Nghiên cứu ứng dụng biến tần ACS355 của hãngABB dùng cho hệ thống bơm quạt trong công nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN ACS355 CỦA HÃNG ABB DÙNG CHO HỆ THỐNG BƠM QUẠT TRONG CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHÒNG - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN ACS355 CỦA HÃNG ABB DÙNG CHO HỆ THỐNG BƠM QUẠT TRONG CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên:Nguyễn Sĩ Tâm Người hướng dẫn: Th.S Đinh Thế Nam HẢI PHỊNG - 2018 Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Sĩ Tâm–MSV : 1412102054 Lớp : ĐC1801-Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN ACS355 CỦA HÃNG ABB DÙNG CHO HỆ THỐNG BƠM QUẠT TRONG CÔNG NGHIỆP NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn Địa điểm thực tập tốt nghiệp .: CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đinh Thế Nam Thạc sĩ Trường Đại học dân lập Hải Phòng Tồn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày 13 tháng năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng 11 năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Nguyễn Sĩ Tâm Th.S Đinh Thế Nam Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ DỊ BỘ BA PHA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1.1 KHÁI QUÁT CHUNG 1.2 CẤU TẠO 1.2.1 Cấu tạo stato 1.2.1.1 Mạch từ: 1.2.1.2 Mạch điện: 1.2.2 Cấu tạo rô to 1.2.2.1 Mạch từ: 1.2.2.2 Mạch điện: 1.2.3 Nguyên lý hoạt động 1.3 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ 1.3.1 Khởi động trực tiếp 1.3.2 Khởi động gián tiếp 1.3.2.1 Khởi động động dị rô to dây quấn 1.3.2 Khởi động động dị rô to ngắn mạch 1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ DỊ BỘ 12 1.4.1 Điều chỉnh động dị cách thay đổi tần số nguồn 13 1.4.2 phương pháp điều chỉnh tần số U/f = const 14 1.4.3 Chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ 17 CHƯƠNG 2.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN 18 2.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 18 2.2 PHÂN LOẠI BIẾN TẦN 19 Biến tần trực tiếp biến tần gián tiếp 2.2.1 Biến tần trực tiếp 20 2.2.2 Biến tần gián tiếp 22 2.3 SƠ ĐỒ CẤU TRÚC VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BIẾN TẦN 25 2.3.1 Cấu trúc biến tần 25 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BẢNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG BIẾN TẦN ABB ACS355 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BƠM QUẠT TRONG CÔNG NGHIỆP 27 3.1 GIỚI THIỆU VỀ HÃNG ABB TẠI VIỆT NAM 27 3.2 BIẾN TẦN ABB ACS355 28 3.2.1 Các tính bật 28 3.2.2 Thông số kỹ thuật 30 3.3 CẤP NGUỒN CHO BIẾN TẦN VÀ ĐỘNG CƠ 31 3.4 KHỞI ĐỘNG VÀ ĐIỀU CHỈNH HỆ THỐNG BƠM QUẠT TRONG CÔNG NGHIỆP 32 3.4.1 ỨNG DỤNG CỦA BIẾN TẦN ACS 355 TRONG CÔNG NGHIỆP 32 1.1.Biến tần cho bơm cấp ( Điều khiển lưu lượng): 33 1.2.Cấp nước cho nhà cao tầng 33 1.3.Biến tần cho bơm cấp ( Không điều khiển lưu lượng): 33 2.Quạt hút/đẩy: 34 3.Máy nén khí: 34 4.Băng tải: 35 5.Thiết bị nâng hạ: 36 6.Máy cán kéo: 37 7.Máy ép phun: 38 8.Máy cuốn/nhả 38 9.Hệ thống HVAC 39 10.Máy khuấy trộn, quay ly tâm: 39 11.Thay cho việc sử dụng cấu điều khiển vô cấp truyền thống máy công tác: 39 3.4.2 BIẾN TẦN ACS355 ĐIỀU KHIỂN CHO BƠM TRONG CÔNG NGHIỆP 40 3.4.3 BIẾN TẦN ACS355 ĐIỀU KHIỂN QUẠT TRONG CÔNG NGHIỆP 46 III Biến tần ACS355 cho quạt gió lò đốt 48 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 LỜI NĨI ĐẦU Trong ngành cơng nghiệp, động điện không đồng sử dụng phổ biến tính chất đơn giản tin cậy thiết kế chế tạo sử dụng Tuy nhiên sử dụng động không đồng sản xuất đặc biệt với động có cơng suất lớn ta cần ý tới trình khởi động động khởi động rô to trạng thái ngắn mạch, dẫn đến dòng điện khởi động mơmen khởi động lớn, khơng có biện pháp khởi động thích hợp khơng khởi động động gây nguy hiểm cho thiết bị khác hệ thống điện Vấn đề khởi động động điện không đồng nghiên cứu từ lâu với biện pháp hồn thiện để giảm dòng điện mômen khởi động Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em giao nhiệm vụ nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu ứng dụng biến tần ACS355 hãngABB dùng cho hệ thống bơm quạt công nghiệp”do thầy giáoThạc Sĩ Đinh Thế Nam hướng dẫnthực Bản đồ án tốt nghiệp bao gồm ba chương: CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BIẾN TẦN CHƯƠNG : THIẾT KẾ BẢNG ĐIỀU KHIỂN SỬ DỤNG BIẾN TẦN ABB ACS355 ĐỂ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BƠM QUẠT TRONG CÔNG NGHIỆP – Nâng cao độ ổn định chất lượng điều khiển Điều khiển bơm Biến tần cho bơm điều áp tích hợp chức bảo vệ động thiết bị hệ thống.Khi khởi động, bơm nhanh chóng đạt đến vận tốc cực tiểu để đảm bảo cho hoạt động hệ thống mà không gây áp lực lớn lên van.Biến tần điều khiển tùy thuộc vào lưu lượng dòng để đảm bảo tiết kiệm lượng.Đồng thời đảm bảo động bơm hoạt động luân phiên internal timer, tránh tình trạng hoạt động tải cho bơm tính quan trọng biến tần ACS355 – ứng dụng Biến tần cho bơm điều áp có điều khiển tầng cho bơm “Pump cascade controller” để tối thiểu hao mòn hư hỏng cho bơm Thêm tính phát bơm cạn hoàn toàn đảm bảo việc bảo vệ cho hoạt động bơm Tiết kiệm điện sử dụng Biến tần cho bơm: Khi dùng biến tần điều khiển bơm, ta muốn giảm lưu lượng xuống 80% so với định mức.Ta cần điều chỉnh biến tần để giảm tốc độ động xuống Quan hệ moment tải tốc độ động (với tải bơm quạt) là: M=n^2 Công suất: P=M*n Suy ra: P≈ n^3Nếu ta giảm tốc độ xuống 80% (0.8) Thì cơng suất cần (0.8)^3 ≈ 0.5Điều cho ta thấy bơm hoạt động với 50% công suất định mức đạt 80% lưu lượng –>tiết kiệm điện.Trong thời điểm tại, Kinh tế nước ta khó khăn, doanh nghiệp phải đương đầu với Lãi suất ngân hàng, sức tiêu thụ giảm đặc biệt Tập đoàn Điện lực Việt Nam liên tục than lỗ kiên đòi tăng giá điện năm 2012 Do mà yêu cầu cấp thiết đặt Doanh nghiệp phải tự tìm giải pháp Tiết kiệm tối đa chi phí sản xuất mà đảm bảo tính cạnh tranh chất lượng sản phẩm.Nhu cầu sử dụng Bơm cho hệ thống cấp nước 41 Chung cư, Nhà cao tầng, Cấp nước nhà xưởng, nước sinh hoạt xử lý chất thải lớn Chi phí đầu tư Bộ biến tần Tiết kiệm điện không nhỏ, Nhưng với thực trạng có lẽ phải nên suy ngẫm lại lợi ích trước Quyết định đầu tư  Ứng dụng biến tần ACS355 cho bơm điều áp – giải pháp tiết kiệm điện Cấu hình hệ thống nguyên lý hoạt động 42 Biểu đồ minh họa hoạt động điều khiển bơm Như với việc đưa biến tần vào hệ thống hoạt động bám sát theo thực tế lưu lượng phụ tải, giảm đáng kể lượng tiêu hao không cần thiết vào phụ tải thấp điểm – PLC S7-200: điều khiển trung tâm, xử lý tín hiệu thu thập từ hệ thống để điều khiển động Các động điều khiển chạy thông qua biến tần contactor – Converter (biến tần): điều khiển trơn tốc độ động Với biến tần động chạy với hiệu suất cao hoạt động tốc độ thấp.Biến tần làm cho hệ thống hoạt động tiết kiệm lượng điện so với cách hoạt động cũ trạm – Đầu đo áp suất: mục đích để đo áp suất mạng Với tín hiệu đo từ đầu đo áp suất đưa PLC xử lý điều khiển tốc độ bơm Với đầu đo PLC giám sát áp suất nước mạng – Màn hình hiển thị TD-200: dùng để cài đặt chế độ hoạt động trạm, cài áp suất mạng… Ngoài ra, hình hiển thị áp suất đo đường ống mạng Nguyên lý hoạt động Biến tần cho bơm điều áp: Với thiết kế này, hệ thống tự động giám sát áp suất nước đường ống mạng điều khiển ngược lại để đảm bảo giữ áp suất theo yêu cầu PLC điều khiển áp suất nước đường ống mạng theo đồ thị phụ tải ngày, tức hệ thống điều khiển áp suất theo thời gian thực Hệ thống điều khiển tự động số chức sau: – Đo lường: đầu đo áp suất đo lường chuyển đổi để đưa CPU S7 -200 – Xử lý thông tin: điều khiển trung tâm đảm nhiệm vấn đề – Điều khiển:Biến tần ACS355 phối hợp với biến tần làm việc theo yêu cầu 43 – Giám sát: ACS355 kết đầu đo áp suất để giám sát hệ thống hoạt động – Giao tiếp người vận hành thiết bị: hình hiển thị TD-200 thực – Hệ thống chuyển đổi qua lại motor bơm chạy với biến tần nhằm mục đích nâng cao tuổi thọ bơm, phục vụ bảo trì bảo dưỡng mà không làm gián đoạn sản xuất Việc chuyển đổi thực cách cài đặt hình TD200 – Đồng thời phép mở rộng phát triển phụ tải sau này, hệ thống sử dụng lúc hai bơm cần.Bơm thứ hai đươc tự động đóng chạy trực tiếp thông qua côngtắctơ bơm bơm có biến tần chạy điều chỉnh đỉnh cho phù hợp với phụ tải.Hoạt động hệ thống biểu đồ minh hoạ  Tìm hiểu nguyên lý làm việc chức biến tần máy bơm nước: Thiết bị biến tần lắp vào mạch điện tử động làm thay đổi tần số mạch điện làm thay đổi số vòng quay trục động cơ, theo luật tương tự máy bơm ly tâm, số vòng quay thay đổi lưu lượng cột áp bơm thay đổi theo  Nguyên lý làm việc biến tần ACS355 cho bơm: – Hệ thống biến tần áp dụng ngun lý điều khiển vòng kín – Tín hiệu áp lực từ mạng lưới cấp nước đưa xử lý, so sánh với tín hiệu áp lực cài đặt theo yêu cầu sai lệch trị số chương trình cài đặt riêng cho hệ thống xử lý để đưa tín hiệu điều khiển tối ưu đến biến tần – Bộ biến tần lập trình xử lý tín hiệu đưa tần số thích hợp cho dòng điện vào động Số vòng quay trục bơm thay đổi đáp ứng vừa lưu lượng, áp lực yêu cầu mạng lưới đường ống  Nguyên tắc điều chỉnh hệ thống sau: – Khi nhu cầu dùng nước thấp khả cung cấp bơm máy bơm nước có lắp biến tần hoạt động – Khi nhu cầu dùng nước tăng lên lớn khả cung cấp máy bơm nước nhỏ khả cung cấp hai bơm bơm chạy tối đa với số vòng quay định mức, bơm biến tần bổ sung đầy đủ lưu lượng theo yêu cầu 44 – Khi yêu cầu lưu lượng tăng lên giảm việc điều chỉnh diễn tương tự Sơ đồ lắp đặt máy biến tần cho bơm + Chức thiết bị biến tần – Tự động điều khiển số bơm vòng quay bơm để cung cấp đủ Q theo yêu cầu – Tự động luân phiên thay đổi bơm cơng tác bơm dự phòng – Khởi động mền dừng mền tránh sụt áp dòng điện hệ thống – có khả bảo vệ chống tải, ngắt mạch, pha, tăng áp……… – Nếu sử dụng biến tần cho trạm bơm cấp khơng cần xây dựng đài, giá thành xây dựng giảm 20% Đồng thời giảm chi phí tiêu thụ điện tương đương 20-30%  Phạm vi ứng dụng biến tần cho bơm Trong số trường hợp công nghệ sản xuất đòi hỏi phải điều chỉnh lưu lượng, áp suất động máy bơm, quạt gió…phù hợp với thời điểm khác nhau.Việc áp dụng giải pháp thay đổi tốc độ động dẫn động xem thích hợp nhất, giúp tiết kiệm điện cách hiệu quả.Đây chức mà biến tần cung cấp Vậy cụ thể, biến tần có ứng dụng sau: – Điều khiển động khơng đồng công suất từ 15 đến 600KW – Điều chỉnh lưu lượng bơm, lưu lượng khơng khí quạt ly tâm, suất máy, suất băng tải – Điều chế, ổn định lưu lượng, áp suất mức định hệ thống máy bơm nước, máy nén khí… 45 – Điều khiển q trình khởi động dừng động hệ thống băng tải – Thiết bị biến tần sử dụng rộng rãi cho tất trạm bơm từ quy mô công suất nhỏ đến quy mơ cơng suất lớn – Nó dùng để điều hòa dung lượng áp lực thay cho hệ thống cấp nước dùng đài điều hòa – Thiết bị biến tần giá thành cao khả tiết kiệm giảm diện tích xây dựng trạm bơm 3.4.3 BIẾN TẦN ACS355 ĐIỀU KHIỂN QUẠT TRONG CÔNG NGHIỆP Có nhiều seri biến tần thiết kế để điều khiển tiết kiệm lượng quạt gió, cài đặt PID phần mềm tiết giảm lượng tiên tiến Đặc biệt là, đại đa số quạt gió trình sử dụng tồn tượng “ngựa khỏe kéo xe nhỏ”, cộng thêm thay đổi sản xuất, công nghệ, cần thường xuyên điều tiết lưu lượng, áp lực, nhiệt độ khơng khí; ngày nay, nhiều đơn vị lựa chọn tầm điều tiết chắn gió phương thức độ mở cửa van lạc hậu để điều chỉnh lưu lượng, áp lực, nhiệt độ khơng khí Bộ điều tốc biến tần xuất output phương thức điều tốc xoay chiều cách mạng Cùng với phát triển không ngừng kỹ thuật biến tần 15 năm nay, tính điều tốc biến tần ngày hoàn hảo, ứng dụng rộng rãi lĩnh vực sử dụng điều tốc xoay chiều Điều tốc biến tần dùng để điều tốc động khơng đồng xoay chiều, với tính vượt xa phương thức điều tốc xoay chiều, chiều khác mà kết cấu đơn giản, phạm vi điều tốc rộng, độ xác điều tốc cao, điều chỉnh lắp đặt thuận tiện, chức bảo vệ hoàn thiện, vận hành ổn định tin cậy, có hiệu tiết kiệm lượng, trở thành trao lưu ứng dụng điều tốc động xoay chiều II Nguyên lý tiết kiệm điện biến tần dùng cho quạt gió Đường đặc tính vận hành quạt gió cơng nghiệp 46 Hình1: đường (1) đặc tính lượng gió – áp lực gió (H-Q)của quạt gió tốc độ n1 định, đường (2) đặc tính cản gió mạng lưới ống (cửa gió mở hồn tồn) Đường (4) đặc tính vận hành biến tần (4) (cửa gió mở hồn tồn) Giả thiết quạt gió cơng tác điểm A có hiệu suất cao nhất, áp lực gió H2, lượng gió Q1, cơng suất trục N1 tỉ lệ thuận với tích Q1, H2 , hình vẽ dùng diện tích AH2OQ thể Nếu cơng nghệ sản xuất yêu cầu, lượng gió cần phải từ Q1 giảm xuống Q2, lúc với phương pháp điều tiết cửa gió tương đương với tăng thêm lực cản mạng lưới ống, khiến đặc tính lực cản mạng lưới ống đến đường cong (3), hệ thống từ điểm công tác A biến thành điểm công tác B vận hành Xem từ hình vẽ thấy, áp lực gió tăng lên, công suất trục tỉ lệ thuận với diện tích BHOQ2 Nếu lựa chọn phương thức điều tốc biến tần, tốc độ quạt gió từ n1 giảm xuống đến n2, vào định luật tỉ lệ thơng số quạt gió, để vẽ đặc tính lượng gió (Q-H) tốc độ n2, đặc tính (4) thấy Ta thấy tình đáp ứng lượng gió Q2 tương đương thế, áp lực gió H3 giảm xuống, cơng suất N3 giảm nhỏ rõ rệt, dùng diện tích CH3OQ2 thể Cơng suất tiết giảm ∆N=(H1-H3)xQ2, dùng diện tích BH1H3C thể Vấn đề tỷ lệ tiết kiệm lượng Từ nguyên lý học thể lỏng, lượng gió quạt gió với công suất tốc độ động liên quan: Lượng gió quạt gió tỉ lệ thuận với tốc độ quạt gió (động cơ), áp lực gió quạt gió tỉ lệ thuận với tốc độ quạt gió (động cơ), cơng suất trục động tích lượng gió với áp lực gió cơng suất trục quạt gió tỉ lệ thuận với bình 47 phương tốc độ quạt gió (động cơ) (là tỉ lệ thuận bình phương cơng suất trục quạt gió với tần số cấp điện) Ví dụ : Tần số cấp điện từ 50Hz xuống 45Hz,thì P45/P50 = 453/503 = 0.729, Tần số cấp điện từ 50Hz xuống 45Hz- 40hZ Thì P45/P50 = 403/503 = 0.512, Và P40 = 0.512P50 III Biến tần ACS355 cho quạt gió lò đốt Cải tạo tiết kiệm lượng biến tần lò đốt thơng thường cải tạo tiết kiệm lượng biến tần quạt gió lò đốt Quạt gió lò đốt thiết kế dựa vào tình hình làm việc lớn nhất, q trình sử dụng thực tế quạt gió nhiều thời gian theo tình hình làm việc thực tế để điều chỉnh, cách làm truyền thống dùng để đóng mở cửa van, điều tiết cửa van, loại phương thức làm tăng thêm tổn thất tiết kiệm lưu lượng hệ thống cấp gió, khởi động khởi động dòng điện xung kích điều tiết thân hệ thống mang tính giai đoạn, tốc độ điều tiết chậm, giảm nhỏ khả tổn thất có giới hạn, tồn hệ thống làm việc trạng thái dao động, lắp đặt biến tần điều tốc quạt gió lò đốt (hệ thống) giúp giải triệt để vấn đề này, giúp hệ thống làm việc ổn định thu hồi đầu tư tiết giảm lượng thông qua biến tần Phương án cải tạo biến tần lò đốt nhưsau: Tình hình lắp máy quạt gió lò đốt là: x 75 KW, x 55 KW Tất quạt gió lựa chọn phương thức đối (là biến tần kèm theo động cơ), lưu giữ hệ thống tần số công tác với hệ thống tần số làm dự phòng, phương thức điều chỉnh tình hình thơng thường điều chỉnh mở vòng Tạisaobiểntầncókhảnăngtiết kiệmđiện hệ truyền động cho quạt kiểu cũ người ta thường dùng van để điều chỉnh thông số đầu theo nhu cầu công nghệ, quạt công suất lớn thường dùng van điều tiết đầu vào 48 a.Điều khiển nhờ van đầu vào b Đặc tính lượng lưu lượng chỉnh van Việc điều chỉnh dùng động để thực điều khiển từ xa nhiên giá hành thường đắt nên đa sổ hệ điều khiển tay Với phương pháp lưu lượng khống chế tuỳ theo độ mở van vào nên nói chung đạt yêu cầu công nghệ Hơn xét vê tiêu lượng tồn hệ phương pháp nhiều tổn thất.Đặc tính lượng lưu lượng thể hình bIV Đầu tư tiết kiệm lượng Hệ thống biến tần tiết kiệm lượng (hệ thống) sử dụng loại hệ thống điều tốc với hiệu tiết kiệm lượng máy đạt từ 20 – 55%, loại thiết bị quạt gió thơng thường ứng dụng đạt hiệu tiết kiệm lượng từ 20 – 50%, không bị ảnh hưởng nhân tố khác, thơng thường lấy giá trị trung bình, với giá trị trung bình hiệu tiết kiệm lượng 49 trình ứng dụng thực tế đạt được; đầu tư hệ thống tiết kiệm lượng biến tần thông thường từ – 15 tháng thu hồi vốn (đây kinh nghiệm cho thấy) b Tính chuyên dụng cho quạt Các chức chuyên cho quạt là: - Chuyển đổi tốc độ- lưu lượng: Biến tần có khả qui đổi tốc độ- lưu lượng hệ thống chạy theo lưu lượng đặt hay mức chênh lưu lượng đặt Tính tiết kiệm điện đảm bảo tính tiện nghi tiết kiệm chi phí đầu tư khơng phải dùng cảm biến lưu lượng - Chức AHU thông minh: Biến tần thực điều khiển logic dựa tín hiệu đầu vào từ cảm biến theo thời gian thực theo lịch với chức năng: + Chế độ hoạt động theo ngày tuần + Điều khiển tầng P-PI cho nhiệt độ + Điều khiển đa vùng + Cân lưu lượng khí tươi khí thải - Chế độ có cháy: Tính khơng cho phép biến tần ngừng hoạt động điều kiện làm việc mà biến tần phải dừng hoạt động để tự bảo vệ Khi có cháy biến tần tiếp tục hoạt động điều khiển quạt đảm bảo chức thông gió có cháy loại tín hiệu điều khiển, liên động, hay cảnh báo + Giám sát cộng hưởng tần số: Biến tần có khả tự động điều khiển quạt hoạt động dải tần số cộng hưởng hệ thống thơng gió + Tăng áp cầu thang: Khi có cháy biến tần hoạt động đảm bảo áp lực cầu thang cao áp lực phần khác cơng trình lối hiểm có cháy khơng bị khói xâm nhập + Tiết kiệm chi phí đầu tư cho AHU: Biến tần tích hợp điều khiển logic Smart Logic Controller điều khiển PID tự chỉnh định thơng số để điều khiển dòng khí với quạt, van nước van gió 50 Phân tích so sánh • Với hệ thống điều chỉnh lưu lượng gió tay van tiết lưu(van chặn,van chắn)khi thay đổi lưu lượng gió , động hợt động với cồng suất bình thường lượng điện tiêu thụ gần tối đa giảm không đáng kể khoảng 57% • Khi áp dụng công nghệ biến tần vào hệ thống thay đổi lưu luợng gió động thay đổi tốc độ lượng điện thay đổi theo tủ lệ bậc ba tần sô (Nếu thay đổi 20% tốc độ điện tiêu thụ giảm 30 - 40 % lượng điện năng) Theo biểu đồ :Khi giảm 30% - 40% (15 – 20 L(ll) ) lưu lượng gió,điện tiêu thụ giảm 30% - 40% 51 So sánh hệ thống dùng biến tần Hệ thống cũ ( Hệ thống tiết kiệm điện ( có biến tần) khơng biến tần) Về dòng - Hệ thống khởi - Hệ thống khởi động dòng điện khởi động tăng điện khởi động dòng điện dần hết thời gian khởi động, dòng điện động khởi động cao 4-6 khơng vượt q 1,5 lần dòng định mức, giúp cho lần dòng định mức hệ thống khơng bị ảnh hưởng bở động cơ: điều trình khởi động gây ảnh hưởng nhiều thiết bị bị chịu q tải cao Về tính Khơng có khả Khả áp dụng tiết kiệm điện tốt, Hệ thống thông minh tiết kiệm điện điều khiển thông minh cho phép tiết kiệm tiết kiệm lượng theo lưu lượng gió điện Trường hợp giảm 30% - 40% lưu lượng gió điện tiêu thụ giảm 30%-50% Khả Khơng có khả Khởi động hệ thống êm ái, khởi động tăng dần tốc khởi động khởi động êm – khả độ từ thấp lên cao thời gian cài đặt êm khởi động tự lựa chọn bảo vệ tối ưu khả xung khí, tăng tuổi thọ cho hệ thống khí hệ Tiếng ồn lớn, khả thống ổ bi động quạt xung đột khí mạnh, dẫn đến giảm tuổi thọ thiết bị 52 Tính - Bảo vệ tải bảo vệ Có tất tính bảo vệ biến tần, số động rơ le tính nhiệt - Bảo vệ tải động sác hệ thống điện tử - Bảo vệ cao, thấp áp - Bảo vệ pha, lệch pha,đầu vào (của lưới) - Bảo vệ pha, lệch pha đầu Kết luận – Hệ thống Hệ thống thơng minh, có khả sinh ưu điểm tiền từ thân hệ thống – • Hiệu tiết kiệm lượng cao, hiệu tiết kiệm điện đạt 20% – 60%, theo tình hình cơng tác để xác định • Quản lý đơn giản, bảo vệ an toàn, thực điều khiển tự động hóa • Kéo dài tuổi thọ thiết bị quạt gió, bảo vệ mang điện ổn định, chống mài mòn, giảm hiệu suất cố, thực chức khởi động mềm, phanh 6.Một ví dụ tiết kiệm điện nhờ biến tần cho quạt gió Tại Cơng ty xi măng Bút Sơn từ năm 2003 sử dụng quạt 1268 có cơng suất động 2400kW, 6000V Damper để điều tiết lưu lượng gió từ 100% đến 30% Và quạt làm việc 8000 năm; 100%, 70%, 50% lưu lượng với 20%, 50%, 30% thời gian tương ứng năm với giá điện bình qn 1000đ/kW, theo tính tốn điều khiển lưu lượng van tiết lưu tiền điện phải trả năm 16 tỉ đồng (16.247.000.000đ) Nếu điều khiển lưu lượng biến tàn trung áp Toshiba tiền điện phải trả ứong năm tám tỉ đồng (8.267.000.000đ) Như số tiền tiết kiệm điện dùng biến tần điều khiển lưu lượng so với dùng van tiết lưu năm gần tám tỉ đồng (7.980.000.000đ) hay gần số tiền đầu tư cho biến tần 53 KẾT LUẬN Sau thời gian dài tìm hiểu tài liệu thực đề tài “Nghiên cứu ứng dụng biến tần ACS355 hãng ABB dùng cho hệ thống bơm quạt cơng nghiệp” giúp em có nhìn tổng quan biến tần hiểu rõ hệ thống bơm quạt công nghiệp.Đồng thời giúp em củng cố lại kiến thức máy điện, trang bị điện, điện tử công suất…đã học suốt thời gian vừa qua Đề tài hồn thành với cơng việc tác giả thực : - Giới thiệu phương pháp khởi động động - Giới thiệu nguyên lý cấu tạo biến tần, phân loại biến tần - Thực kết nối biến tần để khởi động điều chỉnh tốc độ động Đây đề tài mang tính ứng dụng cao phù hợp với yêu cầu khai thác công nghiệp Em xin chân thành cảm ơn tới thầy giáo Th.S Đinh Thế Nam người trực tiếp tận tình hướng dẫn tạo điều kiện giúp em hồn thành đồ án Em xin cám ơn thây cô giáo khoa điện, bạn sinh viên lớp ĐC1801 giúp đỡ em học tập năm qua Em xin chân thành cảm ơn! Hải Phòng, ngày tháng năm Sinh viên thực Nguyễn Sĩ Tâm 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh(2005), Điện tửcông suất, Nhàxuất khoa học kỹ thuật, Hà nội GS TSKH Thân Ngọc Hoàn (2005), Máy điện, Nhà xuất xây dựng Nguyễn Phùng Quang(1996), Điều khiển truyền động điện xoaychiều ba pha,Nhà xuất giáo dục Tài liệu kỹ thuật biến tần ACS355, hãng ABB http:// WWW Google.com.vn http:// WWW lib.hpu.edu.vn.vn 55 ... PHÒNG ISO 9001:2008 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN ACS355 CỦA HÃNG ABB DÙNG CHO HỆ THỐNG BƠM QUẠT TRONG CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP Sinh viên:Nguyễn... TỐT NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Sĩ Tâm–MSV : 1412102054 Lớp : ĐC1801-Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG BIẾN TẦN ACS355 CỦA HÃNG ABB DÙNG CHO HỆ THỐNG BƠM QUẠT TRONG CÔNG... giao nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Nghiên cứu ứng dụng biến tần ACS355 hãngABB dùng cho hệ thống bơm quạt công nghiệp do thầy giáoThạc Sĩ Đinh Thế Nam hướng dẫnthực Bản đồ án tốt nghiệp bao gồm