Bơm ổn định lưu lượng

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG


BÁO CÁO ĐỒ ÁN

MÔN HỌC: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG
CƠ ĐIỆN
Đề tài:

ĐIỀU KHIỂN BƠM ỔN ĐỊNH LƯU
LƯỢNG CHO MỘT CHUNG CƯ KHI CÁC
HỘ SỬ DỤNG KHÔNG CÓ QUY LUẬT

Giảng viên bộ môn: Thầy NGUYỄN THANH SƠN

1


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

MỤC LỤC
I – TÌM HIỂU ĐỀ TÀI
II – LỰA CHỌN THIẾT BỊ

1. Chọn máy bơm nước
2. Chọn biến tần
3. Chọn tủ điện
4. Chọn cảm biến lưu lượng
5. Chọn ống dẫn nước
III – CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ
1. Chọn thiết bị bảo vệ cho mạch động lực
a) Chọn MCB
b) Chọn Contactor
c) Chọn Relay áp suất
2. Chọn thiết bị bảo vệ cho mạch điều khiển
a) Chọn MCB
b) Chọn nút nhấn và đèn báo
 Chọn nút nhấn
 Chọn đèn báo
c) Chọn cáp dẫn điện
 Chọn cáp dẫn điện cho mạch động lực
 Chọn cáp dẫn điện cho mạch điều khiển
d) Relay timer
e) Relay trung gian (đổi thành Contactor)
IV – THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC
1. Thiết kế mạch điều khiển và mạch động lực
a) Mạch điều khiển
b) Mạch động lực
2. Sơ đồ thiết kế tủ điện
a) Thiết kế bên trong tủ
b) Thiết kế mặt tủ
3. Nguyên lý hoạt động
a) Giới thiệu các thành phần trong mạch điều khiển và mạch động
lực

b) Nguyên lý hoạt động
V – CÀI ĐẶT BIẾN TẦN
2


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

I – TÌM HIỂU ĐỀ TÀI
YÊU CẦU ĐỀ BÀI:
Điều khiển bơm cấp nước ổn định lưu lượng cho một chung cư khi các hộ sử
dụng không có quy luật. Lưu lượng tối đa 5 m3/h, cột áp 5-15 m.
- Chọn bơm, động cơ, biến tần, cảm biến lưu lượng
- Điều khiển ổn định lưu lượng nước cấp cho chung cư
- Bơm tự động chạy lại sau khi có sự cố điện
- Ngắt bơm khi trong bồn dưới không còn nước để tránh chạy khô.
- Ngắt bơm khi áp suất nước quá thấp do bể ống hoặc bơm không hút được
(dưới cột áp 3m trong 20s)
- Bơm dừng máy từ từ trong 60s để tránh sốc đường ống.
- Bơm khởi động từ từ trong 50s để tránh sốc đường ống.
Đặc tính cơ:
Giản đồ quá trình:

3


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

Bơm làm việc ở chế độ dài hạn. Hoạt động ở góc phần tư thứ (I).
Sơ đồ giải pháp của hệ thống như sau:

Sơ đồ khối của hệ thống như sau:

4


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

II – LỰA CHỌN THIẾT BỊ
1. Chọn máy bơm nước
Yêu cầu: Bơm có công suất P = 1HP, 3 pha.
Giải pháp: Dựa vào thông số trên biến tần nhóm chọn máy bơm ly tâm của
hãng LUCKY PRO mã số MQ80.
Thông số kĩ thuật:
Công suất: 1 HP
Ống lớn: 34/34 mm
Hút sâu: 8m
Cột áp: 66 ÷ 22m
Cột áp tối đa: 70m
Lưu lượng: 5 ÷ 50 lít/phút
5


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

Lưu lượng tối đa: 60 lít/phút
Tần số: 50Hz
Điện áp: 380V
Tốc độ: 2900 vòng
Công suất: 0.75kW
Dòng định mức: 1.6A

2. Chọn biến tần
Mục đích: Điều khiển tốc độ của máy bơm,
nhận tín hiệu phản hồi lưu lượng.
Yêu cầu:
 Điều khiển U/f, điều khiển vòng kín
PID
 Chế độ làm việc dài hạn
 Biến tần điều khiển của hãng Siemens
 Điện áp đầu ra 380V, tần số 50Hz, công
suất 1HP
Giải pháp: Nhóm chọn biến tần hãng Siemens mã số MM420-6SE64202UC17-5AA1.
Thông số kĩ thuật:
Công suất: 0.75 kW
Dòng điện đầu ra: 380V
Điện áp: 3 phase 380 – 480VAC (sai số 10%)
Kích thước: 173*73*149(mm)
Ngõ vào: 200 – 240 10% 1/3AC 8.2/4.7A 47-63Hz
Ngõ ra: 0 - Input(V) 3AC 1.6A 0 -550Hz
Mức bảo vệ: IP20 Temp Range - 10 - +50oC
6

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

Sơ đồ chân của biến tần MM420:

3. Chọn tủ điện
7


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

Mục đích: Tủ phân phối chính.
Giải pháp: Chọn tủ có kích thước 40x30x20cm của NSX Việt Nam.

4. Chọn cảm biến lưu lượng
Mục đích: Đo lưu lượng nước đi qua đường
ống.
Yêu cầu: Dựa theo yêu cầu của đề bài, lưu
lượng nước tối đa trong đường ống là 5m3/h.
Giải pháp: Do tín hiệu ra của cảm biến lưu
lượng là digital, mà đầu nhận tín hiệu của
biến tần là analog (chân số 3), nên nhóm chọn
arduino để chuyển tín hiệu từ digital sang
analog. Nhóm chọn cảm biến lưu lượng
DIGITAL FLOW mã số DGTT-015S.

Thông số kỹ thuật:
Phạm vi đo: 400 đến 5000l/h
Nguyên lý làm việc: turbine
Độ chính xác: 0.5%
8


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

Áp suất làm việc: max 500bar
Nguồn cấp: 3 – 24VDC
Ngõ ra: xung (NPN, NO)
5. Chọn ống dẫn nước
Mục đích: Phân phối nước trong hệ thống.
Yêu cầu: Đường kính ống dẫn nước phù hợp với đường kính ống dẫn nước
của máy bơm.
Giải pháp: Nhóm chọn ống dẫn nước có ϕ21.27, các đầu nối có ϕ27 và ϕ31
phù hợp với yêu cầu của động cơ.

III – CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ
9


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

1. Chọn thiết bị bảo vệ cho mạch động lực

a) Chọn MCB
Mục đích: Bảo vệ quá tải, ngắn mạch động lực,
bảo vệ biến tần.
Yêu cầu:
Dựa vào thông số của biến tần ta tính được Itt
bằng công thức:
I tt 

I

P
750

 3.58
U �cos 220 �0.95
(A)

dmMCB

 1.4 �I tt  5.02

(A)

 Chọn MCB có dòng Iđm = 6A
Giải pháp: Trên thực tế thì MCB 1 pha dòng thấp nhất cũng đã 6A nên nhóm
sẽ chọn MCB CP30-BA của hãng Mitsubishi.
Thông số kĩ thuật:

10

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

Catalogue của MCB:

b) Chọn Contactor:
Mục đích: Đóng cắt tự động mạch động lực

thông qua mạch điều khiển.
Yêu cầu:
Điện áp cuộn hút: 220VAC - 50HZ
Loại: 3 cực
Dòng tải (max): 20A, 3 tiếp điểm NO
chính, 1 tiếp điểm phụ
Loại tải : AC1
Giải pháp: Nhóm chọn Contactor của hãng
Mitsubishi mã số S-N10.
Catalogue của Contactor:
11


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

c) Chọn Relay áp suất
Mục đích: Bảo vệ bơm khi áp suất thấp hoặc bể đường ống.
Yêu cầu: Chọn dải áp suất thấp nhất.

Giải pháp: Nhóm chọn relay áp suất có mã số SSNS của hãng Southman.

2. Chọn thiết bị bảo vệ cho mạch điều khiển
a) Chọn MCB
Mục đích: Bảo vệ quá tải, ngắn mạch khi có sự cố trong mạch điều khiển.
Yêu cầu:
Uđm >= Ulưới = 220V
Dòng định mức của MCB phải lớn hơn tổng dòng điện chạy trong
mạch điều khiển
Loại 1P+N
12


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

Giải pháp: Nhóm sẽ chọn MCB CP30-BA của hãng Mitsubishi.

b) Chọn nút nhấn, đèn báo
 Chọn nút nhấn
Mục đích: Tích hợp trên mạch điều khiển, dùng để
điều khiển mạch động lực.
Yêu cầu:
Nút nhấn có tiếp điểm thường đóng,thường mở
Cách điện tốt
Hoạt động ở điện áp 220V
Giải pháp: Nhóm chọn nút nhấn 220V của NSX
Việt Nam.
 Chọn đèn báo

Mục đích: Báo nguồn, báo tình trạng làm việc của hệ
thống.
Yêu cầu:
Sử dụng với điện áp 220V.
Giải pháp: Nhóm chọn đèn báo 220V của NSX Việt
Nam.
c) Chọn cáp dẫn điện
 Chọn cáp dẫn điện cho mạch động lực
Mục đích: Truyền dẫn điện giữa các thiết bị trong mạch động lực.
Tiêu chí lựa chọn:
Theo khuyến cáo của nhà sản xuất biến tần.
Cáp công suất đầu vào và cáp động cơ phải chịu được dòng tải.
Cáp chịu được nhiệt độ tối đa 700C trong trường hợp dây dẫn sử dụng
liên tục.
Tính dẫn điện của dây PE bằng dây dẫn pha
Giải pháp: Nhóm chọn cáp của hãng Cadivi-CV2.5

13


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

 Chọn cáp điều khiển cho mạch điều khiển
Mục đích: Truyền dẫn điện cho mạch điều khiển.
Tiêu chí lựa chọn:
Giải pháp: Thông thường cáp cho mạch điều khiển chọn dây hãng Cadiv
Cáp điều khiển analog và cáp sử dụng cho ngõ vào tần số phải được
bảo vệ

Sử dụng một cặp cáp xoắn cho tín hiệu analog
Mỗi tín hiệu sẽ sử dụng dây dẫn khác nhau
Phù hợp với dòng điện tổng chạy trong mạch
i-CV1.5.

IV – THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN VÀ MẠCH ĐỘNG LỰC
1. Thiết kế mạch điều khiển và mạch động lực
14


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

 Mạch động lực

 Mạch điều khiển

15


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

2. Sơ đồ thiết kế tủ điện
 Thiết kế mặt tủ
16

KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

 Thiết kế bên trong tủ

17


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

V – CÀI ĐẶT BIẾN TẦN
Reset to the factory setting
18

Reset biến tần về
thông số của NSX


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

Trước khi reset biến
tần cần ngắt tiếp điểm
relay ở chân số 10
hoặc 11

Drive configuration

Cấu hình hệ thống

User access level & Commissioning parameter filter

Standard (P0100)

Cấp truy cập người
dùng và cài đặt các
thông số
P0003 = 3 (mức truy
cập cho chuyên gia)
P0010 = 1 (chế độ cài
đặt nhanh)

Tiêu chuẩn
P0100 = 0 (chọn theo
tiêu chuẩn Châu Âu,
tần số mặc định là
50Hz)

Nhóm thông số
động cơ

Motor Data
19


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

P0300

Motor type

P0304
P0305

Rated Voltage
Rated Current

1 (Asynchronous
motor)
380
1.6

P0307

Rated Power

0.75

P0308

Rated Motor CosPhi

0

P0310
P0311

Rated Frequency
Rated Speed

50
2900

Main Parameter
0 (luật điều khiển V/f
với đường đặc tính
thẳng)
2 (terminal)

Loại động cơ
Điện áp định mức
Dòng điện định
mức
Công suất định
mức
Hệ số công suất
định mức
Tần số định mức
Tốc độ định mức
Nhóm thông số
chính
Chế độ hoạt động

P1300

Operating Mode

P0700

Source of Control signal

P701

Function of Digital input
1

1

P702

Function of Digital input
2

13

Chức năng ngõ vào
digital 2

P703

Function of Digital input
3

14

Chức năng ngõ vào
digital 3

20

Nguồn tín hiệu
điều khiển
Chức năng ngõ vào
digital 1


KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

GVBM: NGUYỄN THANH SƠN

P1000
P0640

Source of speed Setpoint 1 (MOP setpoint)
Motor overload factor (%) 150

P1080
P1082
P1120
P1121
P1135

Min. frequency
Max. frequency

Ramp-up time
Ramp-down time
OFF3 ramp-down time

0
50
10
10
5

P3900

End of quick
commissioning

0

21

Đặt setpoint tốc độ
Hệ số quá tải động
cơ
Tần số tối thiểu
Tần số tối đa
Thời gian tăng tốc
Thời gian giảm tốc
Thời gian tăng tốc
cho cổng OFF3
Kết thúc cài đặt
nhanh