Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nâng cao chất lượng điều khiển lò hơi nhà máy nhiệt điện đốt than bằng bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:72

Thêm vào BST

Báo xấu

4
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật "Nâng cao chất lượng điều khiển lò hơi nhà máy nhiệt điện đốt than bằng bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID" trình bày các nội dung chính sau: Giới thiệu về điều khiển mức trong lò hơi nhà máy nhiệt điện; Mô tả toán học cho đối tượng mức trong lò hơi nhà máy nhiệt điện; Thiết kế điều khiển mức cho lò hơi nhà máy nhiệt điện; Nâng cao chất lượng điều khiển mức nước cấp bình lò hơi nhà máy nhiệt điện đốt than bằng bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nâng cao chất lượng điều khiển lò hơi nhà máy nhiệt điện đốt than bằng bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------@ & ? -------- NGUYỄN QUÝ LÂM NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN LÒ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ PID Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa Mã số: 60520216 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS. NGUYỄN NHƯ HIỂN Thái Nguyên, 2015
i LỜI CAM ĐOAN Tên tôi là: Nguyễn Quý Lâm Sinh ngày: 14 tháng 11 năm 1983 Học viên lớp cao học khoá 15 – Kỹ thuật điều khiển tự động hóa - Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên. Hiện đang công tác tại: Công Ty TNHH Thương Mại Kỹ Thuật Học Phát Tôi cam đoan toàn bộ nội dung trong luận văn do tôi làm theo định hướng của giáo viên hướng dẫn, không sao chép của người khác. Các phần trích lục các tài liệu tham khảo đã được chỉ ra trong luận văn. Nếu có gì sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm. Tác giả luận văn Nguyễn Quý Lâm
ii LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên tác giả xin chân thành cảm ơn tới các thầy giáo, cô giáo Khoa sau đại học, Khoa Điện trường đại học Kỹ thuật Công nghiệp cùng các thầy giáo, cô giáo, các anh chị tại Trung tâm thí nghiệm đã động viên, giúp đỡ và đóng góp nhiều ý kiến quan trọng cho tác giả để tác giả có thể hoàn thành bản luận văn của mình. Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy, cô giáo trong khoa Điện, bộ môn Điều khiển tự động hóa của trường ĐH Kỹ thuật Công nghiệp thuộc ĐH Thái Nguyên và các bạn đồng nghiệp. Đặc biệt là dưới sự hướng dẫn và góp ý của thầy PGS.TS. Nguyễn Như Hiển, người đã luôn ân cần hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt thời gian làm luận văn giúp cho đề tài hoàn thành mang tính khoa học cao. Tôi xin gửi những lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Nguyễn Như Hiển, các thầy, cô giáo trong khoa Điện, bộ môn Điều khiển tự động – Trường Đại học đã giúp đỡ, tạo điều kiện trong suốt quá trình học tập tại trường. Do thời gian, cũng như kiến thức, kinh nghiệm và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên luận văn này chắc chắn không tránh khỏi tài những thiếu sót. Rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để tôi tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện hơn nữa trong quá trình công tác sau này. Học viên Nguyễn Quý Lâm
iii MỤC LỤC
iv Trang Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục các ký hiệu và các chữ viết tắt vi Danh mục các bảng biểu vii Danh mục các hình vẽ và đồ thị viii MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết của đề tài 1 Mục tiêu nghiên cứu 1 Nội dung của luận văn 2 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN MỨC TRONG LÒ 3 HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1.1. Giới thiệu chung về nhà máy nhiệt điện 3 1.1.1. Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện 3 1.1.2. Chu trình nhiệt trong nhà máy nhiệt điện 4 1. 2. Lò hơi nhà máy nhiệt điện 5 1.2.1. Nhiệm vụ của lò hơi 5 1.2.2. Các loại lò hơi chính 5 1.2.3. Các hệ thống điều chỉnh trong lò hơi nhà máy nhiệt điện 8 1.3. Nghiên cứu về hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi trong nhà 13 máy nhiệt điện 1.3.1. Đặt vấn đề 13 1.3.2. Mục tiêu của nghiên cứu 14 1.3.3. Dự kiến các kết quả đạt được 14 1.4. Kết luận chương 1 14 Chương 2. MÔ TẢ TOÁN HỌC CHO ĐỐI TƯỢNG MỨC 15
v TRONG LÒ HƠI NHÀ MÁY NHỆT ĐIỆN 2.1. Khái quát trung 15 2.2. Mô tả toán học cho các thành phần trong hệ thống điều khiển mức 17 nước cấp bình bao hơi nhà máy nhiệt điện 2.2.1. Cấu trúc mô hình nhà máy nhiệt điện 17 2.2.2. Thiết bị đo 18 2.2.3. Thiết bị chấp hành 21 2.2.4. Hàm truyền của mô hình 26 2.3. Hàm truyền của hệ thống 32 2.4. Kết luận: 33 Chương 3. THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN MỨC CHO LÒ HƠI NHÀ 34 MÁY NHIỆT ĐIỆN 3.1. Đặt vấn đề 34 3.1.1. Bộ điều khiển PID 34 3.1.2. Chọn luật điều khiển PID: 37 3.2. Phương pháp tối ưu đối xứng 38 3.3. Thiết kế điều khiển mức cho lò hơi 40 3.4. Đánh giá chất lượng hệ thống bằng mô phỏng trên Matlab – 42 Simulink 3.4.1. Cấu trúc mô phỏng: 42 3.4.2. Các kết quả mô phỏng 42 3.5. Đánh giá chất lượng hệ thống bằng thực nghiệm 43 3.5.1. Cấu hình thực nghiệm về điều khiển mức tại trung tâm thí 43 nghiệm: 3.5.2. Giới thiệu về mô hình thực nghiệm: 45 3.5.3. Các kết quả thực nghiệm: 48 3.5.4. So sánh với kết quả mô phỏng: 48 3.6. Kết luận chương 3 48
vi Chương 4. NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC 49 CẤP BÌNH LÒ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ PID 4.1. Cấu trúc một bộ điều khiển mờ 49 4.1.1. Mờ hóa 49 4.1.2. Giải Mờ 50 4.1.3. Khối luật mờ và khối hợp thành 52 4.2. Các bộ điều khiển mờ 54 4.2.1. Bộ điều khiển mờ tĩnh 54 4.2.2. Bộ điều khiển mờ động 54 4.3. Bộ điều khiển mờ để chỉnh định tham số bộ điều khiển PID 56 4.3.1. Sơ đồ mô phỏng 56 4.3.2. Các biến vào ra 58 4.3.3.Kết quả mô phỏng 58 4.4. Kết luận chương 4 59 Kết luận và kiến nghị 60 Tài liệu tham khảo 61
vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Các ký hiệu: STT Ký hiệu Diễn giải nội dung đầy đủ 1 CO Tín hiệu điều khiển 2 MV Biến điều khiển 3 CV Biến được điều khiển 4 PM Tín hiệu đo 5 WH Hàm truyền đạt 6 K Hệ số khuếch đại đầu ra 7 kI, Các hệ số khuếch đại đầu vào 8 SP Giá trị đặt Các chữ viết tắt STT Ký hiệu Diễn giải nội dung đầy đủ 9 QTCN Mức nước cấp bình lò hơi 10 FC fail-closed - van đóng an toàn 11 AO air-to-open - van đóng an toàn 12 FO fail-open - van mở an toàn 13 AC air-to-close - van mở an toàn 14 PID Bộ điều khiển tỷ lệ vi tích phân 15 Measurementdevice Thiết bị đo 16 Sensor Cảm biến 17 Sensor element Phần tử cảm biến, đầu đo 18 Signal conditioning Điều hoà tín hiệu 19 Transmitter Bộ chuyển đổi đo chuẩn 20 Transducer Bộ chuyển đổi theo nghĩa rộng
viii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Số hiệu Nội dung bảng biểu Trang Bảng 1.1 Quá trình sinh hơi 6 Cấu tạo các bộ phận chính của lò hơi có bao hơi đốt Bảng 1.2 7 phun Bảng 3.1 Danh mục các thiết bị mô hình thực nghiệm 45 \
ix DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Số hiệu Nội dung Trang Hình 1.1 Sơ đồ cấu tạo của lò hơi có bao hơi 8 Hình 2.1 Sơ đồ khối một vòng của hệ thống điều khiển quá trình 17 Hình 2.2 Cấu trúc cơ bản của một thiết bị đo quá trình 18 Hình 2.3 Một số hình ảnh thiết bị đo công nghiệp 19 Hình 2.4 Cấu trúc cơ bản của thiết bị chấp hành 22 Hình 2.5 Cấu trúc tiêu biểu của một van cầu khí nén 22 Hình 2.6 Biểu tượng và ký hiệu cho kiểu tác động của van điều 23 khiển Hình 2.7 Bao hơi nhà máy nhiệt điện 26 Hình 2.8 Hệ thống lọc khí, hâm nước và bơm nước 28 Hình 2.9 Cơ cấu đo và hiển thị mức nước dùng ống 29 Đặc tính động của mức nước bao hơi khi thay đổi mức 30 Hình 2.10 cấp Đặc tính động của mức nước bao hơi theo lưu lương 31 Hình 2.11 nước cấp Hình 2.12 Sơ đồ điều chỉnh mức nước bao hơi một tín hiệu 32 Hình 3.1 Bộ điều khiển theo quy luật PID 33 Minh hoạ tư tưởng thiết kế bộ điều khiển PID tối ưu đối 38 Hình 3.2 xứng Minh hoạ tư tưởng thiết kế bộ điều khiển PID tối ưu đối 40 Hình 3.3 xứng Hình 3.4 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển mức cho lò hơi nhà 40 máy nhiệt điện Hình 3.5 Cấu trúc mô phỏng điều khiển mức nước lò hơi 42 Hình 3.6 Đặc tính mô phỏng điều khiển mức nước bao hơi 42
x Hình 3.7 Cấu trúc thí nghiệm điều khiển mức nước cấp bình bao hơi 43 Hình 3.8 Bình mức trong thí nghiệm điều khiển mức nước lò hơi 43 Hình 3.9 Giao diện trong thí nghiệm điều khiển mức nước lò hơi 44 Hình 3.10 Giao diện kết quả thí nghiệm điều khiển mức nước cấp lò hơi 44 Hình 3.11 Kết quả thí nghiệm điều khiển mức nước cấp lò hơi 48 Hình 4.1 Cấu trúc bộ điều khiển mờ cơ bản 49 Hình 4.2 Phương pháp giải mờ cực đại 51 Hình 4.3 Giải mờ theo điểm trọng tâm 51 Hình 4.4 Cấu trúc hệ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID 56 Hình 4.5 Khai triển bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID 57 Hình 4.6 Cấu trúc bộ điều khiển mờ chỉnh định KR, KD 57 Hình 4.7 Cấu trúc bộ điều khiển mờ chỉnh định KI 58 Hình 4.8 Đặc tính điều khiển mức 58
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài: - Điện năng đóng vai trò vô cùng quan trong trong đời sống kinh tế – trính trị – trên toàn thế giới. Nhu cầu sử dụng điện năng của mỗi quốc gia ngày càng tăng. Cùng với sự tồn tài của các nhà máy Thủy điện, Điện hạt nhân, Pin mặt trời, Sức gió, Địa nhiệt... Thì nhà máy nhiệt điện đốt than đóng vài trò đáng kể theo báo http://www.epu.edu.vn/Default.aspx?BT=5132 ‘‘Nhìn chung trong vài chục năm tới, tỷ lệ nhiệt điện đốt than vẫn chiếm tỷ lệ lớn nhất trong tổng số sản lượng điện năng của thế giới (khoảng từ 40% trở lên) ‘‘. - Ở nước ta thì các nhà máy nhiệt điện cung cấp trong nhiều năm gần đây dao động trong phạm vi 20%. Các tổng sơ đồ phát triển điện và dự đoán còn phát triển trong tương lai. Đối với các nhà máy nhiệt điện hiện nay thì nhiên liệu chính sử dụng vẫn là than và khí thiên nhiên, các loại nhiên liệu lỏng ít được sử dụng do nhiên liệu này hạn chế. Vì vậy việc nghiên cứu các phương pháp điều khiển hiện đại nhằm nâng cao chất lượng các quá trình của nhà máy nhiệt điện là rất quan trọng. - Việc ứng dụng các thuật toán điều khiển hiện đại sẽ nâng cao được chất lượng và số lượng sản phẩm, đưa lại hiệu quả kinh tế rõ rệt cho công nghiệp nước ta. Vì vậy em chọn đề tài: “Nâng cao chất lượng điều khiển lò hơi nhà máy nhiệt điện đốt than bằng bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID ”. 2. Mục tiêu nghiên cứu - Nguyên cứu cơ sở lý thuyết và tổng quan nhà máy nhiệt điện từ đó xây dựng mô hình toán cho hệ thống điều khiển mức nước cấp bình lò hơi.
2 - Thiết kế bộ điều khiển PID để điều khiển ổn định mức nước cấp bình bao hơi. Kiểm chứng kết quả bằng mô phỏng và thực nghiệm trên mô hình nhà máy nhiệt điện tại Trung tâm thí nghiệm Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái nguyên. - Đề xuất thiết kế bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID 3. Nội dung của luận văn Với mục tiêu đặt ra, nội dung luận văn bao gồm các chương sau: Chương 1: Giới thiệu về điều khiển mức trong lò hơi nhà máy nhiệt điện Chương 2: Mô tả toán học cho đối tượng mức trong lò hơi nhà máy nhiệt điện Chương 3: Thiết kế điều khiển mức cho lò hơi nhà máy nhiệt điện Chương 4: Nâng cao chất lượng điều khiển mức nước cấp bình lò hơi nhà máy nhiệt điện đốt than bằng bộ điều khiển mờ chỉnh định tham số PID. Kết luận và kiến nghị
3 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN MỨC TRONG LÒ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Điện năng có một vị trí quan trọng đối với sự phát triển của con người. Nó là nguồn năng lượng được con người tạo ra thông qua các thiết bị máy móc và nguồn năng lượng thiên nhiên khác. Tùy theo loại năng lượng sử dụng mà người ta chia ra các loại nhà máy điện chính như: nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện, nhà máy điện nguyên tử, ngoài ra còn khai thác các nguồn năng lượng khác để sản xuất điện năng như nguồn năng lượng mặt trời, sức gió nhưng với quy mô nhỏ hơn. 1.1. Giới thiệu chung về nhà máy nhiệt điện 1.1.1. Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện Hiện nay trên thế giới và ở cả nước ta các nhà máy nhiệt điện vẫn tiếp tục được xây dựng và không ngừng được hiện đại hóa về kỹ thuật và công nghệ nhằm khai thác tối đa về công suất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các nguồn nhiên liệu khai thác từ thiên nhiên như than đá, dầu mỏ và khí dầu mỏ được sử dụng để tạo nhiệt năng cho các nhà máy nhiệt điện. Hiện nay có hai loại hình nhà máy nhiệt điện cơ bản là: - Nhà máy nhiệt điện tuabin hơi. - Nhà máy nhiệt điện tuabin khí. + Với nhà máy nhiệt điện tuabin hơi: Các nhiên liệu hữu cơ chủ yếu là than bột được đốt trong lò hơi tạo nhiệt làm hóa hơi nước trong các giàn ống sinh hơi, hơi sinh ra được vận chuyển qua các hệ thống phân ly, quá nhiệt… để đảm bảo nhiệt độ, áp suất, lưu lượng cần thiết cho việc sinh công tốt nhất phù hợp với yêu cầu kĩ thuật và công suất thiết kế. Sau đó hơi (bão hòa) được đưa vào các tầng cánh tuabin
4 để sinh công tạo mômen quay hệ thống máy phát được nối đồng trục với tuabin. Sau khi qua tuabin hơi nước được thu hồi tuần hoàn lại. + Với nhà máy nhiệt điện tuabin khí: Không khí ngoài trời sau khi được làm sạch, loại bỏ hơi nước được hệ thống ống dẫn đưa vào một máy nén khí để nâng áp suất của khí lên. Khí có áp suất cao được đưa vào buồng đốt và được đốt với nhiên liệu (thường là khí gas). Chất khí sau khi đốt có nhiệt độ và áp suất cao được đưa vào các tầng tuabin khí để sinh công. Tuabin quay làm quay máy phát điện và ở đầu cực của máy phát ta cũng thu được năng lượng dưới dạng điện năng. 1.1.2. Chu trình nhiệt trong nhà máy nhiệt điện Nước ngưng từ các bình ngưng tụ được bơm ngưng bơm vào các bình gia nhiệt hạ áp. Tại đây, nước ngưng được gia nhiệt bởi hơi nước trích ra từ các cửa trích hơi qua tuabin. Sau khi đi qua các bộ gia nhiệt hạ áp, nước ngưng được đưa lên bình khử khí để khử hết các bọt khí có trong nước, chống ăn mòn kim loại. Nước sau khi được khử khí, được các bơm cấp nước đưa qua các bình gia nhiệt cao áp để tiếp tục được gia nhiệt bởi hơi nước trích ra từ các cửa trích hơi ở xilanh cao áp của tuabin. Sau khi được gia nhiệt ở gia nhiệt cao áp, nước được đưa qua bộ hâm nước ở đuôi lò rồi vào bao hơi. Nước ở bao hơi theo vòng tuần hoàn tự nhiên chảy xuống các giàn ống sinh hơi, nhận nhiệt năng từ buồng đốt của lò biến thành hơi nước và trở về bao hơi. Trong bao hơi phần trên là hơi bão hòa ẩm, phía dưới là nước ngưng. Hơi bão hòa ẩm trong bao hơi không được đưa ngay vào tuabin mà được đưa qua các bộ sấy hơi, tại đây hơi được sấy khô thành hơi quá nhiệt, rồi được đưa vào tuabin. Tại tuabin, động năng của dòng hơi được biến thành cơ năng quay trục hệ thống Tuabin-Máy phát. Hơi sau khi sinh công ở các tầng cánh của tuabin được ngưng tụ thành nước ở bình ngưng tụ. Công do tuabin sinh ra làm quay máy phát điện. Như vậy, nhiệt năng của nhiên liệu đã biến
5 đổi thành cơ năng và điện năng, còn hơi nước là môi chất trung gian được biến đổi theo một vòng tuần hoàn kín. 1. 2. Lò hơi nhà máy nhiệt điện 1.2.1. Nhiệm vụ của lò hơi Trong nhà máy nhiệt điện lò hơi là thiết bị lớn nhất và vận hành phức tạp nhất. Nó có trình độ cơ khí hóa và tự động hóa khá cao, làm việc đảm bảo và hiệu suất cũng tương đối cao. Lò hơi có các nhiệm vụ chính sau: - Chuyển hóa năng lượng của nhiên liệu hữu cơ như than đá, dầu mỏ, khí đốt… thành điện năng. - Truyền nhiệt năng sinh ra cho môi chất tải nhiệt hoặc môi chất để đưa chúng từ thể lỏng có nhiệt độ thông thường lên nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ sôi, biến thành hơi bão hòa hoặc hơi quá nhiệt. 1.2.2. Các loại lò hơi chính Trong các nhà máy điện thường sử dụng lò hơi có bao hơi (lò hơi tuần hoàn tự nhiên nhiều lần khi áp suất hơi mới được chọn p0 < Pth với pth = 221 [at]) và lò trực lưu. - Lò có bao hơi: Trong lò có bao hơi thì nước được tuần hoàn tự nhiên trong đường ống nước xuống và dàn ống sinh hơi dựa vào trọng lượng riêng của môi chất theo nguyên lý bề mặt nhận nhiệt nhiều hơn dãn nở nhiều hơn có khối lượng riêng nhỏ hơn bị đẩy lên phía trên (trong giàn ống sinh hơi). Để thực hiện tuần hoàn tự nhiên nhiều lần (4÷10) lần thì ống nước xuống và giàn ống sinh hơi phải được nối với bao hơi. - Lò trực lưu: Lò trực lưu thì không có bao hơi nên nước chỉ được tuần hoàn có một lần. Nước chuyển động dưới áp lực của bơm cấp (Bc) qua bộ hâm nước và đi trực tiếp vào bề mặt sinh hơi nhận nhiệt bức xạ của buồng lửa rồi tới phần đối
6 lưu. Khi đó nước đã được hoá hơi hoàn toàn trở thành hơi bão hoà khô và đi tới bộ quá nhiệt. Việc thu được hơi nước của hai loại lò trên đều hình thành từ 3 quá trình vật lý là: đun nước nóng tới nhiệt độ sôi, nước sôi (hoá hơi hoàn toàn nước để chuyển từ pha lỏng thành hơi bão hoà khô) và quá nhiệt đến nhiệt độ đã cho. Tuỳ theo quá trình sinh hơi xảy ra ở áp suất nào mà nhiệt độ sôi tS, nhiệt lượng đun nóng nước tới nhiệt độ sôi i’, nhiệt lượng sinh hơi r và nhiệt hàm của hơi bão hoà khô i” sẽ thay đổi tương ứng, ví dụ như trên bảng 1.1. Bảng 1.1 P tS (0C) i’ (kJ/kg) i” (kJ/kg) r (bar) (kJ/kg ) 0,981 99,1 415,6 2676,5 2260,9 34,33 241,4 1045,4 2805,2 1759,8 98,1 309,5 1400,3 2730,6 1330,3 221,4 374,2 2101,3 2101,3 0 Từ các số liệu trên thấy rằng khi tăng áp suất sinh hơi thì nhiệt độ sôi tăng lên, nhiệt lượng sinh hơi giảm đi, ở áp suất nhiệt độ tới hạn 225,7 ata (221,29 bar) nhiệt độ sôi 374,150C thì nhiệt sinh hơi bằng 0 vì ở trạng thái đó không có quá trình sôi. Quá trình truyền nhiệt từ sản phẩm cháy cho môi chất được thực hiện nhờ các dạng trao đổi nhiệt: bức xạ, đối lưu, dẫn nhiệt. Hiệu quả của các dạng này phụ thuộc vào tính chất vật lý của môi trường, môi chất tham gia và phụ thuộc vào hình dạng của lò hơi và các thiết bị có trong lò hơi.
7 Bảng 1.2 Ký Tên bộ phận Ký hiệu Tên bộ phận hiệu 1 Buồng đốt nhiên liệu 12 Quạt gió 2 Bơm cấp 13 Thùng nghiền than 3 Bộ hâm nóng nước 14 Bộ sấy không khí 4 Đường ống dẫn nước vào bao 15 Vòi phun nhiên hơi (balông) liệu 5 Bao hơi 16 Thuyền xỉ 6 Dàn ống nước xuống 17 Đường khói thải 7 Dàn ống dẫn nước lên 18 Bộ khử bụi khói 8 Dãy Pheston cùng với bao hơi 19 Quạt tạo thành vòng tuần hoàn tự nhiên của nước và hơi 9 Đường ống dẫn hơi bão hoà tới 20 Ống khói bộ quá nhiệt 10 Bộ quá nhiệt 21 Phễu đựng tro bay 11 Van hơi chính đặt trên đường ống dẫn hơi tới turbine Trên hình 1.1 là lò hơi có bao hơi đốt phun, đây là loại lò hơi dùng phổ biến hiện nay trong các nhà máy nhiệt điện ở nước ta và trên thế giới, công suất của lò tương đối lớn. Lò hơi gồm các bộ phận chính như bảng 1.2.
8 Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo của lò hơi có bao hơi 1.2.3. Các hệ thống điều chỉnh trong lò hơi nhà máy nhiệt điện Vận hành lò hơi là một công việc thao tác điều khiển phức tạp. Quá trình vận hành lò hơi không tách khỏi quá trình vận hành chung toàn nhà máy. Mỗi một sự thay đổi của một khâu nào đó trong nhà máy đều dẫn đến sự thay đổi chế độ vận hành của lò hơi và đòi hỏi các thao tác điều khiển lò tương ứng. Nhiệm vụ của công tác vận hành lò hơi là đảm bảo sao cho lò hơi làm việc ở trạng thái kinh tế nhất, an toàn nhất trong một thời gian lâu dài. Cụ thể không những trong quá trình vận hành lò hơi không để xảy ra sự cố mà còn phải bảo đảm lò làm việc có hiệu suất cao nhất và tương ứng là lượng than
9 tiêu hao để sản xuất 1kg hơi là nhỏ nhất. Các thông số của lò hơi như áp suất hơi trong bao hơi hoặc ở ống góp hơi chung, nhiệt độ hơi quá nhiệt, mức nước trong bao hơi, hệ số không khí thừa, chân không buồng lửa, hàm lượng muối trong nước cấp lò hơi và trong bao hơi… phải được giữ cố định và chỉ được phép thay đổi trong một phạm vi giới hạn cho phép tương đối nghiêm khắc. Ví dụ: giới hạn cho phép về độ thay đổi của nhiệt độ hơi quá nhiệt ở các lò trung áp là ± 150C. Lò hơi có áp suất và nhiệt độ hơi càng cao thì giới hạn cho phép này càng giảm. Giới hạn cho phép về thay đổi mức nước là ± 75 ÷ 100mm. Việc tự động hóa lò hơi chủ yếu tập trung vào vấn đề điều khiển tự động các quá trình trong lò để đảm bảo cho lò làm việc ổn định và kinh tế nhất bằng cách điều chỉnh năm quan hệ: phụ tải-nhiên liệu, phụ tải-không khí, phụ tải-khói thải, phụ tải-mức nước bao hơi và phụ tải-xả liên tục. Do nhiệt độ hơi quá nhiệt phụ thuộc rất ít đến phụ tải lò hơi nên việc điều chỉnh nó được thực hiện độc lập chủ yếu bằng các bộ giảm ôn hỗn hợp. Từ những chỉ tiêu đặt ra, hệ thống điều khiển lò hơi phải được cấu thành từ một số bộ điều chỉnh tương đối độc lập với nhau gồm: - Hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi. - Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt. - Hệ thống điều chỉnh quá trình cháy - Hệ thống điều chỉnh mức nước a. Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt Nhiệt độ hơi quá nhiệt là một trong số những chỉ tiêu cơ bản của lò hơi. Trong quá trình làm việc của lò nó không được giữ cố định mà luôn luôn thay đổi. Nguyên nhân gây nên sự thay đổi của nhiệt độ hơi quá nhiệt là do chế độ làm việc của lò hơi thay đổi.