Nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị đo đạc thông số dùng cho ngành điện

Bộ công thơng viện nghiên cứu điện tử, tự động, tin học hóa Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ năm 2007 nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị đo đa thông số dùng cho ngành điện Chủ nhiệm đề tài: lê mạnh hùng 6938 04/8/2008 hà nội - 2007 B CÔNG TH NG VI N NC I N T , TIN H C, T NG HOÁ o0o BÁO CÁO K T QU TH C HI N TÀI C P B 2007 NGHIÊN C U, THI T K CH T O THI T B O A THÔNG S DÙNG CHO NGÀNH I N! n v chù trì: Vi n NC i n t , Tin h c, T ng hoá Ch nhi m tài: Lê M nh Hùng Vi n NC i n t , Tin h c, T ng hoá Các thành viên tham gia: 1. Lê Anh Tu n Vi n NC i n t , Tin h c, T H 2. V Công Chi n Vi n NC i n t , Tin h c, T H 3. Bùi c Trí Vi n NC i n t , Tin h c, T H 4. T Ng c Hà Vi n NC i n t , Tin h c, T H 5. Lê Thanh H i Vi n NC i n t , Tin h c, T H Hà N i, 11/2007 M M c c l l c c Ph n 1. T ng quan 6 1. C s pháp lý, xu t x c a tài 6 1.1. C s pháp lý 6 1.2. Xu t x c a tài 6 2. Tính c p thi t và m c tiêu nghiên c u c a tài 6 2.1. Tính c p thi t 6 2.2. M c tiêu nghiên c u 7 3. i t ng, ph m vi và n i dung nghiên c u 7 3.1. i t ng, ph m vi 7 3.2. N i dung nghiên c u 7 3.2.1. T ng quan v nhà máy nhi t i n 8 3.2.1.1. Gi i thi u v nhà máy 8 a) Chu trình chính c a h i và n c 8 b) Chu trình nhiên li u (than) 9 3.2.1.2. T ng quan v lò 9 a) Lò 9 b) H th ng khói, gió 12 c) H th ng nghi n nhiên li u 13 d) B s y không khí 14 e) H th ng th i b i 15 f) H th ng d u t lò 17 g) H th ng x lý n c 18 h) H th ng kh l u hu nh (FGD) 20 i) H th ng th i x 21 3.2.1.3. T ng quan v turbine 22 a) Turbine 22 b) H th ng n c ng ng 25 c) H th ng n c c p 26 d) H th ng n c tu n hoàn 26 e) H th ng d u thu l c 27 f) H th ng d u bôi tr n, d u chèn 28 g) H th ng khí ph c v , khí o l ng 28 3.2.1.4. T ng h p m t s thông s o chính trong nhà máy i n 29 3.2.2. Ph ng pháp o các thông s trong nhà máy i n 30 3.2.2.1. o nhi t 30 a) C m bi n nhi t i n tr 30 b) C m bi n c p nhi t ng u 32 c) o nhi t b ng diot và tranzito 33 3.2.2.2. o áp su t ch t l u 34 a) C m bi n áp su t b ng bi n thiên tr kháng 34 b) C m bi n áp su t b ng bi n thiên i n dung 36 c) C m bi n áp su t b ng bi n thiên t c m 36 d) C m bi n áp su t b ng hi u ng áp i n 36 e) C m bi n áp su t b ng dao ông c i n 37 3.2.2.3. o l u l ng ch t l u 38 a) L u l ng k t i n 38 b) L u l ng k c dùng chuy n i i n 39 c) L u l ng k kh i l ng nhi t 40 3.2.2.4. o t c ch t l u 40 a) o t c dùng dây và màng m ng 40 b) o t c dùng ion 41 c) o t c dùng chén bán c u và cánh qu t 41 d) o t c dùng siêu âm 42 3.2.2.5. o m c 42 a) Ph ng pháp siêu âm o m c 42 b) Ph ng pháp phao n i, ph ng pháp th dây m xung 43 c) o m c b ng áp su t 45 d) o m c b ng áp su t (gây ra hi n t ng n i b t) 46 e) Ph ng pháp i n dung o m c 48 3.2.2.6. o rung, gia t c 48 a) C m bi n o t c rung 48 b) o gia t c áp i n 49 c) o gia t c áp tr 49 3.2.2.7. ô m 50 a) m k i n ly 50 b) m k h p th 51 c) m k bi n thiên tr kháng 52 d) m k ng ng t 53 e) Tính n ng ch y u c a m t s c m bi n m 54 3.2.3. Thi t k thi t b o (Ký hi u PM07) 55 3.2.3.1. t v n 55 3.2.3.2. Thi t k ph n c ng thi t b 58 a) Kh i x lý trung tâm (CPU) 59 b) Kh i u vào t ng t (AI) 62 c) Kh i l c và chuy n i tín hi u dòng/áp (IFV) 63 d) Kh i u vào s (DI) 64 e) Kh i u ra s (DO) 65 f) Kh i ngu n (Power) 66 3.2.3.3. Thi t k ph n m m cho thi t b 66 a) c s li u t ADC 69 b) L y trung bình s li u 69 c) Hàm c phím 69 d) Quét hi n th 69 e) Tính toán s li u o 69 f) Hàm ki m tra password tr c khi vào cài t thi t b 69 4. T ng quan tình hình nghiên c u trong và ngoài n c 70 4.1. Tình hình nghiên c u trong n c 70 4.2. Tình hình nghiên c u ngoài n c 70 4.2.1. Nhóm các thi t b thu c th h các thi t b t ng t 70 4.2.2. Nhóm các thi t b thu c th h các thi t b s 70 4.2.3. M t s thi t b o do các hãng n c ngoài ch t o 71 4.2.3.1. Thi t b o nhi t 72 a) Thi t b o nhi t 2 kênh 72 b) Thi t b o nhi t 6 kênh 73 4.2.3.2. Thi t b o v n t c 74 4.2.3.3. Thi t b o gia t c 75 Ph n 2. Th c nghi m 76 1. Ph ng pháp ti n hành nghiên c u 76 2. Thi t b , d ng c , nguyên v t li u và hoá ch t s d ng cho nghiên c u 76 3. K t qu th c nghi m 76 3.1. Tài li u h ng d n s d ng thi t b PM07 76 3.1.1. Gi i thi u thi t b 76 3.1.2. Các thao tác v i thi t b 77 3.1.2.1. M t tr c c a b ch th và phím ch c n ng 77 3.1.2.2. Tr ng thái ch th 77 3.1.3. S k t n i ph n c ng 81 3.1.3.1. J c c m Bus l ng 81 3.1.3.2. J c c m trên kh i x lý trung tâm 81 a) J c 25 chân c k t n i v i b ch th và phím ch c n ng 81 b) J c 9 chân c cho truy n thông và n p ch ng trình 82 3.1.3.3. J c c m trên kh i u vào t ng t 82 3.1.3.4. J c c m trên kh i l c và chuy n i dòng/áp 82 a) J c 15 chân c cho tín hi u vào dòng 4-20mA 82 b) J c 15 chân cái cho tín hi u ra áp 83 3.1.3.5. J c c m trên kh i u vào s 83 3.1.3.6. J c c m trên kh i u ra s 83 3.1.4. Giao th c truy n thông 83 3.1.4.1. Thi t l p c u hình truy n thông 83 3.1.4.2. nh d ng khuôn m u d li u truy n thông 83 3.1.4.3. H l nh truy n thông 85 a) L nh c thông s 85 b) L nh ghi thông s 85 c) B ng mã l nh c/ghi 86 3.2. K t qu th nghi m thi t b PM07 86 3.2.1. Th nghi m t ng kh i (module) 87 3.2.1.1. Th nghi m kh i ngu n (Power) 87 a) i n áp +5V digital 87 b) i n áp +5V communication 87 c) i n áp +15V analog 88 d) i n áp -15V analog 89 e) i n áp +24V 89 3.2.1.2. Th nghi m kh i u vào t ng t (AI) 90 3.2.1.3. Th nghi m kh i l c và chuy n i tín hi u dòng áp (IFV) 91 3.2.2. Th nghi m thi t b o sau ghép n i các kh i (module) 92 3.2.3. Th nghi m thi t b o v i transmitter và phát chu n sensor 94 3.2.4. Th nghi m thi t b o o nhi t 95 3.2.4.1. o nhi t phòng t i Trung tâm C&I! 95 3.2.4.2. o nhi t v máy phát i n 96 3.3. M t thí d v vi c s d ng thi t b ng d ng vào H th ng giám sát và i u khi n sach Hydro cung c p làm mát máy phát! 96 3.3.1. Mô t h th ng 96 3.3.2. S h th ng 98 3.3.3. S k t n i thi t b PM07 vào i u khi n h th ng 99 3.3.4. Mô t i u khi n 101 Ph n 3. K t lu n và ki n ngh 102 1. K t lu n 102 2. Ki n ngh 102 Ph n 4. Tài li u tham kh o 103 Ph n 5. Ph l c I 104 1. Gi i thi u s m ch các kh i (module) c a thi t b 104 1.1. Kh i x lý trung tâm (CPU) 104 1.2. Kh i u vào t ng t (AI) 107 1.3. Kh i l c và chuy n i tín hi u dòng/áp (IFV) 109 1.4. Kh i u vào s (DI) 111 1.5. Kh i u ra s (DO) 113 1.6. Kh i ngu n (Power) 115 1.7. Kh i hi n th và bàn phím 117 1.8. Bus l ng 118 2. Gi i thi u 1 s linh ki n s d ng 120 2.1. Vi i u khi n 89S8252 120 2.2. ADC MCP3208 121 2.3. RTC DS1307 123 2.4. SERIAL EEPROM 24C256 125 K K ý ý h h i i u u v v à à v v i i t t t t t t - NMN : Nhà máy nhi t i n - NMT : Nhà máy thu i n - TBA: Tr m bi n áp - TE: Turbine End - CE: Collector End - C CH: B chuy n i chu n hoá tín hi u o l ng - K L: B khu ch i o l ng - PM07: Ký hi u tên thi t b o a thông s - PTN: Phòng thí nghi m P P h h n n 1 1 . . T T n n g g q q u u a a n n 1 1 . . C C s s p p h h á á p p l l ý ý , , x x u u t t x x c c a a t t à à i i 1 1 . . 1 1 . . C C s s p p h h á á p p l l ý ý - C n c Ngh nh s 55/2003/N -CP ngày 28 tháng 5 n m 2003 c a Chính ph quy nh ch c n ng, nhi m v , quy n h n và c c u t ch c c a B Công nghi p; - C n c Quy t nh s 419/TTg ngày 21 tháng 7 n m 1995 c a Th t ng Chính ph v c ch qu n lý các ho t ng nghiên c u khoa h c và phát tri n công ngh ; - C n c Ngh nh s 81/2002/N -CP ngày 17 tháng 10 n m 2002 c a Chính ph quy nh chi ti t thi hành m t s i u c a Lu t Khoa h c và Công ngh ; - C n c Quy t nh s 3474/ Q -BCN ngày 05 tháng 12 n m 2006 v vi c giao k ho ch KHCN n m 2007; - C n c vào H p ng nghiên c u khoa h c và phát tri n công ngh s 142.07RD/H -KHCN ngày 6 tháng 02 n m 2007 gi a B Công th ng và Vi n NC i n t , Tin h c, T ng hoá. 1 1 . . 2 2 . . X X u u t t x x c c a a t t à à i i Xu t phát t nhu c u th c t trong quá trình tham gia th c hi n các h p ng v i ngành i n, chúng tôi nh n th y r ng: trong các nhà máy i n (thu i n, nhi t i n), tr các nhà máy i n m i c xây d ng thì h u h t các nhà máy i n do Nga (Liên Xô c ) xây d ng tr c ây (vào nh ng n m 80, 90 c a k niên tr c) các thi t b ã tr lên khá c và l c h u (công ngh s d ng là th h analog). Ph n l n trong s thi t b o và i u khi n ó ã h h ng ho c gây ra sai s khá l n. Ph ng án nghiên c u, thi t k , ch t o các thi t b o a thông s thay th t ng ph n và ti n t i hoàn thi n h th ng o l ng i u khi n toàn b nhà máy c chúng tôi xu t d a trên nh ng thông tin có c ó. 2 2 . . T T í í n n h h c c p p t t h h i i t t v v à à m m c c t t i i ê ê u u n n g g h h i i ê ê n n c c u u c c a a t t à à i i 2 2 . . 1 1 . . T T í í n n h h c c p p t t h h i i t t Hi n nay vi c v n hành nhà máy i n c ch y u d a trên kinh nghi m và d a vào y u t con ng i. i u ó v a làm lãng phí m t l ng nhân l c khá l n, v a không m b o v k thu t, v a không hi u qu v kinh t . Qua tìm hi u các thông tin trên m ng internet và trao i v i các cán b t i các nhà máy i n c và m i, chúng tôi c bi t: các thi t b o và i u khi n nhà máy i n hi n nay c các hãng s n xu t trên th gi i ch t o theo công ngh m i (công ngh s , vi x lý) ho t ng khá t t. Tuy nhiên giá thành là khá cao, n u nh mua n l ho c ngay c khi có d án thay th ng b . ng th i, ta c ng không th c s ch ng c hoàn toàn v k thu t, c ng nh công ngh m i khi x y ra s c . 2 2 . . 2 2 . . M M c c t t i i ê ê u u n n g g h h i i ê ê n n c c u u Thi t b o a thông s dùng trong ngành i n, c hi u trong các nhà máy i n (nhi t i n, thu i n) và tr m bi n áp. Tuy nhiên do gi i h n v kinh phí c ng nh th i gian, tài t p trung nghiên c u, thi t k ch t o thi t b o các thông s trong nhà máy nhi t i n. M t s thông s o trong ó c ng phù h p v i nhà máy th y i n và tr m bi n áp. M c tiêu c a tài là nghiên c u, thi t k ch t o thi t b o các thông s sau: - Nhi t 0 o C - 1300 o C - Áp su t 25 kg/cm 2 - 200 kg/cm 2 - i n áp 0.5 kV - 11.00 kV qua TU - Dòng i n 100 A - 3000 A qua TI - T c 1000 - 3000 v/p - Kh i l ng 500 - 4000 kg Các thông s o là các thông s quan tr ng, c s d ng nhi u nh t trong nhà máy nhi t i n. Qua các thông s o mà thi t b c a tài o c, nhóm th c hi n tài s c g ng hoàn thi n thi t b có th o, i u khi n m t quá trình (chu trình) nào ó trong nhà máy. C ng thông qua vi c th c hi n tài, chúng tôi có i u ki n tìm hi u và m nh d n ký k t m t s h p ng v i các công vi c khá ph c t p trong nhà máy nhi t i n. Ch ng h n nh : - H p ng i tu toàn b cân than nh p (thay th u cân, ch nh nh h th ng cân b ng). - H p ng s a ch a h th ng i u khi n th i b i lò 6 dây chuy n 2. - H p ng s a ch a, thay th h th ng giám sát và i u khi n làm s ch khí hydro cung c p làm mát máy phát. 3 3 . . i i t t n n g g , , p p h h m m v v i i v v à à n n i i d d u u n n g g n n g g h h i i ê ê n n c c u u 3 3 . . 1 1 . . i i t t n n g g , , p p h h m m v v i i Nh tên ã ng ký Nghiên c u, thi t k ch t o thi t b o a thông s ng d ng cho ngành i n! ã bao hàm i t ng, ph m vi nghiên c u c a tài. Các chi ti t c th s c trình bày trong các m c khác nhau c a báo cáo. 3 3 . . 2 2 . . N N i i d d u u n n g g n n g g h h i i ê ê n n c c u u Trên c s các m c tiêu ra, tài ti n hành các n i dung nghiên c u, thi t k và ch t o sau: - Tìm hi u t ng quan v nhà máy nhi t i n, các chu trình o l ng, i u khi n trong nhà máy. T ó a ra k t lu n v các thông s o quan tr ng và c s d ng nhi u nh t trong nhà máy nhi t i n. - Tìm hi u v ph ng pháp o các thông s c s d ng trong nhà máy. - L a ch n và xu t thi t k ph n c ng. - Thi t k , ch t o ph n c ng cho thi t b . - Thi t k , xây d ng ph n m m. - L p t, hoàn thi n và th nghi m trong PTN. 3 3 . . 2 2 . . 1 1 . . T T n n g g q q u u a a n n v v n n h h à à m m á á y y n n h h i i t t i i n n 3 3 . . 2 2 . . 1 1 . . 1 1 . . G G i i i i t t h h i i u u v v n n h h à à m m á á y y a a ) ) C C h h u u t t r r ì ì n n h h c c h h í í n n h h c c a a h h i i v v à à n n c c Hình 1.T ng quan chu trình nhi t chính c a nhà máy Chu trình nhi t c a nhà máy nhi t i n là chu trình khép kín c a h i và n c. H i n c sau khi sinh công t ng cánh cu i c a turbine h áp c i xu ng bình ng ng. H i i vào trong bình ng ng nh h th ng n c tu n hoàn i trong các ng (hình ch U) gia nhi t b m t làm cho h i trong bình ng ng t l i thành n c. N c sau khi ra kh i bình ng ng s vào u hút b m ng ng, b m ng ng b m lên kh khí qua gia nhi t h áp. N c ng ng i trong ng ng c a bình gia nhi t h áp, s c gia nhi t b ng h i c a trích turbine h áp. N c sau khi qua các bình gia nhi t h áp ã c t ng nhi t lên cao. Sau khi qua bình gia nhi t h áp s n bình kh khí. bình kh khí, n c s c kh i các khí có nh h ng n s phá hu và n mòn kim lo i, " N c sau kh khí s n u hút c a b m c p, sau khi ra kh i b m c p n c i qua 2 van i u ch nh, s i u ch nh l u l ng n c sao cho phù h p v i t i c a lò. N c sau van i u ch nh s i qua gia nhi t cao áp, ây n c l i c gia nhi t m t l n n a t ng nhi t . B hâm LÒ B quá nhi t Máy phát Bình ng ng Kh khí B m ng ng 2 van c p n c Gia nhi t cao Gia nhi t h [...]... h th ng là cung c p n c làm mát cho bình ng ng chính ki u b m t và x n c ra sông Ngoài ra còn cung c p n c cho các h th ng sau: - Cung c p n c làm mát cho các bình trao i nhi t làm mát cho các thi t b - Cung c p n c cho h th ng n c thô và x lý n c - Cung c p n c cho h th ng clo hoá - Cung c p n c cho các b làm mát d u bôi tr n và thu l c b m tu n hoàn - Cung c p n c cho h th ng r a l i H th ng n c... ng Ngu n c p h i cho ejector l y t h th ng h i t dùng c a kh i N c ng ng chính c a turbine dùng làm môi ch t làm s ch cho các b làm mát ejector ng x ng c a ejector c a v bình x ng c) H th ng n c c p H th ng n c c p nh m cung c p n c cho lò h i, v i vi c nh n n c ng ng c gia nhi t t bình kh khí Các b m v n chuy n n c c p i qua các bình gia nhi t cao áp gia nhi t cho n c, và c p n c cho lò h i ng m c... h th ng h p th Các qu t c n i v i h th ng FGD b ng ng ng liên thông Vùng tháp h p th có m t h n c r a cho thi t b kh m H này cung c p n c cho h th ng r a thi t b kh m trong tháp h p th , làm ngu i máy nén khí, thông r a ng ng và cung c p n c ph c v cho toàn b h th ng kh l u hu nh Các máy nén khí c s d ng cung c p m t l ng khí c n thi t cho quá trình oxy hoá canxi sunfua thành canxi sunphat (th ch... thành 3 nhóm - 6 b m th i x - 2 ng ng th i x n i t u y c a các nhóm b m t i h x và các van liên thông - 4 b m t ng c p n c y cho ph u x , ph c v thoát x c 2 lò h i và cho r a ng ng th i x các b m th i x - 4b mt i cung c p n c cho máng chèn ph u x và b sung liên t c cho ph u x - 2 b m chèn cung c p n c chèn cho các b m th i x , máy p x , … - 1 b m th i n c ng th i n c ng t tr m b m th i x 3.2.1.3 T... khoáng, n c c b m n c kh khoáng b m v b d tr n c kh khoáng và c c p b sung cho lò h i B n c thô, ngoài vi c l y n c c p cho b l ng ra, n c thô còn cl y i ph c v n c công nghi p B n c trong, ngoài vi c l y n c c p cho h th ng kh khoáng ra, n c trong còn c l y i ph c v n c làm mát t dùng, tr m c u ho , vào h th ng x lý n c sinh ho t cho toàn nhà máy H th ng x lý n c có th c chia ra thành các ph n chính... y không khí ki u quay (thu c lo i ng) Ki u t nh: C u t o g m các ng ho c a c s p x p sao cho lu ng khói i qua m t bên c a b m t a ho c ng trong khi lu ng không khí i qua m t khác Nhi t l ng c truy n qua b m t a ho c ng cho nên nhi t khói gi m và nhi t gió t ng B s y không khí c s p x p liên thông hai chi u sao cho t n d ng nhi t t i a c a khói Ki u ng: B s y không khí ki u quay, c u t o kh i g m nhi... c p h i cho b quá nhi t trung gian c a lò h i H th ng tái nhi t l nh d n h i tr c ti p t u ra c a turbine cao áp, t i u vào b quá nhi t trung gian Nó c ng tr c ti p a h i cao áp i t t t h th ng h i chính t i b quá nhi t trung gian H th ng tái nhi t l nh có b trí thi t b gi m ôn h i i u ch nh h i u ra b quá nhi t trung gian Nó còn cung c p h i cho bình gia nhi t cao và h th ng h i t dùng Các thông s... trích t ng t nhau cung c p h i trích t turbine cho các bình gia nhi t H th ng h i trích cung c p h i t các c a trích turbine và h th ng tái nhi t l nh cho các bình gia nhi t làm t ng nhi t n c c p cho lò h i, làm t ng hi u su t chu trình nhi t c trang b h th ng d u bôi tr n/d u chèn và d u thu l c H th ng Turbine d u bôi tr n/d u chèn cung c p d u bôi tr n cho các g i turbine-máy phát và chèn khí hy ro... phòng liên ng u hút c a b m ng ng c u vào r n c a bình ng ng c dùng b m n c ng ng t bình ng ng ra c p cho b làm B m ng ng mát ejector, làm mát h i chèn, làm mát n c ng và a n c ng ng qua các bình gia nhi t h vào kh khí Ngoài ra nó còn cung c p n c cho h th ng gi m ôn ng i t t h áp, h th ng làm mát h i thoát vào turbine h áp, gi m ôn h i t dùng, … Ejector: m b o hút không khí và nh ng ch t khí không ng... B l c Tháp trao i Anion B n c l c Tháp kh CO2 B d tr n c trong Tháp trao i Cation B d tr n c kh khoáng m b o vi c v n hành an toàn, yêu c u v ch t l ng n c dùng cho lò h i khá ch t ch và ph i t các ch tiêu quy nh c a nhà ch t o Vi c dùng n c s ch cho lò h i nh m m c ích ch ng s óng c n trong bao h i, các dàn ng sinh h i, b quá nhi t, ch ng n mòn kim lo i lò h i và turbine, … Vi c x lý n c c chia làm: . thơng viện nghiên cứu điện tử, tự động, tin học hóa Báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ năm 2007 nghiên cứu, thiết kế chế tạo thiết bị đo đa thông số dùng cho ngành điện Chủ. o0o BÁO CÁO K T QU TH C HI N TÀI C P B 2007 NGHIÊN C U, THI T K CH T O THI T B O A THÔNG S DÙNG CHO NGÀNH I N! n v chù trì: Vi n NC i n t , Tin h c, T ng hoá. c dùng chuy n i i n 39 c) L u l ng k kh i l ng nhi t 40 3.2.2.4. o t c ch t l u 40 a) o t c dùng dây và màng m ng 40 b) o t c dùng ion 41 c) o t c dùng chén bán c u và cánh qu t 41 d) o t c dùng