Chương II: Trạm Bơm Cấp Nước

Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 5

CHƯƠNG II:

TRẠM BƠM CẤP NƯỚC

2.1- GIỚI THIỆU

Chúng ta luôn bắt gặp những hệ thống bơm nước tuần hoàn trong các nhà máy sản

xuất 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.

Hình 2.1: Trạm bơm cấp nước

Việc nghiên cứu sử dụng hiểu quả nguồn điện năng cung cấp cho một nhóm phụ tải

công suất lớn và có đặc tính dao động như vậy được quan tâm rất nhiều, nhất là trong bối

cảnh hiện nay khi tiêu chí tiết kiệm điện năng luôn được đề cập đến trong các dự án lớn.

2.2- THỰC TRẠNG VÀ NHU CẦU

Do nhu cầu sử dụng nước của các hộ tiêu thụ nước (cơ quan, gia đình, nhà hàng,

khách sạn,…) rất khác nhau trong những thời điểm của ngày (cao điểm và thấp điểm tùy

thuộc vào nhu cầu sử dụng nước của hộ tiêu thụ), yêu cầu đặt ra là phải giải quyết được việc

tự động ổn định áp suất trên đường ống cấp nước và tiết kiệm năng lượng cho hệ thống.

www.dienvietnam.vn

Chương II: Trạm Bơm Cấp Nước

Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 6

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 một số bất lợi sau:

Áp lực nước trong hệ thống đoi khi tăng quá cao không cần thiết, một 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.

2.3- VẤN ĐỀ ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG

Các trạm bơm nước phổ biến hiện nay đều được thiết kế theo phương pháp truyền

thống với những đặc điểm chính:

Trạm thường có tối thiểu 2 bơm, 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.

Trong quá trình trạm bơm hoạt động, thường luôn luôn để một bơm ở chế độ dừng

(mang tính dự phòng).

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 hoặc nhiều bơm).

Việc thay đổi áp suất trên đường ống bằng valve hay tắt/mở các bơm có các nhược điểm:

Các bơm vẫn chạy đầy tải và liên tục, điều này gây lãng phí năng lượng điện vì có

những thời điểm nhu cầu sử dụng nước giảm xuống thì bơm chỉ cần chạy

50 ÷ 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 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 sử dụng nước tăng lên, chi phí đầu tư sẽ tăng lên

do phải tăng số lượng bơm.

Khó kiểm soát áp lực nước làm ảnh hưởng tuổi thọ của đường ống, ảnh hưởng tuổi

thọ các mối nối.

2.4- ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT 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 trong dân dụng, hiện nay trên thị trường xuất hiện một số dòng biến tần được thiết

kế đặc biệt như CHV 160 (hãng INVT), AVT61 (hãng Altivar) …

2.4.1- Nguyên lý làm việc

Quá trình điều khiển chủ yếu được thực hiện từ PLC. PLC nhận tín hiệu analog từ cảm

biến áp suất (được gắn trên đường ống chính) đưa về, sau khi PLC sử lý tín hiệu đó bằng

www.dienvietnam.vn

Chương II: Trạm Bơm Cấp Nước

Đồ Án Tốt Nghiệp Trang 7

logic mờ, PLC sẽ ra quyết định điều khiển biến tần bằng tín hiệu analog ở ngõ ra; biến tần sẽ

tự động thay đổi tần số theo tín hiệu analog đó, từ đó thay đổi tốc độ bơm, vì thế việc khống

chế áp lực trên đường ống trở nên dễ dàng hơn nhiều.

Khi nhu cầu sử dụng nước cao, thì biến tần sẽ tự động điều khiển động cơ quay ở tốc

độ cao để duy trì áp suất. Ngược lại khi nhu cầu sử 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.

Hình 2.2: Nguyên lý hệ thống bơm điều áp

2.4.2- Ưu điểm của phương pháp dùng biến tần cho hệ thống bơm điều áp

So với phương pháp truyền thống, phương pháp dùng biến tần cho hệ thống bơm điều

áp có những ưu điểm:

Việc điều chỉnh áp lực trên đường ống hoàn toàn tự động, tiết kiệm được chi phí

nhân công.

Hệ thống bơm được điều khiển hoàn toàn tự động, tốc độ bơm có thể thay đổi một

cách linh hoạt.

Áp suất toàn hệ thống không đổi với mọi lưu lượng.

Dòng khởi động được hạn chế sẽ không gây sụt áp khi khởi động, giảm tổn hại cho

động cơ về mặt cơ khí, cho hệ thống truyền động cũng như về mặt điện.

Tiết kiệm năng lượng khi nhu cầu xử dụng thay đổi nhiều.

www.dienvietnam.vn