Tiểu Luận Hệ thống điều khiển tự động cho lò hơi ống nước công suất lớn

1.Tổng quan
Lò hơi là một đối tượng điều khiển, một hệ thống có nhiều đầu vào và nhiều đầu ra. Đầu vào của lò hơi bao gồm nhiên liệu (than, dầu). gió đảm bảo cung cấp o6xy cho quá trình cháy và lượng nước cấp xuống từ bao hơi. Đầu ra của lò hơi bao gồm hơi nước bão hòa thoát ra từ bao hơi, lượng nước thừa đi xuống, lượng khói thải và xỉ (tro) từ quá trình cháy. Đầu vào và ra này có quan hệ mật thiết với nhau, với mỗi yêu cầu thay đổi của đầu ra thì phải cần điều khiển nhiên liệu vào như than, gió đáp ứng được sản lượng hơi mong muốn. Do đó việc vận hành lò phải được tiến hành hoàn toàn tự động , thông qua các thiết bị cảm biến hệ thống sẽ điều chỉnh để lò hoạt động với hiệu suất cao nhất, mức độ an toàn cao nhất. Hệ thống điều khiển tự động cho lò hơi có các hệ thống nhỏ như hệ thống xả đáy, đo mực nước, điều chỉnh quá trình cháy, kết hợp với các van điện từ. Các thiết bị hay hệ thống nhỏ này được kích hoạt theo một trình tự nhất định tùy thuộc vào quy trình vận hành của lò. Chi tiết về hệ thống điều khiển của lò hơi được trình bày chi tiết ở phần tiếp theo.
2.Các thiết bị điều khiển tự động cho lò hơi
Sau đây ta sẽ tìm hiểu các thiết bị điều khiển tự động một số quá trình của lò hơi. Các thiết bị này là một hệ thống hoàn chỉnh, hoạt động độc lập, ta chỉ việc cấp nguồn cho thiết bị để cho thiết bị hoạt động.
1. Thiết bị xả đáy tự động
Công việc xả đáy cho lò hơi là việc rất quan trọng. Tuy nhiên việc tính toán lưu lượng xả đáy, thời gian xả đáy như thế nào chủ yếu làm theo kinh nghiệm của người vận hành lò hơi. Hiện nay để đáp ứng yêu cầu điều khiển tự động hoàn toàn cho lò hơi, ta sử dụng bộ điều khiển xả đáy tự động.Bộ thiết bị xả đáy tự động này kiểm soát lưu lượng xả đáy thông qua tổng nồng độ chất rắn hòa tan (TDS) trong nước cấp cho lò hơi. Tổng nồng độ chất rắn không hòa tan được tính theo ppm.
Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: Thiết bị cảm biến được kết nối thông với balông nước. Thiết bị cảm biến này sẽ đo nồng độ các chất rắn hòa tan trong nước lò, khi thông số này vượt quá ngưỡng cho phép, thì bộ điều khiển sẽ kích hoạt van xả đáy, van xả là loại van điện từ. Khi van điện từ có điện thì việc xả đáy được tiến hành. Việc xả đáy sẽ dừng khi thông số TDS ở mức cho phép. Mức cho phép của nồng độ TDS được cán bộ kỹ thuật cài đặt trên bộ điều khiển, và mức cho phép này tùy thuộc vào chất lượng nguồn nước đầu vào của lò hơi.


Hình 1:Sơ đồ lắp đặt bộ thiết bị xả đáy tự động

Hình 2:Van điện từ kiểm soát việc xả đáy

Hình 3:Các chế độ làm việc của van xả đáy tự động

(a)

(b)
Hình 4:Vị trí lắp đặt của van điện từ kiểm soát việc xả đáy, (a) bên hông thân balong nước, (b) ở phía đáy balong nước
2. Thiết bị kiểm soát mức nước tự động
Thiết bị này có chức năng kiểm soát mức nước trong lò hơi, đảm bảo mức nước trong lò luôn ở mức quy định. Thiết bị gồm một thiết bị cảm biến và một bộ điều khiển.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị như sau: đầu dò của thiết bị cảm biến được đặt trong balong hơi. Tùy theo mức nước mà thiết bị cảm biến sẽ truyền tín hiệu về bộ điều khiển, bộ điều khiển sẽ tác động để bơm thêm nước hay ngắt bơm. Các chế độ điều khiển mực nước như sau:
1. Điều khiển hai chế độ ON/OFF: Thiết bị được bố trí như trên sơ đồ. Tùy thuộc vào mực nước trong balong mà bộ điều khiển sẽ kích hoạt cho bơm hoạt động hay dừng

2. Điều khiển theo cấp: Ở chế độ này bơm nước hoạt động liên tục, và van điều khiển cấp nước sẽ kiểm soát lưu lượng nước cấp theo đúng yêu cầu làm việc của lò hơi. Hệ thống còn có một đường ống chảy tràn để bảo vệ bơm khi van điều khiển đóng lại.


3. Bộ điều khiển quá trình cháy
Trong quá trình hoạt động không phải lúc nào thiết bị đốt (bec đốt) cũng hoạt động với 100% công suất. Ví dụ như khi lò đã chạy ổn định, áp suất hơi đã ổn định thì thiết bị đốt có thể giảm công suất lại để tiết kiệm nhiên liệu. Khi áp suất hơi bị giảm, nghĩa là phụ tải của lò tăng, khi đó thiết bị đốt lại tăng công suất trở lại. Hay đối với các lò hơi có thải xỉ, sau khi xỉ đã cháy thì thiết bị đốt chỉ hoạt động với chế độ duy trì cho nhiên liệu trên ghi cháy chứ không cần phải hoạt động ở chế độ đốt như khi mới khởi động. Làm việc theo chế độ này lò hơi sẽ tiết kiệm được nhiên liệu, giảm chi phí nhiên liệu mà hiệu suất lò vẫn cao. Thiết bị điều chỉnh này có các cảm biến để tiến hảnh đo đạc các thông số để điều chỉnh thiết bị đốt hoạt động với hiệu suất cao nhất.

Hình 5:Bộ điều khiển quá trình cháy

Hình 6:Các thông số mà bộ điều khiển quá trình cháy kiểm soát
Ngoài các thiết bị tự động như trên , hệ thống điều khiển tự động cho lò hơi còn có các thiết bị điện khác dùng để cấp nguồn, đảm bảo trình tự làm việc của các thiết bị. Các thiết bị điện này gồm contactor, relay trung gian, các loại van điện từ và timer
5. Mạch điện điều khiển tự động cho lò hơi
1.Quy trình vận hành lò hơi ống nước, buồng lửa ghi xích
Khởi động: người vận hành phải thực hiện các bước theo thứ tự.
- Bật công tắc cấp điện cho tủ cấp điện chính(cho mạch điện động lực và điều khiển)
- Cấp trấu vào lò bằng ghi xích
- Cấp nước vào lò đến mức thấp nhất
- Thải nước đọng
- Đóng van cấp hơi chính
- Mở van xả khí
- Cho quạt hút khói chạy để thông gió và đuổi khí xót trong lò đốt ra
- Cho bơm cấp nước chạy với chế độ cấp liên tục
- Mở van tái tuần hoàn để làm mát bộ hâm nước
- Mồi lửa nhóm lò
- Cho quạt cấp dưới ghi xích và cấp gió xiết trên ghi chạy
- Tính thời gian cháy gần hết nhiên liệu trên ghi thì cho ghi xích hoạt động cấp nhiên liệu trấu vào lò
- Khi áp suất hơi trong lò đạt 1-1,5 at phải tiến hành :
- Đóng van xả khí
-Thông rửa ống thủy
-Xả đáy
- Đóng van tái tuần hoàn tại bộ hâm nước (automatic).
- Mở chớm van cấp hơi chính để sấy hệ thống mạng nhiệt trước khi mở hoàn toàn để cấp hơi. Nếu đường ống dẫn hơi lớn hoặc đi xa thì tốc độ sấy ống phải tuân theo qui định đề ra (automatic).