Ở nước ta hiện nay, nhu cầu về nước sạch phục vụ ựời sống con người rất lớn. Do ựó, cần phải có những nhà máy nước với công suất ựủ lớn mới có thể ựáp
ứng ựược nhu cầu trên. để có nước sạch cần phải xử lý nước ở nhiều công ựoạn khác nhau bằng những công nghệ khác nhau. Quy trình sản xuất nước ngầm ựơn giản như hình 5.1.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Nước từ bể ngầm hoặc sông ựược bơm lên giàn mưa nhờ bơm M1. Tại ựây, nước phun ra sẽ tiếp xúc với oxi trong không khắ ựể khử sắt. Nước từ giàn mưa chảy vào bể lắng sau ựó tràn qua bể lọc như hình 5.2a. Qua bể lọc các cặn bẩn sẽ bị
giữ lại bởi lớp cát lọc, sau ựó lại tiếp tục chảy vào bể chứa như hình 5.2b. Tại bể
chứa, nước ựã trở nên trong sạch và có thể sử dụng ựược ngay nhưng áp suất còn thấp có thể không tự chảy ựến các hộ tiêu thụựược. Vì vậy, người ta phải dùng máy bơm M2 ựể bơm nước từ bể chứa lên thủy ựài như hình 5.2c ựể tăng áp suất.
a) b)
c)
Hình 5.2 Trạm bơm trong thực tế
Như vậy, trong hệ thống cấp thoát nước nói chung, trạm bơm là một bộ phận quan trọng và có thể coi là trái tim của hệ thống cấp thoát nước. Mỗi trạm bơm thường có một hay nhiều bơm với các chức năng khác nhau. Theo công dụng, người ta chia các loại máy bơm sau:
+ Bơm cấp I có nhiệm vụ bơm nước từ công trình thu nước hoặc bơm trực tiếp nước từ giếng, sông, hồẦựưa ựến trạm xử lý.
+ Bơm cấp II như hình 5.3a có nhiệm vụ bơm nước từ bể nước sạch ựã qua xử lý vào bể chứa ựể từựó ựưa vào mạng lưới cấp nước.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu + Bơm sục rửa như hình 5.3b có nhiệm vụ ựẩy nước với áp suất lớn vào bể
lọc ựểựẩy những cặn bẩn tràn ra ngoài trong quá trình rửa bể. Thông thường một số
trạm bơm, người ta dùng ngay bơm cấp II ựể rửa sục.
a) b) Hình 5.3 Các ựộng cơ bơm
Trong hệ thống trên, bơm M1 gọi là bơm cấp I, bơm M2 gọi là bơm cấp II. Bơm cấp II cũng có thể dùng làm bơm sục rửa nhưng cần trang bị thêm hệ thống
ựường ống và van chặn.
5.2 Hệ thống ựiện trạm bơm nước tựựộng: 5.2.1 Khắ cụựiện dùng trong mạch:
đóng, ngắt ựiện cung cấp cho tủựiện dùng CB ba pha.
đóng, ngắt ựiện cung cấp cho mạch ựiều khiển dùng CB ba pha.
điều khiển ựộng cơựiện của các bơm bằng các bộ nút ấn và các công tắc tơ. Bơm cấp II Ờ bơm 1 có các công tắc tơ K2, K3. Bơm cấp II Ờ bơm 2 có các công tắc tơ K4, K5. Bơm gió có các công tắc tơ K6, K7, K8. Van ựiện như hình 5.4 từ có các công tắc tơ K9, K10. Các rơle trung gian RL1, RL2ẦRL9. đặt thời gian tựựộng bằng các rơle thời gian T1, T2, T3. Rơle mức nước ựiện tử FS1, FS2. Công tắc chuyển mạch S. đèn báo tắn hiệu đ1, đ2Ầđ19. Sensor áp suất tắn hiệu ra từ 4Ầ20mA như hình 5.5. Biến tần SAMCO - vm05 như hình 5.6.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Hình 5.4 Van ựiện Hình 5.6 Biến tần SAMCO Ờvm05 Hình 5.5 Sensor áp suất 5.2.2 Phần tử bảo vệ:
Bảo vệ mất pha bằng công tắc tơ K1 Ờ 380VAC. Bảo vệ ngắn mạch cho ựộng cơ bằng các CB ba pha.
Bảo vệ quá tải cho ựộng cơ M1 bằng rơle nhiệt OL1, ựộng cơ M2 bằng rơle nhiệt OL2, ựộng cơ bơm gió bằng rơle nhiệt OL3, ựộng cơựóng, mở van ựiện bằng rơle nhiệt OL4.
Báo sự cố quá tải bơm M1, M2, bơm gió, van ựiện bằng còi buzzer và nút ấn khẩn cấp OFF5.
5.3 Nguyên lý hoạt ựộng: 5.3.1 Chuẩn bị:
đóng CB tổng ba pha, ựóng CB ba pha cung cấp cho biến tần.
Cài ựặt các chức năng vận hành của biến tần cho hệ thống bơm cấp nước như
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu STT Mã Chức năng Giá trịựặt Ghi chú
1 071 Chọn kiểu ựiều khiển ựộng cơ 3 đặt cho SWS card 2 160 Chọn kiểu cấp nước 11 Chỉ có giá trị khi Cd071
= 3 3 161- 167 Việc chọn ựặt ựộng cơ vào hệ thống Cd161 = 1 Cd162 = 1 Cd187 = 0 Mã này chỉ có giá trị khi Cd187 = 0
4 168 Thời gian chờ chuyển contactor 1s
Giá trị này phải lớn hơn
ựặc tắnh thời gian ựóng cắt của contactor 5 001 hành Chọn phương cách ra lệnh vận 2 terminal bên ngoài Lệnh này ựược nhập từ 6 050 Hướng quay của ựộng cơ 2 độching cơ quay theo
ều thuận 7 007 Giới hạn tần số trên 50Hz
8 008 Giới hạn tần số dưới 15Hz
đặt theo yêu cầu cho bơm
9 019 Thời gian tăng tốc cấp 1 30s 10 023 Thời gian giảm tốc cấp 1 30s
đặt sao cho không gây quá dòng hoặc quá áp 11 003 V/f Chọn mẫu cho ựiều khiển kiểu 2 12 004 Moment khởi ựộng 0% 13 009 Phương pháp khởi ựộng 1 14 175 Lệnh áp suất 0.21MPa 15 120 Chh ọn kiểu ngõ nhập cho tắn hiệu ồi tiếp 5 16 176 Giá trị nền áp suất hồi tiếp 0 17 177 độ lợi áp suất hồi tiếp 0.7MPa 18 178 Giới hạn áp suất trên 0.5MPa 19 179 Giới hạn áp suất dưới 0MPa 20 180 Gradient áp suất 0.01 21 002 Chọn tần sốựặt cấp 1 1 22 120 Chọn kiểu ngõ nhập cho tắn hiệu hồi tiếp 5 đặt giá trị này ựể tránh xung ựột giữa lệnh và tắn hiệu hồi tiếp 23 054 Giá trị tần số nền 0Hz 24 055 độ lợi tần số 50Hz điều chỉnh cảm biến áp suất ở cổng VRF1 25 062 Giá trị tần số nền 0Hz 26 063 độ lợi tần số 50Hz điều chỉnh cảm biến áp suất ở cổng IRF/VRF2 27 171 Tỉ số chuyển từ bơm phụ sang INV 50% 28 172 Thời gian chuyển từ bơm phụ
sang INV 0.1min
29 173
Thời gian tăng tốc bơm ựược cấp
nguồn qua INV khi cắt bơm ựược 15
Thời gian ựặt dài hơn trong trường hợp quá
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu cấp từ nguồn AC ra khỏi hệ thống
30 174
Thời gian giảm tốc bơm ựược cấp nguồn qua INV khi thêm bơm
ựược cấp từ nguồn AC vào hệ
thống 15 dòng hoặc quá áp 31 181 độ lệch giữa giá trị lệnh và giá trị hồi tiếp ựể cho phép tăng hoặc giảm bơm 3% Giá trị ựặt lớn trong trường hợp ựóng ngắt bơm cao 32 122 P gain 1 33 123 I gain 1 34 124 D gain 0 35 169 Thời gian từ lúc tần số ra ựạt ựến giới hạn trên ựến lúc bơm ựược thêm vào hệ thống 1min 36 170 Thời gian từ lúc tần số ra ựạt ựến giới hạn dưới ựến lúc bơm ựược cắt ra khỏi hệ thống 1min 37 185 Thời gian ựóng cắt bơm ựịnh kì 8h 38 011 Tần số vận hành của INV 10Hz 39 125 Bộ lọc hằng số thời gian 10ms 40 046 Khc ởi ựộng lại sau khi nguồn bị sự
ố tạm thời 1 41 047 Tthúc sự ựộng khôi phục sau khi kết
ự cố 1 42 059 đại lượng hiển thị 3 Áp suất 43 630 Tắn hiệu ngõ vào DI1 1 FR 44 631 Tắn hiệu ngõ vào DI2 5 MSB 45 638 Chọn tắn hiệu ngõ ra DO1 1 Cách vận hành 1 5.3.2 Chức năng của các thông số cơ bản: 5.3.2.1 Moment khởi ựộng: Hình 5.7 đặc tắnh V/f để bù lại sự thiếu hụt của moment khởi ựộng của ựộng cơ ở vùng tần số thấp, ựặc tắnh V/f ựược trình bày như hình 5.7.
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Nếu tăng moment khởi ựộng vượt quá vùng ựiều chỉnh sẽ dẫn tới dòng ựiện tăng cao và tác ựộng ựến chức năng hạn chế dòng ựiện ở ngõ ra. để tránh ựiều này xảy ra, cần xác ựịnh rõ giá trị dòng ựiện ở ngõ ra trước khi ựiều chỉnh.
5.3.2.2 Giới hạn tần số trên và giới hạn tần số dưới:
Chức năng này xác ựịnh giới hạn tần số trên và tần số dưới như hình 5.8.
Hình 5.8 Giới hạn tần số trên và tần số dưới
Những sự cố phát sinh từ việc vận hành thông qua bảng ựiều khiển hoặc lỗi từ các tắn hiệu bên ngoài có thể làm tăng tần số so với giá trị tần sốựặt và kết quả
làm tăng tốc ựộ của ựộng cơ. Các chức năng này có nhiệm vụ bảo vệ ựộng cơ khi xảy ra những lỗi như thế.
Mặc dù tần số có thể vượt qua giới hạn tần số trên hoặc thấp hơn giới hạn tần số dưới nhưng tần số ngõ ra của biến tần vẫn nằm trong vùng giữa giới hạn tần số
trên và giới hạn tần số dưới.
5.3.2.3 Tần số vận hành của biến tần:
Giá trị tần số này vẫn ựược sử dụng cho dù biến tần có thể hoạt ựộng ựược hay không.
Nếu tần số ựặt bằng hoặc lớn hơn tần số vận hành và tần số khởi ựộng thì biến tần bắt ựầu vận hành ở tần số khởi ựộng. Nếu tần số ựặt thấp hơn tần số vận hành thì biến tần rơi vào trạng thái ựứng yên và tần sốở ngõ ra giảm ựến tần số khởi
ựộng và dừng ựộng cơ lại. Chức năng này có ắch trong việc khởi ựộng hay dừng biến tần bằng cách chỉ sử dụng lệnh tần số nhập từ bên ngoài.
5.3.2.4 Giá trị nền tần số và ựộ lợi tần số khi ựiều chỉnh cảm biến áp suất ở
cổng IRF/VRF2:
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu Chức năng này ựược sử dụng ựểựặt tần số nền tương ứng với tắn hiệu tương tự nhỏ nhất và ựộ lợi tần số tương ựương với tắn hiệu tương tự lớn nhất khi tần sốở
ngõ ra ựược ựiều khiển bởi các tắn hiệu tương tự.
5.3.2.5 Kiểu ựiều khiển ựộng cơ bằng bộ PID bên trong:
Chức năng này sử dụng một tắn hiệu tương tự (4mA Ờ 20mA; 0 Ờ 5V; 0 Ờ 10V) từ bộ chuyển ựổi bên ngoài như một tắn hiệu hồi tiếp cho biến tần, so sánh nó với tần số ựặt của biến tần ựể ựạt ựược ựộ lệch và việc ựiều khiển P, I hay D ựược sử dụng ựểựiều khiển sự vận hành của tải giữ nó ở một giá trị xác ựịnh.
Nếu tốc ựộ của ựộng cơ giảm do sự biến thiên của tải thì chức năng này sử
dụng tắn hiệu hồi tiếp ựể thực hiện bộ ựiều khiển PID theo hệ kắn. Vì vậy, sự vận hành của ựộng cơ luôn ổn ựịnh khi tải của ựộng cơ thay ựổi.
5.3.3 Chạy bơm cấp II:
5.3.3.1 Vận hành chếựộ bằng tay:
đóng CB ba pha ở mạch ựiều khiển, cuộn hút công tắc tơ K1 có ựiện và ựóng tiếp ựiểm chắnh K11 cung cấp ựiện cho rơle thời gian T1. Sau một khoảng thời gian
ựặt trước, tiếp ựiểm thường mở, ựóng chậm T11 tác ựộng và rơle trung gian RL1
ựược cấp ựiện và ựóng các tiếp ựiểm thường mở RL11, RL12, RL13, RL14 cho phép mạch ựiều khiển hoạt ựộng.
Vì một lý do nào ựó mà khi ựóng CB ba pha của mạch ựiều khiển một trong các pha của nguồn ựiện ba pha bị mất, chẳng hạn nếu mất một trong hai pha A, B thì cuộn hút của công tắc tơ không có ựiện nên tiếp ựiểm chắnh ở pha C không ựóng lại và mạch ựiều khiển không ựược cấp ựiện. Còn nếu mất pha C thì cuộn hút của công tắc tơ K1 vẫn có ựiện, tiếp ựiểm chắnh K11 vẫn tác ựộng nhưng lại không có
ựiện cung cấp cho mạch ựiều khiển. Ngoài ra, khi không có sự cố mất pha xảy ra nhưng sau khi ựóng CB ba pha mà rơle thời gian T1 không có ựiện thì tiếp ựiểm thường mở, ựóng chậm T11 không tác ựộng và rơle trung gian RL1 không ựược cấp
ựiện và mạch ựiều khiển không thể vận hành do các tiếp ựiểm thường mở RL11, RL12, RL13, RL14 không tác ựộng.
Bơm M1 và M2 chỉ hoạt ựộng khi nước trong bể chứa ở trạng thái ựầy. Mức nước trong bể chứa ựược giám sát thông qua rơle mức nước ựiện tử FS1.
Khi nước trong bể chứa ựầy, tiếp ựiểm FS11 mở ra và tiếp ựiểm FS12ựóng lại cấp ựiện cho ựèn đ2 sáng báo bể chứa ựang ở trạng thái ựầy và rơle trung gian RL2 có ựiện nên các tiếp ựiểm thường mở RL21, RL22 tác ựộng cho phép các bơm M1 và M2 có thể vận hành.
Xoay switch S bên ngoài trước mặt tủở vị trắ MAN. Lập tức ựèn đ5 báo chế ựộ MAN sáng và rơle trung gian RL3 ựược cấp ựiện ựóng các tiếp ựiểm thường mở
RL31, RL32, RL33.
Ấn nút ON1, cuộn hút công tắc tơ K2 có ựiện ựóng các tiếp ựiểm thường mở
Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu lưới. Tiếp ựiểm ựộng lực của ựộng cơ M1 tác ựộng và ựộng cơ hoạt ựộng. Nguồn
ựiện cung cấp cho công tắc tơựược duy trì bởi tiếp ựiểm thường mở K21 của chắnh công tắc tơ.
Nếu muốn chạy bơm M2 ta ấn nút ON2, cuộn hút công tắc tơ K4 có ựiện ựóng các tiếp ựiểm thường mở K41, K43 ở mạch ựiều khiển và ựèn đ4 sáng báo bơm M2
ựang chạy ở nguồn ựiện lưới. Tiếp ựiểm ựộng lực của ựộng cơ M2 tác ựộng và ựộng cơ hoạt ựộng. Nguồn ựiện cung cấp cho công tắc tơ ựược duy trì bởi tiếp ựiểm thường mở K41 của chắnh công tắc tơ.
Giả sử lúc này thủy ựài cạn, tiếp ựiểm LS1 của công tắc hành trình ựóng, ựèn
đ13 có ựiện báo van ựang ựóng. đểựộng cơ M1 và M2 có thể bơm ựược nước từ bể
chứa lên thủy ựài ta phải ấn nút ON4, cuộn hút công tắc tơ K9 có ựiện ựóng tiếp
ựiểm K91 ở mạch ựiều khiển và tiếp ựiểm ựộng lực nên van ựiện mở ra. Tiếp ựiểm K92 mở ra và ựèn đ13 báo van ở trạng thái ựóng tắt. Nguồn ựiện cung cấp cho công tắc tơ ựuợc duy trì bởi tiếp ựiểm thường mở K91 của chắnh công tắc tơ và ựèn đ14
báo van ựiện ựang mở sáng. Khi van ựiện mở hoàn toàn, tiếp ựiểm LS1 mở ra nên