Đề tài Giới thiệu chung về nhà máy nhiệt điện phả lại I

LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại ngày nay tự động hoá đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong hầu hết các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân. Đặc biệt là công nghiệp và sản xuất điện năng. Hệ thống điều chỉnh tự động đóng một vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu quả kinh tế và đảm bảo chất lượng sản phẩm đồng thời giải phóng sức lao động của con người. Đối với nhà máy nhiệt điện thì hệ thống điều chỉnh tự động đóng một vai trò then chốt trong quá trình sản điện năng. Điều chỉnh tự động nhằm nâng cao hiệu suất của nhà máy bằng cách lựa chọn thông số của bộ điều chỉnh sao cho phù hợp, chế độ làm việc tối ưu của thiết bị theo thông số đã quy định. Trong nhà máy nhiệt điện thì quá trình nhiệt đóng một vai trò chủ yếu. Các quá trình nhiệt trong nhà máy nhiệt điện rất đa dạng và luôn thay đổi do ảnh hưởng của nhiên liệu, của chất lượng nước, chế độ của không khí, đặc biệt là chế độ làm việc không ổn định của các thiết bị chịu nhiệt do vận hành lâu dài. Do đó các thông số của công nghệ sẽ thay đổi trong một dải rộng, làm suy giảm hiệu suất của các thiết bị trong nhà máy so với thiết kế ban đầu. Gây ra sự cố dẫn đến hỏng hóc và phá huỷ thiết bị, làm cho chu trình nhiệt không thể thực hiện được ở chế độ bình thường. Do đó vấn đề điều chỉnh các thông số của quá trình nhiệt trong nhà máy là hết sức quan trọng. Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI I 1.1 Giới thiệu chung Nhà máy điện Phả Lại được xây dựng tại Thị trấn Phả Lại - Huyện Chí Linh - Tỉnh Hải Dương, cách Thủ đô Hà Nội 60 Km về phía Đông Bắc, phía Tây và phía Bắc nhà máy là sông Lục Đầu Giang nơi hội tụ của 6 con sông rất thuận tiện cho việc chuyên chở than bằng đường thuỷ cũng như việc cung cấp nguồn nước tuần hoàn cho nhà máy, phía Đông rất gần với các mỏ than Đông Triều, Mạo Khê của tỉnh Quảng Ninh. Nhiệm vụ chính của nhà máy là sản xuất điện năng từ nguyên liệu chính là than đá. Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại là nhà máy Nhiệt điện lớn nhất nước ta xây dựng với tổng công suất thiết kế đợt một là 440 MW. Từ tháng 10- 1983 đến nay nhà máy đã sản xuất và hoà vào lưới điện quốc gia hơn 20 tỷ KWh điện. Hiện nhà máy đang được mở rộng với hai tổ máy có công suất 300MW/1tổ. Đưa Phả Lại thành trung tâm nhiệt điện lớn có công suất trên 1000MW. Nhà máy đã góp phần đáng kể vào công cuộc điện khí hoá toàn quốc và cùng với quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước. Gián tiếp góp phần thúc đẩy nghành than phát triển tạo thêm công ăn việc làm cho công nhân. Nhà máy điện Phả Lại hiện tại cũng như trong tương lai cùng với hai tổ máy Phả Lại II đáp ứng nhu cầu phụ tải của khu vực phía Đông Bắc Bộ và tham gia vào lưới điện quốc gia. Với quy mô và tầm vóc to lớn như vậy hiện nay nhà máy với gần 2400 công nhân viên chức được biên chế thành hơn 30 Phòng, Ban, Phân xưởng và 5 kíp vận hành theo 3 ca liên tục 24/24h trong ngày. Hiện nay nhà máy có hơn 200 kỹ sư và gần 500 cán bộ có trình độ trung cấp cao đẳng kỹ thuật. Nhà máy Điện Phả Lại có 4 tổ máy vận hành theo khối độc lập với nhau, mỗi khối gồm có 2 lò hơi và một tua bin máy phát với công suất 110 MW. Nhiên liệu chủ yếu của nhà máy là than đá được khai thác từ các mỏ than ở Hòn Gai, Cẩm Phả, Mạo Khê. Từ các mỏ than được vận chuyển về nhà máy bằng hai đường, đường sông và đường sắt. - Đường sông : Than được trở về nhà máy bằng các xà lan có trọng tải lớn được hệ thống cẩu cảng bốc lên thông qua các hệ thống băng tải để đưa về lò hoặc kho dự trữ. - Đường sắt :Than được vận chuyển về nhà máy bằng đường tàu hoả và được quang lật toa rót vào hệ thống băng tải để đưa vào lò hoặc kho than kín. Ngoài nguyên liệu chính là than đá còn có dầu nhiên liệu (FO) được sử dụng khi đốt lò và để duy trì quá trình cháy của lò, dầu này được nhập ngoại ở cảng vật cách và đưa về nhà máy bằng đường thuỷ. Lượng dầu FO tiêu thụ hàng năm khoảng 150.000 tấn . *Về phần điện nhà máy có 3 trạm phân phối: 1 trạm 110 KV và 2 trạm 220 KV(trạm 220KV của Phả Lại I và II được liên lạc với nhau qua hệ thống thanh góp), các tổ máy số I và II được nối với cả hai hệ thống thanh góp qua các máy biến áp tự ngẫu 3 pha, các máy phát của tổ máy số III và IV được nối vào thanh cái 220 KV qua các máy biến áp 3 pha 3 dây quấn, tổ máy số V và VI (thuộc Phả Lại II) được nối lên thanh cái 220KV qua 2 máy biến áp 3 pha 2 dây quấn. Mỗi một tổ máy được bố trí một máy biến áp tự dùng lấy điện từ đầu cực máy phát và cấp cho thanh cái 6 KV tự dùng. - Các phụ tải 110KV: Phả Lại, Bắc Giang, Uông Bí, Hải Dương, Đông Anh. - Các phụ tải 220KV: Mai Động, Hà Đông, Đồng Hoà, Sóc Sơn, Bắc Giang. 1.2 Các thông số kỹ thuật của nhà máy và 1 tổ máy Bảng I-1 Công suất thiết kế Sản lượng điện trong một năm Tỷ lệ tự dùng Hiệu suất khử bụi 440MW 2.86 Tỷ KWh 10.15 % 99% Lò hơi Kiểu Năng suất hơi Nhiệt độ hơi quá nhiệt áp suất hơi Hiệu suất thô của lò БKZ-220-100-10C 220 T/h 540oC 100 ata 86.05 % Tua bin Kiểu Công suất định mức áp suất hơi vào tua bin Nhiệt độ hơi vào tua bin TBF-120-2T3 110 MW 90 ata 535oC Máy phát Kiểu Công suất Tốc độ Điện áp đầu cực máy phát T- 120 120 MW 3000 vòng / phút 10.5 KV 1.3 Giới thiệu chung về sơ đồ nhiệt một tổ máy Nhà máy điện phả lại có 4 tổ máy, mỗi tổ máy gồm 2 lò hơi và một tua bin các lò hơi vận hành độc lập với nhau. Nước ngưng từ bình ngưng tụ A và B được hai bơm ngưng bơm qua qua 2 ejectơ chính I và II sau đó được đưa qua các bình gia nhiệt từ số 1 đến số 5 tại đây nước ngưng được gia nhiệt bởi hơi nước trích ra từ các cửa trích hơi của tua bin. Các bình từ số 1 á5 được gọi là các bình gia nhiệt hạ. Sau khi đi qua gia nhiệt hạ nước ngưng được đưa lên bình khử khí 6 ata ở đây nước được khử hết các bọt khí có trong nước để chống ăn mòn kim loại. Nước sau khi khử khí được các bơm cấp nước bơm qua thiết bị bình gia nhiệt cao từ số 6á8 tại đây nước ngưng tiếp tục được gia nhiệt bởi hơi nước trích ra từ các cửa trích hơi ở xi lanh cao áp của tuabin. Sau khi được gia nhiệt bởi gia nhiệt cao nước được đưa qua hai bộ hâm nước ở đuôi lò để hâm nóng thêm trước khi vào bao hơi. Nước ở bao hơi theo vòng tuần hoàn tự nhiên, nước chảy xuống các giàn ống sinh hơi, nhận nhiệt năng từ buồng đốt của lò biến thành hơi nước và trở về bao hơi. Trong bao hơi phần trên là hơi bão hoà ẩm, phía dưới là nước ngưng Hơi bão hoà ẩm trong bao hơi không được đưa ngay vào tua bin mà được đưa qua các bộ xấy hơi, tại đây hơi được xấy khô thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ 540oC và áp suất P =100 ata. Hơi quá nhiệt được đưa vào tua bin, tại tua bin động năng của dòng hơi được biến thành cơ năng quay tua bin máy phát để sản xuất ra điện năng. Hơi sau khi sinh công ở các tầng cánh của tuabin đợc ngưng tụ thành nước ở bình ngưng tụ. Công do tua bin sinh ra làm quay máy phát điện. Như vậy nhiệt năng của than đá đã biến đổi thành cơ năng và điện năng, còn hơi nước là môi chất được biến đổi theo một vòng tuần hoàn kín. Nước ở đây là môi chất trung gian để chuyển nhiệt năng của than đá, dầu thành cơ năng và điện năng. Nhiệt năng Nước Hơi Điện năng Máy fát Cơ năng Hình 1.1: Sơ đồ nhiệt một tổ máy Nước dùng để làm mát bình ngưng được lấy từ trạm bơm nước tuần hoàn gồm 4 máy bơm loại trục đứng, nước làm mát sau khi ra khỏi bình ngưng được đưa ra hệ thống kênh thải và thải ra sông. Một phần nước thải được đưa đi phục vụ cho nông nghiệp. Bình ngưng của tua bin gồm có 2 ngăn A và B mỗi ngăn có tới 1570 ống đồng cho nước làm mát chảy qua. Hơi nước ở ngoài ống và bị nước làm mát lấy nhiệt và ngưng tụ lại thành nước 1.4.Giới thiệu lò hơi và các thiết bị của lò 1.4.1. Giới thiệu cấu tạo và nguyên lý làm việc của lò hơi : Mỗi tổ máy của nhà máy gồm có hai lò và một tua bin. Lò hơi loại БKZ-110-220-10C do Liên Xô chế tạo. Là loại lò hơi một bao hơi, ống nước đứng, tuần hoàn tự nhiên, nguyên liệu cung cấp cho lò là than đá lấy từ các mỏ than Mạo Khê, Hòn Gai, Cẩm Phả, Quảng Ninh. Lò có cấu tạo hình “P”. Buồng đốt chính là nhánh đi lên đầu tiên, tại đây nước được gia nhiệt thành hơi.Trên đường khói nằm ngang trên lò có đặt các bộ quá nhiệt để xấy khô hơi trước khi đưa sang tua bin. Trên đường khói thoát người ta đặt xen kẽ các bộ hâm nước và bộ xấy không khí nhằm tận dụng lượng nhiệt của khói thoát để tăng hiệu suất của lò. Buồng đốt của lò kiểu hở cấu tạo bởi các đờng ống sinh hơi hàn sẵn, các giàn ống sinh hơi ở vách trước và vách sau phía dưới tạo với nhau thành mặt nghiêng của phễu lạnh với góc nghiêng là 50°. Buồng đốt được lắp đặt bốn vòi đốt chính kiểu xoáy lắp tại 2 vách bên của lò ở độ cao 9.85m và 12.7 m, có 4 vòi đốt gió cấp 3 đặt ở 4 góc lò, vòi đốt này tận dụng gió sau khi than mịn được phân ly và được đẩy vào lò qua quạt tải bột máy nghiền. Để khởi động và duy trì sự cháy cho lò hơi người ta lắp đặt một vòi phun dầu mazut bên cạnh vòi đốt chính có công suất 2 tấn/ giờ. Nhằm có được hơi với chất lợng cao lò sử dụng sơ đồ bốc hơi 2 cấp, cấp bốc hơi thứ nhất đặt ngay trong bao hơi, gồm tổ hợp các xyclon trong thiết bị rửa hơi, cửa chớp và mặt sàng cấp bốc hơi thứ 2 là 4 xyclon ngoài, đặt thành từng khối ở bên phải và bên trái lò. Bao hơi của lò có cấu tạo hình trụ có đường kính trong là 1600 mm, chiều dài là 12.7 m và độ dầy là 88 mm. Mức nước trung bình ở trong bao hơi thấp hơn trục hình học của bao hơi là 200 mm trong quá trình vận hành lò mức nước trong bao hơi có thể cho phép giao động ± 50 mm so với mức trung bình 0. Trong quá trình khởi động lò bao hơi của lò được sấy nóng bằng hơi bão hoà lấy từ các lò khác, ngoài ra trong bao hơi còn đặt các đường ống xả sự cố, ống đa phốt phát vào lò để chống đóng cáu cặn. Sự tuần hoàn của lò được phân chia theo các giàn ống, thành 14 vòng tuần hoàn nhỏ độc lập nhằm tăng độ tin cậy của quá trình tuần hoàn. Bộ quá nhiệt của lò là bộ quá nhiệt hỗn hợp nửa bức xạ, nửa đối lưu, dọc theo đường hơi gồm 4 bộ quá nhiệt từ bộ quá nhiệt cấp I á IV. Việc điều chỉnh nhiệt độ của hơi quá nhiệt được thực hiện nhờ bộ phun giảm ôn cấp I và cấp II. Nước đi phun giảm ôn "Làm mát hơi" là nước ngưng lấy từ bình ngưng phụ đặt trên đỉnh lò khi khởi động lò dùng nước cấp để đi phun. Để làm sạch khói thoát trước khi thải ra ngoài trời, khói được đưa qua bộ lọc bụi tĩnh điện, tại đây 99% lượng bụi bay theo khói được giữ lại. Trong quá trình vận hành các bề mặt trao đổi nhiệt của lò thường xuyên bị bám bẩn, để làm sạch ống sinh hơi người ta bố trí các vòi thổi bụi. Dùng hơi bão hoà có áp lực 30 á 40 KG/cm2. Để làm sạch ống sinh hơi, sử dụng các máy thổi nông OM - 35, với bộ quá nhiệt dùng các máy thổi sâu OG, ở phía đuôi lò có lắp đặt bộ thải xỉ liên tục đã được cơ giới hoá. 1.4.2. Các thông số kỹ thuật chính của lò hơi Kiểu lò : БKZ-220-100-10C Năng suất hơi của lò : Dx = 220 T/h Nhiệt độ hơi quá nhiệt : tqn = 540oC Áp suất hơi quá nhiệt : Pqm = 100 ata Áp suất bao hơi : Pbh = 112.6 ata Nhiệt độ nước cấp : to = 230oC Nhiệt độ khói thoát : toKT = 133oC Hiệu suất thô của lò : hthô = 86.05% Tổn thất do khói thoát : q2 = 5.4% Tổn thất do toả ra môi trường : q5 = 0.54% Tổn thất do cơ giới : q4 = 8% Tổn thất do xỉ mang đi :q6 = 0.06% 1.4.3. Các thiết bị phụ của lò 1.4.3.1. Quạt gió Để cung cấp không khí cho quá trình cháy của lò và quá trình chế biến than, vận chuyển than bột người ta lắp đặt một động cơ và quạt gió có các thông số như sau: - Quạt gió kiểu ДA -30-2-17-44-8T1 - Động cơ: Pđm = 630 KW: Iđm =73,5 A: h= 0.93: Uđm =6KV: cosj = 0,88 1.4.3.2. Quạt khói Để tạo chân không trong buồng đốt và thải khói ra ngoài trời ngời ta lắp đặt một quạt khói có các thông số : - Quạt gió kiểu ДA -30-2-17-64-10T1 - Động cơ Pđm = 630 KW: Iđm =77 A: h= 94%: U đm =6 KV: cosj = 0.88 1.5. Giới thiệu về tua bin 1.5.1. Cấu tạo của tua bin Tua bin của nhà máy là loại tua bin hơi kiểu K-100-90-7 được chế tạo tại Liên Xô với công suất là 110 MW dùng để quay máy phát điện TBF-120-250 là một tổ máy một trục được cấu tạo từ hai xi lanh: cao áp hạ áp. Roto cao áp được đúc kiêủ khối bằng thép chịu nhiệt gồm 20 tầng cánh động trong đó có một tầng điều chỉnh và 19 tầng áp lực, các tầng cánh động được rèn liền khối với trục.Trên xi lanh cao áp có 5 cửa trích hơi từ số 1 đến số 5. Hơi trích được đưa đến các hình gia nhiệt cao và khử khí. Tua bin được trang bị hệ thống phân phối hơi gồm 4 cụm vòi phun gọi là 4 van điều chỉnh được đặt trong các hộp hơi hàn liền với vỏ xi lanh cao áp hai van đặt phía trên, hai van đặt phía dưới. Roto hạ áp được chế tạo kiểu thoát hơi về hai phía mỗi phía có 5 tầng cánh, cánh động hạ áp được chế tạo riêng rẽ và lắp ép vào trục, xi lanh hạ áp có hai đường thoát hơi nối với hai bình ngưng A và B kiểu bề mặt “nước làm mát đi bên trong hơi đi bên ngoài”. Trên xi lanh hạ áp có 3 cửa trích hơi từ số 6 đến số 8, trích hơi đi gia nhiệt nước cấp ở các hình gia nhiệt hạ. Hơi quá nhiệt được đưa từ hai lò sang bằng hai nhánh qua van STOP vào hộp hơi sau đó và 4 ống chuyển tiếp vào van điều chỉnh vào xi lanh cao áp, sau khi sinh công ở đây hơi sẽ theo hai ống liên thông sang xi lanh hạ áp, từ xi lanh hạ áp dòng hơi đi xuống bình ngưng tụ A và B. 1.5.2. Các thông số kỹ thuật của tua bin Kiểu : K100-90-7 Áp suất hơi trước van STOP : 90 ata Nhiệt độ hơi vào tua bin : 535 oC Lưu lượng nước làm mát : 16000 m3/h : to = 23oC Nhiệt độ nước làm mát : to = 23o C Chân không bình ngưng : PCK =- 0.062 ata 1.5.3. Thông số của các cửa trích hơi Số cửa trích Tên gia nhiệt cấp hơi từ cửa trích Thông số hơi cửa trích Lưu lượng hơi(T/h) Pd KG/cm2 To hơi oC 1 Gia nhiệt cao số 8 31.9 400 30 2 Gia nhiệt cao số 7 19.7 343 20 3 Gia nhiệt cao số 6 11 280 15 4 Gia nhiệt hạ số 5 3.1 170 14 5 Gia nhiệt hạ số 4 1.2 120 9 6 Gia nhiệt hạ số 3 - 0.29 90 8 7 Gia nhiệt hạ số 2 - 0.6 75 7 8 Gia nhiệt hạ số 1 - 0.82 57 6 1.6. Giới thiệu hệ thống chế biến than Nhiên liệu chính của nhà máy điện Phả Lại là than đá, được vận chuyển từ các mỏ than ở Quảng Ninh về nhà máy bằng đường sông và đường sắt. Than từ kho than, từ cảng sông, đường sắt, được chuyển vào lò bằng hệ thống băng tải đa tới các máy nghiền than thông qua các máy cấp than nguyên. Việc xấy than được thực hiện trong các máy nghiền than bằng gió nóng có nhiệt độ 400oC . Gió này được lấy từ quạt gió thổi qua hai bộ xấy không khí ở đuôi lò.Trên đường gió nóng đến máy nghiền có lắp một lá chắn không khí lạnh thông với khí quyển. Trong thùng nghiền, than được nghiền nhỏ, hỗn hợp than và không khí nóng được quạt tải bột hút về bộ phân ly than thô, tại đây những hạt to trọng lượng lớn được đưa trở lại máy nghiền để nghiền lại, những hạt than nhỏ đủ tiêu chuẩn được đưa lên phân ly than mịn (xyclon). Xyclon có nhiệm vụ tách than ra khỏi hỗn hợp than và không khí, từ đây than bột được đưa vào kho chứa than bột hoặc được đưa vào vít truyền than bột để đưa đến lò khác. Không khí nóng được tách ra sau khi phân ly vẫn còn lẫn một lượng khoảng 10 % than nhỏ mịn được quạt tải bột đưa vào các vòi gió cấp 3 ở 4 góc lò để tiết kiệm lượng than này. Than bột trong kho than bột được đưa vào ống dẫn than nhỏ nhờ các máy cấp than bột, mỗi ống cấp than bột dùng hai máy cấp than bột. Việc vận chuyển than bột từ kho than bột đến các vòi đốt chính bằng đường không khí cấp i Có nhiệt độ tới 4000C. * Các chế độ và thông số kỹ thuật của hệ thống chế biến than + Máy nghiền than: Kiểu : ЩБM – 370/850 Đường kính thùng nghiền : d= 3.7 m Chiều dài thùng nghiền : l=8.5 m Năng suất nghiền than : Dth = 33.1 tấn / giờ Trọng lượng bi : Mb = 65.5 tấn Tốc độ của thùng nghiền : ntn =17.62 vòng /phút + Động cơ máy nghiền : Kiểu : CД3-2-22-41-60TB2 Công suất : Pđm = 1600KW Tốc độ : n = 100 vòng / phút Điện áp đính mức : Uđm = 6KV Dòng điện kích từ : IKT = 265 A Điện áp kích từ : UKT =165 V Hiệu suất : h = 93.8 % + Động cơ quạt tải bột : Kiểu: ДА-30-13-50-4T2 Công suất: Pđm = 395KW Điện áp: Uđm = 6KV Tốc độ: nđm = 1480 vòng / phút + Động cơ máy cấp than nguyên là động cơ điện một chiều kích từ song song có các thông số sau : Kiểu: 2P-6225-04 Công suất định mức: Pđm = 9KW Điện áp định mức: Uđm = 220V Tốc độ định mức: nđm = 300 á 1500 vòng / phút + Động cơ máy cấp than bột là động cơ điện một chiều kích từ song song có các thông số sau: Kiểu: P -52-72 Công suất định mức: Pđm =1.9KW Điện áp định mức: Uđm = 220VDC Tốc độ định mức: nđm = 300 á 1500 vòng / phút + Thành phần hoá học của than Nhiệt trị của than Qtblv =5.035 Kcal/Kg Độ tro A= 28.3 % Độ ẩm W=9.65% Hàm lượng ô xy O2 = 2.22 % Hàm lượng hiđrô H2 = 2.32% Hàm lượng lưu huỳnh S = 0.73% Ni tơ N2 = 0.4 % Hàm lượng các bon C= 56.3% Chương 2 CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH CHÍNH TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI I 2.1.CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHÍNH TRONG NHÀ MÁY Trong chu trình sản xuất điện của dây chuyền I có các hệ thống hệ thống điều khiển chính trong sau: + Bộ điều khiển tốc độ quay của Tua bin. + Bộ điều khiển điện áp đầu ra của nhà máy. + Bộ điều khiển công suất phát của nhà máy. + Bộ điều khiển ấp suất hơi đầu lò. + Bộ điều khiển áp suất hơi quá nhiệt. + Bộ điều khiển mức nước bao hơi. + Bộ điều khiển chân không buồng lửa. + Bộ điều khiển hệ số không khí thừa. + Bộ điều khiển mức nước bình ngưng. + Bộ điều khiển mức nước bình gia nhiệt. + Bộ điều khiển mức nước bình khử khí. + Bộ điều khiển chân không máy nghiền. + Bộ điều khiển nhiệt độ hỗn hợp khử bụi. + Bộ điều khiển nhiên liệu trong các Bunke. + Bộ điều khiển lưu lượng nước xả liên tục. 2.1.1 Điều khiển phụ tải lò (điều khiển áp suất buồng lửa) Nhiệm vụ. Thực hiện điều chỉnh lượng nhiên liệu vào lò (điều chỉnh lượng nhiệt sinh ra trong buồng lửa) sao cho hơi ra khỏi lò hơi sang Tua bin đảm bảo độ ổn định về lưu lượng hơi, chất lượng hơi (độ khô theo quy định) và đảm bảo được thông số nhiệt độ và áp suất đã quy định dưới bất kỳ tác động nào. Các thông số cần được giữ ổn định ở đầu ra của lò hơi là: nhiệt độ, áp suất, chất lượng hơi, lưu lượng hơi trước khi vào Tua bin. Trong thực tế vận hành có nhiều tác động về sự thay đổi áp suất của lò hơi do nhiễu. Do vậy bộ điều khiển phụ tải lò hơi giữ ổn định quá trình cháy có hiệu suất cao nhất. Để đạt được hiếu suất lò cao nhất thì phải làm giảm các tổn thất năm loại tổn thất chính (q2,q3,q4,q5,q6) trong lò hơi. Trong quá trình cháy của lò hơi người ta người ta thường điều chỉnh hệ số không khí thừa và lượng nhiên liệu vào buồng đốt. Về mặt động lực học: lò hơi là một đối tượng phức tạp, nó gồm nhiều thông số liên quan chặt chẽ với nhau. Sự liên quan đó được biểu hiện ở các quá trình biến đổi lý, hoá học phức tạp. Từ nhiên liệu sang khói thải sẩy ra đồng thời với quá trình chuyển hoá năng lượng chuyển môi chất nước thành hơi. Đặc trưng của lò hơi là 2 vấn đề chính: Chế độ cháy trong lò hơi. Chuyển hoá nước thành hơi. Như vậy hệ thống điều khiển phụ tải lò không thể thiếu được trong quá trình sản xuất điện năng, nó giữ một vai trò quan trọng trong quá trình cháy trong buồng lửa cũng như duy trì được tính thuỷ động của chu trình. Sơ đồ công nghệ Hình 2.1: Sơ đồ lò hơi Trong đó : 1- khối đo lưu lượng hơi sau lò. 2- khối đo áp suất trong bao hơi. 3- khối vi phân. 4- khối tổng hợp tín hiệu. 5- khối điều chỉnh. 6- phạm vi cấp bột than. 7- khối đo áp suất trong ống góp sinh hơi. 8- khối điều chỉnh hiệu chỉnh( bộ điều chỉnh chính). Khi lượng nhiệt sinh ra trong buồng lửa tăng lên làm quá trình tạo hơi tăng lên trong các ống sinh hơi đặt trong buồng lửa, dẫn đến lượng hơi đi vào bao hơi tăng làm tăng áp suất hơi trong bao hơi khi đó khối 2 sẽ đo được độ chênh áp này và đưa tới khối 3, khối 4. Khối 4 đưa ra tín hiệu điều chỉnh sang khối 5, khối này sẽ đưa ra tín hiệu tác động tới khối 6. Tiếp đó khi khối 1 nhận được tín hiệu tăng áp suất thi lại gửi tín hiệu tới các khối 4,5 thông qua bộ biến đổi 1 và khối 4,5 sẽ đưa ra tín hiệu tác động tới khối 6 đóng tiếp cửa cấp nhiên liệu vào lò hơi. Nếu có tín hiệu qua áp hay giảm áp so với áp suất làm việc của Tua bin thì tín hiệu này được khối cảm biến 7 đưa đến khối 8 để chia tín hiệu này đến các lò khác để tác động tới khối điều khiển 4,5 để đưa ra tín hiệu tác động đóng van cấp nhiên liệu vào lò. Nó có thể coi như là nhiễu do tổn thất áp suất do đường ống góp chỉnh gây ra và được khử băng bộ khử nhiễu. Từ sơ đồ công nghệ ta có thể suy ra sơ đồ cấu trúc tương đương của hệ thống điều chỉnh phụ tải nhiệt. Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển phụ tải nhiệt Hệ thống điều chỉnh phụ tải lò là hệ thống điều khiển hai vòng điều khiển, vòng thứ nhất là điều khiển theo tín hiệu đo áp suất trong bao hơi, vòng tác động chính là vong tín hiệu áp suất đường hơi sau bộ quá nhiệt. Còn tín hiệu trên ống hơi chính đưa về là tín hiệu nhiễu. 2.1.2 Điều khiển hệ số không khí thừa Sơ đồ công nghệ Hình 2.3: Sơ đồ điều khiển không khí thừa Khi có sự thay đổi về lượng không khí cấp vào lò thì tín hiệu được đo thông qua tín hiệu đo lượng nhiên liệu cấp vào lò và lương gió nóng cấp vào lò đưa tới bộ điều chỉnh, bộ điều chỉnh đưa ra tín hiệu tác động tơi van cấp gió, sau qua van cấp gió trên đường vào lò có lấy tín hiệu về lượng Ôxy trên đường cấp gió vào lò đưa về bộ điều chỉnh đưa ra tín hiệu điều điều chỉnh lượng gió cấp vào lò thông qua van cấp gió. Từ sơ đồ công nghệ của quá trình ta có sơ đồ cấu trúc của bộ điều chỉnh hệ số không khí thừa. Hình 2.4: Sơ đồ cấu trúc điều chỉnh không khí thừa Đối tượng 1: điều chỉnh không khí. Đối tượng 2: điều chỉnh O2. Hệ thống điều chỉnh hệ số không khí thừa là hệ thống điều chỉnh mạch 2 vòng bao gồm bộ điều chỉnh chính là vòng K và bộ điều chỉnh lượng không khí là Bộ ĐC. Hiệu chỉnh ôxy chủ yếu tác động do chất lượng của nhiên liệu, hệ thống điều chỉnh hệ số không khí thừa là hệ thống điều chỉnh chế độ cháy kinh tế của lò hơi (chế độ cháy của buồng lửa). 2.1.3 Điều khiển mức nước bao hơi Hệ thống điều khiển mức nước bao hơi nhà máy nhiệt điện Phả Lại I được giới thiệu chi tiết trong chương III 2.1.4 Điều khiển nhiệt độ bộ quá nhiệt Vai trò của nhiệt độ hơi quá nhiệt giữ một vai trò cực kỳ quan trọng, nó đảm bảo cho đặc tính và hiệu suất của chu trình nhiệt. Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt thấp sẽ gây làm cho các tầng cánh phía sau của tua bin làm việc với hiệu suất thấp. Nếu thấp quá so với mức quy định thì các tầng cánh cuối cùng của tua bin sẽ bị làm việc có ẩm (gây hỏng các tầng cánh của tua bin). Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng cao thì hiệu suất của chu trình sẽ được tăng cao. Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng cao quá so với quy định sẽ gây lên các dàn ống sẽ bị suy giảm về độ bền. Do vậy phải có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt để đảm bảo cho chu trình nhiệt làm việc ổn định, lâu dài. Sơ đồ công nghệ. Nước làm mát qqn=535±5 oC qqnvao D Bô ĐC Hình 2.5: Sơ đồ bộ quá nhiệt Vì một lý do nào đó nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng nên quá mức cho phép 535÷5 oC thì bộ cảm biến nhiệt độ này và đưa tới bộ điều chỉnh và so sánh với giá trị đặt là 535÷5 oC thì bộ điều chỉnh đưa ra tín hiệu tác động tới cơ quan điều chỉnh là van cấp nước giảm ôn, để mở van cấp nước phun vào hơi làm cho nhiệt độ hơi giảm đi, nếu nhiệt độ hơi sau khi phun nước giảm ôn ở đầu ra đưa tới tua bin vẫn chưa về giá trị quy định thì thiết bị đo cảm nhận được và chuyển đổi thành tín hiệu điện chuẩn đưa tới bộ điều khiển để bộ điều khiển so sánh với giá trị đặt và bộ điều chỉnh tiếp tục tác động vào cơ cấu chấp hành , tới cơ quan điều chỉnh là van để mở tiếp tục cho nước giảm ôn vào phun hoà trộn với hơi quá nhiệt. Quá trình cứ như vậy đến khi nào tín hiệu so sánh giữa giá trị đặt và giá trị nhiệt độ của bộ cảm biến đưa về khi chuyển đổi thành tín hiệu điện quy chuẩn là bằng không thi quá trình điều khiển kết thúc. Từ sơ đồ khối của hệ thống ta có sơ đồ cấu trúc tương ứng với sơ đồ khối của hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt. q1 qqn ĐT2 ĐT1 Bộ ĐC D q0 Hình 2.6: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển hơi quá nhiệt Hệ thống điều khiển nhiệt độ hơi quá nhiệt gồm hai vòng điều chỉnh. Vòng thư nhất là điều chỉnh độ mở van nước giảm ôn, vòng này là vòng điều chỉnh phụ của hệ thống. Vòng thứ hai là vòng điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt, đây là vòng điều chỉnh chính. Trong vòng điều chỉnh van có bộ vi phân để dự báo trước sự thay đổi độ mở của van. 2.1.5 Điều khiển mức nước bình ngưng Trong bình ngưng gồm có 2 thông số chính cần điều chỉnh: Mức nước bình ngưng. Chân không bình ngưng. Mức nước bình ngưng và chân không bình ngưng ảnh hưởng đến chỉ tiêu kinh tế của Tua bin, nó còn ảnh hưởng đến chế độ làm việc bình thường của thiết bị. Nếu chân không bình ngưng tăng sẽ làm tăng áp suất bình ngưng và làm giảm quá trình giãn nở trong tua bin lại đồng thời tăng nhiệt độ ở phần đuôi của Tua bin sẽ gây nóng gối đỡ và làm thay đổi quá trình giãn nở do nhiệt của Tua bin. Nếu mức nước trong bình ngưng giảm sẽ làm nóng nước tuần hoàn sẽ làm biến dạng các dàn ống đồng làm ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt. Hơi 3 4 6 5 2 Hb 1 Sơ đồ công nghệ Giá trị tuần Nước đặt hoànn Lò hơi Tái tuần hoàn 1- Bình ngưng. 2- Bộ điều chỉnh. 3- Van đồng trục. 4- Cơ cấu chấp hành. 5- Bơm ngưng. 6- Làm mát. Hình 2.7: Sơ đồ mức nước bình ngưng Đối tượng nhiệt chính là mức nước bình ngưng chế độ dòng chảy không có tính tự cân bằng mang tính tích phân có trễ. Van 3 më Q = Hb q1 Hb thường giữ mức nước trung bình trong không gian bình ngưng. Trong thực tế không gian bình ngưng thay đổi. Bộ định trị 2 nhận 2 giá trị cho trước sẽ làm đóng hoặc mở van đồng trục 3 và 4 đồng thời lưu lượng nước đi ra bình ngưng tăng hoặc giảm tương ứng sự tăng hay giảm của mức nước trong bình ngưng. Hình 2.8: Sơ đồ lưu lượng van Bộ điều chỉnh thường dùng là theo quy luật tích phân tỷ lệ và đảm bảo mức nước bình ngưng không có sự sai lệch dư hoặc bên liên hệ nghịch cứng sẽ chuyển sang quy luật điều chỉnh P. Ở chế độ làm việc bình thường van 3, 4 có độ mở khác nhau do đó tạo ta 2 chế độ. Đồ thị lưu lượng khi van mở trong chế độ làm việc bình thường van 4 mở van 3 đóng kín. Trường hợp mức nước bình ngưng giảm thì van 4 từ từ đóng van 3 bắt đầu mở để đưa nước tái tuần hoàn về bình ngưng để đảm bảo mức nước trung bình ngưng ở ngưỡng ổn định. Khi mức nước bình ngưng vẫn còn thấp thì phải bổ sung thêm nước bổ sung. Hình 2.9: Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều chỉnh mức nước bình ngưng 2.1.6 Điều khiển mức nước bình gia nhiệt Hơi trích từ tua bin Nước cấp vào Nước cấp ra ra Nước đọng dồn cấp Đặt Bộ ĐC Hình 2.10: Sơ đồ điều khiển mức nước bình gia nhiệt Mức nước trong bình gia nhiệt có ý nghĩa đảm bảo kinh tế và hiệu suất của chu trình nhiệt và đảm bảo an toàn cho thiết bị. Bộ điều chỉnh mức nước bình gia nhiệt giữ mức nước trong bình ở trạng thái bình thường. Để đảm bảo cho nước ra khỏi bình gia nhiệt về lò không thay đổi quá nhiều thì khoảng hơi chiếm từ 30%-70% không gian bình gia nhiệt còn lại khoảng nước chiếm từ 50%-70%. Độ cao của mức nước trong bình gia nhiệt được xác định theo mỗi chu trình nhiệt khoác nhau. Nó biến động phụ thuộc vào phụ tải của cả tổ máy. Để đảm bảo cho bình gia nhiệt làm việc bình thường ta đặt bộ điều chỉnh để điều chỉnh mức nước và hơi trong bình gia nhiệt. Thường được đặt bộ điều chỉnh thực hiện quy luật tỷ lệ. Mỗi bình gia nhiệt đặt 2 mức: Trường hợp cao quá sẽ làm giảm hiệu suất lò vì nước cấp cho lò không được nhận nhiệt. Trường hợp mức nước thấp quá khi đó nước cấp cho lò có nhiệt độ cao quá sẽ gây sôi bồng sẽ làm biến dạng các dàn ống sinh hơi do nhiệt độ quá cao. Nếu trường hợp sấu có thể dẫn đến ngừng lò. Cách xử lý sự cố phải tách bình sự cố để sửa chữa. Hình 2.11: Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển mức nước bình gia nhiệt 2.1.7 Điều khiển mức nước bình khử khí Thống số mức nước bình khử khí phản ánh hiệu suất khử khí. Trong đó có ôxy, nó là một loại chất ăn mòn kim loại. Bình khử khí làm việc thường ở chế độ sôi. Nếu mức nước bình khử khí quá cao thì thì bề mặt sôi giảm làm cho sự thoát khí ôxy trong nước thoát ra giảm. Mức nước thấp quá dẫn đến làm nóng thiết bị do đó phải có hệ thống điều chỉnh mức nước bình khử khí. Nước vào lò O2 2 3 4 Nước bổ xung 1 Nước cấp 5 Hình 2.12: Sơ đồ hệ thống điều chỉnh mức nước bình khử khí Bình khử khí. Đát trích. Van điều chỉnh nước bổ sung. Bộ điều chỉnh mức nước bình khử khí. Bộ điều chỉnh áp suất bình khử khí. Hơi vào bình khử khí tạo không gian hơi của bình không khí. Nước đi từ trên xuống, hơi đi từ dưới lên. Hơi và nước được hoà trộn với nhau rất đều nhờ các mặt sàng ở cột hoà trộn. Khi đó nước được hơi hâm nóng và thành phần ôxy và khí CO2 được tách ra khỏi nước và thoát ra ngoài. Nguyên tắc điều chỉnh bình khử khí. Khi nước ngưng của bình khử khí tăng hoặc giảm khí đó đát trích 2 tác động đến phần tử 4. Khi đó van 3 đóng hoặc mở để nước bổ sung vào bình khử khí để đảm bảo mức nước bình khử khí trong phạm vi cho phép. Hình 2.13: Sơ đồ cấu trúc điều chỉnh mức nước bình khử khí Chương 3 HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH MỨC NƯỚC BAO HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI I 3.1. Chức năng và nhiệm vụ bộ điều khiển mức nước bao hơi Bao hơi là một thiết bị giữ một vai trò quan trọng nhất của thiết bị lò hơi, quá trình làm việc của bao hơi rất phức tạp do ảnh hưởng của sự thay đổi của phụ tải lò. Do đó chế độ làm việc của bao hơi phải luôn luôn giữ ở chế độ làm việc ổn định với trị số cho phép. Trong bao hơi thì thông số về mức nước bao hơi gắn chặt với quá trình thuỷ động trong lò hơi. Nếu mức nước tăng quá giới hạn cho phép sẽ làm tê liệt hệ thống xả liên tục( không xả được váng nước), hơi bão hoà sẽ đi vào bộ quá nhiệt và mang theo lượng nước đáng kể vào Tua bin, sẽ gây ăn mòn cánh tua bin, làm giảm độ bền của tua bin. Mức nước bao hơi cao quá sẽ phá vỡ sự cân bằng và các thiết bị phân ly hơi trong bao hơi mất tác dụng. Nếu mức nước trong bao hơi giảm xuống quá thấp sẽ phá vỡ sự cân bằng trong bao hơi, phá vỡ vòng tuần hoàn tự nhiên. Quá trình thuỷ động học trong bao hơi sẽ thay đổi. Khi đó nhiệt độ trong bao hơi sẽ tăng và kéo theo các dàn ống sinh hơi của vòng tuần hoàn cũng tăng theo. Khi đó tuổi thọ của các thiết bị trao đổi nhiệt sẽ bị giảm tuổi thọ do sự tăng lên của nhiệt độ. Mức nước bao hơi thay đổi do tăng hoặc giảm lưu lượng nước cấp hay lưu lượng hơi, sự thay đổi phụ tải nhiệt của buồng lửa và áp suất trong bao hơi sẽ dẫn đến sẽ làm thay đổi mức nước trong giới hạn cho phép là thấp hơn tâm hình học của bao hơi 200 mm. Trong quá trình vận hành cho phép dao động trong khoảng ± 50 mm. Vì vậy nhiệm vụ đặt ra là hệ thống điều khiển mức nước bao hơi phải điều chỉnh lượng nước cấp và lượng hơi sao cho mức nước trong bao hơi giữ ở trị số cho phép. Do đó hệ thống điều khiển mức nước trong bao hơi được đặt ra với yêu cầu rất cao và nghiêm ngặt. Nó đảm bảo sự làm việc ổn định của lò hơi giữ được quá trình thuỷ động học trong lò hơi và làm tăng tuổi thọ của các thiết bị trao đổi nhiệt trong lò hơi. 3.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển mức nước bao hơi Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển mức nước bao hơi là giữ và duy trì mức nước thay đổi trong khoảng giới hạn là ± 50 mm so với tâm hình học của bao hơi trong suốt quá trình làm việc của nhà máy. Bao hơi là đối tượng điều chỉnh không có sự cân bằng, mức nước trong bao hơi luôn thay đổi do phụ tải nhiệt của lò hơi luôn thay đổi. Phương trình cân bằng vật chất bao hơi tuân theo phương trình: F.(g’ + g’’).= W – D. Trong đó : H - là mức nước bao hơi. D - là lưu lượng hơi. W - lưu lượng nước cấp. F - điện tích bề mặt bốc hơi trong bao hơi. g’ - mật độ nước. g’’- mật độ hơi. Hệ thống điều khiển mức nước bao hơi là một hệ thống điều khiển phức tạp gồm có 3 xung(3 tín hiệu). Xung mức nước là xung chính(tín hiệu điều chỉnh vòng chính). Xung lưu lượng hơi là xung thông số đặt. Xung lưu lượng nước cấp là xung phản hồi. Nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiển mức nước bao hơi Bộ điều chỉnh mức nước bao hơi được sử dụng là bộ điều chỉnh tỉ lệ tích phân có trễ. Do tính phức tạp của các thông số trong bao hơi cũng như sự đòi hỏi thông số mức nước bao hơi rất cao. Bơm ngưng Bình ngưng Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi. Quá trình làm việc của chu trình sản xuất điện của nhà máy: Nhiên liệu được đốt trong buồng đốt sinh ra nhiệt truyền cho các bề mặt đốt(gồm các ống nước đặt sát nhau tạo thành bề mặt kín) được bao xung quanh buồng đốt. Nước nhận nhiệt sôi và đi vào bao hơi bao hơi có nhiệm vụ phân tách hơi và nước. Sau đó hơi được đưa tới bộ quá nhiệt để gia nhiệt cho hơi ở áp suất không đổi tới nhiệt độ yêu cầu. Sau đó hơi được đưa tới tua bin cao áp, ở đây hơi được giãn nở sinh công làm quay trục tua bin kéo máy phát điện , sau đó hơi giảm bị giảm áp suất khi đi qua tầng tua bin cao áp và được đưa tới tua bin hạ áp để tiếp tục giãn nở sinh công tơi áp suất bình ngưng thi hơi được thoát ra binh ngưng. Ở đây hơi chuyển thành nước nhờ nước làm mát bình ngưng. Hơi sau khi ngưng tụ thành nước được bơm ngưng cấp qua các bình gia nhiệt hạ áp , sau khi qua các binh gia nhiệt hạ áp nước ngưng nhận nhiệt tới nhiệt độ đã tính toán và được đưa vào bình khử khí để khử các khí như Oxy và CO2( các khí này làm giảm quá trình trao đổi nhiệt và làm ăn mòn bề mặt kim loại) sau khi ra khỏi bình khử khí nước được bơm cấp bơm qua các bình gia nhiệt cao áp. Nước được nhận nhiệt tới gần nhiệt độ sôi ở các bình gia nhiệt cao áp thì được bơm quay trở lại bao hơi. Nước cấp vào bao hơi được điều khiển bởi hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi. Khi mức nước trong bao hơi dao động trong khoảng ± 50 mm thì bộ điều chỉnh mức nước bao hơi tác động. Nếu lưu lượng nước trên đường cấp vào lò hơi thay đổi, bộ cảm biển sẽ gửi tín hiệu tới bộ điều chỉnh, bộ điều chỉnh sẽ đưa ra tín hiệu điều chỉnh tác động đến cơ quan điều chỉnh là van, để van đóng mở sao cho đảm bảo lưu lượng nước vào lò ổn định. Đây là vòng điều chỉnh trong và là vòng điều chỉnh phụ để tăng chất lượng điều chỉnh. Nếu mức nước trong bao hơi có sự dao động trong phạm vi ± 50 mm so với tâm hình học của bao hơi thì thiết bị đo mức nước sẽ nhận biết được và đưa tới bộ điều khiển, ở đây bộ điều khiển so sánh và đưa ra tín hiệu điều chỉnh tới cơ quan điều chỉnh là van để đóng mở phù hợp với mức tăng hoặc giảm của mức nước. Bộ điều chỉnh làm việc cứ như vậy đến khi không còn sự sai lệch giữa tín hiệu định trị mức nước và tín hiệu mức nước mà thiết bị đo mức gửi về. Đây là vòng điều khiển chính trong sơ đồ điều chỉnh mức nước bao hơi. Tín hiệu lưu lượng hơi được đo đưa về được coi như một tín hiệu nhiễu tác động ở đầu ra và được đưa vào bộ điều chỉnh để tăng chất lượng điều chỉnh bằng cách tạo thêm một bộ khử nhiễu đưa về đầu vào cùng với vòng điều chỉnh chính. 10 14 N D 11 17 16 13 12 10 MЭO 9 8 7 6 5 4 3 2 1 ИME-211 W D H N04 B12 P21 P21 БY21 ЗУ11 B21 Hình 3.2: Sơ đồ khối điều khiển mức nước bao hơi. Xung lưu lượng hơi D. Xung lưu lượng nước cấp W. Xung mức nước H. Bộ định trị ЗУ11. Khối đo lường ИO4. Khối rơ le P21. Khối chuyển mạch БY21. Khối hợp tải B21. Khối khởi động từ ИME-211. Cơ cấu chấp hành MЭO. Van điều chỉnh lưu lượng nước cấp. Bộ biến đổi chuyển dịch của van ra tín hiệu từ 0-5mA. Đồng hồ chị thị độ mở của van B12. Bao hơi. Bộ quá nhiệt. Đo lưu lượng hơi. Đo lưu lượng nước cấp. Đo mức nước. Nguyên lý làm việc của sơ đồ khối hệ thống điều khiển mức nước bao hơi Trên sơ độ khối của bộ điều khiển gồm có 3 đát trích nhận tín hiệu. Đát trích lưu lượng nước có độ chênh áp Dp =0,63 kg/cm2. Đát trích lưu lượng hơi có độ chênh áp Dp =1,6 kg/cm2. Đát trích mức nước có độ chênh áp Dp =630 kg/cm2. Các tín hiệu từ các bộ chuyển đổi cảm nhận sẽ thay đổi các thông số lưu lượng hơi, lưu lượng nước cấp và mức nước bao hơi về khối đo lường dưới dạng dòng quy chuẩn từ 0-5mA. Việc định pha của các tín hiệu này phụ thuộc vào ý nghĩa của công nghệ. Khi lò hơi làm việc với các thông số định mức thì lưu lượng hơi, mức nước trong bao hơi được khối đo lường И04 tiếp nhận cùng với bộ định trị ЗУ11 tổng đại số các tín hiệu bằng không. Khi đó khối đo И04 ở trạng thái cân bằng tín hiệu ra bằng không (Ura =0). Khi có sự sai lệch về mức nước ra khỏi vị trí cân bằng hoặc có sự phá vỡ cân bằng giữa lưu lượng nước cấp và lưu lượng hơi. Khi đó khối đo lường И04 sẽ đưa ra tín hiệu điện áp Ur =0-2,5V. Cực tính của tín hiệu ra phụ thuộc vào dấu của tổng đại số của tín hiệu đầu vào. Tín hiệu này sẽ được đưa sang khối Rơle P21. Tại đây khối Rơle P21 có nhiệm vụ xác lập quy luật điều chỉnh dưới dạng tỷ lệ tích phân sau đó sẽ đưa ra tín hiệu điều chỉnh dưới dạng điện áp Ur =±2,5V qua khoá điều khiển và khối hợp tải B21 thông qua khởi động từ để đi điều khiển cơ quan chấp hành (10) để mở hay đóng van điều chỉnh để làm tăng hay giảm lượng nước vào bao hơi đảm bảo thông số quy định. Tín hiệu điều khiển có quan chấp hành kết thúc khi sử cân bằng vật chất giữa lưu lượng nước và lưu lượng hơi sẽ ổn định ở giá trị định mức củ mức nước bao hơi. Như vậy bộ điều khiển mức nước bao hơi chia làm hai vòng: Vòng tác động nhanh đó là lưu lượng nước, bộ điều khiển cơ quan chấp hành ( cơ quan điều khiển). Vòng tác động có quán tính là mức nước, bộ điều khiển và cơ quan điều khiển. Với bộ điều khiển ba tín hiệu đảm bảo chất lượng điều chỉnh cao, chính xác, tăng cường độ tin cậy, duy trì làm việc lâu dài của thiết bị, kéo dài tuổi thọ củ thiết bị và đảm bảo được quá trình thuỷ động học trong lò hơi. Hình 3.3.Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển mức nước bao hơi Trong đó : ĐC : là bộ điều chỉnh mức nước ĐT2 : là đối tượng van điều chỉnh. ĐT1 : là đối tượng mức nước bao hơi. Ho : giá trị đặt. 3.3. Sơ đồ điều khiển và nhiệm vụ của các phần tử trong hệ thống điều khiển mức nước bao hơi Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển ЗУ11 БУ21 ПME 211 HП PIM Nước cấp Hình 3.4: Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển Chú thích: 1- Xung lưu lượng hơi D. 2- Xung mức nước H. 3- Xung lưu lượng nước W. 4- Bộ định trị ЗУ11. 5- Khối đo lường ИO4. 6- Khối rơ le P21. 7- Khối chuyển mạch БУ21. 8- Khối hợp tải B21. 9- Khối khởi động từΠME-211. 10- Cơ cấu chấp hành MЭO. 11-Van điều chỉnh lưu lượng nước cấp. 12- Bộ biến đổi chuyển dịch của van ra tín hiệu từ 0-5mA. 13- Đồng hồ chị thị độ mở của van B12 Khối đo lường ИO4 Hình 3.5: Sơ đồ khối đo lường Nhiệm vụ. Là một trong những phần tử quan trọng không thể thiếu được trong các bộ tự động điều chỉnh các quá trình công nghệ với chức năng là thiết bị cộng đại số các tín hiệu đầu vào không phụ thuộc vào hệ số tỷ lệ các tín hiệu. Khối ИO4 nhận các tín hiệu đầu vào là (H), (D), (W). Các tín hiệu này là tín hiệu dòng một chiều quy chuẩn 0ữ5 mA. Tổng đại số tín hiệu đầu vào và các tín hiệu định trị trong và định trị ngoài tạo tín hiệu mất cân bằng ở đầu ra. Khối ИO4 có 4 kênh vào, có thể có đồng thời đưa 4 tín hiệu vào khối dưới dạng dòng quy chuẩn 0 ÷ 5mA. Hoặc sử dụng 1 trong 4 kênh đầu vào các đầu vào không sử dụng bỏ không. Định trị đặt ngoài là định trị dòng 305 hoặc định trị điện áp 3У11. Khi sử dụng định trị dòng 3У05 thì có thể đấu trực tiếp vào 1 kênh của ИO4. Nếu sử dụng định trị điện áp 3У11 thì được đấu vào đầu 8-9-10 nếu sử dụng 3У05 thì các đầu này phải đấu tắt. Các định trị của khối có thể thay đổi được -100% ÷ 0 ÷ 100% nhờ núm chỉnh thô “ ГPУБ0”. Thay đổi từ -8% ÷ 0 ÷ 5% nhờ núm chỉnh tinh “ TOЧHO ”. Tín hiệu ra của ИO4 là tín hiệu điện áp một chiều có cực tính thay đổi (-2,5 ÷ 0 ÷+ 2,5)V. Được lấy ra trên đầu 4-5 của khối. Các thông số kỹ thuật của khối ИO4. Các tín hiệu đầu vào là dòng quy chuẩn 0 ÷ 5mA. Khi điện trở đầu vào RBX = 400 W. Cực tính của các tín hiệu vào ИO4 phụ thuộc vào tính chất của thông số trong hệ thống điều chỉnh. Điện trở định trị đặt ngoài R =2,2 kW Cực tính điện áp ra phụ thuộc vào dấu của tổng đại số các tín hiệu đặt vào. Các cơ quan hiệu chỉnh. Các giá trị của cơ quan điều chỉnh ИO4 được thực hoá trên các núm sau: Hệ số tỷ lệ Kn1 - Kn4 có thể thay đổi giá trị đưa từ 0 ÷ 1. Định trị ngoài thay đổi nhẩy bậc 0 ÷ 40% và 0 ÷ 100%. Định trị trong của khối được thực hoá trên các núm” (P ” núm chỉnh tinh -100 ÷ 0 ÷ +100%. TOЧHO núm chỉnh tinh -5 ÷ 0 ÷ +5%. Mn1-Mn4 khối chức năng tín hiệu vào ИП15 khối cấp nguồn. MГ-2 khối phát tần số 10 kHz. Nguyên lý làm việc của khối đo lường И04. Khối đo lường bao gồm các phần sau: Mạch đo lường, mạch phân cách, máy phát xung, ổn áp, nguồn cấp. Khối đo lường И04 để cộng 4 tín hiệu vào độc lập và tín hiệu đặt trước. Không phụ thuộc vào tỷ lệ các tín hiệu. Tạo ra tín hiệu mất cân bằng theo phương trình tín hiệu vào và ra như sau: XBNX = Kn1.XBX1 + Kn2.XBX2 + Kn3.XBX3 + Kn4.XBX4 + ¥.X3д + Xkp ở đây: XBNX là tín hiệu ra. - XBNi là các tín hiệu vào. - Kni là các hệ số tỷ lệ. - ( là hệ số xác định dải tác động của định trị. - X3д,Xkp là giá trị tương ứng của định trị ngoài và trong. Trong mạch đo lường các tín hiệu được biến đổi thành tín hiệu điện áp nhờ các điện trở từ R1 ÷ Ry. Sau đó các điện áp này được đưa đến các bộ phân cách tương ứng. Bộ phân cách cấu tạo trên nguyên lý: Biến đổi – biến áp – tái biến đổi . Các bộ phận biến đổi và tái biến đổi được cung cấp bởi các xung tam giác có tần số 10 kHz từ máy phất xung MГ- 2. Tín hiệu ra sau bộ phận phân chia được định tỷ lệ nhờ biến trở Kп2 và được cộng với nhau. Tín hiệu tổng nhận được là điện áp của sơ đồ cầu 1 vai đấu với tín hiệu định trị 1 vai đấu với tín hiệu định trị ngoài. Cầu được cung cấp bởi nguồn ổn áp 4, trong sơ đồ có lắp đặt cơ cấu thay đổi nhẩy bậc và liên tục miền định trị ngoài. Trên đầu vào của ИO4 có thể đưa tín hiệu vào có cực tính bất kỳ. Tín hiệu ra của ИO4 có 2 cực tính và có trị số từ -2,5 ÷ 0 ÷ + 2,5 V được gửi tới khối P21 trong sơ đồ điều chỉnh. Nhiệm vụ và nguyên lý làm việc của khối rơ le P21 Nhiệm vụ. Khối Rơle P21 được sử dụng trong các bộ tự động điều chỉnh nhận các tín hiệu lối vào được đưa trực tiếp vào khối Rơle hoặc thông qua khối ИO4. Khối P21 tạo ra xung điện áp để điều khiển cơ cấu thừa hành thông qua khởi động từ. Khối Rơle tạo quy luật tỷ lệ P hoặc tỷ lệ tích phân PI hoặc tỷ lệ vi phân tích phân PID. Để tạo ra quy luật tỷ lệ tích phân vi phân thì khối P21 phải hợp bộ cùng với khối Д01 hoặc Д03 (khối vi phân). Muốn tạo ra quy luật tỷ lệ phải đưa vào khối P21 tín hiệu phản hồi từ cơ cấu thừa hành hoặc đưa tín hiệu điều chỉnh vào khối đo lường ИO4. Nguyên lý làm việc. Các tín hiệu lối vào là dòng 1 chiều 0 ÷ 5 mA hoặc 0 ÷ 20 mA đi vào các điện trở R1 ÷ R3 ở đây các tín hiệu được chuyển thành tín hiệu điện áp kết hợp với nhau và kết hợp với tín hiệu 0 ÷ ± 2,5 V tổng các tín hiệu đi vào bộ hoãn xung R4,C1 tín hiệu lối ra của bộ R4,C1 được đưa vào bộ khuyếch đại một chiều YB-41 cùng với tín hiệu 0 ÷ 5mA được khuyếch đại và gửi tới khuyếch đại Rơle YP-2 các lối vào của khối không sử dụng phải đấu tắt. Trong thực tế ở nhà máy chỉ sử dụng đầu vào có điện áp 0 ÷ ± 2,5 V từ khối đo lường ИO4 ở đầu 4-14. Bộ khuyếch đại YB-41 có cấu tạo như sau: Bộ biến dung tầng khuyếch đại bán dẫn cao tần mạch liên hệ ngược chính De-tec-tơ, bộ tái biến điện tần số thấp và phin lọc. Tín hiệu lối ra YB-41 đi qua phin lọc vào bộ khuyếch đại YP-2 chịu sự chi phối của phản hồi âm cứng. Sự chi phối này phụ thuộc vào vị trí biến trở R5 và R16a. Biến trở R5 có tác dụng điều chỉnh độ nhậy tối thiểu của khối còn R16a hiệu chỉnh thông số tĩnh của khối. Khuyếch đại YP-2 có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu sau YB-41 thành điện áp xung 1 chiều để đi điều khiển khởi động từ Y22-M của cơ cấu thừa hành. YP-2 có cấu tạo chủ yếu từ Tiristor và bộ biến điện từ. Điện trở thuần của 1 nửa phụ tải ra YP-2 là phụ tải toàn phần của khối P21 và không nhỏ hơn 72 W Nếu trong điện trở của phụ tải có thành phần điện cảm thì phụ tải đấu qua khối hợp tải B21. Khối B21 có tác dụng làm gián đoạn dòng phụ tải ở tầng cuối. Các đèn l1, l2 xác định hướng tác động của khối. Nguồn cung cấp cho cả hai bộ khuyếch đại YB-41 và YB-2 đều được lấy từ ИП-15. Khi khối tác động ở lối ra của YB-2 xuất hiện một điện áp liên hệ ngược ở dòng dạng xung. Điện áp này qua đầu 15A-16A của YP-2 để vào mạch liên hệ ngược chính và đi qua các đầu 15A, 1A để vào mạch liên hệ ngược phụ. Dạng của điện áp này có thể nhìn thấy được trên máy hiện sóng ở các đầu 6-19 của khối. Điện áp ngược được tái biến điện do tác dụng của đèn nê-ông l1( trong mạch phản hồi chính) và cầu D2 – D5 (trong mạch phản hồi phụ). Khi điện áp phản hồi vượt quá điện áp mở của đèn l1 và ổn áp Д1 các tụ C2,C3 sẽ nạp điện, điện áp này sẽ phóng vào các đầu 1-9 và 4-9 của YB-41khi khối đổi chiều tác động thì biên độ của điện áp phản hồi cũng như dòng điện nạp của tụ cũng đổi dấu. Tốc độ nạp của các tụ (C2) trong mạch phản hồi chính Voc phụ thuộc điện dung của tụ điện và tổng các điện trở R8 và B2. Khi thay đổi vị trí của B2 thì hệ số tỷ lệ của bộ điều chỉnh cũng thay đổi. Thời gian phóng của tụ C2 bằng thời gian tích phân (Tu) của bộ điều chỉnh. Thời gian Tu được xác định bằng giá trị của tụ C2 và điện trở ở khoá B1. Độ dài của xung tác động được điều chỉnh bằng điện trở R15b. Biến trở này có tác dụng thay đổi thời gian phóng điện của tụ. Trong mạch phản hồi phụ của khối điện áp nạp của tụ C3 phụ thuộc vào điện trở phân thế R11và R16b, R4, R10. Khi tăng vùng không nhậy cũng tăng vùng hồi tuyến tính của khối trong trường hợp này để độ dài của xung không đổi ta điều chỉnh biến trở R16a, R16b để tăng điện áp cho tụ C3. Đồng thời đưa vào mạch phản hồi phụ còn có điện áp tỷ lệ với dòng điện nạp của tụ C2 trong mạch phản hồi chính tách từ trở R15a và R16b điện áp này có tác dụng như phản hồi đồng chiều dương làm dung hoà độ dài xung tác động. Khi tốc độ phản hồi của khối thay đổi. Khi tăng độ dài tác động phải tăng độ phản hồi dương bởi vậy người ta ghép R15a và R16b với nhau. Ta có thể loại trừ phản hồi chính và phản hồi phụ bằng cách đấu tắt các điểm Г-Б và Д-Б của khối. Các cơ quan điều chỉnh: R4 để thay đổi thời gian của bộ ổn định. Biến trở R16a để thay đổi vùng không nhậy ЗONa. Biến trở R15a để thay đổi độ dài xung ИMПУЛБ. Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý bộ điều chỉnh P21 Khoá điều khiển БY-21 Khoá điều khiển БY-21 sử dụng để chuyển mạch hệ thống tự động điều chỉnh liên tục từ trạng thái tự động này sang điều khiển bằng tay, khối БY-21 gồm các bộ phận sau: Nguồn cấp cho 2 transtor lấy từ bộ nguồn MП-31. Tín hiệu lối vào R4b các biến trở R2,R6 tạo dải hoạt động cần thiết cho biến trở kép R4a và R4b. Các bộ phận điều chỉnh. + Công tác chuyển mạch điều khiển B1 để thay đổi chế độ điều chỉnh tự động hay chế độ chế độ điều chỉnh từ xa P. + Giá trị điều chỉnh của dòng ra từ 0ữ5 mA nhờ điều chỉnh R14a, R14b giá trị dòng lối ra được báo theo thang đo 0÷100%. Nguyên lý làm việc. Khi khoá БY-21 ở vị trí tự động, khí có tín hiệu mở từ P21 đưa tới điện áp khung vuông ± 24 V đưa tới cuộn dây của Rơle(mạch trở) thông qua tiếp điểm thường đóng củ Rơle KLT (1,2) các tiếp điểm của 13,15 của KCC1 được tiếp lại chân số 2 và 4 củ khoá БY-21 liền mạch cấp điện cho cuộn dây khởi động từ KMC lúc này tay quay van được kéo về vị trí điện công tắc an toàn SBI tiếp trở lại khởi động từ ПME-211 có điện tác động đóng các tiếp điểm KMC củ nó lại cấp điện 3 pha của động cơ qua theo chiều mở van. Động cơ kéo van kéo theo bộ phận chuyển động kéo biến trở R quay theo chiều mở tín hiệu từ biến trở đưa về bộ biến đổi H(P-1M, bộ biến đổi có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu thành tín hiệu dòng đưa tới đồng hồ B21 chỉ thị độ mở của van điều chỉnh nước cấp. Lúc này trên khoá БY-21 xuất hiện tín hiệu đèn (Б) sáng tức là đèn l2 mở. Khi không có tín hiệu xung điện áp mở đưa tới cuộn KCC1 Rơle mất điện nhả các tiếp điểm 13,15 ra dẫn đến động cơ mất điện dừng lại. Ở vị trí đóng van khi cơ tín hiệu đóng từ khối điều chỉnh Rơle P21 tín hiệu xung điện áp ± 24 V đưa tới cuộn dây KCC1 tiếp điện 13,15 đóng lại, tiếp điểm 6, 8 của khoá БY-21tiểu mạch, điện áp qua tiếp điểm 7, 8 chờ sẵn của SQ2 qua tiếp điểm thường đóng của KMC cấp điện cho cuộn dây KMT của khởi động từ (ME-211 tác động đóng các tiếp điểm của nó lại và cấp điện cho động cơ quay theo chiều đóng van xuống. Lúc này biến trở R được quay về từ vị trí đóng đưa tín hiệu điện trở về độ biến đổi H(P-1M. Bộ biến đổi có nhiệm vụ có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện trở thành dòng 1 chiều 0ữ5 mA đưa tới đồng hộ B12 chỉ thị độ đóng mở của van. Lúc này mạch đèn (M) sáng tức là đèn l1 chỉ báo đóng van. Khi có xung điện áp đóng đưa tới Rơle KCT mất điện nhả tiếp điểm 13; 15 của nó ra động cơ mất điện dừng lại. Ở vị trí đống van khi có tín hiệu đóng từ khối điều chỉnh Rơle P21 tín hiệu xung điện áp ± 24 V đưa tới cuộn dây KCC1 tiếp điểm 13; 14 đóng lại tiếp điểm 7; 8 chờ sẵn của SQ2 qua tiếp điểm thường đóng của KMC cấp điện cho cuộn dây KMT của khởi động từ ΠME-211 tác động đóng các tiếp điểm của nó lại và cấp điện cho động cơ quay theo chiều đóng van xuống. Lúc này biến trở R được quay từ vị trí đóng đưa tín hiệu điện trở về bộ biến đổi HΠP-1M. Bộ biến đổi có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu điện trở thành dòng một chiều 0-5 mA đưa tới đồng hồ B12 chỉ thị độ đóng mở của van. Lúc này mạch đèn (M) sáng tức là đèn l1 chỉ đóng van. Khi không có xung điện áp đóng đưa tới Rơle KCT mất điện nhả tiếp điểm 13; 15 của nó ra động cơ mất điện dừng lại. Khoá БY-21 ở vị trí trung gian “P” tức là điều khiển từ xa (bằng tay). Khi ta ấn nút (M) tức là ấn nút mạch đóng lúc này chân số 1 và 31 tiếp điểm lại liền mạch thông qua tiếp điểm 7; 8 của công tắc SQ2 và tiếp điểm thường đóng của KMC cấp điện cho cuộn dây KMT của nó lại quay theo chiều đóng van lại ” lúc này công tắc an toàn được tiếp lại” làm cho biến trở R quay theo đưa tín hiệu điện trở tới bộ biến đổi HΠP-1M biến đổi thành dòng đưa tới đồng hồ B12 chỉ thị độ đóng mở của van, điều chỉnh bao nhiêu %. Khi ta bỏ tay không ấn nút (M) nữa thì tiếp điểm 1; 31 nhả ra động cơ mất điện dừng lại. Khi ấn nút “Б”, ấn nút mở van, thì chân số 1-32 tiếp lại thông qua tiếp điểm 1-2 của công tắc hành trình van SQ1 và tiếp điểm thường đóng KMT, dẫn cuộn dây KMC có điện tác động đóng các tiếp điểm đóng KMC của khởi động từ ΠME-211 lại cấp điện cho động cơ quay theo chiều mở van. Lúc này biến trở R quay theo đưa tín hiệu điện trở về bộ biến đổi HΠP-1M biến đổi thành dòng từ 0-5mA đưa ra đồng hồ B12 chỉ thị độ mở của van. Khi ta bỏ tay ra thì tiếp điểm 1-32 nhả ra làm mất điện, động cơ dừng lại. Khi mạch bảo vệ mức nước đưa vào làm việc. Vì một lý do nào đó mức nước trên hai đồng hồ tăng hoặc giảm quá phạm vi cho phép ( -100 mm hay +100mm) thì mạch bảo vệ từ 2 đồng hồ trên tiếp lại thông qua khoá và con nối Rơle KL16 có điện áp làm tiếp. Các tiếp điểm thường mở 5; 6 của nó đóng lại cấp điện cho Rơle KL1, nhả tiếp điểm thường đóng 1; 2 của KL1 ra dẫn đến mạch tự động mất điện đồng thời đóng tiếp điểm thường mở KL1 (7; 8) lại thông qua công tắc hành trình van SQ3 tiếp điểm 10; 12 cấp điện cho cuộn dây KLT tác động đóng các tiếp điểm của khởi động từ ΠME-211 cấp điện cho động cơ quay đóng van lại. Khối hợp tải B21 Nhiệm vụ. Tải của khối điều chỉnh Rơle P21 mang tính thuần trở vì vậy khi tải mang tính cảm kháng người ta phải mắc thêm bộ phối hợp trở kháng B21. Khi mang tính cảm kháng ở cuối nửa chu kỳ mở Transtor của khối điều chỉnh Rơle P2, điện áp anốt của Transtor giảm dần về “0” Transtor được khoá lại. Song do tính chất cảm kháng của tải dòng điện tải xuất hiện các sức điện động tự cảm phát sinh từ tải. Để bảo đảm khoá Transtor đúng lúc trong B21 được bố trí mạch R,C mắc song song với tải để triệt tiêu dòng tự cảm của tải khoá Transtor của P21 đúng lúc đảm bảo chất lượng điều chỉnh theo yêu cầu. Д2 Д1 Д3 Д4 Д7 Д6 Д8 Д5 Hình 3.7: Sơ đồ khối hợp tải B21.  Nguyên lý làm việc của khối hợp tải. Khối B21 gồm 3 kênh độc lập với nhau mỗi kênh đầu vào và đầu ra riêng rẽ các điốt Д1 và Д2 dùng để loại trừ các tác động ngược biến áp nạp cho tụ C1 và C2 đến mạch ra của khối điều chỉnh P21. Tụ C1 là phần tử quan trọng để khoá chắc chắn Transtor của P21. Điện trở R1 và R2 được tác dụng khi thành phần điện trở của tải mang tính cảm kháng. Khi Rm ≤ 120W nó cho phép điện áp ra của B21 gần bằng điện áp vào đồng thời khoá Transtor của P21. Khi Rm ≤ 14 W và khi mất tín hiệu điều khiển R1 và R2 sẽ nối ngắn mạch. Điốt Д5 và Д6 chống lại quá trình dao động trong tải khi cắt mạch của các Transtor của P21 đảm bảo đặc tính động của bộ điều chỉnh. Điốt Д3, Д4 và ổn áp Д6 tạo ra mạch giải phóng năng lượng tự cảm của tải ở thời điểm P12 ngắn tín hiệu. Đồng thời hạn chế bước điện áp tự cảm trên các Transtor của P21 ngăn ngừa hiện tượng tự mở lại của chúng. Khối hợp tải B21 được sử dụng trong các bộ điều khiển tự động sử dụng khởi động từ (ME hoặc khối Rơle cơ khí, khi sử dụng trực tiếp tín hiệu điều khiển của P21. Máy phát xung ( Bộ chuyển đổi tín hiệu không điện ra tín hiệu điện) Các máy phát xung được sử dụng trong các bộ điều chỉnh có nhiệm vụ cảm nhận các tín hiệu không điện như áp suất, lưu lượng, môi chất khí lỏng chảy, mức chất lỏng… Chuyển đổi các tín hiệu đó thành tín hiệu điện dưới dạng dòng quy chuẩn. Ở nhà máy điện Phả Lại I sử dụng các loại máy phát xung như: ДMЄ- đát trích đo mức nước, ДMЄ-P đát trích đo lưu lượng. Tín hiệu của các đát trích đều đưa ra tín hiệu quy chuẩn 0÷5mA cấp cho khối tự động. Tất cả các máy phát xung đều làm việc theo nguyên tắc đo chênh áp. I = f(). BC 1 2 3 Tín hiệu ra Hình 3.8: Sơ đồ máy phát xung BC : Bộ cảm biến . 1: Cầu đo lường. 2: Khối khuyếch đại. 3: Nguồn cấp. Công dụng của đát trích. Nhiệm vụ: Đát trích là một trong những thiết bị quan trọng trong bộ tự động điều chỉnh nó có nhiệm vụ cảm biến thông số điều chỉnh chuyển đổi thành tín hiệu dưới dạng dòng điện quy chuẩn 0÷5mA đưa về các bộ tự động điều khiển. Nguyên lý làm việc: Thông số đo được biến đổi bởi phần tử nhậy cảm thành độ dịch chuyển thẳng của nam châm vĩnh cửu tạo nên tác động điều khiển dưới dạng từ thông làm mất cân bằng cầu từ trường. Lúc này mất tín hiệu ở vai cầu kia dưới dạng điện áp để đi điều khiển tín hiệu ra của bộ khuyếch đại đưa thẳng đến đầu ra, đồng thời mạch phản hồi ngược tạo ra từ thông bù với từ thông điều khiển.. Thành phần cơ bản của mạch khuyếch đại là vi mạch bán dẫn để khuyếch đại tín hiệu từ cầu từ trường đưa về và biến đổi nó thành tín hiệu điện có dòng quy chuẩn từ 0-5mA tỷ lệ với đầu vào là tín hiệu chênh áp cần đo. Chương 4 CÁC BỘ TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH HIỆN CÓ ĐỂ ĐIỀU CHỈNH MỨC NƯỚC BAO HƠI NHÀ MÁY ĐIỆN PHẢ LẠI 4.1. Bộ điều chỉnh chân không buồng đốt Nhiệm vụ: Bộ điều chỉnh chân không buồng đốt có nhiệm vụ dùng từ chân không buồng đốt có giá trị PKC = - 0,3 - 0,5 kg/cm2 với độ chân không đảm bảo lò sẽ ở chế độ cháy tối ưu nhất, đồng thời đảm bảo cho con ngời và thiết bị xung quanh lò an toàn, nâng cao hiệu suất của lò. Tầm quan trọng: Khi chân không buồng đốt giảm có thể dẫn tới ngọn lửa trong lò phì ra ngoài làm cháy thiết bị cũng như nguy hiểm cho con người ở xung quanh lò, đồng thời làm mất nhiệt của lò dẫn đến giảm hiệu suất lò. Khi chân không trong buồng đốt tăng làm cho quá trình cháy nhiên liệu không hoàn toàn làm giảm hiệu suất lò, có thể làm cháy phần đuôi lò ảnh hởng xấu đến thiết bị ở vòng đuôi lò. Những yếu tố ảnh hưởng đến chân không buồng đốt: - Lưu lượng gió đưa vào không phù hợp - Độ kín của lò không đảm bảo - Hệ thống khử kín làm việc không tốt - Chế độ nhiên liệu và gió vào lò không phù hợp - Tốc độ quạt khói thay đổi. Để duy trì chân không buồng đốt người ta thiết bị bộ điều chỉnh chân không buồng đốt. Sơ đồ nguyên lý bộ điều chỉnh chân không buồng đốt hình 3.1 Hoạt động sơ đồ bộ điều chỉnh chân không buồng đốt. Tín hiệu chân không buồng đốt được đát trích CAP cảm biến và biến đổi thành dòng một chiều quy chuẩn 05mA và được đưa sang khối đo lường 304. Tại đây tín hiệu dòng được so sánh với tín hiệu định trị dòng đặt trước 3Y05. Tín hiệu mất cân bằng được lấy ra ở khối 304 đưa sang khối điều chỉnh Rơle P21.Khối Rơle P21 tạo tín hiệu điều khiển thiết bị. Khởi động từ không tiếp điểm \P- 2M làm cho cơ cấu thừa hành dịch chuyển dẫn đến cơ quan điều chỉnh thay đổi "hướng quạt khói" làm thay đổi chân không buồng đốt. Đát trích CAP Khối đo lường 304 Khối định trị dòng 3Y05 Khối điều chỉnh Rơle P21 Khoá điều khiển \Y21 Khởi động từ không tiếp điểm \P - 2M Cơ cấu chấp hành M'0 Hình 4.1. Sơ đồ bộ điều chỉnh chân không buồng đốt 4.2. Bộ điều chỉnh áp suất hơi đi thổi bụi Trong quá trình vận hành lò hơi để làm sạch dàn ống sinh hơi, người ta dùng các máy thổi bụi. Các máy thổi bụi có nhiệm vụ: Đưa hơi thổi bụi làm sạch bề mặt nhận nhiệt các dàn ống sinh hơi. Nếu áp suất hơi đi thổi bụi quá nhỏ sẽ làm trấn động cơ học các dàn ống sinh hơi. Vì vậy người ta phải duy trì áp suất hơi đi thổi bụi ở giá trị thích hợp 30 40Kg/cm2 . Để duy trì được áp suất hơi đi thổi bụi thích hợp ngời ta thiết kế bộ điều chỉnh áp suất hơi đi thổi bụi. 4..2.1. Hoạt động của sơ đồ Tín hiệu áp suất hơi đi thổi bụi được máy phát xung: *ME - 60kg/cm2 cảm nhận và biến đổi thành dòng quy chuẩn từ 05mA và đa vào khối đo lường 304 ở đây tín hiệu đưa về được so sánh với tín hiệu đặt trước của định trị dòng điện 3Y05 tạo ra tín hiệu mất cân bằng rồi đưa sang khối điều chỉnh Rơle P21. Khối điều khiển Rơ le P21 tạo ra tín hiệu điều khiển thiết bị khởi động từ không tiếp điểm. P\P - 2M làm cơ cấu chấp hành dịch chuyển dẫn tới cơ quan điều chỉnh thay đổi vị trí làm việc làm cho áp suất hơi đi thổi bụi thay đổi để duy trì áp suất hơi đi thổi bụi trong phạm vi ưu việt. Trong quá trình đi thổi bụi áp suất hơi luôn thay đổi vì vậy bộ điều chỉnh có nhiệm vụ duy trì áp suất hơi đi thổi bụi. 4.2.2. Các thiết bị sử dụng trong sơ đồ. Máy phát xung *ME 60 kg/cm2 Khối định trị dòng điện 3Y21 Khối điều chỉnh Rơle P21 Khối điều khiển \Y21 Khởi động từ không tiếp điểm \P - 2M Cơ cấu chấp hành M'0 Hình 4.2: Sơ đồ điều chỉnh áp lực hơi đi thổi bụi 4.3. Bộ điều chỉnh phụ tải nhiệt Áp suất hơi bão hoà là 1 trong hai thông số chính của chất lợng hơi đưa sang tua bin. Trong quá trình lò vận hành áp suất hơi bão hoà luôn luôn thay đổi làm ảnh hưởng đến chất lượng hơi và các thông số khác của lò như lưu lượng hơi và nhiệt độ hơi. 4.3.1. Các thiết bị và chức năng các khối sử dụng trong sơ đồ bộ điều chỉnh phụ tải nhiệt. Đát trích MP'-160ata ME - P - 1,6ata Khối vi phân 01 Khối đo lường 3 - 04 Khối định trị dòng ZY05 Khối định trị điện áp ZY11 Khối điều chỉnh tương đương P21 Khối điều khiển tương đương \Y12 4.3.2. Nguyên lý làm việc của bộ điều chỉnh phụ tải nhiệt trong sơ đồ có sử dụng hai tín hiệu vào là: Tín hiệu áp suất hơi bão hoà được đát trích MPE cảm nhận và biến đổi thành tín hiệu dòng quy chuẩn từ 05mA được đưa đến khối vi phân 01 lấy tốc độ biến thiên của áp suất hơi bão hoà đưa vào khối đo lường U 04. Tín hiệu lưu lượng hơi của lò cũng được đát trích *ME-P-6,1 ata cảm nhận và biến đổi thành dòng điện 1 chiều chuẩn từ 05mA đa tới khối U 04. Khối U 04 có nhiệm vụ cộng đại số các tín hiệu lưu lượng hơi sau lò, tốc độ thay đổi áp suất hơi bão hoà, tín hiệu đặt trớc của ZY11 tạo tín hiệu mất cân bằng. Tín hiệu mất cân bằng này được đưa đến khối điều chỉnh tương đương P12. Khối P12 có nhiệm vụ tạo ra dòng điều khiển để đưa đến bộ điều chỉnh tốc độ động cơ đưa than bột vào lò để điều chỉnh lượng than bột cấp vào lò ít hay nhiều. Lượng nhiên liệu vào lò sẽ thay đổi làm cho áp suất hơi bão hoà được giữ ở mức ổn định. Hình 4.3: Sơ đồ điều chỉnh phụ tải nhiệt - 4. 4. Bộ điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt 4..4.1. Tầm quan trọng của bộ điều chỉnh nhiệt độ hơi Nhiệt độ hơi quá nhiệt là một trong những thông số quan trọng trong quá trình vận hành lò hơi. Nếu nhiệt độ lò hơi quá nhiệt thấp làm cho hơi bị ẩm có lẫn các hạt nước nhỏ li ti nhưng có động năng lớn khi đa hơi này vào tua bin sẽ làm nổ cánh tua bin. Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt cao quá có thể gây nên biến dạng hay phồng nở các đường ống dẫn hơi và dàn ống qúa nhiệt. Để duy trì nhiệt độ hơi quá nhiệt ở một giá trị ổn định và thích hợp ở 5400C. Người ta thiết kế hai bộ làm mát hơi cho mỗi nhánh hơi còn gọi là bộ điều chỉnh phun giảm ôn hay bộ điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt. Mỗi một lò có hai bộ phun giảm ôn cho hai nhánh A và B. Bộ giảm ôn phun cấp I. Bộ giảm ôn phun cấp II. Mỗi bộ điều chỉnh phun giảm ôn sử dụng hai tín hiệu nhiệt độ của dòng hơi đó là: Tốc độ thay đổi của nhiệt hơi qúa nhiệt sau bộ làm mát hơi. Nhiệt độ hơi quá nhiệt sau bộ quá nhiệt tiếp theo. 4.4.2. Các thiết bị và khối chức năng sử dụng trong sơ đồ: Khối so sánh 3-04 gồm 4 khối. Khối so sánh P12 gồm 4 khối. Khối định trị điện áp ZY11 gồm 4 khối. Khoá điều khiển bY21 gồm 4 chiếc. Khởi động từ có tiếp điểm PM]-8 chiếc. Cặp nhiệt ngẫu TxA 600 có 8 chiếc. Khối vi phân *01 gồm 4 khối. Khối biến đổi đo lường HPT 1-M-4 khối. Động cơ không đồng bộ 3 pha 4 chiếc. 4.4.3. Nguyên lý làm việc: Nhiệt độ hơi quá nhiệt được cặp nhiệt ngẫu đo và biến đổi thành tín hiệu điện áp được bộ biến đổi đo HPT 1-M biến đổi thành dòng điện một chiều chuẩn từ 05mA. Tín hiệu này được đưa vào khối *01. Khối vi phân 01 cảm nhận tốc độ thay đổi nhiệt độ ở sau bộ làm mát hơi, tín hiệu nhiệt độ hơi quá nhiệt ở bộ quá nhiệt tiếp theo đưa về khối so sánh 3-04. Tại khối 3-04 tín hiệu về và tín hiệu đặt trước được so sánh với nhau tín hiệu mất cân bằng ở 3-04 được đưa đến khối điều chỉnh P-21. Các khối điều chỉnh P-21 tạo xung điều khiển đưa qua khoá bY21. Tín hiệu này đưa đến điều khiển cấp nguồn cho các khởi động từ PM] đóng điện cho các động cơ quay theo chiều đóng hay mở để điều chỉnh lượng nước đi phun vào bộ làm mát hơi nhiều hay ít để duy trì nhiệt độ hơi quá nhiệt sang tua bin luôn ổn định ở nhiệt độ là 5400C. Hình 4.4: Sơ đồ điều chỉnh hơi quá nhiệt Hình 3 - 4: Sơ đồ bộ điều chỉnh hơi quá nhiệt 4.5. Bộ điều chỉnh xả liên tục 4.5.1. Nhiệm vụ của bộ điều chỉnh xả liên tục: Để đảm bảo chất lượng hơi vào tua bin và hạn chế sử dụng đóng các cặn bám vào tua bin người ta phải xả bẩn ở các bộ lọc hơi (Xyclon) đặt trong bao hơi. Nếu lượng nước xả bẩn ít thì chất lượng hơi không đảm bảo, nếu nhiều sẽ gây lãng phí nước sạch đã qua xử lý làm giảm hiệu suất của lò. Vì vậy, người ta chỉ không chế xả một lượng vừa đủ tỷ lệ với lưu lượng hơi của lò. Để đạt được điều đó người ta lắp bộ điều chỉnh xả liên tục cho lò hơi. 4.5.2. Các thiết bị và khối chức năng được sử dụng trong sơ đồ bộ điều chỉnh Đát trích M]-R-2500 kg/cm2; M]-P-1,6 kg/cm2. Khối so sánh 3-04 Khối định trị dòng ZY11 Khối điều chỉnh rơ le P21 Khoá điều khiển bY21 Khởi động từ PM] 4.5.3. Nguyên lý làm việc: Các tín hiệu lưu lượng nước xả liên tục và lưu lượng hơi sau lò được các đát trích cảm nhận và biến đổi thành dòng chuẩn một chiều 05mA. Đưa vào bộ so sánh 3- 04. Tại 3-04 các tín hiệu này được so sánh với tín hiệu đặt của khối ZY11 và tạo tín hiệu sai lệch đưa vào khối P21. Khối P21 tạo xung điều khiển van đóng hay mở xả đi một lượng nước bẩn phù hợp với lưu lượng hơi sau đó. Hình 4.5: Sơ đồ bộ xả liên tục Chương 5 NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP ĐIỀU CHỈNH MỨC NƯỚC BAO HƠI 5.1. Đặt vấn đề Mức nước trong bao hơi là một trong những thông số cần duy trì ở một giá trị nhất định ( điểm 0 quy ước). Cho nên trong quá trình vận hành, các thiết bị của bộ điều chỉnh cấp nước cho bao hơi phải làm việc với cường độ liên tục và có độ tin cậy cao nếu không đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật, các thiết bị hay phải sửa chữa do hỏng hóc, sai lệch thì phải ngừng lò, ảnh hưởng xấu đến phụ tải và làm thiệt hại về kinh tế rất lớn. Bộ điều chỉnh cấp nước bao hơi hiện tại đang sử dụng ở nhà máy điện Phả Lại là bộ điều chỉnh tự động tỷ lệ tích phân “PI” với thiết bị tương tự do Liên Xô chế tạo, công nghệ lạc hậu từ những thập niên 50. Trải qua nhiều năm làm việc liên tục trong môi trường bụi bẩn, ồn, có nhiệt độ cao nên hầu hết các thiết bị đều bị hư hỏng và già cỗi nên rất hay phải ngừng lò để sửa chữa. Khi bộ điều chỉnh tự động làm việc thì độ chính xác không cao, nếu cần phải thay đổi bất kỳ một thông số nào thì phải cắt toàn bộ bộ điều chỉnh và phải thí nghiệm lại, mất rất nhiều thời gian và công sức của người công nhân. Trong điều kiện kỹ thuật phát triển với tốc độ rất lớn như hiện nay các tổ hợp vi mạnh, các IC thuật toán được sử dụng rộng rãi và có những ưu điểm vượt trội so với các thiết bị cũ. Do đó dựa trên điều kiện thực tiễn ở nhà máy điện Phả Lại để duy trì cho bộ tự động điều chỉnh cấp nước trong bao hơi làm việc chính xác, liên tục và tin cậy cần chuyển bộ điều chỉnh cũ sang bộ điều chỉnh mới tổng hợp bằng các vi mạch. * Những yêu cầu đối với bộ tự động điều chỉnh mức nước bao hơi Trong quá trình vận hành lò hơi mức nước bao hơi là một trong những thông số cần phải điều chỉnh ở một giá trị nhất định là 600mm tính từ đáy bao hơi lên do đó bộ tự động điều chỉnh phải làm việc với độ tin cậy cao. Đồng thời mức nước trong bao hơi còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như áp suất trong bao hơi, lưu lượng nước vào lò, lưu lượng hơi sang tua bin.. Vì vậy yêu cầu của bộ điều chỉnh cấp nước khi làm việc trong dải điều chỉnh của phụ tải lò cần duy trì mức nước ở giới hạn sau. - Ở chế độ vận hành bình thường ổn định, có nghĩa là không có sự thay đổi đột ngột của phụ tải,của nhiệt độ lò lúc đó sai lệch mức nước lớn nhất cho phép không được quá ± 20 mm so với mức nước “0”. - Khi có sự thay đổi bước nhảy đột ngột của phụ tải từ 10 ¸ 50 % định mức thì sự sai lệch cho phép không được lớn hơn ± 50 mm. - Khi ở chế độ làm việc ổn định thì số lần tác động của bộ tự động trong một phút không qúa 6 lần. Như vậy ta cho bộ tự động điều chỉnh đảm bảo tác động khi có độ sai lệch về mức nước trong bao hơi là ± 20 mm. 5.2. Sơ đồ khối của hệ thống điều chỉnh tự động mức nước bao hơi Từ yêu cầu công nghệ và nguyên lý cũ do Liên Xô thiết kế và chế tạo ta đưa ra sơ đồ khối của hệ thống điều chỉnh tự động như sau Sơ đồ của bộ điều chỉnh có cấp nước cho bao hơi có hai mạch vòng chính là 5.2.1. Mạch vòng 1 Là mạch vòng bên trong, là mạch vòng tác động nhanh, nhằm ổn định mức nước khi lò đang vận hành với phụ tải không đổi, lúc đó lưu lượng nước và lưu lượng hơi quan hệ với nhau theo công thức Qh = 1.005*Qn đây là mạch vòng ổn định lưu lượng gồm có hai tín hiệu. -Tín hiệu vào : Là tín hiệu lưu lượng hơi cần cấp cho tua bin để quay máy phát điện theo yêu cầu của phụ tải. -Tín hiệu phản hồi : Là tín hiệu lưu lượng nước cần cấp vào lò. Yêu cầu điều chỉnh của mạch vòng là lượng nước cấp vào lò, tỷ lệ tương đối với lượng hơi đưa ra mà vẫn ổn định được mức nước trong bao hơi ở vị trí mức “0” quy ước nghĩa là ở mức 600 mm tính từ đáy bao hơi lên . + Giả sử lò hơi đang vận hành ở chế độ tải nhỏ với 50% công suất lượng nước vào bao hơi rồi sang tua bin cân bằng. Khi ta tăng dầu phụ tải lên 90 % công suất thì lượng hơi yêu cầu sang tua bin phải tăng lên lúc đó lượng nước hoá hơi cũng phải tăng lên theo làm cho mức nước trong bao hơi giảm xuống, đồng thời khi lưu lượng hơi sang tua bin tăng sẽ làm cho tín hiệu sai lệch “e” thay đổi. Do tín hiệu lưu lượng hơi được so sánh với tín hiệu lưu lượng nước lúc đó khối tích phân RF sẽ đưa ra tín hiệu điều chỉnh động cơ đi mở thêm van cấp nước vào lò. +Tương tự khi lò đang vận hành với công suất lớn nhưng do yêu cầu phát điện hoặc do sự cố mà công suất phải giảm xuống 50% lúc đó lưu lượng hơi sang tua bin sẽ giảm xuống, thiết bị đo đưa tín hiệu về so sánh với tín hiệu của lưu lượng nước. Lúc đó hai tín hiệu sẽ mất cân bằng dẫn đến có sai lệch e lúc đó RF sẽ tạo tín hiệu đi đóng bớt van cấp nước vào lò do động cơ đảm nhiệm. 5.2.2. Mạch vòng 2 Là mạch vòng ổn định mức nước trong bao hơi, lượng đặt đầu vào là yêu cầu ổn định mức nước trong bao hơi tương ứng vơi 600mm là mức “0” quy ước, tín hiệu phảm hồi là mức nước thực tế mà thiết bị đo “đát trích” đo được. - Khi có sự thay đổi tải đột ngột, mức nước trong bao hơi sẽ nhanh chóng tăng hoặc giảm lúc đó thiết bị đo sẽ đo được và đưa tín hiệu ra qua khâu hiệu chỉnh tín hiệu ra U1 hoặc U2 có chiều tương ứng để điều chỉnh động cơ đi đóng hoặc mở van cấp nước đến khi mức nước ở điểm “0” thì dừng lại CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG NƯỚC CẢM BIẾN ĐO LƯU LƯỢNG HƠI CẢM BIẾN ĐO MỨC NƯỚC VAN CẤP NƯỚC LÒ HƠI PID KS PID BAO HƠI MỨC ĐẶT QS = Hơi phụ tải MỨC NƯỚC L(P) + - + - + + - Hình 5.1: Sơ đồ điều khiển mức nước bao hơi với 3 tín hiệu phản hồi Tóm tắt hoạt động của sơ đồ: Mục đích của sơ đồ là giữ ổn định tín hiệu ra là mức nước trong bao hơi khi có nhiễu loạn tác động vào hệ thống. Trong sơ đồ trên, bộ điều chỉnh PID thuộc vòng ngoài là bộ điều chỉnh mức nước nhằm thay đổi giá trị đặt của bộ điều chỉnh PID thuộc vòng trong. Với vai trò giữ ổn định mức nước trong bao hơi, bộ điều chỉnh PID thuộc vòng trong là bộ điều chỉnh lưu lượng nước cấp nhằm tác động vào van điều chỉnh cấp nước vào bao hơi. Tác dụng của bộ điều chỉnh PID thuộc vòng trong là làm triệt giảm sự ảnh hưởng của các tác động nhiễu xuất hiện do sự thay đổi áp suất bao hơi, hiện tượng sôi bồng mức nước… Bộ điều chỉnh PID vòng ngoài là bộ điều chỉnh chính, khống chế đại lượng điều chỉnh ở đầu ra. Khi có một lý do nào đó làm cho tín hiệu đầu ra mức nước thay đổi, tín hiệu mức nước đo được so sánh với tín hiệu mức đặt, dẫn đến đầu vào của bộ điều chỉnh PID vòng ngoài xuất hiện sai lệch và cho ra tín hiệu điều khiển, xong tín hiệu điều khiển đầu ra lại không tác động lên cơ cấu điều chỉnh mà kết hợp với các tín hiệu đo lưu lượng hơi và tín hiệu đo lưu lượng nước cấp làm thay đổi giá trị đặt của bộ điều chỉnh PID vòng trong. Bộ điều chỉnh PID vòng trong có nhiệm vụ triệt tiêu nhiễu xuất hiện ở vòng trong trước khi nó tác động đến tín hiệu đầu ra. Quán tính ở vòng ngoài thường lớn hơn rất nhiều so với vòng trong, nên thông thường quá trình quá độ ở vòng trong tắt rất nhanh. Nói chung sơ đồ điều chỉnh hai vòng cho chất lượng điều chỉnh cao hơn so với hệ một vòng có cùng một đối tượng điều chỉnh. Tín hiệu lưu lượng hơi đưa vào triệt tiêu độ không đồng đều của bộ điều chỉnh ở chế độ xác lập. Đây là hệ điều khiển phân cấp nên ta tổng hợp từ mạch vòng trong ra mạch vòng ngoài. 5.3. Tính toán các tham số của bộ điều chỉnh 5.3.1.Hàm truyền của khâu đo mức nước trong bao hơi 5.3.1.1. Đát trích đo mức nước Lấy mức “0” tiêu chuẩn của mức nước bao hơi làm chuẩn thì: - Khi mức nước trong bao hơi tăng đến mức đầy +315mm so với mức “0” lúc đó đầu ra của đát trích sẽ có dòng điện là 4mA. - Khi mức nước cạn dần xuống qua “0” và xuống đến mức –315mm so với “0” lúc đó đầu ra của đát trích sẽ có dòng điện là 20mA. Có nghĩa là khi ở mức “0” đát trích sẽ có tín hiệu ra là 10 mA. Đường đặc tính của đát trích đo mức nước trong bao hơi cũng là một đường thẳng tuyến tính với mực nước từ +315mm qua “0” rồi xuống –315mm tương ứng với đầu ra của đát trích từ 4 ¸ 20mA. Tương đương với 10V. Khi mức nước trong bao hơi vận hành bình thường thì đát trích có tín hiệu ra là 10 mA. H (mm) V mA -10 +10 5 -5 +315 -315 0 Hình 5.2: Đặc tính của đát trích đo mức nước trong bao hơi 5.3.1.2. Hàm truyền của khâu đo mức nước trong bao hơi - Khi mức nước đầy tới 315 mm thì tín hiệu ra của cảm biến là 4mA. - Khi mức nước cạn xuống còn –315 mm thì tín hiệu ra là 20mAÞ Hàm truyền của cảm biến mức nước trong bao hơi là một khâu khuếch đại có hàm truyền : WL(S) Trong đó : - Hệ số khuếch đại của thiết bị đo mức nước(chọn dòng quy chuẩn là 045mA tương đương với điện áp quy chuẩn 0¸10V) = Tf : Thời gian trễ của khâu đo lường thường lấy Tf = 0.5s Vậy hàm truyền của khâu đo mức nước là: 5.3.2. Tính toán hàm truyền của khâu đo lưu lượng hơi và lưu lượng nước 5.3.2.1. Đặc tính của đát trích đo lưu lượng nước cấp và lưu lượng hơi sau lò Đường đặc tính của đát trích đo lưu lượng nước và lưu lượng hơi là một đường thẳng tuyến tính giữa lưu lượng nước và dòng điện do chênh áp sinh ra. Khi lưu lượng hơi hoặc lưu lượng nước là 0 thì không có dòng điện sinh ra khi lưu lượng đạt tới giới hạn lớn nhất là 250T/ h thì lúc đó đầu ra của đát trích sẽ có tác dòng điện cực đại là 20mA. I(mA) Tấn/giờ 0 2 4 6 8 10 50 100 150 200 250 Hình 5.3: Đặc tính đát trích đo lưu lượng hơi và nước 5.3.2.2. Hàm truyền của khâu đo lưu lượng hơi sau lò và khâu đo lưu lượng nước cấp vào lò (Chọn dòng quy chuẩn 0¸5mA tương đương 0¸10V) Trong đó coi Qh = QN ta có: Vậy hàm truyền của khâu đo lưu lượng là: 5.3.3. Tính toán hàm truyền của van nước cấp 5.3.3.1. Đặc tính của van điều chỉnh cấp nước vào trong bao hơi Lưu lượng lớn nhất qua van là 250 T/ h Lưu lượng nhỏ nhất qua van = 0 Trong thực tế van có độ kín khít khi làm việc nên người ta đã chế tạo để van vận hành có độ chính xác cao độ an toàn lớn, cho nên khi van mở đến 80% thì lưu lượng nước qua van là 250 T/ h và khi van đóng đến 15% thì lưu lượng nước qua van = 0 , thời gian để van đi hết hành trình từ 15 ¸ 80% là 18s. Ta cú đặc tính van cấp nước như sau: Tấn/giờ 50 100 150 200 250 Độ mở van (%) 0 20 40 60 80 1000 240 Hình 5.4: Đặc tính của van điều chỉnh nước cấp 5.3.3.2. Hàm truyền của van nước cấp Hàm truyền của van nước cấp, cấp nước vào lò hơi gần đúng là một khâu quán tính có hàm truyền: Trong đó : K: Là hệ số khuếch đại của van Tv : Là thời gian trễ *Xác định hệ số khuếch đại K: Thực tế khi van mở đến 80% thì lưu lượng nước là 125 (T/h) và khi van đóng đến 15 % thì lưu lượng nước qua van = 0 khoảng thời gian mở van từ 15% đến 80% là 18s. Dựa vào đặc tính van nước cấp ta có: * Xác định thời gian trễ Tv Vận tốc cấp nước vào lò: Trong đó : Qn- Lưu lượng nước cấp vào lò, Qn=125 T/h d- Đường kính ống dẫn nước vào lò, có d=175mm Þ Xác định thời gian quá độ Tqđ: Trong đó : S - Chiều dài đường ống từ van nước đến thiết bị lấy mẫu S = 20m. v - Vận tốc nước cấp vào bao hơi Þ Tqđ Tv Hình 5.5: Sơ đồ đặc tính quá độ của van cấp nước Thông thường thời gian Tv được tính theo quan hệ sau: Như vậy: Vậy hàm truyền của van cấp nước là (lò hơi có hệ số tích phân T=20s) 5.3.4. Hàm truyển đạt của bộ chuyển đổi dòng điện - khí nén (I/P) Bộ chuyển đổi I/P được chọn là PK200 của hóng YOKOGAWA có tín hiệu đầu vào là dòng điện I:4 20mA và tín hiệu đầu ra là áp suất khí nén P: 0,2¸1kg/cm2. Như vậy thiết bị này là một khâu khuyếch đại với hệ số khuyếch đại K được xác định như sau: 5.4. Tổng hợp hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi 5.4.1. Đặt vấn đề. Đối với hệ thống điều chình mức nước bao hơi, là hệ thống điều chỉnh có cấu trúc hai vòng có các bộ điều chỉnh nối theo cấp.Mỗi mạch vòng điều chỉnh có một bộ điều chỉnh và hệ thống được điều chỉnh bao gồm đối tượng điều chỉnh So và mạch vòng phụ, tín hiệu ra của bộ điều chỉnh mức nước chính là tín hiệu điều khiển của mạch vòng điều chỉnh lưu lượng nước cấp. Việc tổng hợp các bộ điều chỉnh được thực hiện theo tổng mạch vòng, từ mạch vòng thứ nhất đến mạch vòng thứ hai. Vì yêu cầu quá trình điều chỉnh có độ chính xác cao trong chế độ xác lập có thể chọn luật điều chỉnh tĩnh (P hoặc PD) với hệ số khuyếch đại lớn hoặc luật điều chỉnh phi tĩnh (I, PI, PID) đảm bảo không có sai lệch dư. Bộ điều chỉnh có nhiệm vụ khắc phục nhiễu bên trong. Nhiễu bên ngoài thường xét là phụ tải thay đổi dưới dạng xung bậc thang, thường là đo được nên để nâng cao chất lượng điều chỉnh có thể xác định kênh khử tác động vào đầu vào của bộ điều chỉnh. Sau khi cấu trúc của toàn hệ thống đã được chọn, vấn đề đặt ra là phải xác định các tham số Ci của hệ thống sao cho hệ có một dự trữ ổn định tối thiểu cho trước và chỉ tiêu chất lượng điều chỉnh đạt giá trị tốt nhất. Ta gọi chỉ tiêu chất lượng điểu chỉnh là chỉ tiêu tối ưu. 5.4.2. Tổng hợp mạch vòng lưu lượng nước cấp. RF(p) _ + Hình 5.6: Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh lưu lượng nước cấp Từ sơ đồ cấu trúc ta có hàm truyền của đối tượng điều chỉnh là: WĐT(P) =Wv(P) . Wn(P) . KI/P Trong đó Wv(P) là hàm truyền của van nước cấp, Wv (P) = Wn(P) là hàm truyền của sensor đo lưu lượng, Wn(P) = Suy ra: WĐT(P) = xx KI/P = Trước hết xác định đặc tính tần số nghịch đảo của đối tượng. WĐT(P) -1 = 2,57(3,15 P+1).(0,5P+1) Lấy chỉ số giao động nghiệm m = 0,3665, tương đương với độ tắt dần nghiệm Y = 0,9. Thay P = -mw + Jw ta co: Rđt-1 (p) = 2,57 * [3,15 (-mw + Jw) + 1] [10,5 (-mw + Jw)+1] = 2,57 [1,57 m2w2 - 1,57 w2 - 3,2 m w +1) + J (-3,15 m w2 + 3,2w)] = Pđ-1 ( (m,w)+ JQd-1 (mw) Pd-1 ( m,w) = 2,57 (1,575 m2w2 - 1,575 w2 - 3,2 mw+1) Qd-1(m,w) = 2,57 (-3,15mw2 + 3,2w) ta co hàm truyền của bộ điều chỉnh tỉ lệ - tích phân - vi phân (PID) Rn (p) = Đối với bộ điều chỉnh PI, chỉ việc cho C2 = 0 ta có: C0 = w (1+m2)Qd-1 (m,w), C1 = -Pd-1(m,w)+mQd-1(m,w) Thay w bởi các giá trị cách đều 0,000 đến 2,771 và tính các đại lượng theo bảng sau: w 0,000 0,209 0,408 0,606 0,8056 1,004 1,203 1,402 1,601 1,800 2,7718 Pd-1 2,570 1,787 0,758 -0,21 -2,132 -3,99 -6,13 -8,54 -11,2 -14,35 -32,66 Qd-1 0,000 1,588 2,860 3,897 4,699 5,266 5,599 5,698 5,561 5,19 0,000q C1 -2,57 -1,20 0,290 1,633 3,854 5,922 8,183 10,63 13,28 16,1221 32,665 C0 0,000 0,376 1,323 2,682 4,294 6,000 7,643 9,064 10,10 10,5778 0,000 Dựa vào kết quả tính toán cho trong bảng, dựng đồ thị quan hệ C1 - C0 từ đồ thị xác định điểm tối ưu ứng với C0 lớn nhất: C0* = 10,5778. C1* = 16,1221. Hình 5.7: Đồ thị quan hệ C0 - C1 Vậy hàm truyền đạt của bộ điều chỉnh vòng điều chỉnh lưu lượng nước cấp. WRn = Hình 5.8: Sơ đồ cấu trúc mạch vòng mức nước bao hơi 5.4.3. Tổng hợp mạch vòng mức nước bao hơi Vậy ta cũng xác định được hàm truyền đạt của bộ điều chỉnh vòng điều chỉnh mức nước bao hơi : WRn(p) = + 1,0979 Qs= Hơi phụ tải - + + + 10,5778+16,1221p p 1,69 1+3,15p 0,08 p(1+15p) 0,05 - Qn 0,23 1+0,5p DH - 0,0144+1,0979p p 0,025 1+0,5p + DHđ =0 Hình 5.9: Sơ cấu trúc tổng hợp mạch vòng hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi 5.5.Mô phỏng hệ thống Mô phỏng hệ thống theo các tham số hiệu chỉnh tối ưu đã tổng hợp. Ta có hệ thống điều khiển mức nước bao hơi theo các tham số tối ưu đã tính toán như sau: Hình 5.10: Sơ đồ hệ thống điều khiển mức nước bao hơi Từ đó sử dụng mô phỏng bằng công cụ Simulink trong Matlab ta thu được đồ thị thay đổi mức nước bao hơi như sau: Mô phỏng theo ba đường sau: Đường 1: Lưu lượng nước cấp vào lò (kg/s). Đường 2: Phụ tải hơi của lò Qs (kg/s), tín hiệu là một xung bậc thang. Đường 3: Mức nước trong bao hơi Hình 5.12: Sơ đồ mô phỏng mức nước bao hơi Hình 5.11: Sơ đồ mô phỏng lưu lượng hơi và lưu lượng nước cấp Đường 3 Đường 2 Đường 1 KẾT LUẬN Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu, em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao là “Nghiên cứu tổng hợp hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi nhà máy nhiệt điện Phả Lại I ”. Đây là đề tài mang tính chất ứng dụng kỹ thuật điều chỉnh hiện đại cho đối tượng thực tế nên đòi hỏi phải tìm hiểu đối tượng một cách tỉ mỉ, chính xác. Tuy nhiên nhờ có sự hướng dẫn nhiệt tình của thấy giáo hướng dẫn và các thầy trong bộ môn “Tự động hoá”, của bạn bè, cùng với sự cố gắng của bản thân em đã hoàn thành đồ án tốt nghiệp này. Em xin chân thành ơn thầy PGS.TS Bùi Quốc Khánh đã trực tiếp hướng dẫn, đóng góp nhiều ý kiến quý báu trong thời gian thực hiện và hoàn thành bản đồ án này. Chí Linh, ngày 20 tháng 6 năm 2006 Sinh viên Nguyễn Đức Quang TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Nguyễn Văn Mạnh Lý thuyết điều chỉnh tự động hoá quá trình nhiệt ĐHBK- Hà Nội năm 1993. 2- Nguyễn Bính - Điện tử công suất - NXB Khoa học Kỹ thuật, 2000. Bùi Quốc Khánh - Phạm Quốc Hải - Nguyễn Văn Liễn - Dương Văn Nghi - Điều chỉnh tự động truyền động điện - NXB Khoa học Kỹ thuật, 1999. 4- Qui trình vận hành sửa chữa thiết bị tự động 5- Giáo trình lò hơi tập I và tập II của tác giả Trương Du Nghĩa, Nguyễn Sĩ Mã - xuất bản năm 1974. 6- Tài liệu kỹ thuật của nhà máy nhiệt điện Phả Lại I. Sơ đồ mạch khối rơle P21 MỤC LỤC Trang Lời mở đầu 1 Chương1: Giới thiệu chung về nhà máy nhiệt điện Phả Lại 1 2 1.1 Giới thiệu chung 2 1.2 Các thông số kỹ thuật của nhà máy và một tổ máy 4 1.3 Giới thiệu về sơ đồ nhiệt một tổ máy 4 1.4 Giới thiệu lò hơi các thiết bị của lò 6 1.5 Giới thiệu về tuabin 8 1.6 Giới thiệu hệ thống chế biến than 9 Chương 2: Các hệ thống điều khiển chính trong nhà máy Nhiệt điện Phả Lại 1 12 2.1 Các hệ thống điều khiển chính trong nhà máy 12 2.1.1 Điều khiển phụ tải lò 12 2.1.2 Điều khiển hệ số không khí thừa 15 2.1.3 Điều khiển mức nước bao hơi 16 2.1.4 Điều khiển nhiệt độ bộ quá nhiệt 16 2.1.5 Điều khiển mức nước bình ngưng 18 2.1.6 Điều khiển mức nước bình gia nhiệt 20 2.1.7 Điều khiển mức nước bình khử khí 21 Chương 3: Hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi nhà máy nhiệt điện Phả Lại 1 23 3.1 Chức năng và nhiệm vụ bộ điều khiển mức nước bao hơi 23 3.2 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển mức nước bao hơi 24 3.3 Sơ đồ điều khiển và nhiệm vụ của các phần tử trong hệ thống điều khiển mức nước bao hơi 30 3.3.1 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển 30 3.3.1.1 Khối đo lường U04 31 3.3.1.2 Nhiệm vụ và nguyên lý làm việc của khối Rơle P21 33 3.3.1.3 Khoá điều khiển БY -21 37 3.3.1.4 Khối hợp tải B12 39 3.3.1.5 Máy phát xung ( bộ chuyển đổi tín hiệu không điện ra tín hiệu điện) 40 3.3.1.6 Công dụng của đát tríc 41 Chương 4: Các bộ tự động điều chỉnh hiện có để điều chỉnh mức nước bao hơi nhà máy nhiệt điện Phả Lại 1. 42 4.1 Bộ điều chỉnh chân không buồng đốt 42 4.2 Bộ điều chỉnh áp suất hơi đi thổi bụi 45 4.3 Bộ điều chỉnh phụ tải nhiệt 47 4.4. Bộ điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt 49 4.5 Bộ điều chỉnh xả liên tục 52 Chương 5: Nghiên cứu tổng hợp điều chỉnh mức nước bao hơi 54 5.1 Đặt vấn đề 54 5.2 Sơ đồ khối của hệ thống điều chỉnh tự động mức nước bao hơi 55 5.3 Tính toán các tham số của bộ điều chỉnh 58 5.4 Tổng hợp hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi 63 5.5 Mô phỏng hệ thống 67 Kết quả mô phỏng 69 Kết luận 70 Tài liệu tham khảo 71 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đề tài tốt nghiệp này là do em tự tìm hiểu, nghiên cứu dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS. Bùi Quốc Khánh. Các số liệu và kết quả trong đề tài là hoàn toàn trung thực. Để hoàn thành đồ án này, em đã sử dụng những tài liệu tham khảo ghi trong bản tài liệu tham khảo. Sinh viên Nguyễn Đức Quang