Điều khiển bơm ổn định áp suất đồ án môn học kỹ thuật điều khiển động cơ

 ĐỐI TƢỢNG: tòa nhà khu công nghiệp, khu chung cư, …  YÊU CẦU: Nhu cầu sử dụng nước trong khu công nghiệp, khu dân cư rất khác nhau trong các thời điểm của ngày cao điểm và thấp điểm,

BÁO CÁO ĐỒ ÁN

KĨ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

Đề tài : ĐIỀU KHIỂN BƠM ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT

Giáo viên hướng dẫn : Ts Lê Quang Đức

Sinh viên thực hiện : Trần Ngọc Hoàng 0951060021

Lương Trọng Nam 0951060038

Đề tài : Bơm ổn định áp suất , điều khiển bơm cấp nước ổn định áp suất cho một chung

cư khi các hộ sử dụng không có quy luật Lưu lượng tối đa 50 m3

/h, cột áp 40 m Chọn bơm , động cơ , biến tần , cảm biến áp suất Điều khiển ổn định áp suất nước

 ĐỐI TƢỢNG: tòa nhà khu công nghiệp,

khu chung cư, …

 YÊU CẦU: Nhu cầu sử dụng nước trong

khu công nghiệp, khu dân cư rất khác nhau

trong các thời điểm của ngày (cao điểm và thấp

điểm), yêu cầu đặt ra là phải giải quyết được

việc tự động ổn định áp suất trên đường ống cấp

nước và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống cấp

nước

 Để đáp ứng nhu cầu áp lực nước trong hệ thống

luôn đủ khi nhu cầu sử dụng nước thay đổi bất

thường, máy bơm trong hệ thống luôn làm việc

liên tục ở chế độ đầy tải Tuy nhiên điều này dẫn

đến 1 số bất lợi sau:

+Áp lực nước trong hệ thống đôi khi tăng lên quá cao không cần thiết, 1 số thời điểm nhu cầu sử dụng nước giảm xuống nhưng hệ thống bơm vẫn chạy đầy tải Điều này gây lãng phí năng lượng rất lớn và áp lực lên đường ống cao + Bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ cơ khí

- Đặc tính của bơm: Đặc tính của bơm là mối quan hệ giữa lưu lượng và cột

áp

Đặc tính làm việc của bơm khi dùng biến tần

 GIẢI PHÁP:

Vì vậy dùng biến tần để điều khiển hệ thống sẽ đáp ứng được những yêu cầu ta cần Khi nhu cầu xử dụng nước cao, cần áp lực trên đường ống cao thì biến tần sẽ tự động điều khiển động cơ quay ở tốc độ cao nhất để duy trì áp lực, ngược lại khi nhu cầu xử dụng nước thấp, cần áp lực thấp, biến tần sẽ điều khiển động cơ giảm tốc độ xuống hoặc dừng hẳn Khi đó năng lượng điện được tiết kiệm

- Khi dùng biến tần thì dòng khởi động được hạn chế sẽ không gây sụt áp khi khởi động để tránh ảnh hưởng tới các thiết bị khác

- Quá trình START , STOP của bơm được êm hơn, tác dụng giảm tác hại cho động

cơ về mặt cơ khí Chi phí bão dưỡng giảm

- Tiết kiệm năng lượng khi nhu cầu sử dụng thay đổi nhiều

- Có các chức năng bảo vệ : quá áp , thấp áp , quá nhiệt, bảo vệ nhiệt động cơ ,bảo

Cho nên nhóm chọn bơm đi liền với động

cơ nổi tiếng của hãng PENTAX - Ý

 Type: CM 65 – 160A

 Tốc độ : 2900 rpm

 Điện áp-tần số-dòng điện: 400V-50Hz-30A

2 Chọn biến tần (chọn của hãng ROCKWELL)

 Các loại biến tần ROCKWELL: powerflex 4 – 40 – 40P – 400 – 70 – 700 – 700H – 700S - 7000

Với tải bơm này thì động cơ làm việc ở chế độ dài hạn, momen khởi động không lớn Do đó chọn dòng biến tần PowerFlex 400 của ROCKWELL loại điều khiển

U/f cho ứng dụng hệ thống cấp nước có yêu cầu tự động điều chỉnh áp suất ổn định Với việc hỗ trợ chức năng điều khiển PID, biến tần sẽ nhận tín hiệu analog (dòng hoặc áp) từ sernsor áp suất (được gắn trên đường ống chính) đưa về, biến tần

sẽ tự động thay đổi tần số, từ đó thay đổi tốc độ bơm, vì thế việc khống chế áp lực trên đường ống trở nên dễ dàng hơn rất nhiều

Yêu cầu: chọn biến tần PowerFlex 400 của hãng ROCKWELL sao cho

Bảo vệ dòng quá tải

cho động cơ 110% cho 60 secs

Có Catologue kèm theo (page 126)

 Chọn các phụ kiện đi theo biến tần:

a) Chọn Input & Output Line Reactors:

Theo khuyến cáo của NSX biến tấn, nhóm chọn Line Reactors của hãng Rockwell có mã số: 1321 - 3R35B

LINE REACTOR THÔNG SỐ

Điện áp định mức 380 – 480 VAC

Dòng điện định mức 35 A

Giá trị điện cảm 0.8

b) Chọn EMC Line Fillter:

Theo khuyến cáo của NSX biến tấn, nhóm chọn EMC Line

Fillter của hãng Rockwell có mã số:

→ Dựa vào các yêu cầu và khuyến cáo của NSX biến tần, Nhóm

chọn Contactor của hãng Allen-Bradley,

b) Chọn MCB

Yêu cầu: Dùng để bảo vệ ngắn mạch và quá tải

Uđm >= Ulưới = 380V

Iđm >=(1.2-1.4)* Idriver (40A)

→ Dựa vào các yêu cầu và khuyến cáo của NSX biến tần, Nhóm

chọn MCB của hãng Allen-Bradley, có mã số: 140M-F8E-C45

2 Chọn các thiết bị điều khiển và bảo vệ bên mạch điều khiển: a) Chọn CB bảo vệ các thiết bị trong mạch điều khiển:

Yêu cầu: Uđm >=Ulưới = 220V

b) Chọn nút nhấn

Yêu cầu:

Nút nhấn ON: loại NO, màu xanh

Nút nhấn OFF: loại NC, màu đỏ

Thông số kĩ thuật của nút nhấn: Điện áp 220VAC

 Vậy nhóm chọn nút nhấn của hãng IDEC có mã sản phẩm: YW1L-MF2E01QM3 (RED) và YW1L-MF2E10QM3

(GREEN)

Ghi chú:Catalog của nút nhấn trang 6/24

c) Chọn đèn báo

Yêu cầu: chọn 1 đèn báo khi có nguồn cấp cho biến tần – khi

nhấn nút ON (red), 1 đèn báo khi biến tần chạy – khi nhấn

START (blue), 1 đèn báo khi biến tần dừng – khi nhấn nút STOP (red) và 1 đèn báo khi biến tần xảy ra lỗi (yellow)

Thông số kĩ thuật của đèn: Điện áp 220 VAC

d) Chọn Relay trung gian:

Yêu cầu: Dùng để điều khiển đóng cắt các tiếp điểm trên biến tần

và trên mạch điều khiển

Yêu cầu đặc tính kĩ thuật:

Điện áp định mức (cuộn hút + tiếp điểm): 220 VAC

 Vậy nhóm chọn Relay của hãng OMRON có mã số sau: MY2 AC220/240 (S) (cataloge kèm theo)

Ghi chú:Catalog của Relay trang 10/20

e) Chọn cảm biến áp suất

Ta tính được áp suất max của đường ống là:

Pmax = ρ.g.h = 1000.10.40 = 400 kPa = 4 Bar

Yêu cầu: chọn cảm biến áp suất có các đặc tính kĩ thuật sau:

Dải áp suất: 0 ÷ (>= 4) bar Tín hiệu phản hồi: 4 ÷ 20 mA Nguồn cấp: 24 VDC

 Dựa vào các thông số trên nhóm chọn cảm biến áp suất của hãng MEASUREMENT, có mã số M5100

f) Chọn cable điện

 Cable cho mạch động lực

Theo khuyến cáo của NSX biến tấn, nhóm chọn Cable cho mạch động lực có tiết diện 25 mm2

của hãng LS-VINA Cable, dòng phụ tải khoảng 90 A :

Ghi chú:Catalog của cáp trang 10/39

g) Chọn máy biến áp cách ly:

Yêu cầu: Input voltage: 220 V

Output voltage: 220 V Cách ly mạch điều khiển với lưới điện

Căn cứ trên các thiết bị đã chọn, biến áp cách ly cho mạch điều khiển có công suất khoảng 80VA

 Vậy, nhóm chọn mba cách ly của hãng V-Standa., JSC có mã

số: ST-1000VA-BACL

III SƠ DỒ MẠCH

1 Mạch động lực

(file autocad kèm theo)

Biến tần Điều khiển, bảo vệ động cơ

Động cơ - Bơm Bơm nước

Đo áp suất trên đường ống và

Điều khiển đóng ngắt các tiếp điểm

Biến áp cách ly Cấp nguồn và cách ly mạch

điều khiển với lưới điện Biến trở Đặt tốc độ cho các động cơ Biến áp cách ly Cách ly mạch điều khiển với lưới điện Các nút nhấn Thao tác để điều khiển

Các đèn báo Báo chế độ hoạt động và lỗi

của hệ thống

3 Thuyết minh hoạt động

(file autocad kèm theo)

- Muốn động cơ chạy ta nhấn nút START, cuộn hút MY có

điện, các tiếp phụ MY chuyển trạng thái, điều khiển biến tần cho động cơ chạy, đồng thời đèn RUN sáng, báo làm việc

- Khi động cơ đang chạy muốn động dừng thì ta nhấn nút

STOP, đồng thời đèn STOP sáng, báo động cơ dừng làm việc

- Khi nhấn nút OFF toàn bộ hệ thống dừng hoạt động

- Trong quá trình hoạt động thay đổi tốc độ bơm bằng cách vặn biến trở

 Chế độ bảo vệ

- Khi xảy ra sự cố ngắn mạch thì MCB sẽ ngắt nguồn vào biến

KM và cuộn hút Role MY làm dừng động cơ, đồng thời đèn ERROR sáng, báo lỗi Lúc này vẫn có điện vào biến tần và đèn ERROR báo lỗi cho đến khi khắc phục sự cố hay ngắt nguồn vào hệ thống

IV CÀI ĐẶT BIẾN TẦN

CÀI ĐẶT CÁC THÔNG SỐ CẦN THIẾT

CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BIẾN TẦN

b001 Tần số xuất cho động cơ 0/ [Maximum Freq] 50 Hz

b002 Tần số nguồn điện 0/ [Maximum Freq] 50 Hz

b003 Dòng điện ra động cơ 0.0/(Drive Amps × 2) 30 A

b004 Điện áp ra động cơ 0/510 380 VAC

b010 Công suất động cơ 0.0/999.9 kW 18.5 kW

b014 Nhiệt độ biến tần 0/120 degC 400C

CÁC THÔNG SỐ CỦA ĐỘNG CƠ

P031 Điện áp định mức của động cơ 20/Drive Rated Volts 380 VAC

P032 Tần số định mức của động cơ 15/320 Hz 50 Hz

A200 Dòng động cơ khi đầy tải 0.1/(Drive Amps × 2) 30 A

P033 Dòng điện quá tải của động cơ 0.0/(Drive Amps × 2) 37.5

Giới hạn tần số dưới động cơ

P035 Giới hạn tần số trên động cơ

P036 Kiểu nguồn điều khiển 0/6 2 = “2 wire”

P039 Acc (thời gian khởi động) 0.00/600.00 Secs 3 secs

P040 Dec (thời gian dừng) 0.00/600.00 Secs 3 secs

P041 Reset về mặc định 0/1 0 = “ready”

P042 Chế độ tự động/bằng tay 0/3 3 = “auto”

CÀI ĐẶT CÁC ĐẤU NỐI

T055 Cài đặt cho relay output 1 0/23 7 = “above

current”

T056 Phần trăm relay 1 tác động 0.0/9999 150

T058 Thời gian relay 1 mở 0.0/600.0 Secs 0 secs

T059 Thời gian relay 1 đóng 0.0/600.0 Secs 0 secs

T069 Chọn tín hiệu trên chân AI1 0/6 1 = “4 – 20 mA” T073 Chọn tín hiệu trên chân AI2 0/7 1 = “4 – 20 mA”

CÀI ĐẶT TRUYỀN THÔNG

CÀI ĐẶT PHẢN HỒI

A154 KD 0.00/99.99 (1/Secs) 0 (1/secs)

A170 Chọn luật điều khiển 0/15 0 = “V/Hz”

2 Biến tần 22C-D038A103 ROCKWELL