Nghiên ứu thiết kế hệ thống điều khiển tự động phần thải xỉ cho nhà máy nhiệt điện đốt than

M c tiêu cụủa đề tài Mục tiêu th nh t cứ ấ ủa đ tài là xây dựng được trạm ận hành thải xỉề v cho nhà máy nhiệt điện đốt than trong đó tích hợp tự động hóa vào h thệ ống điều khiển, giám

TRƯỜ NG Đ Ạ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

-

NGUYỄN HOÀI PHƯƠNG

NGHIÊN C U THI T K H Ứ Ế Ế Ệ THỐ NG ĐI Ề U KHIỂN TỰ ĐỘ NG

PHẦ N TH I X CHO NHÀ MÁY NHI Ả Ỉ ỆT ĐIỆN ĐỐ T THAN

TRƯỜ NG Đ Ạ I H C BÁCH KHOA HÀ N I Ọ Ộ

-

NGUYỄN HOÀI PHƯƠNG

NGHIÊN C U THI T K H Ứ Ế Ế Ệ THỐ NG ĐI Ề U KHIỂN TỰ ĐỘ NG

PH Ầ N TH Ả I X CHO NHÀ MÁY NHI Ỉ ỆT ĐIỆN ĐỐ T THAN

ĐIỀ U KHIỂ N VÀ T Ự ĐỘ NG HÓA

Hà N i ộ – Năm 2018

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghi p này là công trình c a riêng tôi, do tôi ệ ủ

t thự ực hiện dưới sự hướng dẫn của T.S Đỗ Mạnh Cường Kết quả đạt được là hoàn toàn trung thực

Để hoàn thành luận văn này tôi chỉ ử ụ s d ng nh ng tài liữ ệu được ghi trong danh

mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử ụng bất kỳ tài liệu nào khác Nếu dphát hi n có s sao chép tôi xin hoàn toàn ch u trách nhi m ệ ự ị ệ

H c viên thọ ực hiện

i

LỜI CẢM ƠN

Với lòng kính trọng và biết ơn, đầu tiên Em xin chân thành gửi lời cảm ơn t i ớ

TS Đỗ Mạnh Cường, th y đã tận tình hướầ ng dẫn và giúp đỡ em trong su t quá trình ốlàm luận văn

Xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đã giảng d y em trong su t quá trình ạ ố

học cao học vừa qua

Cảm ơn gia đình, anh em bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, h trỗ ợ, đóng góp ý

ki n giúp em hoàn thành luế ận văn này

Dù đã rấ ố ắng nhưng với trình độ ểt c g hi u bi t và th i gian nghiên c u th c t ế ờ ứ ự ế

có h n nên không tránh kh i nh ng thi u sót Em r t mong nhạ ỏ ữ ế ấ ận được nh ng l i chữ ờ ỉ

d n, góp ý cẫ ủa các thầy/cô và bạn đọc để ận văn của em đượ lu c hoàn thiện hơn

Em trân tr ng cọ ảm ơn!

ii

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

L I CỜ ẢM ƠN ii

M C L C iiiỤ Ụ DANH M C CÁC B NG viỤ Ả DANH M C CÁC HÌNH VỤ Ẽ, ĐỒ TH viiỊ M Ở ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Phương pháp nghiên cứu 1

3 Đối tượng của đề tài 1

4 M c tiêu cụ ủa đề tài 2

5 Ý nghĩa của đề tài 2

Chương 1 T NG QUAN V NHÀ MÁY NHIỔ Ề ỆT ĐIỆN UÔNG BÍ 3

1.1 GI I THIỚ ỆU CHUNG VÀI NÉT V QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỀ ỂN CỦA NHÀ MÁY 3

1.2 CHU TRÌNH SẢN XUẤT ĐIỆN C A NHÀ MÁYỦ NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ 4

1.3 CHU TRÌNH C A H THỦ Ệ ỐNG THẢI TRO XỈ Ủ C A NHÀ MÁY 7

1.3.1 Chu trình h th ng th i x ệ ố ả ỉ đáy lò 9

1.3.2 Chu trình h th ng thu h i tro bay 9 ệ ố ồ 1.3.3 Chu trình h th ng th i bùn x 11 ệ ố ả ỉ 1.3.4 Chu trình h thệ ống nước tái tu n hoàn 11 ầ 1.4 H Ệ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHI N CHUNG C A NHÀ MÁY 12Ể Ủ 1.4.1 Gi i thi u chung v h th ng DCS 12 ớ ệ ề ệ ố 1.4.2 H ệ thống DCS của nhà máy nhiệt điện Uông Bí 18

Chương 2 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO ỆH THỐNG THẢI XỈ 31

2.1 PHÂN TÍCH YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CỦA HỆ TH NG 31Ố 2.1.1 Phân tích yêu cầu điều khi n cể ủa hệ ố th ng 31

2.1.2 Phân tích yêu c u giám sát 32 ầ 2.2 THI T K H Ế Ế Ệ THỐNG 34 2.2.1 Lựa chọn giải pháp điều khi n, giám sát và truy n thông 34 ể ề

iii

2.2.2 Lựa chọn h thệ ống điều khi n 37 ể2.2.3 Xây dựng các đối tượng cho yêu cầu điều khi n và giám sát 46 ể2.2.4 Thiết kế các thành phần b ộ điều khi n chính 64 ể2.2.5 Lựa chọn thi t b chính cho h thế ị ệ ống điều khi n : 66 ể

X 69Ỉ

3.1 XÂY D NG MÔ HÌNH CỰ ỨNG H THỆ ỐNG ĐIỀU KHI N: 69 Ể

3.1.1 Sơ đồ ấ c u hình c a h thủ ệ ống đ ềi u khi n chính : 69 ể3.1.2 Thiết kế ngu n c p chung cho h thồ ấ ệ ống điều khi n 71 ể3.1.3 Thi t kế ế ấ c p ngu n cho các module hồ ệ ống PLC điề th u khi n trể ạm vận hành trạm vận hành chính : 73 3.1.4 Thi t kế ế ấ c p ngu n cho các module hồ ệ ống PLC điề th u khi n trể ạm vận hành nhà qu t : 74 ạ3.1.5 Thi t kế ế ấ c p ngu n cho các module cồ ủa hệ thống điều khi n trể ạm vận hành nước ngược : 75 3.1.6 Thiết kế sơ đồ điều khiển đặc trưng 76 3.1.7 Thi t kế ế tín hiệu vào ra điển hình của hệ ống điề th u khiển giám sát một động cơ trong hệ ố th ng : 77 3.1.8 Thi t k tín hiế ế ệu đầu vào điển hình c a module DI cho hủ ệ ố th ng giám sát điều khi n các van: 78 ể3.1.9 Sơ đồ tín hiệu đầu ra điển hình c a module DO cho h th ng giám sát ủ ệ ốđiều khi n các van: 79 ể3.2 L P Ậ CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM CỦA H THỆ ỐNG 803.2.1 L p trình m t project 80 ậ ộ3.2.2 L p c u hình c ng cho trậ ấ ứ ạm PLC 80 3.2.3 Xây d ng c u hình phự ấ ần mềm cho h th ng PLC 80 ệ ố

81

4.2.1 Các kh i hàm chố ức năng cho từng nhóm thi t b 82 ế ị4.2.2 Chương trình điều khi n giám sát mể ột van đặc trưng của h th ng 83 ệ ố4.2.3 Chương trình điều khi n giám sát mể ột động cơ đặc trưng của h th ng 84 ệ ố4.2.4 Logic cho m t giá tr cộ ị ảnh báo điển hình 85

iv

4.2.5 Logic cho m t giá tr ộ ị tương tự 85 4.3 GIAO DI N V N HÀNH CỆ Ậ ỦA HỆ THỐNG THẢI XỈ : 86 4.3.1 Giao di n v n hành h thệ ậ ệ ống nước cấp 86 4.3.2 Giao di n v n hành h th ng thu h i tro bay 86 ệ ậ ệ ố ồ 4.3.3 Giao di n v n hành h th ng th i x ệ ậ ệ ố ả ỉ đáy lò 87 4.3.4 Giao di n v n hành h th ng th i bùn x 87 ệ ậ ệ ố ả ỉ 4.4 H Ệ THỐNG DI U KHI N GIAM SAT TRỀ Ể ẠM THẢI TRO XỈ 88

K T LU N 90Ế Ậ

TÀI LI U THAM KH O 92Ệ Ả

v

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Các module nguồn của họ S7 - 300/400 42

B ng 2.2 Các module tín hi u v i h -300 42 ả ệ ớ ọ S7

B ng 2.3 Các lo i module IM cả ạ ủa S7-300/400 43

B ng 2.4 Các d ng truy n thông profibus S7-300/400 44 ả ạ ề

B ng 2.5 B ng danh mả ả ục các thiết bị và thông s cố ần đưa vào điều khi n 46 ể

B ng 2.6 B ng danh mả ả ục các thiết bị ần điều khiể c n dạng số 55

B ng 2.7.B ng danh m c các tín hiả ả ụ ệu đưa vào liên động điều khi n và c nh báo 62 ể ả

B ng 2.8 B ng danh mả ả ục lựa chọ các thiế ịn t b chính của hệ ống điề th u khi n 65 ể

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ chu trình s n xuả ất điện c a nhà máy 6 ủHình 1.2 Sơ đồ ổ t ng quan h th ng th i tro x 8 ệ ố ả ỉHình 1.3 Mô hình phân c p chấ ức năng của mộ ệ ống điềt h th u khi n và giám sát 12 ểHình 1.4 Các cơ cấu ch p hành 13 ấHình 1.5 H th ng t ệ ố ủ điều khi n 13 ểHình 1.6.Trung tâm điều khi n giám sát 14 ểHình 1.7 Cấu trúc điều khi n t p trung 15 ể ậHình 1.8 Cấu trúc điều khi n phân tán 16 ểHình 1.9 Cấu hình cơ bản mộ ệ điềt h u khi n phân tán 17 ểHình 1.10 C u trúc ph n c ng h thấ ầ ứ ệ ống điều khiển DCS SYMPHONY 18 Hình 1.11 Các module trong t HCU và k t n i trong h thủ ế ố ệ ống điều khiển 23 Hình 1.12 C u trúc tu n t cấ ầ ự ủa các sự ệ ki n SOE (sequence of events) 25 Hình 1.13 Phương thức k t n i v i h thế ố ớ ệ ống điều khi n khác 26 ểHình 1.14 M t s thiộ ố ết bị ủa hệ ố c th ng 27 Hình 1.15 T thi t b củ ế ị ủa hệ ố th ng 28 Hình 1.16 Kh i l p ghép module (MMU) ố ắ 28 Hình 1.17 Khối Nguồn c p cho h th ng 29 ấ ệ ốHình 2.1 Giải pháp điều khi n, giám sát và truy n thông 36 ể ềHình 2.2 T ổ chức bộ nhớ ủ c a CPU 38 Hình 2.3 H thệ ống PLC 41 Hình 2.4 Hoạt động của PLC 45 Hình 3.1 Cấu trúc truy n thông c a trề ủ ạm vận hành th i x 70 ả ỉHình 3.2 Sơ đồ ấp điệ c n chung cho h thệ ống điều khi n t i tr m v n hành chính 71 ể ạ ạ ậHình 3.3 Sơ đồ ấp điệ c n chung cho h thệ ống điều khi n t i tr m v n hành ể ạ ạ ậ nước ngược 72 Hình 3.4 Sơ đồ ấ c p ngu n cho các module h thồ ệ ống điều khi n t i tr m v n hành ể ạ ạ ậđiều khi n chính (trể ạm bơm bùn xỉ) 73 Hình 3.5 Sơ đồ ấ c p ngu n cho các module h thồ ệ ống điều khi n t i tr m v n hành ể ạ ạ ậnhà qu t 74 ạHình 3.6 Sơ đồ ấ c p ngu n cho các module h thồ ệ ống điều khi n tr m vể ạ ận hành nước ngược 75 Hình 3.7 Sơ đồ điều khiển giám sát điển hình cho các động cơ của h th ng 76 ệ ốHình 3.8 Sơ đồ điều khiển giám sát điển hình cho các van c a h th ng 76 ủ ệ ố

vii

Hình 3.9 Sơ đồ ố b trí k t n i tín hiế ố ệu vào ra điển hình h thệ ống giám sát điều khi n ể

m t thi t b ộ ế ị (Bơm cao áp nhánh A) 77 Hình 3.10 Sơ đồ ố b trí tín hiệu đầu vào c a module DI cho h thủ ệ ống điều khi n ểgiám sát các van 78 Hình 3.11 Sơ đồ ố b trí tín hiệu đầu ra c a module DO cho h thủ ệ ống điều khi n ểgiám sát các van 79 Hình 4.1 Chương trình cấu hình ph n c ng h th ng PLC 81 ầ ứ ệ ốHình 4.2 Các khối logic điều khiển hệ ố th ng PLC 82 Hình 4.3 Logic điều khi n giám sát m t van ể ộ đặc trưng của h th ng 83 ệ ốHình 4.4 Logic điều khi n giám sát mể ột động cơ đặc trưng của h th ng 84 ệ ốHình 4.5 Logic cho m t giá tr cộ ị ảnh báo điển hình 85 Hình 4.6 Logic cho m t giá tr cộ ị ảnh báo điển hình 85 Hình 4.7 Giao di n v n hành h ệ ậ ệ thống nước cấp 86 Hình 4.8 Giao di n v n hành h ệ ậ ệ thống thu h i tro bay 86 ồHình 4.9 Giao di n v n hành h ệ ậ ệ thống th i x ả ỉ đáy lò 87 Hình 4.10 Giao di n v n hành h ệ ậ ệ thống th i bùn x 87 ả ỉHình 4.11 T h ủ ệ thống điều khi n 88 ểHình 4.12 B ộ điều khi n ể 88 Hình 4.13 T ghép nủ ối mở ộ r ng 88 Hình 4.14 T h ủ ệ thống SCMS (truy n thông các trề ạm lẻ) 89 Hình 4.15 Màn hình giám sát điều khi n chính 89 ể

viii

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọ n đ ề tài

Th nhứ ất, hiện nay nhu cầu về năng lượng điện Viở ệt Nam vẫn tiếp tục tăng

Để đáp ứng được nhu c u tiêu th ầ ụ điện, nhiệt điện đốt than đang được ưu tiên lựa chọn và phát tri n vì ngu n nhiên li u ổn địể ồ ệ nh, chi phí xây d ng th p và th i gian ự ấ ờxây dựng nhanh hơn so với th y đi n ủ ệ

Đề tài thi t k h th ng ế ế ệ ố điều khi n t ng cho ph n th i x c a nhà máy nhi t ể ự độ ầ ả ỉ ủ ệđiện đốt than là một đề tài mang tính ng d ng th c t , áp d ng nh ng ki n thứ ụ ự ế ụ ữ ế ức đã được h c xây d ng h thọ để ự ệ ống điều khi n t ng nâng cao hi u qu s n xu tể ự độ ệ ả ả ấ Đềtài s là tiẽ ền đề để cho các ứng d ng r ng rãi vụ ộ ề điều khi n tể ự động trong s n xuả ất

hi n nay ệ

Th hai bứ ản thân là mộ người hoạt động trong ngành sản xuất điệt n nên cần nghiên cứu để ổ b sung s hiự ểu biết về các yêu c u ầ điều khi n, giám sát cể ủa các nhà máy nhiệt điện Đồng thờ khi thực hiện đềi tài cũng có nhiề yêu cầu cầu n gi i quy t ả ếkhi nghiên c u và ứ cũng có điề u ki n thuệ ận lợi hơn để hoàn thành đề tài

• Kh o sát thả ực tế, th ng kê, phân tích vố à đánh giá thực trạng hệ ống th

• S d ng ki n thử ụ ế ức các môn họ để xây dựng bài toán giám sát và điềc u khi n ể

• Xây dựng mô hình thực tế để ận hành, kiểm tra và khẳng định các mục tiêu v

đề ra

Đối tượng c a đ ủ ề tài hướng đến là h th ng đi u khi n t ng cho ph n th i x ệ ố ề ể ự độ ầ ả ỉ

của nhà máy nhiệt điện đốt than

Nói về đối tượng nghiên c u hứ ệ ống điề th u khi n tể ự động cho phần thả ỉ ủi x c a nhà máy nhiệt điện đốt than là mộ ứt ng dụng v công ngh có th áp d ng chung ề ệ ể ụcho t t c các nhà máy nhiấ ả ệt điện đốt than Nhưng để đối tượng nghiên cứu được cụ

th ể hơn thì ở đề tài này em xin được đưa ra một đối tượ ng nghiên c u c th là ứ ụ ể

1

“Nghiên cứu, t hiết kế ệ h thố ng đi u khiển tự động phần thải xỉ ho nhà máy ề c

4 M c tiêu cụ ủa đề tài

Mục tiêu th nh t cứ ấ ủa đ tài là xây dựng được trạm ận hành thải xỉề v cho nhà máy nhiệt điện đốt than trong đó tích hợp tự động hóa vào h thệ ống điều khiển, giám sát các thông số và thi t b ế ị

Mục tiêu thứ hai là xây dựng một giải pháp ối ưu về ự điều khiể động hóa t t n và giám sát các thi t bế ị, các thông s cho ph n th i x c a nhà máy nhiố ầ ả ỉ ủ ệt điện đốt than

5 Ý nghĩa của đề tài

Đố ới v i ph n t ng hóa cho h th ng th i x c a nhà máy nhiầ ự độ ệ ố ả ỉ ủ ệt điện đốt than

đề tài này s đem l i m t giẽ ạ ộ ải pháp điều khi n và giám sát hi u qu , giúp nâng cao ể ệ ả

hi u qu s n xuệ ả ả ất, vận hành chính xác và tối ưu

Khi h th ng ệ ố được hoàn thành, nó sẽ là cơ sở để căn cứ và đó có th s d ng ể ử ụhay phát tri n nâng cao vể ề ệ ống điề h th u khiể ự độn t ng cho các thi t kế ế ề ự độ v t ng hóa nói chung và hệ thống tự động điều khi n cho hể ệ thống th i xả ỉ ủ c a nhà máy nhiệt điện đốt than nói riêng

2

Chương 1

NHÀ MÁY

đường quốc lộ 18A cũ Tổng diện tích của công ty là 320.324 m2 Công ty nằm ở địa phận các phường Quang Trung, Trưng Vương và Bắc Sơn

Công ty nhiệt điện Uông Bí (trước kia là nhà máy Nhiệt điện Uông Bí) được bắt đầu khởi công xây dựng vào ngày 19/05/1961 với sự giúp đỡ về kĩ thuật và trang thiết bị của Liên Xô cũ Sau hai năm 6 tháng, ngày 26/11/1964 nhà máy hoàn thành xây dựng đợt 1 và bắt đầu xây dựng đợt 2 Đến ngày 2/9/1964 nhà máy đã đưa thêm

lò hơi số 3 vào hoạt động

Trong các cuộc chiến tranh phá hoại miền bắc, nhà máy trở thành mục tiêu chính của các cuộc oanh kích của không quân Mỹ Mặc dù chịu nhiều tổn thất nhưng cán bộ công nhân viên nhà máy vẫn kiên cường bám trụ sản xuất, đảm bảo giữ vững dòng điện phục vụ đất nước

Sau hiệp đinh Paris, nhà máy đã khẩn trương giải quyết các hậu quả của chiến tranh, vừa đảm bảo sản xuất điện, vừa phục hồi và xây dựng mở rộng Ngày 15/02/1977 nhà máy đã đưa các bộ thiết bị của đợt 4 vào hoạt động, nâng công suất lên 153 MW

Cho đến cuối những năm 80, đầu những năm 90, do trải qua thời gian dài hoạt động, các lò hơi 1,2,3,4 đã quá cũ, công suất nhỏ và công nghệ lạc hậu Nhà máy đã quyết định ngừng hoạt động để tập trung vào đầu tư cải tiến thiết bị và đổi mới công nghệ các lò hơi 5, 6, 7, 8 các lò hơi này hoạt động cung cấp hơi cho 2 tổ turbin và máy phát với công suất 110MW

3

Ngoài ra hiện nay đã có thêm một nhà máy mở rộng 1 với công suất 300MW đã

330MW hoàn thành bàn giao vào năm tháng 3/2013

Từ khi thành lập đến nay công ty đã không ngừng lớn mạnh về mọi mặt, tạo công ăn việc làm cho hơn 1 00 lao động trong nhà máy và hàng trăm lao động 0thuộc các ngành nghề liên quan Đời sống của cán bộ công nhân viên trong nhà máy ngày càng được nâng cao

Tạo công ăn việc làm cho người lao động bao gồm cán bộ, công nhân ngành than và công ăn việc làm cho người lao động trong các khu vực của nhà máy với mức thu nhập cao, ổn định kinh tế xã hội trong vùng

Phát triển dân sinh, kinh tế vùng, ngành Làm cơ sở phát triển các ngành kinh

tế khác trong vùng, đặc biệt là ngành than ở vùng mỏ than Vàng Danh Thêm vào

đó là các ngành dịch vụ khác phục vụ đời sống nhân dân như y tế, văn hóa, giáo dục,… cũng phát triển theo

BÍ

Chu trình nhiệ ởt nhà máy nhiệt điện là m t chu trình khép kín cộ ủa hơi và nước Hơi nước sau khi được sinh công t ng cánh cu i Turbine h ở ầ ố ạ áp được đi xuống bình ngưng

Hơi đi vào trong bình ngưng sẽ được trao đổi nhi t v i h thệ ớ ệ ống nước tu n hoàn ầ

đi trong các ống s ẽ làm cho hơi trong bình ngưng tụ ại thành nướ l c

Nước sau khi ra khỏi bình ngưng sẽ vào đầu hút bơm ngưng và được bơm lên

kh ử khí qua gia nhiệt hạ áp Nước qua gia nhiệt hạ áp sẽ được gia nhiệt bằng hơi từ

c a trích Turbine h áp và nhiử ạ ệt độ ủa nước tăng lên c

Nước sau khi qua các bình gia nhi t h áp s đư c đưa đ n bình kh khí bình ệ ạ ẽ ợ ế ử ở

kh ử khí nước sẽ được khử các tạp khí có ảnh hưởng đến sự phá huỷ và ăn mòn kim

lo i… ạ

4

Nước sau khi qua kh khí s ử ẽ đi qua gia nhiệt cao áp ở đây nước được gia nhi t ệ

m t l n nộ ầ ữa để tăng nhiệt độ ằng hơi lấy từ b turbine cao áp

Sau khi đi qua gia nhiệt cao áp nước được đi đến b hâm, tộ ại đây tận d ng ụnhiệt lượng của khói thoát để tăng nhiệ ột đ nước lên một cấp nữa trước khi đưa vào bao hơi

Nước trong bao hơi được đưa xuống các đường ống sinh hơi, tại đây nước được đun chuyển ti p t ế ừ nước sang hơi Hơi được đưa lên bao hơi tạo thành hơi bão hoà khô

Hơi bão hoà khô này lại ti p tế ục được đưa sang bộ quá nhi t (các b quá nhi t ệ ộ ệtận dụng lượng nhiệt của khói thải) tạo thành hơi quá nhiệt đưa sang Turbine cao áp

để sinh công quay Turbine

Hơi sau khi sinh công ở Turbine cao áp, hơi được đưa trở ề lò hơi qua đườ v ng tái nhi t l nh Tệ ạ ại lò hơi, hơi được gia nhiệt đảm bảo thông số nhiệt độvà áp su t và ấ

s ẽ được đưa đến Turbine trung áp theo đường tái nhiệt nóng, sau khi sinh công tại Turbine trung áp hơi tiế ục đượp t c đưa đ n Turbine h ế ạ áp và sau khi sinh công hơi được thoát v ề bình ngưng

Turbine được nối đồng tr c vụ ới máy phát điện, khi Turbine quay máy phát cũng quay theo và tạo ra điện năng

5

(Nguồn: Phòng kỹ thuật ông ty nhiệt điện Uông Bí)C

Hình 1.1 Sơ đồ chu trình sản xuất điện của nhà máy

H ệ thống cấp nhiên liệu

B ộ hâm nươc

B ộ

S ấy Không khí

Lß

Mương thả ỉ i x

Trạm thải xỉ Gia nhiệt

cao Máy biến

Máy phát Điện

Tèng xØ

Tr¹m b¬m tuÇn

Bơm ngưng

Bình ngưng

Bình khử khí

Quạt khói

Bơm tiếp nước

ống khói

Sông Uông Sông Sinh

Than từ đườ ng s t ắ vào

Lắng trong

Nhà khử trùng Clo

Hồ lắng

6

1.3 CHU TRÌNH C A H THỦ Ệ ỐNG THẢI TRO XỈ Ủ C A NHÀ MÁY

Sau khi nhiên liệu cháy tạo thành tro xỉ Dùng công nghệ tải tro xỉ kiểu ướt, dùng nước để vận chuyển tro xỉ ra bãi thải xỉ đồng thời được thiết kế hệ thống thu hồi tro khô để sử dụng làm vật liệu xây dựng Trong trường hợp không tận dụng được tro khô, toàn bộ tro xỉ của nhà máy được đưa tới trạm bơm thải xỉ và vận chuyển bằng đường ống ra hồ thải xỉ cụ thể như sau:

7

(Nguồn: Phòng kỹ thuật ông ty nhiệt điện Uông Bí)C

Hình 1.2 Sơ đồ tổng quan hệ thống thải tro xỉ

8

Sau khi nhiên liệu cháy tạo thành tro xỉ được làm lạnh qua nước và đập nát cho xuống mương thải xỉ dùng bơm tống đẩy, bơm thải hút đưa xỉ trong ống ra hồ chứa

xỉ Thiết bị gồm có phễu xỉ nằm ở đáy buồng đốt, làm bằng chất không thấm nước

và phễu tro đồng bộ gắn kèm với cửa xả xỉ của thiết bị khử bụi Hệ thống thu xỉ được trang bị máy nghiền xỉ để nghiền tro, xỉ theo đúng kích thước, tiện cho việc bơm đến nơi xử lý và không xảy ra sự cố trong đường ống sau đó xỉ được chuyển

từ đầu ra máy nghiền bằng bơm phun Xỉ dưới dạng ướt được vận chuyển bằng đường ống vào hồ thải xỉ

Tại nhà máy có hai bãi xỉ:

Bãi xỉ số 1: diện tích hiện có còn lại là 8ha,và dự kiến sẽ được cải tạo để có

dung tích chứa khoảng 2,1tr m3 sau khi nhà máy mới đi vào hoạt động và đủ chứa trong 10 năm tới

Bãi xỉ số 2: (còn gọi là Khe Ngát B): là bãi xỉ dự phòng có dung tích tối đa là

3,4tr m3 dự kiến sử dụng khi bãi xỉ 1 hết sức chứa

1.3.1 Chu trình hệ thống thải xỉ đáy lò

Hệ thống vận chuyển tro xỉ đáy lò thu nhận tro xỉ đáy lò từ lò hơi và vận chuyển

nó bằng thuỷ lực tới hố thu bùn xỉ Xỉ đáy lò rơi từ lò hơi vào trong phễu thu được điền đầy nước và được tích trữ tạm thời ở đó Nước ở trong phễu thu tro xỉ làm nguội xỉ và là nhỏ tối thiểu các hạt clanhke Tro xỉ được thu gom được thải ra khỏi phễu thu tro xỉ, được nghiền tới kích cỡ hạt để có thể vận chuyển bằng thuỷ lực, được bơm bằng các bơm Ejector kiểu thuỷ lực thông qua đường ống vận chuyển riêng biệt đưa tới hố thu bùn xỉ Công suất vận chuyển tro xỉ trung bình cho phép thu gom tro xỉ đáy lò được tạo ra trong 1 ca (8 giờ) được thải bỏ trong khoảng thời gian 1,5 giờ

1.3.2 Chu trình hệ thống thu hồi tro bay

Hệ thống thu hồi tro bay bao gồm 2 hệ thống phụ làm việc độc lập, được đặt tên

là nhánh A và nhánh B, chúng vận chuyển tro bay bằng chân không thông qua các đường ống độc lập đưa tới silô chứa tro bay chung Tro được tích trữ trong silô

9

được thải ra hoặc là bằng thiết bị hoà trộn ẩm đưa vào các xe tải vận chuyển hoặc dưới dạng bùn đưa vào hố bùn xỉ của trạm bơm thải tro xỉ

Mỗi hệ hống phụ(A hoặc B) vận chuyển tro bay phục vụ cho việc thu hồi tro tbay ở 4 hàng phễu tro của thiết bị khử bụi tĩnh điện ESP và một hàng các phễu thu tro bay dưới bộ sấy không khí kiểu ống (mỗi hệ thống phục vụ cho 20 phễu thu tro) Trong thời gian hệ thống vận hành, mỗi hàng trong một hệ thống phụ được thu gom theo tuần tự, lần lượt từng phễu một, bắt đầu từ phễu xa nhất tính theo đường ống vận chuyển của hệ thống phụ đó Các hàng được cách ly ra khỏi đường ống vận chuyển bằng các van cách ly ASH có cơ cấu chấp hành kiểu xy lanh dùng khí nén Hai bộ lọc/thiết bị tách ly được lắp đặt ở phần trên đỉnh của silô tro bay Mỗi bộ lọc/thiết bị tách ly được dự định dùng cho một hệ thống vận chuyển tro bay phụ Các bộ lọc/tách ly tách tro bay từ dòng không khí vận chuyển tro bằng chân không Một khoá khí được lắp đặt giữa mỗi bộ lọc/bộ tách ly và cửa mở đi vào silô của nó Khoá khí vận chuyển tro bay từ bộ lọc/bộ tách ly đi vào t rong silô mà không làm gián đoạn việc vận hành liên tục của hệ thống vận chuyển tro bay

Ba quạt (bơm) chân không kiểu thay thế vị trí quay dùng trục cam để tạo ra dòng khí yêu cầu phục vụcho việc vận chuyển tro bay từ các phễu thu tro bay của ESP và bộ sấy không khí kiểu ống đưa vào tới silô chứa tro bay Mỗi một quạt được được vận hành phục vụ cho một hệ thống phụ vận chuyển tro bay, quạt còn lại được đặt ở vị trí dự phòng có thể được lựa chọn để phục vụ cho 1 trong 2 hệ thống phụ Một bộ lọc thông khí được lắp đặt trên một đường thoát khí đặt trên đỉnh của silô dùng để lọc tro bụi đi theo dòng không khí thoát ra khỏi silô khi hệ thống vận chuyển tro bay làm việc và khi vận hành việc xả silô

Một băng chuyền kiểu trọng lực dùng khí nén được đặt trên sàn của silô, được

sử dụng để phân phối đồng đều dòng khí sục tơi lượng tro chứa trong silô Dòng khí này trợ giúp cho dòng tro chảy từ silô tới thiết bị thải tro ra khỏi silô Hai quạt sục silô cung cấp lượng khí được yêu cầu Một làm việc và một dự phòng Một bộgia nhiệt không khí được lắp đặt chung trên đường cung cấp khí chính để duy trì

10

dòng không khí sục tơi tro luôn được nóng và khô Hệ thống sục tơi tro trong silô được thiết kế để làm việc liên tục.

1.3.3 Chu trình hệ thống thải bùn xỉ

H thệ ống bao gồm hố thu bùn xỉ, các bơm bùn xỉ, các đường ống vận chuyển tro xỉ ớ t i hồ ch a xỉứ , thi t bế ị ố thu gom nướ h c xả và các thi t bị ế liên quan khác Hệ

thống thải tro xỉ thu nhận tro xỉ đáy lò, bùn tro bay và các nguồn vào khác đưa vào

h ố thu tro xỉ được đ đầy nước Các chất chứổ a đ ng trong hố thu tro xỉ được bơm ựliên tục bằng các bơm thả ỉ, thông qua một trong hai đười x ng ống v n chuyậ ển đi tới

h ồ chứa xỉ Nước bổ sung được cung cấp thêm tới hốtro xỉ khi cần thiết để duy trì

mức của hố thu tro xỉ Nước bổ sung được cung cấp từ các nguồn hoặc là bơm nước ngược (t h ừ ố thu nước ngược) ho c là t ặ ừ các bơm nước b sung (h nư c chèn) ổ ố ớ1.3.4 Chu trình hệ thống nước tái tuần hoàn

H thệ ống nước tái tuần hoàn của nhà máy nhiệt điện Uông Bí mở ộng 300 MW rđược thi t k h i ế ế để ồ ngược nước v n chuy n tro x t h th i x v ậ ể ỉ ừ ồ ả ỉ ề nhà máy để ử s

dụng lại Trước hết, nước được lọc ở ồ chứa xỉ và được thu gom ở ố thu nước ồi h h hngược Nước này sau đó được bơm tớ ể nưới b c c p (c nh trấ ạ ạm bơm thả ỉi x ) và t ừ đó

nó được bơm tới các h th ng bao g m: h th ng th i tro x ệ ố ồ ệ ố ả ỉ đáy lò, hệ ố th ng th i ảbùn x và hỉ ệ thống thải tro bay Cho đến khi hồ chứa xỉ được điền đầy để bắ ầt đ u

việc cung cấp nước tới bể nước cấp, thì nước sẽ được bơm từ ố chèn nướ h c đ ng t i ọ ớ

b n ể ước cấp

Các cặp bơm sau đây là một ph n cầ ủa hệ ống nướ th c tái tu n hoàn: ầ

•Các bơm nước ngược bơm nước từ ố thu nước ngược tới bể nước cấ– h p

•Các bơm nước bổ sung – bơm nước từ ố chèn tờ ể ước cấ h i b n p

• Các bơm cao áp và hạ áp – bơm nướ ừ ể nước t b c cấp đến h th ng th i tro x ệ ố ả ỉ

•Các bơm nước chèn cung cấp nước phục vụ ủa nhà máy tới các bơm nước – ccao áp, các bơm nước h ạ áp và các bơm thải tro x ỉ

11

• Các bơm hoá chất - b ổ sung dung dịch sodium hydroxide tới hố thu nước ngược đ ề điều chỉnh độ pH của nước khi c n thi t ầ ế Các bơm nước cao áp, h áp và ạcác bơm nước chèn được đặt trong tr m bơm th i x ạ ả ỉ

Các bơm nước ngược và các bơm hoá chất đượ đặ ở ạm bơm nước ngược t tr c Các bơm nước b ổ sung được đặ ởt khu v c h ự ố chèn nước ngưng đọn

1.4.1 Giới thiệu chung về hệ thống DCS

a) Mô hình phân cấp chung của hệ thống DCS:

(Nguồn: HTĐK phân tán, TS Hoàng Minh Sơn)

Hình 1.3 Mô hình phân cấp chức năng của một hệ thống điều khiển và giám sát

Cấp chấp hành các chức năng chính của cấ chấp hành là đo lường, truyền p động (các cơ cấu ch p hành) và chuy n đ i tín hi u (chuyấ ể ổ ệ ển đổi các tín hi u không ệđiện thành tín hiệu điện như: các transmitter chuyển đổi tín hi u mệ ức nước, áp su t ấthành tín hi u 4 ệ – 20mA) truyền về ệ ống điề h th u khiển, hoặc chuyển đổi tín hiệu nhiệt độ thành tín hiệu điện áp mV hoặc điện tr ở

Ch p hành ấĐiều khi n ểĐiều khi n giám sát ể

Điều hành

s n xu t ả ấ

QL công ty

Đo lường, truyền động,

12

(Nguồn: Phòng kỹ thuật ông ty nhiệt điện Uông Bí)C

Hình 1.4 Các cơ cấu chấp hành

Cấp điều khiể nhin ệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các cảm

biến, xử lý các thông tin đó theo một thuật toán nhất định và truyền đ t lại kết quảạ

xuống các cơ c u chấp hành Khi còn điều khiển thủ công, nhiệm vụ đó được người ấ

đứng máy tr c tiự ếp đảm nhi m qua vi c theo dõi các công c ệ ệ ụ đo lường, s d ng ử ụ

kiến thức và kinh nghiệm để th c hiự ện những thao tác cần thiết như ấn nút đóng/mởvan, điều ch nh c n g t, nút xoay ỉ ầ ạ

Cấp điều khiển là các tủ điều khiển HCU của hệ ống điều khiển DCS, các bộ điề th u khi n PLC tể ại các trạm l : M4,5,6, M7, M10, ẻ

(Nguồn: Phòng kỹ thuật ông ty nhiệt điện Uông Bí)C

Hình 1.5 Hệ thống tủ điều khiển

Cấp điều khiển giám sát có chức năng giám sát và vận hành một quá trình kỹ

thuật Khi đa số các chức năng như đo lường, điều khiển điều chỉnh, bảo vệ ệ h

13

thống được các cấp dưới thực hiện, thì nhiệm vụ ủa cấp điều khiển giám sát là hỗ c

tr ợ người sử ụng trong việc thao tác, theo dõi, giám sát vận hành và xử lý những dtình hu ng bố ất thường

Các tr m giao diạ ện vận hành MMI đặt tại phòng điều khi n trung tâm và các trể ạm

l ẻ

(Nguồn: Phòng kỹ thuật ông ty nhiệt điện Uông Bí)C

Hình 1.6.Trung tâm điều khiển giám sát

b) Cấu trúc điều khiển:

Trong các cấu trúc điều khi n tu theo và vi c phân b vào ra, phân bể ỳ ệ ố ố đi u ềkhi n ta có th chi ra các lo i cể ể ạ ấu trúc điều khiển sau:

14

(Nguồn: HTĐK phân tán, TS Hoàng Minh Sơn)

Hình 1.7 Cấu trúc điều khiển tập trung

A: Cơ cấu ch p hành S: C m bi n ấ ả ế

Cấu trúc tập trung như trên thường chỉ thích hợp cho các ứng dụng tự động hoá qui mô v a và nhừ ỏ, điều khiển các loại máy móc thi t bế ị đơn giản, dễ ự th c hi n và ệgiá thành thấp Điểm đáng chú ý ở đây là sự ậ t p trung toàn b đi u khi n, t c ch c ộ ề ể ứ ứnăng xử lý thông tin trong m t thi t b ộ ế ị điều khi n duy nh t C u trúc này có nh ng ể ấ ấ ữnhược điểm sau:

- Công việc nối dây phức tạp

- Việc mở ộ r ng h th ng gệ ố ặp khó khăn

- Độ tin cậy kém

• Điều khiển phân tán

Trong đa số các ứng dụng có quy mô vừa và lớn, phân tán là tính ch t cấ ố ữ h a của

h thệ ống Một dây truyền s n xuả ất thường được phân chia thành nhiều phân đoạn,

có thể được phân bố ạ t i nhiều vị trí cách xa nhau Để khắc phục sự ph thuụ ộc vào

I/O MTĐK

một máy tính tập trung và tăng tính linh hoạt của hệ ống, ta có thể điều khiển mỗi thphân đoạn b ng m t ho c m t s máy tính c c b ằ ộ ặ ộ ố ụ ộ như minh hoạ hình v : ẽ

(Nguồn: HTĐK phân tán, TS Hoàng Minh Sơn)

Hình 1.8 Cấu trúc điều khiển phân tán

Ưu thế ủ c a cấu trúc điều khi n phân tán không ch d ng l i linh ho t cao ể ỉ ừ ạ ở độ ạ

Hiệu năng cũng như độ tin cậy tổng thể ủa hệ ống được nâng cao nhờ ự c th s phân tán chức năng xuống các cấp dưới Vi c phân tán chệ ức năng xử lí thông tin và phối

hợp điều khiển nhờ ự giám sát từ các trạm vận hành trung tâm mở ra các khả năng s

ứng d ng m , tích h p tr n v n trong h thụ ở ợ ọ ẹ ệ ống như lập trình cao cấp, điều khi n ểtrình t Ngoài ra nó cho phép kh ự ả năng mở ộ r ng h thông t t ệ ố

• Các thành phần của một hệ thống điều khiển phân tán

Cấu hình cơ bản một hệ điều khiển phân tán được minh hoạ như hình, bao gồm các thành ph n sau: ầ

- Các trạm điều khiển cục bộ ủ điề: t u khi n HCU và PLC ể

- Các trạm vận hành (operator station): các MMI

16

- Trạm kỹ thu t (engineering station, ES) và các công c phát triậ ụ ển: máy Composer

- H th ng truy n thông (field bus, system bus) ệ ố ề

Đây là cấu hình tốt thiểu, các cấu hình cụ th ể có thể chức các thành phần khác như trạm vào/ra t xa (remote I/O station), các b ừ ộ điều khi n chuyên d ng ể ụ

(Nguồn: HTĐK phân tán, TS Hoàng Minh Sơn)

Hình 1.9 Cấu hình cơ bản một hệ điều khiển phân tán

Operator Station(OS)

PC

Engineering Station (ES)

Local control station

Remote I/O Station Process

Operator Station(OS)

Local control station

17

1.4.2 Hệ thống DCS của nhà máy nhiệt điện Uông Bí

(Nguồn: Hệ thống Symphony Harmony, ABB)

H thệ ống điều khiển DCS dung cho nhà máy nhiệt điện Uông Bí được cung cấp

bởi công ty ABB Singapore Hệ thống có tên gọi Symphony Harmony Cấu hình

của hệ ố th ng bao g m có các thành ph n chính sau: ồ ầ

• Các tr m giao diạ ện vận hành Process Portal B

H thệ ống điều khiển DCS dùng cho công ty nhiệt điện Uông Bí được phân chia ra làm hai hệ ố th ng dùng cho hệ ống điề th u khi n và giám sát t máy là UCMS_ Unit ể ổ Control and Monitoring System, hệ ống điề th u khi n và giám sát nhà máy SCMS_ ểStation Control and Monitoring System C hai hả ệ thống đ ềi u khiển dùng cho UCMS và SCMS đều có cấu trúc tương tự như nhau, chúng được n i v i nhau b ng ố ớ ằthi t b m ng là Gateway ế ị ạ

a) Trạm thiết kế hệ thống EWS (Enginering Work Station)

Là các máy tính Server ch a toàn bứ ộ cơ s d liở ữ ệu về ấ c u hình của hệ ố th ng Nơi

nắm giữ ức mật khẩu cao nhất để có thể truy cập vào bất cứ m một vị trí nào trên toàn h th ng ệ ố

Chức năng của trạm EWS:

• L p c u hình h th ng ậ ấ ệ ố

• Thi t k ế ế chương trình điều khi n ể

• T o giao di n vạ ệ ới ngườ ử ụi s d ng_nếu được tích h p ợ

• Th c hi n các công viự ệ ệc kĩ thu t, can thi p vào h th ng và b o trì h th ng ậ ệ ệ ố ả ệ ố

• Phân quy n cho các tr m giao di n v n hành ề ạ ệ ậ

• L p và sậ ửa đổi chương trình cho các trạm điều khi n khu vể ực

• Back up/Restore

b) Các trạm giao diện vận hành (PPB)

PPB là một giao diện HIS có đầy đ ủ các công cụ kĩ thuật và ch y trên n n ạ ềWindow 2000 PPB cung c p cấ ửa sổ giao diện đơn để ể hi n th thông tin và qu n lý ị ảthông tin nhà máy trên diệ ộn r ng

PPB là một vùng làm việc (Workspace), được liên k t v i b công c d n ế ớ ộ ụ ẫđường m nh m và thân thiạ ẽ ện, đảm b o cho nả gườ ậi v n hành quản lý được quá trình

19

làm việc của hệ thống dây chuy n s n xuề ả ất nhờ các dòng thông tin được hi n thể ị trên màn hình

Hiển thị đồ ọa bao gồm hiển thị các thông tin về quá trình theo thời gian thực h

và các ứng d ng khác (nụ ếu được thêm vào), cung c p kh ấ ả năng truy cậ ớp t i các dữ

li u theo l ch s quá trình nhệ ị ử ằm mục đích dùng cho phân tích sự ố c

Một hệ ống quản lý các sự ện và cảnh báo, báo động tinh vi hiện đại sẽ làm th kităng hiệu qu ả đáp ứng cho các điều ki n làm vi c bệ ệ ất thường thoáng qua mà đã được định nghĩa trước b i c u hình c a các b l c Configuration Filters ở ấ ủ ộ ọ

Kh ả năng can thiệp vào quá trình sản xuất hiệu quả, liên tục cải tiến, nâng cấp

h th ng mà không c n ph i lo i b ệ ố ầ ả ạ ỏ cái cũ

Tr ợ giúp quản lý các cửa sổ ận hành (lập khoá user), khả năng mở v nhiều cửa

s ổ cùng một lúc, thể hiện cửa sổ theo thứ ự ưu tiên, đảm bảo các thông tin quan t

trọng như là các cảnh báo quá trình hay là các báo động sự ố luôn luôn được hiển c

th mà không b ị ị che khuất

Tr ợ giúp bằng các hình ảnh quá trình sinh động giúp cho người làm dễ dàng

qu n lý công viả ệc và thiế ịt b thu c ph m vi mình qu n lý ộ ạ ả

H thệ ống cảnh báo quá trình Alarm Manager cho phép ta biết được vị trí xuất phát lỗi để ừ đó tìm ra biệ t n pháp s lý tử ối ưu

Các đồ ị th quá trình theo th i gian (Trend) gờ iúp cho ngườ ậi v n hành gi ữ được

s ự ổn định của hệ thống trong quá trình làm việc Có hai loại Trend là Historical Trend và Realtime Trend

- Historical Trend cho biết đồ ị làm việc của các biến trong quá khứ Dữ ệu th liTrend được truy xu t t ấ ừ máy chủ Historian

- Realtime Trend cho biết quá trình thực đang diễn ra như thế nào Dữ ệu trend liđược c p nh t tr c ti p t i tu ng l y trend ậ ậ ự ế ừ đố ợ ấ

Các Report cho phép biết được các thông tin về ỗi như là vị l trí xu t phát lấ ỗi,

th i gian s c , ờ ự ố

20

Các máy chủ lưu trữ ữ ệ d li u theo l ch s (Historian Server) s ị ử ẽ lưu trữ các thông tin v quá trình làm vi c trong m t th i gian r t dài Khi c n thi t thì ta có thề ệ ộ ờ ấ ầ ế ể truy

c p vào và l y thông tin ra ậ ấ

c) Trạm giám sát hệ thống SS (supervisory Station)

Là các máy tính được trang b các Card truyị ền thông để giao ti p v i h th ng ế ớ ệ ốThông thường các máy tính PC c a trủ ạm này được đ t ặ ở phòng kĩ thuật Ch c năng ứ

c a trủ ạm SS này là để theo dõi tình hình hoạt động sản xuất, lưu và in ra các báo cáo

v ề quá trình chứ không có chức năng điều khiển trực tiếp vào sản xuất Trên thực tếthì các máy tính ở ạm SS này không đượ tr c phân quyền để ự th c hi n các công vi c ệ ệtrên

d) Trạm điều khiển hiện trường HCU (Harmony Control Unit)

Là các bộ đi u khi n hiề ể ện trường có nhi n vụ ựệ th c hi n các táệ c vụ điều khi n ểthiết bị trường theo các chương trình phần mềm đ nh sẵn và đã được Dowload vào ịtrong ROM (hoặc thẻ nhớ) của các bộ ề đi u khiển này Các chương trình phần m m ề

s ẽ do kĩ sư thiế ế ệ thốt k h ng hoặc do nhân viên kĩ thuật xây d ng nên ự

Các đặc tính riêng:

• Được đặt g n k vầ ề ới quá trình kĩ thuật

• Mỗi một bộ điều khiển hiện trường được đ m nhận một chức năng, công ả

vi c và ph m vi ki m soát nhệ ạ ể ất định trên h th ng ệ ố

• Có khả năng làm việc đ c l p ngay cộ ậ ả trong trường hợp các trạm giao diện

v n hành OS (Operation Station) hay h ậ ệ thống m ng truy n thông O.net b s c ạ ề ị ự ố

• Các trạm đi u khi n hiề ể ện trường là các b ộ điều khiển độ ậc l p d a trên các b ự ộ

vi x ử lý và vi điều khi n ể

• Có nguồn nuôi và b nh ộ ớ riêng, độ ậc l p và d phòng kép, có kh ự ả năng thay

th nóng b ế ộ điều khi n (BRC100) khi c n thi ể ầ ết

21

• Kh ả năng mở ộ r ng các card I/O vào ra

H th ng các t ệ ố ủ HCU được phân bố theo chức năng như sau:

T HCU s ủ ố 01,02,03,04 được sử ụ d ng cho Unit Combustion and Air and Fued

T HCU s 10ủ ố ,11,12,13,14 được sử ụ d ng cho Unit Boiler Steam

T HCU s ủ ố 21,22,23 được sử ụ d ng cho Unit Water Cycle

T HCU s ủ ố 31,32,33 được sử ụ d ng cho Unit Auxiliaries/ BOP

T HCU s ủ ố 40,41 được sử ụ d ng cho Protection

T HCU s ủ ố 42,43,44,45 được sử ụ d ng cho Unit Boiler EMS

T ủ HCU số 51,52,53,54,55 được sử dụng cho Turbin, Generator, Turbin Auxiliaries

T HCU s ủ ố 61 được sử ụ d ng cho Unit Electrical

T HCU s ủ ố 81 được sử ụ d ng cho tr m phân ph i Switchard ạ ố

+ Khu vực mạng điều khiển vệ tinh dùng cho FGD

T HCU s 71,72ủ ố ,73 được sử ụ d ng cho FGD

+ Khu vực mạng điều khiển vệ tinh dùng cho Station/ Common

T HCU s ủ ố 101,102,103,104,105,106 được sử ụ d ng cho PPI

T HCU s ủ ố 111 được sử ụ d ng cho Common Electric

+ Khu vực mạng điều khiển vệ tinh dùng cho CWP

T ủ HCU số 121 được sử ụng tại Remote Building, dùng cho CWP, Chlorine Plant, dHeavy Fuel Oil Unloading

Harmony Control Unit (HCU)

+ Tủ

Các tủ HCU chứa các khối thi t bị ủế c a hệ ống điề th u khi n, m i HCU ph i có m t ể ỗ ả ộ

địa ch c a riêng c a nó trên m ng C-ỉ ủ ủ ở ạ Net Địa ch này có th t ỉ ể ừ 1 đến 250 Các thành ph n trong t HCU gầ ủ ồm có:

• Module ngu n ồ

22

• Module giao diện mạng NIS/NPM

• Bus controlway

• Module điều khi n (Controller) ể

• Bus mở ộ r ng (I/O bus)

• Các module vào ra I/O

(Nguồn: Hệ thống Symphony Harmony, ABB)

Hình 1.11 Các module trong tủ HCU và kết nối trong hệ thống điều khiển.

N

I

S

I/

64 I/O Module

Process

NTCL0 NTCL0

Module điều khi n BRC ể

Là module x lý, chúng nh n sử ậ ố ệ li u quá trình t các module I/O, x lý, tính ừ ử toán, đưa ra kết qu ả để điều khiển quá trình Ngoài ra, chúng cũng có thể nh n ho c ậ ặ

xuất số liệu tới C-net Các phương thức điều khiển được giữ trong NVRAM, nếu nguồn hệ ống không may bị ất, các phương thức điều khiển này s th m ẽ được duy trì cho đến khi nguồn được khôi ph c l i ụ ạ

Trong c u hình d phòng gấ ự ồm 2 Module điều khi n BRC, n u BRC primary bể ế ị

lỗi thì BRC thứ 2 đang ở chế độ ự phòng với thông số quá trình hiện hành và d phương thức điều khi n gi ng BRC Primary s thay th đi u khi n ngay l p tể ố ẽ ế ề ể ậ ức.Module vào ra I/O

H thệ ống module vào ra sử ụng tín hiệu vào ra rất đa dạng, như tín hiệ d u số, analog với các mức điện áp, dòng khác nhau, t i các tín hiớ ệu đặc biệt như điều khi n tua bin ể

Các ki u module vào/ ra bao gể ồm:

• Vào tương tự - Analog input (ASI, FFS)

• Ra tương tự - Analog output (ASO)

• Vào/ra điều khi n - Control input/output (ASO, QRS) ể

• Vào s - Digital input (DSO) ố

• Ra s - Digital output DSI ố

• Vào ra đặc bi t - Special input/output (FCS, HSS, ESD) ệ

Trong t máy 300MW các tín hiổ ệu đầu vào gồm có: Tín hiệu dòng 4 – 20mA, tín hiệu điện áp mV, và tín hi u sệ ố ớ v i m c tín hiứ ệu 1 tương đương 48VDC, 24VDC

Các t Termination Unit (TU) ủ

TU là thi t b vào ra cế ị ủa hệ ống điề th u khi n Nó cung cể ấp các đường tín hiệu cho module I/O Tín hi u tệ ừ quá trình đi theo những đường cáp độc lậ ớp t i TU, từ

24

TU chúng đi vào I/O module qua một cáp nhi u s i v i gi c c m phù h p v i s ề ợ ớ ắ ắ ợ ớ ốkênh vào của I/O module Do đó tuỳ ừ t ng lo i I/O module mà ch n nh ng loạ ọ ữ ại TU cho phù h p ợ

(Nguồn: Hệ thống Symphony Harmony, ABB)

Hình 1.12 Cấu trúc tuần tự của các sự kiện SOE (sequence of events)

Tuần tự các sự ện SOE được thiết kế để cung cấp thời gian chính xác cho toàn ki

b h thộ ệ ống điều khiển DCS Ngoài ra, tín hiệu thời gian này còn được đưa t i các ớ

đầu vào tín hiệu (đượ ậc l p c u hình) và g n th i gian v i tín hiấ ắ ờ ớ ệu đó đúng khi nó xuất

hiện Sau đó tín hiệu đã gắn thời gian này được thu nhập và lưu trữ trong hệ ố th ng SOE để giúp cho ngườ ử ụng có thông tin phân tích quá trình sau đó.i s d

Tại tổ máy 300MW tất cả các tín hiệu đầu vào của hệ th ng b o v ố ả ệ được thu

thập thông qua cấu hình sự ện tuần tự này Sự khác biệt giữa các tín hiệu sử ụ ki d ng phương thức s ki n tu n t và các tín hiự ệ ầ ự ệu vào ra thông thường là các s ki n x y ự ệ ẩ

ra c a các tín hi u tu n t ủ ệ ầ ự s kiự ện được hiển thị và lưu giữ đả m bảo chắc chắn tuần

BRC

or MFP

SET

bus

x-SOE Inputs

•••

Cne

25

Phương thức kết nối với các hệ thống điều khiển khác:

Như hệ thống điều khiển turbin, hệ thống điều khiển các trạm lẻ: Hệ thống xử lý nước nước thải M4,5,6, hệ thống cấp than M7, Hệ thống thải xỉ M10

Nhằm đạt được sự điều khiển thống nhất và tối ưu hoá trên toàn hệ thống Truyền thông giữa các trạm này (PLC) với hệ thống điều khiển DCS được thực hiện quan đường truyền Modbus Các dự liệu thu thập tại các trạm được PLC truyền thông lên hệ thống điều khiển DCS và các lệnh điều khiển từ các màn hình giao diện đặt tại các trạm đườc truyền từ DCS xuống PLC và xuống các cơ cấp chấp hành

(Nguồn: Hệ thống Symphony Harmony, ABB)

Hình 1.13 Phương thức kết nối với hệ thống điều khiển khác

Cấu trúc mạng trong hệ thống điều khiển DCS bao gồm hai loại mạng chính:

M ng O.Net: ạ

Được dùng để giám sát quá trình và trao đổi thông tin gi a các tr m OS, SS, ữ ạHistorian,

26

Đây là một mạng bình thường v i giao th c chu n truy n thông cho lo i m ng ớ ứ ẩ ề ạ ạnày là Ethernet

Đây là một lo i mạ ạng đặc biệt, đóng vai trò cực kì quan trọng đối v i s ho t ớ ự ạđộng bình thường c a h thủ ệ ống điều khi n và c a c dây chuyềể ủ ả n s n xu t M ng ả ấ ạnày được s dử ụng để ế k t n i các b đi u khi n hiố ộ ề ể ện trường HCU l i v i nhau ạ ớThông tin về quá trình sẽ được thu th p và s lý tậ ử ại các bộ điều khiển hiện trường HCU, sau đó mộ ốt s các thông tin c n thi t s ầ ế ẽ đượ ọc trước khi được l c dẫn đến các

tr m giao di n v n hành PPB ạ ệ ậ

Truy n thông v i các h thề ớ ệ ống điều khiển khác:

- I/O Expand bus được sử ụng để ết nố d k i các I/O trong một nút điều khiển

- Controlway được sử ụ d ng liên kết các module điều khi n trong mể ột tủ HCU

M t s thi t b cộ ố ế ị ủa hệ thống Harmony

(Nguồn: Hệ thống Symphony Harmony, ABB)

Hình 1.14 Một số thiết bị của hệ thống

Cabinet: Cabinets được s dử ụng để làm nơi chứa các Module và các đầu đấu

n i(Termination) ố

27

(Nguồn: H th ng Symphony Harmony, ABB) ệ ố

Hình 1.15 Tủ thiết bị của hệ thống

đó cung cấp điện và h tr truyền thông cho các Harmony Module Nó nơi là gắn ỗ ợkết nơi kết nối nguồn và các đư ng tín hiệu cho Module truyềờ n thông, b ộ điều khi n, module vào ra I\O Module ể

(Nguồn: H th ng Symphony Harmony, ABB) ệ ố

Hình 1.16 Khối lắp ghép module (MMU)

H thệ ống nguồ h n: ệ thống nguồn cung cấp +5VDC, +15VDC, 15VDC và +24VDC cho hệ ống Module Harmony Nó cũng có thể th cung c p nguấ ồn điện áp:

-28

+24VDC, +48VDC và +125VDC cho các thi t bế ị trường (n u các thi t bế ế ị này không có ngu n c p) ồ ấ

(Nguồn: H th ng Symphony Harmony, ABB) ệ ố

Hình 1.17 Khối Nguồn cấp cho hệ thống

d ng nhụ ở ững nơi mà các biến số điều khiển không được sử ụng cho chế độ ự d t động điều khi n c a h th ng Nó không ph i là h thể ủ ệ ố ả ệ ống điều khi n theo tín hi u ể ệ

ph n h i ả ồ

Mạch vòng kín (Closed Loop): H thệ ống điều khiển mạch vòng kín là một hệthống mà ở đó các biến số điều khiển sẽ được đo đếm và so sánh với thông số mong muốn đặt tr c (Setpoint) B t c mướ ấ ứ ột độ ệ l ch nh c a bi n quá trình so vỏ ủ ế ới điểm

đặ ẽ đượt s c ph n h i v h thả ồ ề ệ ống điều khi n đ th c hi n vi c làm gi m đ sai l ch ể ể ự ệ ệ ả ộ ệ

đó về ứ m c nh nh t có th ỏ ấ ể

Trạm (Station): Trạm cho phép người vận hành điều chỉnh điểm đ t (Setpoint) ặtrong chế độ điề u khi n tể ự động (điều khi n mể ạch vòng kín) và điều khi n tín hiể ệu

đầu ra trong ch bế độ ằng tay (điều khi n m ch vòng h ) ể ạ ở

Điều khi n theo trình t ể ự(Sequence Control) : Điều khiển theo trình tự là điều khiển logic hoặc điều khiển số, sử ụ d ng các bộ đếm thời gian Timer và Counter

29

Một trình tự bước cần phải được hoàn thành hoặc vượt quá khoảng thời gian định trước mới được phép th c hiự ện bước k ti p ế ế

th ể thay đổi ho c th c hi n mong mu n tiêu bi u chu n c a quá trình có th thay ặ ự ệ ố ể ẩ ủ ểđổi

thống điều khiển s ẽ ảnh hưởng tới hoạt động của ph n t ầ ử điều khiển cuối cùng

Wild Variable: một Wild Variable sẽ được sử ụng như là một tham chiếu cho dvòng điều khi n ể

30