25/10/2024
Điều khiển máy bơm sử dụng Biến Tần
I. Tổng quan về máy bơm công nghiệp
1. Máy bơm và hệ thống máy bơm trong nhà máy.
Máy bơm là thiết bị được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp. Các máy bơm dùng trong công nghiệp thường là máy bơm cỡ lớn, nặng dùng để bơm hút, di chuyển nhiều loại chất lỏng khác nhau như: nước, hóa chất, dầu mỏ, nước thải, dầu, bùn, thực phẩm.
Hệ thống bơm nước tại các nhà máy, khu công nghiệp, phân xưởng hay tòa nhà đa phần hoạt động liên tục 100% tải từ lúc khởi động đến khi dừng hệ thống. Nhưng thực tế nhu cầu sử dụng không cần thiết như vậy, việc này gây ra rất nhiều hạn chế và lãng phí cho hệ thống như:
- Khi ở thời gian cao điểm: Lượng nước đầu ra cần sử dụng nhiều mặc dù chạy 100% tải nhưng vẫn không đủ nước cung cấp cho hệ thống dẫn đến thiếu nước. Muốn bổ sung thêm nước thì phải đóng thêm bơm thứ 2 hoặc nhiều hơn, dù cần bổ sung nhiều hay ít thì bơm cuối cùng vẫn chạy 100% tải, việc này gây ra nhiều hạn chế cho việc sử dụng, lượng nước đầu ra không cố định, thay đổi liên tục gây lãng phí
- Khi ở thời gian thấp điểm: Lượng cần sử dụng ít nhưng bơm vẫn chạy 100% công suất gây hao phí điện năng và lãng phí nước.
- Đồng thời khi bơm chạy liên tục gây hao hòn cơ khí, giảm tuổi thọ máy bơm.
2. Phương pháp phổ biến trong điều khiển bơm nước hiện nay.
Các trạm bơm nước phổ biến hiện nay đều được thiết kế theo phương pháp truyền thống với những đặc điểm là trạm thường có tối thiểu 2 bơm trở lên, cùng cấp nước vào một đường ống chính, khi hoạt động thường sẽ có 1 bơm dự phòng. Việc điều chỉnh áp lực hoặc lưu lượng trên đường ống chính thực hiện bằng 2 cách: thay đổi góc ở van (van tay hoặc van điện), trường hợp vẫn thiếu hoặc thừa, có thể ngắt hoặc đóng thêm bơm.
Nhược điểm của phương pháp thay đổi áp lực trên đường ống bằng van hay tắt/mở bơm:
- Các bơm vẫn chạy đầy tải liên tục.
- Việc vận hành khó khăn và tốn chi phí nhân công vì cần có người trực tiếp điều khiển góc mở van và tắt/mở bơm.
- Hao mòn cơ khí do bơm phải chạy liên tục.
- Khi thay đổi hệ thống hoặc nhu cầu tăng lên, chi phí đầu tư cũng sẽ tăng lên do phải tăng số lượng bơm.
- Khó kiểm soát áp lực nước làm ảnh hưởng tuổi thọ đường ống, đồng thời làm ảnh hưởng chất lượng của mối nối.
Để giải quyết các vấn đề trên và đáp ứng được những nhu cầu cấp nước với áp suất không đổi trong công nghiệp cũng như dân dụng thì có thể sử dụng phương pháp điều khiển bằng biến tần. Các biến tần chuyên dụng ngày nay đã tích hợp sẵn các bài toán điều khiển, người sử dụng chỉ việc nhập thông số kỹ thuật của hệ thống.
II. Điều khiển máy bơm sử dụng Biến Tần.
Tủ điện điều khiển máy bơm bằng biến tần là tủ điện sử dụng biến tần điều khiển tốc độ của động cơ, điều chỉnh lưu lượng, cột áp theo tần số cài đặt. Biến tần giúp ổn định điện áp, bảo vệ động cơ khi ngắt mạch, quá tải, tránh gây sụt áp, hư hại cho các thiết bị điện khác. Ưu điểm của tủ điện này là tiết kiệm điện năng, tăng tuổi thọ cho động cơ.
1. Những ưu điểm của tủ điện điều khiển máy bơm sử dụng biến tần.
- Tiết kiệm điện năng, tận dụng tối đa công suất làm việc. Khởi động bằng biến tần giúp ổn định điện áp, tránh gây sụt áp cho các thiết bị điện khác.
- Bảo vệ động cơ khi ngắt mạch, quá tải, mất pha, điện áp cao thấp. Giúp động cơ bền bỉ tăng tuổi thọ cho động cơ.
- Hạn chế được dòng khởi động động cơ, điều khiển linh hoạt các máy bơm, tự động ngừng khi đạt tới các điểm cài đặt.
- Tự động tăng tốc, giảm tốc tránh quá tải hoặc quá điện áp khi khởi động, dễ dàng lắp đặt - vận hành, hiển thị các thông số thuận tiện cho việc theo dõi.
- Có thể điều khiển động cơ không đồng bộ công suất từ 0,75 kW đến trên 600kW với các tốc độ khác nhau:
+ Điều chỉnh lưu lượng của bơm, lưu lượng không khí ở quạt ly tâm, điều khiển máy đùn ép nhựa, máy dệt sợi, máy dệt bao tải… năng suất máy, năng suất băng tải ….
+ Ổn định lưu lượng, áp suất ở mức cố định trên hệ thống bơm nước, quạt gió, máy nén khí, máy nhựa, dệt sợi, dệt bao tải … cho dù nhu cầu sử dụng thay đổi;
+ Điều khiển quá trình khởi động và dừng chính xác động cơ thông qua hệ thống.
2. Các phương pháp điều khiển bơm thông qua biến tần.
2.1. Chế độ điều khiển độc lập.
- Nguyên lý hoạt động: Biến tần điều khiển bơm tùy theo nhu cầu sử dụng nước đầu ra. Với việc hỗ trợ chức năng điều khiển PID, biến tần sẽ nhận tín hiệu analog (dòng hoặc áp) từ cảm biến áp suất (gắn trên đường ống chính) đưa về, biến tần sẽ tự động thay đổi tần số, từ đó thay đổi tốc độ bơm, từ đó việc kiểm soát áp lực trên đường ống trở nên dễ dàng.
- Ưu điểm: giá thành đầu tư thấp.
- Nhược điểm:
+ Khi biến tần hỏng không có phương án điều khiển dự phòng.
+ Nếu lượng nước đầu ra cần sử dụng nhiều hơn so với khi động chạy 100% tải thì không đủ lượng nước cung cấp.
2.2. Chế độ tăng cường/ sa thải.
- Nguyên lý hoạt động: Tương tự như chế độ điều khiển độc lập, tuy nhiên nếu 1 bơm đã hoạt động 100% công suất mà vẫn không đáp ứng được nhu cầu, biến tần tự động gọi lần lượt các bơm khác chạy điện lưới trực tiếp vào hệ thống cho tới khi đáp ứng nhu cầu đầu ra. Nếu lượng nước đầu ra đã ổn định, biến tần sẽ tự động nhả lần lượt các bơm khỏi hệ thống, sao cho đáp ứng vừa đủ nhu cầu đầu ra. Nếu vẫn còn dư biến tần sẽ tự động giảm tốc độ bơm và duy trì ở một tần sối nhất định đã cài đặt trước đó.
- Ưu điểm: giá thành đầu tư thấp, các bơm không nhất thiết phải cùng hãng.
- Nhược điểm:
+ Bơm chính luôn chạy, chỉ luân phiên các bơm phụ gây mất cân bằng thời gian vận hàng các bơm
+ Các bơm phụ dùng trực tiếp điện lưới (Khởi động trực tiếp, khởi động mềm,..), khi hoạt động sẽ chỉ hoạt động ở mức cố định dẫn đến không tiết kiệm điện năng nhiều, áp suất đầu ra có thể dư so với nhu cầu.
+ Khi biến tần hỏng không có phương án điều khiển dự phòng.
2.3. Chế độ điều khiển đa bơm
- Nguyên lý hoạt động: Mỗi một máy bơm được nối với một bộ biến tần trong đó có một biến tần là Master, các biến tầng khác là SLAVE. Với việc hỗ trợ chức năng điều khiển PID, biến tần đóng vai trò MASTER sẽ nhận tín hiệu Analog (Dòng hoặc áp) từ cảm biến áp suất (Được gắn trên đường ống chính) đưa về, từ đó tác động đến các biến tần SLAVE để thay đổi tần số từ đó thay đổi tốc độ bơm, vì thế việc khống chế áp lực trên đường ống trở nên dễ dàng hơn.
- Ưu điểm:
+ Bình đẳng về vai trò hoạt động của bơm . Chọn bơm nào làm việc MASTER cũng được, các bơn phụ không phải chạy 100% công suất như các phương án trước đó. Từ đó luân phiên được thời gian hoạt động của tất cả các bơm. Tiết kiệm nhiều năng lượng hơn.
+ Các bơm không nhất thiết phải cùng công suất, cùng hãng.
+ Khi 1 trong các biến tần bị lỗi thì có phương án dự phòng để điều khiển các bơm còn lại.
+ Đảm bảo giá trị đầu ra theo mong muốn dựa vào tín hiệu được phản hồi về tất cả các biến tần.
- Nhược điểm:
+ Chi phí đầu tư ban đầu cao
III. Tủ điện điều khiển máy bơm do Hợp Kỹ sản xuất.
1. Thiết bị thường sử dụng.
- Dùng PLC lập trình để điều khiển biến tần, chương trình viết theo nhu cầu và quy trình vận hành hoặc theo đề xuất của nhà máy. PLC sử dụng thương hiệu Mitsubishi, Wecon,…
- Sử dụng biến tần thương hiệu ENC.
- Sử dụng thiết bị đóng cắt, nút nhấn, đèn, cảm biến theo yêu cầu của nhà máy: Mitsubishi, schneider, LS, Chint, Omron, Carlo Gavazzi…
2. Tư vấn thiết kế.
Liên hệ ngay với Hợp Kỹ nếu Quý khách hàng đang có nhu cầu điều khiển hệ thống bơm của mình. Hợp Kỹ sẽ tư vấn và lên phương án cụ thể từng bước thực hiện để đảm bảo không ảnh hưởng đến quy trình sản xuất cũng như sử dụng của quý khách hàng. Chân thành cảm ơn!
_________________________________________
Liên hệ với chúng tôi để được tư vấn và hỗ trợ:
𝐇𝐨̛̣𝐩 𝐊𝐲̃ 𝐈𝐨𝐓 & 𝐀𝐮𝐭𝐨𝐦𝐚𝐭𝐢𝐨𝐧
🏢 126 Triệu Nữ Vương, Hải Châu, Đà Nẵng
☎️ Hotline: 0944 376 859 (Mr.Thông)
Kinh doanh: 0911 770 769 (Mr.Thịnh)
🌐 Website: www.hopky-automation.vn
📮 Mail: [email protected]
