Đồ án trang bị điện máy bơm

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay máy bơm được dùng rất rộng rãi trong đời sống và các ngành
kinh tế quốc dân. Trong công nghiệp, máy bơm được dùng để cung cấp nước
cho các lò cao, hầm mỏ, nhà máy... bơm dầu trong công nghiệp khai tác dầu
mỏ...Trong kỹ nghệ chế tạo máy bay, trong nhà máy điện nguyên tử ... đều
dùng máy bơm. Trong nông nghiệp, máy bơm dùng để bơm nước tưới và tiêu
úng. Trong đời sống máy bơm dùng cấp nước sạch cho nhu cầu ăn uống của
con người, vật nuôi ...
Cùng với sự phát triển không ngưng về kỹ thuật và công nghệ, h iện nay
đã ra đời của những máy bơm rất hiện đại, đồng thời chúng ta đã có một số
nhà máy chế tạo bơm như: Công ty chế tạo bơm Hải Dương, Công ty cơ khi
điện thủy lợi, Nhà máy cơ khi Duyên Hải ... sản xuất máy bơm phục vụ cho
đất nước.
Với nhu cầu trên em được giao đề tài“: Thiết kế trang bị điện bơm điều áp
công suất lớn”.

Trong quá trình làm đồ án, được sự giúp đỡ hướng dẫn nhiệt tình của
thầy giáo hướng dẫn và các bạn em đã hoàn thành được đồ án này. Tuy nhiên
do trình độ có hạn, bản đổ án không thể tránh khỏi những thiếu sót.
Em mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và các bạn.
Sinh viên
Lê Công Tuấn

1


CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG BƠM
I.Khái quát chung về các hệ thống bơm
1.1 Khái quát chung
Bơm là máy thuỷ lực dùng để hút và đẩy chất lỏng từ nơi này đến nơi khác.

Chất lỏng dịch chuyển trong đường ống nên bơm phải tăng áp suất chất lỏng ở
đầu đường ống để thắng trở lực trên đường ống và thắng hiệu áp suất ở 2 đầu
đường ống. Năng lượng bơm cấp cho chất lỏng lấy từ động cơ điện hoặc từ
các nguồn động lực khác (máy nổ, máy hơi nước…).
Điều kiện làm viêc của bơm rất khác nhau (trong nhà, ngoài trời, độ ẩm, nhiệt
độ v.v…) và bơm phải chịu được tinh chất lý hoá của chất lỏng cần vận
chuyển.
1.1.1 Vai trò của bơm
Là máy để di chuyển dòng môi chất, và tăng năng lượng của dòng môi chất
khi bơm làm việc năng lượng mà bơm nhận được từ động cơ sẽ chuyển hóa
thành thế năng ,động năng và trong một chừng mực nhất định thành nhiệt
năng của dòng môi chất.
Bơm được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực:
Trong nông nghiệp bơm là thiết bị không thể thiếu để thực hiện thủy lợi hóa.
Trong công nghiệp bơm được sử dụng trong công nghiệp khai thác mỏ quặng
dầu hay trong các công trình xây dựng. Hiện nay trong điều khiển quá trình
thì bơm được sử dụng nhiều trong việc vận chuyển ngyên liệu, hóa chất,
quặng dầu….là phương tiện chuyển tiện lợi và kinh tế.
Trong ngành chế tạo máy bơm được sử dụng phổ biến, nó là một trong những
bộ phận chủ yếu của hệ thống điều khiển thủy lực và hệ thống điều khiển.

2


Trong thực tế kĩ thuật thì có 3 loại bơm được sử dụng rộng rãi là bơm li tâm, bơm
hướng trục và bơm pistong. Biểu đồ phân bố phạm vi sử dụng của các loại bơm thông
dụng được thể hiện.
a.

Bơm ly tâm

Bơm ly tâm là loại bơm động học, có cánh quạt. Nó được sử dụng rộng rãi và được kéo
bằng động cơ điện. Bơm ly tâm là loại rất phổ biến vì nó bơm được nhiều loại chất
lỏng khác nhau ( nước , axit, kiềm...), giải lưu lượng rộng ( từ vài l/phút đến vài m 3/s ),
có cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, chắc chắn, giá thành hạ...
Nhược điểm của bơm ly tâm : Là không có khả năng hút nước lúc ban đầu (phải mồi)
và lưu lượng Q phụ thuộc vào cột áp H.
Nhận xét:
Công suất N có trị số cực tiểu khi lưu lượng bằng 0. Lúc này, động cơ truyền động
được mở máy dễ dàng. Do vậy ta sẽ khoá van trên ống đẩy để Q =0. Sau thời gian ngắn
khoảng 1 phút thì mở van ngay để tránh bơm và chất lỏng bị quá nóng do công suất động
cơ chuyển hoàn toàn thành nhiệt năng. Hơn nữa lúc mở máy dòng động cơ lớn sẽ gây
nguy hiểm cho động cơ nếu Q = 0.
b.

Bơm pitton

Bơm pitton là loại bơm thể tich có nguyên lý làm việc đơn giản .với cùng lưu lượng
như nhau thì bơm pitton cồng kềnh và khó chế tạo (kin, khit...) hơn so với bơm ly tâm.
Do vậy, ở vùng áp suất thấp và trung bình thì người ta it dùng bơm pitton, nhưng ở
vùng áp suất cao và rất cao (trên 200at ) thì hiện tại, bơm pitton chiếm ưu thế tuyệt đối
(như trong hệ truyền động bằng dầu, trong vòi phun nhiên liệu động cơ diezen, trong
hệ thuỷ lực dùng trên máy bay...).
Nhận xét:
Với cột áp H, lưu lượng bơm khác nhau thì công suất bơm ( hay công suất động cơ )
cũng khác nhau. Đặc điểm nổi bật của bơm pitton là lưu lượng bị dao động.
Kết luận
Qua những hệ thống bơm ở trên, em thấy hệ thống bơm đang đóng 1 vai trò quan trọng
trong đời sống xã hội hiện nay, nó không chỉ giúp ich cho đời sống của người dân mà
còn giúp ich phục vụ trong các nghành công nghiệp, nông nghiệp ở những điều kiện

3


làm việc mà con người không làm được. Qua bản đồ án môn học lần này em có may
mắn khi được làm về đề tài về hệ thống bơm điều áp để em có thể hiểu rõ hơn về công
dụng cũng như lợi ich của bơm mang lại cho con người cũng như trong đời sống sinh
hoạt xã hội.
1.2.

Phân loại chung hệ thống bơm

Phụ thuộc vào đặc tinh cấu trúc, điều kiện lắp ráp và môi trường hoạt động. Bởi vậy có
rất nhiều tiêu chuẩn để phân loại máy bơm. Sau đây là vài tiêu chuẩn phổ biến:
Dựa trên đặc tinh tác dụng phân ra: máy bơm thể tich và máy bơm động học
Máy bơm động học:
Máy bơm cánh(cánh dẫn) : máy bơm động học và máy bơm thể tich
Máy bơm điện
Máy bơm ma sát
Máy bơm thể tich
Máy bơm dạng tịnh tiến
Máy bơm dạng tay quay
Máy bơm dạng roto - quay, roto – tịnh tiến.
Dựa trên đặc tinh cấu trúc:
Theo hướng đặt trục quay hoặc cơ cấu làm việc: máy bơm nằm ngang , máy bơm đặt
đứng, máy bơm trục đứng.
Theo số lượng cấp, số lượng dòng: mấy bơm đơn cấp, máy bơm đa cấp, máy bơm đơn
dòng, máy bơm đa dòng.
Theo yêu cầu vận hành: mấy bơm một chiều, máy bơm thuận nghịch,máy bơm điều
khiển, máy bơm bù.
Dựa trên nguồn phát động máy bơm:

Máy bơm điện – hoạt động nhờ động cơ điện
Máy bơm diesel – hoạt động nhờ động cơ.
Máy bơm thủy lực – hoạt động nhờ động cơ thủy lực.

4


2.Giới thiệu hệ thống bơm cấp nước cho nhà cao tầng
a. Các loại hệ bơm cấp nước cho nhà cao tầng hiện nay

Các hệ bơm cấp nước nhà cao tầng:
- Bể ngầm->Trạm bơm-> Bể trung gian (có thể có)-> Trạm bơm trung gian-> Bể mái
-> phân vùng cấp nước trọng lực và trạm bơm cho các tầng trên cùng
- Bể ngầm-> Trạm bơm -> phân vùng cấp nước tới các tầng
- Bể ngầm-> Trạm bơm-> Tới các tầng dưới và Bể trung gian-> Trạm bơm và phân
vùng cấp nước tới các tầng
- Bể ngầm-> 2 bơm biến tần (1 duty, 1 stanby) + bình áp lực ->phân 3 vùng cấp nước
(mỗi vùng 7 tầng), với 3 ống đứng từ ống gom header.
Hệ thống đường ống với 3 van chống nước va, 3 van điều áp lắp trên 3 ống đứng chinh
và đầy đủ van khóa khác.
a. Chức năng
Chúng ta luôn bắt gặp những hệ thống bơm nước công nghiệp tuần hoàn trong các nhà
máy công nghiệp hay các hệ thống cung cấp nước sinh hoạt trong các cao ốc chức
năng như khách sạn, văn phòng, căn hộ cao cấp,… nơi cần thiết lượng nước sinh hoạt
lớn với nhu cầu (lưu lượng) luôn thay đổi thường xuyên.
Việc nghiên cứu sử dụng hiệu quả nguồn điện năng cung cấp cho một nhóm phụ tải
công suất lớn và có đặc tinh giao động như vậy đang được quan tâm rất nhiều, nhất là
trong bối cảnh hiện nay khi tiêu chi tiết kiệm điện năng luôn được đề cập đến trong các
5

dự án lớn.
Để đáp ứng được những yêu cầu về cấp nước với áp suất không đổi trong công nghiệp,
dân dụng, cũng như các hệ thống tưới tiêu tiết kiệm nước trong nông nghiệp.
2.1. Mô tả nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Khi hệ thống cấp nước tự động hoạt động, sẽ có một cảm biến áp suất với độ nhạy cao gắn trên đường
ống để phát hiện sự thay đổi của áp suất trên đường ống do nhu cầu tiêu thụ nước thay đổi gây ra, sau đó
sẽ truyền tin hiệu thay đổi này về biến tần. Sau khi tinh toán và so sánh với giá trị áp suất đặt, biến tần sẽ
gửi lệnh thay đổi tần số mới xuống bộ điều khiển tốc độ quay của của động cơ cánh quạt của bơm và có
thể đưa thêm hay cắt bớt các bơm trong hệ thống. Do vậy ổn định được áp suất nước trên đường ống
theo yêu cầu.


Hệ thống cấp nước sạch:

- Trên đường ống cấp nước chinh đặt cảm biến đo áp suất. Khi có sự thay đổi về áp suất trong đường
ống thì cảm biến sẽ truyền tin hiệu về biến tần (tin hiệu dạng tương tự). Tại biến tần tin hiệu này được so
sánh với giá trị áp suất được đặt sẵn (tin hiệu dạng tương tự). Sau đó biến tần sẽ dựa vào giá trị so sánh
đó và điều khiển tần số nguồn cấp cho động cơ bơm.
- Ở bể chứa nước đặt cảm biến báo mức nước. Nếu mức nước xuống quá thấp (không đủ mức nước cho
bơm hoạt động), cảm biến báo mức sẽ truyền tin hiệu về biến tần để dừng bơm.


Hệ thống thoát nước thải:

- Tương tự hệ thống cấp nước, bể chứa nước thải cũng có đặt cảm biến báo mức bùn trong bể.

6

Sơ đồ làm việc của hệ thống điều khiển nhiều bơm
2.2.

Các lưu ý trong thiết kế:

 Các yêu cầu để bơm nước cho nhà cao tầng
- Khối lượng nước yêu cầu một ngày, với 8 giờ làm việc là 700 lit.
- Nước cấp cho nhà được dùng vào việc: tắm, giặt,vệ sinh, phun sương …v.v.
- Cột áp đẩy là 10 m.
 Một số vấn đề có thể gặp

Hình ảnh máy bơm nước tại tòa nhà Etown

7


Để đáp ứng nhu cầu áp lực nước trong hệ thống luôn đủ khi nhu cầu sử dụng nước thay
đổi bất thường, các bơm trong hệ thống luôn làm việc liên tục ở chế độ đầy tải tương
ứng với trường hợp nhu cầu sử dụng nước của hệ thống ở mức cực đại. Tuy nhiên đều
này dẫn đến 1 số bất lợi sau:
-

Áp lực nước trong hệ thống đôi khi tăng quá cao không cần thiết, do nhu cầu sử
dụng nước giảm xuống nhưng hệ thống bơm vẫn chạy đầy tải.

-

Các bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ cơ khi, hoặc chi phi đầu tư sẽ
tăng lên (do tăng số lượng bơm) nếu muốn các bơm chạy luân phiên.

-

Tổn hao điện năng trên hệ thống do động cơ bơm vẫn chạy đầy tải trong khi nhu
cầu sử dụng nước giảm xuống.
2.3.

Ứng dụng của hệ thống bơm cấp nước trong thực tế :

Hiện nay tại tòa nhà E tower, sau đây là khảo sát cấu trúc của tòa nhà E (12 tầng) về các chỉ
tiêu sau đây :
-

Số lavapo/ tầng

-

Số bồn tiểu/ tầng

-

Số bồn cầu/ tầng

-

Số vòi nước phụ/ tầng

-

Số phòng/ tầng

-

Số người / phòng/ tầng

-

Chiều cao/ phòng/ tầng

-

Các ghi chú khác

Tầng

Lavapo

Bồn
tiểu

Bồn
cầu

Vòi nước
phụ

Số
phòng

Tầng hầm
Tầng 1

0

0

0

0

Chỉ để xe

Tầng 2
Tầng 3
Tầng 4
Tầng 5
Tầng 6
Tầng 7
Tầng 8

0
3
3
3
3
3
3

0
6
6

6
6
6
6

0
3
3
3
3
3
3

0
1
1
1
1
1
1

Phòng máy
Công cụ
10
12
16
14
14
14

8

Số
Người

Chiều
cao

Ghi chú

4m

25
25
25
25
25
25

4m
4m
4m
4m
4m
4m
4m

Phòng làm việc
Phòng làm việc
Phòng làm việc

Phòng làm việc
Phòng làm việc
Phòng làm việc
Phòng làm việc


Tầng 9
Tầng 10
Tầng 11
Tầng 12

3
3
0
0

6
6
0
0

3
3
0
0

1
1
0
0

14
11
10
5

25
100
100
100

4m
4m
4m
4m

Phòng làm việc
Phòng làm việc
Phòng làm việc
Phòng làm việc

Bồn nước để trên tầng 12 có nghĩa là ở độ cao là tổng chiềi cao tòa nhà trừ ra 4m
Toàn bộ các đường ống nước dẫn vào thiết bị sử dụng ống phi 21 và có van

2.3.1.

Các thông số năng lượng chính và vùng sử dụng bơm
Thông số năng lượng chinh của máy bơm là những số liệu chủ yếu biểu thị đặc tinh cơ bản của máy
bơm bao gồm: lưu lượng Q, cột nước H, công suất N, số vòng quay n và độ cao hút nước cho phép
hs... Những thông số này nhà máy chế tạo bơm đã ghi sẵn trên nhãn hiệu máy. Sau đây là những

thông số chinh:

Hình ảnh Model máy bơm nước tại tòa nhà Etown
 Lưu lượng Q
Lưu lượng là thể tich khối chất lỏng được máy bơm bơm lên trong một đơn vị thời gian Q
( l/s, m3/s, m3/ h ). Thể tich có thể là m3 hoặc lit, còn thời gian có thể tinh là giây -thường
9


đối với máy bơm lớn, hoặc giờ - thường dùng đối đối với máy bơm nhỏ hoặc thường dùng
lưu lượng cho toàn trạm.
 Cột nước H
Cột nước là năng lượng mà máy bơm truyền cho một đơn vị khối lượng chất lỏng qua nó.
Năng lượng đó bằng hiệu số năng lượng đơn vị của chất lỏng ở cửa ra và cửa vào của bơm:

 Công suất N
Trên nhãn hiệu máy bơm thường ghi công suất trục máy bơm
 Hiệu suất h (%)
Máy bơm nhận công suất trục do động cơ truyền tới N
 Vòng quay n (v/p)
n là số vòng quay của máy bơm trong 1 phút

10


CHƯƠNG 2
CÁC HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN,
TRANG BỊ ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỦA THỐNG BƠM
2.1. Yêu cầu về trang bị điện-điện tử cho hệ thống bơm
Như đã nêu, bơm có rất nhiều kiểu loại, đa dạng và giải công suất cũng

rất rộng. Truyền động cho bơm phổ biến là truyền động điện. Tuỳ theo tốc độ
bơm, nối giữa động cơ và bơm có thể là trực tiếp (đồng trục) hoặc gián tiếp
qua hộp tốc, đai truyền ly hợp thay đổi tốc độ, hệ thống biên maniven, trục
khuỷu… Do vậy, khi chọn công suất động cơ, cần lưu ý tới hiệu suất của các
khâu truyền lực trung gian. Các bơm hầu như không đòi hỏi thay đổi tốc độ
nên phổ biến kéo bơm là dùng động cơ không đông bộ xoay chiều 3 pha rotor
lồng sóc, mở máy trực tiếp (nếu công suất nhỏ) hay gián tiếp qua điện trở,
cuộn kháng ở mạch stator (nếu công suất trung bình). Với bơm có công suất
11


trung bình và lớn, cũng thường dùng động cơ không đồng bộ xoay chiều 3
pha rotor dây quấn, mở máy bằng điện trở hạn chế ở mạch rotor để giảm dòng
mở máy hoặc kết hợp thêm với các phần tử hạn chế ở mạch stator. Trường
hợp công suất lớn và rất lớn, dùng động cơ không đồng bộ để cải thiện cosφ.
Với những bơm chuyên dùng, có thể dùng động cơ một chiều kich từ
song song hoặc nối tiếp,nhất là khi có yêu cầu thay đổi tốc độ bơm.
Chọn động cơ kéo bơm pittông, phải theo loại bơm cụ thể và lưu ý sự
biến thiên của lưu lượng, cột áp của bơm, do đó mômen động cơ cần đáp ứng.
Trường hợp truyền động bơm li tâm, do bơm không tự động mồi nước
được, mạch điều khiển cần phải đảm bảo mồi nước trước khi chạy bơm (qua
bơm mồi, các van…) và tuân thủ các thứ tự thao tác chạy bơm.
Vì bơm hoạt động ở môi trường ẩm ướt (nước, chất lỏng khác) hoặc ở
môi trường độc hại (axit, kiềm…) hoặc ở môi trường dễ nổ, cháy (dầu, axit)
hoặc ở môi trường bẩn (bùn) nên các trang bị điện cũng phải đáp ứng được
các điều kiện đó.
Một số chú ý về thiết kế trang bị điện cho trạm nhiều máy bơm:
- Trước hết ta cần chú ý loại tạm bơm, nếu là bơm nước thường
trạm bơm cho hệ thống bình kin hoặc tạm bơm cho hệ thống bình hở. Dù là
laọi này hay loại kia thì việc vận tải chất lỏng đi xa với lưu lượng cần thiết

dòng chất lỏng cũng phải dự trữ một áp năng nào đó.
- Trong các loại hệ thống dùng để bơm chuyển vật liệu hoá chất,
vật liệu công nghệ, trạm thường được thiết kế nhiều bơm. Trong trạm nhiều
bơm thì vấn đề tự động hoá trạm nhằm và các vấn đề cần giải quyết sau:
(i). Duy trì mức chất lỏng cần thiết trong bình chứa.
(ii). Lựa chọn số lượng bơm hoạt động cần thiết.
(iii). Thứ tự tự động khởi động các bơm trong trạm.
(iv) Thứ tự dừng tự động các bơm trong trạm bơm.
- Thiết kế bảo vệ động cơ truyền động, bảo vệ bơm và sự làm việc
bền vững của hệ thống.
12


- Hệ thống đảm bảo báo động, tin hiệu hoá, tự động dừng và tự động
khởi động khi có yêu cầu.
- Những hệ thống bơm đặc biệt như bơm dầu, hoá chất nhất thiết
phải có nhiều vị tri dừng khi có sự cố, hoả hoạn…
2.2. Một số khí cụ thường dùng trong hệ truyền động máy bơm
2.2.1. Cảm biến mức
Mức là chiều cao điền đầy các chất lỏng hay hạt có tiết diện không thay
đổi trong các thiết bị công nghệ và là tham số cần xác định để kiểm tra chế độ
làm việc của thiết bị, điều khiển các quá trình sán xuất. Mặt khác nhờ cảm
biến mức ta có thể đánh giá được khối lượng của các chất lỏng chứa trong bồn
xăng, dầu,…Đơn vị đo mức là đơn vị đo chiều dài.
Đo mức có thể thực hiện đo liên tục hoặc xác định theo ngưỡng.
Đo liên tục là quá trình trong đó tin hiệu đo cho biết thể tich chất lưu
còn lại trong bồn chứa.
Khi đo theo ngưỡng, cảm biến đưa ra tin hiệu dưới dạng nhị phân để
phát hiện tình trạng mức có đạt hay không để điều khiển quá trình làm việc
của bồn chứa.

Trong hệ thống ta sử dụng đo mức bằng phao: Thiết bị đo mức gồm 1
phao nổi làm bằng thép không gỉ, phao được gắn với 1 thanh dẫn ở 1 đầu còn
đầu kia được nối với cảm biến đo dịch chuyển hoặc được gắn bằng dây mềm
qua hệ thống ròng rọc và nối với 1 cảm biến vị tri

13


Hình 2.1: Phương pháp sử dụng áp kế

Hình 2.2: Phương pháp vi sai

1: Phao nổi

1: Phao

2: Thanh dẫn

2: Ròng rọc

3: Biến trở

3: Quả nặng
4: Phao

2.2.2. Cảm biến nhiệt độ
Cảm biến nhiệt độ là thiết bị được sử dụng rộng rãi không những đo
nhiệt độ mà còn đo các đại lượng không điện khác như tốc độ lưu chất, xác
định nồng độ thành phần của chất khi…
Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ dựa trên quá trình nhiệt

(đốt nóng, làm lạnh và trao đổi nhiệt) mà đại lượng đo là nhiệt độ.
Khi nhiệt độ thay đổi làm thay đổi tinh chất vật lý của vật thể, các tinh
chất đó được sử dụng để chế tạo các cảm biến nhiệt độ.
Quan hệ giữa nhiệt độ, áp suất và khối lượng đối với chất khi được
miêu tả bằng phương trình Va-dec-val:
( p a1 )(vb )Rt
1
v

Trong đó:
V: là khối lượng; p: áp suất; t: nhiệt độ; R: hệ số tỉ lệ
a1, b1: hằng số phụ thuộc vào tinh chất của vật chất, không
phụ thuộc vào trạng thái và điều kiện mà các chất đi qua.
Trong thực tế khi đo nhiệt độ thường xảy ra với áp suất nhỏ và được
miêu tả bằng phương trình Bento:
pV

Rt
p(b

a
Rt2)

a, b, R là thông số đặc trưng cho chất đo nhiệt độ ( chất khi, rắn, lỏng,
…
2.2.3. Rơ le thời gian
Là thiết bị đóng ngắt mạch điện theo thời gian đặt, bao gồm
14

+ Rơle thời gian trễ hút
+ Rơle thời gian trễ nhả
Dùng trong bộ khống chế máy bơm khởi động tránh khởi động đầy tải
2.2.4. Rơle áp suất và rơle nhiệt độ
Rơle nhiệt độ và rơle áp suất là 2 thiết bị điều khiển, điều chỉnh nhiêt độ
và áp suất theo kiểu hai vị tri đóng ngắt và thường được sử dụng với bộ
chuyển đổi đóng ngắt.
Rơle nhiệt độ là một tiếp điểm đóng ngắt điện của một mạch điều khiển
tác động theo nhiệt độ của đầu cảm biến nhiệt độ.
Rơle áp suất là một tiếp điểm đóng ngắt điện của một mạch điều khiển
theo áp suất của đầu cảm biến áp suất.

15


Rơle nhiệt độ và rơle áp suất là các thiết bị biến đổi các đại lượng
không điện ra các đại lượng điện..
2.2.5. Aptomat
Aptomat là khi cụ điện dùng để cắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn
mạch, sụt áp…Aptomat còn gọi là cầu dao tự động
Sử dụng Aptomat có 3 yêu cầu
- Chế độ làm việc định mức của Aptomat phải là chế độ làm việc dài
hạn, nghĩa là dòng điện có trị số định mức chạy qua Aptomat bao lâu cũng
được. Mặt khác Aptomat phải chịu được dòng điện lớn lúc các tiếp điểm của
nó đã đóng hay đang đóng
- Aptomat phải ngắt được dòng ngắn mạch lớn. Sau khi ngắt dòng ngắn
mạch, Aptomat phải đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức
- Để nâng cao tinh ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn
chế sự phá hoại của dòng điện ngắn mạch gây re, Aptomat phải có thời gian
cắt nhanh, 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 bảo vệ có chọn lọc, Aptomat cần phải có khả
năng điều chỉnh trị số dòng điện đặt và thời gian tác động
2.2.6. Rơle áp suất cao và thấp
Có thể chia rơle áp suất ra các loại sau :
+ Rơle áp suất : Là các dụng cụ có thể ngắt và đóng trong quá trình
điều chỉnh khi áp suất tăng quá hoặc giảm quá so với trị số đã cho trước.
+ Rơle áp suất an toàn : Là dụng cụ có thể ngắt mạch điện khi áp suất
vượt quá các giá trị áp suất cao hoặc thấp đặt trước của các thiết bị ( bình cao
áp, chai gió …) và khi nào áp suất thay đổi trở lại khoảng vận hành an toàn thì
rơle tự động đóng trở lại.


+ Rơle áp suất khoá an toàn : Là các dụng cụ có thể ngắt mạch điện khi
áp suất vượt quá các giá trị áp suất cao hoặc thấp đặt trước, khoá này không
tự động đóng lại, để đóng lại phải dùng tay hoặc các dụng cụ tác động.
2.2.7. Van hồi dầu

1. Đệm bằng đồng
2. Đầu nối
3. Đường dầu ra
4. Lỗ khoan
5. Lưới lọc
6. Đường dầu đến

Hình 2.3: Van hồi dầu
Đường dầu hồi được lắp bằng đầu nối vào lắp bơm nhằm ổn định áp suất
của nhiên liệu trong bơm phân phối VE. Sự thông nhau đường ra với đầu nối
bằng lỗ khoan nó làm thay đổi bằng một lượng nhiên liệu trả lại thùng nhiên
liệu qua lỗ khoan nhỏ khoảng 0,6 mm. Nó chia nhiên liệu tràn qua và hạn chế

sự tan chảy khi có mặt lỗ khoan có kich thước được tinh toán để duy trì bởi vì
dù đã xác định áp suất đúng theo yêu cầu của lỗ khoan, nó điều khiển lượng
nhiên liệu, áp suất nhiên liệu ngoài ra nó còn có tác dụng là dùng để xả e
(Khi) ở trong của khoang cao áp
3. Tính chọn công suất bơm.
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều loại bơm, mỗi loại bơm được chọn dựa vào
bảng tra đường đặc tinh làm việc riêng hoặc phần mềm của từng hãng máy
bơm. Vậy có thể chọn công suất máy bơm một cách nhanh nhất mà chỉ dựa vào lưu
lượng và cột áp của máy khi chưa có bảng tra đặc tinh bơm.


Tính công suất động cơ máy bơm nước dựa vào lưu lượng và cột áp
3.1Các thông số và đặc tính cơ bản.
3.1.1 Các thông số cơ bản.
a.

(hay
).
.
(N/m3)

:
(kg/m3)

:

b.
.
c. Công suất bơm ( P hay N )

h+

Hd [m]


Trong một số tổ máy bơm cần phải phân biệt 3 loại công suất:
Công suất làm việc Ni (công suất hữu ich) là công để đưa một
lượng Q chất lỏng lên độ cao H trong một đơn vị thời gian (s)
Công suất tại trục bơm N (thường ghi trên nhãn bơm) . Công
suất này thường lớn hơn Ni vì có tổn hao ma sát.
Công suất động cơ kéo bơm (Nđc). Công suất này thường lớn
hơn N để bù hiệu suất truyền động giữa động cơ và bơm, ngoài ra
còn dự phòng qúa tải bất thường.
d. Hiệu suất bơm (

) là tỉ số giữa công suất hữu ich Ni và công

suất tai trục bơm N.
Hiệu suất lưu lượng (hay hiệu suất thể tich) do tổn thất lưu lượng vì rò rỉ.
Hiệu suất thuỷ lực (hay hiệu suất cột áp) do tổn thất cột áp vì ma
sát trong nội bộ bơm.
Hiệu suất cơ khi do tổn thất vì ma sát giữa các bộ phận cơ khi (ổ
bi, gối trục…) và bề mặt ngoài của guồng động (bánh xe công tác)
với chất lỏng (bơm ly tâm).

3.2 Tính chọn công suất động cơ truyền động
Trang bị điện của một trạm bơm tối thiểu phải có hai hệ truyền động (hình
6.7):
1.Truyền động chính: là truyền động quay bơm. Hệ truyền động này
thường dùng động cơ không đồng bộ điện áp thấp (380V) và cao áp (3 hoặc

6kV), và động cợ đồng bộ.
Đối với động cơ có công suất ≥ 100kW, thường dùng động cơ cao áp.
2. Hệ truyền động phụ: là động cơ truyền động đóng mở van thường dùng
động cơ không đồng bộ roto lồng sóc điện áp thấp, có đảo chiều quay.
3. Tính chọn công suất động cơ truyền động chính
Công suất động cơ truyền
động bơm được tinh theo biểu thức
sau:
Q

k. .QH
1000 b

[kW] (6-5)



Trong đó:

γ - khối


chất lỏng

lượng riêng của

Q- năng suất của bơm, m3/s;
H- chiều cao cột áp (áp
suất), m;
ηb- hiệu suất của bơm (0,45

÷ 0,75)
η - hiệu suất của cơ cấu truyền lực (0,45 ÷ 0,9)

Hình 6.7 Sơ đồ điện - thủy động học của một trạm bơm

3.3

Sơ đồ khống chế máy bơm

Trong sơ đồ mạch điều khiển hệ truyền động trạm bơm phải đảm bảo các
nhiệm vụ sau:
1. Khởi động động cơ truyền động chính đảm bảo hạn chế dòng trong
phạm vi cho phép
a) Đối với động cơ truyền động công suất nhỏ và trung bình có thể khởi
động trực tiếp, qua cuộn kháng hoặc đổi nối sơ đồ đấu dây dây quấn stato
động cơ từ hình sao sang hình tam giác.
b) Đối với động cơ không đồng bộ công suất lớn, khởi động động cơ dùng
bộ khởi động mềm (soft - start) thực chất là bộ điều áp xoay chiều ba pha,
hạn chế dòng khởi động bằng cách giảm điện áp đặt vào dây quấn stato động
cơ.
c) Đối với động cơ đồng bộ, khởi động phức tạp hơn; phương pháp được
sử dụng phổ biến nhất là phương pháp không đồng bộ. Để thực hiện khởi
động theo phương pháp này, roto của động cơ đồng bộ có hai bộ dây quấn:
cuộn khởi động và cuộn kich từ.
2. Điều khiển đóng – mở van
3. Phải có các khâu bảo vệ sau:
- Bảo vệ quá tải
- Bảo vệ điện áp thấp…
4. Sơ đồ khống chế máy bơm dùng động cơ đồng bộ
Hệ truyền động bơm dùng động cơ đồng bộ thường dùng bộ nguồn cấp

kich từ bằng máy phát kich từ hoặc bằng bộ chỉnh lưu dùng thyristor.
Bộ nguồn kich từ dùng thyristor có nhiều ưu điểm hơn so với dùng máy
phát do:
- Công suất lắp đặt bé.


- Độ tác động nhanh, đặc biệt là các khâu bảo vệ
Động cơ truyền động bơm dùng loại DCK-260-24/36, Pđm = 625kW,
n = 165vg/ph.
a) Bộ nguồn kich từ gồm có các phần tử chinh sau:
- Biến áp động lực 1BA
- Cầu chỉnh lưu gồm hai bộ chỉnh lưu cầu ba pha đấu song song cấu
thành từ các thyristor 1T1 ÷ 6T1 và 1T2 ÷ 6T2.
- Biến áp 4BA, 5BA, 6BA có chức năng cân bằng dòng cho hai thyristor
làm việc song song.
b) Thiết bị vào đồng bộ tự động gồm hai thyristor 1T và 2T; ĐZ1 và ĐZ2.
c) Mạch đo lường
- 2BA là biến điện áp để đo điện áp nguồn cấp và đưa tin hiệu về mạch
điều khiển để tăng cưỡng bức kich từ trong trường hợp điện áp lưới
giảm sẽ dẫn đến động cơ bị mất đồng bộ


Hình 6.8 Hệ truyền động máy bơm dùng động cơ đồng bộ
- TI1: biến dòng đo
hiệu về mạch điều khiển bảo vệ ngắn
lường dòng tiêu thụ
mạch cho mạch kich từ.
của động cơ và đưa tin

d) Nguyên lý hoạt động
Một trong những nhiệm vụ quan trọng nhất trong truyền động bơm dùng
động cơ đồng bộ là quá trình khởi động chúng.
Quá trình khởi động động cơ đồng bộ bằng phương pháp không đồng bộ diễn ra
như sau:
Đóng máy cắt MC, động cơ làm việc như một động cơ không đồng bộ roto lồng
sóc. Khi tốc độ động cơ còn thấp (s≥ 0,05) điện áp cảm ứng ra ở cuộn kich từ lớn,
làm cho điện áp ra ĐZ1 và ĐZ2 thông, thyristor 1T và 2T thông, cuộn kich từ được
nối song song với điện trở dập từ Rdt và rơle liên động RLĐ tác động, tiếp điểm của
nó ở mạch điều khiển mở nên chưa có nguồn cấp cho công tắc tơ KC. Trong quá
trình khởi động, tốc độ động cơ tăng dần lên đến khi tốc độ động cơ đạt gần tốc độ
đồng bộ (s ≤ 0,05) thì 1T và 2T khóa, điện trở dập từ R dt cắt ra khỏi cuộn kich từ,
rơle liên động không tác động, tiếp điểm thường kin của nó sẽ cấp nguồn cho cuộn
dây công tắc tơ KC đóng nguồn một chiều với cuộn dây kich từ của động cơ. Dưới
tác dụng của hai từ trường: từ trường xoay chiều ở dây quấn stato của động cơ và
từ trường của dây quấn kich thich của động cơ do dòng điện một chiều sinh ra, kết
quả động cơ tự kéo vào đồng bộ, quá trình mở máy động cơ đồng bộ kết thúc.
3.3 Tính toán công suất bơm
Tùy theo nhu cầu dùng nước của khu vực cấp nước, Việc chọn cấp bơm và số bơm
được chủ đầu tư cung cấp: Bơm có lưu lượng 1050 m3/giờ, cột áp 60m
GĐ1: 2 bơm hoạt động 1 bơm dự phòng
GĐ2: 4 bơm hoạt động 2 bơm dự phòng
Tư vấn thiết kế trạm bơm và các công trình liên quan:
Tinh toán cao trình đặt bơm:
Tinh toán cao trình đặt bơm dựa theo chiều cao hút chân không của máy bơm không
vượt quá chiều cao hút chân không của bơm đã chọn, tinh đến tổn thấp áp lực qua ống
hút, nhiệt độ, áp suất bay hơi để không sinh ra hiện tượng bào mòn cánh quạt.
Ngoài ra cân nhắc giữa kinh tế và an toàn vận hành vì điều kiện địa chất mực nước
ngầm cao, khó khăn trong thi công và chi phi xây dựng.
Vì những lý do trên:

Chọn bơm có NPSH < 6 m
Cao trình đặt bơm: -0.9m
Cao trình mực nước thấp nhất trong bể chứa: -2m
 Chiều cao đặt bơm là 1,1m
Tinh toán điều kiện làm việc của bơm:
23


Sơ đồ bố tri bơm cao độ đặt bơm
Điều kiện làm việc của bơm phải luôn đảm bao như sau:
Chiều cao đặt bơm ≤ hmax =Hb - NPSH - Hv - Hs- hh
Trong đó:
hmax : Chiều cao đặt bơm tối đa (khoảng cách từ tim bơm tới mực nước thấp nhất)
Hb
: Áp suất khi quyển = 10.33 m nếu mực nước trong bể ngang với mực nước biển
NPSH: Độ sâu hút nước cho phép của bơm, chọn bơm có NPSH ≤ 6m tại điểm làm
việc
Hv
: Áp suất bay hơi của nước ở 20oC lấy bằng 0.24m cột nước
Hs
: Độ sâu an toàn thường lấy từ 0.5 ÷1 m, lấy an toàn nhất là 1m.
hh
: Tổn thất áp lực trong đường ống hút
Kiểm tra bơm làm việc trong điều kiện bất lợi nhất là cả 2 bơm hoạt động với công
suất thiết kế trong khi chỉ sử dụng một ống hút chung phia xa 2 bơm, tinh toán các
thông số trên để tìm hmax:
Hb
: Áp suất khi quyển lấy = 10.33 m vì mực nước trong bể là -2m, ứng với cao độ
+0 so với mực nước bển.
NPSH: Độ sâu hút nước cho phép của bơm, tại điểm làm việc NPSH =6m

Hv
: Áp suất bay hơi của nước vẫn là 0.24m
Hs
: Độ sâu an toàn không thay đổi vẫn lấy là 1m.
hh
: Tổn thất áp lực trong đường ống hút.
 .v h2
hh  i.l h    .
( m)
2.g
 Trên đường ống hút D 800mm, Tổn thất dọc đường bao gồm:
Chiều dài 8.5 m, lưu lượng Qống = 2100 m3/h, v = 1.16m/s, 1000i = 1.55
Tổn thất cục bộ bao gồm:
24


h

c

h1

v12
  1 .
2.g

Trong đó:

1 =  miệng hút + cút + te +  van = 0.15 + 0.5 + 1.7 +1 = 3.35
h c h1  1 .

v12
2.g = 3.35*=0.23m

Tổng tổn thất trên đường ống hút D800 là:
hh1 = hh1c + hh1dđ = 0.23+1.55*8.5/1000=0.24 m
 Trên đường ống hút D 900mm, Tổn thất dọc đường bao gồm:
Chiều dài 10 m, lưu lượng Qống = 2100 m3/h, v = 0.95 m/s, 1000i = 1.55
Tổn thất cục bộ bao gồm:
Trong đó:

2 = te = 1
= 1*=0.05m
Tổng tổn thất trên đường ống hút D900 là:
hh2 = hh2c + hh2dđ = 0.05+1.55*10/1000=0.06 m
 Trên đoạn ống hút riêng đường kinh D500 Q1 = 1050 m3/h
D = 500 mm, chiều dài 2.7m, v = 1.5 m/s, 1000i = 3.10
Trong đó:
3 =  khoá + côn thu = 1 + 0.5 = 1.5
= = 0.17m
Vậy tổng tổn thất áp lực trên đường ống hút riêng:
hh3= hh3c + hh3dđ = 0.17 + 2.7*3.1/1000 = 0.17 m.
 Tổng tổn thất trên ống hút =Hh1+Hh2+Hh3=0.24+0.06+0.17 =0.47m

25