Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu
MỤC LỤC

MỤC LỤC ....................................................................................................................... 1
HÌNH VẼ......................................................................................................................... 3
BẢNG BIỂU ................................................................................................................... 3
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................ 3
CHƯƠNG 1: KHẢO SÁT,XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG
.......................................................................................................................................... 6
1.1 Giới thiệu hệ thống xăng dầu ...................................... Error! Bookmark not defined.
1.2 Khảo sát công nghệ ............................................................................................................... 8
1.3 Các chỉ tiêu an toàn và phòng chống cháy nổ của hệ thống xăng dầu ............ 13
CHƯƠNG 2 : TÍNH CHỌN THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC,THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN .. 15
2.1 Chọn thiết bị động lực........................................................................................................ 15
2.1.1 Tính và lựa chọn cho trạm bơm .................................................................. 15
2.1.2 Lựa chọn van. ............................................................................................... 17
2.2 Lựa chọn thiết bị đóng cắt................................................................................................ 20
2.2.1 Lựa chọn biến tần ......................................................................................... 20
2.2.2 Chọn aptomat. .............................................................................................. 21
2.2.3 Chọn dây dẫn ................................................................................................ 23
2.2.4 Chọn role nhiệt. ............................................................................................ 26
2.3 Thiết bị điều khiển .............................................................................................................. 27
2.3.1 Cảm biến nhiệt độ......................................................................................... 27
2.3.2 Cảm biến mức ............................................................................................... 28
2.3.3 Lựa chọn đồng hồ đo lưu lượng .................................................................. 30
2.4 Sơ đồ mạch điều khiển...................................................................................................... 32
CHƯƠNG 3 : LỰA CHỌN PLC ................................................................................ 33
3.1 Tổng quan về thiết bị logic khả trình PLC ................................................................ 33
3.2 Lựa chọn PLC và CPU. ..................................................................................................... 35

CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG THUẬT TOÁN VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
CHO HỆ THỐNG ........................................................................................................ 40
4.1 Tổng quát về phương pháp lập trình bằng Grafcet. .............................................. 40
1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

4.2 Phân tích các tín hiệu vào/ra và mối quan hệ. ......................................................... 41
4.2.1 Đầu vào. ......................................................................................................... 41
4.2.2 Đầu ra. ........................................................................................................... 42
4.2.3 Lập bảng phân công địa chỉ vào/ra............................................................. 42
4.2.4 Xây dựng grafcet: ......................................................................................... 44
4.2.5 Phân tích Grafcet.......................................................................................... 44
CHƯƠNG 5 :THIẾT KẾ GIAO DIỆN GIÁM SÁT,ĐIỀU KHIỂN ....................... 52
5.1 Giới thiệu chung về WINCC FLEXIBLE .................................................................. 52
5.2Thiết kế màn hình HMI...................................................................................................... 53
5.3 Thiết kế tính năng của màn hình ................................................................................... 55
CHƯƠNG 6: XÂY DỰNG MÔ HÌNH ....................................................................... 58
6.1 Tổng quan về mô hình............................................................................................... 58
6.2 Các cơ cấu của mô hình ............................................................................................ 58
6.2.1 Các bộ phận của tủ điện............................................................................... 58
6.2.2 Các bộ phận của tủ điện............................................................................... 59
6.2.3 Sơ đồ đấu nối tủ điện. ................................................................................... 60
6.3 Sơ đồ điều khiển ......................................................................................................... 60
6.4 Chương trình điều khiển trên STEP7 Microwin ................................................ 61
KẾT LUẬN ................................................................................................................... 75
TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 76

2


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu
BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Thông số máy bơm cánh gạtPENTAX CM 50-200C ................................... 15
Bảng 2.2: Thông số máy bơm cánh gạt TSURUMI-NHẬT BẢN KTZ ........................ 16
Bảng 2.3: Thông số van một chiều MIHA DN 100 ....................................................... 16
Bảng 2.4: Thông số van an toàn đường ống C3604 ...................................................... 17
Bảng 2.5: Thông số van chặn điện từ Yoshitake DP-10. .............................................. 18
Bảng 2.6: Thông số van đóng nhanh MB. ..................................................................... 19
Bảng 2.7: Thông số biến tần cho bơm cánh gạt MB-01 và MB-03 ............................... 19
Bảng 2.8: Thông số biến tần cho bơm cánh gạt MB-02 ................................................ 20
Bảng 2.9: Thông số kỹ thuật aptomat biến tần bơm cánh gạt ...................................... 21
Bảng 2.10: Thông số kỹ thuật aptomat biến tần bơm cánh gạt ...................................... 22
Bảng 2.11: Thông số kỹ thuật aptomat tổng ................................................................. 22
Bảng 2.12: Thông số kỹ thuật role nhiệt cho van .......................................................... 26
Bảng 2.13:Thông số cảm biến nhiệt độ PT-100 - CROSS R -1700 .............................. 28
Bảng 2.14: Thông số cảm biến mức............................................................................... 29
Bảng 2.15: Lựa chọn đồng hồ lưu lượng ....................................................................... 31
Bảng 3.1: Thống kê đầu vào số. ..................................................................................... 35
Bảng 3.2: Thống kê đầu vào tương tự. ........................................................................... 35
Bảng 3.3: Thống kê số lượng đầu ra số.......................................................................... 35
Bảng 4.1: Bảng phân công địa chỉ vào/ra ( mô hình thực tế ). ...................................... 40

3

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu
HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quan về hệ thống bơm xăng dầu .................................................... 9
Hình 2.1: Van điện từ Yoshitake DP-10 ........................................................................ 18
Hình 2.2: Aptomat 3 pha . .............................................................................................. 21
Hình 2.3: Cấu tạo cáp 3 sợi 3 pha. ................................................................................. 25
Hình 2.4: Role nhiệt RLD06. ......................................................................................... 26
Hình 2.5: Nhiệt điện trở ................................................................................................. 27
Hình 2.6: Cảm biến mức ................................................................................................ 29
Hình 2.7 : Đồng hồ lưu lượng ........................................................................................ 32
Hình 3.1: Cấu trúc bên trong của một PLC.................................................................... 33
Hình 3.2: PLC S7-200 CPU 226 AC/DC/Relay ............................................................ 37
Hình 3.3 : Modul mở rộng 231 6ES7231-0HC22-0XA0 ............................................... 38
Hình 3.4 :Modul mở rộng EM2236ES7223-1PL22-0XA0............................................ 39
Hình 5.1: Khai báo cho màn hình .................................................................................. 54
Hình 5.2: Kết nối địa chỉ giữa Wincc Plexible với PLC s7 200 .................................... 55
Hình 5.3: Màn hình nhập họng 1 ................................................................................... 56
Hình 5.4: Màn hình nhập họng 2 ................................................................................... 56
Hình 5.5: Màn hình xuất họng 1 .................................................................................... 57
Hình 5.6 : Màn hình xuất họng 2 ................................................................................... 57
Hình 6.1 : Mô hình của hệ thống bơm xăng dầu ............................................................ 59
Hình 6.2 : Sơ đồ đấu nối tủ điện .................................................................................... 60

4

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

LỜI NÓI ĐẦU
Được sự phân công và giao nhiệm vụ của Bộ môn Kỹ thuật điện, Khoa Điện –
Điện tử trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội và sự đồng ý của thầy giáo KS.
Nguyễn Đức Khương, chúng em đã thực hiện đề tài “ Thiết kế hệ thống bơm xăng ”.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các Thầy, Cô giáo thuộc bộ môn Kỹ thuật điện
đã nhiệt tình giảng dạy, tận tình hướng dẫn , giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình học
tập và rèn luyện tại Trường Đại học Giao thông Vận tải Hà Nội, cũng như quá trình
thực hiện đồ án tốt nghiệp. Đặc biệt chúng em xin cám ơn sâu sắc đến thầy giáo KS.
Nguyễn Đức Khương đã tận tình, chu đáo hướng dẫn chúng em trong suốt quá trình
học tập và làm đồ án.
Mặc dù đã cố gắng và nỗ lực để hoàn thành đồ án một cách trọn vẹn nhất, nhưng
do thời gian ngắn, khả năng và kinh nghiệm thực tế của bản thân còn hạn chế nên
không tránh khỏi việc đồ án còn nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong có được sự đóng
góp của các quý Thầy, Cô và các bạn để đồ án của chúng em hoàn thiện hơn!
Cuối cùng em xin chúc các Thầy, Cô và toàn thể các bạn luôn luôn mạnh khỏe,
hạnh phúc và thành công!
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cô!
Sinh viên thực hiện

5


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

CHƯƠNG 1

KHẢO SÁT, XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ CHO HỆ THỐNG
1.1 Giới thiệu hệ thống xăng dầu
Trong thời kì công nghiệp hóa, hiện đại hóa thì nhiên liệu không thể thiếu trong quá
trình sản xuất và phục vụ quá trình đi lại. Để đáp ứng nguồn nhiên liệu xăng dầu trên,
các cửa hàng xăng dầu được mở lên để đáp ứng nhu cầu của sinh hoạt và phục vụ sản
xuất.. Ở Việt Nam hệ thống xăng dầu đang ngày càng phát triển với các cửa hàng vừa
và nhỏ, cũng như các trạm chung chuyển xăng dầu cỡ lớn
 Với cửa hàng xăng dầu bán lẻ thì hệ thống gồm:
 Hệ thống bể chứa:
- Hệ thống bể chứa của các cửa hàng xăng dầu bán lẻ thường được xây ngầm nằm
dưới mặt đất, và thể tích nhỏ hơn 100m3
Ưu điểm :
+ An toàn cao, đảm bảo phòng cháy tốt, nếu rò rỉ thì cũng không lan ra xung quanh
+ Ít bay hơi
 Hệ thống bơm xăng dầu
 Các hệ thống van
 Hệ thống đường ống
 Khâu nhập xuất dầu ra
Những nhược điểm của cửa hàng xăng dầu bán lẻ
+ Người công nhân vận hành theo dõi lượng hàng qua màn hình và đóng mở van bằng
tay nên độ chính xác không cao.

6


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

+ Chưa có việc đo tính tự động các thông số về lượng hàng, nhiệt độ và kết nối vào
máy tính. Sai số trong các phép đo bằng tay rất lớn, bị ảnh hưởng bởi yếu tố chủ quan
của con người.
+ Chưa có sự kết nối chặt chẽ giữa hệ thống thông tin quản lý, kinh doanh và bộ phận
xuất hàng tại họng xuất
+Phải viết hóa đơn bằng tay, thủ tục tương đối rườm rà, khách hàng phải qua lại nhiều
công đoạn
+ Quá trình điều động thủ công, dễ gây ách tắc, tốn nhiều thời gian, điều động chưa
hợp lý và theo chủ quan con người
+ Việc theo dõi lượng xuất do công nhân vận hành đảm nhận, khả năng dẫn tới hiện
tượng tràn xe có thể xảy ra, gây mất an toàn cho toàn bộ khu vực bến xuất
+ Công nhân vận hành do phải quan sát trực tiếp lượng hàng tại miệng xe nên chịu tác
động lớn của hơi xăng dầu tới sức khoẻ
+ Chưa có sự kiểm soát tự động các chế độ an toàn trong quá trình đang xuất hàng như:
tiếp đất, tăng áp suất đột ngột ...
+ Máy in là giao diện duy nhất giữa người vận hành và bộ phận xuất hàng
+ Tăng chi phí bảo trì
 Với trạm xăng dầu chung chuyển cỡ lớn gồm
- Hệ thống bể chứa của trạm trung chuyển thường là bể nổi được xây dựng trên mặt
đất
Ưu điểm:
+ Dễ thi công xây dựng
+Chi phí xây dựng thấp
+Bảo dưỡng thuận tiện

7


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

+Dễ dàng phát hiện vị trí dò rỉ xăng ra bên ngoài
Nhược điểm
+ Nếu chứa dầu nhẹ làm tăng hao hụt bay hơi
+ Không an toàn về mặt cháy nổ, phải có hệ thống an toàn phòng cháy chữa cháy cố
định
- Hệ thống bơm xăng dầu
- Hệ thống đường ống
- Các hệ thống van từ động
- Các hệ thống xuất nhập bằng tự động
1.2 Khảo sát về công nghệ
Bài toán: Thiết kế hệ thống bơm xăng với lượng lưu trữ 2000m3 ta xây dựng hệ thống
như một trạm chung chuyển xăng dầu. Từ đó ta thiết kế hệ thống xăng dầu theo một
trạm chung chuyển xăng dầu
Tại cửa hàng xăng dầu với lượng dầu cần tích trữ là 2000m3, để tích trữ được lượng
dầu trên ta chia làm 2 bồn chứa mỗi bồn 1000m3 và 1 bồn dùng để lọc cặn 100 m3
Sử dụng 2 họng nhập dầu để bơm dầu vào bồn chứa, và 2 họng xuất dầu để xuất dầu ra
từ bồn chứa
Xăng được xe bồn chở đến, thì được người nhập qua màn hình cảm ứng số lít cần nhập
vào bể chứa, hệ thống sử dụng đồng hồ đo lưu lượng để kiểm soát lượng nhập dầu vào,
khi đủ lượng dầu hoặc khi bể đầy sẽ gửi tín hiệu và ngắt bơm, khi xuất hàng thì dùng
bơm để hút từ bể ra qua các hệ thống van, và cũng sử dụng đồng hồ đo lưu lượng để đo
lượng dầu chảy ra, khi đủ lượng dầu hoặc bể chứa báo bể hết thì sẽ gửi tín hiệu và ngắt
bơm

8

Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

Quá trình xuất nhập dầu đều được xử lý qua máy tính công nghiệp trong phòng server,
kiểm soát lượng dầu nhập vào bồn chứa, và xuất dầu ra ngoài
Từ đó xây dựng được sơ đồ của hệ thống :

Đồng hồ đo
lưu lượng

Hệ thống
van

Hệ thống
nhập

Bơm nhập

Bể chứa

Đồng hồ đo
lưu lượng

Hệ thống
xuất

Hệ thống
van

Bơm xuất

Hình 1.1: Sơ đồ tổng quan về hệ thống bơm xăng dầu
 Khâu nhập - xuất dầu:
- Để kiểm soát lượng dầu trong quá trình xuất nhập thì ta sử dụng các thiết bị như
đồng hồ đo lưu lượng để kiểm soát lượng dầu nhập xuất, sau đó được truyền tín hiệu
đến PLC và sau đó hiển thị ra màn hình
- Trong quá trình vận chuyển của xe, đường ống và bể chứa nó sẽ xuất hiện các tạp
chất thì người ta sử dụng bình lọc để tách các tạp chất ra
- Ngoài ra trong khâu xuất nhập dầu người ta còn sử dụng các van đóng nhanh, van
một chiều, van chặn để điều chỉnh dòng chảy của dầu
 Khâu trạm bơm

9


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

- Trạm bơm đóng vai trò quan trọng trong quá trình xuất nhập tại kho, mọi vận chuyển
đều liên quan đến trạm bơm
- Trạm bơm đóng vai trò quan trọng trong việc cứu hỏa, làm mát kho xăng dầu
- Trạm bơm có vai trò quan trọng trong việc bơm chuyển, được căn cứ vào lưu lượng
và cột áp của đường ống và bể chứa để trọn vị trí cho phù hợp để trạm bơm hoạt động
hiệu quả và kinh tế cao
- Để điều chỉnh lượng lưu lượng dầu thì ta sử dụng biến tần để điều chỉnh tốc độ bơm,
tốc độ dòng chảy
- Bơm thường được đặt ở vị trí trung tâm của kho, có khoảng cách từ bơm tới các bể và
gian xuất là ngắn nhất

 Khâu bể chứa
- Bể chứa dầu có nhiệm vụ chính là
+ Cung cấp dầu cho hệ thống làm việc theo chu trình khép kín (cấp và nhận dầu chảy
về)
+ Giải tỏa nhiệt sinh ra trong quá trình bơm dầu làm việc
+ Lắng đọng các chất cặn bã trong quá trình làm việc
+ Tách nước
- Thông số công nghệ của bồn chứa cần đảm bảo
+Thể tích của bồn chứa V
- Các thiết bị lắp đặt trong bồn:
+Thiết bị đo nhiệt độ
+Thiết bị đo mực chất lỏng
- Vị trí lắp đặt của các thiết bị trong bồn
10


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

+ Trên thành bể
+ Dưới đáy bể
- Ngoài ra còn dụng các ống giảm tốc, để giảm tốc độ của dầu khi xuống bể
- Trong quá trình làm việc, dầu không tránh khỏi bị nhiễm bẩn do các chất bẩn từ bên
ngoài vào, hoặc do bản thân dầu tạo nên. Những chất bẩn này sẽ làm kẹt các khe hở,
các tiết diện chảy có kích thước nhỏ trong các cơ cấu gây trở ngại, hư hỏng trong hoạt
động của hệ thống. Do đó dùng các bộ lọc để ngăn ngừa các chất bẩn xâm nhập vào
trong các cơ cấu và vào trong dầu
- Bộ lọc dầu thường được đặt ở ống hút máy bơm. Trường hợp cần dầu sạch hơn, đặt
thêm một bộ nữa ở cửa ra ở bơm và một ở ống xả của hệ thống

- Dùng các bộ lọc dầu
+ Bộ lọc thô : lọc chất bẩn đến 0.1 mm
+ Bộ lọc tinh : lọc những chất bẩn đến đến 0.005 mm
+ Bộ lọc trung bình : lọc chất bẩn đến 0.01 mm
+ Bộ lọc tinh đặc biệt : lọc những chất bẩn đến 0.001 mm
Từ việc đi khảo sát thực tế và nghiên cứu tìm hiểu về trạm xăng dầu ta sẽ thiết kế hệ
thống bơm xăng dầu gồm 2 bồn chứa dầu, 2 họng xuất dầu ra xe để chở dầu đi và 2
họng xuất dầu nhập từ nơi khác đến và 3 động cơ không đồng bộ 3 pha, mỗi động cơ
đều có thể xuất dầu ra hoặc nhập dầu vào bồn chứa dầu, hai động cơ sẽ thường xuyên
chạy, 1 động cơ để dự phòng
Tại khu vực xuất nhập dầu sẽ có 4 màn hình cảm ứng thực hiện thao tác ấn phím số lít
cần xuất nhập, quá trình xuất nhập sẽ dừng khi đã đủ lượng dầu. Toàn bộ quá trình xuất
nhập sẽ được lưu vào cơ sở dữ liệu của một máy tính công nghiệp trong phòng server

11


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

và sẽ được xuất dữ liệu báo cáo khi cần thiết dưới dạng excel theo ngày, tuần , tháng ,
năm
Để xây dựng được hệ thống bơm xăng dầu thì ta cần sử dụng
- 4 màn hình cảm ứng đặt vị trí xuất /nhập dầu
- 4 đồng hồ đo lưu lượng chảy dầu qua ống
- 20 van điện tại ống dẫn dầu khu vực 3 máy bơm để lựa chọn bơm, bồn dầu và lựa
chọn bồn dầu
- 2 cảm biến nhiệt độ đặt trong bể dầu để đo nhiệt độ của bể dầu
- 2 cảm biến mức đặt ở bể dầu để đo chiều cao bể dầu trong bể

-1 máy tính công nghiệp làm nhiệm vụ điều khiển điều khiển, giám sát toàn bộ quá
trình xuất nhập và xuất dữ liệu báo cáo theo ngày, tuần, tháng, năm
- 3 biến tần để điều khiển tốc độ động cơ không đồng bộ
- Một số công tắc tơ để đóng cắt động cơ của van điện
-1 PLC để điều khiển logic hệ thống
Sơ đồ công nghệ:
( Xem phần phụ lục )
Thuyết minh sơ đồ công nghệ:
Khi có tín hiệu ở họng nhập yêu cầu bơm dầu vào bể, khi đó bơm nhập (MB-01) hoạt
động, lúc đó cảm biến mức trong bể chứa sẽ kiểm tra lượng dầu , bể nào đầy hoặc bể
chưa đầy thì tín hiệu sẽ gửi xuống PLC cho nhập dầu. Dầu được bơm từ xe chở dầu
qua đường ống 3’’để đảm bảo an toàn của xăng dầu khi có sự cố ở bên ngoài, người ta
lắp thêm van đóng nhanh có tác dụng đóng nhanh khi gặp sự cố thì không cho lửa lan
vào đường ống và sử dụng van 1 chiều để định hướng dòng chảy theo một chiều nhất

12


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

định. Ở 2 họng nhập được nối với nhau qua một ống thót với đường ống 8’’, ta sẽ sử
dụng một đồng hồ đo lưu lượng dầu để kiểm soát lượng dầu nhập vào. Khi bơm MB 01 được hoạt động các van V13,V09 được mở ra để dòng chảy qua các van
V23,V25,V27 qua ống giảm tốc để giảm tốc độ dòng chảy vào bể. Trong bể ta lắp đặt
các cảm biến nhiệt độ để kiểm soát nhiệt độ của bể dầu và cảm biến mức để kiểm soát
lượng dầu trong bể, khi bể đầy sẽ tác động đến plc để điều khiển các van V13,V09
đóng lại, dòng chảy sẽ chảy vòng quanh van hồi lưu. Ngoài ra còn sử dụng bơm MB03 để dự phòng trường hợp khi bơm nhập gặp sự cố. Khi bơm MB - 01 gặp sự cố, các
van V13,V09 lập tức đóng lại, khi đó V05 được mở ra, dầu bắt đầu được bơm, bơm dự
phòng cũng được lắp đặt với các hệ thống van giống với bơm MB-01 để bơm dầu vào

bể chứa.
Khi có tín hiệu ở họng xuất, khi đó bơm MB-02 được hoạt động, các cảm biến mức ở
các bể sẽ kiểm tra dầu trong bể và gửi tín hiệu đến plc, khi đó bơm MB-02 sẽ bơm từ
bể chứa còn dầu để xuất ra ngoài, khi bể 1 còn dầu, van V46,V34,V26,V28 được mở
ra để bơm ra ngoài họng xuất qua van V22,V24 tùy theo tín hiệu họng nào cần xuất
qua hệ thống đồng hồ đo lưu lượng để đo lượng dầu xuất ra ngoài, hoặc khi bể 2 còn
dầu các van V48,V36,V26,V28 được mở ra ngoài họng xuất qua các van V22,V24 tùy
theo tín hiệu ở họng suất yêu cầu. Khi 2 bể chứa ở mức thấp, thì sẽ được xả qua van xả
đáy tới bể 3 để lọc và xuất ra theo đường ra bể 2. Khi bơm gặp sự cố, lập tức các van
V36,V34 được đóng lại, các van V30,V32,V07,V11 lập tức được mở ra, bơm dự phòng
sẽ hoạt động và bơm dầu ra ở họng xuất có tín hiệu

1.3 Các chỉ tiêu an toàn và phòng chống cháy nổ của hệ thống xăng dầu
- Những yêu cầu về kỹ thuật thì các chỉ tiêu an toàn và phòng chống cháy nổ là một
điều kiện tiên quyết trong các hệ thống dùng trong nền công nghiệp xăng dầu. Do xăng
dầu là chất lỏng dễ bay hơi, dễ bắt lửa ở nhiệt độ thấp, không hòa tan trong nước, có tỷ
trọng nhẹ hơn nước. Hơi xăng dầu nặng hơn không khí 5,5 lần, cháy ở thể hơi... Xăng
dầu có khả năng sinh tĩnh điện khi bơm rót và khi cháy tỏa ra nhiệt lượng lớn, tốc độ

13


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

lan truyền nhanh và tạo ra sản phẩm cháy độc hại. Vì vậy các thiết bị được chọn trong
hệ thống ngoài đáp ứng tốt các yêu cầu kỹ thuật thì phải có khả năng phòng chống
cháy nổ cao, khả năng xảy ra sự cố là thấp nhất.
- Ngoài ra khi thi công lắp đặt thiết bị cho hệ thống cần làm tốt những yêu cầu về an

toàn phòng chống cháy nổ sau:
+ Việc thi công lắp đặt đường ống và thiết bị không được hàn cắt tại khu vực xuất nhập
và trạm bơm. Gia công ống thép bảo vệ và các tủ điện thực hiện bên ngoài khu vực
nguy hiểm cháy nổ, nếu có hàn cắt phải thực hiện bên ngoài khu vực kho sau đó làm
nguội mới đưa vào lắp đặt.
+ Khi cắt phá bê tông thường xuyên phải tưới nước xuống nền bê tông để tránh phát
sinh tia lửa, ngăn cách khu vực thi công bằng hàng rào di động
+Khi tháo lắp vặn chuyển thiết bị phải nhẹ nhàng tránh va đập mạnh gây phát sinh tia
lửa
+Các trang thiết bị đưa vào lắp đặt và toàn bộ hệ thống cáp phải đặt trong ống thép bảo
đảm bảo tiêu chuẩn phòng nổ theo quy định
+Trước khi đưa vào chạy thử phải tiến hành đo kiểm tra cách điện toàn bộ cáp và các
thiết bị có sử dụng điện
+Trong thời gian thi công, các vật tư dụng cụ phải để gọn gàng không gây ảnh hưởng
tới hoạt động sản xuất tại kho và công tác PCCC
+ Đo kiểm tra nồng độ xăng dầu khu vực thi công. Nếu nồng độ xăng dầu vượt quá quy
định cho phép thì không được đục cắt bê tông
+ Bố trí đầy đủ trang thiết bị phòng cháy chữa cháy

14


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC, THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN
2.1 CHỌN THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC
2.1.1 Tính và lựa chọn cho trạm bơm
- Thiết bị có chức năng bơm cấp sản phẩm xăng dầu từ bể chứa ra các họng xuất và cấp

xăng dầu từ họng nhập vào bể chứa. Xăng dầu là chất lỏng có độ nhớt cao, là dung môi
dễ cháy nổ nên ta sử dụng loại bơm cánh gạt là thiết bị chuyên dụng trong lĩnh vực
xăng dầu và hóa chất và được sử dụng cho hệ thống nhờ các tính năng đáp ứng tốt yêu
cầu xử lí của hệ thống và có giá thành hợp lí.
- Bơm cánh gạt dùng để bơm xăng dầu, bơm những chất có độ nhớt cao, những chất dễ
cháy nổ mà các loại bơm thông thường khác không thể hút được, những chất lỏng có
chứa hạt, bơm thực phẩm,...ta chọn bơm cánh gạt
- Đây là một trong những loại bơm được dùng phổ biến nhất trong bơm xăng dầu, đồng
thời nó được nghiên cứu và có công nghệ chế tạo hoàn chỉnh nhất trong tất cả các loại
máy bơm.
- Bơm cánh gạt
Đặc điểm:
+ Đảm bảo một lưu lượng đều hơn
+ Hiệu suất thể tích cao hơn
+ Điều chỉnh được lưu lượng
Tính toán công suất cho bơm
- Công suất làm việc Pi là công suất để đưa một lượng Q chất lỏng lên độ cao H trong
một đơn vị thời gian (s).

𝑃ℎ(𝑘𝑊) =

15

Q. H. γ
102. S


Đồ án tốt nghiệp
Trong đó:

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

Q: lưu lượng bơm (

𝑚3
𝑠

)

H :chiều cao cột nước (m)
S: Hiệu suất bơm, thường chọn S = 0,8

γ : khối lượng riêng của xăng dầu lấy γ = 1000 kg/m3
 Bơm xuất (MB – 02 )

𝑃ℎ(𝑘𝑊)
Từ đó với dữ kiện Q=80 (

𝑃ℎ(𝑘𝑊) =

80.1000.40

𝑚3
ℎ

Q. H. 1000
=
102. S

) và h=40 m H20

= 10,89 (kW)

102.0.8.3600

Lựa chọn bơm công suất 12,5 (kW)
Bảng 2.1 Thông số máy bơm cánh gạt PENTAX CM 50-200C
Công

Lưu

Cột áp

Điên

Tốc độ

Số

suất(kW)

lượng

(m)

áp

vòng

lượng

(V)

quay

(cái)

380

Pentax -

1

Model

(m3/h)
PENTAX CM 50-200C

12,5

24-72

24,547,5

 Bơm nhập ( MB – 01 ) , (MB – 03 )

𝑃ℎ(𝑘𝑊) =
Từ đó với dữ kiện Q =60 (
𝑃ℎ(𝑘𝑊) =

60.1000.35
102.0,8.3600

m3
h

Q. H. 1000
102. S

) và h =35 m H20

= 9,53 (kW)

16

Ý


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

Lựa chọn bơm với công suất 11(kW)
Bảng 2.2 : Thông số máy bơm cánh gạt Pentax CM50-160A

Model

Tốc độ

Điện áp

Cột áp

vòng quay

sử dụng

(m3/h)

(m)

(vòng/phút)

(V)

21-78

24,5-37

2900

380

Công

Lưu

suất

lượng

(kW)
11

Pentax CM50-160A

Số
lượng
(cái)
2

2.1.2 Lựa chọn van
- Chọn van theo các yêu cầu sau
+ Chỉ tiêu kinh tế : chọn thiết bị có giá thành phải chăng, tiết kiệm
+ Chỉ tiêu kỹ thuật : các van làm bằng các chất liệu kim loại bền, chắc chắn đảm bảo
không bị ăn mòn trong môi trường xăng dầu, chịu được nhiệt và áp lực cao trong môi
trường dầu, điều khiển dễ dàng, hoạt động tốt
 Van 1 chiều
- Van 1 chiều là thiết bị bảo vệ đường ống dẫn, cho phép dòng chất lỏng - khí đi qua
chỉ theo 1 hướng nhất định và ngăn cản dòng theo hướng ngược lại. Van một chiều
được sử dụng để bảo vệ các thiết bị của mạch thủy lực như ống dẫn, máy bơm, bình
chứa
Tên

Van một

Mã

BS1868

Chất

Tiêu

Áp lực làm việc

Nhiệt độ

Số lượng

liệu

chuẩn

max

làm việc

(cái)

(kg/m3)

max(oC)

16(200psi)

120

Đồng

BS21

chiều
Bảng 2.3 Thông số van một chiều xăng dầu BS1868

17

5


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

 Van an toàn đường ống
- Là thiết bị thủy lực dùng để điều chỉnh áp suất trong mạch thủy lực.Van an toàn thuộc
nhóm thiết bị điều chỉnh áp suất đầu vào. Nhiệm vụ chính của van an toàn là bảo vệ
mạch thủy lực khỏi sự tăng áp vượt giá trị định mức.Trong quá trình làm việc van an
toàn luôn ở trạng thái đóng, khi áp suất đầu vào của van vượt giá trị định mức van an
toàn mở ra cho phép một phần chất lỏng chạy qua van về thùng chứa
Tên

Mã

Chất liệu

Kết nối

Áp suất

Số

(K)

lượng
(cái)

Van an toàn

C3604

Đồng

NPT 8A-20A

10

2

đường ống
Bảng 2.4 Thông số van an toàn đường ống C3604
 Van chặn
- Đóng dòng chảy khi chúng đóng ngang qua toàn bộ dòng chảy.Khi van được mở
hoàn toàn thì cửa của chúng không nằm trong dòng chảy vật chất. Lúc này độ cản trở
dòng chảy của van là rất nhỏ có nghĩa là sự sụt áp hay sự mất năng lượng khi vật chất
đi qua van được hạn chế ở mức nhỏ nhất

Hình 2.1: Van chặn điện từ Yoshitake DP-10

18

Đồ án tốt nghiệp
Tên

Yoshitake

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu
Điện áp

Tần số

Size

Dòng

Nhiệt độ

(V)

(Hz)

(’’)

điện(A)

(oC)

110/220

50

4

25

Số lượng
(cái)

0 –180

20

DP-10
Bảng 2.5: Thông số van chặn van điện từ Yoshitake DP-10
 Van đóng nhanh
-

Van đóng nhanh là van ngắt tin cậy được trang bị cho hệ thống đường ống dầu
nhiên liệu, nhằm mục đích cách ly két chứa dầu nhiên liệu trong trường hợp xảy ra
hoả hoạn, đồng thời ngăn ngừa việc “cung cấp nhiên liệu” cho đám cháy khi các
bộ phận của đường ống dầu bị làm tổn hại.

-

Van đóng nhanh dùng trong hệ thống ống dẫn, lưu trữ hay vận chuyển các loại
xăng dầu, khí LPG trong các trường hợp khẩn cấp

Tên

Mã

Chất

Kết nối

liệu
Van đóng

MB

nhanh

Thép

Nối bích

– Inox

theo tiêu

Áp suất

Nhiệt độ

Số liệu

làm việc

Max (oC)

(cái)

Max5/cm2

120

6

chuẩn JIS
5K
Bảng 2.6: Thông số van đóng nhanh MB
2.2 Lựa chọn thiết bị đóng cắt
2.2.1 Lựa chọn biến tần
 Biến tần cho bơm cánh gạt (MB-01)-(MB-03)
- Biến tần cho bơm cánh gạt có nhiệm vụ điều khiển tốc độ động cơ bơm để cung cấp
lượng xăng dầu cho bồn chứa. Công suất bơm cánh gạt là 11(kW) nên chọn biến tần
19


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

công 11 x 1. 5 = 16,5(kW). Vì không có biến tần loại 16,5 kW nên ta chọn biến tần
công suất 18 ( kW ).
Model

Hãng SX

ATV212HD22M3X

Công

Tần

Điện

Ngõ vào

Số

suất

số

áp

analog

lượng

(Kw)

(Hz)

(V)

(mA)

(cái)

18

50

380

4-20

1

Schneider

Bảng 2.7: Thông số biến tần cho bơm cánh gạt (MB-01)-(MB-03)
 Biến tần cho bơm cánh gạt (MB-02)
- Biến tần cho bơm cánh gạt MB-02 có nhiệm vụ điều khiển tốc độ động cơ bơm cánh
gạt để bơm dầu từ bồn chứa tới họng xuất. Công suất bơm cánh gạt là 12,5(kW) nên
chọn biến tần công suất 12,5 x 1. 5 = 18,75(kW). Vì không có biến tần loại 18,75 kW
nên ta chọn biến tần công suất 22(kW)
Model

Hãng SX

Công

Tần số

Ngõ vào

Điện áp

Số

suất(Kw)

(Hz)

analog

(V)

lượng

(mA)
ATV212WD75N4

Control

22

50

4-20

(cái)
380

1

Techniques
Bảng 2.8: Thông số kĩ thuật biến tần cho bơm cánh gạt (MB-02)
2.2.2 Chọn aptomat.
Aptomat còn có tên gọi khác là cầu dao tự động, aptomat là loại khí cụ điện dùng
để tự động ngắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp…

20


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

Hình 2.2 Aptomat 3 pha
Khi chọn aptomat ta cần quan tâm đến các thông số sau:
- Chế độ làm việc ở định mức của aptomat phải là chế độ làm việc dài hạn nghĩa là trị
số dòng điện định mức chạy qua aptomat lâu bao nhiêu cũng được.
- Aptomat phải ngắt được dòng điện ngắn mạch lớn, có thể đến vài chục kA. Sau khi
ngắt dòng điện ngắn mạch, aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện
định mức.
- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự ngắn
mạch do dòng điện ngắn mạch gây ra, aptomat phải có thời gian cắt bé. Muốn vậy
thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong aptomat.
Để thực hiện yêu cầu thao tác bảo vệ có tính chọn lọc, aptomat cần phải có khả năng
điều chỉnh dòng điện tác động và thời gian tác động.
- Aptomat được chọn theo 3 điều kiện sau:
+ UdmA ≥ UdmLD
+ IdmA ≥ Itt
+ IcdmA ≥ In
 Aptomat bảo vệ cho biến tần bơm cánh gạt 18 KW.

21


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

- Công suất động cơ P = 18 KW.
- Dòng điện tính toán Itt =

P
3U cos 

=

18 *1000
3 * 380 * 0.8

= 34,18 (A)

IdmA ≥ Itt = 34,18 (A) và UdmA ≥ U. Vậy ta chọn aptomat có Idm = 40(A) . Chọn aptomat
có số thông số như sau :
Hãng sản xuất Dòng điện

Loại

Điện áp Udm

Dòng cắt

(V)

Icdm(kA)

400

10

Idm (A)

LS BKNB

Hàn quốc

40

Số
lượng(cái)

2

3P/40A/10KA
Bảng 2.9: Thông số kĩ thuật aptomat biến tần bơm cánh gạt .


Aptomat bảo vệ biến tần bơm cánh gạt 22 KW.

- Công suất động cơ P = 22(Kw).
- Dòng điện tính toán Itt =

P
3U cos 

=

22 *1000
3 * 380 * 0.8

= 41,83 (A)

IdmA ≥ Itt = 41,83 (A)và UdmA ≥ U. Vậy ta chọn aptomat có Idm = 63(A). Chọn
aptomat có số thông số như sau :

Loại

Hãng sản

Dòng

Điện áp

xuất

điện

Udm(V)

Dòng cắt
Icdm(kA)

Idm(A)
MITSUBISHI NF63-HV 63A

Hàn quốc

63

lượng
(cái)

400

10

Bảng 2.10 Thông số kĩ thuật aptomat biến tần bơm cánh gạt.

22

Số

1


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

 Lựa chọn aptomat tổng cho 3 biến tần
Pt = ( Plt + 2 * Pcg) * ksd = (22 + 2 * 18 ) * 0.9 = 52,2 (KW)
- Dòng điện tính toán Itt =

P
3U cos 

=

52,2 *1000
3 * 380 * 0.8

= 99,25 (A)

IdmA ≥ Itt = 99,25(A) và UdmA ≥ U. Vậy ta chọn aptomat có Idm = 125(A). Chọn
aptomat có số thông số như sau :
Loại

Hãng sản xuất

Dòng

Điện áp

điện

Udm(V)

Dòng cắt
Icdm(kA)

Idm(A)
MITSUBISHI NF125-CV-

MITSUBISHI

125

Số
lượng
(cái)

400

10

1

3P 125A
Bảng 2.11 Thông số kĩ thuật aptomat tổng.
2.2.3 Chọn dây dẫn
- Để chọn tiết diện cáp động lực cho động cơ truyền động ta cần chú ý :
+ Nếu chọn dây có tiết diện lớn quá thì vốn đầu tư cao, nhưng điện dẫn xuất lớn, điện
trở nhỏ.
+ Nếu chọn tiết diện dây nhỏ vốn đầu tư ít, nhưng nếu nhỏ hơn dẫn đến cáp bị quá tải
gây chập cháy giữa các pha trong cáp.
- Vì vậy ta phải dựa vào các thông số kĩ thuật đã tính toán để chọn cáp sao cho phải
đảm bảo chỉ tiêu kĩ thuật, nhưng vẫn hợp lí về yêu cầu kinh tế.
- Nguồn điện cung cấp cho hệ thống có 2 loại :
+ Nguồn 3 pha 380V cung cấp cho các bơm cánh gạt (công suất 11kW), cánh gạt (công
suất 12,5kW)
 Tính chọn cáp động lực cho bơm cánh gạt

23


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

- Bơm cánh gạt: đây là loại động cơ không đồng bộ 3 pha với công suất 11(kW) với
dòng định mức Δ/Υ : 36,18/20,89 (A).
- Công thức tính tiết diện dây 1 sợi : Stt 

Itb
J kt

+ Trong đó : Itb dòng điện làm việc định mức điện có Jkt = 2 ÷ 2, 25 (A/mm²), ta
chọn Jkt = 2, 089 (A/mm²)
+ Stt =

20,89
2.089

= 10 (mm2)

Chọn tiết diện theo tiêu chuẩn : S = 10 (mm²)
4∗𝑆𝑡𝑡

Đường kính dây tính toán : Dtt = √

𝜋

4∗10

= √

𝜋

= 12,73 (mm)

Để đảm bảo ta chọn d > dtt = 12,73 (mm) cho một sợi. Chọn loại cáp 3 pha 3 sợi có lõi
bằng đồng, vỏ nhựa bọc từng sợi và vỏ cao su bọc bên ngoài cả cáp do hãng CADISUN chế tạo. Tiết diện mỗi sợi là 10 mm2.

Cấu tạo cáp 3 sợi

Cáp 3 sợi

Hình 2.3 Cấu tạo cáp 3 pha 3 sợi.


Tính chọn cáp động lực cho bơm cánh gạt

24


Đồ án tốt nghiệp

Thiết kế hệ thống bơm xăng dầu

Bơm cánh gạt: đây là loại động cơ không đồng bộ 3 pha với công suất 12,5 kW với
dòng định mức Δ/Υ : 41,12/23,74 (A).
Công thức tính tiết diện dây 1 sợi : Stt 

Itb
J kt

Trong đó :
+ Itb dòng điện làm việc định mức điện có Jkt = 2 ÷ 2, 25 (A/mm²), ta chọn Jkt = 2, 25
(A/mm²)

+ Stt =

23,74
2.1

= 11,3 (mm2)

+ Chọn tiết diện theo tiêu chuẩn : S = 12 (mm²)
+ Đường kính dây tính toán : Dtt = √

4∗𝑆𝑡𝑡
𝜋

= √

4∗11,3
𝜋

= 14,39(mm)

- Để đảm bảo ta chọn d > dtt = 14,39(mm) cho một sợi. Chọn loại cáp 3 pha 3 sợi có lõi
bằng đồng, vỏ nhựa bọc từng sợi và vỏ cao su bọc bên ngoài cả cáp do hãng CADISUN chế tạo. Tiết diện mỗi sợi là 12 mm2.

2.2.4 Chọn role nhiệt.
- Rơ le nhiệt là loại khí cụ điện tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co dãn vì nhiệt của
các thanh kim loại.

25