Điều khiển bơm với biến tần

1.Đặt vấn đề :
-Nhu cầu sử dụng nước trong khu công nghiệp, khu dân cư rất khác nhau trong các thời điểm của ngày (cao điềm và thấp điểm), yêu cầu đặt ra là phải giải quyết được việc tự động ổn định áp suất trên đường ống nước cấp và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống cấp nước.
-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. Tuy nhiên điều này dẫn đến 1 số bất lợi sau:
+ Áp lực nước trong hệ thống đôi khi tăng quá cao không cần thiết, 1 số thời điểm nhu cầu sử dụng nước giảm xuống nhưng hệ thống bơm vẫn chạy đầy tải. Điều này gây lãng phí năng lượng rất lớn.
+ Các bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ cơ khí.

2.Vấn đề điều khiển lưu lượng của bơm
Các trạm bơm mước phổ biến hiện nay đều được thiết kế theo phương pháp truyền thống với những đặc điểm chính sau:
+ Trạm thường có tối thiểu 2 bơm trở lên, cùng cấp nước vào một đường ống chính.
+ Các bơm được khởi động trực tiếp hoặc sao/tam giác và tất cả các động cơ đều hoạt động ở tốc độ định mức.(50Hz, 1450 v/p).
+ Trong quá trình trạm bơm hoạt động, thường luôn luôn để một bơm ở chế độ dừng (mang tính dự phòng)
-Việc điều chỉnh áp lực (hoặc lưu lượng) trên đường ống chính được thực hiện bằng 2 cách:
+ Thay đổi góc mở các van (van tay hoặc van điện) trong trường hợp sự thay đổi áp lực ở khoảng cho phép.
+Trường hợp áp lực vẫn thiếu hoặc thừa ta có thể ngắt hoặc đóng thêm bơm (có thể là một bơm, hoặc nhiều hơn) .
(*) Nhược điểm của phương pháp thay đổi áp lực trên đường ống bằng valve hay tắt/mở bơm:
+ Các bơm vẫn chạy đầy tải và liên tục, điều này gây lãng phí năng lượng điện vì có những thời điểm nhu cầu xử dụng nước giảm xuống thì bơm chỉ cần chạy 50% hay 60% công suất là đã đáp ứng được.
+ Việc vận hành khó khăn và tốn chi phí nhân công vì phải cần công nhân vận hành trực tiếp để điều khiển góc mở valve hoặc tắt mở bơm.
+ Các bơm phải chạy liên tục dẫn đến giảm tuổi thọ phần cơ khí.
+ Khi thay đổi hệ thống hoặc nhu cầu xử dụng nước tăng lên, chi phí đầu tư sẽ tăng lên do phải tăng số lượng bơm, trong khi với biến tần, ta chỉ cần cài áp lực mong muốn trên biến tần là đáp ứng được, với điều kiện đường ống chịu được áp lực này.
+ Khó kiểm soát áp lực nước làm ảnh hưởng tuổi thọ đường ống, ảnh hưởng tuổi thọ các mối nối.

3. Điều khiển áp lực đường ống thông qua biến tần:
-Để đáp ứng được những yêu cầu về cấp nước với áp suất không đổi trong công nghiệp cũng như dân dụng, các biến tần chuyên dụng ngay nay đã tích hợp sẵn các bài toán điều khiển, người sử dụng chỉ việc nhập thông số kỹ thuật của hệ thống, như ABB có dòng biến tần ACQ810 chuyên dụng cho ngành nước.
a. Nguyên lý: với việc hỗ trợ chức năng điều khiển PID, biến tần sẽ nhận tín hiệu analog (dòng hoặc ap) từ sensor áp suất (được gắn trên đường ống chính) đưa về, biến tần sẽ tự động 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 rất nhiều.
– Khi nhu cầu xử dụng nước cao, cần áp lực trên đường ống cao thì biến tần sẽ tự động điều khiển động cơ quay ở tốc độ cao nhất để duy trì áp lực, ngược lại khi nhu cầu xử dụng nước thấp, cần áp lực thấp, biến tần sẽ điều khiển động cơ giảm tốc độ xuống hoặc dừng hẳn. Khi đó năng lượng điện được tiết kiệm.
b. Thực tế sử dụng : các biến tần chuyên dụng ngày nay cho phép chạy phối hợp nhiều bài toán, khả năng chạy song song không cần tới PLC điều khiển độc lập cao. Ví dụ dòng ACQ810 của ABB có thể phối hợp chạy luân phiên theo thời gian nhiều bơm, điều khiển độc lập tốc độ từng biến tần để đảm bảo các thông số chung trên đường ống bám theo giá trị đặt (về áp suất, lưu lượng …)

Các bài viết khác

Rơ le giám sát, bảo vệ cách điện động cơ trung, hạ thế Offline (trước khi đóng điện)

Rơ le giám sát, bảo vệ cách điện động cơ trung, hạ thế Offline (trước khi đóng điện)

Bạn có dám chắc trước khi đóng điện các động cơ (và cáp điện) tại các nhà máy công nghiệp, động cơ đó ko bị lỗi cách điện? Điều gì sẽ xẩy ra sau đó nếu động cơ đó (đặc biệt là động cơ lớn) không đảm bảo cách điện an toàn mà vẫn đóng … Continue reading Rơ le giám sát, bảo vệ cách điện động cơ trung, hạ thế Offline (trước khi đóng điện)

Hệ thống cấp nguồn liên tục qua UPS của Riello

Hệ thống cấp nguồn liên tục qua UPS của Riello

Dòng sản phẩm Multi Sentry (từ 10KVA ĐẾN 200KVA) của Riello là thiết bị lý tưởng để đảm bảo cấp nguồn liên tục cho một số khu vực đặc biệt như khu vực y tế, bảo vệ trung tâm dữ liệu và các hệ thống viễn thông, mạng CNTT trong các ứng dụng bệnh viện, trung … Continue reading Hệ thống cấp nguồn liên tục qua UPS của Riello

Biến tần trung thế ACS580, 200-6300 kW, 6-11 kV

Biến tần trung thế ACS580, 200-6300 kW, 6-11 kV

Biến tần trung thế ACS580 là một sản phẩm thuộc danh mục biến tần của ABB. Đây là dòng sản phẩm mới, có thiết kế đơn giản, linh hoạt dạng module. Biến tần có khả năng điều khiển một hệ thống rất nhiều những ứng dụng trong những ngành công nghiệp khác nhau nhưng lại … Continue reading Biến tần trung thế ACS580, 200-6300 kW, 6-11 kV

ACQ810 – Chuyên dụng cho ngành xử lý nước và nước thải

ACQ810 – Chuyên dụng cho ngành xử lý nước và nước thải

Biến tần ACQ810 kết hợp tất cả các chức năng thường mà người sử dụng bơm yêu cầu. Các tính năng chuyên cho bơm đảm bảo kiểm soát chính xác lưu lượng nước trong suốt chu trình xử lý nước, từ xử lý nước thô đến đầu cuối sử dụng nước và tới nơi xử lý nước thải.