1. Khái quát chung
Sản xuất điện nồi hơi dầu khí có lịch sử hơn 60 năm ở Trung Quốc. Những nồi hơi được xây dựng ở vùng Đông Bắc nước tôi lúc đó vẫn hoạt động an toàn cho đến ngày nay. Các nồi hơi đốt dầu và nồi hơi đốt gas hiện đang được phát triển bổ sung các công nghệ tiết kiệm năng lượng, thân thiện với môi trường và các công nghệ khác cho các máy tạo khí ban đầu, giúp chúng trở thành công nghệ hiệu quả, tiết kiệm năng lượng, an toàn và thân thiện với môi trường. Hiệu quả kinh tế vận hành nồi hơi là vấn đề cần được quan tâm cấp thiết. Nó không chỉ liên quan đến nền kinh tế cá nhân mà còn có ý nghĩa to lớn trong việc tiết kiệm năng lượng và đạt được sự phát triển bền vững và phối hợp trong tương lai khi năng lượng ngày càng khan hiếm.
Hệ thống điều khiển phân tán UW500 là hệ thống điều khiển phân tán thế hệ mới do Hàng Châu Youwen và Trung tâm Nghiên cứu Kỹ thuật Quốc gia về Tự động hóa Công nghiệp của Đại học Chiết Giang cùng phát triển. Đây là một hệ thống điều khiển phân tán thế hệ mới được ra mắt thông qua phân tích và tóm tắt liên tục, phát triển và đổi mới, cải tiến và đánh giá thử nghiệm. Hệ thống này có thể cải thiện đáng kể mức độ tự động hóa giám sát và cải thiện hoạt động kinh tế và đáng tin cậy của lò hơi.
2. Giới thiệu quy trình
Quá trình phát điện là quá trình chuyển hóa năng lượng: nhiên liệu, năng lượng hóa học, hơi nước, năng lượng nhiệt, năng lượng cơ, năng lượng điện. Nói một cách đơn giản, nó sử dụng nhiên liệu (khí) để tạo ra nhiệt và làm nóng nước để tạo thành hơi quá nhiệt ở nhiệt độ và áp suất cao, làm quay tuabin và rôto máy phát điện (trường điện từ) quay. Cuộn dây stato cắt các đường sức từ để phát ra năng lượng điện, sau đó sử dụng máy biến áp tăng áp để tăng điện áp hệ thống lên lưới và truyền năng lượng điện ra bên ngoài.
Hệ thống thiết bị chính của phát điện khí bao gồm: hệ thống cấp nhiên liệu, hệ thống cấp nước, hệ thống hơi, hệ thống làm mát, hệ thống điện và các thiết bị xử lý phụ trợ khác.
Hệ thống phát điện của nó chủ yếu bao gồm hệ thống đốt (với lõi là nồi hơi), hệ thống hơi nước và nước (chủ yếu bao gồm các loại máy bơm, bình đun nước cấp, bình ngưng, đường ống, tường nước, v.v.), hệ thống điện (có máy phát tua bin, máy biến áp chính, v.v.), hệ thống điều khiển, v.v. Hai hệ thống đầu tiên tạo ra hơi nước ở nhiệt độ cao và áp suất cao; hệ thống điện thực hiện quá trình chuyển đổi từ nhiệt năng, cơ năng sang điện năng; hệ thống điều khiển đảm bảo cho từng hệ thống hoạt động an toàn, hợp lý và tiết kiệm.
3. Chiến lược kiểm soát
Chức năng tự động hóa của bộ nồi hơi trong hệ thống điều khiển phân tán bao gồm chức năng thu thập dữ liệu (DAS), chức năng điều khiển tương tự (MCS), bảo vệ tắt tuabin (ETS), chức năng điều khiển trình tự (SCS), bảo vệ cắt nhiên liệu chính của nồi hơi (MFT) và Quản lý thông tin. và các chức năng khác.
1. Hệ thống kiểm soát nhiên liệu khí
Trong điều khiển hệ thống đốt lò hơi nói chung, thông số được điều khiển chính là áp suất hoặc tải hơi chính. Việc kiểm soát các thông số tải và áp suất hơi chính đạt được bằng cách điều chỉnh lượng khí đi vào lò hơi. Hệ thống kiểm soát lượng nhiên liệu của lò hơi dựa trên việc kiểm soát áp suất hơi đầu ra của lò hơi và tốc độ dòng hơi chính của lò hơi được sử dụng làm nguyên liệu tiếp liệu.
Hệ thống đốt của tổ máy tạo khí lò cao có thể duy trì lò hơi hoạt động ở mức tải nhiên liệu từ 25% đến 110% tùy theo lượng khí mà không cần dừng lò nhiều nhất có thể qua thiết bị. Sự thay đổi độ mở van đầu vào của tuabin hơi sẽ gây ra các thông số áp suất của hơi chính và áp suất của hơi chính có thể được ổn định bằng cách điều chỉnh nhiên liệu thông qua điều khiển phản hồi. Vì vậy, hệ thống này trước tiên đảm bảo áp suất khí vào lò cao, kiểm soát áp suất khí vào lò cao bằng cách điều chỉnh độ mở van nạp khí lò cao và kiểm soát nhiên liệu khi áp suất khí vào được đảm bảo.
2. Hệ thống kiểm soát lượng cung cấp không khí (hệ thống kiểm soát hàm lượng oxy trong khói)
Việc kiểm soát cung cấp không khí không chỉ phải đảm bảo quá trình đốt cháy an toàn của lò hơi mà còn đảm bảo lợi ích kinh tế của lò hơi. Cuối cùng, hệ thống kiểm soát cung cấp không khí đánh dấu sự an toàn và tiết kiệm của các điều kiện đốt cháy bằng cách đảm bảo lượng oxy tối ưu ở đầu ra của lò.
Hệ thống điều khiển cung cấp không khí chủ yếu được sử dụng để điều chỉnh thể tích phân phối không khí của khí lò cao, sau đó mạch điều chỉnh thể tích oxy được nối tầng với vòng điều khiển thể tích cung cấp không khí.
3. Hệ thống kiểm soát lượng không khí cảm ứng (hệ thống kiểm soát áp suất âm lò)
Theo dự án thực hành sản xuất điện bằng khí lò cao, hệ thống điều khiển dự thảo cảm ứng sử dụng áp suất âm của lò làm thông số điều khiển chính, nhưng tổng tín hiệu cung cấp không khí có thể được sử dụng làm tín hiệu tiếp liệu.
4. Phối hợp điều khiển máy móc, lò nung
Nếu áp suất hơi chính ở đầu ra lò hơi thay đổi thì lượng nhiên liệu khí lò cao sẽ thay đổi. Nếu lượng nhiên liệu khí lò cao thay đổi, chắc chắn nó sẽ được biểu hiện thông qua sự thay đổi giá trị thông số áp suất của nó. Vì vậy, việc điều khiển hệ thống nhiên liệu là kiểm soát trạng thái cháy bằng cách điều chỉnh độ mở van nạp khí lò cao để điều khiển áp suất khí nạp lò cao (chứ không phải kiểm soát lượng khí nạp nhiên liệu lò cao), kết hợp với điều khiển của tua bin hơi để điều khiển hơi chính của lò hơi. Mục đích của áp lực. Vì vậy, một mặt việc điều chỉnh tải lò hơi được tính toán và kiểm soát thông qua hệ thống tính toán phân bổ tải lò hơi; mặt khác, việc điều khiển áp suất đường ống hơi chính của lò hơi được điều khiển bằng cách điều chỉnh độ mở của van tuabin.
5. Hệ thống kiểm soát nhiệt độ hơi chính
Việc điều chỉnh nhiệt độ hơi chính của lò hơi phải được thiết kế theo đặc tính của lò hơi. Trong phạm vi vận hành lò hơi được chỉ định, khi đạt đến tải kiểm soát nhiệt độ (đặc biệt là ở khu vực tải thấp và tải cao), nhiệt độ đầu ra của bộ quá nhiệt giai đoạn đầu được kiểm soát trong phạm vi đã đặt.
Lượng điều chỉnh: lưu lượng nước khử quá nhiệt
Thiết bị điều chỉnh: van điều tiết nước quá nhiệt
Tín hiệu nhiệt độ hàng đầu: nhiệt độ đầu ra của bộ quá nhiệt ở nhiệt độ cao
6. Kiểm soát cấp nước (kiểm soát mực nước trong trống)
Điều khiển thông thường phải là hệ thống điều khiển ba xung bao gồm lưu lượng hơi, mực nước trong trống và lưu lượng nước cấp. Khi tải nhỏ hơn 30%, điều khiển xung đơn chỉ với mực nước trong trống được áp dụng. Khi tải lớn hơn 30%, nó được chuyển sang điều khiển ba xung. Cần cung cấp khả năng chuyển đổi trơn tru giữa điều khiển xung đơn và điều khiển ba xung và ngược lại.
Bộ truyền tín hiệu đo mực nước trong trống phải có mức dự phòng gấp đôi, tốt nhất là dự phòng gấp ba và có khả năng bù, so sánh và lựa chọn áp suất.
Lưu lượng nước cấp được bù nhiệt độ phải được thêm vào lưu lượng nước phun để thu được tín hiệu tổng lưu lượng nước cấp.
Phép đo lưu lượng hơi phải được bù áp suất và nhiệt độ, đồng thời phải thêm lưu lượng ống chính của hệ thống sưởi để thu được tín hiệu tổng lưu lượng hơi.
Số lượng điều chỉnh: mực nước trống
Lượng điều chỉnh: lưu lượng cấp nước
Tín hiệu đầu vào mạch phụ: lưu lượng nước cấp
Tín hiệu đầu vào chuyển tiếp: luồng hơi chính
Hình 1 Bảo vệ mức chất lỏng trong thùng hơi
7. Hệ thống kiểm soát mực nước ngưng tụ
Duy trì mực nước ngưng tụ nhất định để đảm bảo thiết lập chân không bình ngưng bình thường. Cả mực nước quá cao và quá thấp trong bình ngưng đều có thể phá hủy chân không của bình ngưng. Trong hệ thống điều khiển mực nước bình ngưng, giá trị sai lệch giữa giá trị đo được của mực nước bình ngưng và giá trị đã cho được tính toán PID và kết quả tính toán điều chỉnh độ mở của van điều chỉnh mực nước bình ngưng để duy trì nước bình ngưng không đổi. mức độ.
8. Hệ thống kiểm soát áp suất phốt trục
Tại khe hở giữa tấm vách ngăn bên trong và trục chính của tầng tuabin hơi cũng như nơi trục chính xuyên vào bên ngoài xi lanh, xi lanh hơi sẽ rò rỉ ra ngoài hoặc không khí bên ngoài lọt vào sẽ làm giảm hiệu suất của tua bin hơi nước và làm giảm độ chân không của thiết bị, phá hủy hoạt động bình thường của tua bin hơi nước. Vì vậy, phải sử dụng phốt trục để chặn rò rỉ hơi nước và rò rỉ không khí để đảm bảo tuabin hơi hoạt động bình thường. Hiệu suất của phốt trục đạt được bằng cách kiểm soát áp suất hơi của phốt trục.
Trong hệ thống điều chỉnh áp suất phốt trục của bộ máy phát tua bin hơi nước, giá trị đo được của áp suất phốt trục và giá trị đã cho được tính toán PID và kết quả tính toán điều khiển van điều chỉnh cấp hơi phốt trục để duy trì áp suất phốt trục ở giá trị đã đặt.
9. Hệ thống điều khiển mực nước cho bình giãn nở liên tục
Theo tín hiệu mực nước của bình giãn nở liên tục, bộ điều chỉnh kỵ nước của bình giãn nở liên tục được điều khiển để duy trì mực nước của bình giãn nở liên tục ở giá trị đã đặt.
10. Hệ thống kiểm soát mực nước nóng cao áp
Bộ gia nhiệt cao áp là thiết bị trao đổi nhiệt giữa hơi chiết của tuabin và nước cấp chính. Bộ gia nhiệt áp suất thấp là thiết bị trao đổi nhiệt cho hơi trích từ tuabin và nước ngưng tụ. Mực nước của chúng quá cao có thể khiến nước tràn vào tuabin gây ra tai nạn.
Trong hệ thống điều chỉnh mực nước của máy sưởi cao áp, giá trị đo được của mực nước được so sánh với giá trị đã cho để vận hành PID và kết quả vận hành điều khiển van điều tiết xả của máy sưởi cao áp sao cho mực nước cao đáp ứng các yêu cầu vận hành.
11. Hệ thống kiểm soát mực nước nóng áp suất thấp (thường không có ở các thiết bị nhỏ)
Trong hệ thống điều chỉnh mực nước của bình nóng lạnh áp suất thấp, giá trị đo được của mực nước được so sánh với giá trị cho trước đối với hoạt động PID, và kết quả vận hành điều khiển van điều tiết xả của bình nóng lạnh áp suất thấp sao cho mực nước thấp đáp ứng được yêu cầu. các yêu cầu vận hành. Trong trường hợp khẩn cấp, mức chất lỏng được kiểm soát bằng cửa điện xả nước khẩn cấp.
12. Hệ thống kiểm soát mực nước khử khí
Mục đích của việc duy trì mực nước khử khí là đảm bảo sự cân bằng giữa cung và cầu nước lò hơi. Tùy thuộc vào quy trình sản xuất, việc kiểm soát mực nước của thiết bị khử khí có hai phương pháp điều chỉnh: một xung và ba xung. Sự khác biệt giữa chúng nằm ở chỗ nước bổ sung hóa chất có được cho ăn liên tục hay không. Trong số đó, phương pháp điều chỉnh ba xung tương tự như hệ thống kiểm soát mực nước trong trống. Đó là sự điều chỉnh một xung trong quá trình khởi động và vận hành tải thấp, và đó là sự điều chỉnh ba xung trong quá trình tải bình thường. Việc chuyển đổi giữa xung đơn và xung ba có thể đạt được bằng tay hoặc tự động.
Khi mực nước khử khí đạt giá trị cao, bộ điều chỉnh mực nước khử khí sẽ đóng lại và van tuần hoàn nước ngưng sẽ mở ra. Khi mực nước trong thiết bị khử khí quá cao, hãy mở cửa điện xả nước khẩn cấp. Khi tuabin ngừng hoạt động, mực nước khử khí được điều chỉnh bằng van cấp nước hóa chất.
13. Hệ thống điều khiển áp suất khử khí
Trong quá trình khởi động thiết bị, áp suất bộ khử khí được điều chỉnh bằng cách mở van điều chỉnh đường ống hơi chính của nhà máy để duy trì giá trị cài đặt áp suất bộ khử khí.
Trong điều kiện tải bình thường, hệ thống điều chỉnh áp suất bộ khử khí được thiết kế để gửi độ lệch giữa giá trị đo áp suất bộ khử khí và giá trị cài đặt tới PID để tính toán. Kết quả tính toán điều chỉnh van điều chỉnh áp suất bộ khử khí để kiểm soát quá trình khử khí. Áp suất của thiết bị ở mức cài đặt.
4. Kỹ thuật điều khiển
Hệ thống điều khiển phân tán UW500 đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất điện nồi hơi. UW500 có thể hoàn thành các chức năng bao gồm thu thập dữ liệu, điều khiển analog, bảo vệ an toàn lò, điều khiển điện, điều khiển công cộng nguồn điện nhà máy, điều khiển mạng sưởi ấm, v.v. Hệ thống hỗ trợ 32 trạm điều khiển và quy mô hệ thống đạt: AIO: 16384, DIO: 32768.
Hệ thống điều khiển phân tán UW500 có thể giám sát một số lượng lớn các điểm cần giám sát trong quá trình sản xuất điện của lò hơi theo thời gian thực. Thiết kế dự phòng kép tuyệt vời giúp hệ thống ổn định và đáng tin cậy hơn.
Hình 2 Sơ đồ tổ chức hệ thống
Hình 3 Hệ thống đốt nồi hơi
5. Tóm tắt
Việc sử dụng hệ thống điều khiển phân tán UW500 để giám sát số lượng lớn các điểm giám sát có thể giảm đáng kể khối lượng công việc của công nhân, cho phép hiển thị một lượng lớn dữ liệu phân tán tập trung trên trạm vận hành. Hệ thống ổn định giúp việc điều khiển an toàn và dễ dàng hơn. Quá trình đốt cháy của lò hơi cũng được kiểm soát tốt, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất đốt cháy.
