Từ sơ đồ công nghệ đã xây dựng trên ta có đƣợc bản vẽ P&ID điều khiển toàn nhà máy nhƣ sau :
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B 50 YC SP LIA LC1HILO LL HH YC SP YC SP HS SC 202 L H L H LIA LS101L H LIA FM101LL HH H L LIA FM401LL HH HL ClIA CL 301 LL HH H L TIA TELL HH HH FIA FLS1L H HS DP403 HS SFP401 HS SM402 MIAHS SM401 YC SP HS GB403 YC SPHS GB404 4 2 3 3 1 1 2 LEIA LELHI LO LL HH HIA LELHI LO LL HH 1 2 3 4 LEIA LELHILO LL HH HIA LELHILO LL HH LEIA LELHILO LL HH HIA LELHILO LL HH YC SPHS GM201 YC SP HS SC 201 YC SP HS GM201 YC SP HS PS 101HS PS 102HS PS 103HS PS 104HS PS 105 YC SP HS P303 HS P304 YC SP HS P301HS P302 YC SPMV303HS YC SPHS MV306 YC SP YC SP HS DC301 DOIA D02HI LO LL HH LIA LS2HI LO LL HH YC SP HS DC302 YC SP HS MV301 YC SPHS MV304 YC SP HS AB301 HS AB302 HS AB303 YC SPHS MV305 YC SPHS MV302 HS DP302 YC SPDP301HS YC SP HS RC202 YC SPHS RC201 YC SPHS GP201 YC SPHS GP202 HS SFP403HS MIA SFP402 HS DEC402 YC SPHS DEC401 HS DP402 MIAHS DP401 MIA SPHS CV401 YC SP HS RP501 HS RP502
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
4.2.1. TRẠM BƠM NƢỚC THẢI ĐẦU VÀO : Ta có nguyên lý lập trình nhƣ sau : Ta có nguyên lý lập trình nhƣ sau : Ta có nguyên lý lập trình nhƣ sau :
Tại trạm bơm sẽ có 01 bộ PLC điều khiển riêng tại đó.Lập trình cho 05 bơm sẽ chạy luân phiên nhau theo thời gian và khống chế mức chạy theo mức nƣớc với 01 bộ đo mức liên tục xuất ra tín hiệu 4- 20 mA cho PLC.Khi đó ta có trạm bơm làm việc theo 4 chế độ trong ngày:
- Chế độ 1: Trạm bơm có 1 máy bơm hoạt động theo lƣu lƣợng giờ thải nƣớc trung bình nhỏ nhất trong ngày (Qmin).
- Chế độ 2: Trạm bơm có 2 máy bơm hoạt động theo lƣu lƣợng giờ thải nƣớc lớn hơn Qmin và nhỏ hơn lƣu lƣợng giờ thải nƣớc trung bình ngày (QTB)
- Chế độ 3: Trạm bơm có 3 máy bơm hoạt động theo lƣu lƣợng giờ thải nƣớc trung bình ngày (QTB)
- Chế độ 4: Trạm bơm có 4 máy bơm hoạt động theo lƣu lƣợng giờ thải nƣớc trung bình lớn nhất trong ngày (Qmax)
Sơ đồ P&ID và sơ đồ mạch điện điều khiển của trạm bơm nhƣ sau :
YC SP HS PS 101 HS PS 102 HS PS 103 HS PS 104 HS PS 105 LIA LC1 HILO LL HH L H LIA LS101 L H 4
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
52
Theo nhƣ thông số lựa chọn thiết bị công nghệ, bơm có công suất 22kW. Để khởi động đƣợc trơn, tránh sụt áp khi các bơm khởi động liền nhau ta có biện pháp khởi động bằng khởi động mềm. Bơm đƣợc bảo vệ nhiệt độ bản thân bơm, đo độ ẩm bên trong bơm bằng relay Minicas II, đồng thơi đƣợc giám sát dòng điện làm việc trong màn hình Scada. Từ đó có mạch điện điều khiển cho bơm nƣớc thải nhƣ sau :
4
Hình 4. : Sơ đồ mạch điện điều khiển cho một bơm nƣớc thải
Tín hiệu đo mức là tín hiệu đo liên tục bởi thiết bị đo mức áp suất xuất ra đến PCL để điều khiển, và bơm sẽ đƣợc khóa cứng mức thấp khống chế cho bơm không chạy khi mức nƣớc thấp với 01 bộ đo mức ON/OFF.
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
Hình 4. 5: Sơ đồ mạch điện điều khiển cho đo mức liên tục
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
54
Từ những bản vẽ thiết kế trên và liệt kê đƣợc tín hiệu vào ra, ta cấu hình bộ điều khiển nhƣ sau:
ROCKWELL AUTOMATION
TÊN THIẾT BỊ MODUL KÝ HIỆU SỐ LƢỢNG
CPU 1769-L32E 1
DI 1769-IQ32 2
DO 1769-OB16 1
AI 1769- Ì4 1
AO 1769-OF4CI 0
Bảng 4. Cấu hình bộ điều khiển trạm bơm nƣớc thải đầu vào1 4.2.2. CÔNG TRÌNH ĐẦU MỐI
Bể tách rác
- Đầu vào trạm tác rác là một máy đo lƣu lƣợng siêu âm. Tín hiệu đo lƣu lƣợng đƣợc hiển thị ngay tại chỗ và đồng thời đƣợc dẫn về hệ thống điều khiển trung tâm PLC, lƣu lƣợng đầu vào đƣợc thông kê và lƣu trữ vào SCADA, hệ thống sẽ tổng hợp định tính lƣu lƣợng nƣớc theo ngày, tháng, năm của nhà máy và đƣợc lƣu trữ trên dữ liệu của PLC là SCADA.
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
- Máy tách rác hoạt động theo nguyên lý khi có tín hiệu nƣớc thải đƣợc đƣa về dựa theo thiết bị đo lƣu lƣợng máng Parshall và đƣợc chạy khi mức nƣớc trƣớc máy tách rác đủ độ cao ( Nƣớc dâng lên là do rác bị tắc lại tại máy tách rác ) đƣợc phát hiện bởi thiết bị đo mức điện cực. Tất cả các tín hiệu đo mức đƣợc đƣa về PLC để lập trình.
- Hệ thống tách rác bao gồm một song tác rác cơ khí và hai máy tách rác tự động, một trục vít tải rác. Các máy này hoạt động độc lập, đƣợc điều khiển bởi PLC cục bộ có thể đƣợc điều khiển từ xa qua hệ thống SCADA. Máy tách rác đƣợc kích hoạt từ một senser đo mức phía trƣớc máy tách rác hoặc bằng chế độ bằng tay khi cần thiết tại tủ điều khiển cục bộ của máy tách rác. Vít tải cát hoạt động khi một trong hay máy tách rác hoạt động để vận chuyển rác vào thùng rác. Các tín hiệu trạng thái của máy tách rác đƣợc thu thập về hệ thống Scada và các đèn báo tại tủ điều khiển trong nhà điều hành.
Ta có sơ đồ mạch điện điều khiển cho máy tách rác nhƣ sau :
YC SP HS SC 201 YC SP YC SP HS SC 202 LIA FM101LL HH H L 2 LEIA LEL HILO LL HH HIA LEL HILO LL HH Hình 4. 8: Sơ đồ P&ID bể tách rác
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
56
Thiết bị tách rác hoạt động theo hai chế độ nhƣ sau:
- Chế độ tự động: vận hành tự động thông qua tín hiệu điều khiển( thông qua cảm biến ON/OFF phát hiện nƣớc đƣợc lắp đặt ở vị trí đầu vào nƣớc thải) chuyển đến trung tâm điều khiển. Thiết bị vận hành khi có nƣớc thải và ngừng khi không có nƣớc thải.
- Vận hành bằng tay: quá trình vận hành bằng việc sử dụng công tắc ON/OFF trên bảng điều khiển trên thiết bị.
Bể lắng cát
Nƣớc thải sau khi đi qua máy tách rác qua bể lắng cát. Tại đó sẽ có một thiết bị khuấy cát đƣợc lắng tại đáy bể, sau đó sẽ đƣợc bơm cát hút lên và qua thiết bị sàn cát đƣa xuống xe chứa.
Thiết bị lắng cát hoạt động theo nguyên lý khi có mực nƣớc dâng cao đến mức cho phép PLC sẽ xuất lệnh cho phép chạy và sau một thời gian đƣợc cài đặt sẵn thì khi đó bơm cát và sàn cát mới đƣợc tiếp tục cho phép hoạt động.
- Hệ thống tách cát bao gồm một máy xoáy cát, một máy thổi khí (sục và hút cát vào máy tách cát), một máy tách cát. Hệ thống bao gồm hai cụm máy, hoạt động độc lập. Các cụm máy hoạt động liên động với nhau, với các tham số đƣợc cài đặt trên màn hình cảm ứng kèm theo tủ máy tác cát. Hệ thống đƣợc điều khiển bởi PLC cục bộ kèm theo và điều khiển từ xa qua hệ thống SCADA Ta có sơ đồ điều khiển nhƣ sau :
YC SPRC202HS YC SPRC201HS YC SPGP201HS YC SPGP202HS LEIA LELHI LO LL HH HIA LELHI LO LL HH YC SPGM201HS YC SPGM201HS Hình 4. 9: Sơ đồ P&ID bể lắng cát
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
Thiết bị bể lắng cát, bơm cát và thiết bị tách cát hoạt động theo hai chế độ nhƣ sau:
- Chế độ tự động: Thiết bị votex vận hành tự động thông qua tín hiệu điều khiển( hoạt động khi có nƣớc thải, tín hiệu lấy từ bơm nƣớc thải va lƣu lƣợng ở kênh đo lƣu lƣợng) chuyển đến trung tâm điều khiển. Thiết bị vận hành khi có nƣớc thải và ngừng khi không có nƣớc thải. Bơm cát và máy tách cát hoạt động liên động với nhau, ở chế độ tự động chúng hoạt động theo thời gian mà ngƣời vận hành thiết lập, căn cứ vào lƣợng cát mà kỹ sƣ vận hành sẽ thiết lập thời gian chạy và tần số chạy của máy.
- Vận hành bằng tay: quá trình vận hành bằng việc sử dụng công tắc ON/OFF trên bảng điều khiển của tủ điều khiển thiết bị.
Từ những bản vẽ thiết kế trên và liệt kê đƣợc tín hiệu vào ra, ta cấu hình bộ điều khiển nhƣ sau:
ROCKWELL AUTOMATION
TÊN THIẾT BỊ MODUL KÝ HIỆU SỐ LƢỢNG
CPU 1769-L32E 1
DI 1769-IQ32 1
DO 1769-OB16 1
AI 1769- Ì4 1
AO 1769-OF4CI 0
Bảng 4. : Cấu hình bộ điều khiển bể tách rác và lắng cát2 4.1.1. BỂ XỬ LÝ SINH HỌC SBR.
Theo nhƣ thuyết minh công nghệ ở phần 2.2 thì bể xử lý sinh học có tất cả 5 chu kỳ : Nạp nƣớc sục khí – Kết thúc sục khí – Bắt đầu lắng – Bắt đầu rút nƣớc –Kết thúc rút nƣớc.
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B 58 YC SP HSP303HSP304 YC SP P301HS P302HS YC SPMV303HS YC SPMV306HS YC SP YC SP HS DC301 DOIA D02 HILO LL HH LIA LS2HILO LL HH YC SP HS DC302 YC SP HS MV301 YC SP HS MV304 YC SP HS AB301 HS AB302 HS AB303 YC SPMV305HS YC SPMV302HS HS DP302 YC SPDP301HS YC SP ClIA CL 301LL HH H L PIA PSL HS WP 302 HS WP 301 YC SP L H 1 1 HI LO LL HH
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
Từ sơ đồ P&ID tổng thể ta có thiết kế mạch điều khiển chi tiết cho các thiết bị chấp hành
Các thiết bị, bao gồm
Van phân phối nƣớc (02 cái), van điều khiển khí nén (06 cái), Bơm hồi lƣu (02 cái), bơm bùn thải (02 cái), Decanter (02 cái), máy thổi khí (03 cái),
Bể SBR các thiết bị hoạt động nhƣ sau:
- Chu kỳ hoạt động của SBR: 3h/cycle
- Máy thổi khí: Automatic theo DO với setpoint của DO là: 2mg/l DO;
- Decanter: SLW= 3m; TLW: 5,5m ( có thể căn chỉnh lại theo thống kê lƣợng nƣớc thải về nhà máy, nếu nƣớc thải ít hơn so với lƣu lƣợng thiết kế: tăng BLW và ngƣợc lại);
- Bơm hồi lƣu: Automatic mode ( Bơm hoạt động toàn thời gian khi nạp nƣớc vào ở pha FILL/AERATION);
- Bơm bùn thải: Atomatic mode với thời gian là 3 phút cuối chu kỳ DECANTER (tham số này cần điều chỉnh bởi kỹ sƣ công nghệ để duy trì lƣợng MLSS trong bể SBR);
- Van cửa file nạp nƣớc: Automatic mode ( đóng ở pha lắng và decant, mở ở pha nạp và sục khí )
- Van cấp khí cho bể SBR: Automatic mode ( các tham số cài đặt vận hành đã đƣợc cố định theo chu trình của bể SBR)
Chu kỳ 1 : Nạp nƣớc / Sục khí
Sau khi nƣớc thải đã qua xử lý sơ bộ tại khu vực tách rác và lắng cát nƣớc thải sẽ đƣợc điền vào một trong hai bể tùy theo pha của từng bể. Hai bể hoạt động trái ngƣợc nhau. Bể 1 nạp nƣớc thì bể 2 sẽ rút nƣớc. Trong chu kỳ nạp nƣớc của mỗi bể thì mỗi bể sẽ có một con van cửa phai để đóng mở cho từng bể. Sơ đồ điều khiển của van cửa phai nhƣ Hình 4.11
Tại mỗi bể có một thiết bị đo mức liên tục áp suất để khống chể mức nƣớc của bể. Thiết bị đo mức xuất ra tín hiệu 4 20 mA truyền về PLC để tính toán và lập - trình. Sơ đồ đấu nối nhƣ Hình 4.12.
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
60
Hình 4. 11:Sơ đồ điều khiển mạch điện van cửa phai
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
Tại mỗi bể có một thiết bị đo nồng độ Oxy và nhiệt đô nƣớc thải của bể. Thiết bị đo Oxy xuất tín hiệu 4 20 mA truyền về PLC để tính toán và lập trình. - Trong quá trình điền nƣớc vào bể thiết bị đo Oxy sẽ cung cấp giá trị Oxy hòa tan trong nƣớc về PLC và PLC sẽ tính toán xem sẽ chạy máy thổi khí với công suất bao nhiêu để sục khí cho bể. Ta có sơ đồ đấu nối cho 02 thiết bị đo Oxy nhƣ sau:
Hình 4. 13: Sơ đồ đấu nối thiết bị đo Oxy
Máy thổi khí dùng để sục khí cho bể xử lý sinh học đƣợc dùng biến tần để có thể điều khiển đƣợc công suất sục khí của máy theo nhƣ chế độ đo nồng độ Oxy của nƣớc thải trong bể. Khi nồng độ Oxy trong nƣớc thải thấp thì máy sẽ chạy tối đa công suất và ngƣợc lại khi nồng độ Oxy trong nƣớc cao thì công suất máy thổi khí sẽ giảm xuống. Theo nhƣ tính toán công nghệ thì nhà máy sử dụng 03 máy thổi khí, nếu khi nồng độ Oxy thấp và 01 máy thổi khí chạy mà vẫn chƣa cấp đủ Oxy thì PLC sẽ ra lệnh cho chạy thêm máy thứ 02 với công suất tính toán.
Máy thổi khí đƣợc đặt tại nhà máy thổi khí và cần đƣợc kết nối các tín hiệu chuyển lên nhà điều hành. Và để có thể điều khiển bằng tay hay tự động tại mỗi nơi thì ta phải thiết kế mạch điện điều khiển tại mỗi nơi. Ta có mạch điều khiển nhƣ sau:
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
62
Hình 4. 14: Sơ đồ điều khiển máy thổi khí tại nhà máy thối khí.
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
Để điều khiển có thể sục khí đƣợc ở bể SBR số một hay số 2 thì trên mỗi đƣờng ống cấp khí cho mỗi bể đều có một van cấp khí. Tại mỗi bể Selector cũng có một van để đóng mở cấp khí sục khí thô cho nƣớc đầu vào. Kết thúc một chu kỳ sục khí sẽ có van xả áp dƣ trong đƣờng ống mở ra. Ta có mạch điện điều khiển của van nhƣ Hình 4.16, Hình 4.17.
Trong qúa trình nạp nƣớc/ sục khí bơm bùn tuần hoàn từ bể SBR sẽ bơm bùn sang bể Selector để hòa tàn cùng với lƣợng nƣớc đầu vào đang đƣợc điền vào bể. Kết thúc quá trình điền nƣớc thì bơm bùn tuần hoàn cũng sẽ dừng lại. Ta có mạch điện điều khiển của bơm nhƣ Hình 4.18.
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
64
Hình 4. 17: Mạch điều khiển van xả khí dƣ
Nguyễn Kim Đô –CB120344 Lớp: 12BĐKTĐ - 2012B
Chú kỳ 2 : Chu kỳ lắng
Quá trình này tất cả các thiết bị dừng lại cho bùn lắng xuống đáy bể để lại nƣớc trong ở bên trên.
Chu kỳ 3, 4 : Chu kỳ bắt đầu thu nƣớc và kết thúc thu nƣớc.
Kết thúc chu kỳ lắng thì bắt đầu chu kỳ xả nƣớc ra mƣơng dẫn và tới bể tiếp xúc Clo. Bắt đầu chu kỳ thiết bị rút nƣớc sẽ hạ từ từ xuống mặt nƣớc với tần số thấp. Khi chạm đến mặt nƣớc sẽ có 1 sensor báo về và PLC sẽ tăng tần số để xả