thiết kế hệ thống:

− Lưu lượng nước đầu ra: Qp= 10 m3 /h

− Loại nước cấp: sử dụng nước cấp từ thủy cục của thành phố

− Nhiệt độ: 25oC = 298oF

− Tiêu chuẩn nước theo QCVN 01: 2009/BYT

2.1.1 Lưu lượng cấp cho hệ thống

Lưu lượng cấp cần thiết cho hệ thống:

𝑄𝑓 = 𝑁 × 𝑄𝑐 + 𝑄 = 2× 10 + 1 = 21 (m3 /h)

Trong đó:

− 𝑄𝑓: Lưu lượng cấp (m3 /h)

− N: số lọc sử dụng

− Q: Lưu lượng dòng thẩm thấu (m3 /h)

− 𝑄𝑐 : Lưu lượng dòng đậm đặc tối đa của từng lọc (m3 /h)

Với lưu lượng cần thiết là Qf = 21 m3 /h thì ta chọn loại Bơm trục đứng VNCI-VVMT 10-90 có thông số kỹ thuật như sau:

− Công suất: 4 kW

− Điện áp: 380V

− Lưu lượng: 8 – 23 m3 /h

− Cột áp: 67 – 37 m

− Áp lực hoạt động tối đa: 30 bar

− Nhiệt độ tối đa: 70oC

2.1.2 Áp suất cấp cho hệ thống hoạt động

Ta có lưu lượng dòng thẩm thấu thu được theo công thức:

− 𝑃𝑃: áp suất dòng thẩm thấu (bar)

− 𝜋: áp suất thẩm thấu (bar) Từ đó suy ra ta có công thức tính chọn áp suất hoạt động của hệ thống:

𝑃𝑓 = 𝑄 𝐴 × 𝑆 + ∆𝑃𝑓𝑐 2 + 𝑃𝑃 + 𝜋 = 1 0,135 × 7,6 + 1 2 + 0 + 7,8 = 9,27 (𝑏𝑎𝑟)

2.1.3 Lựa chọn và thiết kế lọc

Bộ màng lọc được thiết kế để xử lý cho ra nước đạt tiêu chuẫn về nước sinh hoạt theo Bộ

y tế Lựa chọn lọc UF có mã SFD-2660 có các thông số kỹ thuật sau:

− Áp suất tối đa trong mô đun: 6,25 bar

− Áp suất khí tối đa: 12 nm3 /h

− Độ pH hoạt động: 2 – 11

− Diện tích màng: 33 m2

Nguyên lý hoạt động cơ bản của siêu lọc sử dụng sự phân tách do áp suất của các chất hòa tan từ dung môi thông qua màng bán thấm Mối quan hệ giữa áp suất tác dụng lên dung dịch cần tách và lưu lượng qua màng được mô tả phổ biến nhất theo phương trình Darcy: 𝑄𝑈𝐹 = 𝑇𝑀𝑃 𝜇𝑅𝑡

Trong đó:

− 𝑄𝑈𝐹 là lưu lượng dòng chảy qua màng

− TMP là áp suất xuyên màng (chênh lệch áp suất giữa dòng cấp và dòng thấm)

→Chọn dây dẫn Cadivi Cu/PVC/PVC 3(1x6mm2) + E6mm2, có Icp = 58 (A)

Theo tiêu chuẩn 9207:2012: ta có: k1 = 1, k2 = 0,7

→Chọn dây dẫn Cadivi Cu/PVC/PVC 3(1x4mm2) + E3mm2 có Icp = 45 (A)

Theo tiêu chuẩn 9207:2012: ta có: k1 = 1, k2 = 0,7

+ Kiểm tra điều kiện:

k1×k2×Icp ≥ Itt

1×0,7×45 = 31,5 (A) >16,11 (A) thỏa mãn

 Biến tần :

380 8,05.2 16,11 50

Theo tiêu chuẩn 9207:2012: ta có: k1 = 1, k2 = 0,7

→Ta chọn dây đồng, dây Cu/PVC 2(1x1.5)mm2, có Icp = 24 (A)

+ Kiểm tra điều kiện:

k1×k2×Icp ≥ Itt

15

1×0,7×24 =8 (A) >1.9 (A) thỏa

 Nút nhấn : Udm  220 , V Idm  16 , A Rdm   5 ,

→Chọn nút nhấn Schneider YW1L-M2E11QM3 (R Y ,G)

 Relay trung gian : U dm 220 ,V I dm 16A

→Chọn relay trung gian Schneider 14 chân RY4S-ULAC220-240

 Đèn báo : U dm 220 ,V I dm 16A

→Chọn đèn báo Schneider YW1P-1UQM3 (R Y W G)

2.2.2 Các thiết bị điện sử dụng trong hệ thống

Thiết bị truyền

động

Bơm trục đứng VNCI-VVMT 10-90

Bơm trục đứng VNCI-VVMT 10-90

Schneider ATV212

độ bơm MCCB 3P 25A

Bộ nguồn điều khiển 24V Relay 24VDC

Nhận tín hiệu điều khiển

Bộ relay bảo vệ mức nước OMRON