Bơm ổn định áp suất cho chung cư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA ĐIỆN_ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI: BƠM ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT GVHD: SVTH: TP.HCM 201 I TÌM HIỂU ĐỀ TÀI BƠM ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT Bài toán Điều khiển bơm áp suất cho chung cư hộ sử dụng quy luật Lưu lượng tối đa 30 m3/h, cột áp 30 m  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 có cố điện  Ngắt bơm bồn không nước để tránh chạy khô   Ngắt bơm áp suất nước thấp bể đường ống bơm không hút (dưới cột áp 10 m, 20 s) Bơm dừng từ từ 50 s để tránh sốc đường ống Tìm hiểu vấn đề Hệ thống bơm cho chung cư Vấn đề cấp nước cho chung cư  Giờ cao điểm: buổi sáng, tối Mọi người sử dụng nước nhiều cho nhu cầu sinh hoạt  Giờ thấp điểm: buổi trưa, đêm khuya Mọi người làm, học, nghỉ ngơi,  Nhu cầu sử dụng nước khu chung cư quy luật, khác thời điểm, nước sử dụng nhiều cao điểm → gây sụp áp → nước chảy yếu Giờ thấp điểm nước sử dụng → áp suất đường ống tăng cao → gây hư hại thiết bị vỡ đường ống,  Ngoài bơm chạy đầy tải dù cao điểm hay thấp điểm không cần thiết, gây tốn điện năng, giảm tuổi thọ khí Đặc tính bơm: mối quan hệ cột áp lưu lượng II  GIẢI PHÁP Chúng ta dùng biến tần điều khiển động làm cho hệ thống đáp ứng yêu cầu ta cần sử dụng nước nhiều, cần áp lực đường ống lớn biến tần tự động điều khiển động quay với tốc độ cao để trì áp lực, nước cung cấp đủ cho chung cư Ngược lại nhu cầu sử dụng nước ít, cần áp lực nước nhỏ biến tần điều khiển động giảm tốc độ dừng hẳn Khi lượng điện tiết kiệm - Khi dùng biến tần dòng khởi động hạn chế không gây sụt áp khởi động để tránh ảnh hưởng tới thiết bị khác - Tiết kiệm lượng nhu cầu sử dụng thay đổi nhiều - Có chức bảo vệ như: áp, thấp áp, bảo vệ tải, pha, - Với việc cài đặt thời gian tăng tốc, giảm tốc biến tần khởi động bơm êm hơn, tránh gây rung đường ống thay đổi áp suất đột ngột gây ảnh hưởng xấu cho hệ thống tăng tuổi thọ cho đường ống  Muốn đạt yêu cầu cần phải có cảm biến áp suất phản hồi biến tần điều khiển tốc độ động cho phù hợp Sơ đồ khối hệ thống: III CHỌN BƠM_ĐỘNG CƠ • Mục đích: cấp nước cho khu chung cư, động kéo bơm cấp nước • Yêu cầu: bơm phù hợp với yêu cầu lưu lượng 30 m /h cột áp 30m Động làm việc chế độ dài hạn, công suất phù hợp với bơm Tra đồ thị nhóm thấy chọn bơm liền với động có mã MD-40-200 đáp ứng yêu cầu Số hiệu MD 40-200/5.5 • Điện áp: 380 VAC • Tần số 50Hz • Dòng điện 11,5A • Tốc độ quay 2900 rpm • Công suất 5.5 kw Sốc cực cực • Đặc điểm cấu trúc máy bơm EBARA MD 40-200 Bơm ly tâm liền trục chế tạo theo tiêu chuẩn EN 733 DIN 24255 chế tạo gang đúc Ứng dụng cho bơm tăng áp, hệ thống giải nhiệt, hệ thống điều hòa trung tâm, nhiều ứng dụng khác Thông số kỹ thuật: áp lực hoạt động tối đa 10 bar, nhiệt độ lưu chất tối đa 90 C Cấp cách điện F, cấp bảo vệ IP 55 Bảo vệ tải cấp sẵn động cung cấp người dùng cho loại động pha - Catalog Bơm EBARA trang IV - CHỌN BIẾN TẦN Mục đích: điều khiển động bơm có công suất 5,5kw Yêu cầu: Điều khiển U/f Thích hợp cho tải dài hạn Sử dụng cho bơm có công suất 5,5 kw Biến tần hãng Rockwell Giải pháp: chọn biến tần PowerFlex 40 “22B-D012N104” hãng Rockwell Thông số kỹ thuật biến tần: - Công suất: 5,5kw 7,5Hp Dòng vào định mức: 14,2A Dòng định mức: 12A Điện áp vào: pha 380-480 VAC Tần số 50/60 Hz Dạng điều khiển V/f Điều khiển PID Catalog powerflex 40 trang 20 V CÁC PHỤ KIỆN ĐI THEO BIẾN TẦN Chọn EMC filter Sóng điện từ nghịch lưu biến tần gây nhiễu tới mạch điện tử logic tín hiệu analog, gây hoạt động sai Do để hạn chế nhiễu điện từ ta chọn lọc EMC cho biến tần Theo khuyến cáo nhà sản xuất biến tần, chọn EMC có mã 22-RF018-CS 2 Line Reactor Lọc sóng hài đường dây gây Chọn theo khuyến cáo nhà sản xuất loại có model 13213R12-B CHỌN CÁC THIẾT BỊ MẠCH VI ĐỘNG LỰC Chọn MCCB Bảo vệ tải, ngắn mạch cho mạch động lực, bảo vệ biến tần Dòng định mức lớn 1,3-1,5 dòng vào biến tần Điện áp 380 VAC Giải pháp: Nhóm chọn MCCB hãng MITSUBISHI có mã NF63 – SW có thông số Dòng định mức : 16A Điện áp định mức : 380V Khả chịu dòng : 7,5KA Số cực : cực Tần số hoạt động : 50/60hz Catalog Mitsubishi English trang 16/192 Chọn contactor Đóng cắt mạch động lực với mạch điều khiển Tải động khởi động mềm nên chọn theo AC1 Phù hợp với động biến tần Điện áp cuộn hút 220VAC Giải pháp : Nhóm chọn Contactor hãng Mitsubishi có mã : S-N18 Thông số: Dòng định mức: 20A Điện áp 380-440V Catalog Mitsubishi _MS_N trang 22 Chọn dây cáp cho mạch động lực Kết nối thiết bị mạch động lực Chịu dòng tải cho động Cách điện tốt, phù hợp với biến tần động Chọn cáp lõi cho mạch động lực có tiết diện 2.5 mm2 hãng LS-VINA Có catalog kèm theo (trang 7) Thông số cáp: • Tiết diện danh định: 2.5 mm • Đường kính lõi: 2.01 mm • Chiều dày cách điện: 0.7 mm • Số lõi: VII CHỌN THIẾT BỊ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN Chọn MCB cho mạch điều khiển Bảo vệ ngắn mạch, tải cách ly cho mạch điều khiển Dòng định mức phù hợp 220VAC Giải pháp : Nhóm chọn MCB hãng MITSUBISHI có mã BH-D6 Thông số: Dòng định mức: 1A Điện áp định mức: 230V Khả chịu dòng: 6kA Số cực : cực Catalogue MCB trang Relay trung gian Đóng ngắt mạch điều khiển Điện áp tiếp điểm 220 VAC Điện áp cuôn hút: 220 VAC Giải pháp : Nhóm chọn Relay MY4N-CR hãng Omron Thông số: Điện áp cuộn hút: 220VAC/50Hz Điện áp tiếp điểm: 220VAC/5A Số tiếp điểm : 4NO, 4NC Catalog role trung gian trang 7&8 Relay thời gian Khi áp suất đường ống cao 30m (cột áp) áp suất nhỏ 10m (cột áp) vòng 20s động dừng Yêu cầu: Thời gian cài đặt chứa 20s Điện áp tiếp điểm 220VAC Điện áp cuộn hút 220VAC Giải pháp: Nhóm chọn relay thời gian H3JA-8C Omron Thông số: Số chân : Nguồn cấp :200to 240 VAC Số tiếp điểm: 2NO, 2NC Ngõ tiếp điểm: 5A 250 VAC Dãi điều chỉnh : 1s đến 3h Catalog role thời giant rang 1&8 Cáp điều khiển Kết nối thiết bị mạch điều khiển Phù hợp với dòng điện mạch điều khiển Cách điện chống nhiễu tốt Thông số kĩ thuật: • Tiết diện danh định: 1.5mm2 • Đường kính lõi 1.56 mm • Chiều dày cách điện 0.7 mm Catalog day cap LV-MV cable trang 10 Công tắc Cách điện tốt, hoạt động tin cậy, sử dụng với điện áp 220 VAC Chọn công tắc vặn vị trí có mã C2SS1-10 hãng ABB • Tiếp điểm: 1NC • Điện áp cách điện 300V • Điện áp, dòng điện tiếp điểm: 240VAC/ 1A Catalog Nut nhan ABB trang 48,58 Đèn báo Báo nguồn, tình trạng làm việc hệ thống Sử dụng với lưới 220V Điện áp định mức: 230VAC Dòng tiêu thụ: 15mA Màu: xanh, đỏ, vàng Catalog nut nhan ABB trang 53 VIII CÁC THIẾT BỊ KHÁC Công tắc áp suất Dừng động áp suát cao thấp mức cho phép Giải điều chỉnh có chứa mức cho phép Chịu áp suất cao đường ống Điện áp tiếp điểm 220V Chọn công tắc áp suất hãng DANFOSS Mã :RT 200-017-523866 dùng cho áp suất (3bar) • • • Mã :RT 200-017-523966 dùng cho áp suất (1 bar) Thông số: Dải điều chỉnh điểm đặt áp suất 0, 2-6 bar Áp suất lớn mà công tắc chịu 22bar Catalog cong tac ap suat trang 2 Công tắc phao Thông số kĩ thuật công tắc phao KWS-5M • Điện áp 250VAC/ 50Hz • Dòng chịu tải max công tắc phao: 15A tải điện trở, 8A tải điện cảm • Nhiệt độ vận hành tối đa 800 • Cấp độ bảo vệ (kín nước bụi): IP 68 • Dây cáp 5m Cảm biến áp suất Dùng nhận biết áp suất đường ống sau phản hồi biến tần Dải áp suất đo phải chứa 3bar (300kPa) Nhóm chọn cảm biến áp suất hãng Omron E8AA-M05 • Điện áp vào 12 đến 24 VDC • Dòng điện tiêu thụ: 40mA max • Dải áp suất đến 500kPa • Áp suất chịu 980kPa • Ngõ dòng điện đến 20mA • Thời gian đáp ứng 100ms Catalog e8aa_csm1335 IX THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐỘNG LỰC Thiết kế mạch điều khiển THIẾT BỊ Biến tần CHỨC NĂNG Điều khiển, bảo vệ động Động – Bơm Bơm nước Đo áp suất đường ống phản hồi tín hiệu biến tần Lọc sóng điện từ cao tần, chống nhiễu Sensor EMC Fiter Đóng ngắt mạch động lực thông qua mạch điều khiển Bảo vệ ngắn mạch, tải mạch động lực Contactor MCCB Line Reactor Dùng để lọc sóng hài trình làm việc biến tần sinh đồng thời cải thiện hệ số công suất nguồn vào biến tần Thiết kế mạch điều khiển THIẾT BỊ MCB Công tắc Công tắc phao( CP) RL1 RL2 CL, CH T1, T2 CHỨC NĂNG Cấp nguồn bảo vệ ngắnmạch cho mạch điều khiển Thao tác để điều khiển Báo bể nước hay Rơ le trung gian điều khiển chạy, dừng động Rơ le trung gian điều khiển dừng bơm bồn Công tắc áp suất bảo vệ áp thấp áp cao Rơ le thời gian (đếm thời gian) D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 đèn báo nguồn cấp cho biến tần mạch điều khiển đèn báo xảy tải đèn báo động chạy đèn báo động dừng đèn báo áp suất thấp đèn báo áp suất cao Báo bồn THUYẾT MINH MẠCH ĐIỀU KHIỂN Hoạt động : -Bật MCCB cấp nguồn cho mạch động lực X • -Bật MCB cấp nguồn cho mạch điều khiển -Vặn SWITCH ON cấp điện cho cuộn hút K1, : +Tiếp điểm K1 bên mạch động lực (NO) đóng lại cấp điện cho biến tần +Tiếp điểm K1 bên mạch điều khiển (NO) đóng lại để sẵn sàng khởi động bơm +Đèn D1 sáng báo cấp nguồn cho biến tần động hệ thống sẵn sàng hoạt động +Đèn D4 sáng báo động chưa chạy -Vặn SWITCH ON cấp điện cho cuộn hút RL1: +Tiếp điểm RL1 bên mạch động lực (NO) đóng lại động chạy +Đèn D3 sáng báo động chạy +Tiếp điểm RL1 bên mạch điều khiển thường đóng mở ,đèn D4 tắt -Vặn SWITCH OFF ngắt điện cuộn hút RL1 +Tiếp điểm RL1 bên mạch động lực mở, động dừng +Đèn D3 tắt +Tiếp điểm RL1 bên mạch điều khiển thường đóng đóng lại,đèn D4sáng -Vặn SWITCH OFF cuộn hút K1 điện +Đèn D1 tắt báo chưa có điện cho mạch động lực điều khiển +Các đèn khác tắt hết •  Bảo vệ: Nếu biến tần xảy cố, tiếp điểm R2-R3 mở ra, đó: + Ngắt điện cuộn hút RL1Động dừng +Tiếp điểm R1-R2 đóng lại + Đèn D2 sáng báo lỗi + Đèn D4 sáng + Đèn D3 tắt Nếu nước bồn hút , : + Công tắc mực nước hoạt động, đóng tiếp điểm CP mạch điều khiển,cấp điện cho cuộn hút RL2  +Tiếp điểm RL2 mạch điều khiển thường đóng mở ra, ngắt điện cuộn hút RL1 động dừng + Đèn D4 sáng + Đèn D3 tắt + Đèn D7sáng báo  Nếu áp suất cao kẹt đường ống (trên bar), : + Công tắc áp suất CH tác động,đóng tiếp điểm CH cấp điện cho role thời gian T2: +Nếu áp suất cao vòng 50 giây liên tiếp tiếp điểm T2 thường đóng mở ra, thường mở đóng lại Ngắt điện cuộn hút RL1động dừng + Đèn báo D6 sáng báo áp suất cao +Tiếp điểm T2 trì nguồn cấp cho cuộn hút T2, khắc phục cố xong, ta phải vặn SWITCH OFF để ngắt điện cho cuộn hút T2 để tiếp điểm T2 thường mở mở ra, thường đóng đóng lại vặn lại SWITCH ON để động chạy lại  Nếu áp suất thấp bể đường ống không hút nước (dưới 1bar) công tắc áp suất CL tác động,đóng tiếp điểm CL cấp điện cho cuộn hút T1 +Nếu áp suất thấp vòng 20 giây liên tiếp tiếp điểm T1 thường đóng mở ra, thường mở đóng lại Ngắt điện cuộn hút RL1 động dừng + Đèn D5 sáng báo áp suất thấp +Tiếp điểm T1 trì nguồn cấp cho cuộn hút T1, khắc phục cố xong,ta phải vặn SWITCH OFF để ngắt điện cho cuộn hút T1 để tiếp điểm T1 thường mở mở ra, thường đóng đóng lại vặn lại SWITCH ON để động chạy lại XI CÀI ĐẶT BIẾN TẦN Cài đặt thông số động Menu Mode Code P033 P036 P032 P035 P034 P039 P040 A051 A055 P031 Mô tả Dòng định mức Chọn lệnh RUN Tần số động Tần số lớn Tần số nhỏ Thời gian tăng tốc Thời gian giảm tốc Chức ngõ relay Chọn ngõ relay Điện áp động Giá trị 11,5 01 50 60 50 50 20 380 Ghi chú/ đơn vị A Đấu dây Hz Hz Hz s s Báo lỗi hệ thống 1NC, 1NO V Cài đặt thông số PID Menu Mode Code A132 A134 A135 A136 A133 A132 A111 A110 A112 A113 A137 Mô tả Lựa chọn PID Hệ số P Hệ số I Hệ số D Chọn tín hiệu hồi tiếp Tín hiệu tham chiếu Đơn vị tham chiếu max Đơn vị tham chiếu Đơn vị hồi tiếp max Đơn vị hồi tiếp Sai số cho phép Giá trị 01 1 2 100% 0% 100% 0% 10% Ghi / đơn vị Có tác dụng S S 4-20mA 0-10V 0-100% 0-100% 0-100% 0-100% 0-100% Cài đặt thông số bảo vệ Menu Code Mô tả Giá trị Ghi / đơn vị P043 Bảo vệ tải Cho phép [...]... tắc áp suất Dừng động cơ khi áp suát cao hơn hoặc thấp hơn mức cho phép Giải điều chỉnh có chứa mức cho phép Chịu được áp suất cao nhất của đường ống Điện áp tiếp điểm 220V Chọn công tắc áp suất của hãng DANFOSS Mã :RT 200-017-523866 dùng cho áp suất trên (3bar) • • • Mã :RT 200-017-523966 dùng cho áp suất dưới (1 bar) Thông số: Dải điều chỉnh điểm đặt áp suất 0, 2-6 bar Áp suất lớn nhất mà công tắc chịu... Điện áp tiếp điểm 220 VAC Điện áp cuôn hút: 220 VAC Giải pháp : Nhóm chọn Relay MY4N-CR của hãng Omron Thông số: Điện áp cuộn hút: 220VAC/50Hz Điện áp tiếp điểm: 220VAC/5A Số tiếp điểm : 4NO, 4NC Catalog role trung gian trang 7&8 Relay thời gian Khi áp suất đường ống cao hơn 30m (cột áp) hoặc áp suất nhỏ hơn 10m (cột áp) trong vòng 20s thì động cơ dừng Yêu cầu: Thời gian cài đặt chứa 20s Điện áp tiếp... phao KWS-5M • Điện áp 250VAC/ 50Hz • Dòng chịu tải max của công tắc phao: 15A đối với tải điện trở, 8A đối với tải điện cảm • Nhiệt độ vận hành tối đa 800 • Cấp độ bảo vệ (kín nước và bụi): IP 68 • Dây cáp 5m Cảm biến áp suất Dùng nhận biết áp suất đường ống sau đó phản hồi về biến tần Dải áp suất đo phải chứa 3bar (300kPa) Nhóm chọn cảm biến áp suất hãng Omron E8AA-M05 • Điện áp vào 12 đến 24 VDC... (trang 7) Thông số của cáp: 2 • Tiết diện danh định: 2.5 mm • Đường kính lõi: 2.01 mm • Chiều dày cách điện: 0.7 mm • Số lõi: 3 VII CHỌN THIẾT BỊ CHO MẠCH ĐIỀU KHIỂN 1 Chọn MCB cho mạch điều khiển Bảo vệ ngắn mạch, quá tải và cách ly cho mạch điều khiển Dòng định mức phù hợp 220VAC Giải pháp : Nhóm chọn MCB của hãng MITSUBISHI có mã BH-D6 Thông số: Dòng định mức: 1A Điện áp định mức: 230V Khả năng... Đèn D7sáng báo hết nước  Nếu áp suất quá cao do kẹt đường ống (trên 3 bar), khi đó : + Công tắc áp suất CH tác động,đóng tiếp điểm CH cấp điện cho role thời gian T2: +Nếu áp suất cao trong vòng 50 giây liên tiếp thì tiếp điểm T2 thường đóng mở ra, thường mở đóng lại Ngắt điện cuộn hút RL1động cơ dừng + Đèn báo D6 sáng báo áp suất cao +Tiếp điểm T2 duy trì nguồn cấp cho cuộn hút T2, khi khắc phục... cấp cho biến tần và mạch điều khiển đèn báo khi xảy ra quá tải đèn báo động cơ chạy đèn báo động cơ dừng đèn báo áp suất thấp đèn báo áp suất cao Báo bồn hết nước THUYẾT MINH MẠCH ĐIỀU KHIỂN Hoạt động : -Bật MCCB cấp nguồn cho mạch động lực X • -Bật MCB cấp nguồn cho mạch điều khiển -Vặn SWITCH 1 về ON cấp điện cho cuộn hút K1, khi đó : +Tiếp điểm K1 bên mạch động lực (NO) sẽ đóng lại cấp điện cho. .. Điện áp vào 12 đến 24 VDC • Dòng điện tiêu thụ: 40mA max • Dải áp suất 0 đến 500kPa • Áp suất chịu được 980kPa • Ngõ ra dòng điện 4 đến 20mA • Thời gian áp ứng 100ms Catalog e8aa_csm1335 IX THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐỘNG LỰC 1 Thiết kế mạch điều khiển THIẾT BỊ Biến tần CHỨC NĂNG Điều khiển, bảo vệ động cơ Động cơ – Bơm Bơm nước Đo áp suất trên đường ống và phản hồi tín hiệu về biến tần Lọc sóng điện... khắc phục sự cố xong, ta phải vặn SWITCH 2 về OFF để ngắt điện cho cuộn hút T2 để các tiếp điểm T2 thường mở mở ra, thường đóng đóng lại và vặn lại SWITCH 2 về ON để động cơ chạy lại  Nếu áp suất quá thấp do bể đường ống hoặc không hút được nước (dưới 1bar) thì công tắc áp suất CL tác động,đóng tiếp điểm CL cấp điện cho cuộn hút T1 +Nếu áp suất thấp trong vòng 20 giây liên tiếp thì tiếp điểm T1 thường... cải thiện hệ số công suất nguồn vào biến tần Thiết kế mạch điều khiển THIẾT BỊ MCB Công tắc Công tắc phao( CP) RL1 RL2 CL, CH T1, T2 CHỨC NĂNG Cấp nguồn và bảo vệ ngắnmạch cho mạch điều khiển Thao tác để điều khiển Báo bể còn nước hay hết nước Rơ le trung gian điều khiển chạy, dừng động cơ Rơ le trung gian điều khiển dừng bơm khi bồn hết nước Công tắc áp suất bảo vệ áp thấp và áp cao Rơ le thời gian... điện áp 220 VAC Chọn công tắc vặn 2 vị trí có mã C2SS1-10 của hãng ABB • Tiếp điểm: 1NC • Điện áp cách điện 300V • Điện áp, dòng điện tiếp điểm: 240VAC/ 1A Catalog Nut nhan ABB trang 48,58 6 Đèn báo Báo nguồn, tình trạng làm việc của hệ thống Sử dụng với lưới 220V Điện áp định mức: 230VAC Dòng tiêu thụ: 15mA Màu: xanh, đỏ, vàng Catalog nut nhan ABB trang 53 VIII CÁC THIẾT BỊ KHÁC 1 Công tắc áp suất