Nghiên ứu công nghệ và điều khiển hệ thống nước làm mát turbine của nhà máy nhiệt điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THÀNH CHUNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NƯỚC LÀM MÁT TURBINE CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2018 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17057204843691000000 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THÀNH CHUNG NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG NƯỚC LÀM MÁT TURBINE CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã số: 15BKTN-TB-01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN: GS.TSKH.VS NGUYỄN VĂN MẠNH Hà Nội, 2018 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ iv LỜI CẢM ƠN vi LỜI CAM ĐOAN vii PHẦN MỞ ĐẦU 1 Lý lựa chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu 3 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 4 Phƣơng pháp nghiên cứu 5 Bố cục đề tài Tổng quan tài liệu nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN,HỆ THỐNG TUABIN VÀ THIẾT BỊ PHỤ 1.1 Tổng quan chung nhà máy nhiệt điện 1.2 Nguyên lý hoạt động nhà máy nhiệt điện 1.3 Chu trình nhiệt nhà máy nhiệt điện 14 1.4 Hệ thống Tuabin thiết bị phụ 14 1.4.1 Tuabin 14 1.4.2 Hệ thống nƣớc ngƣng 18 1.4.3 Hệ thống nƣớc cấp 20 1.4.4 Hệ thống nƣớc tuần hoàn 21 1.4.5 Hệ thống bình gia nhiệt cao áp - hạ áp 23 1.4.6 Thiết bị khử khí (Bình khử khí) 23 1.4.7 Hệ thống dầu bôi trơn, dầu chèn tua bin 24 1.4.8 Hệ thống dầu thuỷ lực 24 1.4.9 Hệ thống chèn tua bin, hệthống tự dùng Hệ thống chèn tua bin: 24 1.4.10 Thiết bị trở trục 25 1.4.11 Hệ thống van điều chỉnh, van stop 25 i 1.5 Kết luận chƣơng 25 CHƢƠNG HỆ THỐNG BÌNH NGƢNG VÀ HỆ THỐNG BƠM NƢỚC NGƢNG CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 27 2.1 Hệ thống bình ngƣng 27 2.1.1 Giới thiệu chung bình ngƣng 27 2.1.2 Thơng số kỹ thuậtchính bình ngƣng 36 2.2 Hệ thống bơm nƣớc ngƣng 38 2.2.1 Tổng quan hệ thống bơm nƣớc ngƣng 38 2.2.2 Đặc tính kỹ thuật 40 2.3 Kết luận 41 CHƢƠNG MƠ HÌNH HĨA CÁC KHÂU CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH MỨC NƢỚC BÌNH NGƢNG, TỔNG HỢP THAM SỐ BỘ ĐIỀU CHỈNH BẰNG PHƢƠNG PHÁP KINH ĐIỂN 42 3.1 Hệ thống điều khiển mức nƣớc bình ngƣng 42 3.2 Mơ tả tốn học hệ thống điều khiển mức bình ngƣng 43 3.2.1 Đặt toán 43 3.2.2 Mơ tả tốn học cho thành phần hệ thống điều khiển mức nƣớc bình ngƣng nhà máy nhiệt điện 45 3.2.2.1 Xây dựng cấu trúc hệ thống điều khiển mức nƣớc bình ngƣng 45 3.2.2.2 Hàm truyền thành phần hệ thống 46 3.2.2.3 Đối tƣợng mức nƣớc bình ngƣng 52 3.3 Hàm truyền hệ thống 54 3.4 Thiết kế điều khiển mức nƣớc bình ngƣng 55 3.5 Kết luận 56 CHƢƠNG TỔNG HỢP THAM SỐ BỘ ĐIỀU CHỈNH BỀN VỮNG TỐI ƢU CHO MỨC NƢỚC BÌNH NGƢNG SỬ DỤNG PHẦN MỀM CASCAD 57 4.1 Nội dung ý nghĩa phần mềm CASCAD 57 4.2 Thiết kế tối ƣu bền vững hệ điều khiển tầng phần mềm CASCAD 57 ii 4.2.1 Nguyên lý tổ chức tổ hợp 60 4.2.1.1 Cấu trúc chƣơng trình 60 4.2.2.2 Những chức CASCAD 62 4.2.3 Thiết kế hệ thống điều khiển sở phần mềm CASCAD 65 4.2.3.1 Mô hình hố đối tƣợng điều chỉnh 67 4.2.3.2 Đăng nhập đối tƣợng thiết lập hệ thống 73 4.2.3.3 Tính tốn thiết kế điều chỉnh 77 4.3 Tổng hợp tham số điều chỉnh bền vững tối ƣu cho mức nƣớc bình ngƣng sử dụng phần mềm CASCAD 86 4.4 Đánh giá chất lƣợng điều chỉnh 96 4.5 Kết luận Chƣơng 96 KẾT LUẬN 97 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 iii DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1:Sơ đồ khối cơng nghệ thiết bị nhà máy nhiệt điện than 10 Hình 2: Sơ đồ nhiệt nguyên lý vận hành nhà máy nhiệt điện đốt than 11 Hình 3: Sơ đồ chu trình nhiệt tổ máy 14 Hình 4: Mặt cắt ngang bình ngƣng 28 Hình 5: Tubesheet 30 Hình 6: Các giá đỡ ống 31 Hình 7: Các ống trao đổi nhiệt đƣợc ghép vào bó ống 32 Hình 8: Mối ghép giãn nở 32 Hình 9: Chế tạo Waterbox 33 Hình 10: Chế tạo hotwell 34 Hình 11: Lƣới chống va đập cho ống trao 34 Hình 12: Sơ đồ điều khiển mực nƣớc bình ngƣng 42 Hình 13: Sơ đồ khối vịng hệ thống điều khiển q trình 45 Hình 14: Cấu trúc thiết bị đo trình 46 Hình 15: Một số hình ảnh thiết bị đo cơng nghiệp 47 Hình 16: Cấu trúc thiết bị chấp hành 49 Hình 17: Cấu trúc tiêu biểu van cầu khí nén 49 Hình 18: Biểu tƣợng ký hiệu cho kiểu tác động van điều khiển 51 Hình 19: Đặc tính động mức nƣớc bình ngƣng theo lƣu lƣợng nƣớc 53 Hình 20: Sơ đồ điều chỉnh mức nƣớc bình ngƣng tín hiệu 54 Hình 21: Cấu trúc mơ tả tốn học toàn hệ thống 54 Hình 22: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển mức nƣớc bình ngƣng nhà máy nhiệt điện 55 Hình 23: Sơ đồ cấu trúc tối đa hệ thống điều khiển thực CASCAD 58 Hình 24: Nguyên lý tổ chức cấu trúc chƣơng trình CASCAD 61 Hình 25: Cửa sổ CASCAD 66 iv Hình 26: Đặc tính q độ đối tƣợng tự cân 67 Hình 27: Đặc tính q độ khâu tích phân có qn tính có trễ 68 Hình 28:Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh mức nƣớc bình ngƣng 87 Hình 29: Đồ thị thực nghiệm đối tƣợng mức nƣớc bình ngƣng 89 v LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn này, tơi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh, tận tình hƣớng dẫn, bảo suốt thời gian thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt Lạnh, Trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội tận tình truyền đạt kiến thức giúp đỡ suốt thời gian học tập thực luận văn Tôi xin cảm ơn bạn đồng nghiệp tạo điều kiện mặt thời gian nhƣ cơng việc để tơi thực luận văn Cuối cùng, xin kính chúc quý Thầy, Cơ gia đình ln dồi sức khỏe thành công công việc sống Hà Nội, tháng 03 năm 2018 Học viên Nguyễn Thành Chung vi LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thân Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ nguyên tắc kết trình bày luận văn đƣợc thu thập trình nghiên cứu trung thực chƣa đƣợc công bố trƣớc Hà Nội, tháng 03 năm 2018 Tác giả luận văn Nguyễn Thành Chung vii PHẦN MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Trong nhà máy nhiệt điện đốt than dùng tuabin ngƣng hơi, hệ thống nƣớc làm mát tuần hồn bình ngƣng làm nhiệm vụ quan trọng chu trình nhiệt Nó giúp thải nhiệt lƣợng lớn (khoảng 40 - 45%) lƣợng nhiệt mà nƣớc nhận đƣợc từ lò hơi.Tuy nhiệt lƣợng phải thải lớn nhƣng lại phải diễn điều kiện nhiệt độ thải nhiệt gần với nhiệt độ mơi trƣờng.Chính mà hiệu thải nhiệt hiệu chu trình nhà máy nhiệt điện bị phụ thuộc mạnh nhậy cảm vào yếu tố nhiệt độ nƣớc làm mát đầu vào bình ngƣng điều kiện truyền nhiệt, điều khiển vận hành bình ngƣng Lý thuyết chu trình nhiệt thực tế vận hành nhà máy nhiệt điện chứng minh rõ điều cần thay đổi nhỏ điều kiện truyền nhiệt bình ngƣng ảnh hƣởng lớn tới hiệu suất chung q trình sản xuất điện, khơng giống nhƣ thông số đầu vào tuabin Sự thay đổi tăng lên  nhiệt độ nƣớc làm mát (nƣớc tuần hồn) vào bình ngƣng khoảng   lại làm tăng tiêu hao than tổ máy lên khoảng - 3% Do ảnh hƣởng nhiệt độ nƣớc tuần hồn vào làm mát bình ngƣng lớn tới hiệu suất tổ máy ảnh hƣởng lớn tới tiêu thụ than cho tổ máy nhiệt điện Theo định luật nhiệt động thứ hai, thao tác chu trình sinh cơng địi hỏi nhiệt lƣợng thải phải nhiệt độ thấp chu trình Hiệu suất chu trình cơng suất đƣợc tăng đáng kể nhiệt lƣợng thải có nhiệt độ thấp Điều đƣợc chứng minh rõ ràng chu trình Carnot chất lỏng pha nhƣ hình vẽ dƣới đây: