Đề tài báo cáo nghiên cứu khoa học
TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ XÂY DỰNG NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN TÊN ĐỀ TÀI Ứng dụng Biến tần cho các hệ thống Bơm & Quạt SINH VIÊN: VŨ VĂN THUẦN &ĐẶNG ĐỨC MINH GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:TS.NGUYỄN THIỆN HOÀNG 2 PHẦN MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BƠM - QUẠT VÀ ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN TRONG HỆ THỐNG BƠM VÀ QUẠT I.Tầm quan trọng của hệ thống bơm và quạt. Bơm,quạt là những máy rất quan trọng và có ứng dụng rộng rãi để vận chuyển nguyên liệu và năng lượng trong các hệ thống công nghệ.Không có bơm , quạt chắc chắn không sẽ không thực hiện được các quá trình liên tục để sản suất ra những sản phẩm cần thiết như:sợi hóa học,thức ăn tổng hợp,xà phòng,phân đạm ,sơn,xăng dầu;các nguyên liệu quan trọng cho quá trình chế tạo máy như sắt thép,kim loại màu;các thuốc quan trọng nhu kháng sinh;các vật liệu xây dựng cần thiết như xi măng hay là trong các hệ thống cấp thoát nước thì ở đó có những công trình hạ tầng kỹ thuật quan trọng của các khu dân cư,khu công nghiệp,thương mại,dịch vụ…trong toàn xã hội.Trong hệ thống cấp thoát nước các máy bơm đóng vai trò rất trọng và chủ đạo của các trạm bơm cấp và thoát nước. 3 I.Tầm quan trọng của hệ thống bơm và quạt (tiếp) Đặc biệt là trong hệ thống cấp nước,công trình thu nước và các máy bơm có ảnh hưởng lớn lao đến sự làm việc đồng bộ,bền vững và hiệu quả của cả hệ thống.Việc sử dụng hợp lý các loại máy bơm,sự làm việc ổn định kinh tế của các máy bơm trong trạm bơm đóng vai trò rất quan trọng.Vấn đề thông gió,thải các khí thải,dịch thải nhằm bảo vệ tốt môi trường làm việc và lao động trong bất cứ nhà máy hay trong các hệ thống điều hòa,trong các tầng hầm,đường hầm…nào cũng cần tới bơm và quạt.Có thể nói rằng máy Bơm và quạt trong hệ thống cấp thoát nước cũng như trong hệ thống thông gió hay là hệ thống điều hòa hay cũng có thể là trong hệ thống phòng cháy chữa cháy thì nó đóng vai trò chủ đạo và có tính quyết định đến cả hệ thống. 4 II.Biến tần và ứng dụng của biến tần trong hệ thống bơm và quạt Với sự phát triển như vũ bão về khoa học công nghệ nói chung và một trong những kết quả của nó là ngày càng có nhiều thiết bị điện-điện tử sử dụng các bộ biến tần nói riêng, trong đó một bộ phận đáng kể sử dụng biến tần phải kể đến chính là bộ biến tần điều khiển tốc độ động cơ điện. Điều chỉnh tốc độ động cơ qua việc thay đổi các thông số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông… Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợp với yêu cầu của phụ tải cơ. Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ: • Biến đổi tần số cấp của nguồn điện. Phương pháp này làm giảm tính phức tạp của cơ cấu và cải thiện được đặc tính điều chỉnh, đặc biệt linh hoạt khi ứng dụng các hệ thống điều khiển bằng điện tử. 5 II.Biến tần và ứng dụng của biến tần trong hệ thống bơm và quạt Khảo sát cho thấy: • Trong các bộ điều khiển moment động cơ chiếm 55% là các ứng dụng quạt gió, trong đó phần lớn là các hệ thống HAVC (điều hòa không khí trung tâm),chiếm 45% là các ứng dụng bơm. • Nâng cấp cải tạo các hệ thống bơm và quạt từ hệ điều khiển tốc độ không đổi lên hệ tốc độ có thể điều chỉnh được trong công nghiệp với lợi nhuận to lớn thu về từ việc tiết giảm nhiên liệu điện năng tiêu thụ. 6 II.Biến tần và ứng dụng của biến tần trong hệ thống bơm và quạt Khảo sát cho thấy: • Trong các bộ điều khiển moment động cơ chiếm 55% là các ứng dụng quạt gió, trong đó phần lớn là các hệ thống HAVC (điều hòa không khí trung tâm),chiếm 45% là các ứng dụng bơm. • Nâng cấp cải tạo các hệ thống bơm và quạt từ hệ điều khiển tốc độ không đổi lên hệ tốc độ có thể điều chỉnh được trong công nghiệp với lợi nhuận to lớn thu về từ việc tiết giảm nhiên liệu điện năng tiêu thụ. • Các tính năng tích hợp hệ thống cơ điện. a)Tính năng chuyên dụng cho bơm. Biến tần được thiết kế với cách tính cho bơm với sự hỗ trợ và phối hợp của các nhà sản xuất bơm và tư vấn lắp đặt cơ điện trên toàn thế giới. Các tính năng chính chuyên cho bơm là: 7 Điều khiển tổ hợp bơm: Quản lý sắp xếp vận hành sau cho các bơm trong tổ hợp có tổng số giờ vận hành như nhau nhằm hạn chế hao mòn và bảo đảm điều kiện vận hành và bảo dưỡng cho tất cả các bơm trong tổ hợp. Chạy chờ: Biến tần tự động phát hiện tình trạng dòng chảy thấp hay không có dòng chảy. Khi đó biến tần sẽ điều khiển bơm để tăng ăp lực của hệ thống rồi ngừng bơm để tiết kiệm năng lương. Biến tần sẽ tự động chạy bơm khi áp lực hệ thống giảm dưới mức đặt. Bảo vệ chạy khô và điểm cuối đường đặc tính: Khi bơm chạy mà áp suất hệ thống không đạt thì có nghĩa là giếng hết nước hay đường ống bị rò hoặc vỡ. Lúc này biến tần sẽ báo, dừng bơm hay thực hiện một chức năng được lập trình trước. Tự động chỉnh định thông số cho bộ điều khiển PI: Biến tần sẽ tự động đặt giá trị cho hệ số tỉ lệ (P) và hệ số tích phân (I) của bộ điều khiển khi biến tần được tích hợp vào vòng điều khiển kín (theo áp suất hay lưu lượng đặt) sao cho đáp ứng của hệ nhanh và ổn định. 8 b. Tính năng chuyên dụng cho quạt Các tính năng cho quạt giúp cho các ứng dụng quạt thông minh hơn tiết kiệm năng lượng hơn và thân thiện hơn với người dùng. Các chức năng chính chuyên cho quạt là: Chuyển đổi tốc độ- lưu lượng: Biến tần có khả năng qui đổi tốc độ- lưu lượng và hệ thống có thể chạy theo lưu lượng đặt hay mức chênh lưu lượng đặt. Tính năng tiết kiệm năng lương nhưng vẫn đảm bảo được tính tiện nghi và tiết kiệm chi phí đầu tư do không phải dùng cảm biến lưu lượng. Chức năng AHU thông minh: Biến tần thực hiện điều khiển logic dựa trên các tín hiệu đầu vào đầu vào từ các cảm biến theo thời gian thực và theo lịch với các chức năng: Chế độ hoạt động theo ngày trong tuần Điều khiển tầng P-PI cho nhiệt độ Điều khiển đa vùng Cân bằng lưu lượng giữa khí tươi và khí thải 9 b. Tính năng chuyên dụng cho quạt (tiếp) Chế độ khi có cháy: Tính năng không cho phép biến tần ngừng hoạt động trong những điều kiện làm việc mà biến tần phải dừng hoạt động để tự bảo vệ. Khi có cháy biến tần sẽ tiếp tục hoạt động điều khiển quạt đảm bảochức năng thông gió khi có cháy bất kể mọi loại tín hiệu điều khiển, liên động,hay cảnh báo . Kết nối BMS: Khi kết nối hệ thống thì các đầu vào ra của biến tần sẽ trở thành các đầu vào ra của BMS. Trong đó BMS (Building Management System) là một hệ thống đồng bộ cho phép điều khiển và quản lý mọi hệ thống kỹ thuật trong toà nhà như hệ thống điện, hệ thống cung cấp nước sinh hoạt, điều hoà thông gió, cảnh báo môi trường, an ninh, báo cháy - chữa cháy v.v…, đảm bảo cho việc vận hành các thiết bị trong tòa nhà được chính xác, kịp thời. Giám sát cộng hưởng tần số: Biến tần có khả năng tự động điều khiểnquạt hoạt động ngoài dải tần số cộng hưởng của hệ thống thông gió. 10 123doc.vn