Báo cáo Bơm ổn định áp suất

Điều khiển động ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐỀ TÀI: BƠM ỔN DỊNH ÁP SUẤT Điều khiển động TÌM HIỂU ĐỀ TÀI: BƠM ỔN DỊNH ÁP SUẤT Bài toán: - Điều khiển bơm cấp nước ổn định áp suất cho chung cư hộ sử dụng quy luật Lưu lượng tối đa 10 /h, cột áp 40m - 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 khơng nước để tránh chạy khô - Ngắt bơm áp suất nước thấp bể ống bơm không hút (dưới cột áp 5m 20s) - Ngắt bơm áp suất cao kẹt đường ống (cột áp 60m 20s) - Bơm dừng máy từ từ 50s để tránh sốc đường ống - Bơm khởi động từ từ phút để tránh sốc đường ống I TÌM HIỂU VỀ VẤN ĐỀ -Hệ thống bơm cho khu chung cư Vấn đề: Nhu cầu sử dụng nước khu chung cư khơng có quy luật, khác thời điểm , vào cao điểm buổi tối (tắm rửa,nấu cơm… ),buổi sáng( sinh hoạt)… Nước dùng nhiều, gây sụt áp  nước chảy chậm(yếu),khi hộ gia đình làm,hoặc vào ban đêm dùng nướcdẫn đến áp suất đường ống tăng caogây hư hại thiết bị… Ngoài máy bơm chạy đầy tải dù cao điểm hay thấp điểm không cần thiết,gây tốn điện giảm tuổi thọ khí Điều khiển động Đặc tính bơm: Là mối quan hệ lưu lượng cột áp -Yêu cầu : Phải ổn định áp suất đường ống cấp nước tiết kiệm lượng cho hệ thống II.GIẢI PHÁP: Vì dùng biến tần để điều khiển hệ thống đáp ứng yêu cầu ta cần Khi nhu cầu xử dụng nước cao, cần áp lực đường ống cao biến tần tự động điều khiển động quay tốc độ cao để trì áp lực, ngược lại nhu cầu xử dụng nước thấp, cần áp lực thấp, biến tần điều khiển động giảm tốc độ xuống 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 - Quá trình START , STOP bơm êm hơn, tác dụng giảm tác hại cho động mặt khí - Tiết kiệm lượng nhu cầu sử dụng thay đổi nhiều - Có chức bảo vệ : áp , thấp áp , bảo vệ tải … - Khởi động bơm từ từ với việc cài đặt thời gian tăng tốc, giảm tốc tránh gây rung đường ống thay đổi áp suất đột ngột, tránh ảnh hưởng xấu cho hệ thống Điều khiển động  Để biến tần điều khiển hoạt động bơm cần phải có cảm biến áp suất phản hồi Sơ đồ khối hệ thống sau: III CHỌN CÁC THIẾT BỊ CHÍNH CỦA MƠ HÌNH CHỌN BƠM - ĐỘNG CƠ: • Mục đích : Cấp nước cho khu chung cư, động kéo bơm cấp nước • Yêu cầu : -Bơm phải phù hợp với yêu cầu : Cột áp 40m lưu lượng tối đâ 10 /h - Động việc chế độ dài hạn, công suất phù hợp với bơm Tra đồ thi tải nên nhóm chọn bơm liền với động hãng PENTAX-Ý Điều khiển động • • • • • • • Số hiệu: CMT-400 Điện áp - tần số - dòng điện: 400VAC - 50Hz – 6,6A Tốc độ: 2850 v/p Cột áp – lưu lượng: 42,5m – 12/h Công suất: 3Kw ( 4HP ) Áp suất tối đa: bar Số cực : cực Điều khiển động Có Catologue kèm theo (Trang ) CHỌN BIẾN TẦN: Mục đích: Điều khiển động cơ-bơm có cơng suất 3kw Yêu cầu: -Điều khiển U/f -Thích hợp tải làm việc dài hạn -Sử dụng cho động có cơng suất đầu 3kw -Điều khiển biến tần hãng ABB Giới thiệu biến tần ABB .-Hãng ABB có nhiều loại biết tần biến tần ACS55,ACS150,ACS310 ACS355, ACSM1,ACS550,ACS800 …… • Biến tần dùng cho bơm quạt Điều khiển động • Biến tần cho chế tạo máy Điều khiển động • Biến tần tiêu chuẩn Điều khiển động • Biến tần công nghiệp Điều khiển động Giải Pháp :  Nhóm chọn biến tần ACS310 Model: ACS310-03X-08A0-4 Điều khiển động - Mã: RT 200- 017-523966 dùng cho áp suất dưới.(0,5 bar) Thông số : o Dải điều chỉnh điểm đặt áp suất : 0,2-6 bar o Áp suất lớn mà công tắc chịu :22 bar Catalog (cong tac ap suat_ Trang , 4) Điều khiển động 5.Chọn rơ le thời gian Mục đích : Khi áp suất đường ống cao 60m(cột áp) áp suất đường ống nhỏ 5m(cột áp ) vòng 20s dừng động u cầu : -Thời gian cài đặt chứa 20s -Điện áp tiếp điểm :220VAC -Điện áp cuộn hút :220VAC Giải pháp :Nhóm chọn rơ le thời gian hãng ABB để cài đặt Catalog (Rơ le thời gian _ Trang 8) Mã sản phẩm : CT-ERD.22_ 1SVR500100R0100 * Thông số kỹ thuật -Điện áp tiếp điểm : 250 VAC -Loại : ON-delayed với C/O -Điện áp cuộn hút : 24-240 VAC /47-63hz -Dòng điện cuộn hút :27,4mA -Thời gian cài đặt : 0.05s-100h *Nguyên lý hoạt động : Điều khiển động Catalogue ( CT-ERD) 6.Chọn cảm biến áp suất: Mục đích : Đo áp suất đường ống để hồi biến tần Yêu cầu : Vùng làm việc chứa áp suất bar ( 40m cột áp) Giải pháp : Nhóm chọn cảm biến áp suất hãng OMRON Mã E8AA-M10 Điều khiển động Các thông số cảm biến : -Điện áp vào:12→24VDC -Dòng điện tiêu thụ :40mA max -Dải áp suất:0 đến 1MPa -Áp suất chịu : 2MPa -Có ngõ dòng điện:4 đến 20mA -Nhiệt độ mơi trường xung quanh :  Hoạt động: -10 : 60oC  Lưu trữ : -25 : 70oC -Thời gian phản ứng :100ms -Khối lượng : khoảng 250g Có catalogue kèm theo ( cam bien ap suat_trang 1) 7.Chọn công tác phao Mục đích : nước bồn dừng động Yêu cầu : -Điện áp tiếp điểm : 220VAC Điều khiển động -Tác động nước bồn hút hết Giải pháp :Nhóm chọn cơng tắc phao đóng mở nhờ mực nước hãng ABB : Mã: MS10 Có catalog kèm theo( cong tac phao_trang 3,4) Thơng số kỹ thuật : - Điện áp –dòng điện tiếp điểm: 250VAC-1A / 125DC-0,5 A -Áp suất chuẩn tối đa : 103 bar 8.Chọn nguồn DC Điều khiển động Yêu cầu kỹ thuật: Vì sử dụng cảm biến áp suất, ta nên dùng nguồn nuôi riêng để cảm biến hoạt động ổn định - Nguồn cấp cho cảm biến phải có điện áp từ 12-24VDC Giải pháp :Nhóm chọn nguồn hãng ABB có mã : CP-E 24/0.75 - Nguồn cấp 100~240 VAC - 50/60Hz - Điện áp ngỏ ra: 24VDC - 0,75A Có catalogue kèm theo (ABB-Power-Supply_trang 14) 9.Cáp điều khiển Mục đích :Kết nối thiết bị mạch điều khiển Yêu cầu : Điều khiển động -Phù hợp với dòng điện tổng mạch điều khiển -Cách điện chống nhiễu tốt -số lõi : lõi Giải pháp :Chọn cáp lõi cách điện XLPE 0.6/1(1.2)kV hãng LS-VINA Catalog (Day cap LV-MV cable _Trang 10) Thông số kỹ thuật: -Tiết diện danh định: 1,5 -Đường kính lõi :1,56mm -Chiều dày cách điện :0,7mm 10.Chọn máy biến áp - Mục đích : Biến áp dùng để cấp nguồn cách ly mạch điều khiển với lưới điện - Yêu cầu :Điện áp vào 220VAC, công suất phù hợp  Nhóm chọn biến áp cách ly hãng STANDA Điều khiển động Mã : ST-1000VA-BACL Điện áp vào : 220 VAC – phase Điện áp : 220 VAC Cơng suất : 1000 VA Có catalogue kèm theo (bien ap cach ly_trang 11) 11.Chọn MCB cho mạch điều khiển - Mục đích :MCB dùng để cấp nguồn bảo vệ ngắn mạch ,quá tải cách ly cho mạch điều khiển - Yêu cầu : • • Dòng định mức phù hợp Điện áp 220V -Theo tính tốn sơ dòng điện thiết bị mạch điều khiển dòng điện tổng nhỏ 1A.Nên chon MCB có dòng định mức 1A  Nhóm chon MCB hãng ABB Mã : S201-C1NA  Dòng định mức In=1A  Điện áp định mức :480Y/277 VAC Điều khiển động  Khả chịu dòng :Icu=6kA  Tần số hoạt động :50/60hz  Số cực :1+1NA cực  Catalog (MCB S200_Trang 17) VI THIẾT KẾ MẠCH (file autocard kèm theo) 1.Mạch động lực THIẾT BỊ CHỨC NĂNG Biến tần Điều khiển, bảo vệ động Động – Bơm Bơm nước Sensor Đo áp suất đường ống phản hồi tín hiệu biến tần EMC Line Fiter Lọc sóng điện từ cao tần, chống nhiễu Contactor Đóng ngắt mạch động lực thơng qua Điều khiển động mạch điều khiển MCB1 Bảo vệ ngắn mạch,quá tải,…mạch động lực Input chokes, Output chokes Cải thiện hệ số cơng suất đầu vào giảm sóng hài,giảm dòng ngắn mạch,bảo vệ tải động khởi động 2.Mạch điều khiển THIẾT BỊ CHỨC NĂNG MCB2 Cấp nguồn bảo vệ ngắn mạch cho mạch điều khiển Biến áp cách ly Cấp nguồn cách ly mạch điều khiển với lưới điện Nguồn 24VDC Nguồn nuôi riêng cho cảm biến Công tắc Thao tác để điều khiển Cơng tắc phao( C) Báo bể nước hay RL1 Rơ le trung gian điều khiển chạy ,dừng động RL2 Rơ le trung gian điều khiển dừng động nước bồn hết L,H Công tắc áp suất bảo vệ áp thấp áp cao T1,T2 Rơ le thời gian (đếm thời gian) NGUON đèn báo nguồn cấp cho biến tần LOI đèn báo biến tần xảy lỗi CHAY,DUNG đèn báo động chạy dừng D3 đèn báo bồn D1 đèn báo áp suất thấp Điều khiển động D2 đèn báo áp suất cao Thuyết minh mạch -Bật MCB cấp nguồn cho mạch động lực -Bật MCB cấp nguồn cho mạch điều khiển -Vặn SWITCH ON cấp điện cho cuộn hút K1 +Đóng tiếp điểm K1 bên mạch động lực cấp điện cho biến tần +Đóng tiếp điểm K1 bên mạch điều khiển để sẵn sàng khởi động động +Đèn NGUON sáng +Đèn DUNG sáng -Vặn SWITCH STAR cấp điện cho cuộn hút RL1: +Tiếp điểm RL1 bên mạch động lực đóng, động chạy +Đèn CHAY sáng +Tiếp điểm RL1 bên mạch điều khiển thường đóng mở ,đèn DUNG tắt -Vặn SWITCH STOP ngắt điện cuộn hút RL1 +Tiếp điểm RL1 bên mạch động lực mở, động dừng +Đèn CHAY tắt +Tiếp điểm RL1 bên mạch điều khiển thường đóng đóng lại,đèn DUNG sáng -Vặn SWITCH OFF cuộn hút K1 điện +Ngắt nguồn cho biến tần.các đèn báo tắt hết *Bảo vệ : -Nếu biến tần xảy cố, tiếp điểm ROCOM-RONC mở ra,ngắt điện cuộn hút RL1.động dừng.Tiếp điểm ROCOM-RONO đóng lại ,đèn LOI sáng -Nếu nước bồn hút ,công tắc mực nước hoạt động, đóng tiếp điểm C 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 DUNG sáng, đèn CHAY tắt.) + Đèn D3 báo sáng -Nếu áp suất cao kẹt đường ống(trên bar) cơng tắc áp suất H tác động,đóng tiếp điểm H cấp điện cho cuộn hút T2: +Nếu áp suất cao vòng 20 giây tiếp điểm T2 thường đóng mở ra,thường mở đóng lại.Ngắt điện cuộn hút RL1,động dừng.(đèn báo áp suất cao D2 sáng) Điều khiển động +Tiếp điểm T2 (25-28) trì nguồn cấp cho cuộn hút T2, khắc phục cố xong,ta phải vặn SWITCH STOP để ngắt điện cho cuộn hút T2 để tiếp điểm T2 thường mở mở ra, thường đóng đóng lại vặn lại SWITCH STAR để động chạy lại -Nếu áp suất thấp bể đường ống khơng hút nước(dưới 0,5 bar) cơng tắc áp suất L tác động,đóng tiếp điểm L cấp điện cho cuộn hút T1: +Nếu áp suất thấp vòng 20 giây tiếp điểm T1 thường đóng mở ra,thường mở đóng lại.Ngắt điện cuộn hút RL1,động dừng.(đèn báo áp suất thấp D1 sáng) +Tiếp điểm T1 (25-28) trì nguồn cấp cho cuộn hút T1, khắc phục cố xong,ta phải vặn SWITCH STOP để ngắt điện cho cuộn hút T1 để tiếp điểm T1 thường mở mở ra, thường đóng đóng lại vặn lại SWITCH STAR để động chạy lại V Cài đặt biến tần 1.Thông số động Mã Mô tả Cài đặt Giá trị 9905 Ðiện áp định mức motor(page 276) 380 V 9906 Dòng diện định mức motor (page 276) Tần số định mức motor (page 276) Tốc độ định mức motor (page 276) Công suất định mức motor (276) 6.6 A 9907 9908 9909 Thông số biến tần 50 2850 Hz rpm KW Điều khiển động Mã Mô tả Cài đặt Giá trị 2202 2008 2203 2001 2002 2003 Thời gian tăng tốc (page 163) Tần số lớn (page 193) Thời gian giảm tốc (page 163) Ðặt tốc độ nhỏ cho động ( 303) Ðặt tốc độ lớn cho động (303 ) Dòng điện cực đại(dòng tải)(192) 60 s 50 Hz 50 s 285 2850 rpm rpm 9.9 A 2007 Tần số nhỏ (page 193) Chọn nguồn tham chiếu tốc độ REF1 (173) Giá trị tối thiểu đầu vào tương tự AI1(180) Giá trị tối đa đầu vào tương tự AI1(180) Phần trăm giá trị tối thiểu đầu vào tương tự AI2(181) Phần trăm giá trị tối đa đầu vào tương tự AI2(181) Hz 1103 1301 1302 1304 1305 AI1 % 100 % 20 % 100 % 3.khởi động ,dừng động Mã 1001 1003 Mô tả Cài đặt Vị trí kiểm sốt bên ngồi DI1 :start=1/stop=0 (171) Kiểm soát chiều quay động cơ(172) Ghi Dừng khởi động thông qua DI1 Chỉ cho phép quay theo chiều thuận 1 4.PID Mã Mô tả Cài đặt 9902 1106 Chọn kiểu điều khiển(109) Chọn tín hiệu nguồn cho tham chiếu REF2.(176) Xác đinh độ lợi cho điều khiển(228) Xác định thời gian tích hợp điều PID control 19 Kích hoạt PID 10 60 s 4001 4002 Ghi Điều khiển động 4010 4014 4016 khiển PID (228) Giá trị tham khảo cho điều khiển PID(230) Lựa chọn giá trị phản hồi điều khiển PID(231) Lựa chọn tín hiệu phản hồi ACT1(232) Tín hiệu AI1 Phản hồi trực tiếp qua ACT1 Tín hiệu AI2 5,Rolay output Mã Mô tả 1401 RELAY OUTPUT 1(184) 1404 RO ON DELAY(184) 1405 RO OFF DELAY(184) Cài đặt Ghi 23 Biến tần nhiệt 0 Thời gian trễ on delay(s) Thời gian trễ off delay(s) 6.Luật điều khiển Mã Mô tả Cài đặt 2605 Điều khiển U/f Ghi Ưu tiên cho chế độ mômen xoắn không đổi Ưu tiên cho bơm ly tâm ứng dụng quạt Điều khiển động ... TÀI: BƠM ỔN DỊNH ÁP SUẤT Bài toán: - Điều khiển bơm cấp nước ổn định áp suất cho chung cư hộ sử dụng khơng có quy luật Lưu lượng tối đa 10 /h, cột áp 40m - Chọn bơm, động cơ, biến tần, cảm biến áp. .. 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 khơ - Ngắt bơm áp suất nước thấp bể ống bơm không... CT-ERD) 6.Chọn cảm biến áp suất: Mục đích : Đo áp suất đường ống để hồi biến tần Yêu cầu : Vùng làm việc chứa áp suất bar ( 40m cột áp) Giải pháp : Nhóm chọn cảm biến áp suất hãng OMRON Mã E8AA-M10