Điều chỉnh mức nước bao hơi tại nhà máy điện Phả Lại

hận 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 ¸5mA 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 ¸ 5 mA - Nguyên lý làm việc của khối U04 Khối U04 có tác dụng tổng hợp các tín hiệu chuẩn một chiều 0 ¸ 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 ¸ 0 ¸ + 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 ¸ 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 » 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 ¸ 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 KP1¸KP4 dùng để hiệu chỉnh các hệ số tỷ lệ của các bên tương ứng thay đổi được từ 0 ¸ 1. - Khoá định trị rời rạc để điều chỉnh dải hoạt động của bộ phát xung chuẩn ngoài khối từ 0 ¸ 100% hoặc từ 0 ¸ 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 ¸ 100% núm điều chỉnh thô và từ 0 ¸ 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 ¸ 5mA hoặc tín hiệu điện áp –2.5 ¸ 0 ¸ 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 ¸ 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 hai bộ khuếch đại đều lấy từ bộ cấp nguồn UП15. Khi khối P21 tác động của đầu ra của yP-2 xuất hiện điện áp liên hệ ngược. *Các thông số hiệu chỉnh của khối. Thay đổi thời gian của mạch hoãn xung “ДЕМПΦ” thay đổi được từ 0 ¸ 10s. Thay đổi vùng không nhạy của khối. “ЗОНА” thay đổi được từ 0.2¸1.6 % Thay đổi thời gian xung “UМПΥΛБ ” từ 0.1¸1s Thay đổi thời gian tích phân TI = 5 ¸ 500s. Thay đổi tốc độ mạch phản hồi µÕ = 0.5 ¸10 %/s Lỗ kiểm tra tín hiệu vào khuếch đại rơle B,Б. Lỗ kiểm tra tín hiệu không cân bằng ở mạch vào AБ. (Hình II.8) 3. Bộ biến đổi HPR - 1M Bộ biến đổi HPR-1M là bộ biến đổi tín hiệu điện trở thành tín hiệu dòng điện quy chuẩn từ 0 ¸ 5 mA đưa đến đồng hồ (%) B12 để chỉ thị bộ đóng mở của van nước cấp vào lò. - Tín hiệu vào từ 0 ¸ 120W - Tín hiệu ra từ 0 ¸ 5mA - Nguồn cấp cho bộ biến đổi là nguồn xoay chiều 220V 4. Khối hợp tải B12 Khối hợp tải B12 có tác dụng phối hợp trở kháng giữa trở kháng ra của khối rơle P21 và trở kháng vào là cuộn dây của khởi động từ PME - Khi đấu tắt có điện trở RH < 140 KW - Khi hở mạch có điện trở RH ³ 140 KW 5. Khởi động từ có tiếp điểm PME – 211 Khởi động từ PME-211 dùng để cấp điện cho động cơ và đảo chiều quay của động cơ để đóng hoặc mở van cấp nước cho lò. 6. Đồng hồ phần trăm B12 Đồng hồ phần trăm B12 gồm có hai cơ cấu điện từ : - Cơ cấu 1 : Dùng để chỉ thi độ đóng mở của van cấp nước - Cơ cấu 2 : Dùng chỉ sai lệch bộ tự động 7. Khối đặt mức Khối đặt mức 3y11 được sử dụng trong bộ điều chỉnh mức nước và trong các hệ thống tự động điều chỉnh khác. Trong quá trình làm việc nó đóng vai trò đặt trước của thông số cần điều chỉnh hay dùng để thay đổi giá trị đặt của thông số cần điều chỉnh. 1 3 2 H II. 9 : Sơ đồ khối đặt mức Thực chất khối đặt mức 3y11 là một biến trở điều chỉnh có 3 đầu ra - Góc quay của biến trở 0 ¸ 270o - Dòng điện cho phép 75 mA 8. Khoá đặt chế độ làm việc Бy 21 Khoá Бy21 được sử dụng trong các hệ thống điều khiển tự động dùng để thay đổi chế độ làm việc tự động, bằng tay hay cắt bộ tự động. Khoá Бy21 có 3 vị trí làm tự động, từ xa và cắt . - Vị trí tự động : ở vị trí này tín hiệu từ bộ điều chỉnh được đưa đến cơ cấu chấp hành. - Vị trí từ xa : Khi đặt khoá ở vị trí này, các tiếp điểm chờ tín hiệu điều khiển bằng tay ấn các nút ấn theo chiêù đóng van hoặc mở van. - Vị trí cắt : Cắt các chế độ tự động và bằng tay chuyển sang thao tác đóng mở van trực tiếp bằng tay quay gắn trên thân van. *Các thông số kỹ thuật của Бy21. - Tín hiệu vào là điện áp một chiều hay xoay chiều điện áp từ 24- 380 V dòng điện từ 0.3 ¸ 0.6 A - Tín hiệu ra là tín hiệu một chiều hay xoay chiều trên khoá có bố trí 2 mạch đèn báo là đóng van hay mở van. 9. Cơ cấu chấp hành Cơ cấu chấp hành được sử dụng trong bộ điều chỉnh mức nước gồm có động cơ xoay chiều 3 pha roto lồng sóc, động cơ này được gắn với một bộ truyền tốc nối với van cấp nước vào lò. *Các thông số động cơ : Uđm=380V: Iđm =3.5A: nđm =1450 vòng/phút: cosj = 0.82: h= 68.5 % §V. CÁC BỘ ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG HIỆN CÓ ĐỂ ĐIỀU CHỈNH LÒ HƠI 1. Bộ điều chỉnh mức nước bao hơi a) Tầm quan trọng của bộ điều chỉnh mức nước bao hơi Mức nước bao hơi là một trong những thông số quan trọng của lò hơi. Mức nước bao hơi thay đổi quá giới hạn cho phép sẽ gây ảnh hưởng xấu tới chất lượng hơi sang tua bin, và ảnh hưởng tới độ bền kim loại vì vậy người ta lắp đặt bộ điều chỉnh mức nước. b) Sơ đồ khối bộ điều chỉnh mức nước bao hơi (Hình II.10) Các thiết bị và khối chức năng sử dụng trong sơ đồ Sơ đồ sử dụng 3 xung tín hiệu vào là các xung Xung mức nước “H”: DP = 630 KG/m2 Xung lưu lượng hơi : GH =1.6 KG/cm2 Xung lưu lượng nước: GN =0.63 KG/cm2 U04 : Khối so sánh P21 : Khối điều chỉnh 3y11 : Khối đặt mức Бy21: Khoá điều chỉnh PME - 211: Khởi động từ Д: Động cơ không đồng bộ 3 pha P= 1.3 KW HPR-2M : Bộ biến đổi B12 : Đồng hồ chỉ thị độ mở của van B21: Khối hợp tải (Hình II.10) c) Hoạt động của sơ đồ hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi lò BKZ- 220-100-10C Sơ đồ bộ điều chỉnh cấp nước cho bao hơi là điều chỉnh theo kiểu hai mạch vòng. Mạch vòng 1 ( Là mạch vòng chính ) dùng tín hiệu của đát trích mức nước “H” đo lại bao hơi. Mạch vòng 2 ( Là mạch vòng phụ ) gồm các tín hiệu của đát trích lưu lượng nước cấp “W” và lưu lượng hơi “D” Các tín hiệu mức, lưu lượng nước, lưu lượng hơi được bộ phận cảm biến của 3 đát trích H, D,W biến đổi thành các tín hiệu điện dưới dạng quy chuẩn một chiều từ 0¸5 mA. Được đưa về khối đo lường U04, tại U04 các tín hiệu phát về cộng với tín hiệu định trị ngoài tuỳ theo sự mất cân bằng, khối U04 sẽ tạo ra điện áp một chiều từ 0 ¸ ±2.5V, tín hiệu ra của U04 được đưa sang khối điều chỉnh rơle P21, khối P21 sẽ tạo xung điều khiển với điện áp ± 24 V qua khoá Бy21 tới khởi động từ PME để điều khiển cơ cấu chấp hành cấp điện 3 pha cho động cơ đi đóng hay mở van nước cấp, cấp nước vào lò làm tăng hay giảm lượng nước cấp vào lò để duy trì mức nước trong bao hơi luôn ổn định ở mức 0. Tín hiệu từ vị trí đóng hay mở van được đưa về bộ biến đổi HPR-1M đưa ra tín hiệu 0 ¸5 mA đưa tới đồng hồ chỉ thị B12 chỉ thị vị trí đóng hay mở van bao nhiêu % của cơ quan điều chỉnh. d) Sơ đồ mạch điều khiển động cơ van nước cấp chính *Các phần tử trong sơ đồ - SF1: Là áptômát cấp nguồn xoay chiều 3 pha Iđm = 4 A - Бy21: Khoá điều chỉnh - KCC1, KCT1 : Rơ le 24 V - KMC,KMT : Khởi động từ 3 pha - Д : Động cơ 3 pha - B12 : Đồng hồ chỉ trị độ đóng mở van. *Sơ đồ nguyên lý (Hình II.11a) БY-21 26 25 27 2 6 1 4 8 32 31 3 Mạch đèn chỉ thị Tự động Từ xa 1 Щ3 2 5 7 1 2 3 Щ2 Щ1 1 B 12 2 3 31 KMT KMC KMT KMC B1 C1 Д B2 C2 A2 A1 R -31A +32A H1 A1 A1 3 KL1 4 A17 SQ4 10 12 SQ3 SQ1 7 8 2 1 A11 A15 KMT KMC KMT KMC A13 A18 SB H12 H1 A1 A1 KL1 1 2 KCC1 KCT1 1 2 1 2 H11 H1 R2 A1 K16 KL1 H1 A19 Từ sơ đồ bảo vệ lò A SF1 SF1 SF1 C B H KMC KMT SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN VAN 3 PHA VỚI KHỞI ĐỘNG TỪ PME-221 * Nguyên lý hoạt động của sơ đồ: Ở chế độ tự động (khoá Бy21 đặt ở vị trí A) - Khi có tín hiệu mở van từ P21 đưa sang thì cuộn dây KCC1 có điện, đây là rơle một chiều 24V, lúc này tiếp điểm thường mở KCC1 đóng lại dòng điện qua (2-4) của Бy21 qua công tắc hành trình SQ1 qua tiếp điểm thường đóng KMT đến khởi động từ KMC. KMC có điện tác động đóng các tiếp điểm thường mở KMC cấp điện cho động cơ mở thêm van cấp nước vào lò, đồng thời KMC còn tác động làm mở tiếp điểm thường đóng KMC trên mạch điều khiển đóng van nước cấp vào lò. - Khi có tín hiệu đóng van từ P21 đưa tới cuộn dây KCT1 rơ le này là rơle một chiều 24V. Lúc này tiếp điểm thường mở KCT1 đónglại dòng điện qua (6-8) của Бy21qua công tắc hành trình SQ3 qua tiếp điểm thường đóng KMC đến khởi động từ KMT cấp điện cho KMT đóng các tiếp điểm thường mở KMT cấp điện cho động cơ đóng bớt van cấp nước vao lò. Động cơ đóng hay mở van kéo theo bộ phận chuyển động kéo theo biến trở R thay đổi của điện trở này đưa tới B12 chỉ thị độ đóng mở van. đồng thời bộ phận chuyển động của vankhi chuyển động hết đến cuối hành trình mở hay đóng van sẽ tác động lên công tắc hành trình SQ1 hay SQ3 cắt điện làm cho động cơ dừng lại. Ở chế độ từ xa ( khoá Бy21 đặt ở vị trí P ) - Khi người vận hành ấn nút “M” lúc này các chân (1-32), trên Бy21 đóng lại khởi động từ KMC tác động đóng tiếp điểm thường mở ở mạch động lực làm cho van chuyển động theo chiều đóng van. - Khi người vận hành ấn nút ”Б” lúc này các chân(1-31), trên Бy21 đóng lại, khởi động từ KMT tác động đóng tiếp điểm thường mở ở mạch động lực làm cho van chuyển động theo chiều mở van. Ở chế độ cắt ( khoá Бy21 đặt ở vị trí B) tay quay SB đẩy công tắc cắt điện trên mạch điều khiển đến các khởi động từ. Người vận hành thao tác bằng tay quay trực tiếp trên cơ cấu đóng hay mở van. Bảo vệ dừng lò Khi dừng lò tín hiệu từ sơ đồ bảo vệ lò làm đòng tiếp điểm thường mở KL16, KL16 có điện cấp điện cho KL1 đi đóng tiếp điểm thường mở KL1 (3-4) cấp điện cho khởi động từ KMT đi đóng các tiếp điểm KMT để đóng van nước cấp vào lò. 2. Bộ điều chỉnh phụ tải nhiệt Áp suất hơi bão hoà là một trong hai thông số chính của chất lượng 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. Để giữ cho áp lực hơi bão hoà luôn luôn ổn định người ta lắp đặt bộ điều chỉnh phụ tải nhiệt. a) Các thiết bị và chức năng các khối sử dụng trong sơ đồ bộ điều chỉnh phụ tải nhiệt - Đát trích MPE - 160 ata, ДМЭ-P-1.6 ata - Khối vị phân Д01 - Khối đo lường U04 - Khối định trị dòng 3y05 - Khối định trị điện áp 3y11 - Khối điều chỉnh tương đương P12 - Khối điều khiển tương đương Бy12 b) Nguyên lý làm việc của bộ điều chỉnh phụ tải nhiệt trong sơ đồ có sử dụng 2 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 0 ¸ 5mA được đưa đến khối vi phân Д01 lấy tốc độ biến thiên của áp suất hơi bão hoà đưa vào khối đo lường U04. - Tín hiệu lưu lượng hơi của lò cũng được đát trích ДМЭ-P-1.6 ata cảm nhận và biến đổi thành dòng điện một chiều chuẩn từ 0 ¸ 5mA đưa tới khối U04. Khối U04 có nhiệm vụ cộng đại số các tín hiệu lưu lượng hơi sau lò, tốc độ thay đổi của áp suất hơi bão hoà tín hiệu đặt trước của 3y11, tạo tín hiệu mất cân bằng. Tín hiệu mấy 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 cấp than bột vào lò đốt, 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. H II.11b: Sơ đồ điều chỉnh phụ tải nhiệt Д 01 P U 04 P 12 БΥ 12 3Y 11 GH 3Y 05 BỘ ĐIỀU CHỈNH MÁY CẤP THAN BỘT 3. Bộ điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt Nhiệt độ hơi quá nhiệt là một hệ số quan trọng trong quá trình vận hành lò hơi. - Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt thấp làm cho hơi còn lẫn các hạt nước khi đưa hơi này sang tua bin có thể làm rỗ cánh tua bin. - Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt quá cao làm ảnh hưởng đến cơ tính các vật liệu cuả lò hơi. Để duy trì nhiệt độ hơi quá nhiệt ở giá trị thích hợp, nhiệt độ hơi sau lò là 540oC. Người ta thiết kế hai bộ làm mát hơi cho mỗi nhánh hơi. Để điều chỉnh nhiệt độ hơi sau lò, sau mỗi bộ làm mát hơi người ta thiết kế bộ điều chỉnh phun giảm ôn-“Bộ điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt”. Mỗi 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 1- Tốc độ thay đổi của nhiệt độ hơi quá nhiệt sau bộ làm mát hơi 2- Nhiệt dộ hơi quá nhiệt sau bộ quá nhiệt tiếp theo a) Hoạt động của bộ điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt Tín hiệu nhiệt độ hơi quá nhiệt được cặp nhiệt ngẫu TXA-600 là tín hiệu điện áp “mV” được bộ biến đổi đo lường HP-T11-M biến thành dòng điện một chiều quy chuẩn từ 0 ¸5 mA và đưa về khối vi phân Д01. Ở khối vi phân Д01 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 đo lường U04. Tín hiệu đặt trước là khối định trị điện áp 3y11. Tại khối đo lường U04 tín hiệu được so sánh và đưa ra tín hiệu mất cân bằng đưa sang khối điều chỉnh rơ le P21. Khối điều chỉnh rơ le tạo ra tín hiệu xung điều khiển qua khoá điều khiển Бy21 và khởi động từ PME-211 điều khiển động cơ mở van nước đi phun làm cho lượng nước đi phun thay đổi và nhiệt độ hơi qúa nhiệt sau lò luôn được duy trì ở nhiệt độ 540oC b) Các thiết bị sử dụng trong sơ đồ bộ điều chỉnh - Cặp nhiệt ngẫu TXA - 600; Số lượng : 08 - Khối biến đổi đo lường НП-ТΛ1-M; Số lượng : 04 - Khối vi phân Д01; Số lượng : 04 - Khối đo lường U04; Số lượng : 04 - Khối định trị điện áp 3y11; Số lượng 04 - Khối điều chỉnh rơle P21; Số lượng 04 - Khoá điều khiển Бy21; Số lượng 04 - Khởi động từ có tiếp điểm PME -211; Số lượng 04 - Động cơ không đồng bộ 3 pha; Số lượng 04 ~ ~ ~ ~ НПТΛ.1M НПТΛ.1M 3Y11 Д01 U 04 P 21 БΥ 21 ПМЭ НПТΛ.1M НПТΛ.1M 3Y11 Д01 U 04 P 21 БΥ 21 ПМЭ НПТΛ.1M НПТΛ.1M 3Y11 Д01 U 04 P 21 БΥ 21 ПМЭ НПТΛ.1M НПТΛ.1M 3Y11 Д01 U 04 P 21 БΥ 21 ПМЭ Hơi vào tua bin HII.12: Sơ đồ bộ điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt 4. Bộ điều chỉnh áp suất hơi đi thổi bụi Trong quá trình vận hành lò hơi để làm sạch các giàn ống sinh hơi người ta dùng các máy thổi bụi. Các máy thổi bụi có nhiệm vụ đưa hơi thổi vào các giàn ống sinh hơi để làm sạch bề mặt nhận nhiệt của các giàn ống sinh hơi. - Nếu áp suất hơi thấp thì quá trình làm sạch sẽ không hiệu quả. - Nếu áp suất hơi đi thổi bụi quá lớn sẽ làm chấn động cơ học các giàn ống sinh hơi. Vì vậy người ta phải duy trì áp suất hơi đi thổi bụi ở giá trị thích hợp (30¸ 40)KG/ cm2. Để duy trì được áp suất hơi đi thổi bụi thích hợp người ta đã thiết kế bộ điều chỉnh áp suất hơi đi thổi bụi. a) Hoạt động sơ đồ bộ điều chỉnh áp suất hơi đi thổi bụi Tín hiệu áp suất hơi đi thổi bụi được đát trích ДМЭ cảm nhận và biến đổi thành dòng quy chuẩn từ 0 ¸ 5mA và đưa vào khối đo lường U04 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 rơ le P21. Khối điều khiển rơle P21 tạo tín hiệu điều khiển thiết bị khởi động từ 0 tiếp điểm ПБР-2М làm cơ cấu chấp hành dịch chuyển dẫn tới cơ quan điều chỉnh thay đổi vị trí 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. b) Các thiết bị sử dụng trong bộ điều chỉnh áp suất hơi đi thổi bụi - Đát trích ДМЭ - 60KG/cm2 . - Khối định trị dòng điện 3y05 - Khối đo lường U04 - Khối điều chỉnh rơle P21 - Khoá điều khiển Бy21 - Khởi động từ không tiếp điểm ПБР-2М - Cơ cấu chấp hành МЭО U 04 P P 21 БΥ 21 ПБР-2М 3Y 05 H II.13: Sơ đồ bộ điều chỉnh áp lực hơi đi thổi bụi Hơi đi thổi bụi МЭО 5. Bộ điều chỉnh chân không buồng đốt Bộ điều chỉnh chân không buồng đốt có nhiệm vụ duy trì chân không trong buồng đốt có giá trị PCK (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 người và thiết bị xung quanh lò an toàn, nâng cao hiệu suất của lò. - Khi chân không buồng đốt giảm có thể dẫn tới ngọn lửa trong lò phì ra ngoài làm cháy thiết bị cũng như gây nguy hiểm cho con người xung quanh lò, đồng thời làm mất nhiệt của lò dẫn tới giảm hiệu suất của 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 gây cháy ở vùng đuôi lò ảnh hưởng không tốt đến các thiết bị ở đuôi lò. * Những yếu tố ảnh hưởng xấu tới chân không buồng đốt - Lưu lượng gió đưa vào lò không phù hợp - Độ kín của lò không đảm bảo - Hệ thống khử bụi 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 trong buồng đốt người ta thiết kế bộ điều chỉnh chân không buồng đốt. a) Hoạt động sơ đồ bộ điều chỉnh chân không buồng đốt Tín hiệu chân không buồng đốt được đát trích CAP cảm nhận và biến đổi thành dòng một chiều quy chuẩn 0 ¸ 5mA và được đưa sang khối đo lường U04. 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 U04 đưa sang khối điều chỉnh rơ le P21. Khối rơle P21 tạo tín hiệu điều khiển thiết bị khởi động từ không tiếp điểm ПБР-2М làm cho cơ cấu thừa hành dịch chuyển dẫn đến cơ quan điều chỉnh thay đổi “ Cánh hướng quạt khói” làm thay đổi chân không buồng đốt. b) Các thiết bị sử dụng trong sơ đồ bộ điều chỉnh chân không buồng đốt - Khối so sánh U04 - Đát trích CAP - Khối định trị dòng 3y05 - Khối điều chỉnh rơle P21 - Khoá điều khiển Бy21 - Khởi động từ không tiếp điểm ПБР-2М - Cơ cấu chấp hành МЭО U 04 P P 21 БΥ 21 ПБР-2М 3Y 05 Quạt khói H II.14: Sơ đồ bộ điều chỉnh chân không buồng đốt 6. Bộ điều chỉnh chân không máy nghiền a) Tầm quan trọng của bộ điều chỉnh chân không máy nghiền Bộ điều chỉnh chân không trong máy nghiền có nhiệm vụ duy trì chân không trong máy nghiền ở một giá trị thích hợp, để hiệu suất nghiền than là cao nhất đảm bảo an toàn cho người, thiết bị và môi trường. - Nếu chân không trong máy nghiền tăng sẽ làm cho hiệu suất nghiền bị kém chất lượng vì than nguyên vừa mới đưa vào thùng nghiền đã bị hút lên phân ly. - Nếu chân không trong máy nghiền giảm, dẫn đến than bột bị lọt ra ngoài, gây mất an toàn cho người và thiết bị, đồng thời gây ô nhiễm môi trường và không đảm bảo yêu cầu kỹ thuật. Để duy trì chân không trong máy nghiền ở giá trị thích hợp người ta lắp đặt bộ điều chỉnh chân không trong máy nghiền. b) Hoạt động bộ điều chỉnh chân không trong máy nghiền Tín hiệu chân không trong máy nghiền được đát trích ДСЭН 100 KG/m2 cảm nhận và biến đổi thành dòng một chiều chuẩn từ 0 ¸ 5mA và được đưa đến khối so sánh U04 tại đây tín hiệu chân không trước máy nghiền so sánh với tín hiệu đặt trước của định trị dòng 3y05 và tạo ra tín hiệu mất cân bằng. Tín hiệu này được đưa sang khối điều chỉnh rơle P21. Khối điều chỉnh rơle P21 tạo tín hiệu điều khiển khối khởi động từ không tiếp điểm ПБР-2М làm cơ cấu chấp hành dịch chuyển, sự dịch chuyển cơ cấu chấp hành làm thay đổi cơ quan điều chỉnh làm cho chân không máy nghiền thay đổi và bộ điều chỉnh tự động giữ chân không máy nghiền ở giá trị thích hợp. c) Các thiết bị sử dụng trong bộ điều chỉnh chân không trong máy nghiền - Đát trích ДСЭН 100KG/m2 - Khối đo lường U04 - Khối điều chỉnh rơle P21 - Khoá điều khiển Бy21 - Khởi động từ không tiếp điểm ПБР-2М - Cơ cấu chấp hành МЭО P U 04 Máy nghiền P 21 БΥ 21 ПБР 2М 3Y 05 H II.15: Sơ đồ khối bộ điều chỉnh chân không máy nghiền Không khí nóng МЭΟ 7. Bộ điều chỉnh xả liên tục : *Ý nghĩa của bộ điều chỉnh xả liên tục. Để đảm bảo chất lượng hơi vào tua bin và hạn chế sự đóng cáu cặn và các muối bám vào cánh 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 xả nhiều sẽ gây lãng phí nước sạch đã qua sử lý làm giảm hiệu suất của lò. Vì vậy người ta chỉ khống chế xả một lượng vừa đủ tỷ lệ với lưu lượng hơi của lò. Để đạt được điều đó người ta lắp đặt bộ điều chỉnh xả liên tục cho lò hơi. a) Nguyên lý hoạt động của sơ đồ 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 một chiều chuẩn 0 ¸ 5mA. Đưa vào bộ so sánh U04 các tín hiệu này được so sánh với tín hiệu đặt trước của khối 3y11 và tạo tín hiệu sai lệch đưa vào khối P21 tạo xung điều khiển van đóng hay mở xả đi một lượng nước bẩn phù hợp với lưu lượng hơi sau lò. b) Các thiết bị và khối chức năng được sử dụng trong sơ đồ bộ điều chỉnh - Đát trích ДMЭ-P- 2500KG/m2, ДMЭ-P-1.6KG/m2 - Khối so sánh U04 - Khối định trị 3y11 - Khối điều chỉnh rơle P21 - Khoá điều khiển Бy21 - Khởi động từ ПМЭ-211 - Động cơ không đồng bộ 3 pha Gnx GH U 04 ~ ЗΥ11 P 21 БΥ21 PM$-2M Từ xi-clon Nước xả Hơi vào tuabin HII.16: Sơ đồ bộ điều chỉnh xả liên tục HII.16: Sơ đồ bộ điều chỉnh xả liên tục PHẦN III NÂNG CẤP BỘ ĐIỀU CHỈNH NƯỚC CẤP CHO BAO HƠI NHÀ MÁYĐIỆN PHẢ LẠI PHẦN III: NÂNG CẤP BỘ ĐIỀU CHỈNH NƯỚC CẤP CHO BAO HƠI NHÀ MÁY ĐIỆN PHẢ LẠI I. 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. 1. 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. II. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH TỰ ĐỘNG 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 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. 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. 3. Các khối chức năng trong sơ đồ Rqh : Khâu hiệu chỉnh mạch lưu lượng hơi RH : Là khối hiệu chỉnh P (khâu tỉ lệ) của mạch vòng ổn định mức nước RF : Là khâu hiệu chỉnh PI của mạch vòng ổn định lưu lượng Rh : Là hàm truyền của khâu đo lưu lượng hơi RN : Là hàm truyền của khâu đo lưu lượng nước RM : Là hàm truyền của khâu đo mức nước trong bao hơi Bộ điều chỉnh H Bộ điều chỉnh QN Van cấp nước Bao hơi Đo QN Đo H Đo Qh Qh WB H Rqh Rh Rv RN RF(PI) RH RM _ + + e u _ + e1 Rbh Coi hàm truyền của cơ cấu chấp hành và khâu tạo đặc tính đóng mở là một khâu (Rv) ta có hình vẽ sau: Hình III.1: Sơ đồ khối của hệ thống điều chỉnh tự động III. TÍNH TOÁN CÁC THAM SỐ CỦA BỘ ĐIỀU CHỈNH 1. Hàm truyền của khâu đo mức nước trong bao hơi a) 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 0mA. - 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 5mA. Có nghĩa là khi ở mức “0” đát trích sẽ có tín hiệu ra là 2.5 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 0 ¸ 5mA. Khi mức nước trong bao hơi vận hành bình thường thì đát trích có tín hiệu ra là 2.5 mA. L(mm) +315 -315 I(mA) 0 1 2 3 4 5 Hình III.2: Đặc tính của đát trích đo mức nước trong bao hơi. b) Hàm truyền của khâu đo mức nước trong bao hơi RM - Khi mức nước đầy tới 315 mm thì tín hiệu ra của cảm biến là 0mA. - Khi mức nước cạn xuống còn –315 mm thì tín hiệu ra là 5mAÞ Hàm truyền của cảm biến mức nước trong bao hơi là một khâu khuếch đại có hàm truyền : Trong đó : - Hệ số khuếch đại của thiết bị đo mức nước(chọn dòng quy chuẩn là 045mA) = Tf : Thời gian trễ của khâu đo lường thường lấy Tf = 0.005s Vậy hàm truyền của khâu đo mức nước là: 2. Tính toán hàm truyền của khâu đo lưu lượng hơi và lưu lượng nước a) Đặc tính của đát trích đo lưu lượng nước cấp và lưu lượng hơi sau lò Tấn/giờ I(mA) 0 1 2 3 4 5 50 100 150 200 250 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 5mA. Hình III.3: Đặc tính đát trích đo lưu lượng hơi và nước b) 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) Trong đó coi Qh = QN ta có: Vậy hàm truyền của khâu đo lưu lượng là: 3. Tính toán hàm truyền của van nước cấp a) 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 0 ¸100% là 40s. Độ mở van (%) Tấn/giờ 0 50 100 150 200 250 20 40 60 80 1000 240 Hình III.4: Đặc tính của van điều chỉnh nước cấp b) 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 250 (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=220 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 Tqđ Tv Þ Hình III.5 Thông thường thời gian Tv được tính: Như vậy: Vậy hàm truyền của van cấp nước là (lò hơi có hệ số tích phân T=20s) Suy ra 4. Tính toán tham số của mạch vòng điều chỉnh lưu lượng nước RF(p) _ Sơ đồ cấu trúc mạch vòng lưu lượng nước Hình III.6 *Hàm truyền hệ hở là : Trong đó: K1=Kv.Kđqn =3.86*0.072 = 0.278 (mA/s) Theo tiêu chuẩn mô đun hàm chuẩn có dạng: Để hàm truyền hệ kín Nếu chọn bộ điều chỉnh PI: Có thể bù hằng số thời gian lớn bằng cách chọn: 1+Tp =1+Tvp Hàm truyền hệ trở bây giờ là: *Hàm truyền hệ kín: Để thì Như vậy theo tiêu chuẩn mô đun tối ưu và bộ điều chỉnh có cấu trúc PI thì hàm truyền sẽ là: 5. Tính toán tham số của mạch vòng mức nước bao hơi RH(p) _ Rv Rbh Rn Hđ Bỏ qua thành phần bậc cao coi ta có: Hình III.7: Sơ đồ cấu trúc mạch vòng điều chỉnh mức nước *Hàm truyền hệ hở là (Bỏ qua thành phần bậc cao coi: ) Trong đó: Hàm truyền hệ hở bây giờ là: F02=SO2*RH *Hàm truyền hệ kín là Để hệ kín có hàm truyền: . Chọn RH là khâu hiệu chỉnh tỉ lệ P: Thì hàm truyền hệ hở lúc này sẽ là: Với : ta có Hàm truyền hệ kín là: Để thì : Như vậy theo tiêu chuẩn mô đun tối ưu và bộ điều chỉnh mức nước là bộ điều chỉnh tỷ lệ: 6. Tổng hợp bộ điều chỉnh lưu lượng hơi bằng phương pháp bù nhiễu Hệ thống có hai tín hiệu vào đó là hai đại lượng đặt lưu lượng hơi và lưu lượng hơi qua thiết bị lấy mẫu. Vì đây là hệ tuyến tính ta áp dụng nguyên lý xếp chồng tín hiệu H(t) được chia thành hai thành phần. H(t) khi Qđ= 0 và Qh ¹ 0 + Qđ Qh Rqh(p) _ Hình III.8 Hđ(t) khi Qđ(t) ¹ 0 và Qh (t) = 0 Theo nguyên lý xếp chồng thì: Để tín hiệu ra không phụ thuộc vào sự biến thiên của lưu lượng hơi Qh(p) thì biểu thức: = 0 Þ Tf : Là hằng số thời gian nhỏ do vậy đặt Với Hàm truyền bộ điều chỉnh lưu lượng hơi là : ta có bộ điều chỉnh mức nước cấp vào bao hơi như hình vẽ. + _ RH Rqh RF Rv RN RM Hình III.9: Hàm truyền đạt của bộ điều chỉnh mức bao hơi Rh Rbh IV. TÍNH CHỌN MẠCH THAY THẾ CÁC SƠ ĐỒ CŨ 1. Chọn sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại tổng hợp thay thế sơ đồ cũ (U04) Trong sơ đồ nguyên lý của U04 có rất nhiều điện trở, máy phát xung cao tần.. cho nên thiết bị rất cồng kềnh, phức tạp từ đó sẽ rất dễ bị hư hỏng trong quá trình vận hành, đồng thời các thiết bị chi tiết do Liên Xô chế tạo từ lâu nên không có chi tiết để thay thế. Để khắc phục những yếu điểm và từ công nghệ yêu cầu của bộ điều chỉnh phải đảm bảo chất lượng về kỹ thuật, ta có mạch tổng hợp tín hiệu thay thế như sau: - Tín hiệu vào của bộ khuếch đại tổng hợp là tín hiệu ở các đầu ra của thiết bị đo (các thiết bị này là các đát trích của Liên Xô có dòng điện quy chuẩn từ 0¸5mA) - Mạch khuếch đại tổng hợp tín hiệu được chọn như sau: + Khối hiệu chỉnh mạch vòng mức nước: Gồm có các khâu khuếch đại BO5,BO1 và BO2 +Tín hiệu phản hồi sau đo mức nước có dòng quy chuẩn 0¸5mA là Iv3 qua điện trở R14 thành điện áp một chiều Uv3 có điện áp 0¸2.5V, qua khâu khuếch đại đảo BO5 có điện áp ra là Ura3 . Tín hiệu chủ đạo là tín hiệu đặt mức nước được đặt qua chiết áp với mức “0” có Uvo=2.5V. Tín hiệu phản hồi và chủ đạo được tổng hợp ở khâu khuếch đại BO1 qua BO2, tạo ra tín hiệu Ura4= 0¸(±10V) ở đầu ra của BO2 Tín hiệu đo lưu lượng hơi từ đát trích đo lưu lượng hơi sau lò đưa sang Iv1 qua R tạo ra điện áp Uv1=0¸2.5V qua khuếch đại BO3 và BO4 tạo ra Ura1 từ 0¸10V. Là tín hiệu chủ đạo của mạch vòng thứ hai ( Mạch vòng điều khiển lưu lượng) tương ứng với lưu lượng hơi từ 0¸ Qhmax. Tín hiệu đo lưu lượng nước từ đát trích đo lưu lượng vào bao hơi có I= 0¸5mA qua R18 tạo ra điện áp Uv2 có điện áp Uv2= 0¸2.5V qua khuếch đại đảo cho tín hiệu Ura2=0¸10V tương ứng với lưu lượng nước từ 0¸ QNmax đây là tín hiệu phản hồi âm. + Ba tín hiệu là tín hiệu đo mức nước trong bao hơi, tín hiệu đo lưu lượng hơi sang tua bin và tín hiệu đo lưu lượng nước cấp vào bao hơi, được tổng hợp vào chân đảo của khuếch đại thuật toán BO7 cho điện áp Ur6 rồi qua khuếch đại thuật toán BO8 (Đây là khâu hiệu chỉnh PI của mạch vòng trong), tín hiệu ra là tín hiệu điện áp ra “U” dùng để điều khiển đóng mở van cấp nước vào bao hơi có (U=±12V). 2. Xây dựng công thức tính hệ số khuếch đại của khâu U04 - dùng vi mạch IC R3 R2 R1 R Iv1 BO3 R4 BO4 Ura1 R5 Uv1 a) Mạch tổng hợp tín hiệu hơi “Rh” b) Mạch khuếch đại tổng hợp tín hiệu lưu lượng nước R20 BO6 IV2 R19 R18 Ur2 + _ R21 c) Mạch khuếch đại tín hiệu phản hồi mức nước R16 R15 R14 Iv3 BO5 Ur3 + _ d) Mạch khuếch đại tổng hợp tín hiệu mạch vòng mức nước R111 R10 R97 BO1 R12 BO2 Ur4 Ur5 Uv0 _ + _ + R13 R67 R77 R87 đặt Thay giá trị Ur5 , Ur3 vào Ur4 ta có: Đặt: e) Tổng hợp tín hiệu mạch vòng trong R23 R22 BO7 R24 BO8 C2 U Ur6 _ + + _ R13 Ur4 R5 R21 Ur1 Ur2 Đặt: T2 = R23C2 ta có Đặt các hệ số A, B, C ta được Thay các giá trị Ur1, Ur2, Ur4 vào U ta có: Đặt: H=C.E; N=K1.A; L=K2.B; M=C.D ta có Thay các giá trị đặt được: U=Uvo.H+Uv1.N- Uv2.L- Uv3.M Tính hệ số K Tính hệ số N Tính hệ số L Tính hệ số M (Hình III.10) 2. Sơ đồ nguyên lý mạch tạo đặc tính thay thế khối điều chỉnh Rơ le P21 Từ tín hiệu U ở đầu ra của khâu U04, là khâu khuếch đại tổng hợp tín hiệu. Tín hiệu này có giá trị thay đổi từ -Umax¸ +Umax , như sơ đồ đặc tính vào ra U e Hình III.11: Sơ đồ đặc tính vào ra Trong đó : e : Là sai lệch điều chỉnh mạch vòng thứ 2 e(+) : Tương ứng với chiều mở van để tăng thêm mức nước d d -DU +DU UT UN U e(-) : Tương ứng với chiều đóng van để giảm bớt mức nước yêu cầu trong sơ đồ phải có một mạch tương ứng với mạch P21 để tạo ra đặc tính đóng mở như hình vẽ. Hình III.12: Sơ đồ đặc tính đóng mở Trong đó khoảng ± DU là vùng không nhạy của đặc tính điều chỉnh (± DU = 0.2 ¸1.6 %) d : Là khoảng trễ để đảm bảo sự ổn định của hệ thống khi có bước nhảy d tạo ra độ trễ do đó theo yêu cầu của hệ thống cấp nước cho bao hơi nhà máy điện Phả Lại. (d = 0.0240.05%). Hình III.13 Từ các sơ đồ của thiết bị cũ do Liên xô chế tạo và những yêu cầu công nghệ của hệ thống ta chọn ra sơ đồ nguyên lý mạch tạo đặc tính mới cho hệ thống tự động điều chỉnh cấp nước cho bao hơi nhà máy điện Phả Lại như hình III.13 Trong sơ đồ có K1,K2 là hai khâu so sánh tín hiệu vào(Là tín hiệu ra từ mạch khuếch đại tổng hợp có điện áp ±12V) Với tín hiệu U với tín hiệu của vùng không nhạy ± DU. Trong đó nhánh Điôt D1, trở R2 và diot D2, trở R6 là hai đường tín hiệu phản hồi tạo ra vùng trễ d cho hệ thống. + Mạch so sánh K1 :Khi U tương ứng giới hạn U < DU điện áp U1»-12V lúc đó điôt D3 thông UT= 0 (UT : Là tín hiệu điện áp điều khiển động cơ van quay theo chiều mở van). +Mạch so sánh K2: Khi U dương thì điện áp ra U2 luôn luôn dương với giá trị U2»+12V và diôt D4 thông làm cho N = 0 (N là tín hiệu điện áp điều khiển động cơ quay theo chiều đóng van) - Khi U(+): tăng với giá trị UR =U> +DU mà DU=Uss ( U So sánh ) Thì đầu ra của K1 là U1 chuyển trạng thái sang (+) với giá trị U1»+12V khi đó diốt D3 làm việc với chức năng của điôt ổn áp với thông số chọn Uz=5V điện áp ra UT =5V. Dẫn đến điều khiển động cơ van quay theo chiều thuận (Chiều mở van cấp thêm nước vào bao hơi). Ở mạch so sánh K2 :U(+) dẫn đến U2 vẫn dương lúc đó U2» +12V Þ N = 0. Khi mạch K1 có điện áp UR > +DU thì điện áp đầu ra U1 »+12V, điôt D1 thông và đưa tín hiệu phản hồi qua R2 về đầu vào của K1, làm cho điện áp trên UR tăng thêm một lượng d. Khi đó , do đó ở giá trị U=Uo=U (là giá trị ngưỡng) của U để chuyển trạng thái đầu ra K1 từ (-) sang (+). Nếu không có mạch phản hồi diôt D1 và điện trở R2 thì khi U > Uo mạch K1 chuyển từ trạng thái (-) sang (+), ngược lại U< Uo mạch K1 chuyển từ trạng thái (+) sang (-), trong trường hợp này d =0. Với mạch của ta, mạch phản hồi diôt D1 và trở R2 thì khi U tăng từ 0 đến Uo mạch chuyển trạng thái từ (-) sang (+). Khi chuyển sang (+) thì có tín hiệu phản hồi từ đầu ra về đầu vào qua R2 và D1, do đó điện áp rơi trên R là UR tăng một lượng bù cố định là d, vì vậy khi ở trạng thái này khi UR <Uo ( thì trạng thái đầu ra vẫn không thay đổi, cho đến khi UR<Uo+d’ thì đầu ra của K1 mới chuyểntrạng thái). Do đó với mạch này ta đã tạo ra được đoạn trễ là d trên đặc tính điều khiển. - Khi U(-): + Mạch so sánh K1: khi U(-) thì điện áp ra U1 luôn luôn (-) với giá trị U1» -12V và diôt D3 thông làm cho UT =0 (UT là tín hiệu điều khiển động cơ quay theo chiều mở van) + Mạch so sánh K2: khi U(-) với giá trị U(-)<-DU điện áp ra U2» +12V và diốt D4 thông làm cho N = 0. Khi U(-) tăng với giá trị thì đầu ra của K2 là Ud chuyển trạng thái sang (-) với giá trị U2»-12V khi đó diot D4 làm việc với chức năng của diốt ổn áp với thông số chọn UZ=-5V điện áp đầu ra N = -5V dẫn đến điều khiển động cơ quay ngược (chiều đóng bớt van cấp nước vào bao hơi). Còn ở mạch so sánh K1: U(-) dẫn đến U1 vẫn âm khi đó U1»-12V Þ UT =0. Khi mạch K2 có điện áp U2>-DU thì điện áp đầu ra U2»-12V diôt D2 thông và đưa tín hiệu phản hồi qua R6 về đầu vào của K2, làm cho điện áp UR12 tăng thêm một lượng d. Khi đó: . Do đó ở giá trị -U= -Uo= là giá trị ngưỡng của -U để chuyển trạng thái đầu ra của K2 từ (+) sang (-). Nếu không có mạch phản hồi diot D2 và trở R6 thì khi U(-) >-Uo mạch K2 chuyển trạng thái từ (+) sang (-) và ngược lại khi U(-) <-Uo mạch K2 chuyển trạng thái từ (-) sang (+). Trong trường hợp này thì d=0. Với mạch K2, mạch phản hồi Diot D2 và trở R6 thì khi U(-) tăng từ 0 đến -Uo mạch chuyển từ trạng thái (-) sang (+). Khi chuyển sang (-) thì có tín hiệu phản hồi từ đầu ra về đầu vào , qua điện trở R6 và diot D2. Do đó điện áp rơi trên R12 là UR12 tăng thêm một lượng cố định d. Vì vậy ở trạng thái này U(-) <-Uo thì trạng thái đầu ra vẫn không thay đổi, cho đến khi U(-)<-Uo+d thì đầu ra của K2 mới chuyển trạng thái. Do đó đã tạo được đoạn trễ d trên đặc tính điều khiển. 3. Thay thế khởi động từ có tiếp điểm PME-211 bằng khởi động từ phi tiếp điểm Mạch điều khiển mở thyzistor *Nguyên lý làm việc mạch điều khiển mở, khoá Thyzistor +Khi có tín hiệu mở van UT ở trạng thái “1” thì UN ở trạng thái “0”, mạch điều khiển sẽ đưa xung tới để mở các cặp Thyzistor T1,T2,T3,T4,T5, T6 ( Theo chiều thuận là chiều mở van tăng nước cấp vào bao hơi). + Khi có tín hiệu đống van từ khâu đặc tính đưa sang thì UN ở trạng thái “1” và UT ở trạng thái “0” mạch điều khiển đưa xung tới mở các cặp Thyzistor (T5¸ T6) ; (T7¸ T8); (T9¸ T10) cấp điện cho động cơ quay theo chiều ngược đóng bớt van cấp nước vào bao hơi. + Khi UNº 0; UTº 0 lúc đó không có xung điều khiển, động cơ dừng tương ứng với hệ ổn định mức nước ở trạng thái cân bằng và lưu lượng hơi và nước ở tỉ lệ cân bằng. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển logic mở khoá các Thyzistor (Hình III.14) *Nguyên lý làm việc như sau: Xung chùm để điều khiển mở Thyzistor được tạo ra nhờ mạch phát xung sử dụng IC NE555 với tần số xung được tính chọn có f=10Hz độ rộng của xung mở > 50 ms. Theo công thức: f=1.44/(R1+R2) . C t1=(R1+R2).C.ln2 (Độ rộng xung mở ) t2=R2.C.ln2 t1 t2 Ở trạng thái UT º1 ; UN º 0 là tín hiệu mở van lúc đó X2 =X; X5 =X; X4 =0 Tranzistor Tr1,Tr3 được điều khiển mở bởi xung chùm X gửi xung đến mở các cặp Thyzistor (T1¸ T2) ; (T3¸ T4); (T5¸ T6) cấp điện cho động cơ quay theo chiều thuận lợi để mở thêm van cấp nước cho lò. - Khi UT= 0 , 5N=5V là tín hiệu đóng bớt van có thể nghép nối với tín hiệu logíc 5V ta dùng mạch đảo để tín hiệu 5N có giá trị từ 0¸5V như hình vẽ (Hình III.14) Ở trạng thái UT º0 ; UN º 1 khi đó X2 =0; X5 =X; X4 =X Tranzistor Tr2vàTr3 được điều khiển mở bởi xung chùm X gửi xung chùm đến mở Thyzistor (T5¸ T6); (T7¸ T8); (T9¸ T10) cấp điện cho động cơ quay theo chiều ngược đi đóng bởt nước cấp cho bao hơi đảm bảo mức nước ở vị trí “0” quy ước. Hình III.14 b) Mạch động lực nguyên lý làm việc Trong quá trình vận hành lò hơi, mức nước bao hơi luôn luôn thay đổi quanh mức “0” nên lượng nước cấp vào bao hơi cũng phải thay đổi theo để duy trì mức nước trong bao hơi ở điểm “0”. Chính vì thế độ đóng, mở của van phải luôn thay đổi để lưu lượng nước cấp vào lò thay đổi đảm bảo mức nước trong bao hơi. Do đó các khởi động từ luôn phải làm việc để cấp điện cho động cơ quay thuận hay ngược để mở thêm hoặc đóng bớt van. Trong quá trình đóng mở liên tục và có tải nên các tiếp điểm bị phát nhiệt do ma sát, do hồ quang sinh ra ở hai má của tiếp điểm làm ăn mòn các bề mặt tiếp xúc của tiếp điểm, gây hư hỏng cho các tiếp điểm. Nên khởi động từ có độ tin cậy thấp dẫn đến ha phải thay thế và sửa chữa làm ảnh hưởng tới dây truyền gây thiệt hại về kinh tế. Để khắc phục các nhược điểm của khởi động từ có tiếp điểm ta áp dụng phương án thay thế việc đóng ngắt bằng phi tiếp điểm dùng Thyzistor để cấp điện cho mạch động lực. Nhằm tạo độ tin cậy cao trong dây truyền sản xuất đồng thời giảm thời gian tác động do khâu quám tính ở khởi động từ có tiếp điểm *Phương án thay thế dùng Thyzistor. Động cơ dùng để đóng mở van cấp nước, nước cấp vào bao hơi nhà máy điện Phả Lại là loại động cơ xoay chiều không đồng bộ ba pha Roto lồng sóc có các thông số kỹ thuật sau: Uđm=380V: Iđm=380V: nđm=1480v/p: cosj= 0.82: h=68.5% Động cơ điều chỉnh van nước cấp được đóng cắt điện và đảo chiều quay bởi 5 cặp Thyzistor( Mỗi cặp Thyzistor gồm 2 Thyzistor đấu song song ngược) 1(T1+T2) ; (T3+T4); (T5+T6); (T7+T8), (T9+T10). - Cụ thể là 3 cặp Thyzistor (T1+T2); (T3+T4); (T5+T6) cấp điện cho động cơ quay thuận (Kéo cơ cấu truyền động để mở van nước cấp). Thứ tự pha như sau : A®1;B®2;C®3. - Còn cặp Thyzistor(T5+T6); (T7+T8) ;(T9+T10) cấp điện cho động cơ quay ngược (kéo cơ cấu truyền động để đóng van nước cấp ) Theo thứ tự pha như sau: A®3;B®2;C®1 các cặp Thyzistor được mở bằng các xung chùm X từ máy phat xung IC NE555 đưa sang. Trong đó các cặp (T1+T2 );(T3+T4) được mở khoá bằng Tranzistor Tr1 được điều khiển mở bởi các xung chùm X gửi xung đến mở các cặp Thyzistor. Tranzistor Tr2 được điều khiển bởi xung chùm X gửi xung đến mở các cặp Thyzistor (T7+T8), (T9+T10). Tranzistor Tr3 được điều khiển bởi các xung chùm X gửi xung đến mở cặp Thyzistor (T5+T6). Hình III.15 - Phương pháp mở Thyzistor: Khi đầu 1 được nối vào một pha của lưới điện xoay chiều (380V) còn đầu 2 được nối với một pha của động cơ thì ở hai đầu 1 và 2 sẽ xuất hiện một hiệu điện thế. Muốn mở Thyzistor thì Tranzistor gửi xung đến các cổng G của haivế Thyzistor. Các xung này gọi là xung điều khiển kích mở dưới tác động của các xung điện điều khiển thì các van sẽ mở dòng động lực được dẫn qua 2 điểm 1®2 dễ dàng cả hai chiều dòng điện. Dòng điện điều khiển chỉ có tác động ở đầu các chu kỳ dòng điện động lực, còn khi các van đã thông dòng điện Anot sẽ tự duy trì trong suốt bán kỳ đó. Khi hai van đã thông thì hiệu điện thế giữa hai điểm 1-2 sẽ còn rất nhỏ từ (0.9 ¸ 2 )V. - Phương pháp khoá Thyzistor : Tranzistor ngừng không cấp xung kết thúc bán kỳ động lực, dòng điện Anot của các Thyzistor lần lượt giảm về 0. Các chu kỳ tiếp theo không có các xung điện điều khiển gửi tới các cực G nữa. Mạch động lực được khoá hẳn không có điện chảy qua điểm 1-2. B2 D2 T2 T1 D1 B1 1 2 G G C1 R1 Hình III.16: Sơ đồ nguyên lý mở khoá thyristor