Chức năng điều khiển mô-men được ABB phát triển cùng với các nhà sản xuất bơm để đảm bảo bơm được dừng một cách tốt nhất, loại bỏ“hiệu ứng búa nước” và tăng vọt áp suất trong hệ thống đường ống.
Hình 1: So sánh giữa điều khiển mô-men và sử dụng dốc điện áp thông thường
Vấn đề “hiệu ứng búa nước” trong đường ống
Một trong những thách thức lớn nhất trong các ứng dụng bơm là vấn đề dừng bơm. Áp suất nước cộng với ma sát cao trong hệ thống bơm và quán tính thấp của bơm khiến động cơ sẽ dừng rất nhanh khi bơm được dừng trực tiếp.
Điều này khiến cột nước bị dội ngược về và tác động vào các van đang đóng, khi đó áp lực sẽ được tạo ra thêm trong hệ thống đường ống. Hiện tượng này được gọi là “hiệu ứng búa nước” và nó phát ra những âm thanh va đập lớn cộng với sự rung lắc trong toàn hệ thống đường ống.
Lực được tạo ra bởi khối lượng nước làm đầy trong đường ống là rất lớn. Trong trường hợp bơm chỉ dừng một lần, nó chỉ tạo ra những âm thanh khó chịu. Tuy nhiên, nếu “hiệu ứng búa nước” xảy ra mỗi lần dừng động cơ, ngày này qua ngày khác, các van và các khớp nối đường ống sẽ bị ăn mòn một cách nhanh chóng. Khi đó, chi phí phát sinh cho bảo trì, sửa chữa hoặc thậm chí tạm dừng hoạt động hệ thống sẽ gia tăng rất cao.
Giải pháp để loại bỏ hiện tượng này là giảm dần dần lưu lượng nước trong hệ thống đường ống. Tuy nhiên, hiện nay nhiều hệ thống đường ống rất phức tạp, do đó, sẽ không đủ hiệu quả nếu ta chỉ dừng động cơ với khởi động mềm điều khiển bằng dốc điện áp. Mô-men động cơ cần được điều chỉnh để giảm dần lưu lượng nước trong đường ống một cách tối ưu nhất. Do đó, phương pháp điều khiển mô-men được phát triển và ứng dụng.
Hình 2: Thuật toán điều khiển mô-men
Điều khiển mô-men – Tối ưu hóa hoạt động dừng bơm
Các khởi động mềm thông thường thực hiện dừng mềm với dốc điện áp giảm tuyến tính từ điện áp hoạt động đến điện áp dừng động cơ. Tuy nhiên, khi giảm điện áp, động cơ sẽ tự bù, kéo dòng cao hơn từ hệ thống điện để duy trì tốc độ. Khi điện áp sẽ giảm vừa đủ, động cơ trở nên yếu đi rất nhanh và tốc độ cũng sẽ giảm rất nhanh. Với phương pháp này, bơm sẽ được dừng theo cách tốt hơn dừng trực tiếp. Tuy nhiên, nó vẫn chưa loại bỏ được hoàn toàn “hiện tượng búa nước“ trong hệ thống.
Hình 3 : Khởi động mềm PSE với điều khiển mô-men
Phương pháp điều khiển mô-men sử dụng thuật toán cao cấp, điều khiển mô-men động cơ trong quá trình khởi động và dừng động cơ. Chức năng này dựa trên vòng điều khiển kín trong đó cả điện áp và dòng điện được đo lường. Với số liệu này, mô-men của động cơ sẽ được tính toán liên tục với độ chính xác cao. Điện áp đầu ra cho động cơ khi đó sẽ được điều chỉnh để mô-men của động cơ được duy trì chính xác ở mức yêu cầu.
Tích hợp được thuật toán cao cấp để điều khiển mô-men động cơ là rất quan trọng để loại bỏ “hiệu ứng búa nước” trong quá trình dừng động cơ. Tuy nhiên, điều đó vẫn chưa đủ. Nhà sản xuất cần hiểu được động cơ và bơm thật sự đang hoạt động như thế nào và khi nào mô-men cần được giảm để loại bỏ “hiệu ứng búa nước”. ABB đã tham gia các hoạt động nghiên cứu cùng với các nhà sản xuất bơm trong một khoảng thời gian dài để hiểu được điều này. ABB đã thực hiện trên 1.000 lần kiểm tra và mô phỏng khác nhau với sự kết hợp hoạt động của bơm và động cơ để có thể đưa ra được phương pháp dừng hoàn hảo nhất cho hệ thống bơm.
Trái với tính phức tạp của chức năng điều khiển mô-men, thiết bị cần được thiết kế để sử dụng và cài đặt một cách dễ dàng nhất có thể. Sử dụng chức năng điều khiển mô-men trên khởi động mềm PSE và PST(B) của ABB, không cần thêm bất kì thông tin nào từ động cơ. Người sử dụng chỉ cần cài đặt có kích hoạt chức năng điều khiển mô-men hay không. Sử dụng các ứng dụng được ấn định sẵn trong khởi động mềm PST(B), chức năng điều khiển mô-men sẽ được kích hoạt khi chọn ứng dụng bơm.
Với mục tiêu mang giá trị và chất lượng tốt nhất đến khách hàng, khởi động mềm ABB được thiết kế và sản xuất theo những tiêu chuẩn hiện đại. Từ đó, các khởi động mềm ABB góp phần nâng cao độ ổn định cũng như tuổi thọ của hàng nghìn hệ thống bơm và đường ống trên toàn thế giới.
(Nguồn: automation.net.vn)
