báo cáo tự động hóa trạm bơm

BỘ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG
TRƢỜNG ĐẠI HỌC TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƢỜNG TP.HCM

BÁO CÁO MÔN HỌC
TỰ ĐỘNG HÓA VÀ ĐIỀU KHIỂN

Đề tài: TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BƠM

GVHD : ThS. Trần Duy Hải
SVTH: Nguyễn Ngọc Nhƣ Quỳnh
Phan Thái Bình
Thân Kim Ngọc
Lớp:

02ĐHQTTB

TP. HỒ CHÍ MINH, 2016


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................

..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................
..............................................................................................................


MỤC LỤC

GIỚI THIỆU ............................................................................................................................... 1
PHẦN I : HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM ............................................................... 2
1. Trạm bơm ........................................................................................................................... 2

2. Bố trí công trình của trạm bơm .......................................................................................... 2
3. Các thiết bị của trạm bơm................................................................................................... 3
Động cơ điện ...................................................................................................................... 3
Van Bơm ............................................................................................................................. 3
Thiết bị đo áp suất .............................................................................................................. 4
Thiết bị đo lưu lượng và lưu tốc ......................................................................................... 4
PHẦN II: TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BƠM ................................................................................. 5
1. Khái niệm về tự động hóa trạm bơm .................................................................................. 5
2. Quá trình điều khiển trạm bơm........................................................................................... 5
3. Các bộ phận chính của hệ thống điều khiển tự động .......................................................... 6
4. Nguyên tắc hoạt động ......................................................................................................... 7
5. Sơ đồ mạch điện và sơ đồ thiết bị tự động hóa trạm bơm .................................................. 8


Báo cáo môn học Tự động hóa điều khiển

GIỚI THIỆU
Trong nền công nghiệp ngày càng hiện đại và phát triển, các thiết điện được
sử dụng rộng rãi. Các thiết điện rất đa dạng và phong phú về chủng loại, cũng
đồng nghĩa với sự đa dạng về điều khiển.
Ở bất kì khu dân cư hay khu công nghiệp nào, đều có nhu cầu sử dụng nước,
vì vậy hệ thống cấp nước cũng là một hệ thống không thể nào thiếu đối với các
khu dân cư và công nghiệp. Trạm bơm là một công trình rất quan trọng vì vậy
việc nâng cao chất lượng trạm bơm là hết sức cần thiết. Các tiến bộ trong kỹ
thuật khoa học hiện nay đặc biệt là trong lĩnh vực điện tử, tự động hóa đã ảnh
hưởng mạnh mẽ đến sự phát triển của các ngành kỹ thuật khác. Sự ra đời của các
thiết bị điều khiển nhỏ gọn với bộ biến đổi điện tử công suất lớn, tác động
nhanh, giúp cho quá trình sản xuất hay cấp nước của trạm bơm nhanh chóng mà
còn đảm bảo được an toàn.
Để kịp thời nắm bắt được những tiến bộ trong điều khiển tự động, nhóm đã đi

sâu vào việc nghiên cứu tự động hóa điều khiển trạm bơm cấp nước. Trong báo
cáo này sẽ trình bày những nội dung cơ bản về trạm bơm, các thiết bị điều khiển
trạm bơm, sơ đồ mạch điện tự động hóa trạm bơm và sơ đồ khối hệ thống trạm
bơm theo đề bài cho trước.

1
Lớp 02ĐHQTTB


Báo cáo môn học Tự động hóa điều khiển

PHẦN I : HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG CÔNG TRÌNH TRẠM BƠM
1. Trạm bơm
Trạm bơm là một công trình đầu mối thủy lợi quan trọng. Nó là công trình tưới
bằng động lực sử dụng năng lượng máy bơm, để đưa một lưu lượng nước lên một độ
cao nhất định. Trạm bơm gồm có các tổ máy bơm, động cơ, đường ống hút, đường ống
xả, các thiết bị cơ khí, thủy lực, thiết bị động lực, hệ thống điện và một số thiết bị điện
khác.
2. Bố trí công trình của trạm bơm
Theo đề bài yêu cầu bố trí trạm bơm tưới tiêu
Nhiệm vụ của trạm bơm tưới là lấy nước từ nguồn nước nào đó (sông, ao, hồ,
kênh…) để cấp nước tưới cho cây trồng.
Sơ đồ bố trí:

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí trạm tƣới tiêu kết hợp
1 – Bể hút, 2 – Nhà trạm bơm, 3 - Ống xả, 4 – Bể xả, 5,8,9,10,12 – Kênh dẫn, 6 Ống xả, 7 – Cống lấy nước, 11 – Cửa van, 13 – Khu tưới, 14 – Khu tiêu

2
Lớp 02ĐHQTTB

Báo cáo môn học Tự động hóa điều khiển

3. Các thiết bị của trạm bơm
Để cho trạm bơm hoạt động được ngoài trạm bơm phải có các thiết bị đi kèm
gồm có:
 Thiết bị động lực: Động cơ và các thiết bị truyền lực
 Thiết bị thủy lực: Các thiết bị đo, thiết bị mồi bơm, các loại van bơm…
 Thiết bị nâng hạ: Thiết bị cầu trục, chắn vớt rác, thông thoáng khí…
 Thiết bị điện: Máy biến áp, thiết bị chống sét, tủ điều khiển…
Động cơ điện
các loại động cơ điện thường dùng là các động cơ xoay chiều 3 pha

Hình 3.1 Động cơ điện
1 – Động cơ, 2 – Máy bơm
Van Bơm
Van bơm có tác dụng điều tiết dòng chảy, ngăn nước, tránh nước ngược và nước
vào, dưới đây là một số loại van bơm dùng trong tổ máy bơm và trạm bơm.

Hình 3.2 Một số loại van bơm
a – Van chặn côn VC 300, b – Van chặn nêm VN 300, c – Van một chiều đĩa VIL 100
3
Lớp 02ĐHQTTB


Báo cáo môn học Tự động hóa điều khiển

Thiết bị đo áp suất
Gồm có áp kế và chân không kế

Thiết bị đo áp kế được cắm ở của ra của máy bơm dùng để đo áp suất nước sau của
máy bơm.
Chân không kế dùng để đo áp suất ở cửa vào máy bơm

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thiết bị đo áp suất
AK – Áp kế, CK – Chân không , 1 - Ống xả. 2 - Ống hút, 3 - Máy bơm, 4 – Van , 5 –
Thiết bị đo lưu lượng
Thiết bị đo lƣu lƣợng và lƣu tốc
Thiết bị đo lưu tốc và lưu lượng rất nhiều loại như thước đo mực nước, đồng hồ đo
lưu lượng kiểu tuabin, ống đo nước thủy công, lưu tốc kế, áp kế vi sai…

4
Lớp 02ĐHQTTB


Báo cáo môn học Tự động hóa điều khiển

PHẦN II: TỰ ĐỘNG HÓA TRẠM BƠM
1. Khái niệm về tự động hóa trạm bơm
Theo mức độ điều khiển tự đông, trạm bơm được chia làm 3 loại: bán tự động, tự
động hoàn toàn và điều khiển từ xa.
Ở trạm bơm điều khiển bán tự động, thao tác đóng ngắt máy do con người thực
hiện, còn tình trạng máy móc, thiết bị công trình, được báo về phòng điều khiển các tín
hiệu.Trạm bơm điều khiển hoàn toàn các thiết bị đóng ngắt, đén việc theo doic kiểm
tra đều thực hiện bằng các thiết bị của hệ thống điều khiển tự động. Điều khiển từ xa là
điều khiển tự động nhưng trạm điều khiển tách riêng với trạm bơm.
Điều kiện cơ bản để tiến hành điều khiển tram bơm là phải có tình trạng tổ máy tốt,
máy bơm nối trực tiếp với động cơ, điện cấp cho trạm bơm phải được lấy từ hai nguồn
điện không phụ thuộc vào nhau
Hệ thông điều khiển tự động gồm mạch chính là mạch điều khiển và mạch tín hiệu.

Mạch chính gồm các cơ cấu dẫn điện đến các máy bơm, khóa điện, các công tắc, cầu
dao…điều khiển sự làm việc của các thiết bị, phụ tùn, đóng cắt mạch điện.
Mạch điều khiển gồm các role, công tắc, dây dẫn điều khiển, nút bấm và các công
tắc đóng ngắt mạch điều khiển.
Mạch tín hiệu tạo nên từ các công tắc, các thiết bị tín hiệu, đường dây liên hệ. Tín
hiệu về sự làm việc của máy được báo bằng đèn màu. Tín hiệu sự cố được báo bằng
còi hoặc chuông có kết hợp với đèn nhấp nháy.
2. Quá trình điều khiển trạm bơm
Quá trình điều khiển trạm bơm thường được tiến hành theo trình tự sau: đầu tiên tín
hiệu mở máy, được truyền từ các thiết bị kiểm tra mực nước, áp lực hoặc lưu lượng
trong mạng lưới. Các thiết bị mở máy, thiết bị mồi bơm làm việc. Một thiết bị đặc biệt
là rơ le mồi bơm được dùng để kiểm tra sự dùng mồi bơm. Khi bơm mồi xông tín hiêu
này phát tín hiệu ngắt bơm chân không và khởi động những trang thiết bị chủ yếu của
máy bơm như khởi đọng từ, động cơ điện, các thiết bị tự động.. để đưa nó vào làm
việc. Máy bơm bắt đàu chạy. Khi cột áp đạt giá trị khởi động thì rơ le áp lực trên ống
đẩy phát tín hiệu mở khóa điện. Khoa mở hoàn toàn thì tín hiệu mở máy được ngắt ra.
Bơm bắt đầu làm việc ở chế độ binh thường.
5
Lớp 02ĐHQTTB


Báo cáo môn học Tự động hóa điều khiển

3. Các bộ phận chính của hệ thống điều khiển tự động
Tùy theo chức năng của hệ thống điều khiển tự động, các thiết bị có thể phân làm 3
nhóm: đáctríc, rơ le và công tắc từ.
Đáctríc là những thiết bị đầu tiên có nhiệm vụ kiểm tra và điều chỉnh các tham số
trong những tín hiệu đưa ra để thuận tiện cho việc truyền và nhận tín hiệu. Đáctríc
gồm các loại điện, khí nén, thủy lực.
Rơ le là những thiết bị mà dưới tác dụng của các yếu tố bên ngoài( cơ khí, thủy lực,

điện… ) làm thay đổi dòng tín hiệu đưa ra để điều khiển mạch điện.
Hệ thống điều khiển tự động trạm bơm thường sử dụng một số loại rơ le sau:
1. Rơ le áp lực để điều khiển cụm hoặc mạch tự động hóa khi áp lực ống đẩy
thay đổi.
2. Rơ le mực nước phát các tín hiệu đóng ngắt các tố máy khi các bể thu và bể
chứa trong máy thay đổi.
3. Rơ le tia để kiểm tra việc mồi bơm. Tín hiệu được phát ra phụ thuộc vào
hướng chuyển động của chất lỏng trong đường ống.
4. Rơ le chân không để xác định độ chân không trong ống hút
5. Rơ le thời gian có thao tác đóng mở tiếp điểm tức thời mà phải qua một thòi
gian ngắn để chọn thao tác.
6. Rơ le nhiệt để kiểm tra nhiệt và phát tín hiệu, về nhiệt độ ổ trục, vòng chèn
7. Rơ le sự cố để ngắt các ổ máy khi chế độ làm việc bị vi pham nghiêm trọng
hoặc máy bị hư hỏng một chi tiết nào đó.
Công tắc từ là loại thiết bị dùng để đóng hoạc ngắt mạch do tác dụng của các lực điện
từ và các xung điện.

6
Lớp 02ĐHQTTB


Báo cáo môn học Tự động hóa điều khiển

4. Nguyên tắc hoạt động
Một trạm bơm tưới tiêu lấy nước từ một sông nông để bơm lên một hồ chứa. Mực
nước của dòng sông này thay đổi theo thủy triều; mực nước trên hồ chứa cần được duy
trì trong khoảng độ cao 0,8m đến 1,5m. Trạm bơm có 5máy bơm hoạt động song song.
- Cửa đẩy của bơm có lắp một áp kế. Khi giá trị áp kế này đạt giá trị chân không,
nghĩa là bơm đang hụt nước, bơm sẽ ngưng hoạt động và không tự hoạt động trở lại.
Khi đó, hệ thống có báo hiệu.

- Nếu như áp kế này có giá trị lớn hơn 2,5atm, nghĩa là đầu ra của bơm bị nghẹt,
bơm ngừng hoạt động, có báo hiệu và sẽ tự hoạt động trở lại khi áp thỏa yêu cầu.
- Mực nước trên hồ chứa nếu thấp hơn 0,8m, hệ thống có báo động, cả 5 bơm cùng
hoạt động.
- Mực nước trong khoảng 0,8m tới 1,2m, không có báo động, cả 5 bơm cùng hoạt
động.
- Mực nước trong khoảng 1,2m tới 1,5m, không có báo động, 3 bơm hoạt động, 2
bơm nghỉ.
- Mực nước cao hơn 1,5m, các bơm không hoạt động.
- Một bơm sẽ ngưng hoạt động khi nó quá tải và phải có báo hiệu cho biết bơm đó
quá tải.
- Trạm bơm có lắp một thiết bị đo mức chất lỏng trong nhà bơm. Trường hợp nhà
bơm bị nước xâm nhập với độ cao của nước cách chân của bơm 8cm, hệ thống báo
động. Nếu mực nước này lên tới 10cm, lưới điện cấp cho trạm bơm bị ngắt, các hệ
thống báo động vẫn duy trì.

7
Lớp 02ĐHQTTB


Báo cáo môn học Tự động hóa điều khiển

5. Sơ đồ mạch điện và sơ đồ thiết bị tự động hóa trạm bơm

8
Lớp 02ĐHQTTB