Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu Điều khiển nhà máy sản xuất điện năng tiệp tục trình bày các nội dung chính sau: Hệ DCS trong nhà máy nhiệt điện đốt than; Hệ thống điều khiển nhà máy điện; Đánh giá và chỉnh định các vòng điều chỉnh PID. Mời các bạn cùng tham khảo.
Phần III: HỆ DCS TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỒT THAN CHƯƠNG 9.1 YÊU CẦU KỸ THUẬT CỦA HÊ DCS CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐÓT THAN Giới thiệu chung nhà máy nhiệt điện Nhà máy nhiệt điện hoạt động nguyên lý chuyên hoá lượng nhiệt từ đốt cháv nhiên liệu hừu thành quav tuabin, chuyên thành lượng điện Nhiệt dằn tới Tuabin qua môi trường dẫn nhiệt nước Nhiệt cung câp nhiều lượng điện phát lớn ngược lại Điện áp phát đầu cực máy phát đưa qua hệ thông trạm biến áp nâng áp tới cấp điện áp thích hợp trước hồ vào lưới điện quốc gia Các thành phần q trình chun hố lượng nhà máy nhiệt điện bao gồm: ♦ Trạm biên áp: Trạm biên áp thực nâng điện áp từ đâu cực máy phát lẽn điện áp cao đẽ đáp ứng yêu cầu truyền tải điện ♦ Máy phát: Máy phát thực chuyên đòi lượng từ sang điện nãng ♦ Tuabin: Tuabin thực chuyên đôi lượng từ nhiệt sang nãng ♦ Lò hơi: Thực chuyên đôi lượng sơ cấp (dầu than) thành nhiệt năng, chuyền nước thành nước Ngoài thành phần chính, nhà má\ nhiệt điện chứa hệ thống phụ trợ hồ trợ cho thành phần như: ♦ Hệ thống cấp liệu ♦ Hệ thông nước tuần hồn ♦ Hệ thống quạt gió ♦ Hệ thống phân tích ♦ Hệ thơng điện nhà máv ♦ Hệ thống thuỷ khí ♦ Hệ thống trạm bom ♦ Hệ thông lọc bụi tĩnh điện ♦ Máv phát Diesel ♦ Hệ thống xử lý nước 197 https://tieulun.hopto.org ♦ Hệ thống bảo vệ Các thành phần nhà máy hoạt động thơng qua hệ thống tích họp hoạt động cua thành phần với nhau, hệ thống hệ thống điều khiên giám sát tích họp (ICM S) nhà máy Mỗi hệ thống có trạm điều khiên riêng tích họp hệ thống (ICMS).Trẻn Hình 9-1 mơ tả phối cảnh nhà máy nhiệt điện đốt than 9.2 Hệ thống giám sát điều khiển tích họp ICMS Hệ thống giám sát điều khiên tích họp (ICM S) bao gồm hai hệ thống: Hệ thống giám sát điều khiển tồ máy (UCMS), hệ thống giám sát điều khiển trạm (SCMS) 9.2.1 Hệ thống UCMS Hệ thống UCMS kết họp việc điều khiên giám sát thành phần sau: - Tuabin lò hoi - Điều khiền lò - Khời động phụ trợ lò - Hệ thống nuớc làm mát trạm bom nước làm mát - Ngưng cấp nhiệt - Các điều khiên tuabin bao gồm ghép nối với hệ thống điều khiên thuy lực số (D-EI1G) tuabin - Chạy mồi tuabin tự động - Bảo vệ lò - Bao vệ tuabin - Lọc bụi tĩnh điện (ESP) - Hệ thống khử lưu huỳnh (FGD) kẻt họp khử nước thạch cao khử đá vôi - Các hệ thống điện - Các ghép nối đóng cắt điện role báo vệ - Các liên kết nối tiếp khác dùng giao thức truyền thông công nghiệp, Modbus - Hệ thống máy phát thiết bị đóng cắt trung cao - Ghép nơi với mạng SCADA trung tâm điều độ quỏc gia Hệ thơng UCMS có q trinh xử lý vào/ra, chức giao tiêp người máv (HMD, xứ lý hiên thị, hiên thị thu thập liệu, lưu trữ liệu, truv cập dừ liệu dừ liệu khứ xử lý báo cáo q trình, tiện ích đặt cấu hình vịng điều khiên, sơ' liệu tập trung bao trì kỹ thuật 198 https://tieulun.hopto.org ■ chử a xỉ Hình 9-1 Toàn cảnh nhà máy nhiệt điện đốt than 199 https://tieulun.hopto.org Hệ thống ICMS có khả thơng tin với trung tâm phân phôi điện vùng quôc gia thông qua mạng SCADA và/hoặc đường truyền Phase Line Carrier đẻ điều khiên tụ đỏng máy phát giám sát từ xa Ngày hệ thống UCMS xây dựng từ hệ thống điều khiên phân tán (DCS) dựa vi xử lý phần mềm phan cứng đại 9.2.2 Hệ thống giám sát điều khỉển trạm phụ SCMS Hệ thống SCMS kết họp việc điều khiên giám sát trạm sau: - Hệ thống nước thài - Xử lý nước - Hệ thống born xả chất thải - Hệ thống cấp than - Các máy thủy lực - Các máy nén khí - Hệ thống trạm điện - Khu chứa dầu - Bơm nước phịng chơng cháy nơ - Panel báo cháy cố - Hệ thống máy phát Diesel - Các ghép nối đóng cat điện role bao vệ - Các liên kết nối tiếp khác dùng giao thức truyền thông công nghiệp, Modbus - Trạm bơm nước làm mát c w Hệ thống SCMS có trình xu lý vào/ra chức giao tiếp người máy (HM1) xử lý hiển thị, hiển thị thu thập dừ liệu, lưu trừ dừ liệu, truy cập dừ liệu dừ liệu khứ, xử lý cố, báo cáo q trình, tiện ích đặt cấu hình vịnc điêu khiên, sơ dừ liệu tập trung bảo trì kỹ thuật Hệ thống SCMS phải hệ thống DCS có H M I thông qua việc sử dụng điều khiên dạng DCS PLC phân tán 9.3 Các yêu cầu chức phần cứng hệ thống 9.3.1 Cấu trúc hệ thống a) Giới thiệu Hệ thống 1CMS gồm chức điều khiển giám sát trình, hiên thị canh báo tính tốn, ghi liệu, lưu trữ lấy liệu, chức khác khâu máy phát, chức phụ trọ' khác tất trạm nhà máy Khi có cỏ xảy hệ thông UCMS SCMS hệ thống khơng làm anh hường tó i hệ thống khác 200 https://tieulun.hopto.org Kha dự phịng cua hệ thốrm có thê ('.)• đầu vào/ra môđun xử lý vào/ra điều khiên, đường truyền dừ liệu giao tiếp người máv khơi ngn cấp Các phân cứng thường sử dụng ị' dạng môđun đồng đẻ giam thiêu thiết bị ròi rạc dụng cụ kiêm tra giảm thời gian đào tạo đẻ vận hành bao dường máy móc thiết bị hệ thống b) Các thành phần UCMS SCMS M ồi hệ UCMS SCMS có thành phản ban sau: Các điều khiên trình M ỗi điều khiên trình mồi hệ UCMS SCMS bao gồm phần tử Cặp bus dừ liệu cục (1 cho dự phòng) xử lý với môđun vào/ra Cặp phan cứng truyền thông (1 cho dự phòng) nối với cặp đường truyền dừ liệu tốc độ cao cua hệ ICMS Cặp diẻu khiên xu K ( I cho dụ phịng) Các mơđun vào/ra số tương tụ với kha dự phòng Các thiết bị ghép nối có thê giao tiếp hai chiều cặp đường truyền tốc độ cao với PLC Cặp phần cứng điều khiên, ngn câp cho vào/ra giám sát mạch bao vệ Các môđun đặc biệt, dụng cụ cho việc lấp đặt Cặp đường truyền dừ liệu tôc độ cao nối với thành phần 1CMS Các trạm cho lập trình/ kỹ thuật Các trạm giao tiếp người máy HM I trang bị hình hiên thị (V D U ) bàn phím, bóng lán chuột nút ấn/bộ hiên thị Các thành phần liên quan tới máy tính đặc biệt khác như: Phần mềm lưu trữ truv nhập dừ liêu lảu dài Bộ xử lý lưu trừ truy nhập liêu lâu dài Hệ thống canh báo báo lồi Hẻ thống ban tin Các cơng gatewav, câu truyền thịng, chuvỏn đôi giao thức, máv in 9.3.2 Hệ thống điều khỉển phụ trọ Mỗi hệ thống điêu khiên phụ hệ thống vi điều khiên Các điêu khiên bao gôm du dung lượng nhó' yêu cầu khối xu K trung tâm phai đáp ứng chức điêu khiên tuân tự môđun theo yêu cầu quét đau vào giao tiêp trực tuvẻn yêu cầu phản mẻm khác Mỗi điều khiên đặt câu hình bơi phản mém clniân cỏ thuật tốn điêu khiên q trình, chức logic tính tốn cho điều khiên mỏđun tuân tự Mồi điêu khiên cài đặt câu hình riêng dam nhiệm nhiệm vụ cụ thẻ 201 https://tieulun.hopto.org Mỗi điêu khiên cỏ khả dừng hoạt độna cách an tồn cỏ tính hệ thơng kill mât nguồn câp.Tự khởi động lại có nation trờ lại cỏ thẻ đặt sau : Các điêu khiên vịng kín câp nation tự độna Các điêu khiên vịna kín cap nation băna ta \ Các điều khiên có thẻ ị' trạng thái bật tẳt đóna mờ lưu aiừ trạng thái vị trí thời Các điều khiên có phản mềm kiêm tra riêng đẻ aiám sát liên tục chức nâng hoạt động cua điều khiên Bộ nhớ cỏ hai loại: loại nhớ chi cỏ thê đọc nhưna cỏ thẻ ahi lại băna điện (như EPROM) loại ghi/đọc ngẫu nhiên (RAM) RAM có nation riêng đẻ bảo tồn dừ liệu nan Các nhó' ln kiêm tra (như phươna pháp CRC ) đẻ dò lỏi 9.3.3 Các yêu cầu dự phòng cho hệ thống Hệ thốna thiết kế phai dam bào cho có lỗi xảy phân từ hoạt độna phan tử dự phịng (ở phần tron a nhà máy) có thê đảm nhiệm nhiệm vụ điêu khiên giám sát Các vêu cầu cân dụ phòng là: Các thiết bị dự phòng cho hệ thốne mạna nhà máy Khi phần tử trực tuyến bị lồi nhiệm vụ phân tử chuyên sang phần tử dự phòng cách tự độna Khi thiết bị dự phịng, đĩa nhớ trạm vặn hành làm việc trờ lại sau bị lỗi khơna kết nối với mạna thiẻt bị trực tuvẻn sè phai cập nhật tự độna thôn a số thiêt bị làm việc trờ lại trước thiêt bị làm việc Cỏ thề dừna tạm thời bàna tay chức nãna chuvẻn đỏi tự độna tới thiết bị dự phòna đê phục vụ cho cơng tắc bảo trì Mọi chức năna điều khiên bảo vệ cho điều khiên trình phai đặt điều khiên mà khơna dựa vào hệ thơng truvên thơng đê vịna lặp tồn phân trun độna riẽna sè vân ơn định hoạt độna xảv cỏ đườna truyên liệu tôc độ cao Mọi thành phân cua đườna truvền dừ liệu tốc độ cao phải dự phịng đẻ đảm bao khơna dừ liệu làm gián đoạn nhiệm vụ điều khiên Bất kì hoán đỏi nhiệm vụ cho phần tư dự phòna băng tav tự động đêu phai báo tới tât trạm vận hành Khi xay lồi điều khiên và/hoặc đườnạ truyẻn liệu aiừa điều khiên \à môđun vào/ra đầu phai có kha năna lưu aiá trị trước có 'là bị đặt vào vùna aiá trị đầu an toàn Khi đường truvền diều khiên trạm vận hành bị điêu khiên vân hoạt động ôn định mà không bị gián đoạn 9.3.4 Bảng điều khiên giao tiếp ngưòi máy Được sử dụng cho tât cà trạm cục (thuộc hệ SCMS) trim a tâm dieu khiên nhà máy: hệ thống aiao tiếp người máv dùng đẻ vận hành đóna càt (thuộc hệ UCMS) hệ thơng ESP/FGD (thuộc hệ UCMS) Bảng điều khiên điên hình cho aiao tiếp người máv kèm theo 202 https://tieulun.hopto.org thiết bị VD U ( thiết bị hiên thị), phân cứng máy tính giao tiẻp người máy bàn phím, dự phịng ngn điện UPS ( cho riêng mỏi thành plìân) Hệ thơng giao tiêp người má> phai đặt phịng dieu khiên cima với phản círna cua điêu khiên khác Hệ thơng giao tiẻp người-máy cùna thưịng trana bị nút ân băna tay/tự động sè cho phép chuyên thành điều khiên bầna tay môđun tinh trạna khân câp cỏ sụ cỏ sửa chừa, bao dường 9.3.5 Đưòng truyền liệu tốc độ cao Hệ thông phái bảo vệ cách li aiừa đường truyền dừ liệu tốc độ cao nôi hệ UCMS đè dam bảo việc truyền tin UCMS không bị anh hường lẫn M ỗi hệ thống UCMS phải nối với cặp đường truyền dừ liệu cao tốc (một cho dự phịng) thơng qua cặp module truyền thơng tốc độ cao(một cho dự phòna) Mọi thành phân đường truyền cao tốc đêu phai có dự phịng, cho phép trun thông tin thành phần hệ DCS như: trạm vận hành, môđun đâu vào/ra điêu khiên trình, thiêt bị ngoại vi khác Các đưịng trun ln phải kiêm tra tính tồn vẹn cua thơng tin bàng cách ghi lại bảt kì lỗi xay tới trạm vận hành có thê lưu lại Đường truvẽn dừ liệu thiẻt kê đẻ có thẻ kêt nơi ngừng kẻt nơi tới bât kì thành phân mạng cách dề dàng nhanh chóng, đồng thời khơng anh hường tới thành phản cịn lại mạng Khi có lỗi xảv bât kì bọ điêu khiên nút mạng đường truyền sê không làm ánh hường tói tính tồn vẹn cua ca mạng không ảnh hường tới việc truyẻn thông giừa nút mạng khơng bị lỏi Hệ thịng mạng phải két hợp chặt chè việc dị lỏi cơng nghệ xứ lý lôi việc truyẻn thông tự dộng phát lại bàn tin có lỏi chuyên sang mạng dự phòng 9.3.6 Các cầu nối gatew ay Các gateway chuvỏn đỏi giao thức đê cỏ thẻ kêt nơi với bát kì hệ thống PLC với hệ ỈCMS M ôi đường truyền liệu cao tốc UCMS có thê kịt nịi với đường truvên dừ liệu cao tốc SCMS Thông thường yêu cầu dự phòng cầu nòi gateway đẻu phải có phần tư dự phịng kèm ì Các rêu càu chức nâng rờ giám sát Các yêu câu chức giám sát thiẻt kê cung câp cài đặt thực thi việc sãp xép bố trí hệ thống đường trujen dừ liệu tốc độ cao hệ thống sè thực chức sau: a Có kha truv nhập dừ liệu từ nhánh ICMS với thành phân tương ứng qua hệ thông bus b Kha truy nhập dừ liệu nhà máy trạm đô hoạ từ hình vận hành thịng qua hệ thơng câu nơi dự phịng Đẻ bảo thao tác khơng cua người vặn hành thành phản khác ngăn chặn, tính sau cần phai thực hiện: 203 https://tieulun.hopto.org a Sẽ khơng thể huv bị hình vận hành dừ liệu từ hệ thống điêu khiên tỏ máy nàv tới hệ thống điều khiên tô máykhác ngược lại khiđiêu khiênhoặc giám sát b Sè khơng thẻ huỳ bị hình vặn hành trạm dừ liệu từ bât kì hệ thông điêu khiên tỏ máy ngược lại điều khiên giám sát Truyền thông từ ICMS lới hệ thông điêu khiên khác Các Gateway phần cứng phân mềm chuyên đôi giao thức lảp đặt đẻ hệ thông đường truyền tốc độ cao có thê ghép nối giưa UCMS với SCMS theo danh sách sau: a Hệ thông lưu trừ chuvên dảu nặng b Hệ thống bom xả xi c Hệ thống điều khiên xử lý nước cảp d Hệ thống điều khiên xử lý nước thai e Hệ thống điều khiên thuỷ lực f Hệ thống điều khiên khí nén g Hệ thống điều khiên câp than Các Gateway cho phép truy ền dừ liệu theo hai hướng tới từ hệ thơng điẽu khiên thơng qua kết nối nối tiếp tốc độ cao Các mạng thông tin cáu nôi, hub router Hiện mạng thông tin dựa trẽn Ethernet IEEE 802.3 dùng TCP/IP thường sư dụng cho hệ thống thông tin UCMS SCMS Các mạng khác nôi với thông qua cồng Hub Ethernet nối tới Router hệ thống Ghép noi ghi liệu hat trữ lâu dài với hệ thông ICMS Bộ xử lý ghi dừ liệu lưu trữ lâu dài nối với hệ thống đường truyền dừ liệu tốc dộ cao UCMS SCMS thơng qua cặp đầu nối có dll' phịng qua gateway có thẻ đáp ứng yêu câu truy cập quét, ghi dừ liệu trình từ điêu khiên ICMS Bộ ghi dừ liệu dam bào dừ liệu có giá trị trạm kỹ thuật trạm vặn hành 9.3.7 Các đầu vào/ra Các đầu vào/ra thường phải chuân hóa theo chuân ghép nôi với ICMS Các đâu vào/ra thường sử dụng ò' dạng mỏđun hạn chế tối da thành phân rời rạc đẻ thuận tiện cho bao trì thay Các mơđun vào/ra cỏ thể có tính linh hoạt tháo, lap ray nguồn cấp Hệ thống tự động phát môđun thêm vào hệ thống tự động đưa ché độ làm việc Mỗi mỏđun vào/ra có nguồn câp với mạch bảo vệ riêng cho mồi đâu vào sơ Các mạch vào/ra hạn chế dịng đẻ bao vệ hệ thơng vào/ra khơng bị phá hịng ngăn mạch Khi có cố xảy dây dan thiẻt bị trường khơng ảnh hường đẻn đẻn sụ hoạt động đầu vào/ra khác / Các đáu vào tương tự 204 https://tieulun.hopto.org Các đầu vào tương tự bao gồm đầu vào tín hiệu dạng mV V -m A cặp nhiệt điện RTD Các đâu vào cua cặp nhiệt điện Các đầu vào nàv đẻ đo nhiệt độ đầu vào nà\ phai có dị ho mạch Các đáu vào dùng chung Tại đầu vào tới dụng cụ đo lường đàm báo: a Các tín hiệu đo lường khơng bị anh hưởng bời tín hiệu xung nhiễu thiết b ịfdò hở mạch cua cặp nhiệt điện b Các tín hiệu ICMS khơng bị anh hương dụng cụ tự điều chinh tắt không nối Kha chỏng nhiêu Các đầu vào tương tự thiết ké để có kha chống nhiều cao Độ xác Độ xác nhị hon 15% cua tồn dai giá trị đo lường ổ Bộ chuyên đỏi tương tự/sỏ Bộ chuyển đổi tương tự số phải có độ phân giai lơn báng 12 bit Các đầu vào xung Các đầu vào xung thiết kế đẻ dam bảo xung không bị đọc đâu vào xóa đếm xung Hệ thống đáu vào xung có thẻ đọc nhât 20 xung/ giây Đơng thời có kha chống nhiều đầu vào đẻ đàm bao độ tin cậ> cao Các đầu vào tiếp diêm 24VDC 48VDC có lọc đẻ bảo vệ phần cứng đau vào khỏi đóng cãt cua cac tiẻp diêm H Các đâu vào kiện tóc độ cao (SOE) Các đầu vào số tiếp điểm 24VDC 48 VDC thiết bị Phần cứng phần mềm thiết ké thích hợp đẻ đáp ứng nhiệm vụ cùa đâu SOE Hệ thống SOE phải giải kiện xảy vịng 1ms đơi với đâu vào hệ thống 5ms đầu vào khác hệ thơng Các đầu vào SOE có thề mơđun đầu vào loại thường đáp ứng yêu cầu loại môđun đặc biệt Hệ thống SOE sè tích họp với hệ thống ICMS ghi lưu trừ liệu lâu dài Hệ thống SOE chứa cổng vào/ra phân tán từ xa đẻ dùng cho hệ thống điều khiên phụ trạm 205 https://tieulun.hopto.org Các đâu tương tự Các đầu tương tự tín hiệu đầu chuẩn dòng 0(4) - 20 mA áp Tùy theo yêu cầu chun đơi số tương tự có độ phản giải 10-bit 12-bit lớn Tất cá đầu đêu phải đuợc bảo vệ khỏi cố ngắn mạch hờ mạch 10 Các đâu rơle Các đầu role dùng cho mạch điều khiên liên động vói câu thiêt bị khác Các đầu số nối với đèn LED chi thị trạng thái hoạt động Các tiêp điêm có thê đon kép thường đóng thường mờ 11 Các đâu sỏ Các đầu số thông thường yêu cầu đâu 24VDC 48 VDC chịu dòng 200mA liên tục M ỗi đầu có đèn LED thị trạng thái cách li quang 12 Bao vệ đâu vào/ra Các thiết bị ghép nối đầu vào/ra dược thiết kế đê tháo bo thay thẻ hịng hóc mà gây thành phần làm việc bị hòng Các đầu vào/ra số thường cách ly thông qua cách ly quang Các đâu vào sô tương tự thôn» thường sử dụng cho nhà máy điện phải có thê chịu điện áp nhât 250 V A C tín hiệu tải đắt hệ thống vòng phút M ọi kênh đầu vào /ra phải có cách ly chịu điện áp nhò nhât 1.500V 9.3.8 Bộ xử lý lưu trữ liệu Hệ thong máy tính thiết kẻ đẽ ghi lại chi tiét hoạt động cua tồn nhà máv đẽ hơ trợ đội ngủ ky thuật làm cơng tác phân tích đánh giá trình hoạt động nhà máv Hệ thống máv tính cho phép lưu trừ dừ liệu dựa trẽn việc sư dụng thành phan giám sát trạm giám sát mà khơng tham gia vào q trình điều khiên Bộ xử lv lưu trữ dừ liệu thực việc giám sát thời gian thực tất thành phân biên trình nhà máy có liên quan đến: Ghi dừ liệu cùa đầu vào yẻu cảu liên tục tới hệ thống máy tính Chun đơi tính tốn liên tục tất tính tốn q trinh biên hệ thông Cặp nhật hiên thị dừ liệu trẽn VDU ghi hiên thị sỏ theo chu ki theo yêu cầu Lưu trữ dừ liệu lâu dài truy nhập dừ liệu khứ tự động theo chu kì theo yêu câu máy in trạm chỗ hay từ xa Bộ xử K lưu trừ liệu thường có đặc diêm: Công nghệ vi xu lý Phân mềm hệ thống mở Đồng hồ thời gian thực có nguồn ni riêng Tài liệu trực tuvến cho tất phần mền hệ thống vận hành lưu CD-ROM 206 https://tieulun.hopto.org I >jtl *> "I 1im íĩ \xi>.c