Đề tài Nghiên cứu lò hơi đốt than nhà máy Acecook - Đi sâu nghiên cứu hệ thống điều khiển

i ống lửa nằm trong hạng mục lắp đặt “trọn gói” (tức là nhàn sản xuất sẽ lắp đặt) đối với tất cả các loại nhiên liệu. 7. Lò hơi ống nƣớc Ở lò hơi ống nước, nước cấp qua các ống đi vào tang lò hơi. Nước được đun nóng bằng khí cháy và chuyển thành hơi ở khu vực đọng hơi trên tang lò hơi. Lò hơi dạng này được lựa chọn khi nhu cầu hơi cao đối với nhà máy phát điện. Phần lớn các thiết kế lò hơi ống nước hiện đại có công suất nằm trong khoảng 4500 – 120000 kg/giờ hơi, ở áp suất rất cao. Rất nhiều lò hơi dạng này nằm trong hạng mục lắp đặt “trọn gói” nếu nhà máy sử dụng dầu và/hoặc Hình 2.6. Lò hơi ống nước ga làm nhiên liệu. Hiện cũng có loại thiết kế lò hơi ống nước sử dụng nhiên liệu rắn nhưng với loại này, thiết kế trọn gói không thông dụng bằng. Lò hơi ống nước có các đặc điểm sau: Sự thông gió cưỡng bức, cảm ứng, và cân bằng sẽ giúp nâng cao hiệu suất cháy. Yêu cầu chất lượng nước cao và cần phải có hệ thống xử lý nước. Phù hợp với công suất nhiệt cao. 27 8. Lò hơi trọn bộ Hình 2.7. Lò hơi trọn bộ đốt dầu cấp 3 điển hình Loại lò hơi này có tên gọi như vậy vì nó là một hệ thống trọn bộ. Khi được lắp đặt tại nhà máy, hệ thống này chỉ cần hơi, ống nước, cung cấp nhiên liệu và nối điện để có thể đi vào hoạt động. Lò hơi trọn bộ thường có dạng vỏ sò với các ống lửa được thiết kế sao cho đạt được tốc độ truyền nhiệt bức xạ và đối lưu cao nhất. Lò hơi trọn bộ có những đặc điểm sau: Buồng đốt nhỏ, tốc độ truyền nhiệt cao dẫn đến quán trình hóa hơi nhanh hơn. Quá trình truyền nhiệt do đối lưu tốt hơn do được lắp đạt một số lượng lớn các ống truyền nhiệt có đường kính nhỏ giúp truyền nhiệt đối lưu tốt. Hiệu suất cháy cao do có sử dụng hệ thống thông gió cưỡng bức. Quá trình truyền nhiệt tốt hơn nhờ số lần khí đi qua lò hơi. 28 Hiệu suất nhiệt cao hơn so với các loại lò hơi khác. Những lò hơi này được phân loại dựa trên số lần khí đốt nóng đi qua lò hơi. Buồng đốt sẽ là lần đi qua thứ nhất, sau đó có thể là hai hoặc ba bộ ống lửa. Loại lò hơi phổ biến nhất của loại này là lò hơi bậc 3 (3 lần khí đi qua lò hơi) với hai bộ ống đốt và với khí thải đi qua bộ phận phía sau lò hơi. 9. Lò hơi sử dụng nhiên liệu phun Hầu hết các nhà máy nhiệt điện (than) đều sử dụng lò hơi dụng nhiên liệu phun, và rất nhiều lò hơi ống nước công nghiệp cũng sử dụng loại nhiên liệu phun này. Công nghệ này được nhân rộng rất nhanh và hiện có hàng nghìn nhà máy áp dụng, chiếm hơn 90% công suất đốt than. Than được nghiền thành bột mịn sao cho dưới 2% có đường kính 300 µm và 70 – 75 % nhỏ hơn 75 microns, đối với than bitum. Cũng cần lưu ý rằng, bột quá mịn sẽ gây lãng phí điện sử dụng cho máy nghiền. Mặt khác, bột to quá sẽ không cháy hết trong buồng đốt và dẫn tới tổn hao do chưa cháy hết. Than nghiền được phun cùng với một phần khí đốt vào dây chuyền lò hơi thông qua một số vòi đốt. Có thể bổ sung khí cấp 2 và 3. Quá trình cháy diễn ra ở nhiệt độ từ 1300 – 1700ºC, phụ thuộc vào loại than. Hình 2.8. Đốt cháy theo phương tiếp tuyến ở nhiên liệu phun 29 Thời gian lưu của than trong lò điển hình từ khoảng 2 đến 5 giây và kích thước hạt phải nhỏ vừa để hoàn tất quá trình đốt diễn ra trong khoảng thời gian này. Hệ thống này có rất nhiều ưu điểm như khả năng cháy với các loại than chất lượng khác nhau, phản ứng nhanh với các thay đổi mức tải, sử dụng nhiệt độ khí đun nóng sơ bộ cao, vv Một trong những hệ thống phổ biến nhất để đốt than nghiền là đốt theo phương pháp tiếp tuyến sử dụng 4 góc để tạo ra quả lửa ở giữa lò. 10. Lò hơi sử dụng nhiệt thải Bất cứ nơi nào có sẵn nhiệt thải là ở nhiệt độ cao hoặc trung bình đều có thể lắp đặt lò hơi sử dụng nhiệt thải một cách kinh tế. Khi nhu cầu hơi cao hơn lượng hơi tạo ra từ nhiệt thải, có thể sử dụng lò đốt nhiên liệu phụ trợ. Nếu không cần sử dụng hơi trục tiếp có thể sử dụng hơi cho máy phát tua bin chạy bằng hơi để phát điện. Hình 2.9. Giản đồ Lò hơi sử dụng nhiệt thải Lò hơi loại này được sử dụng rộng rãi với nhiệt thu hồi từ khí thải của tua bin chạy bằng gas hoặc các động cơ diezen. 30 2.2. VAI TRÕ VÀ CẤU TRÖC TỔNG THỂ CỦA LÕ HƠI ĐỐT THAN TRONG NHÀ MÁY ACECOOK 2.2.1. Vai trò Lò hơi đốt than sinh ra lượng hơi quá nhiệt cung cấp cho toàn nhà máy gồm các dây chuyền mì, phở - Cung cấp đến dây chuyền mì được phục vụ cho các quá trình hấp và gia nhiệt dầu short để chiên mì. - Cung cấp cho dây chuyền phở được phục vụ cho quá trình hấp và gia nhiệt nóng để sấy lá phở, và bánh phở khi đã được cắt thành vắt phở. 2.2.2. Cấu trúc tổng thể của lò hơi đốt than Đây là loại lò hơi ghi xích dạng trung bình có công suất 20T/h, gồm các bộ phận chủ yếu sau: cảm biến báo mức (1) dùng để báo mức nước trong balông cho người vận hành biết mực nước hiện tại là bao nhiêu; phễu than (2) dùng để đựng và rót nhiên liệu xuống một đầu của ghi xích; động cơ ghi xích (3) có nhiệm vụ quay ghi xích đưa nguyên liệu vào lò; buồng lửa (4); ghi lò (5) có dạng một cái xích làm nhiệm vụ đưa nguyên liệu vào lò cho gió cấp một đi qua để đốt cháy nhiên liệu trên ghi; balông (6) chứa hơi và một phần nước; dãy phestôn (7) cho nước tiếp xúc tốt với buồng lửa tăng khả năng sinh hơi; thải xỉ (8) đưa xỉ ra ngoài sau khi than đã cháy hết; quạt thổi (9) đưa không khí vào lò thực hiện quá trình đốt cháy nhiên liệu; quạt hút (quạt khói) (16) tạo sức hút thải sản phẩm cháy ra ngoài đồng thời tạo ra áp suất âm trong buồng lửa chính vì thế công suất của quạt hút bao giờ cũng lớn hơn công suất quạt thổi; đường ống cấp nước (10) cấp nước cho hệ thống lò hơi; đường ống cấp hơi (11) đưa hơi đến balông phân phối toàn nhà máy; hệ thống dập bụi (12) lọc và dập bụi nhờ động cơ bơm phun sương (13); hai van cơ khí (14) và (15) có nhiệm vụ đóng một trong hai đường ống khi một trong hai bơm hoạt động tránh hiện tượng nước đi ngược vào bơm và giảm lưu lượng trong quá trình hoạt động; bơm (17) và (18) có nhiệm vụ cấp nước cho 31 1 2 3 5 6 9 8 12 13 16 18 17 14 15 4 7 11 10 lò hơi, trong quá trình lò hơi làm việc chỉ một bơm hoạt động, bơm kia ở trạng thái chờ . Hình 2.10. Sơ đồ công nghệ của lò hơi đốt than 2.3. TRANG BỊ ĐIỆN CHO LÕ HƠI ĐỐT THAN 2.3.1. Trang bị điện cho hệ thống cấp than 1.Giới thiệu các phần tử (Hình 2.11; 2.12) - Một động cơ 3 pha roto lồng sóc (1,5 kW): di chuyển băng tải cấp than. - Một aptomat 1 pha L1 đóng cắt và bảo vệ mạch điều khiển. - Một aptomat 3 pha 8QF đóng cắt và bảo vẹ mạch động lực. - Một rơle nhiệt 8FR bảo vệ khi động cơ bị quá tải. - Một công tắc tơ 8KM khởi động và dừng động cơ. - SA6 là công tắc chuyển mạch hay còn gọi là switch: chuyển chế độ làm việc bằng tay hoặc tự động. - 8R tiếp điểm thường mở của rơle trung gian được cấp nguồn từ đầu ra của PLC. 32 Hình 2.11. Sơ đồ mạch động lực hệ thống cấp than Hình 2.12. Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống cấp than 2. Thuyết minh quá trình hoạt động của hệ thống cấp than Đóng aptomat tổng cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển tiếp đó đóng aptomat L1 cấp nguồn cho mạch điều khiển sẵn sàng hoạt động. Sau đó đóng hai aptomat 8QF ở mạch động lực sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ. Chế độ làm việc bằng tay hệ thống cấp than: Chuyển switch SA6 chuyển sang chế độ làm việc bằng tay, ấn nút SB6(60,71) làm cuộn hút công tắc tơ 33 8KM có điện đóng tiếp điểm 8KM(69,71) duy trì cho nút ấn khi nhả tay, đồng thời tiếp điểm 8KM ở mạch động lực đóng lại làm băng tải cấp than hoạt động. Chế độ làm việc tự động: Chuyển switch SA6 sang chế độ làm việc tự động khi đó tại đầu ra của PLC sẽ có tín hiệu đóng cuộn hút rơle 8R làm tiếp điểm thường mở N1 ở mạch điều khiển đóng lại làm cuộn hút công tắc tơ 8KM có điện và đèn HG8 sáng, tiếp điểm 8KM ở mạch động lực đóng lại hệ thống cấp than hoạt động. Chế độ dừng khi hệ thống đang chạy bằng tay nếu muốn dừng hệ thống cấp than thì chỉ cần ấn nút SBP(67,69) làm cuộn hút công tắc tơ 8KM mất điện mở tiếp điểm 8KM ở mạch động lực dừng động cơ. Còn nếu hệ thống đang chạy tự động khi muốn dừng hệ thống ta chuyển switch SA6 về chế độ bằng tay khi đó rơ le N1 sẽ mất điện tiếp điểm N1 ở mạch điều khiển sẽ mở ra làm 8KM mất điện mở tiếp điểm 8KM ở mạch động lực dừng động cơ cấp than. Dừng do sự cố vì một lý do nào đó động cơ cấp than bị quá tải khi đang chạy ở chế đo tự động khi đó tiếp điểm N1 sẽ mở ra dừng băng tải. Khi đang chạy bằng tay mà xảy ta quá tải thì tiếp điểm 8FR mở ra và dừng đông cơ cấp than. 2.3.2. Trang bị điện cho hệ thống thải xỉ cặn Sau khi đốt hết các thành phần cháy của nhiên liệu thì phải kịp thời đưa tro xỉ - phần chất rắn không cháy được ra ngoài. Có loại lò hơi thải tro, có loại thải xỉ (tro bị nóng chảy), có loại thải xỉ lỏng (xỉ đang ở dạng nóng chảy), có loại thải xỉ khô (xỉ đông đặc). tro xỉ có thể tập trung ngay ở đáy buồng lửa, cũng có thể bị khói mang đi rồi tách ra ở bộ khử bụi, từ đó vận chuyển đến các bãi thải tro xỉ. Có nhiều biện pháp thải tro xỉ, tùy theo công suất, trình độ kĩ thuật, có thể chọn các biện pháp sau: Biện pháp thủ công, dùng xe đẩy goòng. Dùng thiết bị cơ khí hóa, máng nghiêng 34 Thải xỉ bằng thủy lực hoặc thủy khí động lực. Trong hệ thống lò hơi đốt than, xỉ được thải ra ngoài là xỉ kho được một thiết bị cơ khí trục xoắn (vít truyền) cào ra, sau khi đã đi qua nước làm mát, cơ cấu trục xoắn hoạt động theo hai chiều thuận nghịch để tránh hiện tượng những cục xỉ to bị mắc không ra được, gây kẹt hệ thống gầu, ảnh hưởng nghiêm trọng đến ghi xích. Khói và bụi được xử lí qua hệ thống bơm nước khử bụi trước khi thải ra môi trường. 1. Giới thiệu các phần tử (Hình 2.13; 2.14) - Một động cơ bơm phun sương là động cơ dị bộ 3 pha roto lồng sóc (1,5 kW) có nhiệm vụ bơm nước sạch tạo phun sương làm lắng cặn khói bụi của lò hơi. - Một động cơ thải xỉ là động cơ dị bộ 3 pha roto lồng sóc (2,2kW) có nhiệm vụ đưa nguyên liệu đã cháy (xỉ) ra ngoài. - Hai rơle nhiệt 4FR, 7FR: bảo vệ cho 2 động cơ bơm phun sương và động cơ thải xỉ khi bị quá tải. - Hai aptomat 3 pha 4QF, 7QF: đóng cắt và bảo vệ 2 động cơ bơm phun sương và động cơ thải xỉ khi bị quá tải và ngắn mạch. - Hai công tắc tơ 4KM1, 4KM2: điều khiển cấp nguồn cho cuộn dây stato để động cơ thải xỉ quay thuận và quay ngược. - Công tắc tơ 7KM: đóng mở tiếp điểm ở mạch động lực cấp nguồn cho động cơ bơm phun sương. - Công tắc tơ KA11: dừng hệ thống lò hơi - Rơle thời gian KT1: đóng tiếp điểm thường đóng mở chậm - L2 là aptomat 1 pha có tác dụng đóng cắt và bảo vệ mạch điều khiển của hệ thống thải xỉ cặn - HA: còi báo động khi bị sự cố mức nước thấp trong lò hơi hoặc hệ thống bơm nước phun sương sặp sự cố. - Công tắc tơ KA12: dừng lò hơi để khắc phục sự cố. 35 - SA4, SA7: là các công tắc tơ chuyển mạch (switch): chuyển chế độ làm việc bằng tay hoặc tự động . - HG41, HG42, HG7: các đèn báo trạng thái làm việc của hệ thống - SBP4, SBP9: các nút ấn dừng hệ thống. - SB41, SB52, SB9: các nút ấn khởi động hệ thống. - SBP0: nút ấn dừng hệ thống khắc phục sự cố. - 4R1, 4R2, 9R, 11R: tiếp điểm thường mở của rơle trung gian dược cấp nguồn từ đầu ra của PLC. - SA4, SA9: các công tắc chuyển mạch (switch): chuyển chế độ làm việc bằng tay hoặc tự động - HG41, HG42, HG7: các đèn báo trạng thái làm việc của hệ thống. Hình 2.13. Sơ đồ mạch động lực hệ thống thải xỉ cặn 36 Hình 2.14. Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống thải xỉ cặn 2. Thuyết minh quá trình hoạt động của hệ thống thải xỉ cặn Đóng aptomat tổng cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển tiếp đó đóng aptomat L2 cấp nguồn cho mạch điều khiển sẵn sàng hoạt động. Sau đó đóng hai aptomat 4QF, 7QF ở mạch động lực sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ. Chế độ làm việc bằng tay hệ thống thải xỉ cặn: Chuyển switch SA9 chuyển sang chế độ làm việc bằng tay, ấn nút SB9 làm cuộc hút công tắc tơ 7KM có điện đóng tiếp điểm thường mở 7KM(177,179) đóng lại duy trì cho nút ấn khi nhả tay, đèn báo HG7 sáng, đồng thời tiếp điểm 7KM ở mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho động cơ bơm phun sương hoạt động. Sau đó vặn switch SA4 chuyển sang chế độ làm việc bằng tay, Cho hệ thống thải xỉ làm 37 việc theo chiều thuận bằng cách ấn nút SB41 làm cuộn hút công tắc tơ 4KM1 có điện đóng tiếp điểm thường mở 4KM1(99,101) đóng lại duy trì cho nút ấn khi nhả tay và đèn báo HG41 sáng, đồng thời tiếp điểm 4KM1 ở mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho động cơ thải xỉ hoạt động theo chiều thuận. Trường hợp nếu muốn động cơ thải xỉ hoạt động theo chiều ngược thì ấn nút khởi động SB52 làm cuộn hút công tắc tơ 4KM2 có điện đóng tiếp điểm thường mở 4KM2(99,109) đóng lại duy trì cho nút ấn khi nhả tay, cùng lúc đó tiếp điểm thường đóng 4KM2(103,105) mở ra ngắt nguồn cuộn hút công tắc tơ 4KM1 làm tiếp điểm 4KM1(99,101) mở ra, đồng thời ngắt tiếp điểm 4KM1 ở mạch động lực và đóng tiếp điểm 4KM2 ở mạch động lực làm động cơ quay theo chiều ngược (động cơ làm việc ở chế độ thải xỉ ngược). Chế độ làm việc tự động của hệ thống thải xỉ: Chuyển switch SA9, SA4 chuyển sang chế độ làm việc tự động, khi đầu ra của PLC có điện cấp nguồn cho cuộn hút của rơle trung gian 9R làm đóng tiếp điểm thường mở 9R(183,179) cấp nguồn cho cuộn hút công tắc tơ 7KM và đèn báo HG7 sáng, đồng thời tiếp điểm 7KM ở mạch động lực đóng lại cấp nguồn cho động cơ bơm phun sương hoạt động. Tiếp đó đầu ra của PLC có điện cấp nguồn cho cuộn hút của rơle trung gian 4R1 làm đóng tiếp điểm thường mở 4R1(107,101) cấp nguồn cho cuộn hút công tắc tơ 4KM1 và đèn báo HG41 sáng, đồng thời đóng tiếp điểm thường mở 4KM1 ở mạch động lực cấp nguồn cho động cơ thải xỉ quay theo chiều thuận. Khi thải xỉ bị tắc do cục xỉ to hoặc do lượng xỉ thải ra nhiều làm động cơ có thể không quay theo chiều thuận, khi đó đầu ra của PLC có điện cấp nguồn cho cuộn hút của rơle trung gian 4R2 làm đóng tiếp điểm thường mở 4R2(107,109) cấp nguồn cho cuộn hút công tắc tơ 4KM2 và đèn báo HG42 sáng,tiếp điểm thường đóng 4KM2(103,105) mở ra làm cuộn hút công tắc tơ 4KM1 mất điện mở tiếp điểm 4KM1 ở mạch động lực dừng động cơ quay theo chiều thuận, đồng thời đóng tiếp điểm thường mở 4KM2 ở mạch động lực cấp nguồn cho động cơ thải xỉ quay theo 38 chiều ngược. Chế độ dừng hệ thống thải xỉ bằng tay: Ta chỉ cấn chuyển switch SA4, SA9 từ tự động sang bằng tay là hệ thống sẽ dừng do các công tắc tơ 4KM1 (4KM2) và 7KM sẽ mất điện ngay mở các tiếp điểm 4KM1 (4KM2) và 7KM ở mạch động lực dừng toàn bộ hệ thống. Chế độ dừng sự cố: Khi bơm nước làm mát bị quá tải rơle 7FR sẽ đóng tiếp điểm thường đóng 7FR(181,N) làm cuộn hút công tắc tơ 7KM mất điện, mở tiếp điểm 7KM ở mạch động lực dừng động cơ bơm nước, đồng thời tiếp điểm của rơle nhiệt làm cuộn hút rơle trung gian DYB có điện đóng tiếp điểm thường mở DYB(L,189) cấp nguồn cho cuộn hút công tắc tơ KA11 đóng tiếp điểm thường mở KA11(L,193) làm cuộn hút rơle thời gian KT1có điện mở tiếp điểm thường đóng của của quạt thổi và mở tiếp điểm thường đóng mở chậm(sau một thời gian nó sẽ mở) của quạt hút, hệ thống báo động là còi HA(197,N) kêu và đèn HR(193,N) sáng báo cho người vận hành khi đó người vận hành sẽ ấn nút SBP0 cấp nguồn cho cuộn hút công tắc tơ KA12 mở tiếp điểm thường đóng KA12(193,195) tắt hệ thống còi.Trường hợp khi thải xỉ bị quá tải rơle 4FR sẽ đóng tiếp điểm thường đóng 4FR(185,N) làm cuộn hút công tắc tơ 4KM1 khi quay thuận hoặc 4KM2 khi quay ngược mất điện, mở tiếp điểm 4KM1 hoặc 4KM2 ở mạch động lực dừng động cơ thải xỉ, đồng thời tiếp điểm của rơle nhiệt sẽ cấp một tín hiệu ở đâu vào của PLC và đầu ra của PLC sẽ cấp nguồn cho rơle trung gian 11R đóng tiếp điểm thường mở 11R(L,193) và cũng tương tự như khi tiếp điểm KA11(L,193) vừa nói trên. Khi sự cố ngắn mạch trên 1pha nào đó của động cơ bơm nước hoặc động cơ thải xỉ thì nhiệm vụ của các aptomat 4QF, 7QF là ngắt điện toàn hệ thống điện cả hai mạch động lực và điều khiển ra khỏi nguồn chờ khắc phục sự cố mới cho phép đóng điện. 39 2.3.3. Trang bị điện cho hệ thống cấp nƣớc 1. Giới thiệu các phần tử (Hình 2.16; 2.17) - Hai động cơ bơm nước là hai động cơ dị bộ 3 pha roto lồng sóc (22kW) làm nhiệm vụ cấp nước cho lò hơi để sinh ra hơi. - Hai biến tần MM440: đây là hai biến tần vector : chức năng điều khiển tốc độ hai động cơ bơm và bảo vệ hai động cơ khi bị quá tải, ngắn mạch, thấp áp đầu vào, mất pha. - Hai aptomat 5QF, 6QF: là hai aptomat 3 pha đóng cắt và bảo vệ hai động cơ bơm không bị ngắn mạch - KA7, KA9: là hai công tắc tơ dùng để khởi động hai bơm - KA8, KA10: là hai công tắc tơ dùng để dừng hai bơm. - SB5, SB7: hai nút ấn dùng để khởi động hai động cơ bơm trong quá trình điều khiển bằng tay. - SBP5, SBP7: hai nút ấn dùng để dừng hai động cơ bơm trong quá trình điều khiển bằng tay. - SA5, SA7: hai công tắc chuyển mạch (switch): dùng để chuyển chế độ làm việc bằng tay hay tự động cho động cơ bơm. - HG6, HG7: hai đèn báo trạng thái hoạt động của hai động cơ bơm. - 6R, 7R: hai tiếp điểm thường mở của hai rơle trung gian dùng để bật hai bơm trong chế độ điều khiển tự động. - 6GZ, 7GZ: hai tiếp điểm thường mở của hai rơle nằm trong biến tần dùng để dừng động cơ khi bị sự cố. - Một aptomat tổng là aptomat 3 pha dùng để đóng cắt và bảo vệ mạch động lực và mạch điều khiển. - L3 là aptomat 1 pha dùng để đóng cắt và bảo vệ mạch điều khiển - Cảm biến đo mức kiểu điện dung cấu tạo gồm 5 que đo A, B, C, D, E trong đó que E là gốc và 4 rơle KA13, KA14, KA15, KA16. 40 Hình 2.15. Cảm biến đo mức kiểu điện dung Hình 2.16. Sơ đồ mạch động lực hệ thống cấp nước 41 . Hình 2.17. Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống cấp nước 42 2. Thuyết minh quá trình hoạt động của hệ thống bơm nƣớc Đóng aptomat tổng cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển tiếp đó đóng aptomat L3 cấp nguồn cho mạch điều khiển sẵn sàng hoạt động. Sau đó đóng hai aptomat 5QF, 6QF ở mạch động lực sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ. Chế độ làm việc bằng tay của hệ thống bơm nước: Giả sử đầu tiên cho bơm 1 hoạt động trước, chuyển switch SA5 và SA7 sang chế độ bằng tay ấn nút khởi động SB5(123,125) làm cuộn hút công tắc tơ KA7(123,127) có điện đóng tiếp điểm thường mở KA7(123,125) duy trì nút ấn khi nhả tay và đèn báo trạng thái HG6 sáng, đồng thời mở tiếp điểm thường đóng KA7(148,N) đảm bảo chắc chắn rằng chỉ có một bơm hoạt động mà thôi và tiếp điểm KA7 trên biến tần ở mạch động lực cũng đồng thời đóng luôn làm động cơ bơm 1 hoạt động. Khi muốn thử bơm 2 có hoạt động không người vận hành phải thực hiện các bước sau ấn nút dừng SBP5(121,123) làm cuộn hút công tắc tơ KA7 mất điện làm mở tiếp điểm duy trì KA7(123,125) và đóng tiếp điểm KA7(148,N) đồng thời mở tiếp điểm KA7 của biến tần ở mạch động lực dừng động cơ bơm 1, tiếp đó ấn nút khởi động SB7(143,145) cuộn hút công tắc tơ KA9(145,147) có điện đóng tiếp điểm thường mở KA9(143,145) duy trì cho nút ấn khi nhả tay và đèn báo trạng thái HG7 sáng, đồng thời mở tiếp điểm thường đóng KA9(128,N) đảm bảo chắc chắn rằng bơm 1 không hoạt động, đồng thời lúc đó tiếp điểm KA9 trong biến tần ở mạch động lực đóng lại làm động cơ bơm 2 hoạt động . Trong chế độ điều khiển bằng tay khi điều khiển bằng tay để điều khiển tốc độ của bơm ta sử dụng bộ điều khiển tốc độ LCK–104. 43 D F Q A 5 6 6 6 6 S F Hình 2.18. Bộ điều khiển tốc độ bơm1 Chức năng của bộ điều khiển LCK–104 đặt tần số cho động cơ bơm và hiển thị tần số của động cơ ở chế độ bằng tay. Chân 1,3 từ PLC vào LCK–101. Chân 345, 347 từ LCK–101 vào biến tần. Chân 519, M1 từ LCK–104 vào PLC. Chân 341, 343 từ LCK–104 đưa vào biến tần. Chân L8, N8 cấp nguồn cho LCK–104. Hình 2.19. Bộ điều khiển và hiển thị LCK–104 Chế độ làm việc tự động của hệ thống bơm: Chuyển switch SA5 và SA7 sang chế độ làm việc tự động giả sử đầu ra của PLC có tín hiệu đóng cuộn hút của rơle trung gian 6R có điện đóng tiếp điểm thường mở 6R(129,125) cấp điện cho cuộn hút công tắc tơ KA7 và đèn báo trạn thái HG6 sáng, tiếp điểm thường đóng KA7(148,N) mở ra đảm bảo chắc chắn bơm 2 sẽ không hoạt động, đồng thời đóng tiếp điểm KA7 trong biến tần ở mạch động lực làm động cơ bơm 1 hoạt động. Vì một lý do nào đó bơm ngừng hoạt động có thể do sự cố thì đầu ra của PLC sẽ không cấp nguồn cho rơle trung gian 6R làm tiếp điểm 6R(129,125) ở mạch điều khiển mở ra ngắt nguồn công tắc tơ KA7 44 và đèn HG6 tắt, tiếp điểm KA7 trong biến tần ở mạch động lực mở ra làm dừng động cơ bơm 1. Ngay lúc đó tại đầu ra của PLC có tín hiệu cấp nguồn cho cuộn hút của rơle trung gian 7R đóng tiếp điểm thường mở 7R(149,145) cấp nguồn cho cuộn hút công tắc tơ KA9 và đèn báo trạng thái HG7 sáng, làm tiếp điểm thường đóng KA9(128,N) mở ra, đồng thời tiếp điểm KA9 trong biến tần ở mạch động lực đóng lại động cơ bơm 2 hoạt động. Chế độ dừng hệ thống bơm bằng tay: Khi muốn dừng một trong hai động cơ bơm ở chế độ bằng tay ta chỉ cần ấn vào một trong hai nút ấn SBP5(123,125) hoặc SBP7(143,145) khi đó động cơ bơm sẽ dừng lại. Còn khi hệ thống bơm đang chạy ở chế độ tự động khi muốn dừng hệ thống ta có hai cách là: Cách thứ nhất tác động trực tiếp vào aptomat 5QF đối với bơm 1 và aptomat 6QF đối với bơm 2; Cách thứ hai là tác động vào switch SA5 đối với bơm 1 và switch SA6 đối với bơm 2 sẽ dừng hệ thống cấp nước. Chế độ dừng sự cố của hệ thống bơm: Giả sử bơm 1 đang hoạt động vì một lý do nào đó mà bơm bị quá tải, ngắn mạch trên một pha nào đó với đất, thấp áp đầu vào, mất một pha nào đó khi đó rơle 6GZ trong biến tần đóng tiếp điểm thường mở 6GZ(L,131) làm cuộn hút công tắc tơ KA8 có điện mở tiếp điểm thường đóng KA8(127,128) ngắt nguồn cuộn hút công tắc tơ KA7 làm tiếp điểm KA7 trong biến tần ở mạch động lực mở ra làm dừng động cơ bơm 1. Tương tự nếu bơm 2 đang hoạt động mà xảy ra sự cố thì khi đó rơle 7GZ trong biến tần đóng tiếp điểm thường mở 6GZ(L,151) làm cuộn hút công tắc tơ KA10 có điện mở tiếp điểm thường đóng KA10(147,148) ngắt nguồn cuộn hút công tắc tơ KA9 làm tiếp điểm KA9 trong biến tần ở mạch động lực mở ra làm dừng động cơ bơm 2. 45 2.3.4. Trang bị điện cho hệ thống sản xuất hơi bão hòa Hệ thống thông gió có hai nhiệm vụ chính là cung cấp đầy đủ lượng không khí cần thiết để đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu và thải kịp thời sản phẩm cháy tạo ra để lò hơi có thể làm việc một cách an toàn. Muốn hoàn thành nhiệm vụ trên, hệ thống thông gió phải tạo được giáng áp cần thiết đủ để khắc phục tất cả các trở lực từ lúc không khí vào cho đến khi sản phẩm cháy được thải ra ngoài trời với một tốc độ cần thiết. Để tạo được giáng áp, thường dùng 3 loại thiết bị: ống khói tạo nên sức hút, quạt gió tạo nên lực đẩy, quạt khói cũng tạo nên sức hút. Đối với lò công suất nhỏ, trở lực trên đường dẫn không khí vào và thải sản phẩm cháy ra là nhỏ, có thể chỉ cần sức hút của ống khói có chiều cao hợp lý, đó là phương pháp thông gió tự nhiên. Trong trường hợp này, trên đường dẫn không khí và khói có áp suất âm, tức là nhỏ hơn áp suất khí trời. Đối với lò công suất lớn hơn, ống khói không tạo đủ giáng áp để khắc phục hết trở lực, lúc đó cần dùng đến phương pháp thông gió cưỡng bức, tức là quạt gió. Nếu không đủ cần dùng thêm quạt khói để tạo giáng áp để khắc phục các trở lực, lúc đó ống khói chỉ làm nhiệm vụ thải sản phẩm cháy ra ngoài theo yêu cầu của vệ sinh môi trường. Về nguyên tắc, chỉ cần quạt gió hoặc quạt thổi cũng đủ tạo nên giáng áp, nhưng nếu chỉ dùng quạt gió thì áp suất trong buồng lửa và đường khói dương, nếu quá cao thì khói có thể lọt qua những chỗ kín, vừa gây tổn thất nhiệt, vừa gây ô nhiễm môi trường. Nếu chỉ dùng quạt khói (quạt hút), áp suất trong buồng lửa và đường khói âm, nếu âm quá lớn thì không khí lạnh dễ lọt vào, làm tăng tổn thất do khí thải, đồng thời làm cho hệ thống quạt khói làm việc nặng nề hơn. Chính vì thế, trong lò hơi đốt than ta sử dụng quạt hút và quạt thổi, với công suất quạt hút lớn hơn quạt thổi để tạo ra áp suất âm trong buồng lửa. Áp suất hơi thu được phụ thuộc vào lượng nguyên liệu cháy mà 46 lượng nguyên liệu cháy phụ thuộc vào góc mở của phễu than và tốc độ của ghi lò vì tốc độ ghi lò quyết định độ dày mỏng của nguyên liệu vào. Hình 2.20. Sơ đồ mạch động lực hệ thống sản xuất hơi bão hòa 47 Hình 2.21. Sơ đồ mạch điều khiển hệ thống sản xuất hơi bão hòa 48 1. Giới thiệu các phần tử (Hình 2.20; 2.21) - Động cơ quạt hút là động cơ xoay chiều ba pha roto lồng sóc, công suất 110kW có nhiệm vụ đốt cháy nhiên liệu và hút khói, hút bụi cho lò hơi - Động cơ quạt thổi là động cơ xoay chiều ba pha roto lồng sóc, công suất 55kW có nhiệm vụ đốt cháy nhiên liệu. - Động cơ ghi xích là động cơ xoay chiều ba pha roto lồng sóc, công suất 2,2kW có nhiệm vụ di chuyển ghi xích đưa nguyên liệu vào lò và đưa tro xỉ ra khỏi lò. - Ba biến tần MM440 điều khiển tốc độ và bảo vệ 3 động cơ: quạt hút, quạt thổi, ghi xích. - 1QF, 2QF, 3QF: là các aptomat ba pha có nhiệm vụ đóng cắt và bảo vệ cho các động cơ trong hệ thống sản xuất hơi bão hòa. - KA1: là công tắc tơ có nhiệm vụ bật quạt hút trong chế độ điều khiển bằng tay hoặc tự động - KA2: là công tắc tơ có nhiệm vụ dừng quạt hút trong trường hợp dừng sự cố. - KA3: là công tắc tơ có nhiệm vụ bật quạt thổi trong chế độ điều khiển bằng tay hoặc tự động. - KA4: là công tắc tơ có nhiệm vụ dừng quạt thổi trong trường hợp dừng sự cố. - KA5: là công tắc tơ có nhiệm vụ bật ghi xích trong chế độ điều khiển bằng tay hoặc tự động. - KA6: là công tắc tơ có nhiệm vụ dừng ghi xích trong trường hợp dừng sự cố. - SA1, SA2, SA3: là các công tắc chuyển mạch (switch) có nhiệm vụ chuyển sang chế độ bằng tay hay tự động. 49 - SLA: là công tắc xoay có nhiệm vụ tách riêng biệt từng công đoạn trong quá trình sản xuất hơi bão hòa khi muốn sửa chữa, bảo dưỡng mà không muốn dừng toàn bộ hệ thống. - HG1, HG2, HG3: là các đèn báo trạng thái làm việc hay không làm việc của hệ thống. - SB1, SB2, SB3: là các nút ấn khởi động các động cơ trong hệ thống ở chế độ điều khiển bằng tay. - SBP1, SBP2, SBP3 là các nút ấn dừng các động cơ trong hệ thống ở chế độ điều khiển bằng tay. - 1R, 2R, 3R: là các tiếp điểm thường mở của các rơle trung gian dùng để bật bơm trong chế độ điều khiển tự động. - 1GZ, 2GZ, 3GZ: là các tiếp điểm thường mở của ba rơle nằm trong biến tần dùng để dừng động cơ khi bị sự cố. - Một aptomat tổng là aptomat 3 pha dùng để đóng cắt và bảo vệ mạch điều khiển và mạch động lực. - L4: là aptomat 1 pha dùng để đóng cắt và bảo vệ mạch điều khiển - HL1, HL2: là hai đèn báo nguồn của mạch điều khiển. 2. Thuyết minh quá trình hoạt động của hệ thống sản xuất hơi bão hòa Đóng aptomat tổng cấp nguồn cho mạch động lực và mạch điều khiển tiếp đó đóng aptomat L4 cấp nguồn cho mạch điều khiển sẵn sàng hoạt động. Sau đó đóng hai aptomat 1QF, 2QF, 3QF ở mạch động lực sẵn sàng cấp nguồn cho động cơ. Chế độ làm việc bằng tay của hệ thống sản xuất hơi bão hòa: Chuyển các switch SA1, SA2, SA3 sang chế độ làm việc bằng tay và công tắc xoay SLA được bật sau đó ấn nút SB1 làm cuộn hút của công tắc tơ KA1 có điện và đèn báo trạng thái HG1 sáng, đóng tiếp điểm KA1(3,5) duy trì cho nút ấn khi nhả tay, đồng thời tiếp điểm KA1 trong biến tần ở mạch động lực động cơ quạt hút hoạt động. Tiếp đó ấn nút SB2 làm cuộn hút của công tắc tơ KA3 có điện 50 và đèn báo trạng thái HG2 sáng, đóng tiếp điểm KA3(27,29) duy trì cho nút ấn khi nhả tay, đồng thời tiếp điểm KA3 trong biến tần ở mạch động lực động cơ quạt thổi hoạt động. Cuối cùng là ấn nút SB3 làm cuộn hút của công tắc tơ có KA5 có điện và đèn báo trạng thái HG3 sáng, đóng tiếp điểm KA5(51,53) duy trì cho nút ấn khi nhả tay, đồng thời tiếp điểm KA5 trong biến tần ở mạch động lực động cơ ghi xích hoạt động. Chế độ làm việc tự động của hệ thống sản xuất hơi bão hòa: Chuyển các switch SA1, SA2, SA3 sang chế độ làm việc tự động và công tắc xoay SLA được tắt. Khi đầu ra của PLC có tín hiệu đóng cuộn hút của rơle trung gian 1R có điện đóng tiếp điểm thường mở 1R(11,5) cấp nguồn cho cuộn hút của công tắc tơ KA1 và đèn báo trạng thái HG1 sáng, đóng tiếp điểm thường mở KA1(L,23) đồng thời đóng tiếp điểm KA1 trong biến tần ở mạch động lực động cơ quạt hút hoạt động. Tiếp tục đầu ra của PLC có tín hiệu đóng cuộn hút của rơle trung gian 2R có điện đóng tiếp điểm thường mở 2R(35,29) cấp nguồn cho cuộn hút của công tắc tơ KA3 và đèn báo trạng thái HG2 sáng, đóng tiếp điểm thường mở KA3(L,47) đồng thời đóng tiếp điểm KA3 trong biến tần ở mạch động lực động cơ quạt thổi hoạt động. Khi đầu ra của PLC có tín hiệu đóng cuộn hút của rơle trung gian 3R có điện đóng tiếp điểm thường mở 3R (57,53) cấp nguồn cho cuộn hút của công tắc tơ KA5 và đèn báo trạng thái HG2 sáng, đồng thời đóng tiếp điểm KA5 trong biến tần ở mạch động lực động cơ ghi xích hoạt động. Chế độ dừng hệ thống hơi bão hòa bằng tay: Khi hệ thống đang hoạt động ở chế độ ở chế độ bằng tay ta lần lượt dừng theo thứ tự quy định đầu tiên ta ấn nút SBP3 cắt nguồn cuộn hút công tắc tơ KA5 đưa tiếp điểm KA5(51,53) về trạng thái thường mở và mở tiếp điểm KA5 trong biến tần ở mạch động lực dừng động cơ ghi xích. Tiếp theo ta ấn nút SBP2 cắt nguồn cuộn hút công tắc tơ KA3 đưa tiếp điểm KA3(27,29) và KA3(L,47) về trạng thái thường mở và mở tiếp điểm KA3 trong biến tần ở mạch động lực dừng 51 động cơ quạt thổi. Cuối cùng ta ấn nút SBP1cắt nguồn cuộn hút công tắc tơ KA1 đưa tiếp điểm KA1(3,5) và KA1(L,23) về trạng thái thường mở và mở tiếp điểm KA3 trong biến tần ở mạch động lực dừng động cơ quạt hút. Chế độ dừng hệ thống hơi bão hòa ở chế độ tự động: Ta chỉ cần làm theo thứ tự đấu tiên chuyển switch SA3 sang chế độ bằng tay thì động cơ ghi xích sẽ dừng do công tắc tơ KA5 không được cấp nguồn. Sau đó chuyển switch SA2 sang chế độ bằng tay thì động cơ quạt thổi sẽ dừng do công tắc tơ KA3 không được cấp nguồn. Cuối cùng là chuyển switch SA1 sang chế độ bằng tay thì động cơ quạt thổi sẽ dừng do công tắc tơ KA1 không được cấp nguồn. Chế độ dừng hệ thống hơi bão hòa do sự cố: Khi hệ thống đang chạy tự động vì một lý do nào đó mà động cơ ghi xích bị sự cố do quá tải, ngắn mạch, mất pha, thấp áp đầu vào thì rơle 3GZ trong biến tần sẽ đóng tiếp điểm thường mở 3GZ(L,59) cấp nguồn cho cuộn hút công tắc tơ KA6 làm tiếp điểm KA6(55,N) thường đóng mở ra cắt nguồn cuộn hút KA5 và đèn báo trạng thái HG3 tắt đồng thời tiếp điểm KA5 trong biến tần ở mạch động lực dừng động cơ ghi xích, khi đó đầu ra của PLC có tín hiệu cấp nguồn cho cuộn hút rơle 11R đóng tiếp điểm 11R(L,193) làm còi HA kêu và đèn HR sáng đồng thời cuộn hút rơle thời gian KT1 có điện mở tiếp điểm KT1(33,N) ngắt nguồn cuộn hút công tắc tơ KA3 làm dừng động cơ quạt thổi, sau một thời gian tiếp điểm thường đóng mở chậm KT1(9,N) làm dừng động cơ quạt hút. Tương tự như thế đối với quạt hút và quạt thổi khi xảy ra sự cố thì rơle trong biến tần là 1GZ hoặc 2GZ sẽ đóng tiếp điểm thường mở 1GZ(N,13) hoặc 2GZ(N,37) làm cuộn hút công tắc tơ KA2 hoặc KA4 có điện đóng tiếp điểm KA2(7,9) hoặc KA4(31,33) lúc đó cuộn hút công tắc tơ KA1 và KA3 mất điện mở tiếp điểm KA1 và KA3 trong biến tần ở mạch động lực dừng động cơ quạt hút hoặc quạt thổi. Sau đó dừng toàn bộ hệ thống để khắc phục sự cố. 52 CHƢƠNG 3. NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 3.1. XÂY DỰNG LƢU ĐỒ CHO LÕ HƠI ĐỐT THAN 3.1. 1. Lƣu đồ thuật toán tổng quát cho lò hơi. Bắt đầu Cấp than Hệ thống thải xỉ cặn Hệ thống cấp nước Hệ thống sản xuất hơi bão hòa Kết thúc Hình 3.1. Lưu đồ thuật toán tổng quát cho lò hơi. Khi lò hơi chuyển sang chế độ tự động khi đó ta sẽ bật cấp than sau khi than đã có ta tiếp tục bật thải xỉ cặn để than sau khi được đốt cháy đưa ra khỏi lò và khói thải của lò hơi được xử lý trước khi đưa ra môi trường, tiếp đó hệ thống bơm nước được bật để chuẩn bị cho quá trình sản xuất hơi bão hòa sau khi các điều kiện được đảm bảo thì ta sẽ bật hệ thống sản xuất hơi bào hòa. 3.1.2. Lƣu đồ thuật toán cấp than Bắt đầu Auto Kết thúc 1 0 Bật cấp than Chạy chế độ bằng tay 0 1 Hình 3.2. Lưu đồ thuật toán hệ thống cấp than. 53 Thuyết minh quá trình cấp than: Kiểm tra chế độ hoạt động của hệ thống cấp than bằng tay hay tự động nếu ở chế độ bằng tay do người vận hành điều khiển, còn nếu chạy ở chế độ tự động ta sẽ kiểm tra bật cấp than nếu sai thì quay về đợi bật còn đúng thì kết thúc chương trình cấp than. 3.1.3. Lƣu đồ thuật toán hệ thống thải xỉ cặn Bắt đầu Auto Chạy chế độ bằng tay Kết thúc 1 0 Bật bơm phun sương 0 1 Bật thải xi thuận Bật thải xỉ ngược 0 0 1 1 Hình 3.3. Lưu đồ thuật toán hệ thống thải xỉ cặn của lò hơi. Thuyết minh quá trình thải xỉ cặn: Kiểm tra chế độ hoạt động của hệ thống thải xỉ cặn bằng tay hay tự động nếu ở chế độ bằng tay do người vận hành điều khiển, còn nếu chạy ở chế độ tự động ta sẽ kiểm tra bật bơm phun sương nếu sai thì quay lại chờ bật bơm phun sương còn nếu đúng thì, tiếp đó ta kiểm tra bật thải xỉ thuận hoặc ngược nếu sai quay về đợi bật thải xỉ thuận hoặc ngược còn nếu đúng thì kết thúc chương trình. 54 3.1.4. Lƣu đồ thuật toán hệ thống bơm nƣớc Bắt đầu Auto Chạy chế độ bằng tay Kết thúc 1 0 Htt<Hcao Chạy bơmDừng bơm Htt Hđặt Tăng tốc độ bơm Giữ nguyên tốc độ bơm Giảm tốc độ bơm 0 00 0 1 1 1 1 Htt>Hthấp Dừng lò 0 1 Bật bơm 1 0 Hình 3.4. Lưu đồ thuật toán hệ thống cấp nước lò hơi đốt than. Thuyết minh quá trình cấp nước: Kiểm tra chế độ hoạt động của hệ thống bơm nước bằng tay hay tự động. Nếu ở chế độ bằng tay do người vận hành điều khiển, còn nếu chạy ở chế độ tự động ta sẽ kiểm tra bật bơm 1 hoặc 2 nếu sai quay lại đợi bật bơm, còn đúng thì kiểm tra mức nước nếu mức nước Htt (mức nước thực tế) mà lớn hơn hoặc bằng Hcao mức cao thì dừng bơm còn mức Htt < Hcao thì chạy bơm, sau đó kiểm tra Htt so với Hđặt nếu Htt < Hđặt thì sẽ tăng tốc độ bơm, Htt = Hđặt ta sẽ giữ nguyên tốc độ bơm, Htt > Hđặt thì sẽ giảm tốc độ bơm. 55 3.1.5. Lƣu đồ hệ thống sản xuất hơi bão hòa Bắt đầu Auto Chạy chế độ bằng tay Kết thúc 1 0 Giữ nguyên tốc độ Tăng tốc độ quạt hút Tăng tốc độ quạt thổi Tăng tốc độ ghi xích Dừng lò Htt<Hcao Ttt<Tmax Ptt<Pmax Chạy quạt hút Chạy quạt thổi Chảy ghi xích Ptt = P đặtPtt > P đặt Ptt < P đặt Giảm tốc độ quạt hút Giảm tốc độ quạt thổi Giảm tốc độ ghi xích 0 0 00 1 1 1 1 Bật quạt hút Bật quạt thổi Bật ghi xích 1 1 1 0 0 0 Hình 3.5. Lưu đồ hệ thống sản xuất hơi bão hòa. 56 Thuyết minh quá trình sản xuất hơi bão hòa: Kiểm tra chế độ hoạt động của hệ thống sản xuất hơi bão hòa bằng tay hay tự động. Nếu ở chế độ bằng tay do người vận hành điều khiển, còn nếu chạy ở chế độ tự động ta sẽ kiểm tra bật quạt hút nếu sai thì quay về kiểm tra lại còn đúng thì sẽ là kiểm tra bật quạt thổi nếu sai thì quay về đợi bật quạt thổi, còn đúng thì sẽ kiểm tra bật ghi xích nếu sai thì quay lại đợi bật ghi xích, còn đúng thì kiểm tra mức nước thực tế, nhiệt độ thực tế của buồng đốt, áp suất hơi bão hòa nếu Htt Hcao hoặc Ttt Tmax hoặc Ptt Pmax thì sẽ dừng lò còn nếu ngược lại sẽ chạy quạt hút, chạy quạt thổi, chạy ghi xích sau đó kiểm tra áp suất hơi bão hòa thực tế Ptt so với áp suất hơi bão hòa đặt Pđặt, nếu Ptt > Pđặt thì sẽ giảm tốc độ của quạt hút; quạt thổi; ghi xích. Còn nếu Ptt = Pđặt sẽ giữ nguyên tốc độ. Còn nếu Ptt < Pđặt thì sẽ tăng tốc độ của quạt hút; quạt thổi; ghi xích . 57 3.2. LẬP BẢNG PHÂN CÔNG ĐỊA CHỈ 3.2.1. Đầu vào số Bảng 3.1. Các đầu vào số STT Địa chỉ Chức năng 1 I0.0 Mannual cấp than 2 I0.1 Mannual bơm phun sương 3 I0.2 Mannual thải xi thuận 4 I0.3 Mannual thải xỉ ngược 5 I0.4 Mannual bơm 1 6 I0.5 Mannual bơm 2 7 I0.6 Mannual quạt hút 8 I0.7 Mannual quạt thổi 9 I1.0 Mannual ghi xích 10 I1.1 Bơm 1 sự cố 11 I1.2 Bơm 2 sự cố 12 I1.3 Quạt hút sự cố 13 I1.4 Quạt thổi sự cố 14 I1.5 Ghi xích sự cố 15 I1.6 Mức nước đầy 16 I1.7 Mức nước cao 17 I2.0 Mức nước thấp 18 I2.1 Mức nước cạn 19 I2.2 Cảm biến báo than đầy 20 I2.3 Reset PID bơm 21 I2.4 Reset PID hơi bão hòa 58 3.2.2 Đầu ra số Bảng 3.2. Các đầu ra số STT Địa chỉ Chức năng 1 Q8.0 Cấp than 2 Q8.1 Bơm phun sương 3 Q8.2 Thải xỉ thuận 4 Q8.3 Thải xỉ ngược 5 Q8.4 Bơm nước 1 6 Q8.5 Bơm nước 2 7 Q8.6 Ghi xích 8 Q8.7 Quạt thổi 9 Q9.0 Quạt thổi 10 Q9.1 Đèn cảnh báo áp cao 11 Q9.2 Đèn cảnh bao mức cao 12 Q9.3 Sự cố lò hơi 13 Q9.4 Đèn báo mức đầy 14 Q9.5 Đèn báo mức thấp 15 Q9.6 Đèn báo mức thấp 16 Q9.7 Đèn báo mức cạn 59 3.2.3. Sử dụng các miền nhớ Bảng 3.3. Các miền nhớ S TT Địa chỉ Chức năng 1 M0.0 Auto cấp than 2 M0.1 Auto bơm phun sương 3 M0.2 Auto thải xỉ thuận 4 M0.3 Auto thải xỉ ngược 5 M0.4 Auto bơm 1 6 M0.5 Auto bơm 2 7 M0.6 Auto quạt hút 8 M0.7 Auto quạt thổi 9 M1.0 Auto ghi xích 1 0 M12.0 Áp suất khởi động lò 1 1 M12.1 Nhiệt độ dừng lò 1 2 M12.2 Nhiệt độ khởi động lò 1 3 M12.3 Áp suất dừng lò 1 4 M12.4 Khởi động lò 1 5 M12.5 Mức nước thấp dừng lò 1 6 M12.6 Dừng lò 1 M12.7 Dừng bơm 60 7 1 8 M13.0 Bật bơm 3.2.4. Đầu vào tƣơng tự Bảng 3.4. Các đầu vào tương tự STT Địa chỉ Miền nhớ Chức năng 1 PIW272 MD6 Đưa tín hiệu từ SFGP101 đo mức nước 2 PIW274 MD10 Đưa tín hiệu từ PIT102 đo áp suất hơi bão hòa 3 PIW276 MD18 Đưa tín hiệu từ TIT101 đo nhiệt độ buồng đốt 4 PIW278 MD62 Đưa tín hiệu từ cảm biến đo lưu lượng hơi bão hòa 5 PIW280 MD66 Đưa tín hiệu từ cảm biến đo lưu lượng nước 6 PIW282 MD58 Đưa tín hiệu từ PIT101 đo áp suất buồng đốt 7 PIW284 MD102 Đưa tín hiệu từ LCK–101 đo tần số động cơ quạt hút 8 PIW286 MD110 Đưa tín hiệu từ LCK–102 đo tần số động cơ quạt thổi 9 PIW288 MD118 Đưa tín hiệu từ LCK–103 đo tần số động cơ ghi xích 10 PIW290 MD122 Đưa tín hiệu từ LCK–104 đo tần số động cơ bơm 1 11 PIW292 MD126 Đưa tín hiệu từ LCK–105 đo tần số động cơ bơm 2 3.2.5. Đầu ra tƣơng tự Bảng 3.5. Các đầu ra tương tự STT Địa chỉ Miền nhớ Chức năng 1 PQW304 MD122 Đưa tín hiệu từ PLC vào LCK–104 điều khiển tần 61 số động cơ bơm 1 2 PQW304 MD126 Đưa tín hiệu từ PLC vào LCK–104 điều khiển tần số động cơ bơm 2 3 PQW306 MD102 Đưa tín hiệu từ PLC vào LCK–101 điều khiển tần số động cơ quạt hút 4 PQW308 MD110 Đưa tín hiệu từ PLC vào LCK–102 điều khiển tần số động cơ quạt thổi 5 PQW310 MD118 Đưa tín hiệu từ PLC vào LCK–103 điều khiển tần số động cơ ghi xích 3.2.6. Lựa chọn cấu hình PLC + Slot 1: Module cấp nguồn: 307–1KA01–0AA0 + Slot 2: Module CPU 314: 314–1AG13–0AB0 + Slot 4: Module DI 32xDC24V: 321–1BL00–0AA0 + Slot 5: Module AI8x12Bit: 331–7KF02–0AB0 + Slot 6: Module AI8x12Bit: 331–7KF02 –0AB0 + Slot 7: Module DO16xDC24V/0.5A: 322–1BH00–0AA0 +Slot 8: Module AO8x12Bit: 322–5HF00–0AB0 62 Hình 3.6. Phần cứng của PLC. 3.2.7. Xây dựng phần cứng cho các module của PLC a. Xây dựng phần cứng cho module đầu vào ra–số của PLC 63 6ES7 321-1BL00-0AA0 Hình 3.7. Xây dựng phần cứng module vào - số cho PLC Các đầu vào của module số được đấu với các tiếp điểm của của công tắc tơ Đầu ra của module số được nối với rơle trung gian CONG TAC TO - PLC 64 Hình 3.8. Cách đấu nối đầu vào module số với rơle trung gian 65 X M G 5 O U 6 P X M G 5 O U 6 S P D F Q A 5 6 6 6 6 S F b. Xây dựng phần cứng cho module vào tương tự Hình 3.9. Cách đấu nối phần cứng của module tương tự Các đầu vào của module tương tự được lấy tín hiệu từ các bộ điều khiển và hiển thị là: Hình 3.10. Cách đấu nối phần cứng của bộ điều khiển và hiển thị 66 TIT101 là bộ hiển thị nhiệt độ buồng đốt: Trong đó các đầu (421,423) của TIT101 từ cảm biến biến nhiệt độ đưa về, (501,M) đầu ra của TIT101 đưa vào PLC, còn (L4,N4) đầu cấp nguồn cho bộ TIT101. PIT102 là bộ hiện thị áp suất hơi bão hòa: Trong đó các đầu (429,431) của PIT102 từ cảm biến áp suất đưa về, (503,M) đầu ra của PIT102 đưa vào đầu vào của PLC, còn (L2,N2) cấp nguồn cho bộ PIT102. LI101 bộ hiện thị mức nước. PIT101 là bộ hiển thị áp suất buồng đốt : Trong đó các đầu (425,427) của PIT101 từ cảm biến áp suất đưa về, (505,M) đầu ra của PIT101 đưa vào đầu vào của PLC, còn (L3,N3) cấp nguồn cho bộ PIT 101. LCK–101 là bộ điều khiển quạt hút ở chế độ làm việc bằng tay: Trong đó các đầu (601,M1) đầu ra từ modul tương tự của PLC đưa vào đầu vào LCK–101, các đầu (309,311) là đầu ra của biến tần đưa vào LCK–101, các đầu (513,M1) là đầu ra của LCK–101 đưa vào đầu vào của module tương tự, các đầu (305,307) là đầu ra của LCK–101 đưa vào đầu vào của biến tần, các đầu (L5,N5) cấp nguồn cho LCK–101. LCK–102 là bộ điều khiển quạt thổi ở chế độ làm việc bằng tay: Trong đó các đầu (603,M1) đầu ra từ modul tương tự của PLC đưa vào đầu vào LCK–102, các đầu (321,323) là đầu ra của biến tần đưa vào LCK–102, các đầu (515,M1) là đầu ra của LCK–102 đưa vào đầu vào của module tương tự, các đầu (317,319) là đầu ra của LCK–102 đưa vào đầu vào của biến tần, các đầu (L6,N6) cấp nguồn cho LCK–102. LCK–103 là bộ điều khiển ghi xích ở chế độ làm việc bằng tay: Trong đó các đầu (605,M1) đầu ra từ modul tương tự của PLC đưa vào đầu vào LCK–103, các đầu (333,335) là đầu ra của biến tần đưa vào LCK–103, các đầu (517,M1) là đầu ra của LCK–103 đưa vào đầu vào của module tương tự, các đầu (329,331) là đầu ra của LCK–103 đưa vào đầu vào của biến tần, các đầu (L7,N7) cấp nguồn cho LCK–103. 67 LCK–104 là bộ điều khiển bơm 1 ở chế độ làm việc bằng tay: Trong đó các đầu (607,M1) đầu ra từ modul tương tự của PLC đưa vào đầu vào LCK– 104, các đầu (345,347) là đầu ra của biến tần đưa vào LCK–104, các đầu (519,M1) là đầu ra của LCK–104 đưa vào đầu vào của module tương tự, các đầu (341,343) là đầu ra của LCK–104 đưa vào đầu vào của biến tần, các đầu (L8,N8) cấp nguồn cho LCK–104. LCK–105 là bộ điều khiển bơm 2 ở chế độ làm việc bằng tay: Trong đó các đầu (609,M1) đầu ra từ modul tương tự của PLC đưa vào đầu vào LCK– 105, các đầu (357,359) là đầu ra của biến tần đưa vào LCK–105, các đầu (521,M1) là đầu ra của LCK–105 đưa vào đầu vào của module tương tự, các đầu (353,355) là đầu ra của LCK–105 đưa vào đầu vào của biến tần, các đầu (L9,N9) cấp nguồn cho LCK–105. c. Xây dựng phần cứng cho module ra tương tự Hình 3.11. Cách đấu nối phần cứng của module tương tự Các đầu ra của module tương tự được đưa vào bộ điều khiển LCK–101, 68 LCK–102, LCK–103, LCK–104, LCK–105. 3.3. XÂY DỰNG GIAO DIỆN WINCC KẾT NỐI VỚI PHẦN MỀM PLC 3.3.1. Các bƣớc thiết lập giao diện Để hoàn thành thiết kế giao diện ta cần tiến hành các bước như sau: - Lập tên thư mục mới trong WinCC - Tạo giao diện bằng cách vào Graphics designer - Chọn đối tượng cần kết nối ở đây ta dùng S7-300 do vậy ta chọn SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE - Vào MPI chọn Newconections để kết nối tag - Kết nối tag chọn thuộc tính cho các đối tượng đã được tạo ở giao diện - Chạy mô phỏng  Tạo giao diện cho hệ thống lò hơi đốt than Ta sẽ xây dựng giao diện gồm 4 màn hình khác nhau : - Màn hình hiển thị - Nút ấn - Cài đặt - Thông số điều khiển 69 a. Xây dựng giao diện màn hình hiện thị Hình 3.12. Giao diện màn hình hiện thị hệ thống lò hơi đốt than. Trong giao diện trên gồm các phần tử: - 4 nút ấn chuyển chế độ màn hình - 1 động cơ ghi xích - 1 động cơ quạt hút - 1 động cơ quạt thổi - 2 động cơ bơm nước - 1 động cơ bơm phun sương - 1 động cơ thải xỉ - 1 động cơ cấp than - 5 ô text hiển thị tần số của các động cơ quạt hút, quạt thổi, ghi xích, bơm 1, bơm 2. - 2 ô text hiển thị lưu lượng hơi bão hòa và lưu lượng nước. - 1 ô text hiển thị áp suất buồng đốt - 1 ô text hiển thị áp suất hơi bão hòa 70 - 1 ô text hiển thị nhiệt độ buồng đốt b. Xây dựng giao diện nút ấn Hình 3.13. Giao diện nút ấn của lò hơi đốt than. Giới thiệu các phần tử có trong giao diện gồm có: - 4 nút ấn chuyển chế độ màn hình - 1 nút ấn bật tắt động cơ quạt hút ở chế độ điều khiển tự động - 1 đèn báo trạng thái làm việc của quạt hút nếu màu đỏ là dừng làm việc, còn màu xanh là trạng thái làm việc. - 1 nút ấn bật tắt động cơ quạt thổi ở chế độ điều khiển tự động - 1 đèn báo trạng thái làm việc của động cơ quạt thổi nếu màu đỏ là dừng làm việc, còn màu xanh là trạng thái làm việc. - 1 nút ấn bật tắt quạt động cơ ghi xích ở chế độ điều khiển tự động - 1 đèn báo trạng thái làm việc của động ghi xích nếu màu đỏ là dừng làm việc, còn màu xanh là trạng thái làm việc. - 1 nút ấn bật tắt động cơ thải xỉ thuận ở chế độ điều khiển tự động 71 - 1 đèn báo trạng thái làm việc của động cơ thải xỉ thuận nếu màu đỏ là dừng làm việc, còn màu xanh là trạng thái làm việc. - 1 nút ấn bật tắt động cơ thải xỉ ngược ở chế độ điều khiển tự động - 1 đèn báo trạng thái làm việc của động cơ thải xỉ ngược nếu màu đỏ là dừng làm việc, còn màu xanh là trạng thái làm việc. - 1 nút ấn bật tắt động cơ bơm phun sương ở chế độ điều khiển tự động - 1 đèn báo trạng thái làm việc của động cơ bơm phun sương nếu màu đỏ là dừng làm việc, còn màu xanh là trạng thái làm việc. - 1 nút ấn bật tắt động cơ bơm 1 ở chế độ điều khiển tự động - 1 đèn báo trạng thái làm việc của động cơ 1 nếu màu đỏ là dừng làm việc, còn màu xanh là trạng thái làm việc. - 1 nút ấn bật tắt động cơ bơm 2 ở chế độ điều khiển tự động - 1 đèn báo trạng thái làm việc của động cơ bơm 2 nếu màu đỏ là dừng làm việc, còn màu xanh là trạng thái làm việc. - 1 nút ấn bật tắt động cơ cấp than ở chế độ điều khiển tự động - 1 đèn báo trạng thái làm việc của động cơ cấp than nếu màu đỏ là dừng làm việc, còn màu xanh là trạng thái làm việc. 72 c. Xây dựng giao diện cài đặt Hình 3.14. Giao diện cài đặt của lò hơi. Giới thiệu các phần tử trong giao diện cài đặt. - 4 nút ấn chuyển chế độ màn hình - Ô text đầu tiên cài đặt thông số cảnh báo áp cao - Ô thứ 2 cài đặt thông số cảnh báo áp cao - Ô thứ 3 cài đặt thông số áp cao dừng lò - Ô thứ 4 cài đặt thông số cảnh báo áp cao - Ô thứ 5 cài đặt thông số mức nước thấp dừng lò - Ô thứ 6 cài đặt thông số áp suất tự động khởi động lò - Ô thứ 7 cài đặt thông số báo nước cao - Ô thứ 8 cài đặt thông số nhiệt độ buồng đốt tự động dừng lò - Ô thứ 9 cài đặt thông số nhiệt độ buồng đốt tự động khởi động lò 73 d. Xây dựng giao diện thông số điều khiển Hình 3.15. Giao diện thông số điều khiển của lò hơi. Giới thiệu các phần tử trong giao diện thông số điều khiển gồm có: - 4 nút ấn chuyển chế độ màn hình - Ô text đầu tiên tần số cơ bản của động cơ ghi xích - Ô text thứ 2 tần số cơ bản của động cơ quạt hút - Ô text thứ 3 tần số cơ bản của động cơ quạt thổi - Ô text thứ 4 tần số lớn nhất của động cơ ghi xích - Ô text thứ 5 tần số lớn nhất của động cơ quạt hút - Ô text thứ 6 tần số lớn nhất của động cơ quạt thổi - Ô text thứ 7 tần số lớn nhất của động cơ bơm 1 - Ô text thứ 8 tần số lớn nhất của động cơ bơm 2 - Ô text thứ 9 mức nước dừng bơm 1 - Ô text thứ 10 mức nước dừng bơm 2 74 - Ô text thứ 11 mức nước bật bơm 1 - Ô text thứ 12 mức nước bật bơm 2 3.3.2. Tạo kết nối giữa PLC và WinCC Chọn New Driver Connection trong giao thức MPI. Sau đó chọn Properties Hình 3.16. Tạo liên kết giữa PLC và WinCC 75 Khai báo tất cả các biến trong S7-300 vào Exteral Hình 3.17. Cách khai báo các biến trong External của WinCC Tiếp tục khai báo các biến ta được bảng dưới đây 76 Thực hiện kết nối với đối tượng điều khiển và mô phỏng thông qua PLC SIM 77 Cài đặt thông số trên PLC SIM Hình 3.18. Mô phỏng trên PLC SIM. Cài đặt thông số điều khiển Hình 3.19. Cài đặt thông số điều khiển cho lò hơi 78 Cài đặt thông số làm việc cho lò hơi Hình 3.20. Cách cài đặt thông số cho lò. Quy trình ấn nút của lò hơi Hình 3.21. Quy trình vận hành Quy trình vận hành của lò hơi đôt than là bật cấp than → bật bơm phun sương → bật thải xỉ thuận (ngược) → bật bơm1 (hoặc bơm2) → bật 79 quạt hút → bật quạt thổi → bật ghi xích Khi muốn dừng hệ thống lò ta làm theo thứ tự ngược lại. Đảm bảo an toàn cho lò. Màn hình hiện tất cả trạng thái của lò Hình 3.22. Toàn bộ quá trình vận hành của lò hơi đốt than 80 KẾT LUẬN Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu đề tài tốt nghiệp “Nghiên cứu lò hơi đốt than nhà máy Acecook. Đi sâu nghiên cứu hệ thống điều khiển”. Đồ án của em đã đạt được một số nội dung như sau: - Tìm hiểu được một cách tổng quan về cung cấp điện của một nhà máy, xí nghiệp nói chung và của nhà máy Acecook nói riêng. - Tìm hiểu tổng quan về lò hơi và phân tích trang bị điện cho lò hơi đốt than, đi sâu phân tích hệ thống điều khiển cho lò. - Xây dựng lại chương trình điều khiển lò hơi sử dụng PLC , và chương trình đã mô phỏng được trên PLC SIM. Ngoài ra đồ án đã xây dựng được chương trình điều khiển giám sát cho lò trên WinCC. Tuy nhiên do thời gian có hạn nên đề tài chưa xây dựng được mô hình vật lý và chạy chương trình điều khiển giám sát được xây dựng trên mô hình vật lý . 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Thu Thiên, Sổ tay hướng dẫn lập trình PLC, Nhà xuất bản trẻ [2] Trần Thế San – Nguyễn Thế Phương, PLC lập trình ứng dụng trong công nghiệp, Nhà xuất bản khoa học giáo dục. [3] Nguyễn Doãn Phước – Phan Xuân Minh – Vũ Vân Hà, Tự động hóa với SIMATIC S7-300, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội – 2006 [4] Nguyễn Mạnh Tiến – Vũ Quang Hồi, Trang bị điện – điện tử máy gia công kim loại, Nhà xuất bản giáo dục [5] PGS.TS. Phạm Lê Dần – TS. Nguyễn Công Hân, Giáo trình công nghệ lò hơi và mạng nhiệt, Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội [6] Tài liệu mạng [7] Tài liệu, hồ sơ kĩ thuật của nhà máy Acecook 82 PHẦN PHỤ LỤC 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100