các hệ thống tự động lò có bao hơi
Lò hơi là đối tượng phức tạp vì có nhiều thông số vào và thông số ra, hình thành nhiều kênh đan chéo nhau. Do đó để đơn giản hóa vấn đề người ta tách chúng ra thành những kênh chính. Cụ thể có các quá trình : W -> H (mức nước BH) ...
Lò hơi là đối tượng phức tạp vì có nhiều thông số vào và thông số ra, hình thành nhiều kênh đan chéo nhau.
Do đó để đơn giản hóa vấn đề người ta tách chúng ra thành những kênh chính.
Cụ thể có các quá trình :
W -> H (mức nước BH)
Dgiảm ôn -> tqn
B -> Dqn
Wxả -> Nacl . . .
Và căn cứ vào các kênh tác dụng chính này ta xây dựng các vòng điều chỉnh để giữ ổn định các thông số điều chỉnh bằng hệ thống điều chỉnh 1 vòng và những yếu tố còn lại ảnh hưởng nó coi là nhiễu (nhiễu trong và nhiễu ngoài)
Trong lò hơi có bao hơi có các hệ thống điều khiển sau:
- Hệ thống điều chỉnh quá trình cháy
- Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ quá nhiệt
- Hệ thống điều chỉnh nước cấp
- Hệ thống điều chỉnh chất lượng nước của lò
Nhiệm vụ của hệ thống điều chỉnh quá trình cháy
- Giữa phụ tải của lò phù hợp với phụ tải tuốc bin => có hệ thống điều chỉnh phụ tải (áp suất P hơi)
- Tác động vào nhiên liệu => hệ thống điều chỉnh không khí
- Trong từng thời điểm thì lượng khói thải ra khỏi lò phải đảm bảo => Hệ thống điều chỉnh áp suất buồng lữa PBL
Đặc tính của lò xét theo quan điểm áp suất
Theo quan điểm áp suất thì lò tách thành 2 phần chính:
=> Tính chất động của lò gồm 2 khâu BL và FSH Quán tính của BL nhỏ => tính chất động của lò chủ yếu phụ thụôc vào tính chất phần sinh hơi.
Tính chất phần sinh hơi:
Đối với phần sinh hơi ta có :
(Đây là khâu tích phân - không có tự cân bằng)
Anh hưởng của tính chất buồng lửa lên quá trình điều chỉnh:
Buồng lửa gây nên chậm trễ τ đối với quá trình
=> Phương trình động:
τ - phụ thuộc vào cấu tạo và tính chất buồng lửa, độ đặt ống
Nếu đặt ống dày thì τ khoảng 20 25 sec
Anh hưởng điều kiện làm việc lên đặc tính động của lò:
Khi làm việc theo sơ đồ khối thì chất động của nó xấu đi so với làm việc song song.
Các phương pháp điều chỉnh phụ tải của lò
Khi lò làm việc theo sơ đồ khối với tua bin:
- Nhờ ta đưa thêm bộ điều chỉnh 2, lấy tín hiệu tà Pbh mà ta giảm được thời gian điều chỉnh.
- Trong một số trường hợp để nâng cao chất lượng ta kết hợp bộ điều chỉnh 1 và 3 (hệ thống điều chỉnh phụ tải và tua bin), tức là lấy thông tin áp suất để cấp cho bộ điều chỉnh 3 phương pháp trên chỉ áp dụng đối với tuabin mà mắc vào hệ thống năng lượng lớn (tức là ảnh hưởng của nó không đáng kể cho tần số lưới) và nó không nằm trong chế độ điều chỉnh phụ tải của nhà máy.
Các phương pháp khi lò làm việc song song:
Nhiệm vụ của bộ điều chỉnh là tác động lên các lò mà đảm bảo hiệu suất cao
Có các phương pháp sau:
- Phương pháp dùng bộ điều chỉnh chính:
Trong cơ cấu chấp hành có thêm bộ phận định trị nhờ đó mà ta điều chỉnh theo yêu cầu nhất định.
Nhược: Nếu khi xảy ra sự biến động nhiên liệu trong một lò nào đó => Các lò khác phải nằm trong chế độ không ổn định mặc dù phụ tải của nhà máy vẫn ổn định (tức là nó không khắc phục được nhiễu trong) => ít sử dụng trong thực tế.
b- Phương pháp dùng bộ điều chỉnh chỉnh định và bộ điều chỉnh nhiên liệu
Thực chất đây là hệ thống điều chỉnh 2 vòng ( điều chỉnh tầng)
- Nếu xảy ra biến động nhiên liệu (nhiễu trong) thì bộ điều chỉnh nhiên liệu sẽ dập tắt nhiễu trong đó => không ảnh hưởng đến các lò khác.
- Sơ đồ này chỉ áp dụng đối với khi đốt nhiên liệu lỏng và khí vì lúc đó mới dùng phương pháp tiết lưu ( < ) để đo lưu lượng chính xác (còn than bột không đo bằng cách đó)
c- Phương pháp dùng bộ điều chỉnh chỉnh định và bộ điều chỉnh phụ tải nhiệt:
Phương pháp này được dùng rộng rãi đối với nhà máy đốt than.
Điều chỉnh kính tế quá trình cháy lò
Thực tế là hệ thống điều chỉnh không khí cho lò
1- Căn cứ theo tỷ số nhiên liệu - không khí:
QKK ~ B ( Qtlv = const )
Sơ đồ điều chỉnh:
Có thể căn cứ vào chênh lệch áp suất trước và sau bộ sấy không khí mà ta đo lưu lượng không khí.
Khi đốt nhiên liệu lỏng hay khí thì ta dùng phương pháp tiết lưu để đo lưu lượng còn nếu đốt than thì ta không sử dụng phương pháp này.
2- Phương pháp điều chỉnh theo tương quan hơi - không khí:
Theo nguyên tắc chung thì để tạo một lượng nhiệt Q thì cần phải lượng không khí như nhau đối với mọi loại nhiên liệu:
mà trong chế độ tĩnh i” -inc = const, = const => QKK ~ Q
Sơ đồ điều chỉnh hơi - không khí:
Phương án này chỉ được dùng trong những lò có chế độ xác lập còn những lò nằm trong chế độ điều chỉnh thì phương án này không được sử dụng.
Những lò có công suất lớn thì ta không sử dụng phương án này mà thường áp dụng cho những lò 10 20 T/h.
3- Phương án điều chỉnh theo tương quan nhiệt và không khí:
QKK ~ Q = Dq (i” - inc ) => QKK ~ Dq
+ Bộ điều chỉnh kinh tế dùng chung với bộ điều chỉnh phụ tải lò trong một hệ thống:
+ Phương án độc lập:
4- Điều chỉnh không khí theo thành phần khói thải:
Ta đã biết :
Tuy nhiên các dụng đo khi O2 chưa hoàn toàn tin cậy. Ngày nay người ta dựa vào tính chất từ tính của O2 (bị hút về từ trường thuận từ ) và khi nhiệt độ cao thì từ tính giảm để đo lưu lượng của O2. Do vậy trong thực tế người ta vẫn không dùng O2 mà chỉ xem nó là tín hiệu phụ để điều chỉnh.
Hệ thống điều chỉnh khói thải
Ta giữ cho Pbl = 3 1 mm H2O, Pbl là tín hiệu dao động liên tục với tần số 1 2 Hz, nhưng biên độ dao động khói giá trị yêu cầu lớn có thể 5 7 mmH2O so với giá trị định mức=> Phải trang bị các thiết bị hoán xung ( giảm biên độ dao động ). Do Pbl nhỏ nên ta không thể dùng bộ điều chỉnh P vì có φ dư mà dùng bộ điều chỉnh I hoặc PI ( φ dư = 0 )
Đây là đối tượng có tự cân bằng nên ta chỉ sử dụng qui luật I là đủ
Để điều chỉnh chân không buồng lửa ta dùng phương án sau:
Trong một số trường hợp để tăng chất lượng ta dùng phương án b có thêm phần ( ...) ta thêm phần liên hệ động chỉ xảy ra trong quá trình quá đô, còn ở chế độ xác lập nó bị mất đi theo thời gian (và có hướng tức lò không có tác động ngược lại).
Yêu cầu đối với hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt
Nhiệt độ hơi quá nhiệt phải giữ trong một giới hạn nào đó giới hạn trên bị khống chế (điều kiện khắc khe) và giới hạn dưới cũng bị hạn chế => yêu cầu không được phép vượt quá nhiệt độ cho phép ± 5oC trong thực tế (± 10oC ). Vì khi nhiệt độ giảm 10OC => giảm 0,5% và phát điện giảm 1,5%
. Đặc tính của lò xét theo quan điểm điều chỉnh nhiệt độ
- Đặc tính tĩnh: Quan hệ nhiệt độ quá nhiệt với các thông số khác ở chế độ xác lập.
- Đặc tính động: Chính là sự thay đổi theo thời gian của nhiệt độ khi có các nhiễu P thay đổi ; Q(t) thay đổi.
1. Anh hưởng phụ tải đến nhiệt độ hơi quá nhiệt D thay đổi (tăng) -> tqn thay đổi (tăng) (nếu bộ quá nhiệt đối lưu hoàn toàn).Còn ở bộ quá nhiệt bức xạ hoàn toàn => D thay đổi (tăng) -> nhiệt độ quá nhiệt giảm.
Vậy ta kết hợp khéo léo giữa BQN bức xạ và đối lưu thì ta khử được ảnh hưởng của phụ tải đến nhiệt độ quá nhiệt.
2. Anh hưởng của sự bám cáu xĩ đến nhiệt độ quá nhiệt
Có đóng xỉ -> nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng
3. Anh hưởng của nhiệt độ nước cấp
Nhiệt độ nước cấp giảm => D giảm nếu cường độ hấp thụ bộ quá nhiệt không đổi => nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm
4. Anh hưởng của hệ số không khí thừa α
Giống phụ tải phụ thuộc vào bộ quá nhiệt là đối lưu hay bức xạ
5. Ảnh hưởng của than
Mịn -> nhiệt độ hơi quá nhiệt nhỏ
Thô -> ngọn lửa cao -> nhiệt độ quá nhiệt tăng
6. Anh hưởng phân ly hơi
làm việc kém -> nhiệt độ quá nhiệt giảm
Vậy khi thay đổi:Nhiệt hàm của hơi , Lượng nhiệt của nó hấp thụ , Lưu lượng hơi thì nhiệt độ hơi quá nhiệt thay đổi
* Đặc tính động:
Đặc tính động tức là sự thay đổi nhiệt hàm của hơi và nhiệt độ hơi quá nhiệt theo thời gian.
=> nhiệt độ quá nhiệt thay đổi như hình vẽ bên. Khi chấn động đầu vào là lượng nhiệt mà bộ quá nhiệt hấp thụ được đặc tính có dạng sau: τ giảm nhiều = 10 15 [see] (thực chất độ quán tính này là không phải của bộ quá nhiệt mà là của quá trình).
- Khi D thay đổi theo thời gian, ta không xét vì không thể sử dụng nó để điều chỉnh vì D là đại lượng do tua bin quyết định.
Các sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ quá nhiệt
Thực tế nếu không có điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt thì nhiệt độ hơi quá nhiệt sẽ lớn hơn nhiệt độ yêu cầu => quá trình điều chỉnh thực chất là giảm nhiệt độ hơi quá nhiệt xuống. Do đó trong thực tế ta dùng các bộ giảm ôn.
* Khi đặt bộ giảm ôn ở cuối thì thời gian điều chỉnh nhanh chóng nhưng có một đoạn ống phải chịu nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ yêu cầu => ảnh hưởng đến sự làm việc của bộ quá nhiệt.
* Nếu đặt bộ giảm ôn ngay đầu vào
+ Bảo vệ được bộ quá nhiệt.
+ Nhưng quán tính của quá trình điều chỉnh lớn => chậm trể => chất lượng quá trình điều chỉnh không tốt.
+ Mặt khác nếu phun nhiều quá => gây hiện tượng ngưng tụ trong bộ quá nhiệt.
* Đặt bộ giảm ngay lúc nhiệt độ quá nhiệt lên đến thời gian yêu cầu (giữa)
* Trong thực tế (NMĐ Phá Lại) ta dùng nhiều bộ giảm ôn.
Các loại bộ giảm ôn
Có hai loại giảm ôn: Giảm ôn bề mặt , Giảm ôn kiểu hỗn hợp
* Giảm ôn kiểu bề mặt:
Điều chỉnh lượng nước đi vào bộ giảm ôn => BĐC tác động vào van 4 nhưng khi thay đổi độ mở van 4 => áp suất sau van 2 thay đổi => trở lực => thay đổi lượng nước vào lò => ảnh hưởng điều kiện cấp nước => giữa lượng nước điều chỉnh và nước và cấp ảnh hưởng nhau. Thường để điều chỉnh Δt = 15 20oC => ΔW = 30 40 %W . Quán tính quá trình điều chỉnh lớn => chất lượng điều chỉnh kém.
* Giảm ôn kiểu hỗn hợp: (kiểu tia phun)
Thường phun 5 6% Dmax => điều chỉnh được Δt = 50 60oC (vòng nhỏ nhằm giảm thời gian điều chỉnh). Sơ đồ này nói chung có đặc tính động tốt nên hay dùng, tách hẳn hai hệ thống nước cấp và nhiệt độ quá nhiệt.
Do dùng nước phun thẳng bộ quá nhiệt => chất lượng nước phải cao => phải thêm bình ngưng phụ.
Nếu áp lực không đủ đưa nước vào => sử dụng các bơm phụ ( thường chiếm 10% so với công suất cực đại của lò).
Sơ đồ điều chỉnh nhiệt độ quá nhiệt trung gian
Ta không dùng giảm ôn kiểu hỗn hợp như hơi quá nhiệt.
Dùng hơi mới: (kiểu hơi - hơi)
Kiểu khói - hơi:
Kiểu này vùng điều chỉnh lớn hơn và kinh tế hơn.
Ta thường trang bị bộ điều chỉnh sự cố có tác dụng làm giảm (bằng cách phun) nhiệt độ quá nhiệt thời gian khi nó lớn phạm vi điều chỉnh.
Đặc tính của lò xét theo quan điểm điều chỉnh mức nước
Δ H = ± 75 100 mm
Mức nước thay đổi do nhiều nguyên nhân:
+ D thay đổi
+ W thay đổi (nước cấp)
+ P thay đổi
Thường có 2 đường cấp nước (chính và dự phòng ), do đó bộ điều chỉnh cũng có BĐC chính và BĐC dự phòng
Nguyên nhân chính làm thay đổi mức nước bao hơi do sự tương quan cân bằng vật chất giữa D - W.
Vậy lò là đối tượng phức tạp, do đó khi vận hành thường xảy ra độ sai lệch lớn.
Các sơ đồ điều chỉnh
1- Sơ đồ 1 dung lượng (thông tin H)
2- Sơ đồ 2 dung lượng
Ngoài tín hiệu mức nước còn lấy thông tin nữa là D
Nếu kết hợp tương ứng thông tin về hơi và mức nước => ta có đặc tính là đường thẳng (tốt )
=> Chất lượng điều chỉnh tốt và áp dụng cho lò có hiện tượng sôi bồng.
3- Sơ đồ 3 dung lượng
Trong một số trường hợp áp suất van nước cấp thay đổi => W thay đổi => ta đưa thêm vào tín hiệu nữa là W.
Thêm phần (.. .) của sơ đồ 2 dung lượng
Phương trình
(Nếu đảm bảo cân bằng vật chất thì hai tính hiệu D và W xem như không có).
+ Phổ biến nhất trong các nhà máy điện và bộ điều chỉnh bộ điều chỉnh tỷ lệ tích phân PI.
Hay đây là hệ thống điều chỉnh xả liên tục. Chất lượng nước phụ thuộc nồng độ muối và axít trong nước, các muối này lắng lại trong bao hơi. Do đó để đảm bảo chất lượng nước ta phải xả nước đọng trong bao hơi. Thường D xả = 0,5 2% Dmax
Để điều chỉnh mức xả ta có các phương án:
Sơ đồ 2 xung lượng (2 tín hiệu): NaCl, D
Sơ đồ 3 tín hiệu: NaCl, D, Dxả
( có thêm đường .( . . . )
Thông thường bằng thực nghiệm XD tương quan D = f(Dxả )
Đảm bảo chất lượng => thường dùng.
