Dự án tủ điều khiển 3 bơm luân phiên điều áp 30kW tại Quảng Ninh

Nội dung bài viêt

Hoàng Gia Automation đã hoàn thiện và bàn giao 1 tủ điều khiển 3 bơm luân phiên điều áp 30kW cho một công ty đóng tàu tại Quảng Ninh trong thời gian 1 tuần.

Tủ được thiết kế với hệ thống điều khiển gồm 3 biến tần INVT GD270-030-4 30kW, PLC INVT IVC1L-1614MAR1, module IVC1-2AD và cảm biến áp suất Huba 520.

Bên cạnh phần điều khiển, tủ được tích hợp hệ thống đóng cắt, bảo vệ điện, cuộn kháng đầu ra biến tần, kiểm soát nhiệt độ và làm mát. Cấu hình này hướng đến việc điều khiển 3 bơm theo yêu cầu áp suất và tổ chức thứ tự vận hành giữa các bơm.

Thông tin dự án

Hạng mục	Thông tin
Khách hàng	Công ty đóng tàu tại Quảng Ninh
Hạng mục	Tủ điều khiển 3 bơm luân phiên điều áp
Công suất biến tần	30kW/biến tần
Số lượng tủ	1 tủ
Thời gian thực hiện	1 tuần
Tình trạng	Đã hoàn thiện và bàn giao
Đơn vị thực hiện	Hoàng Gia Automation

Thông tin về công suất và thiết bị được tổng hợp từ danh sách thiết bị của tủ.

Bài toán đặt ra khi thiết kế tủ điều khiển 3 bơm

Hệ thống cần một cấu hình điều khiển có khả năng phối hợp 3 bơm, theo dõi áp suất và thay đổi trạng thái vận hành theo yêu cầu của hệ thống.

Với hệ thống nhiều bơm, tủ điều khiển cần giải quyết đồng thời nhiều nhiệm vụ:

Điều khiển từng bơm.
Điều chỉnh tốc độ động cơ thông qua biến tần.
Nhận tín hiệu áp suất.
Điều khiển theo chế độ tự động.
Thực hiện logic luân phiên.
Đóng/cắt các nhánh điện.
Bảo vệ khi có sự cố.
Kiểm soát nhiệt độ bên trong tủ.

Thay vì chỉ tập trung vào một thiết bị riêng lẻ, cấu hình được xây dựng theo hướng PLC + cảm biến + biến tần + thiết bị đóng cắt và bảo vệ.

Đây là nền tảng để hệ thống thực hiện logic điều khiển nhiều bơm.

Cấu hình tủ điều khiển 3 bơm 30kW

Tủ sử dụng 3 biến tần INVT GD270-030-4 cùng PLC INVT và cảm biến áp suất để xây dựng hệ thống điều khiển 3 bơm.

Các thiết bị chính gồm:

Thiết bị	Model/Thông số	SL
Biến tần	INVT GD270-030-4 – 30kW – 3P 380V	3
PLC	INVT IVC1L-1614MAR1	1
Module	INVT IVC1-2AD	1
Cảm biến áp suất	Huba 520.930S031301 – 0–10 Bar	1
Cuộn kháng AC	Fushin – 65A – 30kW	3
MCCB tổng	LS ABN403c – 350A	1
MCCB nhánh	LS ABN203c – 125A	3
Relay bảo vệ	Selec 600VPR	1
Bộ điều khiển nhiệt	Leipole JWT6011F	1
Quạt làm mát	200mm	2
Lọc bụi	ZL-804	2
Nút dừng khẩn cấp	Idec YW1B – 1NC	1

Ngoài ra, tủ còn có relay trung gian, nguồn 24VDC, đèn báo, nút nhấn, công tắc chọn chế độ, cầu đấu và hệ thống dây dẫn theo BOM.

Vỏ tủ

Tủ có kích thước 2100 × 1000 × 400mm, sử dụng tôn dày 1,5mm và chân đế cao 150mm theo danh sách thiết bị.

Cấu trúc vỏ tủ được bố trí để chứa hệ thống biến tần, PLC, thiết bị đóng cắt, thiết bị bảo vệ và các thành phần phụ trợ.

3 biến tần INVT GD270-030-4 đảm nhiệm vai trò gì?

Cấu hình sử dụng 3 biến tần INVT GD270-030-4, mỗi biến tần có công suất 30kW và điện áp 3 pha 380V.

Ba biến tần tạo thành ba nhánh điều khiển cho hệ thống bơm.

Có thể hình dung cấu trúc:

Bơm 1 → Biến tần 1

Bơm 2 → Biến tần 2

Bơm 3 → Biến tần 3

Cách bố trí này cho phép từng nhánh bơm có biến tần điều khiển riêng theo cấu hình của tủ.

Điểm cần lưu ý là 30kW là công suất của mỗi biến tần trong BOM, không nên hiểu là công suất tổng của toàn hệ thống.

Việc lựa chọn biến tần thực tế vẫn cần căn cứ vào công suất và dòng định mức của từng động cơ.

PLC INVT và cảm biến áp suất phối hợp điều khiển như thế nào?

PLC INVT IVC1L-1614MAR1 đóng vai trò xử lý trung tâm, tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến áp suất và thực hiện logic điều khiển hệ thống.

Cấu hình sử dụng module IVC1-2AD để mở rộng kết nối tín hiệu.

Cảm biến Huba 520.930S031301 có dải đo 0–10 Bar.

Chuỗi điều khiển có thể mô tả:

Cảm biến Huba 520 → IVC1-2AD → PLC → Biến tần → Bơm

PLC tiếp nhận thông tin từ cảm biến và xử lý theo chương trình điều khiển.

Trong chế độ tự động, tín hiệu áp suất là cơ sở để hệ thống điều chỉnh hoạt động của các bơm.

Nguyên lý điều khiển 3 bơm luân phiên điều áp

Hệ thống kết hợp điều khiển tốc độ và logic đóng/cắt bơm để đáp ứng sự thay đổi của tải.

Khi nhu cầu thấp, số lượng bơm hoạt động có thể được duy trì ở mức phù hợp.

Khi tải tăng, hệ thống có thể tăng hoạt động của bơm và đưa thêm bơm vào theo logic được lập trình.

Khi tải giảm, hệ thống thực hiện quá trình ngược lại.

Theo tài liệu vận hành của cấu hình tủ, khi biến tần gần đạt tần số tối đa nhưng áp suất vẫn chưa đủ, hệ thống sẽ đóng thêm bơm. Khi tải giảm, các bơm được ngắt theo thứ tự ngược lại. fileciteturn2file0

Điểm này giúp hệ thống không vận hành cố định cùng một số lượng bơm trong mọi trạng thái tải.

Logic luân phiên giúp thay đổi thứ tự vận hành

Chức năng luân phiên thay đổi bơm được ưu tiên sau mỗi chu kỳ vận hành.

Ví dụ theo logic được thể hiện trong tài liệu:

Chu kỳ	Thứ tự
Lần 1	P1 → P2 → P3
Lần 2	P2 → P3 → P1
Lần 3	P3 → P1 → P2

Cơ chế này giúp phân bổ thứ tự vận hành giữa các bơm.

Thay vì một bơm luôn giữ vị trí ưu tiên, các bơm lần lượt thay đổi vị trí theo chu kỳ.

Tủ có chế độ AUTO và MANUAL

Ngoài khả năng vận hành tự động, hệ thống còn có chế độ MANUAL để người vận hành điều khiển từng bơm.

Trong chế độ AUTO, PLC thực hiện logic điều khiển theo chương trình.

Trong chế độ MANUAL, người vận hành có thể chủ động điều khiển từng bơm.

Theo tài liệu hướng dẫn:

PBL03/PBL04 điều khiển bơm 1.
PBL05/PBL06 điều khiển bơm 2.
PBL07/PBL08 điều khiển bơm 3.

Ở MANUAL, hệ thống không sử dụng PID, không tự động tăng tải và không thực hiện luân phiên bơm.

Việc có hai phương thức vận hành giúp người sử dụng có thể chuyển đổi giữa điều khiển tự động và điều khiển riêng từng bơm.

Cuộn kháng AC được bố trí cho cả 3 biến tần

Mỗi biến tần trong cấu hình đều có một cuộn kháng AC 65A – 30kW ở phía đầu ra.

BOM ghi nhận 3 cuộn kháng Fushin 65A – 30kW.

Theo tài liệu kỹ thuật, cuộn kháng đầu ra được lắp giữa biến tần và động cơ để:

Hạn chế xung điện áp đỉnh.
Hỗ trợ bảo vệ lớp cách điện động cơ.
Giảm nhiễu và sóng hài.
Hỗ trợ khi khoảng cách cáp giữa biến tần và motor dài.
Hỗ trợ giảm sụt áp và dòng rò. fileciteturn2file0

Việc bố trí cuộn kháng cho từng nhánh là một phần trong cấu hình bảo vệ phía đầu ra biến tần.

Hệ thống bảo vệ điện của tủ

Tủ được thiết kế với nhiều thiết bị đóng cắt và bảo vệ cho nguồn tổng, nguồn nhánh và trạng thái pha.

MCCB tổng 350A

Tủ sử dụng LS ABN403c 350A làm MCCB tổng.

3 MCCB nhánh 125A

Mỗi nhánh sử dụng LS ABN203c 125A theo BOM.

Relay bảo vệ Selec 600VPR

Thiết bị có chức năng bảo vệ:

Mất pha.
Ngược pha.
Quá áp.
Thấp áp.

Nút dừng khẩn cấp

Tủ sử dụng Idec YW1B – 1NC cho chức năng dừng khẩn cấp.

Các thiết bị này tạo thành các lớp kiểm soát và bảo vệ khác nhau trong hệ thống. fileciteturn2file0

Kiểm soát nhiệt độ và bụi bên trong tủ

Hệ thống làm mát sử dụng bộ điều khiển nhiệt độ, 2 quạt 200mm và 2 tấm lọc bụi.

Các thiết bị gồm:

Leipole JWT6011F 1NO 220V.
2 quạt làm mát 200mm.
2 tấm lọc bụi ZL-804.

Bộ điều khiển nhiệt độ thực hiện nhiệm vụ điều khiển quạt theo điều kiện nhiệt độ trong tủ.

Có thể hình dung:

Nhiệt độ → JWT6011F → Quạt làm mát

Việc bổ sung hệ thống làm mát và lọc bụi giúp cấu hình tủ có thêm giải pháp kiểm soát môi trường bên trong.

Bảng đối chiếu yêu cầu và giải pháp kỹ thuật

Cấu hình thực tế cho thấy mỗi yêu cầu của hệ thống được giải quyết bởi một nhóm thiết bị hoặc logic riêng.

Yêu cầu	Giải pháp
Điều khiển 3 bơm	3 biến tần INVT GD270-030-4
Điều chỉnh tốc độ	Biến tần INVT GD270
Xử lý logic	PLC INVT IVC1L-1614MAR1
Nhận tín hiệu áp suất	Huba 520 + IVC1-2AD
Điều áp	Logic điều khiển theo tín hiệu áp suất
Luân phiên	Logic thay đổi thứ tự P1/P2/P3
Đóng/cắt nguồn	MCCB tổng + MCCB nhánh
Bảo vệ pha/điện áp	Selec 600VPR
Bảo vệ đầu ra	3 AC Reactor 65A–30kW
Dừng khẩn cấp	Idec YW1B
Kiểm soát nhiệt	JWT6011F
Làm mát	2 quạt 200mm
Hạn chế bụi	2 bộ lọc ZL-804

Đây là phần thể hiện rõ nhất mối liên hệ giữa yêu cầu vận hành và cấu hình thiết bị của tủ.

Hoàng Gia Automation thực hiện dự án trong 1 tuần

Tủ được hoàn thiện trong thời gian 1 tuần và đã bàn giao cho khách hàng tại Quảng Ninh.

Với hạng mục này, thông tin được xác nhận gồm:

Số lượng: 1 tủ.
Khách hàng: Công ty đóng tàu tại Quảng Ninh.
Thời gian thực hiện: 1 tuần.
Trạng thái: Đã hoàn thiện và bàn giao.

Các thông tin chi tiết về từng công đoạn như khảo sát, thiết kế, gia công, đấu nối, lập trình hay chạy thử chưa được cung cấp đầy đủ, vì vậy không đưa thêm các công đoạn này vào bài như những dữ kiện đã xác nhận.

Những điểm cần lưu ý khi thiết kế tủ điều khiển 3 bơm

Không nên lấy nguyên một cấu hình tủ để áp dụng cho mọi hệ thống 3 bơm.

Trước khi thiết kế cần xác định:

Công suất từng động cơ.
Dòng định mức từng motor.
Số lượng bơm.
Dải áp suất cần điều khiển.
Loại cảm biến và tín hiệu phản hồi.
Phương thức điều khiển.
Logic tăng/giảm bơm.
Yêu cầu luân phiên.
Thiết bị bảo vệ.
Điều kiện nhiệt độ và bụi.
Kích thước và phương án bố trí tủ.

Đây cũng là lý do BOM và sơ đồ điều khiển cần được xây dựng dựa trên yêu cầu thực tế của từng hệ thống, thay vì chỉ lựa chọn thiết bị theo công suất.

Kết quả của hạng mục

Hạng mục đã được hoàn thiện với 1 tủ điều khiển 3 bơm luân phiên điều áp 30kW và bàn giao cho khách hàng là công ty đóng tàu tại Quảng Ninh.

Về cấu hình, tủ đã được xây dựng với:

3 biến tần INVT GD270-030-4 30kW.
PLC INVT IVC1L-1614MAR1.
Module IVC1-2AD.
Cảm biến Huba 520 0–10 Bar.
3 cuộn kháng AC 65A–30kW.
Hệ thống MCCB tổng và MCCB nhánh.
Relay bảo vệ Selec.
E-STOP.
Hệ thống kiểm soát nhiệt và làm mát. fileciteturn2file0

Thời gian thực hiện 1 tuần và trạng thái cuối cùng của hạng mục là đã bàn giao.

Do chưa có số liệu nghiệm thu về áp suất, điện năng, hiệu suất hoặc mức tiết kiệm, bài viết không đưa ra các con số kết quả chưa được xác nhận.

Kết luận

Dự án tủ điều khiển 3 bơm luân phiên điều áp 30kW cho công ty đóng tàu tại Quảng Ninh là một cấu hình kết hợp giữa PLC, cảm biến áp suất, 3 biến tần và hệ thống bảo vệ – phụ trợ. Hoàng Gia Automation cung cấp và triển khai giải pháp tủ điện điều khiển và tự động hóa cho hệ thống bơm, từ thiết kế cấu hình, lập trình điều khiển đến lắp đặt và bàn giao.

Điểm đáng chú ý của cấu hình nằm ở sự phối hợp giữa:

3 × INVT GD270 30kW
→ PLC INVT IVC1L-1614MAR1
→ Huba 520 0–10 Bar
→ Điều khiển áp suất
→ Luân phiên 3 bơm
→ Bảo vệ + làm mát tủ.

Hạng mục được hoàn thiện trong 1 tuần, với 1 tủ, và đã được bàn giao cho khách hàng tại Quảng Ninh.

Nếu doanh nghiệp đang tìm hiểu về thiết kế tủ điều khiển bơm, tủ điện tự động hóa hoặc hệ thống điều khiển sử dụng biến tần, có thể tham khảo thêm các giải pháp của Hoàng Gia Automation.