Tkc q3 chuong 16 he thong cung cap khong khi nen (rev3)

Chương 16 HỆ THỐNG CUNG CẤP KHƠNG KHÍ NÉN Tháng 10/2017 Thực hiện: Hoàng Văn Thước Kiểm tra: Đoàn Trung Tín Ngày Ký tên MỤC LỤC 2.1 TỔNG QUAN VÀ SỰ CẦN THIẾT TIÊU CHÍ THIẾT KẾ Thông số thiết kế 2.1.1 Chất lượng u cầu khơng khí nén 2.1.2 Nhu cầu khơng khí nén 2.1.3 Áp suất nhiệt độ khơng khí nén 2.1.4 Tiếng ồn 2.2 Tiêu chuẩn áp dụng 2.2.1 Tiêu chuẩn Việt Nam 2.2.2 Tiêu chuẩn quốc tế 3.1 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KỸ THUẬT Phân tích lựa chọn cơng nghệ .6 3.1.1 Lựa chọn máy nén cấu hình máy nén 3.1.2 Phân tích, lựa chọn thiết bị xử lý khơng khí nén 12 3.1.3 Bình chứa khí nén 14 3.1.4 Hệ thống đường ống khí nén 15 3.2 4.1 Sơ đồ bố trí thiết bị hệ thống khơng khí nén (P&ID) .15 TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 17 Tính tốn cơng suất hệ thống .17 4.1.1 Tổng nhu cầu khơng khí nén 17 4.1.2 Cơng suất hệ thống khơng khí nén 17 4.2 Tính tốn thiết bị xử lý khơng khí .18 4.2.1 Mấy sấy khí lọc 18 4.3 4.4 Bình chứa khí nén 19 Đường ống khí nén .20 PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện TỔNG QUAN VÀ SỰ CẦN THIẾT Khơng khí tự nhiên tồn khí bao gồm 78% Nitơ, 21% Oxy, 1% loại khí khác CO2, SO2, NOx, Argon… Khơng khí nén khơng khí tự nhiên sau nén Do đó, khơng khí nén có đặc điểm mang lượng, có khả vận chuyển (trong đường ống), lưu trữ (trong bình kín chịu áp lực) sinh cơng (khi giải nén) Trong cơng nghiệp nói chung nghành điện nói riêng, khơng khí nén sử dụng rộng rãi hầu hết hệ thống, thiết bị Hệ thống khơng khí nén dùng để cung cấp khơng khí nén cho nhu cầu: vận chuyển thiết bị theo dây chuyền; cặp giữ cố định vị trí thiết bị dây chuyền làm việc; điều khiển, dịch chuyển quay, tịnh tiến cấu chấp hành thiết bị, máy công cụ chu trình…; phun phủ sơn, loại bột, chất lỏng với nhiệt độ áp lực khác nhau; thổi rửa, làm bề mặt vật liệu máy móc, cơng cụ; sử dụng qui trình thử nghiệm, kiểm tra, v.v Sở dĩ khơng khí nén sử dụng rộng rãi lĩnh vực có ưu điểm như:  Dễ dàng lưu trữ, chứa, vận chuyển phân phối;  Đơn giản thiết kế vận hành thiết bị khí nén;  Đảm bảo vệ sinh, an toàn cho mơi trường;  An tồn sử dụng: Các thiết bị bị mài mịn có đời sống cao cố Đồng thời sử dụng khí nén an tồn nơi dễ xảy cháy nổ, khu vực nguy hiểm điện;  Kinh tế: Các thiết bị khí tự động sử dụng khí nén rẻ so với thiết bị thuỷ lực tương đương;  Tốc độ điều khiển nhanh: khơng khí nén đạt tốc độ truyền tín hiệu lên đến 70m/s, điều khiển thuỷ lực tốc độ vào khoảng 5m/s Dải áp suất phổ biến cơng nghiệp bao gồm dải sau:  Dải áp suất thấp – 10 bar: hầu hết ứng dụng công nghiệp tiểu thủ công nằm dải áp suất này;  Dải áp suất trung bình, từ 10 – 15 bar: thường sử dụng lốp xe loại xe vận tải hạng nặng thiết bị đặc biệt khác thiết kế vận hành với dải áp suất này;  Dải áp suất cao, lên đến 40 bar: thường sử dụng để khởi động động diesel cỡ lớn, thử nghiệm đường ống thổi làm bình chứa…;  Dải áp suất siêu cao, đến 400bar: thường dùng để nén loại khí đặc biệt oxy cho bình lặn, sử dụng cho cơng nghệ sản xuất thép, máy cán hạng nặng; Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 2 Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện TIÊU CHÍ THIẾT KẾ 2.1 2.1.1 Thông số thiết kế Chất lượng yêu cầu khơng khí nén Khơng khí tự nhiên chứa nhiều tạp chất bụi bẩn, nước, dầu, hydrocacbon kim loại nặng chì, cadimi, thuỷ ngân, sắt…Các tạp chất có khơng khí nén gây tác hại hệ thống dịch vụ sử dụng khơng khí nén: Các phần tử khói, bụi bẩn (solid matter particles) : Mài mịn thiết bị hệ thống khơng khí nén, có hại sức khoẻ (các dịch vụ chăm sóc sức khoẻ, thuốc, thực phẩm…) Dầu tạp chất có lẫn khơng khí nén bám bẩn đường ống, làm giảm đường kính ống, tăng trở lực đường ống, gây cản trở hệ thống băng tải, có hại sức khỏe (các dịch vụ chăm sóc sức khoẻ, thuốc, thực phẩm…) Nước/hơi ẩm khơng khí nén làm oxy hóa, ăn mịn, gây rỉ sét đường ống thiết bị hệ thống gây rò rỉ, tạo lỗ màng dầu bôi trơn, gây giảm tính cơng nghệ thiết bị, gây rị rỉ điện tiếp xúc với phần tử mang điện… Các tạp chất gây không đồng khối khí, dẫn đến việc tác động khơng khí nén lên cấu chấp hành, đo lường không đúng, làm sai lệch kết đo lường đặc tính chấp hành Tuỳ thuộc vào mục đích yêu cầu hộ tiêu thụ cụ thể khơng khí nén, hệ thống khơng khí nén trang bị thiết bị xử lý phù hợp để đảm bảo chất lượng khơng khí nén Chất lượng khơng khí nén xác định tiêu chuẩn khác Mỹ, Nhật, Châu Âu Trong phạm vi báo cáo này, tiêu chuẩn chất lượng khơng khí nén u cầu DIN ISO 8573-1 Đức đưa vào để tham khảo tiêu chuẩn sử dụng phổ biến giới Chi tiết chất lượng khơng khí u cầu theo tiêu chuẩn DIN ISO 8573-1 đưa bảng sau: Bảng Phân loại yêu cầu chất lượng khơng khí nén theo tiêu chuẩn DIN ISO 8573-1 Phân loại Nồng độ dầu lớn mg/m³ Bụi bẩn dư khí nén Kích thước phần tử m Nồng độ mg/m³ Ẩm dư khí nén Nồng độ mg/m³ Nhiệt độ điểm sương °C Theo yêu cầu người sử dụng thiết bị nhà cung cấp u cầu chất lượng khơng khí nén nghiêm ngặt so với phân loại 0,01 0,1 Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 0,1 0,003 - 70 Trang / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Phân loại Nồng độ dầu lớn Bụi bẩn dư khí nén 0,1 1 0,117 - 40 5 0,88 - 20 15 5,953 +3 25 40 10 7,732 +7 - - - 9,356 +10 Ẩm dư khí nén Trong nhà máy nhiệt điện, khơng khí nén áp dụng rộng rãi hệ thống, kể hệ thống cơng nghệ hệ thống phụ trợ Theo mục đích sử dụng yêu cầu chất lượng cấp khơng khí nén nhà máy điện (NMĐ) để tăng tuổi thọ thiết bị máy móc sử dụng khí nén, giảm chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành sữa chữa nên chia làm loại: khơng khí nén dịch vụ khơng khí nén điều khiển Khơng khí nén điều khiển dùng để điều khiển cấu chấp hành van điều khiển Thông thường tất van yêu cầu chất lượng khơng khí nén nghiêm ngặt việc lựa chọn nồng độ dầu lớn nhất, bụi bẩn dư khí nén ẩm dư khí nén tùy thuộc vào yêu cầu loại van chất lượng khơng khí nén lựa chọn phụ theo van (đối tượng sử dụng) yêu cầu chất lượng không khí nén nghiêm ngặt Khơng khí nén dịch vụ chủ yếu đáp ứng yêu cầu xịt rửa, làm bề mặt vật liệu, vận hành nâng hạ, vận chuyển thiết bị, vật liệu nhà máy, sơn, phủ bề mặt thiết bị Do yêu cầu chất lượng khơng khí nén khơng cao nên cần xử lý sơ nồng độ dầu bụi bẩn khí nén 2.1.2 Nhu cầu khơng khí nén Tất nhu cầu hệ thống khơng khí nén nhà máy bao gồm tổng nhu cầu không khí nén cung cấp cho dịch vụ khơng khí nén cung cấp cho điều khiển trình bày sau Khơng khí nén điều khiển nhà máy cung cấp khơng khí nén điều khiển cho hệ thống sau đây:  Hệ thống đo lường điều khiển lò hơi;  Hệ thống đo lường điều khiển tuabin;  Hệ thống vận chuyển tro bay;  Hệ thống FGD;  Hệ thống CEMS;  Hệ thống xử lý nước;  Hệ thống xử lý nước thải; Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp không khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện  Hệ thống sản xuất hydro;  Hệ thống lấy mẫu;  Hệ thống xử lý nước ngưng;  Phịng thí nghiệm hóa học;  Bơm chân không;  Hệ thống điều khiển cho hệ thống phụ trợ;  Hệ thống châm clo;  Các thiết bị khác Hệ thống khí nén dịch vụ cung cáp khí nén để khởi động, vận hành bảo trì hệ thống Khí nén dịch vụ cung cấp khí cho hạng mục sau đây:  Hệ thống lấy mẫu than tinh;  Hệ thống vận chuyển than;  Hệ thống đo lương điều khiển lò  Thiết bị gia nhiệt;  Thiết bị gia nhiệt kiểu khí khí;  Hệ thống xử lý nước ngưng;  Hệ thống xử lý nước- xử lý nước thải;  Phịng thí nghiệm;  Hệ thống châm hóa học;  Hệ thống châm clo;  Hệ thống lấy mẫu;  Hệ thống vận chuyển tro bay;  Các hệ thống khác 2.1.3 Áp suất nhiệt độ khơng khí nén Áp suất khơng khí nén Áp suất làm việc hệ thống cung cấp khơng khí nén thơng số quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn công nghệ hệ thống Do đó, Việc lựa chọn áp suất làm việc cần phải xem xét đầy đủ nhiều khía cạnh khác Lựa chọn áp suất làm việc cao tiêu tốn thêm nhiều lượng, cịn lựa chọn áp suất làm việc thấp khơng đáp ứng yêu cầu vận hành Như vậy, ta phải liệt kê đầy đủ áp lực làm việc hệ thống, thiết bị, máy công cụ mà ta có, sau lựa chọn áp lực làm việc Nếu dải áp lực làm việc thiết bị mà chênh lớn, phải lựa chọn, sử dụng máy nén làm Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện việc với mức áp suất khác thêm tăng áp Không nên điều chỉnh để lấy áp suất làm việc thấp từ nguồn máy nén áp lực cao lãng phí lượng Trong nhà máy nhiệt điện, áp suất làm việc (Plv) thiết bị thường không vượt - bar Nhiệt độ khơng khí nén Nhiệt độ khơng khí nén phải ý Nếu nhiệt độ cao làm cháy dầu bôi trơn, ảnh hưởng đến hiệu suất, công suất máy nén Khi bị nén, khơng khí tăng nhiệt độ gắn liền với tăng áp suất Nhiệt độ cuối lần nén phụ thuộc vào yếu tố như: nhiệt độ đầu vào, đặc tính khí, q trình làm mát khí Nhiệt độ cuối phụ thuộc vào tỷ số nén m ( m = P2/P1) 2.1.4 Tiếng ồn Khi vận hành, máy nén phát tiếng ồn với cường độ lên đến 85dB cao vị trí có nhiều máy nén vận hành Do đó, máy nén cần phải có biện pháp giảm âm Thông thường, người ta thường dung vật liệu cách âm sợi bơng khống, vật liệu xốp chống cháy để bọc thiết bị 2.2 Tiêu chuẩn áp dụng 2.2.1 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2289 – 1978: Quá trình sản xuất Yêu cầu chung an toàn – Manufacturing processes – General safety requirements TCVN 6155 – 1996: Bình chịu áp lực-yêu cầu kỹ thuật an toàn lắp đặt, sử dụng, sửa chữa – Pressure vessels – Safety engineering requirements of erection, use, repair TCVN 6156 – 1996: Bình chịu áp lực-yêu cầu kỹ thuật an toàn lắp đặt, sử dụng, sửa chữa – Phương pháp thử - Pressure vessels – Safety engineering requirements of erection, use, repair Testing method TCVN 8366 – 2010: Yêu cng, sửa chữa – Phương pháp thử - Pressure vessels – Safety engineering requireme 2.2.2 Tiêu chuẩn quốc tế Tiêu chuẩn DIN  DIN ISO 8573-1: Tiêu chuẩn chất lượng khơng khí nén yêu cầu  DIN 51506: Tiêu chuẩn môi chất làm mát máy nén khí  DIN 2440, 2441, 2442: Tiêu chuẩn áp dụng cho thiết kế, chế tạo kiểm tra cho loại ống thép  DIN 1786 , DIN 1754: Tiêu chuẩn áp dụng cho thiết kế, chế tạo kiểm tra cho loại ống đồng Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn công trình Nhà máy Nhiệt điện Tiêu chuẩn ISO  ISO 2604 ISO 7005/1: Tiêu chuẩn áp dụng cho thiết kế, chế tạo kiểm tra bình chứa  ISO 2604 ISO 7005/1: Tiêu chuẩn áp dụng cho thiết kế, chế tạo kiểm tra cho loại ống thép Các tiêu chuẩn khác  Viện tiêu chuẩn Hoa Kỳ (ANSI)  Hiệp hội thí nghiệm vật liệu Hòa kỳ (ASTM)  Tài liệu kỹ thuật cẩu trục - Trang 410  Tiêu chuẩn đường ống nhà máy điện ASME B31.1  Tiêu chuẩn lò bình chứa áp lực ASME chương – VIII, Phần –  Tiêu chuẩn chất lượng khơng khí nén điều khiển ISA S7.3 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 3.1 3.1.1 Phân tích lựa chọn cơng nghệ Lựa chọn máy nén cấu hình máy nén Lựa chọn máy nén Máy nén khí sử dụng dịch vụ nhà máy nhiệt điện có loại sau: máy nén ly tâm làm việc theo nguyên lý khí động học loại máy làm việc theo nguyên lý thể tích máy nén trục vít, máy nén piston, máy nén rơto cánh trượt, … Bảng Kiểu So sánh ưu nhược điểm số loại máy nén Ưu điểm Nhược điểm Máy nén Dãi công suất máy nén rộng từ 15m3/p – Cấu tạo phức tạp, khó ly tâm 3000 m3/p, lưu lượng, áp suất cao vận hành sửa chữa Suất tiêu thụ lượng máy nén loại nằm từ 5,7 đến 7,1 kW/m3 /phút Tuy nhiên, ưu điểm có tải hệ thống ổn định Máy nén khí ly tâm phải hoạt động với cơng suất gần với công suất thiết kế Chúng không nên sử dụng hệ tiêu thụ có nhu cầu dao động Máy nén Gồm có loại: máy nén plunger, máy piston nén crosshead (theo hành trình cấu piston - trục khuỷu); đơn đa cấp nén Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Tuy nhiên máy nén nhiều cấp phức tạp cấu tạo, khó vận hành, sửa chữa Trang / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Kiểu Thiết kế chuẩn công trình Nhà máy Nhiệt điện Ưu điểm Hiệu suất, áp suất cao (loại đa tầng cánh), nhiệt độ đầu thấp có làm mát trung gian, tiết kiệm lượng máy nén cấp Máy nén piston có số ưu điểm sau:  Đáp ứng yêu cầu điều kiện làm việc không liên tục, dao động lớn  Khi yêu cầu lưu lượng không khí nén nhỏ: máy nén piston kinh tế máy nén trục vít  Áp suất nén cao hơn: dải 8, 10, 15, 30, 35 bar Máy nén loại xi lanh đứng: Không phát sinh ứng suất piston vành piston khối lượng Diện tích lắp đặt nhỏ Máy nén loại xi lanh ngang: Lực trọng lực tác dụng lên piston thấp Máy nén loại V, W, L-type: Cân học tốt, yêu cầu diện tích lắp đặt nhỏ Nhược điểm Máy nén khí piston tuổi thọ thấp ma sát nên thường xuyên phải tiến hành đại tu, để đảm bảo lưu lượng khí, giảm lượng dầu bị Lượng dầu bị lớn Máy nén Máy nén trục vít có ưu điểm chung Máy nén trục vít có trục vít sau: nhược điểm chung  Làm việc khơng có ma sát, làm việc sau: êm khe hở hai trục vít  Dải áp suất làm đỉnh nhỏ tuổi việc khơng cao thọ cao, chi phí bảo trì thấp loại máy nén khác  Hiệu suất làm việc đầy tải cao máy nén trục vít cấu tạo theo  Khó khăn nguyên lý ăn khớp trục vít vận hành trạng với qua cặp hay vài thái tải (load cặp bánh ăn khớp nên máy có peak) thể làm việc với số vòng quay cao  So với máy nén với số vòng từ 3000 vòng/phút trở khí piston, máy lên trí lên đến 15.000 nén khí trục vít có vịng/phút Thêm vào đó, máy có tỉ giá thành cao, đầu số nén cao với mức cực đại 25, tư ban đầu lớn hiệu suất lưu lượng tăng theo  Các trục vít yêu thời gian 1,4m/phút lên tới cầu độ xác 60m/phút cao nên khó chế  Cấu tạo gọn nhẹ, dễ di chuyển tạo sửa chữa, Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Kiểu Máy nén roto cánh trượt (máy nén ly tâm) Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Ưu điểm Nhược điểm khơng cần phải có đế đặc biệt địi hỏi thợ sửa hoạt động Thêm vào đó, máy vận chữa phải có tay hành ổn định, khơng dao động nghề cao để xử lý khí thốt, rung động cố kỹ thuật tiếng ồn nhỏ Ngồi ra, loại máy nén Máy nén có dầu: khí khơng bị nóng hoạt  Chất lượng khơng động so với loại máy nén khí khí nén đầu khác thấp có dầu  Cơng bảo trì, chi phí vận hành máy theo nén khí trục vít thấp Máy nén khơng dầu : Máy nén có dầu:  Cấu tạo phức tạp  Hiệu suất máy nén có dầu cao hơn máy nén có khơng dầu có dầu làm kín khe dầu tăng hiệu hở cặp trục vít suất nén, khe hở bánh  Nhiệt độ đầu khí nén nhỏ nhỏ có thêm máy nén không dầu chuyển đổi tốc độ  Cấu tạo đơn giản máy nén quay không dầu  Giá thành rẻ máy nén không  Giá thành cao máy nén có dầu dầu cấu tạo phức tạp Máy nén không dầu :  Chất lượng khơng khí nén dầu cao khơng có dầu theo Làm việc khơng ma sát tuổi thọ cao, làm việc êm , khí đầu đều, cân bằng, khơng dao động, diện tích u cầu nhỏ, giá thành bảo trì thấp Hiệu suất thấp chi phí bảo trì lớn bị mài mịn cạnh q trình vận hành u cầu độ kín khít giá thành chế tạo cao Tồn lực ly tâm lực dọc trục nên lực tác dụng ổ lăn phúc tạp Máy nén trục vít, piston máy nén ly tâm thường sử dụng nhà máy nhiệt điện Cả ba loại máy nén có ưu khuyết điểm Từ bảng cho thấy việc lựa chọn loại máy nén cho loại nhu cầu khác để đạt hiệu kĩ thuật kinh tế phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau: Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện  Khi nhu cầu khơng khí nén thay đổi với biên độ lớn, máy nén cần đáp ứng khả vận hành không liên tục, thay đổi yêu cầu lưu lượng khơng khí nén nhỏ Trường hợp máy nén piston phù hợp  Khi nhu cầu không khí nén ổn định khơng có trạng thái dao động, xung xảy áp dụng nhu cầu với thiết bị có độ nhạy cảm cao, hệ số sử dụng thường xuyên cao (UR lớn) vận hành tải sở yêu cầu lưu lượng khí vừa Máy nén trục vít nên lựa chọn  Khi nhu cầu khơng khí nén ổn định, hệ số sử dụng thường xuyên cao (UR lớn) vận hành tải sở yêu cầu lưu lượng khí lớn Máy nén ly tâm nên lựa chọn Đối với nhà máy nhiệt điện đốt than với áp suất làm việc khoảng bar nhu cầu tiêu thụ trải cho nhiều hạng mục nhỏ máy nén trục vít, làm mát nước, có dầu khơng dầu thường lựa chọn để linh hoạt cho trình sử dụng Các phương pháp làm mát máy nén Trong trình hoạt động máy nén khí, nhiệt lượng liên tục sinh ma sát đầu nén khí Nếu nhiệt độ cao làm cháy dầu bôi trơn, ảnh hưởng đến hiệu suất, công suất máy nén Do khơng khí nén cần phải làm mát trung gian (nếu hai cấp nén trở lên) trước khỏi máy nén Về bản, có hai phương thức làm mát chủ yếu cho máy nén khí là:  Làm mát gió;  Làm mát nước Bảng phân tích so sánh hai phương thức làm mát Bảng Các phương án làm mát máy nén Yếu tố Làm mát gió Làm mát nước Mơ tả Phương pháp sử dụng quạt gió để đẩy gió làm mát thổi qua đầu nén qua tản nhiệt giàn làm mát để làm giảm nhiệt độ dầu nước tuần hồn khí nén Tiếp đó, dầu nước hạ nhiệt độ đưa trở lại bình đựng dầu đầu nén để tiếp tục bôi trơn hấp thụ nhiệt lượng sinh máy quay lại giàn làm mát để tiếp tục chu trình làm mát bình Nước làm mát mạch kín (nước khử khống) bơm tuần hoàn vào thiết bị trao đổi nhiệt ống đồng, nơi dầu tuần hồn khí nén chạy qua Dầu hấp thụ nhiệt lượng sinh từ đầu nén qua trao đổi nhiệt bị nước hấp thụ nhiệt lượng đưa dầu nhờ lưu thơng liên tục nước làm mát Dầu tuần hồn làm mát quay lại bình chứa dầu tiếp tục vịng tuần hồn Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Yếu tố Làm mát gió Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Làm mát nước thường Ưu điểm Máy nén khí làm mát gió Thích hợp cho nơi có mơi có cấu gọn nhẹ, có tính trường khói bụi, nhiệt độ mơi động cao trường cao Tấn suất vệ sinh hệ thống tản nhiệt thấp Tận dụng hệ thống nước làm mát mạch kín Nhược điểm Trong trình vận hành phải Cồng kềnh máy nén khí làm thường xuyên vệ sinh giàn tản mát gió máy nén khí nhiệt làm mát nước yêu cầu Phụ thuộc nhiều vào điều kiện phải có hệ thống bơm bốn khơng khí xung quanh, thích nước tuần hồn làm mát theo hợp với nơi bụi bẩn, máy nhiệt độ xung quanh thấp (dưới 40 độ C) Mỗi phương pháp làm mát máy nén khí có ưu nhược điểm riêng nhiên NMĐ thường làm nước tận dụng hệ thống nước làm mát mạch kín Phân tích, lựa chọn cấu hình trạm máy nén Để đảm bảo nhà máy vận hành ổn định liên tục, hệ thống cung cấp khơng khí nén cần thiết kế có tính đến yếu tố dự phịng trường hợp có cố hỏng hóc thiết bị Đối với dự án NMĐ, có ba loại cấu hình thường xem xét đáp ứng yêu cầu 2x100%, 3x50% 4x33% Mỗi loại cấu hình có ưu, nhược điểm riêng nêu bảng bên STT Bảng Bảng phân tích lựa chọn cấu hình 2x100%, 3x50% 4x33% Yếu tố Cấu hình 2x100% Cấu hình 3x50% Cấu hình 4x33% Nhu cầu Phù hợp với nhu cầu Phù hợp với nhu cầu Phù hợp với nhu cầu khơng khí khơng khí nén nhỏ khơng khí nén vừa khơng khí nén lớn nén lúc hệ tiêu thụ lúc hệ tiêu thụ Lúc hệ tiêu ít, tải dao động vừa, tải dao động thụ nhiều, nhiều máy nâng cao hiệu không lớn nên số nén nhỏ có lợi q trình vận lượng máy nén không mặt kinh tế Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 10 / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện STT Yếu tố Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Cấu hình 2x100% hành máy nén Cấu hình 3x50% Cấu hình 4x33% cần nhiều khơng q trình vận hành, q để nâng cao hiệu bảo trì, bão dưỡng trình vận hành Yêu cầu Vận vận hành hành thường Vận hành thường Do hệ thống có nhiều xuyên công suất xuyên công suất máy nén nên việc vận máy nén vận hành máy nén hành linh hoạt tải đỉnh trì mức tải 50% Khi hệ thống vận hành với tải thấp, chạy máy tải đỉnh máy lại dừng Điều kiện làm việc khơng liên tục dao động lớn Khả Khả dự phòng Khả dự phòng Khả dự phòng dự phòng 100% nên hệ thống 50% nên hệ thống vận 33% nên hệ thống vận hành ổn định, an hành tương đối ổn vận hành không ổn toàn định an toàn định an toàn cấu hình 2x100% 3x50% Chi phí đầu Do khả dự phòng Khả dự phòng Do khả tư ban đầu/ có cố 100% 50% vận hành phí đầu tư cao dự phí phịng có cố khơng cao chi thấp 33% phí Tuy nhiên chi phí vận phí bảo trì, bảo dưỡng đầu tư thấp hành, bảo dưỡng thấp không cao Tuy nhiên số lượng máy nén nhiều làm tăng chi phí đầu tư Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 ban đầu, Trang 11 / 22 bảo Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện STT Yếu tố Cấu hình 2x100% Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Cấu hình 3x50% Cấu hình 4x33% dưỡng sửa chữa Trên phân tích yếu tố ảnh hưởng để lựa chọn cấu hình phù hợp hệ thống cung cấp khơng khí nén Tùy theo điều kiện vận hành dãi công suất hệ thống mà lựa chọn cấu hình cho phù hợp, bên cạnh cần xét đến yếu tố kinh tế 3.1.2 Phân tích, lựa chọn thiết bị xử lý khơng khí nén Như phân tích mục trên, dịch vụ yêu cầu áp dụng NMĐ, thiết bị xử lý đầu khơng khí nén xem xét lắp đặt sau Bộ lọc Các lọc thường lắp hệ thống khơng khí nén mà độ tinh khiết khơng khí địi hỏi cao Chức lọc lọc bụi, lọc dầu hạt rắn lơ lửng khơng khí có kích thước nhỏ.Bộ lọc thường gồm có lọc trước (lọc thơ) lọc sau (lọc tinh) Bố trí hai lọc thiết bị sấy khơ khơng khí Tùy thuộc, vào u cầu chất lượng khơng khí nén mà ta lắp lọc thơ hay lọc tinh Có giá trị cần lưu ý lựa chọn lọc hiệu suất lọc tổn thất áp lực qua lọc Hiệu suất lọc () giá trị tính tốn sở nồng độ bụi vào lọc:  = 100 – (C1/C2×100) Trong :  hiệu suất lọc (%) C1 nồng độ bụi đầu vào (g/m³) C2 nồng độ bụi đầu (g/m³) Chênh áp: chênh áp suất đầu đầu vào lọc Giá trị chênh áp có giá trị giới hạn nhà sản xuất đưa Thông thường, lọc mới, chênh áp khoảng từ 0,02 – 0,2 bar tuỳ thuộc vào loại khác Chênh áp tăng lên theo thời gian vận hành bụi bẩn thu giữ đường ống Giá trị giới hạn chênh áp kinh tế cho phép khoảng 0,6 bar Khi chênh áp vượt giá trị cho phép, lọc cần phải làm thay phận Bộ lọc thơ thường lọc phần tử có kích thước lớn 3µm, hiệu suất tách lọc đạt 99,99% tổn thất áp suất > 0,03bar Chúng hoạt động theo nguyên lý bề mặt Vật liệu tiêu chuẩn làm phần tử lọc là: đồng thiếc nung thiêu kết, polyetilene cao phân tử, gốm thiêu kết, sợi đồng thau thiếc lớp giấy cen-lu-lô Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 12 / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Bộ lọc tinh cấu tạo từ lớp vật liệu hình thành từ sợi, thớ rối, phức tạp xoắn vào cách ngẫu nhiên Giữa lớp vật liệu có hệ thống đường thông khe hở dạng ma trận dịng khí qua Vật liệu làm lọc sợi tổng hợp borrosilicate, sợi kim loại sợi tổng hợp Bộ lọc tinh lọc phần tử có kích thước lớn 0.01µm, hiệu suất lọc đạt 99,999% Tổn thất áp suất > 0,1bar Bảng STT Các thơng số lọc tinh lọc thô Mô tả Chênh áp (bar) Hiệu suất lọc (%) Kích cỡ phần tử lọc (m) Dầu (mg/m³) Bộ lọc thô > 0,03 99,99 >3 Không lọc Bộ lọc tinh > 0,1 99,9999 > 0,01 > 0,01 Từ thông số trên, kết hợp với yêu cầu chất lượng khơng khí nén, lọc thơ lọc tinh áp dụng cho hệ thống khí nén điều khiển Với khơng khí nén cung cấp cho dịch vụ lọc thơ áp dụng Bộ sấy khơ Các phương pháp sấy khơ khơng khí nén phổ biến sau:  Phương pháp ngưng tụ (condensation): tách ẩm/nước cách giảm nhiệt độ xuống nhiệt độ điểm sương + Ưu điểm : Luôn trì điểm sương định khoảng 20C, chi phí đầu tư thấp, chi phí bảo dưỡng thấp, dễ vận hành, dễ sửa chữa máy sấy khí làm việc ổn định + Nhược điểm : Nhiệt độ điểm sương thấp khoảng 10C, yêu cầu nhiệt độ điểm sương nhỏ làm cho trao đổi nhiệt khí – khí đóng băng Khả tách ẩm không tốt phương pháp hấp thụ phương pháp khếch tán Một số máy sấy kiểu ngưng tụ có vấn đề rị rỉ mơi chất lạnh  Phương pháp thấm hút bề mặt (absorption): tách ẩm/nước (sấy khô) nguyên lý thấm hút + Ưu điểm : Phương pháp cho phép áp suất đọng sương thấp, khơng đổi đạt điều kiện vận hành Năng lượng dùng để thực trình hút ẩm thấp Khả tách nước khỏi khí nén đạt tới mức 99,99% + Nhược điểm : Chi phí đầu tư ban đầu cao, vật liệu hấp thụ cần bổ sung thay theo thời gian, tổn thất khí nén lớn (khoảng 15- 20% nhu cầu khơng khí khơ ban đầu khơng sử dụng nhiệt để tự hồn ngun), cấu tạo phức tạp tốn điện ( sử dụng phương pháp hoàn nguyên điện trở để gia nhiệt) Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 13 / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn công trình Nhà máy Nhiệt điện  Phương pháp khuyếch tán (diffusion): Hơi ẩm thấm qua màng nhờ chênh lệch áp suất nước khí khác khơng khí + Ưu điểm : Phương pháp cho phép áp suất đọng sương thấp, không đổi khoảng -410C Khả tách nước khỏi khí nén đạt tới mức 99,99% Không yêu cầu cung cấp lượng, dễ dàng lắp đặt vào đường ống khí nén phù hợp khu vực hẻo lánh, cháy nổ, môi trường đông lạnh + Nhược điểm : Phương pháp không phù hợp để tách ẩm công suất lớn Các phương pháp gắn liền với công nghệ khác trình bày hình vẽ Bảng Sơ đồ cơng nghệ sấy khơ khơng khí nén phổ biến Do chất lượng khơng khí nén u cầu hộ tiêu thụ nhà máy điện không cao, đó, máy nén nhà máy điện thường áp dụng phương pháp sấy ngưng tụ với máy sấy làm lạnh (refrigeration) với ưu điểm kinh tế (đây phương pháp kinh tế hầu hết phương án trên), tách lọc tốt (100% phần tử rắn nước lớn 3µm loại bỏ, tổn thất áp lực thấp khoảng 0,2bar) 3.1.3 Bình chứa khí nén Nhiệm vụ bình chứa khơng khí nén tích trữ lượng khơng khí nén đủ cung cấp cho nhu cầu, mặt khác điều hoà áp lực, tách nước ngưng ổn định lưu lượng khơng khí cung cấp Để bình chứa tách ẩm tốt, diện tích bố trí nhỏ bình chứa hình trụ đứng, làm thép bon thép hàn lựa chọn Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 14 / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện 3.1.4 Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Hệ thống đường ống khí nén Vật liệu ống hệ thống đường ống phân phối khí nén phải đáp ứng số yêu cầu sau:  Chống tình trạng ăn mịn, khơng bị rỉ sét, cáu cặn  Làm việc môi trường nhiệt độ, áp suất vận hành cao  Tổn thất áp lực đường ống thiết bị phụ trợ phải thấp  Việc lắp đặt phải có chi phí thấp (tối ưu chiều dài hệ thống…) Vật liệu đường ống khơng khí nén làm thép mạ kẽm, thép đúc, thép không gỉ, ống đồng, ống nhựa tuỳ vào vị trí, mơi chất, u cầu thiết bị làm việc Tiêu chuẩn áp dụng cho thiết kế, chế tạo kiểm tra: ISO 2604 ISO 7005/1, DIN 2440, 2441, 2442 (cho loại ống thép) DIN 1786, DIN 1754 (cho ống đồng) Vật liệu đường ống nước làm mát khơng khí nén làm thép mạ kẽm tương đương Áp lực làm việc thiết kế kg/cm², áp lực tĩnh lớn kg/cm² Vận tốc nước ống không vượt m/s 3.2 Sơ đồ bố trí thiết bị hệ thống khơng khí nén (P&ID) Hệ thống khơng khí nén đầy đủ nhà máy điện cho hai phần hệ thống điều khiển dịch vụ bao gồm thiết bị sau: máy nén, bình chứa, sấy, lọc dầu (oil aerosol filter), lọc bụi (air line fỉne filter), đường ống phụ kiện để cung cấp không khí nén cho nhu cầu đo lường, điều khiển dịch vụ Việc bố trí thiết bị hệ thống gia đoạn quan trọng, địi hỏi phải tích lũy nhiều kinh nghiệm, kiến thức lý thuyết sáng tạo Bố trí thiệt bị hệ thống hợp lý đảm bảo hệ thống vận hành với độ tin cậy cao hơn, an toàn tăng tuổi thọ thiết bị hệ thống Trong NMĐ có hai cách bố trí phổ biến sau:  Bình chứa khí nén bố trí sau sấy khơ, lọc bụi bẩn lọc dầu gọi bình chứa khơ khơng khí nén xử lý ẩm trước vào bình chứa;  Bình chứa khí nén bố trí trước sấy khơ, lọc gọi bình chứa ướt khơng khí nén từ máy nén khơng khí bảo hịa Bảng phân tích ưu nhược điểm hai cách bố trí trên, ưu điểm cách bố trí nhược điểm cách bố trí ngược lại Bảng So sánh ưu nhược điểm hai cách bố trí bình chứa khơng khí nén Cách bố trí Bình chứa ướt Ưu điểm Bộ sấy khơ lọc nhỏ gọn cấu Hệ thống cung cấp khơng tạo bình chứa khí nén kiểu trụ khí nén cho hộ tiêu thụ Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp không khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Bình chứa khơ Trang 15 / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Cách bố trí Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Bình chứa ướt Bình chứa khơ đứng, khơng khí nén từ máy nén có chứa hạt ẩm, dầu với vận tốc lớn vào bình chứa va đập vào thành bình, làm dịng khí nén đổi hướng, động năng, hạt ẩm, dầu rơi xuống đáy bình ổn định, an tồn Bộ sấy khơ làm việc ổn định khơng xảy trường hợp tải Tăng tuổi thọ thiết bị xử lý khơng khí nén bình chứa bố trí phía trước giúp điều hịa áp lực hệ thống, ổn định lưu lượng khơng khí cung cấp Nhược điểm Khả cung cấp khơng khí nén cho hệ tiêu thụ không tin cậy, không an tồn trường hợp sấy khơ, lọc, hệ thống đường ống van gặp cố Tuổi thọ thiết bị xử lý khơng khí nén không cao Công suất sấy khô lọc dầu lớn Do sấy khơ lọc lớn Khi nhu cầu khơng khí nén điều khiển tăng đột biến, sấy khô phải làm việc tải Từ bảng so sánh bố trí bình chứa khơng khí nén ta thấy cách bố trí có ưu nhược điểm riêng, để tận dụng ưu điểm khắc phục nhược điểm cách bố trí bình chứa khơng khí nén ta kết hợp hai cách bố trí lại với sau:  Bố trí bình chứa khí nén (bình chứa ướt) sau khơng khí nén khỏi máy nén Bình chứa ướt khơng có tác dụng để dự trữ khí nén cho hệ thống, mà bình đệm, giảm xung khí nén tách phần ẩm trước qua thiết bị lọc, máy sấy,…qua tăng tuổi thọ thiết bị Cơng suất bình chứa ướt trường hợp tính tốn sở lưu lượng thời gian đóng-mở (on/off) cho phép máy nén khí theo quy định nhà sản xuất thường khơng q lớn  Bố trí bình chứa khơng khí nén (bình chứa khơ) phía sau sấy khí nén lọc Bình chứa khơ đóng vai trị dự trữ khí nén cho hoạt động nhà máy Cơng suất bình chứa khơ phụ thuộc vào lưu lượng khí nén điều khiển thời gian dự trữ cần thiết theo yêu cầu hợp đồng Dưới sơ đồ bố trí sơ cho thiết bị theo phương án đề xuất bên trên: Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 16 / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 4.1 4.1.1 Tính tốn cơng suất hệ thống Tổng nhu cầu khơng khí nén Tổng nhu cầu cho khơng khí nén cho nhà máy điện tổng nhu cầu khơng khí nén điều khiển (Ti) dịch vụ (Ts) có xem xét đến hệ số vận hành đồng thời T = Ti.n + Ts.m Hệ số vận hành không đồng hệ số thực nghiệm nhà sản xuất, chế tạo vận hành đưa sách hướng dẫn họ Hệ số tùy thuộc vào hệ tiêu thụ khí nén điều khiển hay khí nén dịch vụ Với khí nén điều khiển thường có hệ số đồng thời lớn khí nén dịch vụ Tổng nhu cầu khơng khí nén phải xác định điều kiện vận hành nhà máy khởi động, vận hành bình thường dừng máy Dưới số chế độ vận hành thường gặp nhà máy sử dụng để xác định nhu cầu tiêu thụ khí nén:  Trường hợp 1: tổ máy vận hành tổ khởi động;  Trường hợp 2: tổ vận hành;  Trường hợp 3: tổ máy vận hành tổ máy dừng 4.1.2 Cơng suất hệ thống khơng khí nén Từ tổng nhu cầu khơng khí nén (T) trên, ta xác định cơng suất hệ thống khơng khí nén sở xét thêm số hệ số sau: Tổn thất ( l - losses %) Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 17 / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Tổn thất dò rỉ, ma sát xuất hầu hết phần hệ thống khơng khí nén van, mặt bích vít nối, đường xả, mối hàn lắp đặt không chuẩn sấy, lọc thiết bị dịch vụ khác Khi thiết kế hệ thống khơng khí nén mới, cho phép tổn thất lên xấp xỉ – 10 % tổng nhu cầu khơng khí nén (T) tuỳ thuộc vào qui mô hệ thống lớn hay nhỏ Với hệ thống cũ, cho phép tổn thất lên tới 25% Đối với hệ thống khơng khí nén nhà máy điện, l thường chọn 10% Đối với trường hợp sử dụng sấy khí loại hút ẩm, khơng gia nhiệt cần thêm lượng khí tái sinh cho chất hút ẩm Lượng khí khoảng 15% – 20% (hệ số a) tổng lượng khí đầu vào máy sấy tùy thuộc dải công suất nhà sản xuất Hệ số sử dụng đề xác định tổng lượng khí nén đầu vào cần thiết qua sấy khí Từ làm sở để xác định tổng nhu cầu khơng khí nén Như vậy: T = [Ti/(1-a)].n + Ts.m Dự trữ mở rộng (r - reserves %) Sự tiêu thụ khơng khí nén thường ước định theo nhu cầu Tuy nhiên kinh nghiệm nhu cầu hệ thống thường tăng sau đó, dù hay nhiều, tuỳ thuộc vào kế hoạch mở rộng, phát triển nhu cầu sau lớn hay nhỏ Cho phép dự phòng lưu lượng lên đến 100% Đối với hộ tiêu thụ nhà máy điện, r thường chọn 25-30% Dự trữ lỗi tính toán (e - margin for error %) Mặc dù cẩn thận tính tốn, số tổng nhu cầu khơng khí nén bị tính sai số thông tin ban đầu không rõ ràng nói Để dự phịng điều này, cho phép dự phòng lưu lượng – 15% Đối với hộ tiêu thụ đa dạng phức tạp nhà máy điện, e thường chọn 15% Sau xác định hệ số, từ tổng nhu cầu khơng khí nén (T) ta có tổng nhu cầu khơng khí nén hiệu chỉnh sau: Tm = T×(1 + l + r + e) Giá trị Tm giá trị cuối để đưa vào lựa chọn hệ thống máy nén khí 4.2 4.2.1 Tính tốn thiết bị xử lý khơng khí Mấy sấy khí lọc Công suất sấy khô phải đáp ứng mức tiêu thụ lớn khơng khí nén cho điều khiển với chất lượng khơng khí nén theo u cầu hệ tiêu thụ Khơng khí nén điều khiển u cầu tính tốn dựa tổng cầu khí nén điều khiển lớn với hệ số dự phòng định cho rò rỉ khoảng 10% Đối với trường hợp máy sấy khí loại hút ẩm, khơng gia nhiệt, cần có thêm lượng khí tái sinh cho chất hút ẩm, lượng khí khoảng 15% – 20% tổng lượng khí đầu vào máy sấy tùy thuộc công suất nhà sản xuất Công suất lọc lựa chọn dựa lượng khơng khí nén qua lọc Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp không khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 18 / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Tổn thất áp lực qua thiết bị máy sấy lọc tùy thuộc vào nhà sản xuất, thông thường không q 0.5 bar 4.3 Bình chứa khí nén Thể tích bình chứa phụ thuộc vào loại máy nén, lưu lượng khí, áp lực làm việc máy nén Áp suất bình chứa: vào áp lực làm việc lớn máy nén Pmax, ta lựa chọn áp lực cho bình chứa, tối thiểu lớn Pmax = bar Công thức tổng quát để xác định thể tích bình chứa sau: V = V60×(Tm/Vo) – (Tm/Vo)²)/Al×(Pmax – Pmin) Trong đó:  V: Thể tích bình chứa khơng khí nén (m³)  Vo: Lưu lượng khơng khí nén máy nén (m³/phút)  Tm: Nhu cầu không khí nén (m³/phút)  Pmax: Áp suất lớn (áp suất lơn dừng làm việc) máy nén (bar)  Pmin: Áp suất nhỏ (áp suất nhỏ đóng máy) máy nén (bar)  ∆p: Chênh lệch áp suất mức Pmax – Pmin Ở máy nén trục vít ∆p = 0,5 – bar, máy nén piston Pmax ≥ 20% Pmin Pmin cao áp suất Plv, khoảng 0,5 bar áp suất làm việc thiết bị  Al: Chu kỳ động cho phép (lần/giờ) Công thức giản lược để xác định thể tích bình chứa:  Với máy nén piston: V = (V0×15)/(Al×∆p)  Với máy nén trục vít: V = (V0×5)/(Al×∆p) Giá trị tốc độ chu kỳ động cho phép máy nén (Al): Giá trị chu kỳ động số chu kỳ quay động đơn vị thời gian Giá trị chu kỳ động cho phép liên quan đến khái niệm thời gian chờ (Idle times – ti) thời gian làm việc (running time – tr ) máy nén Thời gian chờ máy nén (Idle times – ti) thời gian mà máy nén không vận hành để cấp khơng khí nén cho hệ thống, lượng khơng khí nén tiêu thụ hệ thống thời gian lấy từ bình chứa áp suất bình chứa giảm từ áp suất Pmax xuống đến áp suất Pmin Công thức xác định thời gian chờ máy nén (td) sau : ti = V×(Pmax – Pmin)/Tm Thời gian làm việc (running time – tr ) máy nén thời gian máy nén làm việc để bù đắp lại lượng khơng khí nén tiêu thụ áp suất (tăng từ Pmin lên Pmax) Công thức xác định thời gian làm việc (running time – tr ) máy nén sau : Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 19 / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện tr = V×(Pmax – Pmin)/(Vo – Tm) Tốc độ chu kỳ động lớn phụ thuộc vào công suất động truyền động Động truyền động gặp cố hư hỏng nến giá trị bị vượt Dựa vào hai khái niệm trên, ta có tính tốn để xác định giá trị tốc độ chu kỳ động cho phép theo công thức sau : Al = 60/(ti + tr) (lần/giờ) Dựa vào công thức này, ta đưa bảng lựa chọn nhanh giá trị Al dựa công suất điện động sau: Bảng Giá trị tốc độ chu kỳ động cho phép máy nén (Al) STT Công suất điện động (KW) Al (lần/phút) – 4.5 30 11 – 22 25 30 – 55 20 65 – 90 15 110 – 160 10 200 – 250 Theo kinh nghiệm nhà sản suất, tỉ lệ lưu lượng khơng khí nén máy nén (V0) với thể tích bình chứa (V) sau:  Máy nén piston: Do đặc tính q trình nén khơng ổn định, máy nén piston yêu cầu cần thể tích bình chứa V = V0  Máy nén trục vít: Với đặc tính q trình nén ổn định liên tục thể tích bình chứa nhỏ V = V0/3 4.4 Đường ống khí nén Đường kính khí nén tính tốn dựa theo cơng thức đây: D 4Q v3600 Trong đó: m3 ) cơng suất hệ thống h - Q( - v(m / s) vận tốc khí nén ống Vận tốc được lựa chọn tiêu chí kinh nghiệm, đảm bảo tính kinh tế, an tồn tổn thất tối ưu Thông thường vận tốc đưa tiêu chuẩn thiết Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 20 / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện kế dạng khuyến cáo, kiến nghị Đối với mơi chất khơng khí nén nhà máy điện, số tiêu chuẩn kiến nghị mức không nhỏ 10 - 15m/s Bảng Đường Ống Nghĩa Vận tốc khí nén đường ống để tham khảo Kính Danh Lưu lượng khí nén kiến nghị Vận tốc khí nén ống ½ inch (12 mm) 20,9 m3/h (59 lb/h) 4,2 m/s (14 ft/s) ¾ inch (20 mm) 42,64 m3/h (120 lb/h) 5,2 m/s (17 ft/s) inch (25 mm) 85,27 m3/h (240 lb/h) 6,3 m/s (21 ft/s) 1½ inch mm) 255,8 m3/h (730 lb/h) 8,5 m/s (28 ft/s) inch (50 mm) 496,1 m3/h (1.400 lb/h) 10 m/s (33 ft/s) inch (75 mm) 1.434 m3/h (4.070 lb/h) 13 m/s (43 ft/s) inch mm) (100 2.946 m3/h (8.400 lb/h) 16 m/s (52 ft/s) inch mm) (125 5.194 m3/h (14.800 lb/h) 18 m/s (60 ft/s) inch mm) (150 8.450 m3/h (24.000 lb/h) 20 m/s (67 ft/s) inch mm) (200 1.783 m3/h (51.000 lb/h) 25 m/s (81 ft/s) 10 inch (250 mm) 32.558 m3/h (92.000 lb/h) 28 m/s (93 ft/s) 12 inch (300 51.438 (40 Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp không khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 m3/h 32 m/s (104 ft/s) Trang 21 / 22 Tổng Công Ty Phát Điện Công ty Cổ phần Tư vấn Xây dựng Điện Đường Ống Nghĩa mm) Kính Danh Lưu lượng khí nén kiến nghị Thiết kế chuẩn cơng trình Nhà máy Nhiệt điện Vận tốc khí nén ống (148.000 lb/h) Ghi chú: giá trị lưu lượng khí nén bảng (m3/h) tương ứng điều kiện áp suất nhiệt độ làm việc Tuy nhiên, nhà máy nhiệt điện có nhiều hộ tiêu thụ khí nén với áp suất nhiệt độ làm việc khác nên thơng thường nhu cầu khí nén chuyển đổi điều kiện bình thường Nm3/h (O0, 1,013bar) để thuận tiện cho việc tính tốn cơng suất máy nén khí Cơng thức chyuyển đổi sau: Trong đó: QN, PN, TN – Lưu lượng, áp suất nhiệt độ khí nén điều kiện normal QO, PO, TO – Lưu lượng, áp suất nhiệt độ khí nén điều kiện operation PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tài liệu thiết kế kỹ thuật Nhà máy điện Vĩnh Tân 4, Tập 4, Chương Hệ thống khơng khí nén hệ thống phụ trợ khác [2] Các Quy chuẩn, Tiêu chuẩn Việt Nam liên quan [3] Các tiêu chuẩn Quốc tế liên quan Quyển 3, Chương 16 – Hệ thống cung cấp khơng khí nén Ấn 3, tháng 10/2017 Trang 22 / 22