Điều chỉnh mức nước bao hơi của Nhà máy nhiệt điện Phả Lại

i ĐIII. Điều khiển lò hơi ĐIV. Hệ thống điều khiển mức nước bao hơi I. Sơ đồ cấu trúc hệ thống II. Phân tích nguyên lý làm việc đặc tính của các thiết bị đo III. Nguyên lý làm việc các khối chức năng có trong sơ đồ ĐV. Các bộ tự động hiện có để điều khiển lò hơi Phần I Giới thiệu chung về nhà máy điện phả lại Phần I: giới thiệu chung về nhà máy điện phả lại I. 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 tưong 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 trọn 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 đực 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. II . 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 III. 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 được 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. Cơ năng Máy fát Hơi Nước Điện năng Nhiệt năng Hình I.1 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 cho nước làm mát chảy qua. Hơi nước ở ngoài ống và bị nước làm mát lấy nhiệt và ngưng tụ lại thành nước IV. Giới thiệu lò hơi và các thiết bị của lò 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 đường 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 lượng 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 đưa 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. 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% 3. Các thiết bị phụ của lò a) 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 b) Quạt khói : Để tạo chân không trong buồng đốt và thải khói ra ngoài trời người 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 V. Giới thiệu về tua bin 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. 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 3. Thông số của các cửa trích hơi Bảng I-2 Số cửa trích Tên gia nhiệt cấp hơi từ cửa trích Thông số hơi cửa trích Lưu lượng hơi(T/h) Pdư 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 VI. 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 đưa 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% Phần II Khảo sát hệ thống và các bộ điều chỉnh hiện có để điều chỉnh lò hơi phần II: Khảo sát hệ thống và các bộ điều chỉnh hiện có để điều chỉnh lò hơi ĐI. Vai trò và nhiệm vụ của bộ điều chỉnh mức nước bao hơi Mức nước bao hơi là một trong những thông số quan trọng trong quá trình vận hành lò hơi, nó phản ánh sự cân bằng của vòng tuần hoàn tự nhiên của lò hơi. Nếu mức nước trong bao hơi tăng cao dẫn đến thể tích chứa hơi trong bao hơi giảm, làm giảm năng suất hơi của lò, dẫn đến làm giảm hiệu suất của lò đồng thời làm giảm nhiệt độ hơi quá nhiệt. Nếu mức nước trong bao hơi tang quá mức cho phép sẽ làm thay đổi nhiệt độ của bộ quá nhiệt đột ngột. Hơi ẩm sẽ tràn sang tua bin gây ra hiện tượng biến dạng và làm rỗ cánh tua bin. Nếu mức nước trong bao hơi giảm sẽ làm mất đi sự tuần hoàn tự nhiên của lò, các đường ống sinh hơi không được làm mát có thể dần đến biến dạng hoặc phồng nổ. Trong quá trình vận hành lò hơi mức nước bao hơi luôn thay đổi và dao động lớn, đòi hỏi người công nhân vận hành phải điều chỉnh mức nước bao hơi kịp thời và luôn ổn định ở một giá trị cho phép. song vì lò hơi có nhiều thông số cần theo dõi và điều chỉnh cho nên người công nhân vận hành không thể điều chỉnh kịp thời và liên tục mức nước trong bao hơi ổn định được. Chính vì những lý do trên người ta thiết kế bộ điều chỉnh tự động cấp nước cho lò để ổn định mức nước trong bao hơi nhằm làm giảm cường độ lao động của người công nhân vận hành, đồng thời đảm bảo an toàn cho thiết bị, tăng hiệu suất của lò hơi. ĐII. Các yếu tố ảnh hưởng tới mức nước bao hơi 1. Lưu lượng nước cấp và lò vào lưu lượng hơi sang tua bin chênh lệch nhau - Khi lưu lượng hơi sang tua bin tăng lên thì lượng nước trong bao hơi bay hơi càng nhiều nó làm cho mức nước trong bao hơi giảm đi, và ngược lại khi lưu lượng hơi sang tua bin giảm đi thì lượng nước hoá hơi cũng giảm làm cho nước trong bao hơi tăng lên. - Khi lưu lượng nước cấp vào lò tăng lên thì mức nước trong bao hơi tăng lên và ngược lại khi lưu lượng nước cấp vào lò giảm thì mức nước cũng giảm. 2. Khi thay đổi lượng nhiệt cấp cho lò hơi Khi lượng nhiệt cấp cho lò hơi thay đổi thì mức nước trong bao hơi cũng thay đổi theo. -Khi lò hơi đang vận hành bình thường vì một lý do nào đó mà lượng nhiệt cấp cho lò tăng lên, cụ thể là tăng lượng than và không khí vào lò thời gian đầu trong khoảng 1430 giây mức nước sẽ tăng vọt lên do tăng hàm lượng hơi trong hệ thống đột ngột đó là hiện tượng sôi bồng. Sau thời gian này, nếu lượng nhiệt cấp cho lò vẫn tăng thì mức nước trong bao hơi lại bắt đầu giảm dần do lượng nước hoá hơi tăng. -Khi giảm lượng than và không khí cấp cho lò thì mức nước bao hơi sẽ thay đổi theo chiều ngược lại, lúc này lượng nước hoá hơi ít đi dẫn đến mức nước trong bao hơi tăng lên. 3. áp suất trong bao hơi thay đổi - Khi áp suất trong bao hơi thay đổi thì mức nước trong bao hơi thay đổi theo quan hệ : khi áp suất (P) tăng thì mức nước(H) giảm và P¯ thì Hư. Quan hệ này được giải thích như sau: + Khi áp suất tăng thì mức nước trong bao hơi giảm xuống do áp suất hơi nén nước xuống. +Ngược lại khi áp suất hơi giảm thì dẫn đến mức nước trong bao hơi tăng. ĐIII. Điều khiển lò hơi a) Khái niệm chung Điều khiển lò hơi về cơ bản là các hệ thông điều chỉnh tự động nhằm duy trì các thông số làm việc của lò hơi trong một giới hạn cho phép, đáp ứng các thay đổi phụ tải và các nhiễu loạn khác bao gồm : - Điều khiển chân không buồng đốt - Điều khiển nhiệt độ hơi quá nhiệt - Điều khiển quá trình cháy của nhiên liệu trong buồng đốt của lò - Bộ điều chỉnh xả liên tục - Điều chỉnh áp lực hơi đi thổi bụi - Điều chỉnh mức nước trong bao hơi Tất cả các quá trình điều khiển trên đều liên quan chặt chẽ với nhau và ảnh hưởng lẫn nhau. Như chúng ta đã biết lò hơi có nhiệm vụ biến nhiệt lượng của than thành năng lượng quay tua bin và máy phát điện. Việc cung cấp năng lượng này phải đảm bảo cân bằng nhu cầu năng lượng của lưới điện vốn luôn luôn thay đổi. Ngoài ra các hệ thông điều khiển lò hơi còn phải thoả mãn các yêu cầu về hiệu quả kinh tế, an toàn, môi trường. b) Sơ đồ điều khiển lò hơi Trong quá trình vận hành các quá trình xảy ra có liên quan mật thiết với nhau ta mô tả hệ thống như sơ đồ sau: ~ W PT Đặt chế độ làm việc f(t) f(t) Bù tăng áp suất hơi Bù tổn thất hơi Điều khiển áp suất hơi và lưu lượng nước cấp Đ/c P Lò hơi Nước cấp Không khí Nhiên liệu D E A B C Hơi quá nhiệt Hình II.1: Sơ đồ điều khiển lò hơi Trong sơ đồ: A - là thiết bị đặt các thông số kỹ thuật chính. B - được tạo nên để thích ứng với đặc tính thời gian của quá trình sinh hơi và các bề mặt tiếp xúc với nhiệt độ buồng đốt của lò. C - mô phỏng thời gian chậm trễ của qúa trình. F - hệ thống phụ so sánh áp suất hơi cấp cho tua bin và năng lượng điện đang được sản sinh tạo một tín hiệu phụ đưa tới bộ điều khiển năng lượng, cùng với thiết bị phụ D thiết lập sự ổn định cho toàn bộ hệ thống, tránh những “xung lực áp suất” xuất hiện khi năng lượng tích trữ trong hệ thống bị thay đổi để đáp ứng được những thay đổi bất ngờ của hệ thống điện. ĐIV. Hệ thống Điều chỉnh mức nước bao hơi I. sơ đồ cấu trúc hệ thống Bộ điều chỉnh mức nước H SS2 Cơ cấu chấp hành ( 7) Đo Gs (4) ĐTĐC (8) SS1 Bộ điều chỉnh lưu lượng GW Đo Gw (5) Đo H (6) Đặt H + - + + + + - Qs Hs Hình II.2: Sơ đồ cấu trúc (3) (2) (2) Bộ đặt mức. Bộ so sánh SS1, SS2. Bộ điều chỉnh mức “H”, bộ điều chỉnh “GW”. Khối đo lưu lượng hơi “GS”. Khối đo lưu lượng nước “GW”. Khối đo mức nước trong bao hơi “đo H”. Cơ cấu chấp hành. Đối tượng điều chỉnh “DTDC”. II . Phân tích nguyên lý làm việc, đặc tính của các thiết bị đo Các thiết bị đo lưu lượng hơi, lưu lượng nước và mức nước trong bao hơi còn được gọi là các “Đát trích”. Nó có nhiệm vụ cảm nhận các tín hiệu không điện là các tín hiệu mức nước trong bao hơi lưu lượng nước cấp vào lò và lưu lượng hơi ra khỏi lò sang tua bin, thành các tín hiệu điện một chiều chuẩn từ 0 á5mA. Đưa đến khối so sánh U04 của bộ tự động. 1. Đát trích do mức nước trong bao hơi ДMЭ-630 Sơ đồ nguyên lý của đát trích được thể hiện trên hình vẽ (Hình II.3) - Sơ đồ gồm mạch đầu vào của cầu đo, khuếch đại một chiều, khuyếch đại công suất, máy phat cung cấp cho cầu từ trường MMP và khối nguồn cấp. - Mạch đầu vào tạo bởi điện trở R1và R2 đi ốt chỉnh lưu ЭM1 và tụ lọc C1 cùng với cuộn kích thích MMP tạo thành cầu đo. ở một đường chéo của cầu được cung cấp điện áp dạng xung tam giác tần số 400 Hz do máy phát xung đặc biệt cấu tạo bởi vi mạch tích phân ЭМ3 . ở đường chéo kia lấy ra tín hiệu không cân bằng dưới dạng điện áp một chiều. Tín hiệu này được đưa đến đầu vào của bộ khuyếch đại một chiều tạo bởi vi mạch tích phân ЭM2. Tín hiệu khuyếch đại dòng một chiều qua điện trở hạn chế R12 đưa đến khuyếch đại công suất T. Tín hiệu ra của mạch khuyếch đại công suất đưa đến đầu 13, 14 nối với tải. - Trong mạch cực phát của bóng T có dấu hiệu trở phản hồi âm R14, trong mạch cực góp có dấu hiệu trở gánh R13 để hiệu chỉnh dải đo của thiết bị. ở điện trở gánh R13 một phần dòng ra điện trở R6 đưa đến cuộn phản hồi âm MMP được nối tới đầu 5,6. Để đảm bảo cho thiết bị MMP đồng thời được khuếch đại và giảm nhỏ xung động tín hiệu ra, trong mạch khuếch đại có thiết kế mạch liên hệ ngược động tạo bởi C3, R1,R2. - Máy phát xung để cung cấp cho MMP các xung tam giác tần số 400 Hz tạo thành bởi vi mạch tích phân ЭM3 có điện trở đầu vào là R3 và R4. Phản hồi dương được đấu vào đầu ra của vi mạch qua điện trở R11, ở đầu vào không đảo chiều của vi mạch, còn phản hồi âm qua điện trở R9 và R10 tụ C2, các phần tử C2 và R10 xác định tần số của máy phát xung. - Nguồn cung cấp của thiết bị khuếch đại tạo thành từ biến áp lực TP có hai cuộn thứ cấp W2 và W3 để cung cấp nguồn cho khuếch đại và máy phát. - ở cuộn W2 có đấu cầu chỉnh đối lưu ЭM4 , tụ lọc C4 cuôn cảm ДP và ổn áp Д4, Д5, Д6. - ở cuộn thứ cấp W3 có đấu cầu chỉnh lưu ЭM5 tụ lọc C5, R17 và ổn áp Д2, Д3 - Các ổn áp dùng để nâng cao chất lượng điện áp Д2, Д3 cho nguồn cấp ЭM3, Д4, Д5 cho ЭM2 và Д5, Д6 cho T. Điện trở R15 đảm nhận được đặc tính của bộ khuếch đại chạy qua điểm 0. - Để bù cho sự không tuyến tính của đát trích trong bộ khuếch đại có thể có thêm một số mạch không tuyến tính sau: - Để bù sự không tuyến tính âm có mạch diot Д1 và R7. - Để bù cho sự không tuyến tính dương có mạch Д1 và R8 - Điện trở R7 và R8 xác định khi hiệu chỉnh đát trích. - Điện trở R5 để bù sai số nhiệt độ của đát trích, điện trở R16 để giảm nhỏ nhiễu loạn do thay đổi điện trở tải. * Nguyên lý hoạt động của đát trích : Thông số cần đo mức "L" được biến đổi bằng phần trở cảm hoá thành sự dịch chuyển tỷ lệ của nam châm vĩnh cửu để tạo lên tác động điều khiển dưới dạng từ thông Fm. Bộ phận cảm ứng từ biến đổi sự khác nhau của từ thông điều khiển và từ thông phản hồi ngược, thành tín hiệu mất tương ứng ở dạng điện áp và đưa đến bộ khuếch đại. Tại đây nó được khuếch đại và biến đổi thành tín hiệu dòng một chiều chuẩn từ 0 á5mA ở đầu ra của đát trích đo mức nước. Tín hiệu ra của đát trích có quan hệ tuyến tính với chênh áp Trong đó: I max: là giá trị lớn nhất của tín hiệu ra = 5mA DP : Chênh áp đo DP max : Chênh áp lớn nhất của thiết bị đo = 630 KG/cm2 r,, r , Tim bao hơi Bảo ôn Hình II.3: Sơ đồ lấy mẫu đo mức nước bao hơi r h DR h1=415 h2=215 H=630 Trong sơ đồ thiết bị lấy mẫu đo mức nước bao hơi ta có: DP =[(H-h)(r,-r,,)+h1(r-r,)] Kg/cm2 r: tỉ trọng của nước. r,: tỉ trọng của nưốc trong bao hơi. r,,: tỉ trọng của hỗn hợp hơi. H: giới hạn mức nước lấy mẫu =630mm. h: mức nước cần đo. h1, h2: các mức nước cố định. h1= 415mm; h2= 215mm. (hình II.4) 2. Đát trích đo lưu lượng nước cấp và đát trích đo lượng hơi sang tua bin Đát trích đo lưu lượng hơi sau lò có chênh áp: DPmax = 1.6 KG/cm2 Đát trích đo lưu lượng nước cấp vào lò có chênh áp : DPmax = 0.63 KG/cm2 Về sơ đồ nguyên lý hai đát trích này có đặc điểm giống nhau, chỉ khác nhau phần giới hạn đo. Sơ đồ nguyên lý của đát trích đo lưu lượng hơi và lưu lượng nước như hình vẽ (Hình II.5) Đát trích gồm các phần chính sau: - Bộ phận cảm ứng - Từ trường của nam châm vĩnh cửu - Cảm ứng từ - Bộ khuếch đại - Bộ khai căn - Mạch phản hồi Nguyên lý hoạt động của đát trích đo lưu lượng hơi và đo lưu lượng nước về cơ bản giống đát trích đo mức nước. Tín hiệu ra của đát trích có quan hệ bậc hai với chênh áp của đát trích: I = I max Trong đó: I max : là giới hạn lớn nhất của tín hiệu đo h :Là chênh áp đo hmax : giới hạn lớn nhất của chênh áp (Hình II.5) Nguyên lý thiết bị tạo chênh áp để đo lưu lượng hơi và lưu lượng nước bằng nghẽn tiêu chuẩn. Trong đó: a: Hệ số lưu lượng e: Độ nhớt của chất lỏng (hơi, nước) g: Tỉ trọng chất lỏng. g: Gia tốc trọng trường. P1: áp suất trước tiết lưu. P2: áp suất sau tiết lưu. Q: lưu lượng vật chất (nước, hơi) qua nghẽn. (+) (-) W1, P1, v1 W2, P2, v2 F0 P l P’ P2’ Sp Hình II.6: Sơ đồ thiết bị lấy mẫu bằng nghẽn tiêu chuẩn Fo: Tiết diện tiết lưu. III. Nguyên lý làm việc các khối chức năng theo sơ đồ 1. Khối đo lường U04 ( Khối so sánh) Sơ đồ nguyên lý (Hình II.7) - Nhiệm vụ : Khối đo lường U04 được sử dụng trong các bộ tự động với nhiệm vụ cộng đại số các tín hiệu vào và tín hiệu đặt trước, so sánh và tạo tín hiệu sai lệch ở đầu ra đưa tới bộ điều chỉnh. Các tín hiệu đưa vào U04 là tín hiệu chuẩn: I= 0 á 5 mA - Nguyên lý làm việc của khối U04 Khối U04 có tác dụng tổng hợp các tín hiệu chuẩn một chiều 0 á 5 mA và tín hiệu đặt trước 3y11 có thể đưa vào khối đo lường 4 xung có trị số khác nhau. Tín hiệu ra của khối U04 là tín hiệu điện áp một chiều có cực tính thay đổi từ - 2,5 á 0 á + 2,5 V. Khối đo lường U04 có 4 nhánh tỷ lệ từ KP14KP4 và 4 môđun biến đổi MP - 04, bộ phận tạo xung MG-2 khối nguồn cấp UП-1, nhánh dung hoà. - Các tín hiệu nối vào đầu 12 á 19 được đưa vào các điện trở R4, trên các điện trở này tạo điện áp tỷ lệ với dòng điện đầu vào. Các tín hiệu điện áp này được đưa vào các môđun biến đổi MP - 04, ở đó chúng được biến đổi và tái biến đổi liên hệ với nhau bằng một biến thế, các khoá "dung hoà" và sử dụng các bóng tranzistor. Điện áp điều khiển các khoá lấy từ bộ tạo sóng cao tần MG-2. Bộ tạo sóng cao tần MG-2 cấu tạo bởi 2 bóng cao tần làm nhiệm vụ biến điện áp một chiều thành xoay chiều với tần số cao ằ 10KHz. Các tín hiệu ra của mô đun biến đổi đưa đến bộ phận tỷ lệ R5 - R12, tại đây các tín hiệu đó được nhân lên với các hệ số tỷ lệ, các biến trở R9 á R12 (KP14KP4) có tác dụng chỉnh tinh. Các tín hiệu ra của bộ phận biến đổi tỷ lệ kết hợp nối tiếp với nhau và kết hợp với các tín hiệu của bộ phận dung hoà. Bộ phận dung hoà là một cầu dung hoà được cấu tạo bởi các điện trở R13, R14, R19, R20. Các biến trở R15, R16, R18, tương ứng với bộ phận chỉnh thô R15 và chỉnh tinh với R18. Các biến trở R16, R17 dùng để thay đổi dải hoạt động của bộ phận phát xung chuẩn ở ngoài khối. - Tín hiệu ra của khối đo lường U04 được lấy ra từ các đầu 4 - 5. - Nguồn cung cấp cho cầu dung hoà và bộ tạo sóng cao tần lấy từ bộ nguồn UП-15 - Các núm biến đổi KP1áKP4 dùng để hiệu chỉnh các hệ số tỷ lệ của các bên tương ứng thay đổi được từ 0 á 1. - Khoá định trị rời rạc để điều chỉnh dải hoạt động của bộ phát xung chuẩn ngoài khối từ 0 á 100% hoặc từ 0 á 40% của phạm vi hoạt động của từng kênh. - Các núm " Kopeop" để điều chỉnh các thông số điều chỉnh của khối đo lường trong giới hạn từ 0 á 100% núm điều chỉnh thô và từ 0 á 5% núm điều chỉnh tinh của giới hạn, có thể điều chỉnh của từng kênh tín hiệu nối vào. Các lỗ cắm A, B để kiểm tra điện áp đầu ra của khối đo lường. (Hình II.7) 2. Bộ điều chỉnh P 21 Bộ điều chỉnh sử dụng trong bộ điều chỉnh mức nước lò hơi là bộ điều chỉnh PI (tỷ lệ tích phân) sử dụng khối điều chỉnh rơ le P21. Khối điều chỉnh rơ le P21 sử dụng thông tin dưới dạng dòng một chiều quy chuẩn từ 0 á 5mA hoặc tín hiệu điện áp –2.5 á 0 á 2.5v từ khối so sánh U04 đưa tới. Trong quá trình làm việc khối điều chỉnh P21 tạo ra các xung điện áp một chiều ± 24V đưa tới các thiết bị khởi động từ để điều khiển cơ cấu chấp hành đảm bảo quy luật điều chỉnh tích phân hay quy luật điều chỉnh tỷ lệ tích phân. *Tín hiệu vào khối: Uvào = 0 ± 2.5V Hoặc Ivào = 0 á 5mA Điện áp ra Ura = ± 24V Sơ đồ điều chỉnh khối P21 trên hình vẽ (Hình II.8) Trong đó : UП15 là khối cấp nguồn một chiều Điện áp vào khối ~ 220V - 50 Hz Điện áp ra của khối Ura 1 = ± 60V: Ura 2 = ± 40V: Ura 3 = ± 24V Khối yB - 41 là khối khuyếch đại Khối yP - 2 là khối làm nhiệm vụ biến đổi tín hiệu sau yB- 41 thành tín hiệu điện áp một chiều để điều khiển khuếch đại từ yP-2 cấu tạo chủ yếu bằng mạch khuếch đại từ. Điện áp cung cấp cho cả h._.