Đồ án trang bị điện máy bơm

Bơm được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực: Trong nông nghiệp bơm là thiết bị không thể thiếu để thực hiện thủy lợi hóa.Trong công nghiệp bơm được sử dụng trong c

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay máy bơm được dùng rất rộng rãi trong đời sống và các ngànhkinh tế quốc dân Trong công nghiệp, máy bơm được dùng để cung cấp nướccho các lò cao, hầm mỏ, nhà máy bơm dầu trong công nghiệp khai tác dầumỏ Trong kỹ nghệ chế tạo máy bay, trong nhà máy điện nguyên tử đềudùng máy bơm Trong nông nghiệp, máy bơm dùng để bơm nước tưới và tiêuúng Trong đời sống máy bơm dùng cấp nước sạch cho nhu cầu ăn uống củacon người, vật nuôi

Cùng với sự phát triển không ngưng về kỹ thuật và công nghệ, hiện nayđã ra đời của những máy bơm rất hiện đại, đồng thời chúng ta đã có một sốnhà máy chế tạo bơm như: Công ty chế tạo bơm Hải Dương, Công ty cơ khíđiện thủy lợi, Nhà máy cơ khí Duyên Hải sản xuất máy bơm phục vụ chođất nước.

Với nhu cầu trên em được giao đề tài“: Thiết kế trang bị điện bơm điều áp công suất lớn ”.

Trong quá trình làm đồ án, được sự giúp đỡ hướng dẫn nhiệt tình của

thầy giáo hướng dẫn và các bạn em đã hoàn thành được đồ án này Tuy nhiên

do trình độ có hạn, bản đổ án không thể tránh khỏi những thiếu sót

Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn

Sinh viên

Lê Công Tuấn

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG BƠM

I.Khái quát chung về các hệ thống bơm

1.1 Khái quát chung

Bơm là máy thuỷ lực dùng để hút và đẩy chất lỏng từ nơi này đến nơi khác.Chất lỏng dịch chuyển trong đường ống nên bơm phải tăng áp suất chất lỏng ởđầu đường ống để thắng trở lực trên đường ống và thắng hiệu áp suất ở 2 đầuđường ống Năng lượng bơm cấp cho chất lỏng lấy từ động cơ điện hoặc từcác nguồn động lực khác (máy nổ, máy hơi nước…)

Điều kiện làm viêc của bơm rất khác nhau (trong nhà, ngoài trời, độ ẩm, nhiệtđộ v.v…) và bơm phải chịu được tính chất lý hoá của chất lỏng cần vậnchuyển

1.1.1 Vai trò của bơm

Là máy để di chuyển dòng môi chất, và tăng năng lượng của dòng môi chấtkhi bơm làm việc năng lượng mà bơm nhận được từ động cơ sẽ chuyển hóathành thế năng ,động năng và trong một chừng mực nhất định thành nhiệtnăng của dòng môi chất

Bơm được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:

Trong nông nghiệp bơm là thiết bị không thể thiếu để thực hiện thủy lợi hóa.Trong công nghiệp bơm được sử dụng trong công nghiệp khai thác mỏ quặngdầu hay trong các công trình xây dựng Hiện nay trong điều khiển quá trìnhthì bơm được sử dụng nhiều trong việc vận chuyển ngyên liệu, hóa chất,quặng dầu….là phương tiện chuyển tiện lợi và kinh tế

Trong ngành chế tạo máy bơm được sử dụng phổ biến, nó là một trong nhữngbộ phận chủ yếu của hệ thống điều khiển thủy lực và hệ thống điều khiển

Trong thực tế kĩ thuật thì có 3 loại bơm được sử dụng rộng rãi là bơm li tâm, bơmhướng trục và bơm pistong Biểu đồ phân bố phạm vi sử dụng của các loại bơm thôngdụng được thể hiện.

a Bơm ly tâm

Bơm ly tâm là loại bơm động học, có cánh quạt Nó được sử dụng rộng rãi và được kéobằng động cơ điện Bơm ly tâm là loại rất phổ biến vì nó bơm được nhiều loại chấtlỏng khác nhau ( nước , axit, kiềm ), giải lưu lượng rộng ( từ vài l/phút đến vài m3/s ),có cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, chắc chắn, giá thành hạ

Nhược điểm của bơm ly tâm : Là không có khả năng hút nước lúc ban đầu (phải mồi)và lưu lượng Q phụ thuộc vào cột áp H

Nhận xét:

Công suất N có trị số cực tiểu khi lưu lượng bằng 0 Lúc này, động cơ truyền động được mở máy dễ dàng Do vậy ta sẽ khoá van trên ống đẩy để Q =0 Sau thời gian ngắnkhoảng 1 phút thì mở van ngay để tránh bơm và chất lỏng bị quá nóng do công suất động

cơ chuyển hoàn toàn thành nhiệt năng Hơn nữa lúc mở máy dòng động cơ lớn sẽ gây nguy hiểm cho động cơ nếu Q = 0

làm việc mà con người không làm được Qua bản đồ án môn học lần này em có maymắn khi được làm về đề tài về hệ thống bơm điều áp để em có thể hiểu rõ hơn về côngdụng cũng như lợi ích của bơm mang lại cho con người cũng như trong đời sống sinhhoạt xã hội.

1.2 Phân loại chung hệ thống bơm

Phụ thuộc vào đặc tính cấu trúc, điều kiện lắp ráp và môi trường hoạt động Bởi vậy córất nhiều tiêu chuẩn để phân loại máy bơm Sau đây là vài tiêu chuẩn phổ biến:

Dựa trên đặc tính tác dụng phân ra: máy bơm thể tích và máy bơm động học

Máy bơm động học:

Máy bơm cánh(cánh dẫn) : máy bơm động học và máy bơm thể tích

Máy bơm điện

Máy bơm ma sát

Máy bơm thể tích

Máy bơm dạng tịnh tiến

Máy bơm dạng tay quay

Máy bơm dạng roto - quay, roto – tịnh tiến

Dựa trên đặc tính cấu trúc:

Theo hướng đặt trục quay hoặc cơ cấu làm việc: máy bơm nằm ngang , máy bơm đặt đứng, máy bơm trục đứng

Theo số lượng cấp, số lượng dòng: mấy bơm đơn cấp, máy bơm đa cấp, máy bơm đơn dòng, máy bơm đa dòng

Theo yêu cầu vận hành: mấy bơm một chiều, máy bơm thuận nghịch,máy bơm điều khiển, máy bơm bù

Dựa trên nguồn phát động máy bơm:

Máy bơm điện – hoạt động nhờ động cơ điện

Máy bơm diesel – hoạt động nhờ động cơ

Máy bơm thủy lực – hoạt động nhờ động cơ thủy lực

2.Giới thiệu hệ thống bơm cấp nước cho nhà cao tầng

a Các loại hệ bơm cấp nước cho nhà cao tầng hiện nay

Các hệ bơm cấp nước nhà cao tầng:

Bể ngầm>Trạm bơm> Bể trung gian (có thể có)> Trạm bơm trung gian> Bể mái

-> phân vùng cấp nước trọng lực và trạm bơm cho các tầng trên cùng

- Bể ngầm-> Trạm bơm -> phân vùng cấp nước tới các tầng

- Bể ngầm-> Trạm bơm-> Tới các tầng dưới và Bể trung gian-> Trạm bơm và phân vùng cấp nước tới các tầng

- Bể ngầm-> 2 bơm biến tần (1 duty, 1 stanby) + bình áp lực ->phân 3 vùng cấp nước (mỗi vùng 7 tầng), với 3 ống đứng từ ống gom header

Hệ thống đường ống với 3 van chống nước va, 3 van điều áp lắp trên 3 ống đứng chínhvà đầy đủ van khóa khác

a Chức năng

Chúng ta luôn bắt gặp những hệ thống bơm nước công nghiệp tuần hoàn trong các nhà máy công nghiệp hay các hệ thống cung cấp nước sinh hoạt trong các cao ốc chức năng như khách sạn, văn phòng, căn hộ cao cấp,… nơi cần thiết lượng nước sinh hoạt lớn với nhu cầu (lưu lượng) luôn thay đổi thường xuyên

Việc nghiên cứu sử dụng hiệu quả nguồn điện năng cung cấp cho một nhóm phụ tải công suất lớn và có đặc tính giao động như vậy đang được quan tâm rất nhiều, nhất là trong bối cảnh hiện nay khi tiêu chí tiết kiệm điện năng luôn được đề cập đến trong các

dự án lớn.

Để đáp ứng được những yêu cầu về cấp nước với áp suất không đổi trong công nghiệp,dân dụng, cũng như các hệ thống tưới tiêu tiết kiệm nước trong nông nghiệp

2.1 Mô tả nguyên lý hoạt động của hệ thống:

Khi hệ thống cấp nước tự động hoạt động, sẽ có một cảm biến áp suất với độ nhạy cao gắn trên đường ống để phát hiện sự thay đổi của áp suất trên đường ống do nhu cầu tiêu thụ nước thay đổi gây ra, sau đó

sẽ truyền tín hiệu thay đổi này về biến tần Sau khi tính toán và so sánh với giá trị áp suất đặt, biến tần sẽ gửi lệnh thay đổi tần số mới xuống bộ điều khiển tốc độ quay của của động cơ cánh quạt của bơm và có thể đưa thêm hay cắt bớt các bơm trong hệ thống Do vậy ổn định được áp suất nước trên đường ống theo yêu cầu.

 Hệ thống cấp nước sạch:

- Trên đường ống cấp nước chính đặt cảm biến đo áp suất Khi có sự thay đổi về áp suất trong đường ống thì cảm biến sẽ truyền tín hiệu về biến tần (tín hiệu dạng tương tự) Tại biến tần tín hiệu này được so sánh với giá trị áp suất được đặt sẵn (tín hiệu dạng tương tự) Sau đó biến tần sẽ dựa vào giá trị so sánh đó và điều khiển tần số nguồn cấp cho động cơ bơm.

- Ở bể chứa nước đặt cảm biến báo mức nước Nếu mức nước xuống quá thấp (không đủ mức nước cho bơm hoạt động), cảm biến báo mức sẽ truyền tín hiệu về biến tần để dừng bơm.

 Hệ thống thoát nước thải:

- Tương tự hệ thống cấp nước, bể chứa nước thải cũng có đặt cảm biến báo mức bùn trong bể.

Sơ đồ làm việc của hệ thống điều khiển nhiều bơm

2.2 Các lưu ý trong thiết kế:

 Các yêu cầu để bơm nước cho nhà cao tầng

- Khối lượng nước yêu cầu một ngày, với 8 giờ làm việc là 700 lít

- Nước cấp cho nhà được dùng vào việc: tắm, giặt,vệ sinh, phun sương …v.v

- Cột áp đẩy là 10 m

 Một số vấn đề có thể gặp

Hình ảnh máy bơm nước tại tòa nhà Etown

Để đáp ứng nhu cầu áp lực nước trong hệ thống luôn đủ khi nhu cầu sử dụng nước thay đổi bất thường, các bơm trong hệ thống luôn làm việc liên tục ở chế độ đầy tải tương

ứng với trường hợp nhu cầu sử dụng nước của hệ thống ở mức cực đại Tuy nhiên đều

này dẫn đến 1 số bất lợi sau:

- Áp lực nước trong hệ thống đôi khi tăng quá cao không cần thiết, do nhu cầu sử dụng nước giảm xuống nhưng hệ thống bơm vẫn chạy đầy tải.

- Các bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ cơ khí, hoặc chi phí đầu tư sẽ tăng lên (do tăng số lượng bơm) nếu muốn các bơm chạy luân phiên.

- Tổn hao điện năng trên hệ thống do động cơ bơm vẫn chạy đầy tải trong khi nhu cầu sử dụng nước giảm xuống.

2.3 Ứng dụng của hệ thống bơm cấp nước trong thực tế :

Hiện nay tại tòa nhà E tower, sau đây là khảo sát cấu trúc của tòa nhà E (12 tầng) về các chỉ tiêu sau đây :

- Số lavapo/ tầng

- Số bồn tiểu/ tầng

- Số bồn cầu/ tầng

- Số vòi nước phụ/ tầng

- Số phòng/ tầng

- Số người / phòng/ tầng

- Chiều cao/ phòng/ tầng

- Các ghi chú khác

Tầng Lavapo Bồn tiểu Bồn cầu Vòi nước phụ phòng Số Người Số Chiều cao Ghi chú

Tầng 11 0 0 0 0 10 100 4m Phòng làm việc

Bồn nước để trên tầng 12 có nghĩa là ở độ cao là tổng chiềi cao tòa nhà trừ ra 4m

Toàn bộ các đường ống nước dẫn vào thiết bị sử dụng ống phi 21 và có van

-2.3.1 Các thông số năng lượng chính và vùng sử dụng bơm

Thông số năng lượng chính của máy bơm là những số liệu chủ yếu biểu thị đặc tính cơ bản của máy bơm bao gồm: lưu lượng Q, cột nước H, công suất N, số vòng quay n và độ cao hút nước cho phép hs Những thông số này nhà máy chế tạo bơm đã ghi sẵn trên nhãn hiệu máy Sau đây là những thông số chính:

Hình ảnh Model máy bơm nước tại tòa nhà Etown

 Lưu lượng Q

Lưu lượng là thể tích khối chất lỏng được máy bơm bơm lên trong một đơn vị thời gian Q ( l/s, m3/s, m3/ h ) Thể tích có thể là m3 hoặc lit, còn thời gian có thể tính là giây -thường

đối với máy bơm lớn, hoặc giờ - thường dùng đối đối với máy bơm nhỏ hoặc thường dùng lưu lượng cho toàn trạm

CHƯƠNG 2 CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN,

TRANG BỊ ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỦA THỐNG BƠM

2.1 Yêu cầu về trang bị điện-điện tử cho hệ thống bơm

Như đã nêu, bơm có rất nhiều kiểu loại, đa dạng và giải công suất cũngrất rộng Truyền động cho bơm phổ biến là truyền động điện Tuỳ theo tốc độbơm, nối giữa động cơ và bơm có thể là trực tiếp (đồng trục) hoặc gián tiếpqua hộp tốc, đai truyền ly hợp thay đổi tốc độ, hệ thống biên maniven, trụckhuỷu… Do vậy, khi chọn công suất động cơ, cần lưu ý tới hiệu suất của cáckhâu truyền lực trung gian Các bơm hầu như không đòi hỏi thay đổi tốc độnên phổ biến kéo bơm là dùng động cơ không đông bộ xoay chiều 3 pha rotorlồng sóc, mở máy trực tiếp (nếu công suất nhỏ) hay gián tiếp qua điện trở,cuộn kháng ở mạch stator (nếu công suất trung bình) Với bơm có công suất

trung bình và lớn, cũng thường dùng động cơ không đồng bộ xoay chiều 3pha rotor dây quấn, mở máy bằng điện trở hạn chế ở mạch rotor để giảm dòng

mở máy hoặc kết hợp thêm với các phần tử hạn chế ở mạch stator Trườnghợp công suất lớn và rất lớn, dùng động cơ không đồng bộ để cải thiện cosφ.Với những bơm chuyên dùng, có thể dùng động cơ một chiều kích từsong song hoặc nối tiếp,nhất là khi có yêu cầu thay đổi tốc độ bơm

Chọn động cơ kéo bơm pittông, phải theo loại bơm cụ thể và lưu ý sựbiến thiên của lưu lượng, cột áp của bơm, do đó mômen động cơ cần đáp ứng.Trường hợp truyền động bơm li tâm, do bơm không tự động mồi nướcđược, mạch điều khiển cần phải đảm bảo mồi nước trước khi chạy bơm (quabơm mồi, các van…) và tuân thủ các thứ tự thao tác chạy bơm

Vì bơm hoạt động ở môi trường ẩm ướt (nước, chất lỏng khác) hoặc ởmôi trường độc hại (axit, kiềm…) hoặc ở môi trường dễ nổ, cháy (dầu, axit)hoặc ở môi trường bẩn (bùn) nên các trang bị điện cũng phải đáp ứng được các điều kiện đó

Một số chú ý về thiết kế trang bị điện cho trạm nhiều máy bơm:

- Trước hết ta cần chú ý loại tạm bơm, nếu là bơm nước thườngtrạm bơm cho hệ thống bình kín hoặc tạm bơm cho hệ thống bình hở Dù làlaọi này hay loại kia thì việc vận tải chất lỏng đi xa với lưu lượng cần thiếtdòng chất lỏng cũng phải dự trữ một áp năng nào đó

- Trong các loại hệ thống dùng để bơm chuyển vật liệu hoá chất,vật liệu công nghệ, trạm thường được thiết kế nhiều bơm Trong trạm nhiềubơm thì vấn đề tự động hoá trạm nhằm và các vấn đề cần giải quyết sau:

(i) Duy trì mức chất lỏng cần thiết trong bình chứa

(ii) Lựa chọn số lượng bơm hoạt động cần thiết

(iii) Thứ tự tự động khởi động các bơm trong trạm

(iv) Thứ tự dừng tự động các bơm trong trạm bơm

- Thiết kế bảo vệ động cơ truyền động, bảo vệ bơm và sự làm việc bền vững của hệ thống

- Hệ thống đảm bảo báo động, tín hiệu hoá, tự động dừng và tự động khởi động khi có yêu cầu.

- Những hệ thống bơm đặc biệt như bơm dầu, hoá chất nhất thiết phải có nhiều vị trí dừng khi có sự cố, hoả hoạn…

2.2 Một số khí cụ thường dùng trong hệ truyền động máy bơm

2.2.1 Cảm biến mức

Mức là chiều cao điền đầy các chất lỏng hay hạt có tiết diện không thayđổi trong các thiết bị công nghệ và là tham số cần xác định để kiểm tra chế độlàm việc của thiết bị, điều khiển các quá trình sán xuất Mặt khác nhờ cảmbiến mức ta có thể đánh giá được khối lượng của các chất lỏng chứa trong bồnxăng, dầu,…Đơn vị đo mức là đơn vị đo chiều dài

Đo mức có thể thực hiện đo liên tục hoặc xác định theo ngưỡng

Đo liên tục là quá trình trong đó tín hiệu đo cho biết thể tích chất lưucòn lại trong bồn chứa

Khi đo theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tín hiệu dưới dạng nhị phân đểphát hiện tình trạng mức có đạt hay không để điều khiển quá trình làm việccủa bồn chứa

Trong hệ thống ta sử dụng đo mức bằng phao: Thiết bị đo mức gồm 1phao nổi làm bằng thép không gỉ, phao được gắn với 1 thanh dẫn ở 1 đầu cònđầu kia được nối với cảm biến đo dịch chuyển hoặc được gắn bằng dây mềmqua hệ thống ròng rọc và nối với 1 cảm biến vị trí

a1 )(vb )Rt

Hình 2.1: Phương pháp sử dụng áp kế Hình 2.2: Phương pháp vi sai

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ dựa trên quá trình nhiệt(đốt nóng, làm lạnh và trao đổi nhiệt) mà đại lượng đo là nhiệt độ

Khi nhiệt độ thay đổi làm thay đổi tính chất vật lý của vật thể, các tính chất đó được sử dụng để chế tạo các cảm biến nhiệt độ

Quan hệ giữa nhiệt độ, áp suất và khối lượng đối với chất khí được miêu tả bằng phương trình Va-dec-val:

( p

v 1

Trong đó:

V: là khối lượng; p: áp suất; t: nhiệt độ; R: hệ số tỉ lệ

a1, b1: hằng số phụ thuộc vào tính chất của vật chất, không phụ thuộc vào trạng thái và điều kiện mà các chất đi qua

Trong thực tế khi đo nhiệt độ thường xảy ra với áp suất nhỏ và được miêu tả bằng phương trình Bento:

pV Rt p(b Rt a 2)

a, b, R là thông số đặc trưng cho chất đo nhiệt độ ( chất khí, rắn, lỏng,

…

2.2.3 Rơ le thời gian

Là thiết bị đóng ngắt mạch điện theo thời gian đặt, bao gồm

+ Rơle thời gian trễ hút+ Rơle thời gian trễ nhả

Dùng trong bộ khống chế máy bơm khởi động tránh khởi động đầy tải

2.2.4 Rơle áp suất và rơle nhiệt độ

Rơle nhiệt độ và rơle áp suất là 2 thiết bị điều khiển, điều chỉnh nhiêt độvà áp suất theo kiểu hai vị trí đóng ngắt và thường được sử dụng với bộchuyển đổi đóng ngắt

Rơle nhiệt độ là một tiếp điểm đóng ngắt điện của một mạch điều khiểntác động theo nhiệt độ của đầu cảm biến nhiệt độ

Rơle áp suất là một tiếp điểm đóng ngắt điện của một mạch điều khiểntheo áp suất của đầu cảm biến áp suất

Rơle nhiệt độ và rơle áp suất là các thiết bị biến đổi các đại lượngkhông điện ra các đại lượng điện

2.2.5 Aptomat

Aptomat là khí cụ điện dùng để cắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắnmạch, sụt áp…Aptomat còn gọi là cầu dao tự động

Sử dụng Aptomat có 3 yêu cầu

- Chế độ làm việc định mức của Aptomat phải là chế độ làm việc dàihạn, nghĩa là dòng điện có trị số định mức chạy qua Aptomat bao lâu cũngđược Mặt khác Aptomat phải chịu được dòng điện lớn lúc các tiếp điểm củanó đã đóng hay đang đóng

- Aptomat phải ngắt được dòng ngắn mạch lớn Sau khi ngắt dòngngắn mạch, Aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện địnhmức

- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạnchế sự phá hoại của dòng điện ngắn mạch gây re, Aptomat phải có thời giancắt nhanh, Muốn vậy thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập

hồ quang bên trong Aptomat

- Để thực hiện yêu cầu bảo vệ có chọn lọc, Aptomat cần phải có khảnăng điều chỉnh trị số dòng điện đặt và thời gian tác động

2.2.6 Rơle áp suất cao và thấp

Có thể chia rơle áp suất ra các loại sau :

+ Rơle áp suất : Là các dụng cụ có thể ngắt và đóng trong quá trìnhđiều chỉnh khi áp suất tăng quá hoặc giảm quá so với trị số đã cho trước

+ Rơle áp suất an toàn : Là dụng cụ có thể ngắt mạch điện khi áp suấtvượt quá các giá trị áp suất cao hoặc thấp đặt trước của các thiết bị ( bình caoáp, chai gió …) và khi nào áp suất thay đổi trở lại khoảng vận hành an toànthì rơle tự động đóng trở lại

+ Rơle áp suất khoá an toàn : Là các dụng cụ có thể ngắt mạch điện khiáp suất vượt quá các giá trị áp suất cao hoặc thấp đặt trước, khoá này không

tự động đóng lại, để đóng lại phải dùng tay hoặc các dụng cụ tác động

2.2.7 Van hồi dầu

6 Đường dầu đến

Hình 2.3: Van hồi dầu

Đường dầu hồi được lắp bằng đầu nối vào lắp bơm nhằm ổn định áp suấtcủa nhiên liệu trong bơm phân phối VE Sự thông nhau đường ra với đầu nốibằng lỗ khoan nó làm thay đổi bằng một lượng nhiên liệu trả lại thùng nhiênliệu qua lỗ khoan nhỏ khoảng 0,6 mm Nó chia nhiên liệu tràn qua và hạn chế

sự tan chảy khi có mặt lỗ khoan có kích thước được tính toán để duy trì bởi vìdù đã xác định áp suất đúng theo yêu cầu của lỗ khoan, nó điều khiển lượngnhiên liệu, áp suất nhiên liệu ngoài ra nó còn có tác dụng là dùng để xả e(Khí) ở trong của khoang cao áp

3 Tính chọn công suất bơm.

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại bơm, mỗi loại bơm được chọn dựa vàobảng tra đường đặc tính làm việc riêng hoặc phần mềm của từng hãng máybơm Vậy có thể chọn công suất máy bơm một cách nhanh nhất mà chỉ dựa vào lưulượng và cột áp của máy khi chưa có bảng tra đặc tính bơm

Tính công suất động cơ máy bơm nước dựa vào lưu lượng và cột áp

Trong một số tổ máy bơm cần phải phân biệt 3 loại công suất:

Công suất làm việc N i (công suất hữu ích) là công để đưa một

lượng Q chất lỏng lên độ cao H trong một đơn vị thời gian (s)

Công suất tại trục bơm N (thường ghi trên nhãn bơm) Công

suất này thường lớn hơn N i vì có tổn hao ma sát.

Công suất động cơ kéo bơm (Nđc) Công suất này thường lớn

hơn N để bù hiệu suất truyền động giữa động cơ và bơm, ngoài ra

còn dự phòng qúa tải bất thường

d Hiệu suất bơm ( ) là tỉ số giữa công suất hữu ích N i và công

suất tai trục bơm N

Hiệu suất lưu lượng (hay hiệu suất thể tích) do tổn thất lưu lượng vì rò rỉ.Hiệu suất thuỷ lực (hay hiệu suất cột áp) do tổn thất cột áp vì ma

sát trong nội bộ bơm

Hiệu suất cơ khí do tổn thất vì ma sát giữa các bộ phận cơ khí (ổ

bi, gối trục…) và bề mặt ngoài của guồng động (bánh xe công tác)

với chất lỏng (bơm ly tâm)

3.2 Tính chọn công suất động cơ truyền động

Trang bị điện của một trạm bơm tối thiểu phải có hai hệ truyền động (hình 6.7):

1.Truyền động chính: là truyền động quay bơm Hệ truyền động này

thường dùng động cơ không đồng bộ điện áp thấp (380V) và cao áp (3 hoặc6kV), và động cợ đồng bộ

Đối với động cơ có công suất ≥ 100kW, thường dùng động cơ cao áp

2 Hệ truyền động phụ: là động cơ truyền động đóng mở van thường dùng

động cơ không đồng bộ roto lồng sóc điện áp thấp, có đảo chiều quay

3 Tính chọn công suất động cơ truyền động chính

Công suất động cơ truyền

động bơm được tính theo biểu thức

Trong đó:

γ - khối

chất lỏng lượng riêng của

Q- năng suất của bơm, m3/s;

H- chiều cao cột áp (áp

suất), m;

ηb- hiệu

÷ 0,75)

suất của bơm (0,45

η - hiệu suất của cơ cấu truyền lực (0,45 ÷ 0,9)

Hình 6.7 Sơ đồ điện - thủy động học của một trạm bơm

Trong sơ đồ mạch điều khiển hệ truyền động trạm bơm phải đảm bảo các

nhiệm vụ sau:

1 Khởi động động cơ truyền động chính đảm bảo hạn chế dòng trong

phạm vi cho phép

a) Đối với động cơ truyền động công suất nhỏ và trung bình có thể khởi

động trực tiếp, qua cuộn kháng hoặc đổi nối sơ đồ đấu dây dây quấn stato

động cơ từ hình sao sang hình tam giác

b) Đối với động cơ không đồng bộ công suất lớn, khởi động động cơ dùng

bộ khởi động mềm (soft - start) thực chất là bộ điều áp xoay chiều ba pha,

hạn chế dòng khởi động bằng cách giảm điện áp đặt vào dây quấn stato động

cơ

c) Đối với động cơ đồng bộ, khởi động phức tạp hơn; phương pháp được

sử dụng phổ biến nhất là phương pháp không đồng bộ Để thực hiện khởi

động theo phương pháp này, roto của động cơ đồng bộ có hai bộ dây quấn:

cuộn khởi động và cuộn kích từ

2 Điều khiển đóng – mở van

3 Phải có các khâu bảo vệ sau:

- Bảo vệ quá tải

- Bảo vệ điện áp thấp…

4 Sơ đồ khống chế máy bơm dùng động cơ đồng bộ

Hệ truyền động bơm dùng động cơ đồng bộ thường dùng bộ nguồn cấp

kích từ bằng máy phát kích từ hoặc bằng bộ chỉnh lưu dùng thyristor

Bộ nguồn kích từ dùng thyristor có nhiều ưu điểm hơn so với dùng máy

phát do:

- Công suất lắp đặt bé.

- Độ tác động nhanh, đặc biệt là các khâu bảo vệ

Động cơ truyền động bơm dùng loại DCK-260-24/36, Pđm = 625kW,

n = 165vg/ph

a) Bộ nguồn kích từ gồm có các phần tử chính sau:

- Biến áp động lực 1BA

- Cầu chỉnh lưu gồm hai bộ chỉnh lưu cầu ba pha đấu song song cấu thành từ các thyristor 1T1 ÷ 6T1 và 1T2 ÷ 6T2

- Biến áp 4BA, 5BA, 6BA có chức năng cân bằng dòng cho hai thyristor làm việc song song

b) Thiết bị vào đồng bộ tự động gồm hai thyristor 1T và 2T; ĐZ1 và ĐZ2.c) Mạch đo lường

- 2BA là biến điện áp để đo điện áp nguồn cấp và đưa tín hiệu về mạchđiều khiển để tăng cưỡng bức kích từ trong trường hợp điện áp lướigiảm sẽ dẫn đến động cơ bị mất đồng bộ

Hình 6.8 Hệ truyền động máy bơm dùng động cơ đồng bộ

- TI1: biến dòng đo

lường dòng tiêu thụ

của động cơ và đưa tín

hiệu về mạch điều khiển bảo vệ ngắn mạch cho mạch kích từ

d) Nguyên lý hoạt động

Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong truyền động bơm dùng

động cơ đồng bộ là quá trình khởi động chúng

Quá trình khởi động động cơ đồng bộ bằng phương pháp không đồng bộ diễn ra như sau:

Đóng máy cắt MC, động cơ làm việc như một động cơ không đồng bộ roto lồngsóc Khi tốc độ động cơ còn thấp (s≥ 0,05) điện áp cảm ứng ra ở cuộn kích từ lớn,làm cho điện áp ra ĐZ1 và ĐZ2 thông, thyristor 1T và 2T thông, cuộn kích từ đượcnối song song với điện trở dập từ Rdt và rơle liên động RLĐ tác động, tiếp điểm củanó ở mạch điều khiển mở nên chưa có nguồn cấp cho công tắc tơ KC Trong quátrình khởi động, tốc độ động cơ tăng dần lên đến khi tốc độ động cơ đạt gần tốc độđồng bộ (s ≤ 0,05) thì 1T và 2T khóa, điện trở dập từ Rdt cắt ra khỏi cuộn kích từ,rơle liên động không tác động, tiếp điểm thường kín của nó sẽ cấp nguồn cho cuộndây công tắc tơ KC đóng nguồn một chiều với cuộn dây kích từ của động cơ Dướitác dụng của hai từ trường: từ trường xoay chiều ở dây quấn stato của động cơ và

từ trường của dây quấn kích thích của động cơ do dòng điện một chiều sinh ra, kếtquả động cơ tự kéo vào đồng bộ, quá trình mở máy động cơ đồng bộ kết thúc

3.3 Tính toán công suất bơm

Tùy theo nhu cầu dùng nước của khu vực cấp nước, Việc chọn cấp bơm và số bơm được chủ đầu tư cung cấp: Bơm có lưu lượng 1050 m3/giờ, cột áp 60m

GĐ1: 2 bơm hoạt động 1 bơm dự phòng

GĐ2: 4 bơm hoạt động 2 bơm dự phòng

Tư vấn thiết kế trạm bơm và các công trình liên quan:

Tính toán cao trình đặt bơm:

Tính toán cao trình đặt bơm dựa theo chiều cao hút chân không của máy bơm không vượt quá chiều cao hút chân không của bơm đã chọn, tính đến tổn thấp áp lực qua ống hút, nhiệt độ, áp suất bay hơi để không sinh ra hiện tượng bào mòn cánh quạt

Ngoài ra cân nhắc giữa kinh tế và an toàn vận hành vì điều kiện địa chất mực nước ngầm cao, khó khăn trong thi công và chi phí xây dựng

Vì những lý do trên:

Chọn bơm có NPSH < 6 m

Cao trình đặt bơm: -0.9m

Cao trình mực nước thấp nhất trong bể chứa: -2m

 Chiều cao đặt bơm là 1,1m

Sơ đồ bố trí bơm cao độ đặt bơm

Điều kiện làm việc của bơm phải luôn đảm bao như sau:

Chiều cao đặt bơm ≤ hmax =Hb - NPSH - Hv - Hs- hh

Trong đó:

hmax : Chiều cao đặt bơm tối đa (khoảng cách từ tim bơm tới mực nước thấp nhất)

Hb : Áp suất khí quyển = 10.33 m nếu mực nước trong bể ngang với mực nước biểnNPSH: Độ sâu hút nước cho phép của bơm, chọn bơm có NPSH ≤ 6m tại điểm làm việc

Hv : Áp suất bay hơi của nước ở 20oC lấy bằng 0.24m cột nước

Hs : Độ sâu an toàn thường lấy từ 0.5 ÷1 m, lấy an toàn nhất là 1m

hh : Tổn thất áp lực trong đường ống hút

Kiểm tra bơm làm việc trong điều kiện bất lợi nhất là cả 2 bơm hoạt động với công suất thiết kế trong khi chỉ sử dụng một ống hút chung phía xa 2 bơm, tính toán các thông số trên để tìm hmax:

Hb : Áp suất khí quyển lấy = 10.33 m vì mực nước trong bể là -2m, ứng với cao độ +0 so với mực nước bển

NPSH: Độ sâu hút nước cho phép của bơm, tại điểm làm việc NPSH =6m

Hv : Áp suất bay hơi của nước vẫn là 0.24m

Hs : Độ sâu an toàn không thay đổi vẫn lấy là 1m

hh : Tổn thất áp lực trong đường ống hút

)(.2

2

m g

v l

h



 Trên đường ống hút D 800mm, Tổn thất dọc đường bao gồm:

Chiều dài 8.5 m, lưu lượng Qống = 2100 m3/h, v = 1.16m/s, 1000i = 1.55 Tổn thất cục bộ bao gồm: