Nghiên cứu ứng dụng PLC để xây dựng đặc tính trạm bơm dầu trong phòng thí nghiệm

Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT HÀ NỘI
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA
……………………………………….

ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : Lê Xuân Suốt
Ngành : Tự động hóa
Khoa : Cơ điện
Hệ đào tạo : Chính quy
MSSV : 1121060277
Thời gian nhận đề tài : ngày 15-04-2016
Thời gian hoàn thành : ngày 30-05-2016
TÊN ĐỀ TÀI
ỨNG DỤNG PLC S7-1200 ĐỂ XÂY DỰNG ĐẶC TÍNH
TRẠM BƠM DẦU TRONG PHÒNG THÍ NGHIỆM

Giáo viên hướng dẫn

Chủ nhiệm bộ môn

TS.Nguyễn Chí Tình

TS.Nguyễn Chí Tình

SVTH: Lê Xuân Suốt

1

Lớp TĐHA- K56


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

SVTH: Lê Xuân Suốt

2

Lớp TĐHA- K56


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình
MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

1

CHƯƠNG 1

2

TỔNG QUAN VỀ CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH MÁY BƠM

2

1. Vấn đề chung

2

2. Vấn đề riêng

3

2.1 Tổng quan về các đường đặc tính máy bơm

3

2.2. Đường đặc tính thực nghiệm máy bơm

4

2.3 Đường đặc tính tổng hợp

5

2.4 Yêu cầu đặt ra

6

CHƯƠNG 2

8

NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH HỆ THỐNG BƠM DẦU PHÒNG THÍ NGHIỆM
8
1.Tổng quan về mô hình

8

1.1 Mô tả hệ thống.

8

1.2 Giới thiệu về thiết bị trong hệ thống.

11

1.2.1 Động cơ điện một chiều.

11

1.2.2 Các loại máy bơm.

11

1.2.2.1 Bơm trục vít

13

1.2.2.2 Bơm bánh răng

14

1.2.2.3 Bơm bánh cánh quạt

17

1.2.2.4 Thông số kỷ thuật các loại máy bơm trong hệ thống

18

1.2.3 Các loại cảm biến

19

1.2.3.1 Cảm biến áp suất.

19

1.2.3.2 Cảm biến momen xoắn

21

1.2.3.3 Cảm biến tốc độ.

23

1.2.3.4 Cảm biến mức.

24

2. Xây dựng module cấu hình phần cứng PLC S7-1200 và màn hình HMI

27

2.1 PLC S7-1200 (CPU 1214C DC/DC/DC)

27

2.1.1Tổng quan về PLC S7 – 1200

27

2.1.2 Phân loại

28

SVTH: Lê Xuân Suốt

3

Lớp TĐHA- K56


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

2.1.3 Cấu trúc bên trong

28

2.1.4 Sơ đồ đấu dây PLC S7-1200 CPU 1214C (DC/DC/DC)

29

2.1.5 Module mở rộng SM 1223 và module SM 1234

30

2.2 Màn hình SIMATIC HMI

31

CHƯƠNG 3

34

CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIAO DIỆN GIÁM SÁT

34

1. Công thức tính toán trong PLC

34

2. Chương trình điều khiển

35

2.1 Lưu đồ thuật toán

35

2.2 Chương trình điều khiển cho PLC S7 – 1200

36

2.2.1 Cấu hình chân

36

2.2.2 Chương trình điều khiển

36

3. Giao diện giám sát.

45

CHƯƠNG 4

48

BÀI THÍ NGHIỆM VẼ ĐẶC TÍNH MÁY BƠM

48

1. Lấy số liệu cho bài thí nghiệm.

48

2. Xử lý số liệu

48

3. Vẽ đặc tính Q – H bằng phần mềm Matlab

50

KẾT LUẬN

51

TÀI LIỆU THAM KHẢO

52

SVTH: Lê Xuân Suốt

4

Lớp TĐHA- K56


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1: Một số đường đặc tính thực nghiệm của bơm

5

Hình 1.2: Đường đặc tính tổng hợp của bơm

6

Hình 2.1 : Mô hình thí nghiệm bơm dầu ban đầu

8

Hình 2.2 : Mô hình thí nghiệm bơm dầu hiện tại

9

Hình 2.3 : Cấu trúc mô hình bơm dầu theo thiết kế ban đầu

9

Hình 2.4 : Cấu trúc mô hình bơm dầu theo thiết kế hiện tại

10

Hình 2.5 : Động cơ sử dụng trong mô hình

11

Hình 2.6 : Các loại bơm dùng trong mô hình

12

Hình 2.7 : Cấu tạo bơm trục vít

13

Hình 2.8 : cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp ngoài

16

Hình 2.9 : Cấu tạo bơm bánh răng ăn khớp trong

17

Hình 2.10 : Hình khối của bơm cánh quạt

18

Hình 2.11 : Hình ảnh cảm biến đo áp suất

20

Hình 2.12 : Kích thước cảm biến áp suất

20

Hình 2.13 : Ký hiệu các chân của cảm biến áp suất

20

Hình 2.14 : Cảm biến momen xoắn

21

Hình 2.15 : Cảm biến tốc độ

23

Hình 2.16 : Sơ đồ kết nối cảm biến tốc độ

23

Hình 2.17 : Cảm biến mức

24

Hình 2.18 : Dải đo cảm biến mức

26

Hình 2.19 : Hình dạng bên ngoai của S7 – 1200 và các module mở rộng

27

Hình 2.20 : Cấu trúc bên trong

29

Hình 2.21 : Sơ đồ đấu dây S7 -1200 / CPU 1214

29

Hình 2.22 : Module tương tự

31

Hình 2.23 : Màn hình HMI KTP 700 BASIC PN

32

Hình 2.24 : PLC S7-1200 (CPU 1414C DC/DC/DC) kết hợp màn hình HMI 33
Hình 3.1 : Lưu đồ thuật toán

35

Hình 3.2 : Giao diện giám sát trên WinCC

46

Hình 3.3 : Đồ thị áp suất đầu hút

46

SVTH: Lê Xuân Suốt

5

Lớp TĐHA- K56


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

Hình 3.4 : Đồ thị áp suất đầu đẩy

47

Hình 3.5 : Đồ thì chiều cao mức dầu

47

Hình 4.1 : Ba đường đặc tính của bơm với ba cấp dộ khác nhau

50

SVTH: Lê Xuân Suốt

6

Lớp TĐHA- K56


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 : Thông số động cơ

11

Bảng 2.2 : Thông số các máy bơm

13

Bảng 2.3 : Thông số cảm biến

21

Bảng 2.4 : Cách đấu dây

21

Bàng 2.5 : Cài đặt FMU230 dựa trên bảng matrix hiển thị trên LCD

25

Bảng 3.1 : Cấu hình đấu chân I/O

36

Bảng 4.1 : Bảng số liệu thể hiện các thông số của hệ thống

48

SVTH: Lê Xuân Suốt

7

Lớp TĐHA- K56


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay đất nước ta đang trong giai đoạn phấn đấu thực hiện nhiệm vụ công
nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp
cùng với sự tiến bộ nhanh chóng của nền khoa học kỹ thuật thì ngày nay các sản
phẩm công nghiệp đang chiếm giữ một vai trò vô cùng quan trọng, các thiết bị tự

động hoá được ứng dụng ngày càng rộng rãi và đem lại hiệu quả to lớn trong các
mặt của đời sống xã hội.
Tự động hoá ngày nay đang là một lĩnh vực rất quan trọng và được sử dụng
rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống kinh tế xã hội. Đó là một ngành, một
khoa học đang được tất cả các quốc gia trên thế giới quan tâm và phát triển.
Với đề tài đồ án tốt nghiệp được nhận có tiêu đề là “ Nghiên cứu ứng dụng
PLC để xây dựng đặc tính trạm bơm dầu trong phòng thí nghiệm”, em đã xác
định đây là nhiệm vụ quan trọng và là cơ hội tốt để kiểm tra và đánh giá lại toàn bộ
kiến thức mà em đã tích luỹ được trong suốt quá trình học tập và rèn luyện tại
trường.
Sau hơn 3 tháng tích cực tìm hiểu, nghiên cứu, tham khảo tài liệu cùng với ý
thức nỗ lực của bản than và sự hướng dẫn, tạo điều kiện, giúp đỡ tận tình của thầy
giáo TS. Nguyễn Chí Tình cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Tự Động Hoá Trường Đại Học Mỏ Địa Chất Hà Nội em đã hoàn thành đề tài được giao.
Dù đã rất cố gắng nhưng khổng thể tránh khỏi những thiếu sót khi thực hiện
đề tài này. Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành của các thầy cô giáo để em
có thể hoàn thiện và tìm hiểu sâu hơn về đề tài này.
Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo TS. Nguyễn Chí Tình cùng
toàn thể các thầy cô giáo trong bộ môn. Chúc bộ môn Tự Động Hoá ngày càng phát
triển.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2016

Người thực hiện
Lê Xuân Suốt

SVTH: Lê Xuân Suốt

8

Lớp TĐHA- K56


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH MÁY BƠM
1. Vấn đề chung
Trong quá trình thực tập sản xuất và thực tập tốt nghiệp tại phòng thí nghiệm
Bộ môn Tự động hoá – Trường Đại học Mỏ Địa Chất Hà Nội nhóm chúng em đã
định hướng được đề tài tốt nghiệp. Xét thấy việc xây dựng mô hình thí nghiệm cũng
giúp chúng em củng cố chắc hơn kiến thức đã được dạy và hiểu nhiều hơn về
nguyên lý làm việc của các thiết bị vì vậy chúng em quyết định thiết kế xây dựng
một mô hình thí nghiệm tích hợp nhiều bài thí nghiệm để phục vụ cho việc làm đồ
án tốt nghiệp cũng như tạo điều kiện cho sinh viên các khoá sau có mô hình học tập.
Dưới sự hướng dẫn, chỉ đạo tận tình của TS. Nguyễn Chí Tình và sự nỗ lực
của các thành viên trong nhóm, sau hơn ba tháng làm việc, nhóm chúng em đã hoàn
thành được các bài thí nghiệm Xây dựng hệ thống điều khiển, giám sát và truyền
thông qua PLC S7 - 1200, Win CC.
Để phục vụ cho đề tài tốt nghiệp của các thành viên trong nhóm nên mô hình
phải được xây dựng sao cho đáp ứng được yêu cầu của một đề tài. Mô hình bao
gồm các bài thí nghiệm sau:
- Nghiên cứu thiết kế mô hình các cấu trúc điều khiển định mức trong phòng
thí nghiệm.
- Nghiên cứu thiết kế mô hình tự động xây dựng đặc tính của bơm.

- Nghiên cứu thiết kế mô hình tự động hóa trạm bơm dầu trong mỏ
Đối với hai bài toán về nghiên cứu thiết kế cấu trúc điều khiển ổn định mức
chất lỏng và tự động xây dựng đặc tính máy bơm thì mô hình cần có máy bơm, van
tỉ lệ, bể chứa , biến tần dùng để thay đổi tốc độ bơm, các đường ống, cảm biến đo
lưu lượng, cảm biến đo áp suất…
Đối với bài toán về tự động hóa trạm bơm dầu trong mỏ thì yêu cầu mô hình
cần có ba máy bơm, các van điện từ đóng mở các đường ống dẫn nước, cảm biến
lưu lượng nước, biến tần điều khiển tốc độ bơm…

SVTH: Lê Xuân Suốt

9

Lớp TĐHA- K56


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

Khi thay đổi các bài toán thực hiện trên mô hình chúng ta cần có các van tay
để chuyển đường ống.
Các bài toán sẽ được vận hành thông qua tủ điều khiển và máy tính. Tủ điều
khiển cần có các thiết bị bao gồm: PLC, Biến Tần, Rơ le trung gian, Aptomat, Nút
bấm, đèn báo, chuyển mạch, và các thiết bị khác…
Phần mềm cần sử dụng: Step 7 Microwin, WinCC, Matlab.
2. Vấn đề riêng
Bơm là loại động cơ được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp hiện
nay bởi nó có nhiều ưu điểm nổi bật vượt trội. Để sử dụng một cách hiệu quả bơm
thì chúng ta cần chọn bơm theo các yêu cầu kĩ thuật, kinh tế sao cho phù hợp.Sau

đây là 2 lý do chính yêu cầu cần thiết của vẽ đặc tính máy bơm:
●

Muốn sử dụng tốt bơm, nắm vững nguyên lý làm việc, xác định đúng

điểm làm việc mà ở đó hiệu suất của bơm là cao nhất vì vậy chúng ta cần hiểu được
đường đặc tính của bơm.
●
Hiện nay trong nhiều ngành công nghiệp có sử dụng bơm, nhưng qua
quá trình sử dụng bơm đã không còn đạt được các đặc tính như ban đầu, việc vận
hành, bảo trì sử chữa sẽ gặp rất nhiều khó khăn, từ đó yêu cầu cần có phương pháp
để xác định được đặc tình của bơm không rõ đặc tính.
Để vẽ chính xác đường đặc tính của máy bơm là một công việc hết sức khó
khăn, đòi hỏi người thực hiện cần nắm vững lý thuyết cơ bản về bơm nói chung và
các động cơ khác nói riêng. Bên cạnh đó các thiết bị đo phục vụ cho việc vẽ đặc
tính bơm cần đạt độ chính xác và ổn định cao.
Xác định được yêu cầu, xem xét điều kiện bản thân cũng như sự tạo điều kiện
và giúp đỡ của bộ môn, em đã nghiên cứu về mô hình tự động lấy số liệu để vẽ đặc
tính bơm sẽ được trình bày rõ hơn trong đồ án của em.
2.1 Tổng quan về các đường đặc tính máy bơm
Các quan hệ: H=f1(Q), N=f2(Q), ɳ=f3(Q) biểu thị đặc tính làm việc của bơm.
Các quan hệ này biểu diễn dưới dạng phương trình gọi là phương trình đặc tính,
biểu diễn dưới dạng đồ thị gọi là đường đặc tính.
Trong thực tế kỹ thuật, người ta hay dùng các đường đặc tính sau:

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

10

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

- Các đường đặc tính được xây dựng nên từ các số liệu tính toán được gọi là
đường đặc tính tính toán, nếu được xây dựng từ các giá trị đo được qua thí nghiệm
gọi là đường đặc tính thực nghiệm.
- Các đường đặc tính ứng với số vòng quay làm việc không đổi (n = const)
gọi là đường đặc tính làm việc và ứng với số vòng quay làm việc khác nhau (n =
var) gọi là đường đặc tính tổng hợp.
Trong ba đường đặc tính: Cột áp, công suất, hiệu suất, quan trọng hơn cả là
đường cột áp H = f(Q), nó cho ta biết khả năng làm việc của bơm, nên còn có tên
riêng là đường đặc tính cơ bản. Từ đường đặc tính cơ bản H = f 1(Q), bằng tính toán
có thể suy ra các đường đặc tính N = f2(Q) và

= f3(Q).

Công dụng của các đường đặc tính là: Qua chúng ta có thể biết được một cách
tổng quát các đặc tính làm việc của bơm, cho phép ta mở rộng phạm vi làm việc và
sử dụng hợp lý các chế độ làm việc khác nhau của bơm.
Ở trong đồ án này em nghiên cứu về đường đặc tính thực nghiệm nên không
đề cập đến đường đặc tính lý thuyết.
2.2. Đường đặc tính thực nghiệm máy bơm
Việc xây dựng đường đặc tính tính toán rất phức tạp và khó khăn, bởi vậy
trong kỹ thuật thường xây dựng các đường đặc tính bằng các số liệu đo được khi
khảo nghiệm trên các máy cụ thể. Đó là đường đặc tính thực nghiệm H – Q, N – Q,
- Q của bơm.

Đối với bơm, ngoài 3 đường đặc tính trên còn có đường biểu diễn quan hệ
cột áp chân không cho phép với lưu lượng [HCK] = f(Q).
Dưới đây là hình ảnh về một số đường đặc tính thực nghiệm của máy bơm

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

11

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

Hình 1.1: Một số đường đặc tính thực nghiệm của bơm
Nhìn chung, đường đặc tính xây dựng bằng phương pháp thực nghiệm cũng có
dạng giống đường đặc tính xây dựng bằng phương pháp tính toán nhưng chúng
không trùng nhau. Điều đó chứng tỏ bằng tính toán không xác định được đầy đủ và
hoàn toàn chính xác các loại tổn thất xảy ra trong bơm. Vì thế, việc nghiên cứu các
loại máy thuỷ lực nói chung và máy bơm nói riêng bằng phương pháp thuỷ lực là vô
cùng quan trọng.
Công dụng của đường đặc tính làm việc của bơm:
- Các đường đặc tính H – Q, N – Q,
việc có lợi nhất ứng với hiệu suất cao nhất [

- Q, cho phép xác định khu vực làm
max

hoặc = (

max

– 7%)];

- Qua hình dạng của đường đặc tính có thể biết tính năng làm việc của bơm
để sử dụng bơm một cách hợp lý;
- Đường đặc tính [HCK] = f(Q) để tính toán ống hút và xác định vị trí đặt bơm
một cách hợp lý.

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

12

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

2.3 Đường đặc tính tổng hợp
Mỗi đường đặc tính làm việc được xây dựng với một số vòng quay làm việc
không đổi của bơm. Nếu thay đổi tốc độ làm việc (vòng/phút) thì đường đặc tính
làm việc cũng thay đổi theo. Để biết nhanh sự thay đổi các thông số Q, H, N,

của

bơm khi n thay đổi, cần xây dựng đường đặc tính tổng hợp.

Hình 1.2: Đường đặc tính tổng hợp của bơm
Đường đặc tính tổng hợp của bơm là đường biểu diễn các quan hệ Q-H, N-H
với các số vòng quay làm việc khác nhau, trên đó các điểm làm việc cùng hiệu suất
được nối với nhau thành những đường cong gọi là đường cùng hiệu suất (đường
đẳng hiệu suất).

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

13

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

2.4 Yêu cầu đặt ra
Vì đường đặc tính H – Q là đường đặc tính cơ bản của bơm, hơn nữa từ
đường đặc tính này ta có thể suy ra các đường đặc tính N – Q , ɳ- Q. Nên vẽ đường
đặc tính H – Q là một nhiệm vụ quan trọng trong nghiên cứu về bơm.
Để biết được điểm làm việc của bơm, chúng ta cần có đồ thị đường đặc tính
của bơm và đồ thị đường đặc tính của mạng dẫn (đường đặc tính của hệ thống).
Để có ba đường đặc tính của máy bơm ứng với ba cấp tốc độ thì yêu cầu mô
hình cần có một biến tần để điểu khiển tốc độ bơm.
Để có các đường đặc tính sức cản hệ thống thì mô hình cẩn có một van tiết
lưu có thể thay đổi độ mở để thay đổi sức cản của đường ống. Ở đây ta xây dựng hệ

thống tự động lấy số liệu để vẽ đặc tính nên yêu cầu van tiết lưu ở đây phải được
điều khiển tự động bằng PLC.
Xây dựng chương trình tự động lấy số liệu trên PLC , điều khiển giám sát trên
phần mềm Tia portal
Khi có được số liệu từ thí nghiệm thực hiện trên mô hình chúng ta sẽ xử lý số
liệu đó và vẽ các đường đặc tính thông qua phần mềm Matlab & Simulink hoặc
Excel….

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

14

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình
CHƯƠNG 2

NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH HỆ THỐNG BƠM DẦU PHÒNG THÍ
NGHIỆM
1.Tổng quan về mô hình
1.1 Mô tả hệ thống.
Hệ thống bơm dầu mà chúng em nghiên cứu để tìm hiểu và vẽ các đặc tính có
mô hình ban đầu thiết kế và hiện tại như sau:
Hệ thống bơm dầu mà chúng em nghiên cứu để tìm hiểu và vẽ các đặc tính có
mô hình ban đầu thiết kế và hiện tại như sau:

Hình 2.1 : Mô hình thí nghiệm bơm dầu ban đầu

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

15

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

Hình 2.2 : Mô hình thí nghiệm bơm dầu hiện tại
Cấu trúc mô hình ban đầu và hiện tại:

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

16

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

SM

Hình
2.3 : Cấu trúc mô hình bơm dầu theo thiết kế ban đầu

Hình 2.4 : Cấu trúc mô hình bơm dầu theo thiết kế hiện tại

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

17

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

Hệ thống bơm dầu được thiết kế để thực hiện các thí nghiệm chức năng đầy
đủ của một loạt bốn máy bơm dầu sản xuất công nghiệp.
Mỗi bơm được kiểm tra riêng và trên đó có thể phát hiện các dữ liệu đặc
trưng sau đây:
• Tốc độ
• Dòng
• Áp lực xả
• Áp suất hút
• Công suất tiêu thụ
Sử dụng động cơ điện một chiều để làm quay máy bơm.

1.2 Giới thiệu về thiết bị trong hệ thống.

1.2.1 Động cơ điện một chiều.
Mô hình sử dụng động cơ điện một chiều Motorre a corrente continua.
Bảng 2.1 : Thông số động cơ

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

Loại

CP 910 FR

Năm sản xuất

1997

Tốc độ tối đa

1500 v/p

Nguồn
Công suất

160 Vdc – 7,5 A
1 Kw

18

Lớp TĐHA-

Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

Hình 2.5 : Động cơ sử dụng trong mô hình
1.2.2 Các loại máy bơm.
Hệ thống sử dụng bốn loại bơm khác nhau với đặc tính và các thống số cũng
khác nhau.....

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

19

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

Bơm trục vít

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

Bơm dầu thủy lực

Bơm lưỡi
Bơm bánh rang
Hình 2.6 : Các loại bơm dùng trong mô hình
Thông số các máy bơm

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

20

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

21

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

Bảng 2.2 : Thông số các máy bơm

Bơm trục vít

Bơm thủy

lực

Displacement

Bơm lưỡi

Bơm bánh

6,55 m3/r

3 cm3/r

Tốc độ tối đa

1400 v/p

1000 v/p

1000 v/p

1500 v/p

Công suất

0,54 Kw

0,37 Kw

0,37 Kw

0,37 Kw

Lưu lượng

20 l/min

20 l/min

6,3 l/min

4,6 l/min

1.2.2.1 Bơm trục vít
a. Cấu tạo
Bơm có thể có 1, 2, 3 hoặc nhiều trục vít đặt ở vị trí nằm ngang hoặc thẳng
đứng, trong đó 1 trục vít chủ động và 1 hoặc 2 trục vít bị động.

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

22

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

Hình 2.7 : Cấu tạo bơm trục vít

b. Nguyên lý hoạt động
Khi làm việc bình thường, trục dẫn không truyền momen xoắn cho các trục bị
dẫn, mà các trục này quay dưới tác dụng của áp suất chất lỏng. Các trục bị dẫn chỉ
có tác dụng bít kín.
Khi các trục vít quay, vị trí ăn khớp của chúng sẽ duy chuyển dọc trục và thể
tích chất lỏng nằm giữa các vòng vít sẽ bị đẩy ra.
Chất lỏng được truyền chủ yếu nhờ thế năng, vì vậy áp suất của nó tăng lên
đáng kể.
c. Ưu điểm
+ Máy có khả năng tự hút rất mạnh
+ Khả năng đẩy trong khoang máy mạnh
+ Lượng điều hòa ít dao động
+ Hiệu suất tương đối cao
+ Làm việc với vòng quay lớn và áp suất cao
+ Momen quán tính nhỏ nhất so với các loại máy cùng thể tích (như : máy
bơm dạng Pitston, máy bơm bánh răng, máy bơm roto, bơm cánh quạt…).
+ Máy làm việc có độ nhạy cao.
+ Máy làm việc ổn định, không gây ồn.
+ Kết cấu đơn giản.
+ Tuổi thọ cao.
+ Trong quá trình làm việc không cần bôi trơn.
+ Phạm vi hoạt đông rông rãi.
d. Công dụng
+ Có khả năng chuyển tải các dạng hóa chất lỏng như :Loại dầu bôi trơn,
các chất dễ bị bay hơi, chất lỏng hóa học, các chất trong ngành thực phẩm…
+ Có khả năng chuyển tải các loại dầu có độ bay hơi cao như dầu cặn, dầu
thô… Khi chuyển tải các loại dầu có độ nhớt cao phải được đun nóng. Trong khi
làm việc nhiệt độ của chất chuyển tải khoảng 80oC. Đối với các trường hợp đặc biệt
nhiệt độ của chất chuyển tải có thể đạt đến 180 oC và độ nhớt của chất chuyển tải có
thể đạt đến 10.000 mm2/s

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

23

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

+ Đặc biệt có thể chuyển tải các chất dễ bay hơi như : xăng, dầu… ở nhiệt độ
cao.
1.2.2.2 Bơm bánh răng
a. Ưu điểm
+ Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
+ Độ tin cậy cao, kích thước nhỏ gọn.
+ Số vòng quay và công suất trên một đơn vị trọng lượng lớn.
+ Có khả năng chịu quá tải trong một thời gian ngắn.
Các ưu điểm này cần thiết đối với một bơm dùng trong hệ thống truyền động
thủy lực. Nó được sử dụng trong những hệ thống thủy lục có áp suất trung bình.
Trong những hệ thống thủy lực có áp suất cao, bơm bánh răng thường dùng làm
bơm sơ cấp. Bơm bánh răng là loại bơm không điều chỉnh được lưu lượng và áp
suất khi số vòng quay cố định.
Có hai loại bơm bánh răng : bơm bánh răng ăn khớp ngoài và bơm bánh răng
ăn khớp trong. Khi cần tăng lưu lượng người ta dùng bơm bánh răng có nhiều bánh
răng ăn khớp.
b. Nguyên lý làm việc
Bơm bánh răng làm việc theo nguyên lý dẫn và nén chất lỏng trong một thể

tích kín thay đổi được dung tích. Quá trình hút đẩy được diễn ra như sau:
+ Bánh răng chủ động được nối với trục của bơm quay và kéo theo bánh răng
bị động quay. Chất lỏng ở trong các rãnh răng theo chiều quay của các bánh răng
vận chuyển từ khoan hút đến khoang đẩy vòng theo vỏ bơm. Khoang hút và khoang
đẩy được ngăn cách với nhaubởi những mặt tiếp xúc của các bánh răng ăn khớp và
được xem là kín.
+ Khi một cặp bánh răng vào khớp ở khoang đẩy, chất lỏng được đưa vào
khoang đẩy bị chèn ép và dồn vào đường ống đẩy. Đó là quá trình đẩy.
+ Đồng thời với quá trình đẩy, tại khoang hút có một cặp bánh răng ra khớp,
dung tích của khoang hút được dãn ra, áp suất ở khoang hút giảm và chất lỏng sẽ
được hút vào buồng hút từ bể chứa thông qua ống hút vào bơm. Nếu áp suất trên
mặt thoáng là áp suất khí quyển thì áp suất ở khoang hút sẽ là áp suất chân không.

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

24

Lớp TĐHA-


Trường đại học mỏ địa chất

GVHD.TS. Nguyễn Chí Tình

+ Về nguyên lý, nếu bơm tuyệt đối kín nghĩa là giữa khoang hút và khoang
đẩy không có sự rò rỉ chất lỏng qua nhau hoặc rò rỉ chất lỏng ra ngoài thì áp suất
của bơm chỉ phụ thuộc vào tải.
+ Trong thực tế, bơm không thể nào hoàn toàn kín do khả năng chế tạo hoặc
nhiều trường hợp người ta phải cố ý tạo ra sự thoát lưu lượng nào đó thì áp suất

không phải thuần túy chỉ tăng theo tải.
+ Để hạn chế áp suất làm việc tối đa của bơm cần bố trí một van an toàn trên
ống đẩy. Van sẽ tự mở cho chất lỏng trở về bể hút khi trên đường ống đẩy bị tắc
hoặc áp suất vượt quá quy định.

SVTH: Lê Xuân Suốt
K56

25

Lớp TĐHA-