Tìm hiểu quy trình sản xuất điện năng trong các nhà máy nhiệt điện đi sâu nghiên cứu hệ thống máy nghiền than trong nhà máy nhiệt điện uông bí

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chƣơng 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 1.2 ĐẶC ĐIỂM SẢN XUẤT KINH DOANH 1.3 ĐẶC ĐIỂM TỔ CHỨC SẢN XUẤT 1.4 VAI TRÕ CỦA ĐIỆN NĂNG TRONG HỆ THỐNG LƢỚI ĐIỆN Chƣơng TÌM HIỂU HỆ THỐNG MÁY NGHIỀN THAN TRONG CÁC NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 2.1 QUÁ TRÌNH SẢN SUẨT ĐIỆN NĂNG TRONG CÁC NHÀ MÁY ĐIỆN NÓI CHUNG 2.2 CÁC BỘ PHẬN TRONG QUY TRÌNH SẢN XUẤT ĐIỆN NĂNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NG BÍ 12 2.2.1 Lò 12 2.2.2 Các dàn ống sinh 12 2.2.3 Bộ sấy sinh 13 2.2.4 Các giảm ôn 14 2.2.5 Bộ hâm nƣớc 15 2.2.6.Bộ sấy khơng khí 15 2.2.7.Các vòi đốt 15 2.2.8.Các van an toàn 16 2.3 HỆ THỐNG CHẾ BIẾN THAN 17 2.3.1 Các phận cấu thành hệ thống cung cấp than bột 17 2.3.3 Nguyên lý cấp than 22 2.4 GIỚI THIỆU VỀ MÁY NGHIỀN BI 24 2.5 QUY TRÌNH VẬN HÀNH HỆ THỐNG CHẾ BIẾN THAN 25 2.5.1.Mô tả phần chung 25 2.5.2.Chuẩn bị khởi động hệ thống chế biến than cám 26 2.5.3 Dừng hệ thống chế biến than 26 2.5.4.Các cố thƣờng gặp máy nghiền biện pháp xử lý 27 2.5.4.1.Hiện tƣợng rung động - động điện 27 2.5.4.2.Hiện tƣợng va đập thân thùng nghiền 27 2.5.4.3.Hộp giảm tốc nóng, gối đỡ bị nóng 28 n 2.5.4.4 Giảm tốc, bánh chủ bị rung 28 2.5.4.5 Than bị rơi vãi 28 2.5.4.6 Rung động ống dẫn than vào 28 2.5.5 Đối với quạt 28 2.5.5.1 Quạt bị chấn động mạnh mức quy định 28 2.5.5.2 Nhiệt độ gối trục nóng 29 2.5.5.3 Động điện nóng 29 2.5.6 Đề phòng cố 29 2.6 QUY TRÌNH VẬN HÀNH HỆ THỐNG MÁY NGHIỀN 30 2.6.1 Khởi động máy nghiền 30 2.6.2 Phần vận hành than nguyên than bột 31 2.6.4 Chạy thử quạt 32 2.7 SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ TRANG BỊ ĐIỆN CHO MÁY NGHIỀN 34 2.7.1 Chức phần tử sơ đồ 35 2.7.2 Hoạt động sơ đồ trang bị điện máy nghiền 40 Chƣơng ĐỀ XUẤT CÁC GIẢI PHÁP ĐỂ NÂNG CAO KHẢ NĂNG TỰ ĐỘNG HÓA HỆ THỐNG MÁY NGHIỀN THAN 42 3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 42 3.2 CÁC GIẢI PHÁP 42 3.3 SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ 42 3.3.1.Khái niệm máy điện đồng 42 3.3.2.Cấu tạo 43 3.3.3 Nguyên lý hoạt động động đồng 44 3.3.4 Khởi động động đồng 45 3.3.4.1.Khởi động máy 46 3.3.4.2.Phƣơng pháp khởi động dị 46 3.4 SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ DỊ BỘ 49 3.4.1.Đặc tính động khơng đồng ba pha 49 3.4.1.l Khi U1 = var 51 3.4.1.2 Khi p = var 51 3.4.1.3 Khi f = var 51 3.4.1.4 Khi R2 = var 52 3.4.1.5 Kết luận 52 3.4.2 Khởi động động không đồng 53 3.4.2.1.Phƣơng pháp khởi động trực tiếp 53 n 3.4.2.2.Khỏi động dùng phƣơng pháp giảm dòng khởi động 54 3.4.2.3 Giảm điện áp nguồn cung cấp 54 3.4.2.4.Khởi động phƣơng pháp điều chỉnh điện áp 56 3.4.2.5.Điều chỉnh động dị phƣơng pháp tần số 57 3.4.3 Giới thiệu biến tần 57 3.5 KẾT LUẬN 64 KẾT LUẬN 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 n DANH MỤC HÌNH Hình 1.1.Sơ đồ cấu tổ chức quản lý nhà máy nhiệt điện ng bí Hình 2.1.Sơ đồ biến đổi lƣợng nhà máy nhiệt điện Hình 2.2 Biểu đồ quy trình sản xuất điện nhà máy nhiệt điện 10 Hình 2.3 Sơ đồ hệ thống chế biến than 18 Hình 2.4.Sơ đồ cấu tạo thùng nghiền bi 24 Hình 2.5.Tốc độ quay thùng nghiền 25 Hình 2.6: Sơ đồ trang bị điện cho máy nghiền 36 Hình 3.1: Lõi thép phần cảm stato 43 Hình 3.2: Rơto cực 44 Hình 3.3: Mơmen máy đồng rơto khơng quay 46 Hình 3.4 Đặc tính mơmen khởi động động phƣơng pháp dị 48 Hình 3.5:Sơ đồ nối dây khởi động động KĐB phƣơng pháp dị 49 Hình 3.6.Đặc tính động khơng đồng 50 Hình 3.7: Đặc tính u = var 51 Hình 3.8: Đặc tính thay đối số đơi cặp cực 51 Hình 3.9: Đặc tính tần số thay đổi 51 Hình 3.10: Đặc tính thay đổi điện trở rôto 52 Hình 3.11: Khởi động trực tiếp động 53 Hình 3.12: Khởi động điện kháng 54 Hình 3.13 Khởi động phƣơng pháp đổi nối - tam giác 55 Hình 3.14 Đặc tính dịng điện khởi động Y - 55 Hình 3.15.Sơ đồ khối biến tần 58 Hình 3.16 Bộ biến tần trực tiếp 59 Hình 3.17: Bộ biến tần trực tiếp ba pha 61 Hình 3.18: Xác định góc mở α 61 Hình 3.19 Bộ biến tần ba pha nguồn áp 63 Hình 3.20 Bộ biến tần ba pha nguồn dòng 63 n LỜI NÓI ĐẦU Đất nƣớc ta đà phát triển mạnh mẽ mặt đời sống Để đáp ứng nhu cầu tiêu thụ ngày cao nhân dân, nƣớc ta có nhiều nhà máy sản xuất điện lớn hoạt động nhƣ: Thuỷ điện Hồ Bình, Thuỷ điện Thác Bà, Nhiệt điện ng Bí, Nhiệt điện Phả Lại Do việc nghiên cứu hệ thống truyền động điện nhà máy điện điều cần thiết đối tƣợng hoạt động ngành Khi ngành cơng nghiệp phát triển vai trị lƣợng đƣợc khẳng định: “Muốn phát triển cơng nghiệp lƣợng ln phải trƣớc bƣớc” Trong nhà máy nhiệt điện khâu quan trọng hệ thống nhà máy điện.Nhà máy nhiệt điện làm nhiệm vụ sản xuất điện để truyền tải miền tổ quốc.Trong năm gần đây, nhiều nhà máy nhiệt điện lớn đƣợc xây dựng Việc giải đắn vấn đề kinh tế nhƣ kỹ thuật quy hoạch, thiết kế, xây dựng vận hành nhà máy nhiệt điện mang lại hiệu đáng kể kinh tế quốc dân nói chung nghành điện nói riêng Với yêu cầu đề tài: “Tìm hiểu quy trình sản xuất điện nhà máy nhiệt điện Đi sâu nghiên cứu hệ thống máy nghiền than nhà máy nhiệt điện ng Bí" Thạc Sĩ Đỗ Thị Hồng Lý hƣớng dẫn đƣợc thực Đề tài gồm nội dung sau: Chƣơng 1: Giới thiệu chung nhà máy nhiệt điện ng Bí Chƣơng 2: Tìm hiểu hệ thống máy nghiền than nhà máy nhiệt điện Chƣơng 3.Đề xuất giải pháp đê nâng cao trình tự động hóa dây chuyền hệ thống máy nghiền than n Chƣơng GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NG BÍ 1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN Nhà máy nhiệt điện ng Bí doanh nghiệp Nhà nƣớc, trực thuộc Tổng công ty Điện lực Việt Nam - Bộ công nghiệp.Nhà máy nằm lịng thị xã ng Bí tỉnh Quảng Ninh.Trong tình hình đất nƣớc vừa có hịa bình vừa có chiến tranh, song Đảng Chính phủ quan tâm đặc biệt đến phát triển cơng nghiệp nƣớc nhà.Trong cơng nghiệp lƣợng công nghiệp điện phải trƣớc bƣớc.Để đƣa nhiệm vụ cách mạng vào thực sống.Ngày 19/5/1961 Thủ tƣớng Phạm Văn Đồng bổ nhát cuốc khởi công xây dựng nhà máy nhiệt điện ng Bí.Với giúp đỡ công nghệ, thiết bị, kỹ thuật nhà nƣớc nhân dân Liên Xô Nhà máy nhiệt điện ng Bí phân viện LêNin - Grat thiết kế với cơng suất 153 MW Gồm lị hơi, lò trung áp lò cao áp, tổ tua bin, máy phát đƣợc lắp đặt theo giai đoạn • Giai đoạn Lắp đặt hoàn chỉnh đƣa vào vận hành lò trung áp (bK3 - 15 - 30 b) hai tua bin (KT235T) hai máy phát (T2 - 12 - 2TB) 14 MW.Đƣợc khánh thành hòa lƣới điện Quốc gia phục vụ kinh tế quốc dân vào ngày 18/1/1964 • Giai đoạn Nhà máy vừa sản xuất vừa tiếp tục mở rộng đến ngày 2/9/1965 khánh thành lò số số 4.Hai máy phát điện số số nâng tổng cơng suất nhà máy lên 48 MW • Giai đoạn Trƣớc đòi hỏi điện quốc gia ngày tăng mà nhà máy điện lúc khơng thể đáp ứng đƣợc Năm 1974 Đảng phủ định mở rộng nhà máy nhiệt điện ng Bí nhằm giải trƣớc mắt địi hỏi cấp bách điện Đến ngày 3/2/1975 cắt băng khánh thành lò cao áp n (HK 20-3 suất 110 tấn/giờ) số số 6, tua bin số (TB 60 2r - 55 Mw) nâng tổng công suất nhà máy lên 98 MW • Giai đoạn Tiếp tục mở rộng nhà máy đến ngày 15/12/1977 khánh thành giai đoạn đƣa vào vận hành lò cao áp số số (6HK20 - suất 110 tấn/giờ).Tua bin số (K60 90 - 3) máy phát số (TB 60 2T - 55) Nhà máy nhiệt điện Uông Bí giữ vai trị quan trọng lƣới điện quốc gia đặc biệt hệ thống điện miền Đông Bắc Việt Nam, phục vụ đắc lực cho tam giác kinh tế Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh Với vị trí năm 1997 Chính phủ định mở rộng nhà máy điện ng Bí, nâng tổng công suất lên 490 MW, với công nghệ cao nhằm hạn chế tối đa ô nhiễm môi trƣờng Mọi thủ tục thẩm định dự án vào hoàn tất Lãnh đạo ngành điện cố gắng để sớm vào khởi công xây dựng nhà máy hoàn tất dự án vào năm 2009 1.2 ĐẶC ĐIỂM SẢN XUẤT KINH DOANH Nhà máy nhiệt điện Uông Bí nhà nƣớc phủ Liên Xơ giúp đỡ công nghệ, kỹ thuật, vật tƣ đơn vị trực tiếp thiết kế phân viện LêNin Grat Tất thiết bị đồng theo thiết kế, nói chung tỉ lệ thiết bị vật tư Liên Xô cao kế mặt kiến trúc xây dựng Trongnhững năm gần không đƣợc cấp phát sửa chữa bổ sung thay thế, thiết bị qúa già cỗi Một phần nhỏ thiết bị đƣợc thay sửa chữa, xong chƣa chiếm tỉ lệ đáng kể Một số thiết bị đặc chủng đồng theo thiết kế bắt buộc phải nhập Nga Nhỏ chổi than máy phát, tua bin Một số thiết bị cũ công nghệ lạc hậu nhƣ thông tin đo lƣờng từ xa đƣợc thay tổng đài điện tử Thiết bị tự động thay thiết bị tự động PLC, thiết bị đo lƣờng số, xong chiếm tỉ lệ chƣa đáng kể Nhiên liệu chủ yếu q trình sản xuất than Ví dụ năm 1977 lƣợng than tiêu thụ 366.327 có kèm đốt dầu FO khởi động lúc cố tắt lò Tổng dầu đốt năm 1977 865.013 tấn.Sản phẩm chủ yếu trình sản xuất điện đƣợc báo thơng qua lƣới điện Quốc gia n Trong bảng 1.1 cho biết sản lƣợng điện nhà máy năm (19911998) Ta thấy nhà máy nhiệt điện ng Bí khâu quan trọng hệ thống, với tổng công suất 153 MW cung cấp điện cho tồn khu vực đông bắc Từ 110 kv nhà máy nhiệt điện ng Bí cung cấp điện cho khu vực: Thành phố Hạ Long, Hà Tu, cẩm Phả, Mơng Dƣơng, Tiên n, Móng Cái hai đƣờng dây 110 kV đƣờng 175 176 có tổng cơng suất từ 40÷60 MW Nhà máy nhiệt điện ng Bí đƣợc nối với lƣới Quốc gia qua đƣờng dây: Đƣờng 173 174 Phả Lại Trong phƣơng thức vận hành bình thƣờng hai đƣờng dây quan trọng, thƣờng xuyên lấy điện từ hệ thống (Thanh 110 kV Phả Lại) 110 kv nhà máy nhiệt điện ng Bí để với nguồn điện phát nhà máy nhiệt điện ng Bí cung cấp cho Xi măng Hồng Thạch, E2.1 Thủy Nguyên Thép Hải Phòng, E2.2 An Lạc, E2.6 Hạ Lý nối với hệ thống (Thanh 110 kV trạm E2.1 Đồng Hòa) qua hai đƣờng dây 171 172 Bảng 1.1 Năm Sản lƣợng (MWh) Tăng trƣởng % 1991 130.884 45,5 1992 53.111 51,1 1993 52.216 96,4 1994 117.000 228,4 1995 223.574 191,0 1996 357.724 168,0 1997 540.643 143,9 1998 600.600 110,9 1.3 ĐẶC ĐIỂM TỔ CHỨC SẢN XUẤT Là doanh nghiệp thành viên trực thuộc Tổng công ty điện Lực Việt Nam với nhiệm vụ sản xuất điện cung cấp điện lên lƣới Quốc gia n Hoạt động theo quy chế phân cấp quản lý Tổng công ty điện lực Bộ máy quản lý lực lƣợng công nhân lao động đƣợc cấu tổ chức theo mơ hình sau: nhà máy đƣợc cấp bổ nhiệmmột Giám đốc phó giám đốc kỹ thuật vận hành trực tiếp quản lý phân xƣởng, ba phòng tổ trƣởng ca, cụ thể là: Phân xƣởng lò Phân xƣởng máy Phân xƣởng điện Phân xƣởng kiểm nhiệt Phân xƣởng hóa Phịng an tồn Phòng kỹ thuật vận hành Phòng đào tạo Tổ trƣởng ca n Hình 1.1.Sơ đồ cấu tổ chức quản lý nhà máy nhiệt điện Uông bí * Một phó giám đốc sửa chữa trực tiếp quản lý phân xƣởng haiphòng Phân xƣởng xây dựng Phân xƣởng nhiệt Phân xƣởng sản xuất phụ Phân xƣởng vật liệu xây dựng Phân xƣởng đúc thép n sát động Điều lƣu ý khe khí máy điện không đồng lớn máy biến áp (chỗ tiếp xúc thép) Nhƣ dịng khơng tải máy khơng đồng có giá trị lớn I0 = ( 0,3 0,5) Idm Do để giảm dịng không tải động không đồng ta phải giảm khe hở khơng khí tới mức Khi nghiên cứu đặc tính tự nhiên nhân tạo động khơng đồng nói riêng hay động điện nói chung ta thấy đặc tính có độ cứng lớn tốc độ thay đổi mơmen thay đổi Độ cứngđƣợc biểu diễn biểu thức: β = M N 3.4.2 Khởi động động không đồng 3.4.2.1 Phƣơng pháp khởi động trực tiếp Khởi động trực tiếp trình đóng động vào lƣới khơng qua thiết bị phụ Khi khởi động trực tiếp dòng động lớn, gấp dịng định mức :Ikd= (4 7) Idm Mô men khởi động nhỏ hệ số cosφ0 nhỏ (cosφ0 = 0,1 0,2) Mặt khác khởi động từ thông giảm điện áp giảm, mômen khởi động nhỏ Hình 3.11: Khởi động trực tiếp động  Ưu - Nhược điểm: Phƣơng pháp khởi động trực tiếp cho hiệu nhanh, đơn giản Tuy nhiên dòng khởi động lớn gây ảnh hƣởng đến thiết bị khác Làm cho nhiệt độ máy tăng tổn hao lớn, nhiệt lƣợng tỏa máy nhiều (máy có cơng suất lớn máy thƣờng xun phải khởi động) Dòng khởi động lớn gây sụt áp lƣới điện, gây trở ngại lớn cho phụ tải làm việc với lƣới điện Tùy dòng khởi động lớn nhƣng mômen khởi động nhỏ mà mômen 53 n cản trục động lớn dẫn tới động khơng quay dễ cháy, hỏng  Phạmvi sử dụng: Phƣơng pháp khởi động trực tiếp áp dụng cho động có cơng suất nhỏ, khởi động nhẹ (mômen cản trục động nhỏ) 3.4.2.2 Khỏi động dùng phƣơng pháp giảm dòng khởi động Dòng khởi động động đƣợc xác định biểu thức: U1 I ngm R1 R2 X1 X ' 2 (3.10) Từ biểu thức (3.10) ta rút đƣợc phƣơng pháp giảm dòng khởi động:  Giảm điện áp nguồn cung cấp  Đƣa thêm điện trở vào mạch Rôto (áp dụng động không đồng Rôto dây quấn)  Khởi động thay đổi tần số ( khởi động mềm) 3.4.2.3 Giảm điện áp nguồn cung cấp Hình 3.12: Khởi động điện kháng  Nốiđiện khảng nối tiếp vào mạch điện stato Khi khởi động mạch điện stato đặt nối tiếp điện kháng.Sau khởi động xong đóng cầu dao CD2 điện kháng bị nối ngắn mạch Do có điện áp giáng điện kháng nên điện áp khởi động đầu cực động điện nhỏ 54 n điện áp lƣới U1 Sau thêm điện kháng vào, dòng khởi động lại: Ikd =K.IL(K < 1); Ukd = k.U1; Mkd = k2.Mk (3.11) Ưu - Nhược điểm: thiết bị đơn giản, giảm dịng khởi động Mkd giảm xuống bình phƣơng lần, có kích thƣớc trọng lƣợng lớn Phạm vi sử dụng: Áp dụng động yêu cầu mômen khởi động nhỏ Sử dụng cho động không đồng Rôto ngắn mạch  Khởi động phƣơng pháp Y/A Trên hình 3.13 biểu diễn trình khởi động động phƣơng pháp đổi nối - tam giác.Phƣơng pháp áp dụng cho động vận hành bình thƣờng đấu tam giác Khi khởi động trực tiếp, động đƣợc nối (cầu dao vị trí số 2), điện áp định mức cuộn dây stato Uf nhỏ điện áp lƣới Uf = (1/ ).Ud(Y) Hình 3.13 Khởi động phƣơng pháp đổi nối - tam giác Hình 3.14 Đặc tính dịng điện khởi động Y - Sau thời gian ta chuyển cầu dao sang vị trí 1, động đƣợc nối tam giác Khi đấu tam giác điện áp định mức cuộn dây stato điện áp lƣới:Uf=U(∆).Dòng qua cuộn pha mắc kiểu tam giác bằng: I f ( ) I / I d ( ) Nhƣ vậy, với nguồn điện cho trƣớc, điện áp định mức cuộn dây stato sau khởi động (đấu sao) nhỏ làm việc (đấu tam giác) lần Do vậy, 55 n dòng qua cuộn pha đấu nhỏ đấu tam giác I f (Y ) (1 / ).I f ( ) lần / / I d ( ) (1 / ).I d ( ) Ưu - Nhược điểm: Phƣơng pháp tƣơng đối đơn giản nhung mômen giảm lần so với khởi động trực tiếp Ngồi thay đổi đột ngột cƣờng độ dịng điện chuyến từ đấu sang tam giác tác động làm bảo vệ tải ngắn mạch Phạm vi ứng dụng: Để giảm dòng khởi động trực tiếp động lớn, ta khởi động ban đầu kiểu động nối sao, động chạy đạt 75% tốc độ không đồng chuyển sang đấu tam giác Ngồi phƣơng pháp khởi động kinh điển trên, ngày để cải thiện khởi động động không đồng Rôto lồng sóc ngƣời ta cịn chế tạo động lồng sóc hai rãnh động Rơto lồng sóc rãnh sâu 3.4.2.4 Khởi động phƣơng pháp điều chỉnh điện áp Hiện thị trƣờng xuất khởi động mềm điều chỉnh điện áp, cách giảm điện áp hạn chế dòng mở máy nhờ thysisto Bộ khởi động mềm thực chất điều chỉnh điện áp xoay chiều ba pha Nó gồm có ba đơi thysisto nối song song ngƣợc Nhờ góc mởα tạo điện áp tăng dần nhờ tần số không đổi Tốc độ tăng điện áp đƣợc điều khiển bằng:  Độ lớn gia tốc động  Điều chỉnh dịng hạn chế  Hoặc hai thơng số Ƣu điểm: - Khống chế đặc tính vận hành động khởi động dừng - Bảo vệ học giảm ứng suất động dòng ban đầu, dịng điện mở từ (2-5)Idmvà mơmen mở ( 0,15 - )Mdm - Khống chế mômen tăng tốc giảm tốc độ độc lập - Thích ứng mô men động phù hợp với mô men cản tải - Giảm tồn hao công suất động - Công suất định mức động từ 2,2 đến 800 kw 56 n 3.4.2.5 Điều chỉnh động dị phƣơng pháp tần số Trƣớc cơng nghiệp điện tử cơng suất cịn chƣa phát triển mạnh việc giảm dòng khởi động động dị lồng sóc thực chủ yếu việc giảm điện áp nguồn Đây phƣơng pháp sử dụng cho hệ thống có u cầu mơmen khởi động khơng lớn điều chỉnh đơn giản nhƣ dịng khởi động lớn giá trị định mức nhiều Ngày với phát triển nghành công nghiệp điện tử, đặc biệt nghành công nghiệp điện tử công suất, việc chế tạo thành công biến tần tĩnh cho phép thực thành cơng kỹ thuật điều chỉnh phức tạp động khơng đồng Rơto lồng sóc Do hệ thống truyền động điện biến tần động Rôto lồng sóc dần ngày sử dụng phổ biến rộng rãi Bộ biến tần tĩnh việc giúp cho việc điều chỉnh tốc độ động dễ dàng, thuận tiện tiết kiệm lƣợng điện hệ thống truyền động việc ứng dụng trình khởi động động tạo phƣơng pháp khởi động lý tƣởng Phƣơng pháp khởi động tần số điều khiển đƣợc dịng khởi động mơmen khởi động động cơ, thực khởi động không đột ngột, nhằm ngăn ngừa cố gây cho thiết bị vận hành Không nhƣ phƣơng pháp khởi động khác, khởi động tần số cho ta ƣu điểm vƣợt trội: thay đổi tần số điện áp nguồn từ không đến giá trị định mức mà từ thông máy không đổi tạo mômen khởi động lớn dịng khởi động lại bé dòng điện định mức 3.4.3 Giới thiệu biến tần Bộ biến tần thiết bị thay đổi tần số.Sự thay đổi tần số phụ thuộc vào đóng mở van bán dẫn điện tử.Nói cách khác biến đổi hệ thống điều khiển.Nhiệm vụ biến đổi khác tùy thuộc vào mục đích sử dụng nhƣ biến tần nguồn dòng, biên tần nguồn áp, biến tần làm nhiệm vụ nghịch lƣu trả lƣợng lƣới Theo cách phân loại biến tần chia làm loại * BBT độc lập (BBT gián tiếp): BBT này, dòng điện xoay chiều 57 n đầu vào có tần số f1 đƣợc chỉnh lƣu thành dòng điện chiều ( f = ), lọc lại biến đổi thành dịng điện xoay chiều có tần số f Đây loại BBT đƣợc sử dụng phổ biến rộng rãi tần số f2hồn tồn khơng phụ thuộc vào f1 mà phụ thuộc vào mạch điều khiên * BBT phụ thuộc (BBT trực tiếp): biến tần loại biến đối thẳng dòng điện xoay chiều tần số f1 thành f2, không qua khâu chỉnh lƣu nên hiệu suất cao loại nhƣng việc thay đổi tần số khó khăn phụ thuộc vào tần số f1 Trên hình 3.15 biểu diễn sơ đồ chức biến tần * Bộ biến tần trực tiếp Bộ biến tần trực tiếp thực việc biến đổi trực tiếp nguồn điện xoay chiều có tần số f1 sang nguồn có tần số f2 mong muốn cách đóng cắt trực tiếp dịng điện xoay chiều tần số f1 Việc đóng cắt đƣợc thực hai nhóm biến đổi nối song song ngƣợc chiều nhƣ hình 3.16 a pha Hình 3.17 sơ đồ biến tần trực tiếp pha hình tia gồm có 18 Tiristor pha đƣợc chia làm hai nhóm Nhóm anot chung thyristo lẻ ( T1 - T3 - T5 ;T7 - T9 - T11; T13- T15 - T17) Có nhiệm vụ tạo nửa chu kỳ dƣơng điện áp Cịn nhóm catốt chung thyristo chẵn gồm ( T2 - T4 - T6 ;T8 - T10- T12; T14 T16 - T18) thực việc tạo nửa chu kỳ âm điện áp Theo biểu đồ hình 3.16 b trƣờng hợp tổng quát ta nhận thấy công suất tức thời tải biến thiên theo bốn giai đoạn: Trong khoảng có tích điện áp dịng điện có giá trị dƣơng cơng suất chạy Các nhóm chuyển mạch làm việc nhƣ chỉnh lƣu theo chiều dƣơng hay âm điện nửa chu kỳ hai khoảnh khắc, tích số điện áp dịng điện có giá trị âm cơng suất từ tải vào nguồn Các nhóm chuyển mạch làm việc chế độ nghịch lƣu Hình 3.15.Sơ đồ khối biến tần 58 n a) Bộ biến tần trực tiếp b) Bộ biến tần gián tiếp Hình 3.16 Bộ biến tần trực tiếp a ) Sơ đô chức b) Các dạng sóng lý tƣởng tải 59 n giai đoạn u i chiều biến tần làm việc chế độ chỉnh lƣu, u i ngƣợc chiều biến đổi làm việc chế độ nghịch lƣu Điều khiển biến tần trực tiếp thực chất việc cung cấp xung mồi mở thyristo (điều khiển góc mở α).Để tạo điện áp gần hình sin có biên độ mong muốn khoảng dẫn nhóm thyristo khơng cần điều chỉnh góc mở a khác Biên độ điện áp biến tần phụ thuộc vào góc mở α: U0 = 2U pha P sin P cos (p số đập mạch) Góc mở a đƣợc tạo việc so sánh hai điện áp: điện áp điều khiển điện áp đồng Hệ thống điện áp điều khiển pha xung hình sin Udk, xung hình chữ nhật xung hình tam giác cân, tất xung biến đổi với tần số f2 Tần số f2 thay đổi cách liên tục từ tới f2max Còn hệ thống điện áp ba pha đồng điện áp lệch pha với điện áp lƣới góc П/2 Mối liên hệ điện áp điều khiên điện áp nhƣ sau: giả thiết điện áp điều khiển có dạng hình sin góc mở thyristo a xuất điện áp đồng điện áp điều khiển nghĩa Umdbcosα = Umdksin(2Пf2t) = Umdksinω2t (3.12) Vậy góc mở thyristo đƣợc xác định nhƣ sau: α = arccos U mdk sin U mdb t (3.13) Ƣu điểm: điện áp tải có dạng hình sin, có hiệu suất cao, thƣờng đƣợc sử dụng hệ thống công suất lớn nhƣ cung cấp nguồn cho hệ thống tàu hỏa Nhƣợc điểm: việc thay đổi tần số diễn khó khăn tần số phụ thuộc vào tần số nguồn Điện áp chứa nhiều sóng dài dịng điện phía nguồn ln chậm pha so với điện áp Do đa số hệ thống truyền động điện động ngƣời ta sử dụng biến tần gián tiếp 60 n Hình 3.17: Bộ biến tần trực tiếp ba pha Hình 3.18: Xác định góc mở α  Bộ biến tần gián tiếp Điện áp xoay chiều tần số ( 50Hz ) đƣợc chỉnh lƣu thành nguồn chiều 61 n nhờ chỉnh lƣu ( BCL ) có điều khiển chỉnh lƣu khơng điều khiển, sau đƣợc lọc (F) đƣa vào nghịch lƣu (BNL) biến đổi thành nguồn điện áp xoay chiều ba pha có tần số biến đổi cung cấp cho động Bộ biến tần phải thỏa mãn yêu cầu sau: - Có khả điều chỉnh tần số theo giá trị tốc độ đặt mong muốn - Có khả điều chỉnh điện áp theo tần số để trì từ thông khe hở không đổi vùng điều chỉnh mômen khơng đổi - Có khả cung cấp dịng điện định mức tần số Bộ biến tần gián tiếp đƣợc chia làm hai loại: biến tần nguồn dòng biến tần nguồn áp  Bộ biến tần nguồn áp BBT nguồn áp có nguồn cấp chiêu nguồn áp, điện trở nhỏ.Dạng điện áp nguồn áp xác định dạng điện áp tải, cịn dạng dịng điện tải phụ thuộc vào thông số tải Mạch điện chiều thƣờng mắc song song với tụ điện có điện dung lớn Các mạch nghịch lƣu dùng thyristo (BJT, MOSFEST, IGBT ) để có cơng suất cao Nguyên lý hoạt động : cầu gồm hai nhóm van: nhóm anot chung ( T - T3 - T5) nhóm catot chung ( T2- T4 - T6) Giả thiết T1 nhóm anot T2 nhóm catot dang dẫn.Ngắt T1 cách mở T3.Sau mở T3 thời điểm t1 tụ C1 chuyển nạp giao động mạch T3-C1–D1–L1 - DZ1 - T3 tụ C5 mạch T3 - C3 - C5 – D1 – L1 - DZ1 - T3.Trong trƣờng hợp này, thời điểm t1 tụ điện dƣơng 1,5C nhận giá trị dịng chảy bậc từ T1, T1 ngắt đặt lên cực anot catot điện áp âm Trong khoảng thời gian td khoảng thời gian cần có để điện áp ngƣợc T1 tăng giá trị U0C1 tới Thời gian phải nhỏ thời gian trung hòa điện tử T1.Trong khoảng thời gian t1 - t2 dòng chạy qua tụ điện lớn dịng tải qua I0 62 n Hình 3.19 Bộ biến tần ba pha nguồn áp Hình 3.20 Bộ biến tần ba pha nguồn dòng Dòng điện qua IC - I0chạy qua điot phóng DZ1 khơng qua tải Tại t1 dịng IC = I0 dòng tụ điện giảm nhảy bậc xuống Từ thời điểm dòng tải gây lên lƣợng tích lũy cảm kháng tải chạy qua mạch khép kín DZ4 Bây DZ4 đóng vai trò điot Dòng I0 chạy mạch DZ4 – L1 pha A - pha C - L3 - D2 - T2 - DZ4 Nếu độ cảm kháng tải đủ lớn, lƣợng điện từ mạch vừa nói khơng phóng khoảng ω2t = П/3 Điều có nghĩa sau góc П/3 kể từ T3 dẫn lƣợng kháng 63 n đƣợc đƣa nguồn T2 ngắt DZ5 bắt đầu phân cực dẫn, dòng tải chảy theo mạch sau: DZ4 – L1 - pha A - pha C - L3 - DZ5 - U d( ) = U d( ) - DZ4.1  Bộ biến tần nguồn dịng ba pha BBT nguồn dịng có nguồn cấp chiều nguồn dòng, điện trở nguồn lớn.Dạng dòng điện nguồn dòng xác định dạng dòng điện tải, dạng điện áp tải phụ thuộc thông số tải.Mạch chiều thƣờng mắc nối tiếp với cuộn kháng có độ tự cảm lớn.Hệ thống gồm cầu chỉnh lƣu điều khiển I (hoặc không điều khiển) cầu biến tần II.Trong cầu biến tần Ti đƣợc nối thêm điot.Giả thiết mở T3, T1, D1 nhóm anot T2, D2 nhóm catot dẫn Dòng tải Id chạy qua pha A C Các tụ điện chuyển mạch Cl, C2, C3 Tại thời điểm t1 ta mở T3, thời gian ngắn t2 - t1 dòng đƣợc chuyển từ T1 sang mạch T3 C1 C3 đặt áp ngƣợc lên T1 Tại thời điểm t2 dòng Id từ mạch chiều chạy qua T3 tụ C1 điot D1 tới pha A tải Trong thời gian điot D3 không dẫn điện phân cực ngƣợc điện áp tụ điện điện áp dây UAB Với cấu trúc mạch dòng điện Id, tụ C1 C3 đƣợc chuyển nạp điện dòng Id Tại thời diêm t3 tụ C1 phóng điện, điều có nghĩa kết thúc trình ngắt T1 Điot D3 D5 chƣa dẫn dòng điện, điện áp tụ điện tiếp tục biến đồi tuyến tính (I d = const) Tại thời điểm T4 phân cực điot D3 đổi, bắt đầu dẫn điện, mạch chuyển mạch chứa tụ tƣơng đƣơng (1,5C; 2L; 2R) mạch dao động Bắt đầu giai đoạn thứ dịng chuyển mạch i k bị cƣỡng mạch dao động chạy qua điot D1 theo hƣớng ngƣợc lại với dòng ld Vậy thời gian qua pha A tải chạy dòng điện IA = Id - ik pha B dòng chạy IB = Ik Giai đoạn chuyển mạch thứ hai kết thúc ik(t5) = Id Tại thời điểm t5 kết thúc trình chuyển dịng điện từ pha A sang pha B 3.5 KẾT LUẬN Qua xem xét tìm hiểu số phƣơng pháp khởi động động không đồng ta thấy khởi động giữ vai trò quan trọng việc vận 64 n hành, sản xuất hiệu động cơ.Theo yêu cầu sản xuất động khơng đồng lúc làm việc bình thƣờng phải khởi động ngừng máy nhiều lần.Có u cầu mơ men khởi động lớn, có cần hạn chế dịng khởi động có lại cần hai Tùy theo tính chất tải tình hình lƣới điện mà yêu cầu khởi động động khác Đối với động không đồng ba pha cơng suất nhỏ khởi động cách đƣa trực tiếp điện nguồn vào động Khi khởi động, động đạt mô men quay tối đa dòng khởi động cao dòng vận hành khoảng lần, khơng ảnh hƣởng nghiêm trọng đến mạng điện cung cấp Các động khơng đồng có cơng suất lớn, khởi động có dịng khởi động lớn.Mặc dù thời gian khởi động ngắn, song đủ để làm hỏng cuộn dâyđộng làm sụt mạng điện cung cấp, gây ảnh hƣởng đến hoạt động thiết bị khác Nhìn chung động nói chung hay động không đồng khởi động ta cần xét yếu tố sau: Phải có mơ men mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính tải Dịng điện mở máy nhỏ tốt Phƣơng pháp mở máy thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắn Tổn hao công suất trình mở máy thấp tốt Nhƣ phƣơng pháp khởi động không đáp ứng đƣợc yêu cầu đặt động đáp ứng đƣợc yêu cầu lại không thỏa mãn yêu cầu Do phƣơng pháp khởi động tần số phƣơng pháp Đây phƣơng pháp đƣợc nghiên cứu ứng dụng chủ yếu thực tế ngành công nghiệp 65 n KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiều thực tế, nghiên cứu đề tài đƣợc dạy tận tình giáo Thạc Sỹ Đỗ Thị Hồng Lý em hoàn thành đồ án tốt nghiệp với đề tài:“ Tìm hiểu quy trình sản xuất điện nhà máy nhiệt điện Đi sâu nghiên cứu hệ thống máy nghiền than nhà máy nhiệt điện ng Bí" Trong đề tài em thực đƣợc nhừng nội dung sau:  Nghiên cứu quy trình sản xuất điện nhà máy nhiệt điện  Nghiên cứu hệ thống máy nghiền than  Quy trình vận hành xử lý cố hệ thống máy nghiền  Các phƣơng pháp khởi động Tuy nhiên thực tế để cải tạo hệ thống máy nghiền nhà máy không đơn giản Nó ảnh hƣởng trực tiếp tới xuất, chất lƣợng điện năng, đề tài mở hƣớng nghiên cứu cho quan tâm lĩnh vực cung cấp điện Thời gian làm tốt nghiệp giúp em nắm vững nhừng kiến thức chuyên ngành Qua em hiểu rõ công nghệ lĩnh vực tự động: cách lắp đặt, điều khiển,các bảo vệ hệ thống, thiết bị bảo vệ, nhƣ cung cấp điện Em xin chân thành cảm ơn Bộ môn Điện Công Nghiệp - Trƣờng ĐHDL Hải Phịng tạo điều kiện cho em tiếp cận với thực tế, tự học, tự làm, tự tìm hiểu đế mai có kiến thức góp phần xây dựng phát triển đất nƣớc Em xin chân thành cảm ơn Thạc Sỹ Đỗ Thị Hồng Lý tận tình hƣớng dẫn, giúp đỡ em thời gian làm đề tài tốt nghiệp 66 n TÀI LIỆU THAM KHẢO GS - TSKH Thân Ngọc Hoàn, TS - Nguyễn Tiến Ban (2007), Điều khiên tự động hệ thống truyền động điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật GS - TSKH Thân Ngọc Hoàn (2000), Máy điện, Nhà xuất xây dựng Hà Nội Ngô Hồng Quang (2003), Thiết kế cung cấp điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Nguyễn Bính ( 1996 ), Điện tử công suất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tài liệu công ty nhiệt điện ƣơng Bí (2004), Nội Nguyễn Lân Tráng (2005), Quy hoạch phát triển hệ thống điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Nguyễn Mạnh Tiến, Vũ Quang Hồi (2003), Trang bịđiện - Điện tử máy gia công kim loại, Nhà xuất giáo dục Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyền Thị Hiền (2003), Truyền động điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Lê Thành Bắc (2001), Giáotrình thiết bị điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật 10 GS - TSKH Thân Ngọc Hồn (2002), Mơ hệ thống điện từ công suất truyền động điện, Nhà xuất xây dựng 67 n