TỔNG QUAN VỀ TRẠM BƠM
Khái niệm chung
Trạm bơm là công trình thủy lợi thiết yếu, sử dụng máy bơm để tưới nước bằng động lực Nó giúp nâng cao lưu lượng nước lên một độ cao nhất định, đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý nguồn nước.
Hệ thống công trình trạm bơm gồm nhà trạm, các công trình thủy công, hệ thống điện, hệ thống thiết bị cơ khí
-Công trình thủy công : là công trình lấy nước, công trình dẫn nước, bể lắng cát, bể hút và bể xả.
Trạm bơm bao gồm nhiều tổ máy bơm, trong đó có máy bơm, động cơ, đường ống hút và xả, cùng với các thiết bị cơ khí, thủy lực, động lực, hệ thống điện và một số thiết bị phụ trợ khác.
Việc lựa chọn vị trí và kiểu dáng của hệ thống trạm bơm phụ thuộc vào nhiều yếu tố thực tế, đặc biệt là điều kiện địa hình và địa chất Dựa vào những điều kiện này, có thể phân loại các kiểu trạm bơm theo các sơ đồ phù hợp.
Hình 1.1: Trạm bơm hướng trục xiên
Hình 1.2: Sơ đồ các kiểu trạm bơm
Các kiểu trạm bơm
a Kiểu trạm bơm cố định
Trạm bơm kiểu móng tách rời được thiết kế để lắp đặt máy bơm ly tâm trục ngang, thường có lưu lượng nhỏ cho mỗi máy.
-Trạm bơm kiểu buồng:Trạm bơm kiểu buồng thường để đặt từng loại máy bơm riêng biệt.
-Trạm bơm kiểu khối tảng :Trạm bơm kiểu khối tảng thường được dùng để đặt máy bơm ly tâm trục đứng.
Trạm bơm cố định là một phần quan trọng trong hệ thống quản lý nước tại Việt Nam, với nhiều loại công suất từ lớn đến nhỏ Việc quản lý, vận hành và bảo dưỡng các trạm bơm này đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo hiệu quả hoạt động Các kiểu trạm bơm cố định bao gồm móng tách rời, buồng khối, tảng di động, và có thể lắp đặt trên ray di động hoặc xe.
Hình 1.3: Trạm bơm trục đứng b Kiểu trạm bơm di động
Trạm bơm thuyền là một hệ thống bơm được lắp đặt trên phao nổi trên sông, với máy bơm và động cơ được neo vào bờ bằng dây cáp và tời Hệ thống ống xả bao gồm ống thép và ống cao su, trong đó ống cao su có khả năng co dãn giúp duy trì lực đẩy nổi của thuyền khi mực nước thay đổi Người quản lý cần sử dụng tời để điều chỉnh vị trí của thuyền nhằm tránh tình trạng trôi hoặc mắc cạn Mặc dù trạm bơm thuyền có chi phí xây dựng thấp, nhưng việc quản lý hệ thống này tương đối phức tạp Trạm bơm thuyền thường được sử dụng trong các trường hợp địa hình và địa chất xây dựng trạm bơm cố định phức tạp và tốn kém.
+ Nguồn nước có mực nước giao động lớn
+ Phải có đội ngũ cán bộ , công nhân kỹ thuật có tay nghề, quản lý tốt.
1-Phao;2-Máy bơm;3-Van 1 chiều ;4-Bích ;5-Ống xả cao su;6-Ống hút
Trạm bơm di động trên ray là thiết bị có máy bơm và động cơ được đặt chìm dưới nước, đi kèm với hệ thống trượt trên đường ray Thiết kế này cho phép trạm bơm hoạt động hiệu quả khi mực nước thay đổi.
Trạm bơm thuyền lên, xuống được thiết kế với hệ thống tời kéo thả máy bơm chạy theo đường ray, giúp dễ dàng vận hành Trong thời gian không sử dụng, máy bơm sẽ được kéo lên nhà bảo dưỡng để sửa chữa Mặc dù trạm bơm di động trên ray có chi phí xây dựng thấp, nhưng việc quản lý và vận hành lại khá phức tạp.
Do đặc điểm của loại trạm bơm này nên thường sử dụng khi :
+ Địa hình bờ sông tương đối thoải mái , có địa chất tốt và không bị dòng nước xoáy xói lở hoặc bồi lấp bờ.
+ Nguồn nước có mực nước giao động lớn.
+ Sử dụng máy bơm có động cơ chìm.
+ Phải có đội ngũ cán bộ , công nhân kỹ thuật có tay nghề , quản lý tốt.
1-Máy bơm chìm;2-Đường ray;3-Đường ống xả;4-Nhà sửa chữa;5-Bể xả;6-Tời
Trạm bơm di động trên xe là một thiết bị bao gồm máy bơm và động cơ được lắp đặt trên xe, có khả năng sử dụng động cơ để kéo hoặc thậm chí dùng sức người Thiết kế của trạm bơm này tương đối đơn giản, yêu cầu đầu tư thấp và dễ dàng trong việc quản lý cũng như vận hành Tuy nhiên, trạm bơm di động trên xe thường được sử dụng trong những trường hợp cụ thể.
+ Hệ thống kênh mương dẫn nước đã được quy hoạch
+ Phục vụ tưới cho cây trồng cạn thuộc những vùng khan hiếm nước
Hình 1.5: Cấu tạo chi tiết trạm bơm di động trên ray
1-Máy bơm;2-Động cơ;3-Xe di động;4-Tay thăng bằng
1-Nguồn nước;2-Đường ống hút;3-Xe di động;4-Đường ống xả;
5-Máy bơm và động cơ; 6-Tay thăng bằng
Trạm bơm di động là giải pháp hiệu quả cho những khu vực không thể xây dựng trạm cố định, đặc biệt là ở những nơi có cột nước biến động lớn hoặc thiếu nguồn nước Loại trạm bơm này thường có kích thước nhỏ và yêu cầu quản lý phức tạp.
Các trạm bơm trình bày ở trên có thể sử dụng để tưới , tiêu hoặc tưới tiêu kết hợp , do vậy ta có thể gọi là:
- Trạm bơm tưới : chỉ làm nhiệm vụ bơm cấp nước tưới cho cây trồng
- Trạm bơm tiêu : chỉ làm nhiệm vụ bơm tiêu khi xảy ra mưa gây úng cho cây trồng
- Trạm bơm tưới tiêu kết hợp : kết hợp cả hai nhiệm vụ trên
Hình 1.6a: Trạm bơm di chuyển trên xe
Hình 1.6b: Cấu tạo chi tiết trạm bơm di động trên xe
Sơ đồ bố trí tổng quát hệ thống công trình trạm bơm
Sơ đồ bố trí hệ thống công trình trạm bơm nếu đầy đủ bao gồm các loại công trình sau (hình 1.7a):
- Công trình lấy nước từ nguồn (1):
- Công trình dẫn nước (2),(4): để lấy nước từ nguồn , dẫn nước về nhà trạm Nó có thể là kênh dẫn , hoặc đường ống dẫn.
Công trình lắng cát được thiết kế để thu nước và giữ lại các hạt bùn cát có kích thước lớn, ngăn không cho chúng chảy vào kênh dẫn và bể hút.
- Bể hút (5) : nơi tập trung nước cung cấp cho nhà trạm
- Nhà trạm (6) : là nơi đặt tổ máy bơm và các thiết bị khác để đưa nước từ bể hút lên bể xả
- Đường ống xả (7) : để đẩy nước qua đường ống lên bể xả.
- Bể xả (8) : nơi nhận nước từ nhà trạm và phân phối nước vào các kênh
- Kênh dẫn (9): nhận nước từ bể xả dẫn nước vào hệ thống.
Hình 1.7a: Sơ đồ bố trí tổng quát công trình trạm bơm
1-Công trình lấy nước; 2,4-Công trình dẫn nước; 3-Công trình lắng cát;
5-Bể hút; 6-Nhà trạm bơm; 7-Ống xả ;8-Bể xả; 9-Công trình phân phối nước
Trong những địa hình phức tạp với cột nước yêu cầu cao, việc thiết kế trạm bơm nước nhiều bậc là cần thiết Trạm này bao gồm hai hoặc nhiều nhà trạm nối tiếp nhau để đảm bảo hiệu quả bơm nước.
Hình 1.7b: Sơ đồ bố trí nhiều bậc hệ thống công trình trạm bơm
1,2,3,4,5,7,8-Các công trình nhà trạm thứ nhất ;6,9-Nhà trạm bơm thứ hai;10-Ống xả;11-Bể xả;12-Công trình phân phối nước
Chọn vị trí bố trí
Việc chọn vị trí đặt trạm bơm phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm mục đích sử dụng như tưới tiêu, nguồn nước từ sông, ao, hồ chứa hay kênh, cùng với địa hình và địa chất của khu vực Thêm vào đó, các yếu tố khác như nguồn cung cấp năng lượng, điều kiện kinh tế, khả năng vận chuyển vật liệu và thiết bị, cũng như yêu cầu an toàn cho các thiết bị điện đều cần được xem xét kỹ lưỡng.
Khi chọn trạm bơm tưới, cần đảm bảo rằng trạm bơm có khả năng kiểm soát diện tích tưới, đồng thời tối ưu hóa đường kênh tưới để ngắn nhất và giảm thiểu khối lượng đào đắp Ngoài ra, trạm bơm cũng phải phù hợp với nhiệm vụ phân phối nước cho các khu vực tưới khác nhau.
Khi lựa chọn vị trí trạm, cần đặc biệt chú ý đến điều kiện lấy nước Việc lấy nước phải thuận lợi, tránh gây bồi lắng tại cửa lấy nước và trong kênh dẫn Đồng thời, cần ngăn ngừa xói lở lòng kênh để bảo đảm sự ổn định của công trình lấy nước.
Việc xây dựng các trạm bơm bên bờ sông cần phải tính toán kỹ lưỡng điều kiện ổn định của lòng sông và bờ sông, vì điều này ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình khai thác và hiệu quả kinh tế sau khi hoàn thành Ngoài ra, điều kiện địa chất công trình cũng rất quan trọng trong việc lựa chọn vị trí đặt trạm bơm, bởi nền móng tốt hay xấu sẽ tác động đến chi phí xây dựng, phương pháp thi công và sự ổn định của công trình sau khi xây dựng.
Trạm bơm tiêu cần được đặt ở vị trí thấp để hiệu quả thu hút nước từ các kênh tiêu, đồng thời giảm thiểu khối lượng đào đắp kênh Vị trí của bơm cũng phải phù hợp với việc phân khu tiêu tưới, nhằm giảm năng lượng tiêu thụ và tránh chồng chéo giữa các công trình.
Khi lựa chọn vị trí trạm bơm tiêu, nên đặt ở khu vực có độ cao thấp để nước có thể thoát nhanh chóng mà không ảnh hưởng đến việc tưới tiêu của các khu vực lân cận Cần lưu ý đến các yếu tố như điều kiện thi công lắp ráp thiết bị, đường vận chuyển và mạng lưới điện để đảm bảo hiệu quả hoạt động của trạm bơm.
Trạm bơm tưới tiêu kết hợp cần được xem xét kỹ lưỡng về các điều kiện hiện có, đồng thời phân tích các nhiệm vụ chính để xác định vị trí tối ưu Việc lựa chọn vị trí phù hợp không chỉ mang lại lợi ích kinh tế mà còn hỗ trợ trong công tác xây dựng và quản lý hiệu quả.
QUY TRÌNH VẬN HÀNH CÁC TRẠM CẤP NƯỚC SẠCH TẬP TRUNG NÔNG THÔNG
2.2 Mô tả dây chuyền công nghệ
Nước thô được lấy từ sông hoặc hồ và chuyển đến trạm xử lý qua hệ thống bơm Tại đây, nước được phân phối vào hệ thống xử lý, nơi hóa chất keo tụ và kiềm hóa (như phèn, xút) được thêm vào Các hóa chất này được trộn đều trong nước và đưa vào bể phản ứng, nơi các hạt cặn va chạm và kết dính thành bông cặn lớn hơn Sau đó, nước được chuyển qua bể lắng Lamen, giúp loại bỏ 90-99% chất bẩn Tiếp theo, nước đi qua bể lọc, nơi các cặn bẩn được hấp thụ và loại bỏ Cuối cùng, nước đã đạt tiêu chuẩn hóa lý được đưa vào bể chứa.
Trạm bơm nước sạch sử dụng công nghệ hiện đại để giữ lại khoảng 90% tạp chất trong nước và tiêu diệt vi khuẩn Để đảm bảo vệ sinh tuyệt đối trước khi nước được đưa vào bể chứa, quá trình khử trùng bằng Clo là cần thiết.
Trạm bơm cấp 2 làm nhiệm vụ hút nước từ bể chứa cung cấp vào mạng tiêu thụ.
Cặn tại các bể phản ứng, bể lắng, bể lọc sẽ được đưa ra hồ lắng bùn.
2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Bơm cấp I bao gồm hai bơm chìm được lắp đặt dưới sông hoặc hồ, có nhiệm vụ bơm nước thô về cụm xử lý qua hệ thống đường ống, van khóa và đồng hồ lưu lượng Hệ thống này giúp bổ sung nguồn nước thô cho cụm xử lý cũ khi bị thiếu hụt hoặc gặp sự cố đột xuất, với việc kiểm soát bằng van khóa.
Nước thô được trộn với hóa chất trong ống hòa trộn và sau đó được dẫn vào bể phản ứng để tạo bông cặn Nước đi vào từ đáy bể và dâng lên bề mặt, trong quá trình này, diện tích dòng tăng khiến tốc độ nước giảm dần Tuy nhiên, do ảnh hưởng quán tính, tốc độ dòng chảy không đồng đều, với tốc độ cao hơn gần trung tâm bể và xu hướng phân tán ra phía thành bể Đồng thời, ma sát khiến các dòng chảy bên ngoài bị kéo lên bởi các dòng chảy ở giữa.
Sự chuyển động thuận nghịch đó đã tạo ra các xoáy nước nhỏ phân bố đều trong bể, làm tăng hiệu quả khuấy trộn.
Các bông cặn hình thành có kích thước tăng dần theo chiều dòng chảy của nước, trong khi tốc độ dòng nước giảm dần sẽ không làm hỏng các bông cặn lớn này.
Các cụm xử lý sử dụng nguồn nước mặt sử dụng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng hoặc bể lắng Lamella.
- Đối với cụm xử lý sử dụng bể lắng trong có lớp cặn lơ lửng:
Nguồn nước từ bơm cấp 1 vào bể lắng di chuyển từ dưới lên trên, trong quá trình này, các cặn lắng sẽ va chạm và bám vào lớp cặn lơ lửng Khi các bông lắng kết dính đủ nặng để vượt qua lực đẩy của dòng nước, chúng sẽ trượt xuống và rơi vào đáy bể lắng, từ đó được xả đi theo chu kỳ Quá trình này giúp kéo dài thời gian rửa bể lắng, tiết kiệm nước và hóa chất Nước sau lắng sẽ được dẫn qua bể lọc nhanh bằng hệ thống máng thu nước bằng răng cưa, đặc biệt trong cụm xử lý sử dụng bể lắng Lamella.
Nguồn nước từ bể phản ứng di chuyển vào bể lắng theo chiều từ dưới lên trên với góc nghiêng 60 độ của các tấm lắng lamen Trong quá trình này, các cặn lắng sẽ va chạm và bám vào bề mặt tấm lắng Khi các bông lắng kết dính đủ nặng để vượt qua lực đẩy của dòng nước, chúng sẽ trượt xuống và rơi xuống đáy bể lắng để được xả theo chu kỳ Quá trình này không chỉ giúp kéo dài thời gian rửa bể lắng mà còn tiết kiệm nước rửa và hóa chất phản ứng.
Nước sau lắng được đưa qua bể lọc nhanh bằng hệ thống máng thu nước bằng răng cưa.
Chu kỳ hoạt động của bể lọc như sau:
Nước được dẫn vào bể lọc từ bể lắng qua ống dẫn và phân phối đều trên lớp cát lọc thông qua máng thu nước rửa Sau khi đi qua lớp cát thạch anh và lớp sỏi đỡ, nước sẽ chảy xuống ngăn thu nước lọc qua các chụp lọc hoặc ống thu Trong chu kỳ làm việc đầu tiên, tất cả các van trên đường ống dẫn nước rửa lọc, ống cấp khí, ống thu nước sạch, ống xả lọc đầu và ống xả kiệt đều được đóng Mở van xả nước lọc đầu cho đến khi nước trong và sau đó đóng lại, đồng thời mở van thu nước sạch về bể chứa.
Trong quá trình hoạt động của bể lọc, cặn bẩn tích tụ trong lớp vật liệu lọc làm giảm khả năng lọc và tăng tổn thất áp lực Khi tổn thất áp lực đạt giá trị giới hạn, lưu lượng lọc sẽ giảm, lúc này cần tiến hành rửa lọc Quá trình rửa lọc được thực hiện từng bể một, trong khi bể còn lại hoạt động ở chế độ tăng cường Việc rửa các ngăn lọc có thể thực hiện bằng gió kết hợp với nước hoặc chỉ bằng nước.
Nước sau khi được lọc sẽ được châm Clo để khử trùng trước khi vào bể chứa qua ống thu nước Trong bể chứa, có lắp đặt phao mực nước để điều khiển bơm cấp I Khi mực nước trong bể xuống thấp dưới mức phao, phao sẽ kích hoạt công tắc khởi động bơm cấp I Ngược lại, khi mực nước dâng lên tới mức phao, phao sẽ nhả công tắc và ngắt bơm cấp I.
Bơm cấp II có vai trò quan trọng trong việc bơm nước từ bể chứa đến mạng lưới đường ống phân phối, thường được điều khiển bằng hệ thống biến tần hoặc thông qua đài điều khiển.
2.4 Quy trình vận hành hệ thống
2.4.1 Bơm cấp I a) Nguồn nước sông, hồ:
Hàng tuần, cần kiểm tra hệ thống chắn rác và bơm để ngăn chặn tình trạng rác thải và chất bẩn làm nghẹt bơm Đồng thời, hàng tháng, cần đánh giá mực nước và khả năng khai thác tại khu vực lắp đặt công trình thu để đảm bảo hiệu quả hoạt động.
-Hàng Quí kiểm tra chất lượng nước sông để có biện pháp điều chỉnh công tác định lượng hóa chất cho phù hợp
Sau một thời gian hoạt động, nếu công suất bơm giảm, cần tiến hành kiểm tra tổng thể để xác định nguyên nhân Nếu cần thiết, hãy thực hiện kiểm tra toàn bộ bơm và hệ thống đường ống nước thô tại trạm bơm.
- Kiểm tra trước khi vận hành
+ Kiểm tra các van ở mỗi bơm.
+ Kiểm tra đồng hồ Ampe kế và vôn kế.
+ Khi khởi động bơm đồng thời bơm định lượng hoá chất, Clo cũng hoạt động.
+ Bơm cấp I (bơm chìm) vận hành theo 2 chế độ tự động và bằng tay:
Chế độ tự động (bật Auto) hoạt động khi mực nước trong bể chứa giảm xuống dưới mức chống cạn của phao điều khiển, lúc này bơm chìm sẽ tự động khởi động Ngược lại, khi mực nước vượt quá mức chống tràn, bơm chìm sẽ tự động tắt.
* Bằng tay (bật Man) vận hành trực tiếp không tự động.
+ Luân phiên vận hành các bơm cấp I để bơm hoạt động lâu dài và ổn định.
Khi bể chứa đã đầy nước, hãy nhấn nút tắt (màu đỏ) trên bơm chìm để ngừng hoạt động Nếu bơm hoạt động ở chế độ tự động, nó sẽ tự động tắt khi nước trong bể đạt mức đầy.
2.4.2 Hệ thống định lượng hoá chất
- Hóa chất sử dụng bao gồm xút, PAC, phèn nhôm Tùy theo nguồn nước sông mà vận hành châm hóa chất cho phù hợp.
- Đối với mùa mưa: sử dụng hóa chất xử lý là kết hợp giữa hóa chất xút và PAC.
- Đối với mùa nắng: sử dụng hóa chất xử lý là phèn nhôm. a) Hệ thống châm xút:
Hệ thống định lượng châm xút gồm:
- Bơm định lượng hoá chất 0-80l/h.
TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ
Danh mục thiết bị
Trạm bơm được thiết kế với công suất 60 kW, do đó tổng công suất của các thiết bị trong trạm cũng đạt 60 kW Trong chương 2, chúng tôi đã trình bày nguyên lý vận hành của trạm bơm nước, từ đó có thể xác định số lượng thiết bị cần thiết cho trạm bơm này.
Tên bộ phận sử lý Thiết bị sử dụng Số lượng Công
Trạm bơm cấp 1 bơm chìm 02 xuất22kw
Hệ thống định lượng hoá chất Bơm định lượng hoá chất 03 0.75kw
Trạm bơm cấp 2 Bơm phân phối 02 15kw
Thiết bị sử dụng để vận hành trạm bơm
Trạm bơm cấp 1 sử dụng hai máy bơm hoạt động luân phiên, với công suất của từng máy không vượt quá 30kW để đảm bảo phù hợp với yêu cầu tổng công suất không quá 60kW Trên thị trường hiện nay, chỉ có bơm chìm với công suất 22kW và 30kW, nhưng việc chọn máy bơm 30kW có thể dẫn đến tình trạng quá tải Do đó, lựa chọn tối ưu là sử dụng hai máy bơm chìm hố móng Tsurumi LH 622 - 22kW.
– Lưu lượng : 2.0 m3/phút, Lưu lượng max : 3.7 m3/p
– Điện áp: 2 cực, 3 pha, 380V, 50Hz
Do máy bơm chìm em đã chọn có lưu lượng : 2.0 m3/phút nên bơm định lượng phải đáp ứng:
+Hệ thống châm xút: 2kg xút NaOH 99 % / 500 lít
+Hệ thống châm phèn: pha 03kg phèn PAC 31%/500 lít hoặc 4,5kg phèn nhôm
+Hệ thống châm Clo: : pha 1,5kg Clo bột/500 lít
=>3 máybơm định lượng được chọn phải đáp ứng công xuất tối đa 4,5kg phèn nhôm 17%/500 lít
Vậy bơm được chọn phải đáp ứng 4.5x 2000 500 l/phút80 l/h Đáp ứng ưu cầu trên ta có dòng máy AHC 62 PVC
AHC 62 PVC là dòng bơm định lượng công nghiệp công suất lớn với Motor độc quyền đạt tiêu chuẩn bảo vệ IP55, công suất 750W., máy có khả năng bơm lưu lượng tối đa 1080 lít/h, nó giúp cho Bơm định lượng hoạt động ổn định trong tất cả các môi trường khắc nghiệt nhất Bơm định lượng hóa chất Nikkiso được nhập khẩu 100% từ Đài Loan, thương hiệu máy bơm nổi tiếng của Nhật Bản.
Bơm được sản xuất theo công nghệ Nhật Bản, nhập khẩu trực tiếp và có đầy đủ giấy tờ chứng nhận Sản phẩm có khả năng vận hành liên tục trong thời gian dài với độ chính xác cao Người dùng có thể dễ dàng điều khiển lưu lượng hóa chất qua bơm thông qua hệ thống van tích hợp trên thân máy.
– Công suất: 750 w-220V-50Hz – Lưu lượng: 1080 lít/h
– Áp suất: 5 kg/cm2 Thân bơm: – Đầu bơm: PVC, SUS304, SUS316, PVDF, PTFE – Màng bơm: PTFE – Viên bi: Ceramic, SUS304, SUS316
– Vòng đệm, miếng đệm: PTFE – Kết nối: Mặt bích
Hình 3.2: Bơm định lượng hóa chất Nikkiso AHC 62 PVC
Hệ thống phân phối cần đáp ứng công suất dưới 30kW, với thời gian hoạt động của nhà máy có những giờ cao điểm và lúc ít người sử dụng Do đó, tôi đã chọn 2 máy bơm ly tâm trục ngang CM65-160A để phù hợp với yêu cầu này.
Máy bơm ly tâm trục ngang CM65-160A được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn công nghiệp nên có khả năng chạy liên tục trong vòng 24h.
Máy bơm nước được sử dụng phổ biến trong việc cung cấp nước cho các công trình và nhà máy Với khả năng cung cấp một lượng nước lớn, máy bơm nước thường được áp dụng trong các lĩnh vực như phòng cháy chữa cháy, hệ thống làm mát, thủy lợi, nông nghiệp và công nghiệp.
Máy bơm hút chất lỏng được thiết kế gọn nhẹ, không chiếm nhiều không gian và dễ dàng di chuyển Sản phẩm này rất hiệu quả trong việc bơm nước và dẫn nước, đáp ứng nhu cầu sử dụng linh hoạt.
- Có lưu lượng đều và ổn định với cột áp không đổi.
Hình 3.3: Máy bơm ly tâm trục ngang CM65-160A
Máy bơm Pentax CM 65-160A có công suất PKW với cột áp từ 6 đến 29.8m và lưu lượng đạt 144 m3/h Thiết bị có kích thước hút/xả là 90-76 mm, sử dụng nguồn điện 380V Sản phẩm chính hãng từ hãng Pentax, Italy, đảm bảo chất lượng và xuất xứ rõ ràng.
Thiết bị điều khiển
3.3.1 Tính toán chọn thiết bị
+ Trạm bơm cấp 1 :sử dụng máy bơm chìm công xuất 22kw nên ta có
+ Hệ thống định lượng hoá chất
Sử dụng 03 Bơm định lượng có công xuất 750 kw:
+ Trạm bơm cấp 2 :sử dụng 2 máy bơm công xuất 15kw nên ta có
Bảng 3.2 chọn Công tác tơ
Tên Thiết bị sử dụng Thông số
Trạm bơm cấp 1 Contactor CHINT CJ20-40/ 3P/
55A Model: CJ20-40 Điện áp: 380V, 220V, 110V, 36V, 24V Model: CJ20-40 Điện áp: 380V, 220V, 110V, 36V, 24V Dòng điện (A) :55A
Hệ thống định lượng hoá chất TH-T25KP 5A CONTACTOR
Mã sản phẩm :TH-T25KP 5A
Dòng cho công tắc tơ :S(D)-T21 ,S(D)-T25,S(D)-T35,S(D)-T50 Dải điều chỉnh (A): 4.0 - 6.0 A Trạm bơm cấp 2 Contactor 30 - 35A Số pha :3 Pha
Dòng điện (A): 30 - 35A Tiếp điểm 2NO + 2NC Điện áp cuộn coil: 220VAC
Bảng 3.3 Chọn rơ le nhiệt
Tên Thiết bị sử dụng Thông số
Trạm bơm cấp 1 Rơ le nhiệt ABB TA75DU-52M
A 80Phạm vi điều chỉnh (A): 36…52 Loại: TA75 DU-M 52
Hệ thống định lượng hoá chất MT-32 (4-6A) - Rơ le nhiệt LS
Dùng cho contactor: MC-9b, MC-12b, MC-18b, MC-22b, MC-32a, MC-40a -Tiêu chuẩn: IEC 60529 Trạm bơm cấp 2 TH-T50 35A - Rơ le nhiệt
Tên Thiết bị sử dụng Thông số
Trạm bơm cấp 1 Aptomat 3P -100A -22kA dòng điện định mức100A dòng cắt : 22KA
Hệ thống định lượng hoá chất Aptomat LS 1P 10A dòng điện định mức : 10A dòng cắt : 6KA Trạm bơm cấp 2 Aptomat 1 pha 63A hager MU163 dòng điện định mức : 63A dòng cắt : 4.5kA
3.3.5 Chọn bộ khởi động mềm
Khi lựa chọn bộ khởi động mềm cho động cơ, cần lưu ý các yếu tố quan trọng như đặc tính ứng dụng, công suất động cơ, vị trí lắp đặt và chi phí đầu tư Đặc biệt, công suất động cơ được tính bằng kW sẽ giúp xác định thông số kỹ thuật phù hợp, theo hình minh họa đã cung cấp.
Hình 3.4: Bảng chọn bộ khởi động mềm
Dựa vào bảng trên ta chọn được :
Bảng 3.4 Bảng chọn bộ khởi động mềm
Tên I đm động cơ Thiết bị sử dụng Thông số
Trạm bơm cấp 1 41,78A Khởi động mềm
400 V: 45kW Dòng định mức: 42 A Trạm bơm cấp 2 26,8A Khởi động mềm
Các thiết bị hỗ trợ điều khiển
3.4.1 Rơ le thời gian Định nghĩa: Rơ le (relay) thời gian hay còn được gọi là Timer (bộ định thời) là thiết bị dùng để tạo thời gian trễ, bằng cách dùng bộ mạch điện tử điều khiển thời gian đóng, cắt của các tiếp điểm rơ le.
Rơ le thời gian là thiết bị điện quan trọng trong hệ thống điều khiển tự động, đóng vai trò trung gian điều khiển giữa các thiết bị theo thời gian đã được định sẵn.
Rơ le thời gian giúp tiết kiệm năng lượng bằng cách tự động tắt các thiết bị điện không sử dụng trong hệ thống Thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong việc điều khiển ánh sáng, quạt thông gió, hệ thống tưới nước, máy sưởi, cửa tự động và tạo tín hiệu âm thanh, hình ảnh theo chu kỳ.
Thời gian trễ của rơ le thời gian có thể cài đặt từ vài giây đến hàng giờ tùy theo ứng dụng thực tế.
Hình 3.5: Rơ le thời gian ON OFF Delay
- Nguyên lý cảm biến mực nước
Khi bắt đầu tìm hiểu về thiết bị đo, tôi thường chọn cảm biến mức nước với giá thành thấp nhất để đáp ứng nhu cầu Tuy nhiên, sau khi nắm rõ hơn về ngành đo lường, tôi nhận ra rằng cần cân nhắc giữa giá cả, công nghệ, xuất xứ và thương hiệu sản phẩm Để lựa chọn phù hợp nhất, việc hiểu nguyên lý hoạt động của cảm biến mức nước là rất quan trọng.
- Cảm biến mực nước không tiếp xúc
Khi yêu cầu báo giá cảm biến mực nước, hầu hết các công ty sẽ giới thiệu cảm biến mực nước siêu âm, loại cảm biến không tiếp xúc phổ biến nhất cho việc đo mức nước trong các bồn chứa, đập chắn và sông suối với khoảng cách tối đa 20m Cảm biến này lý tưởng cho các môi trường có nhiệt độ thấp và áp suất thấp, mang lại hiệu quả cao trong việc giám sát mức nước.
Cảm biến mực nước không tiếp xúc ULM-70N hoạt động dựa trên nguyên tắc sóng siêu âm với tần số từ 30kHz đến 120kHz Tần số phát ra sẽ cao hơn khi khoảng cách đo ngắn lại.
Sóng âm phản hồi khi tiếp xúc với chất lỏng, và cảm biến sẽ đo thời gian từ khi phát sóng đến khi nhận lại tín hiệu phản hồi Nhờ vào công nghệ điện tử, khoảng cách từ cảm biến đến mức nước hoặc từ đáy đến mặt nước sẽ được tính toán chính xác.
Hình 3.6: Cảm biến mực nước không tiếp xúc ULM-70N
Thông số kỹ thuật cảm biến siêu âm :
Nguổn cấp : 24Vdc loop power
Nhiệt độ làm việc max 70oC
Áp suất chịu được cao nhất 1 bar
Màn hình hiển thị Oled
Chứng chỉ Atex zone 0 cho khu vực phòng nổ
Van tự động (autovalve) là thiết bị hiện đại có khả năng thông báo và điều khiển việc đóng mở đường ống dẫn chất lỏng hoặc khí trong trường hợp sự cố Thiết bị này rất phù hợp cho việc lắp đặt trong các hệ thống lọc nước tinh khiết, bao gồm lọc tuần hoàn, hệ thống cột làm mềm nước máy và khử kim loại như sắt, mangan.
Sản phẩm không cần nguồn điện bên ngoài, với áp suất chất lỏng đủ để tự động đóng van điều khiển Autovalve hiện nay được xem là van thế hệ mới, thường xuất hiện trong các hệ thống vận hành thuận dòng hoặc ngược dòng Van này được điều khiển bởi cụm vi mạch điện tử, cho phép điều chỉnh thời gian vận hành và quá trình xúc rửa.
Nút nhấn, hay còn gọi là nút ấn, là thiết bị điện được sử dụng để điều khiển việc đóng ngắt từ xa các máy móc, thiết bị điện và một số quá trình trong hệ thống điều khiển.
Nút nhấn thường được lắp đặt trên bảng điều khiển, tủ điện hoặc hộp nút nhấn Khi sử dụng nút nhấn, cần thực hiện thao tác dứt khoát để đảm bảo việc mở hoặc đóng mạch điện hiệu quả.
Hầu hết các nút nhấn được làm từ nhựa hoặc kim loại, với thiết kế hình dạng phù hợp cho ngón tay hoặc bàn tay, giúp việc sử dụng trở nên dễ dàng hơn Tính năng này hoàn toàn phụ thuộc vào thiết kế cá nhân của từng sản phẩm.
Nút nhấn được thiết kế và sản xuất theo tiêu chuẩn cao, có kiểu dáng đẹp, kết cấu chất lượng, chắc chắn, dễ dàng lắp đặt và thay thế.
3.4.5 Cảm biến lưu lượng nước
Em sử dụng Đồng hồ đo lưu lượng điện từ Euromag
Độ chính xác cao và đo dải tốc độ dòng chảy rộng
Điện cực đường ống rỗng được cung cấp theo tiêu chuẩn (≥ DN50)
Kết hợp với bất kỳ bộ chuyển đổi Euromag
Tích hợp cổng áp suất (theo yêu cầu)
Hiệu chuẩn cho tất cả các đường kính (lên đến DN2000)
Kết cấu chắc chắn, được hàn hoàn toàn
Giải pháp tiêu chuẩn cho nhiều loại ứng dụng công nghiệp
Được chứng nhận để sử dụng trong hệ thống chấn lưu
Lớp phủ bên ngoài để lắp đặt ngoài khơi hoặc dưới lòng đất
Nhiều lựa chọn vật liệu và mặt bích gồm SS304 và SS316
Thông số kỹ thuật Đồng hồ điện từ Euromag
Hình 3.8: Thông số kỹ thuật Đồng hồ điện từ Euromag
THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN
Trạm bơm cấp 1
Trạm bơm cấp 1 sử dụng hai bơm chìm đặt dưới sông hoặc hồ để bơm nước thô về cụm xử lý thông qua hệ thống đường ống, van khóa và đồng hồ lưu lượng Hệ thống này được kết nối để bổ sung nước thô cho cụm xử lý khi thiếu hụt hoặc gặp sự cố đột xuất, với việc kiểm soát bằng van khóa Ngoài ra, trạm bơm còn trang bị cảm biến để điều khiển máy bơm và các van tự động, yêu cầu nguồn điện ổn định.
Hệ thống định lượng hoá chất
Sử dụng 3 bơm định lượng hóa chất gồm:
+ bơm định lượng châm xút
+ bơm định lượng châm phèn
+ bơm định lượng châm Clo
Bơm định lượng em chọn có dạng là bơm 1 pha tự động nên không cần điều khiển chỉ cần cấp nguồn là hoạt động nên em thiết kế:
Trạm bơm câp 2
Hình 4.2: Hệ thống định lượng hoá chất
Bơm cấp 2 e sử dụng hai máy bơm, trong đó một máy hoạt động chính và một máy được cấp vào giờ cao điểm Hệ thống này cũng giống như trạm bơm cấp 1, sử dụng cảm biến để tự động điều khiển hoạt động.
Mạch điều khiển
Hình 4.5: Sơ đồ mạch điều khiểnHình 4.4: Sơ đồ mạch lưc
* Bằng tay (bật Man) vận hành trực tiếp không tự động
Khi ấn nút M1, cuộn k1 được cấp nguồn, làm cho tiếp điểm k1 tự duy trì và cấp nguồn cho bộ khởi động mềm số 1, giúp bơm chìm 1 hoạt động Cuộn k1 cũng cấp nguồn cho timer t1; khi t1 đếm xong, tiếp điểm thường mở t1 đóng lại, cấp nguồn cho cuộn k2, làm cho tiếp điểm k2 tự duy trì và khởi động bơm chìm 2, đồng thời tiếp điểm thường đóng t1 mở ra, ngắt cuộn k1 và dừng bơm chìm 1 Tiếp theo, cuộn k2 cấp nguồn cho timer t2; khi t2 hoàn tất, tiếp điểm thường mở t2 đóng lại, cấp nguồn cho cuộn k1, làm cho bơm chìm 1 hoạt động trở lại, trong khi tiếp điểm thường đóng t2 mở ra, ngắt cuộn k2 và dừng bơm chìm 2.
+ Khi muốn dừng hệ thống ta ấn nút D2 sẽ ngắt mạch điều khiển trạm bơm 1
Chế độ tự động (bật Auto) được kích hoạt khi mực nước trong bể chứa giảm xuống dưới mức chống cạn của phao điều khiển Lúc này, cảm biến 1 sẽ đóng lại, cung cấp nguồn cho cuộn k1, làm cho tiếp điểm k1 tự duy trì và đồng thời cấp nguồn cho bộ khởi động mềm số 1, từ đó khởi động bơm chìm.
Khi mực nước vượt quá mức chống tràn, hệ thống sẽ tự động khởi động và hoạt động như chế độ man Lúc này, cảm biến 2 sẽ ngắt, làm cho mạch hở ngừng hoạt động và ngắt mạch điều khiển trạm bơm 1, dẫn đến việc bơm chìm tự động tắt.
- Hệ thống định lượng hoá chất:
Khi ấn nút M2 để cấp nguồn, cuộn k3 sẽ kích hoạt tiếp điểm k3 tự duy trì, từ đó khởi động 3 bơm định lượng hóa chất hoạt động một cách trực tiếp, không tự động.
+ Khi muốn dừng hệ thống ta tắt công tắc D3 sẽ ngắt mạch điều khiển hệ thống định lượng hoá chất
Khi trạm bơm 1 hoạt động, việc tự động bật chế độ (Auto) sẽ xảy ra Cuộn k1 nhận điện và tiếp điểm k1 đóng lại, từ đó cấp nguồn cho cuộn k3 Khi tiếp điểm k3 đóng lại, nó tự duy trì hoạt động, khiến cho 3 bơm định lượng hóa chất hoạt động liên tục.
* Bằng tay (bật Man) vận hành trực tiếp không tự động
Khi nhấn nút MM, nguồn điện được cấp cho cuộn K4, khiến tiếp điểm K4 tự duy trì và cung cấp điện cho bộ khởi động mềm số 2, từ đó kích hoạt bơm M4 Tương tự, nhấn nút M5 cũng sẽ làm cho bơm M4 hoạt động.
+ Khi muốn dừng hệ thống ta ấn nút D4 sẽ ngắt mạch điều khiển trạm bơm 2
Khi mực nước vượt quá mức chống tràn của phao điều khiển, cảm biến 3 sẽ đóng lại, cấp nguồn cho cuộn K4, làm cho tiếp điểm K4 tự duy trì và khởi động mềm cho bơm M4 Ngược lại, khi mực nước trong bể giảm xuống dưới mức chống cạn, cảm biến 4 sẽ tự động ngắt, ngắt mạch điều khiển trạm bơm 2 và các bơm sẽ tự động tắt.
Khi lưu lượng tiêu thụ vượt quá công suất của bơm M4, cảm biến lưu lượng 1 sẽ đóng lại, cấp nguồn cho cuộn k5, khiến tiếp điểm k5 tự duy trì và cấp nguồn cho bộ khởi động mềm số 3, tự động khởi động bơm M5 Khi lưu lượng tiêu thụ trở lại bình thường, cảm biến lưu lượng 2 sẽ tự ngắt, làm mất điện cuộn k5 và tạo ra mạch hở.
MÔ PHỎNG
Giới thiệu về CADe SIMU
CADe-SIMU là một phần mềm vẽ mạch và mô phỏng mạch điện công nghiệp đã được việt hóa Giao diện của phần mềm như sau :
Phần mềm vẽ mạch điện CADe-Simu ( Việt Hóa )
Những tính năng chính của phần mềm CADe SIMU:
- Phần mềm cung cấp các chức năng tiện lợi khi vẽ sơ đồ mạch điện công nghiệp
- Hỗ trợ đầy đủ các thiết bị công nghiệp như: CB, Relay, MCCB, Wire, Contactor, Aptomat…
Phần mềm này là công cụ hữu ích cho sinh viên đang học tập hoặc mới tốt nghiệp, giúp họ mô phỏng mạch điện công nghiệp mà không cần đầu tư vào thiết bị thực tế.
- Là phần mềm gọn nhẹ, có thể chạy trực tiếp mà không cần cài đặt.
- Phần mềm là đã được việt hóa nên rất dễ sử dụng.
- Phần mềm cho ta sơ đồ điều khiển trong công nghiệp khá dễ dàng Giúp kỹ sư vẽ mạch nhanh chóng và đồng thời có thể mô phỏng.
Mạch mô phỏng
Hình 5.1: Phần mềm CADe-Simu
Hình 5.2: Sơ đồ mạch lực
Hình 5.4: Sơ đồ mô phỏngHình 5.3: Sơ đồ mạch điều khiển
Kết quả mô phỏng
Hình 5.5 Cấp nguồn cho toàn mạch
Hình 5.7 Sau một khoảng thời gian T
Hình 5.8 Khi cảm biến lưu lượng 1 hoạt động
Hình 5.9 Khi cảm biến 2 hoạt động
Hình 5.10 Khi cảm biến 4 hoạt động
Nhận xét : kết quả mô phỏng đã đáp ứng đủ điều khiển trạm bơm
