LỜI MỞ ĐẦU Với tốc độ phát triển nhanh chóng ngành công nghiệp tự động hóa trình sản xuất đóng vai trò quan trọng, có việc giám sát hệ thống Xu hướng giám sát tập trung từ xa phát triển Các hệ thống bơm sử dụng rộng rãi từ sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, hệ thống cấp thoát nước phục vụ dân sinh…Đặc thù hệ thống bơm phân tán trải dài diện rộng để giám sát làm việc hệ thống bơm không đơn giản Nhưng với phát triển công nghệ PLC máy tính vào điều khiển, giám sát hệ thống bơm cải thiện đem lại ưu việt Với đề tài giao “Nguyên cứu tổng quan hệ thống bơm chất lỏng bồn kín, thiết kế giám sát cho trạm nhiều bơm” em thực với nội dung gồm ba phần (1) Giới thiệu chung hệ thống, (2) Xây dựng mạch giám sát, (3) Tính chọn phần tử lắp đặt tủ điện Để hoàn thành đề tài em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn PGS.TS Hoàng Xuân Bình Do kiến thức hạn chế không tránh khỏi thiếu sót em mong thầy cô có ý kiến đóng góp để đồ án thêm hoàn thiện qua giúp em tăng thêm kiến thức Sinh viên thực CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG BƠM CHẤT LỎNG LÊN BỒN KÍN 1.1 Giới thiệu hệ thống bơm LT 02 12 13 Hd 11 VG 01 LT 01 Hh M PG 01 10 12 p1 Hình 1.1 Sơ đồ cấu trúc hệ thống bơm 1234561234567- Bể hút Lưới chắn rác Đường ống hút Van ống hút Đồng hồ đo áp suất chân không Khớp nối mềm Động lai bơm Bơm Đồng hồ đo áp suất Van ống đẩy Đường ống đẩy Bể chứa Van phân phối Hệ thống bơm chất lỏng từ bể hút tới bể chứa nhờ bơm lai động Qua lưới chắn rác, chất lỏng loại bỏ cặn bẩn vào cửa hút bơm Tại đây, chất lỏng cung cấp áp ( bơm thể tích) động ( bơm động học) dịch chuyển tới bể chứa qua đường ống đẩy 1.2 Đặc điểm truyền động điện trang bị điện hệ thống bơm Bơm có nhiều loại, đa dạng dải công suất rộng Truyền động cho bơm phổ biến sử dụng động điện Tùy thuộc vào tốc độ bơm, ghép nối động truyền động bơm trực tiếp (đồng trục) gián tiếp qua truyền khí, đai truyền ly hợp thay đổi tốc độ, hệ thống tay biên trục khuỷu,… Do đó, lựa chọn công suất động cần lưu ý tới hiệu suất khâu truyền lực trung gian 1.2.1 Yêu cầu truyền động điện Thông thường, bơm không yêu cầu thay đổi tốc độ nên phổ biến sử dụng động không đồng xoay chiều ba pha rotor lồng sóc (RTLS) truyền động cho bơm Tùy thuộc vào công suất động điều kiện kinh tế cụ thể, khởi động động theo bốn phương pháp sau: + (1) Khởi động trực tiếp + (2) Khởi động đổi nối – tam giác + (3) Khởi động mềm + (4) Biến tần Với phương pháp 4, khởi động, dừng động tốt, biến tần cho phép điều khiển trơn tốc độ động với momen gần không đổi toàn dải điều chỉnh Tuy nhiên, biến tần có giá thành cao so với thiết bị sử dụng phương pháp 1, 2, với cần người vận hành có chuyên môn cao Vì vậy, biến tần sử dụng trường hợp cần điều chỉnh lưu lượng bơm cách thay đổi tốc độ động lai Với phương pháp đơn giản dễ gây sụt áp lớn cho lưới điện ảnh hưởng xấu tới thiết bị xung quanh Với phương pháp 2, nên cân nhắc sử dụng , khắc phục phần khuyết điểm phương pháp sụt áp thấp hơn, công nghệ cúng đơn giản dễ dàng lắp đặt vận hành mà giá thành thấp so với phương án 1.2.2 Yêu cầu trang bị điện Đảm bảo bảo vệ thông thường hệ truyền động điện ngắn mạch, - bảo vệ tải, bảo vệ không, bảo vệ pha, bảo vệ thứ tự pha số bảo - vệ đặc thù hệ thống bơm Đảm bảo chế độ vận hành thông thường: Bằng tay (manual), tự động (auto) Trong chế độ tay, thiết kế điều khiển phải đảm bảo cho phép chạy - dừng động lai bơm độc lập với phần tử điều khiển (PLC, vi xử lý,…) Do bơm ly tâm không tự động mồi nước nên mạch điều khiển cần phải đảm bảo mồi nước trước chạy bơm ( qua bơm mồi, van điện từ,…) tuân - thủ thứ tự thao tác chạy bơm Hệ thống đảm bảo báo động, tín hiệu hóa, tự động dừng tự động khởi động - có yêu cầu Đối với trạm nhiều bơm, cần ý tới thứ tự khởi động dừng bơm theo thuật toán đặt trước Tránh khởi động bơm lúc dẫn tới sụt áp lưới ảnh hưởng tới điều kiện làm việc thiết bị xung quanh Có thuật toán đảo bơm chạy luân phiên đảm bảo thời gian làm việc bơm đồng 1.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống bơm chất lỏng bồn Bài toán đặt Giám sát trạm bơm gồm có bơm với lưu lượng 100 m3/h với cột áp 30m Các thông số cần giám sát gồm trạng thái nguồn cấp: giá trị dòng điện, điện áp, tần số, trạng thái pha Các giá trị mức bể hút bể chứa, giá trị áp suất vào bơm, trạng thái nước bơm mồi cho bơm Hình 1.2 minh họa sơ đồ công nghệ hệ thống bơm chất lỏng bồn kín Hệ thống sử dụng bơm mắc song song đưa tới đường ống góp chung, - cấp chất lỏng cho bồn kín (bể chứa đích) Xét nhánh bơm: Đầu hút bơm đặt sát đáy bể hút Kết nối đầu hút, đầu đẩy bơm tới đường ống khớp nối mềm đảm bảo - hạn chế rung, tiếng ồn trình bơm hoạt động Có van cầu hai đầu bơm cho phép cách ly hoàn toàn bơm khỏi hệ thống cần thiết - Tại đầu đẩy bơm ly tâm (sau khớp nối mềm), lắp đặt van • • chiều có tác dụng: Giảm tải khởi động cho bơm Ngăn dòng chất lỏng chảy ngược đầu đẩy bơm gây tổn thất hệ - thống Tại vị trí lắp đặt thiết bị đo lường, sử dụng van cửa để thuận tiện tháo - lắp thiết bị đo khỏi hệ thống hệ thống làm việc Điểm đo bể hút giám sát mức nước bể hút cảm biến đo mức dạng on - – off Điểm đo đường ống vào giám sát áp suất chân không đường ống Điểm đo đường ống giám sát áp suất đường ống Điểm đo bể chứa giám sát mức bể chứa cảm biến đo mức dạng on - - off Điểm đo bể chứa giám sát áp suất bể chứa - PG PT 04 04 VG 04 M PG PT 03 03 VG 03 M PG PT 02 02 VG 02 M Khí nén PG PT 01 01 VG 01 M LT 01 LT 02 LI 02 PG PT 05 05 LI 01 Hình 1.2 Sơ đồ công nghệ hệ thống bơm chất lỏng bồn kín CHƯƠNG XÂY DỰNG MẠCH GIÁM SÁT CHO TRẠM CÓ NHIÊÙ BƠM 2.1 Sơ đồ mạch lực hệ thống bơm Bản vẽ 1, 4, 5, 6, 2.2 Sơ đồ mạch giám sát hệ thống bơm Bảng liệt kê trạng thái vào PLC Địa I/O Ý nghĩa I0.0 I Báo bể chưa mức cao I0.1 I Báo bể hút mức thấp I0.2 I Báo áp suất đầu hút mức thấp I0.3 I Báo áp suất đầu hút mức thấp I0.4 I Báo áp suất đầu hút mức thấp I0.5 I Báo áp suất đầu hút mức thấp I0.6 I Báo áp suất đầu đẩy mức thấp I0.7 I Báo áp suất đầu đẩy mức thấp I1.0 I Báo áp suất đầu đẩy mức thấp Hoạt động Khi tiếp điểm cảm biến HL = Khi tiếp điểm cảm biến LL = Khi tiếp điểm cảm biến PI1 = Khi tiếp điểm cảm biến PI2 = Khi tiếp điểm cảm biến PI3 = Khi tiếp điểm cảm biến PI4 = Khi tiếp điểm cảm biến PO1 = Khi tiếp điểm cảm biến PO2 = Khi tiếp điểm cảm biến I1.1 I Báo áp suất đầu đẩy mức thấp I1.2 I Báo có bơm nước mồi I1.3 I Báo có bơm nước mồi I1.4 I Báo có bơm nước mồi I1.5 I Báo có bơm nước mồi I1.6 I Báo cấp nguồn cho toàn trạm I1.7 I Báo pha đảo pha I2.0 I Báo cấp nguồn cho động I2.1 I Khởi động động I2.2 I Báo động nối tam giác I2.3 I Báo động nối I2.4 I Báo tải động I2.5 I Báo cấp nguồn cho động I2.6 I Khởi động động I2.7 I Báo động nối tam giác I3.0 I Báo động nối I3.1 I Báo tải động I3.2 I Báo cấp nguồn cho động I3.3 I Khởi động động I3.4 I Báo động nối tam giác I3.5 I Báo động nối I3.6 I Báo tải động PO3 = Khi tiếp điểm cảm biến PO4 = Khi tiếp điểm cảm biến PF1= Khi tiếp điểm cảm biến PF2 = Khi tiếp điểm cảm biến PF3 = Khi tiếp điểm cảm biến PF4 = Khi tiếp điểm aptomat 1MCCB = Khi tiếp điểm role PR = Khi tiếp điểm aptomat 2MCCB = Khi tiếp điểm contactor 1MC = Khi tiếp điểm contactor 2MC = Khi tiếp điểm contactor 3MC = Khi tiếp điểm role nhiệt 1THR = Khi tiếp điểm aptomat 3MCCB = Khi tiếp điểm contactor 4MC = Khi tiếp điểm contactor 5MC = Khi tiếp điểm contactor 6MC = Khi tiếp điểm role nhiệt 2THR = Khi tiếp điểm aptomat 5MCCB = Khi tiếp điểm 7MC = Khi tiếp điểm contactor 8MC =1 Khi tiếp điểm contactor 9MC =1 Khi tiếp điểm role nhiệt 3THR =1 I3.7 I Báo cấp nguồn cho động I4.0 I Khởi động động I4.1 I Báo động nối tam giác I4.2 I Báo động nối I4.3 I Báo tải động I4.4 I Báo cấp nguồn cho động bơm mồi I4.5 I Khởi động động bơm mồi I4.6 I Khởi động động bơm mồi dự phòng I4.7 I Báo tải động bơm mồi I5.0 I Báo tải động bơm mồi dự phòng Khi tiếp điểm aptomat 6MCCB =1 Khi tiếp điểm contactor 10MC =1 Khi tiếp điểm contactor 11MC =1 Khi tiếp điểm contactor 11MC =1 Khi tiếp điểm role nhiệt 4THR =1 Khi tiếp điểm 2MCB = Khi tiếp điểm contactor 13MC = Khi tiếp điểm contactor 14MC = Khi tiếp điểm role nhiệt 5THR =1 Khi tiếp điểm role nhiệt 6THR =1 Như PLC có 41 tín hiệu vào số Lựa chọn cấu hình cho trạm PLC Slot1 Module nguồn PS 307 10A Slot Module CPU 314 Slot Module SM321 DI32xDC24V Slot5 Module SM321 DI16xDC24V Bản vẽ 2, 3, 8, 9, 10, 11 CHƯƠNG TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ TRONG MẠCH, BỐ TRÍ LẮP ĐẶT TỦ ĐIỆN 3.1 Tính chọn phần tử mạch Chọn bơm Bơm ly tâm trục ngang MITSUKY CN50-160/7.5 Đầu vào – đầu Điện áp Công suất Cột áp Lưu lượng 76-60mm 380V 7.5kW 37-24m 21-78m3/h Chọn cảm biến mức Cảm biến mức loại công tắc báo mức chất lỏng kiểu phao từ hãng Fine Tek Đầu vào – đầu Công suất tiếp điểm Loại tiếp điểm Cỡ phao Áp lực mở tiếp điểm -20~1000C 5A/250VAC Microswitch 120 10kg/cm2 70 180 75 70 50 120 225(Max 800) 14 Cảm biến (công tắc) gắn cạnh bể Cách bố trí cảm biến mức Chọn thiết bị đo áp suất Đồng hồ đo áp suất dạng màng bố trí phía đường ống Cách bố trí đồng hồ đo áp suất Chọn aptomat tổng MCCB Mitsubishi dòng NF-H Số cực Dòng cắt ngắn mạch cao Dòng định mức (In) Dòng ngắt mạch (Icu) Điện áp cách điện định mức Điện áp chịu xung định mức 250A 150A 75kA 400VAC 8kV 130 112 50 84 61 22 68 72 60 90 90 Chọn aptomat cho bơm MCCB Mitsubishi dòng NF-H Số cực Dòng cắt ngắn mạch cao Dòng định mức (In) Dòng ngắt mạch (Icu) Điện áp cách điện định mức Điện áp chịu xung định mức 10 125A 165 75A 50kA 400VAC 50 144 8kV 102 61 68 22 72 70 92 105 Lựa chọn contactor Contactor Mitsubishi S-N21(CX) dòng SD-N Dòng điện điều khiển Dòng điện Tiếp điểm phụ Công suất động Lắp đặt 22A 2NO + 2NC (mặt trước) 380-440V: 11kW Lắp ray 35mm bắt vít 5SCREW 3.5SCREW 89 35 65 91 75 99 Rơle bảo vệ pha Selec 600PSR Mạch đấu nối Nguồn cấp Dải bảo vệ 3pha – 154~500VAC Mất pha: dây [...]... trình giám sát một đối tượng công nghệ Bước 14 đầu biết cách thiết kế một hệ thống mạch điện Ngoài những yêu cầu cơ bản của đề tài em cũng đã nghiên cứu những vấn đề mới như giám sát từ xa bằng cách ứng dụng phần mềm WinCC Do thời gian cũng như kiến thức còn hạn hẹp nên em chưa đi sâu tìm hiểu kĩ việc giám sát với các biến liên tục, các sensor với đầu ra dạng tương tự cũng như các thiết bị trong thiết kế. .. thị Kết nối Cấp bảo vệ Hình tròn 200~220VAC/ Đèn LED Chân hàn, chân IP65 12 VDC Màu: đỏ, xanh, vàng… 18 15.1 kẹp, cầu đấu 14.6 18 4 10.8 6 9.3 21.1 28.5 3.2 Bố trí lắp đặt tủ điện Bản vẽ 12, 13 Chương trình mô phỏng giám sát trên step 7 + winCC Lưu đồ thuật toán 13 KẾT LUẬN Qua đồ án này em đã thực hiện được một số công việc sau Tìm hiểu sơ lược hệ thống bơm nói chung và hệ thống bơm chất lỏng bồn. .. WinCC Do thời gian cũng như kiến thức còn hạn hẹp nên em chưa đi sâu tìm hiểu kĩ việc giám sát với các biến liên tục, các sensor với đầu ra dạng tương tự cũng như các thiết bị trong thiết kế chưa hẳn đã sát với thực tế TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 PGS.TS Hoàng Xuân Bình, Trang bị điện - điện tử các máy công nghiệp, Nhà xuất bản Hàng Hải, Hải Phòng – 2014 15 2 Catalog sản phẩm công ty Bảo An 16