Điều khiển ổn định áp suấtnước.- Chọn bơm, động cơ, biến tần, cảm biến áp suất - Điều khiển ổn định áp suất nước cấp cho chung cư - Bơm tự động chạy lại sau khi có sựcố điện - Ngắt bơm
Trang 1BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
Đề tài : Bơm ổn định áp suất , điều khiển bơm cấp nước ổn định áp suất cho một
chung cư khi các hộ sử dụng không có quy luật Lưu lượng tối đa 10 m3/h, cột áp1
Trang 240 m Chọn bơm , động cơ , biến tần , cảm biến áp suất Điều khiển ổn định áp suấtnước.
- Chọn bơm, động cơ, biến tần, cảm biến áp suất
- Điều khiển ổn định áp suất nước cấp cho chung cư
- Bơm tự động chạy lại sau khi có sựcố điện
- Ngắt bơm khi trong bồn dưới không còn nước đểtránh
chạy khô
- Ngắt bơm khi áp suất nước quá thấp do bể ống hoặc
bơm không hút được (dưới cột áp 5 m trong 20 s)
- Ngắt bơm khi áp suất quá cao do kẹt đường ống (cột áp
trên 60 m trong 20 s)
- Bơm dừng máy từ từ trong 50s để tránh sốc đường ống
- Bơm khởi động từ từ trong 1 phút để tránh sốc đường ống
II TÌM HIỂU VỀ VẤN ĐỀ
Nhu cầu sử dụng nước trong khu công nghiệp, khu dân cư rất khác nhautrong các thời điểm của ngày (cao điềm và thấp điểm), yêu cầu đặt ra là phảigiải quyết được việc tự động ổn định áp suất trên đường ống cấp nước và tiếtkiệm năng lượng cho hệ thống cấp nước
Để đáp ứng nhu cầu áp lực nước trong hệ thống luôn đủ khi nhu cầu sử dụngnước thay đổi bất thường, máy bơm trong hệ thống luôn làm việc liên tục ởchế độ đầy tải Tuy nhiên điều này dẫn đến 1 số bất lợi sau:+Áp lực nước trong hệ thống đôi khi tăng lên quá cao không cần thiết, 1 sốthời điểm nhu cầu sử dụng nước giảm xuống nhưng hệ thống bơm vẫn chạyđầy tải Điều này gây lãng phí năng lượng rất lớn và áp lực lên đường ốngcao
+ Bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ cơ khí
Trang 3Đặc tính của bơm là mối quan hệ giữa lưu lượng và cột áp
Đặc tính làm việc của bơm khi dùng biến tần
3
Trang 4Vì vậy dùng biến tần để điều khiển hệ thống sẽ đáp ứng được những yêu cầu ta cần Khi nhu cầu xử dụng nước cao, cần áp lực trên đường ống cao thì biến tần sẽ tựđộng điều khiển động cơ quay ở tốc độ cao nhất để duy trì áp lực, ngược lại khinhu cầu xử dụng nước thấp, cần áp lực thấp, biến tần sẽ điều khiển động cơ giảmtốc độ xuống hoặc dừng hẳn Khi đó năng lượng điện được tiết kiệm
Khi dùng biến tần thì dòng khởi động được hạn chế sẽ không gây sụt áp khi khởiđộng để tránh ảnh hưởng tới các thiết bị khác
Quá trình START , STOP của bơm được êm hơn, tác dụng giảm tác hại cho động
cơ về mặt cơ khí.Chi phí bão dưỡng giảm
Tiết kiệm năng lượng khi nhu cầu sử dụng thay đổi nhiều
Có các chức năng bảo vệ : quá áp , thấp áp , quá nhiệt, bảo vệ nhiệt động cơ ,bảo
vệ quá tải …
Khởi động bơm từ từ với việc cài đặt thời gian tăng tốc , giảm tốc tránh gây rungđường ống và sự thay đổi áp suất đột ngột…tránh ảnh hưởng xấu cho hệ thống
Trang 55
Trang 77
Trang 92 Chọn thiết bị điện chính
2.1 Chọn biến tần
Với tải bơm này thì động cơ làm việc ở chế độ dài hạn momen khởi động khônglớn Do đó dòng biến tần FR – F746EC của Mitsubishi được thiết kế đặc biệt đểứng dụng trong các hệ thống cấp nước có yêu cầu tự động điều chỉnh áp suất ổnđịnh
Với việc hỗ trợ chức năng điều khiển PID, biến tần sẽ nhận tín hiệu analog (dònghoặc áp) từ sensor áp suất (được gắn trên đường ống chính) đưa về, biến tần sẽ tựđộng thay đổi tần số, từ đó thay đổi tốc độ bơm, vì thế việc khống chế áp lực trênđường ống trở nên dễ dàng hơn rất nhiều
Chọn biến tần theo công suất của động cơ Động cơ 4kw do đó biến tần cần chọn
Trang 102.2 chọn phụ kiện cho biến tần
2.2.1 chọn điện trở hãm
Chọn điện trở hãm ( brake resistos ) dựa vào hướng dẫn của NSX biến tần:
Ta chọn Brake units: FR-BU-C7.5K
Resistors units: FR-BR-C7.5K
2.2.2 Chọn cuộn dây AC :
Dựa vào hướng dẫn của nhà sản xuất biến tần ta chọn :
AC line reactor : FR-HAL-5.5K
Trang 112.2.3 Chọn cuộn dây DC :
Dựa vào hướng dẫn của nhà sản xuất biến tần ta chọn :
DC line reactor : FR-HEL-5.5K
2.2.4 Chọn Noise filter
11
Trang 12Dựa vào hướng dẫn của nhà sản xuất biến tần ta chọn :
Noise filter : FR-BLF
3.chọn thiết bị đóng cắt và thiết bị bảo vệ
3.1 Chọn contactor mạch động lực
Dựa vào hướng dẫn của NXS biến tần
Chọn Contactor của Mitsubishi
Mã số: S-N11(CX)
Trang 13Chọn theo dòng điện mà NSX biến tần đã hướng dẫn.Nhóm chọn MCCB của Mitsubishi.
Trang 15 Hãng Sản Xuất : Mitsubishi
Mã Số : SR-N4CX AC230V2A2BĐiện Áp : 230 V
Dòng Định Mức : 5A
3.5Chọn biến áp cách ly cho mạch điều khiển
Biến áp cách ly STANDA: ST-1000VA-BACL
3.6Chọn nút nhấn , đèn báo
15
Trang 16 Chọn nút nhấn có đèn
Chọn nút nhấn YW1L-M2E01QM3 :
3.7Chọn đèn báo
Chọn đèn báo : YW1P-2EM45
Trang 17Dựa theo yêu cầu nhà sx:
Cable cho mạch động lực
Chọn cable của PVC Loại 3 lõi , lõi đồng
17
Trang 18 Cable điều khiển
Chọn cable của PVC
Loại dây có tiết diện dây dẫn 1.5 loại 2 lõi
Trang 203.10 Chọn Relay cảm biến áp suất
Chọn 2 relay cảm biến áp suất của hãng Danfoss mã số RT116EKhoảng áp suất đo được -2->7.5 bar
5m0.49bar
60m 5,88bar
Trang 213.11 Chọn Relay thời gian
Chọn Relay thời gian của Omron mã số H3CR-A8 loại 8 chân.Điều chỉnh thời gian bằng núm vặn
Chế độ hoạt động On-delay
Thời gian đặt 20s
3.12 Chọn phao điện
21
Trang 22- Chọn phao điện của hãng Orange research
- Phao được đặt trong bê chứa gần đáy bể chứa
- Phao có chứ năng ngắt điện trưc tiếp vào động cơ để dừng hoạt động lúc cạnnước
Trang 23IV/THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN VÀ GIẢI THÍCH
Bản vẽ file autocad
Các thiết bị:
- CONTACTOR: cấp điện cho hệ thống và Relay ở mạch điều khiển.
- RELAY: Dùng tiếp điểm để Run/Stop biến tần.
- Relay nội của biến tần dùng để ngắt hệ thống ra khỏi nguồn và hiển thi lỗi khi biến tần có lỗi.
- MCCB: bảo vệ ngắn mạch, quá tải.
- MCB: cách ly và bảo vệ mạch điều khiển.
- NÚT NHẤN: ON/OFF và START/STOP.
- ĐÈN BÁO: hiển thị trạng thái của hệ thống.
- MÁY BIẾN ÁP CÁCH LY: bảo vệ mạch điều khiển.
- Noise filter: Giảm tiếng ồn khi biến tần hoạt động.
- AC line reactor: dùng để giảm sóng hài, có tác dụng bảo vệ biến tần khi đột ngột tăng áp hoặc khi biến tần hoạt động gần nguồn lớn từ 1000KVA trở lên.
Thuyết minh:
- Nhấn nút ON , contactor KM1 được cấp điện các tiếp điểm
thường mở của KM1 đóng lại cấp nguồn cho biến tần sẵn sàng hoạt động và đèn SUPPLY(đèn báo nguồn) sáng,các tiếp điểm thường mở của KM1 đóng lại và đèn STOP(báo động cơ dừng) sáng.
- Nhấn nút START , Relay K1 trên mạch điêù khiển có điện kích tiếp điểm K1 trên biến tần đóng lại động cơ bắt đầu hoạt động và đèn Run(báo động cơ hoạt động) sáng Tiếp điểm thường đóng của K1 mở ra và đèn STOP tắt,
- Nhấn STOP để dừng động cơ.Khi đó , Relay K1 và đèn RUN mất điện ,tiếp điểm thường mở K1 mở ra động cơ sẽ dừng hoạt động và tiếp điểm thường đóng K1 đóng lại đèn STOP sáng báo hiệu động
cơ đang dừng.
- Nhấn nút OFF contactor KM1 mất điện tiếp điểm thường mở của KM1 sẽ mở ra cắt nguồn cấp vào biến tần và đèn SUPPLY sẽ tắt
23
Trang 24-Trong trường hợp xuất hiện lỗi khi động cơ đang hoạt động ( quá tải , thấp áp …tùy vào cài đặt) tiếp điểm thường đóng B1-C1 trong biến tần mở ra, Đồng thời tiếp điểm thường mở A1-C1 trong biến tần đóng lại, đèn ALARM sáng báo hiệu lỗi Khi đó KM1 mất điện và mở tiếp điểm contactor KM1 bên mạch động lực do đó biến tần và động cơ được cách ly khỏi lưới điện
-Khi có ngắn mạch xãy ra thì MCCB tác động và cách ly biến tần, động cơ ra khỏi lưới điện.
-Trong khi hoạt động khi cột áp xuống dưới 5m(do bể đường ống) hay trên 60m(do đường ống vị tắc) thị tiếp điểm thường mở 1-4 trong cảm biến áp suất đóng lại cấp nguồn cho relay thời gian khi
đủ 20s tiếp điểm thường đóng 1-4 trong relay thơi gian RT sẽ mở
ra Relay K1 và đèn RUN mất điện ,tiếp điểm thường mở K1 mở ra động cơ sẽ dừng hoạt động và tiếp điểm thường đóng K1 đóng lại đèn STOP sáng báo hiệu động cơ đang dừng.
- Khi bơm đang hoạt động mà bể chứa bị hết nước tiếp điểm FLS của bơm sẽ mở ra Relay K2 sẽ bị mất điện tiếp điểm K2 mở ra Relay K1 và đèn RUN mất điện ,tiếp điểm thường mở K1 mở ra động cơ sẽ dừng hoạt động và tiếp điểm thường đóng K1 đóng lại đèn STOP sáng báo hiệu động cơ đang dừng.
Trang 25V/CÀI ĐẶT BIẾN TẦN
THÔN G SỐ(P.)
9 Dòng bảo vệ quá tải nhiệt 8.2A 0-500A
1: momen thay đổi
241 Chọn đơn vị hiển thị đầu
Cài đặt 150 Mức độ phát hiện quá dòng 110% 0-120%
25
Trang 26244 Chọn hoạt động làm mát 1 Luôn on khi biến tần chạy Và
on/off tùy thuộc vào nhiệt độ khibiến tần dừng
195 Chức năng chân ABC1 99 Bảo vệ lỗi nặng của biến tần
60 Chọn chế độ tiết kiệm năng
lượng
4 0: hoạt động bình thường
4: hoạt động tiết kiệm năng lượng9: hoạt động tiết kiệm năng lượngtối đa