Trang chủ Sinh viên & Tuổi trẻ Sinh viên & Tuổi trẻ Những lỗi phổ biến trong thiết kế truyền động bơm nước với hệ điều khiển “relays” của kỹ sư trẻ ngành kỹ thuật điều khiển

Những lỗi phổ biến trong thiết kế truyền động bơm nước với hệ điều khiển “relays” của kỹ sư trẻ ngành kỹ thuật điều khiển

1. Đặt vấn đề
Qua một thời gian dài ở cương vị công tác thẩm định các thiết kế truyền động điện bơm (nước cấp-nước thải-điều áp-nước lạnh điều hòa) cho các tòa nhà cao tầng với các tác giả là các kỹ sư ở lứa tuổi trên, dưới ba mươi, được đào tạo chính quy về chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển. Người viết bài nhận thấy là hầu hết các hệ điều khiển “relays” trong các hệ truyền động bơm nước đều mắc những lỗi mà có thể được coi là cơ bản của người kỹ sư điều khiển, và rất “tâm tư” đặt câu hỏi cho vấn đề này.

Trong một “chừng mực” nào đó, có thể thấy một phần nguyên nhân là do phương pháp đào tạo đại học hiện nay của ngành Kỹ thuật điều khiển có “vấn đề”. Phương pháp “biến quá trình đào tạo thành tự đào tạo” thông qua tự học trên cơ sở đọc sách và trả thi theo hình thức vấn đáp hai thầy/trò cho tất cả các môn cơ bản và kỹ thuật đã không còn là bắt buộc,… phải chăng đã “góp phần” tạo ra hiện tượng “lắc đầu ngán ngẩm” khi thẩm định thiết kế.
Trong khuôn khổ bài viết, người viết bài sẽ nêu một số lỗi tương đối điển hình trong các hệ  điều khiển “ relays” cho truyền động bơm nước của tòa nhà cao tầng và những chỉnh sửa cho lỗi tương ứng.

H.1 Sơ đồ nguyên lý (không đúng) hiển thị chọn chế độ điều khiển

2. Nội dung
2.1 Lỗi đèn hiển thị chế độ làm việc
Một yêu cầu bắt buộc với điều khiển hệ truyền động bơm nước là phải có hai chế độ hoạt động: Tự động/Bằng tay. Điều này đơn giản được thực hiện bới một công tắc (SW) có hai vị trí là AUTO/MAN. Các kỹ sư trẻ ngành kỹ thuật điều khiển đều biết và phổ biến thiết kế như H.1.
Trong đó:
- Các Relays RL/A và RL/M có chức năng cấp nguồn cho các mạch điều khiển trong các chế độ điều khiển AUTO hay MAN;
- Các đèn L/A và L/M hiển thi chế độ điều khiển;
- Công tắc SW là để chọn chế độ điều khiển.

H. 2 Sơ đồ nguyên lý (chính xác) hiển thị chọn chế độ điều khiển

Và các kỹ sư trẻ đều hiểu một cách đơn giản rằng: mạch đèn hiển thị chế độ điều khiển như H.1 là nếu công tắc xoay SW ở vị trí nào thì mạch điều khiển của hệ thống sẽ sẵn sàng làm việc. Giả định rằng, nếu các relays RL/A hoặc RL/M bị “sút dây” thì đương nhiên đèn hiển thị chế độ điều khiển vẫn sáng khi công tắc SW ở vị trí tương ứng mà mạch điều khiển tương ứng với chế độ điều khiển đã chọn sẽ không có nguồn, và sẽ không sẵn sàng hoạt động. Với cách đấu dây đèn hiển thị như H.1 thì bản chất các đèn chỉ hiển thị vị trí AUTO hay MAN của SW mà thôi, chưa hiển thị được mạch điều khiển ở chế độ AUTO hay MAN đã sẵn sàng hoạt động? (cụ thể là nguồn nuôi cho mạch đã có?). Nguyên nhân xảy ra lỗi này có thể do “Đào tạo tư duy” trong quá trình học không được thầy “vặn vẹo” khi thi, và đúng phải là H.2.
Ở H.2, rõ ràng rằng khi công tắc SW ở vị trí nào, nếu relays tương ứng còn “tốt” thì đèn hiển thị tương ứng sẽ sáng và mạch điều khiển ở chế độ điều khiển được chọn nhất định có nguồn cấp cho nó sẵn sàng hoạt động.
2.2 Lỗi sử dụng “Relays” thời gian-trung gian để thiết lập mạch điều khiển chạy luân phiên cho nhiều bơm
Một yêu cầu nâng cao tuổi thọ của bơm trong hệ truyền động nhiều bơm của tòa nhà cao tầng là phải thiết lập chế độ chạy luân phiên giữa các bơm trong chế độ AUTO. Để thực hiện chế độ này có thể thuần sử dụng các “Relays” trung gian và thời gian hoặc dùng một biến tần. Trong thực  tế, thường sử dụng các “Relays” trung gian và thời gian cho hệ bơm nước cấp, dùng biến tần cho hệ bơm điều áp của hệ bơm nước lanh thuộc điều hòa trung tâm  hoặc bơm nước cấp cho các tầng cao từ bể nước cấp đặt trên sân thượng.

H. 3 Sơ đồ nguyên lý (không đúng) điều khiển chạy luân phiên 2 bơm
H. 4 Sơ đồ nguyên lý ( chính xác) điều khiển chạy luân phiên 2 bơm

Sơ đồ nguyên lý (không đúng) thường được các kỹ sư trẻ thiết kế cho điều khiển chạy luân phiên của hai bơm nước cấp như H.3. Trong đó:
- Cặp tiếp điểm L.RL là của relays mức nước trong bồn/bể nước (đơn giản là dùng cảm biến mức dạng phao cơ);
- Các relays thời gian T2/01 và T2/02 là các relay định thwoif gian chạy của từng bơm;
- Cặp tiếp điểm RL/A là của relays đặt hệ thống điều khiển ở chế độ AUTO.
 Thực tế, việc thực hiện luân chuyển bơm 1 và bơm 2 chạy là vẫn thực hiện được. Song, khi vận hành ở chế độ MAN thì mạch điều khiển luân phiên chạy vẫn hoạt động do vẫn tồn tại nguồn tại cặp tiếp điểm thường đóng của relays T2/01.
Sơ đồ nguyên lý (chính xác) có khắc phục thiếu sót trên là H.4, sử dụng các cặp tiếp điểm thường đóng của “Relays” RL/M để cách ly mạch điều khiển chạy luân phiên với nguồn điện áp xuất hiện trên cuộn hút của khởi động từ khi chạy trong chế độ MAN.

2. 3 Lỗi thiết kế sơ đồ 1 sợi cho hệ hơn 1 bơm chạy luân phiên dùng biến tần (VSD)
Hệ bơm với số bơm nhiều hơn một có chế độ chạy luân phiên sử dụng biến tần thường được thiết kế cho hệ bơm nước lạnh của hệ điều hòa không khí dùng Chiller và hệ bơm cấp nước sạch có điều áp. Sơ đồ 1 sợi cho nguyên lý hoạt động chạy luân phiên 2 bơm dùng biến tần thường được các kỹ sư trẻ ngành Kỹ thuật điều khiển thiết kế như H.5.
Với các chú ý sau để thấy sự bất cập:
- CC là mạch điều khiển có nêu rõ hệ thống có hai chế độ điều khiển là AUTO và MAN;
- Mạch một sợi không thể hiện rõ trong chế độ điều khiển bằng tay MAN thì biến tần VSD có tham gia cấp điện cho hai bơm?
Với cách thiết kế như thế này, các nhà thầu và chủ đầu tư sẽ có cách tính khối lượng (thiết bị đóng cắt,…) khác nhau và ai cũng có lý. Nhà thầu giỏi sẽ quan tâm đến tận cùng của sự hoạt động và báo giá – thi công theo nguyên tắc đảm bảo chất lượng hoạt động, nhà thầu kém báo giá và thi công theo sơ đồ đã có trong mời thầu và sẽ “cãi được” khi nghiệm thu không đạt yêu cầu.

H. 5 Sơ đồ nguyên lý ( không đúng) 1 sợi cấp điện 2 bơm
H.6 Sơ đồ nguyên lý (chính xác) 1 sợi cấp điện 2 bơm

Còn tư vấn giám sát “không biết thế nào mà lần” để nghiệm thu chất lượng cho dù có thuyết minh kỹ thuật (không phù hợp với bản vẽ và không mang tính hiện thực).
Theo người viết bài thì lỗi là do thiết kế thể hiện ở bản vẽ, mà bản chất là các kỹ sư trẻ không “sâu sắc” về chế độ hoạt động MAN. Một chế độ làm việc vô cùng hữu ích cho người vận hành hệ thống sau khi đưa vào sử dụng. Ở chế độ này, bắt buộc phải loại VSD ra khỏi chức năng cấp điện. Điều này đồng nghĩa thiết kế thiếu một loạt các khí cụ đóng/cắt động lực, và đi kèm với nó là mạch CC sẽ trở lên phức tạp hơn nhiều.
Người viết bài đã từng phải giải quyết tranh chấp về giá trị khối lượng thi công và xử lý kỹ thuật do hệ thống bơm nước lạnh dùng 3 bơm có sử dụng VSD ổn định áp lực nước lạnh và chạy luân phiên,  khi chạy luôn xảy ra sự cố. Giải pháp cuối cùng các bên chấp nhận sau một số giờ phân tích kỹ thuật là dỡ bỏ tủ điện, chế tạo lại theo thiết kế mới. Thiết kế này có Sơ đồ cơ bản về  nguyên lý 1 sợi cho 2 bơm như H.6.


3. Kết luận
Với 3 ví dụ trong khuôn khổ của bài báo mà người viết bài này cảm nhận từ những trải nghiệm trong công tác của mình. Hy vọng nêu lên một phần bất cập về “chất lượng tư duy” của các kỹ sư trẻ ngành điều khiển tự động. Những lỗi không đáng có này, nếu nhận thức sâu sắc và có thời gian tiếp xúc trực tiếp với các kỹ sư trẻ làm công tác thiết kế, mới thấy chất lượng đào tạo đại học cho ra sản phẩm có chất lượng tư duy tốt về nghiên cứu đặc tính hoạt động của đối tượng được điều khiển và logic điều khiển đang thực sự có vấn đề.
Bài viết không có tham vọng đề xuất những gì mang tính “cao, xa” trong góp ý cho đào tạo đại học, mà chỉ hy vọng bạn đọc: nếu là giảng viên đại học thì cũng có thể rút ra được một ít “gì đấy” trong giảng môn Truyền động điện, nếu là sinh viên-kỹ sư trẻ thì có thể thấy ở đây một chút kinh nghiệm-kiên thức cơ bản phục vụ cho công tác chuyên môn của bản thân.

TS. Nguyễn Tiến Dũng Hội Tự động hóa Viêt Nam

Số 159 (5/2014)♦Tạp chí tự động hóa ngày nay


Tin cũ hơn: