Đồ án tốt nghiệp nghành điện Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí tại Nhà máy thuỷ điện Thác bà

Chơng 1- Thiết bị logic khả trình lời nói đầu Ngày nay hầu hết tất cả các Nhà máy và Xí nghiệp công nghiệp, đều đợc trang bị các hệ thống tự động hoá ở mức độ cao. Các hệ thống này nhằm mục đích nâng cao chất lợng sản phẩm, nâng cao năng xuất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng ngời lao động khỏi những vị trí độc hại. Các hệ thống tự động hoá giúp ta theo dõi, giám sát các quy trình công nghệ thông qua các hệ thống đo lờng kiểm tra. Các hệ thống tự động hoá còn thực hiện các chức năng điều chỉnh các thông số công nghệ nói riêng hoặc điều khiển một quy trình công nghệ hoặc toàn bộ một Xí nghiệp nói chung. Hệ thống tự động hoá đảm bảo quy trình công nghệ xảy ra trong điều kiện cần thiết và bảo đảm nhịp độ sản xuất của từng công đoạn trong quy trình công nghệ. Chất lợng sản phẩm, năng suất lao động của các nhà máy xí nghiệp phụ thuộc rất lớn vào các hệ thống tự động hoá. Để phát triển sản xuất ngoài việc nghiên cứu hoàn thiện các quy trình công nghệ hoặc ứng dụng công nghệ mới thì một hớng nghiên cứu không kém phần quan trọng là nâng cao mức độ tự động hoá trong quá trình công nghệ. Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ vi mạch vi điện tử đã cho ra các hệ thống tự động, các thiết bị đo lờng, điều khiển ngày càng u việt có độ tin cậy ngày càng cao. Là ngời kỹ s Tự động hoá ta phải biết ứng dụng các kỹ thuật công nghệ mới thiết kế mới và nâng cấp các hệ thống tự động công nghệ ngày càng hoàn thiện hơn. Trong khuôn khổ đồ án này em đợc nhận đề tài Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí tại Nhà máy Thuỷ điện Thác bà nhằm ứng dụng các công nghệ mới vào thực tế và đảm bảo cho sự vận hành an toàn, tin cậy lâu dài của hệ thống nén khí nói riêng và của nhà máy nói chung. 1 Chơng 1- Thiết bị logic khả trình Phần I Nghiên cứu hệ thống điều khiển trạm nén khí cao áp nhà máy thuỷ điện thác bà Chơng 1 : Tổng quan về nhà máy thuỷ điện thác bà I - quá trình hình thành và phát triển của nhà máy: - Nhà máy Thuỷ điện Thác bà đợc xây dựng trên sông chảy thuộc địa phận Thị trấn Thác bà - Huyện Yên bình - Tỉnh Yên bái. Nhà máy khởi công xây dựng tháng 8 năm 1964 đến tháng 7 năm 1975 nhà máy đợc xây dựng và lắp đặt song hoàn toàn với công xuất phát điện 120MW. 2 Chơng 1- Thiết bị logic khả trình - Công trình Thuỷ điện Thác bà có 4 nhiệm vụ lớn: + Chống lũ. + Phát điện. + Phục vụ tới tiêu. + Đảm bảo giao thông đờng thuỷ. - Hồ chứa nớc Nhà máy Thuỷ điện Thác bà có diện tích mặt hồ 124 Km 2 , dung tích chứa hơn 3 tỷ mét khối. - Gian máy gồm 3 tổ máy phát điện mỗi máy có công suất 40.000KW, điện áp định mức 10,5 KV, qua máy biến áp tăng áp 10,5/110 KV đa ra trạm phân phối. - Trải qua hơn 30 năm vận hành đến nay nhà máy đã sản xuất đợc hơn 10 tỷ KWh điện năng cung cấp cho sinh hoạt và các nghành công nghiệp trong nớc. II- Các thiết bị trong nhà máy: II.1- Các thiết bị chính trong nhà máy: * Máy phát điện: - Kiểu CB 1 845 / 140 - 44T. - Công xuất định mức 47000KVA ( 40000KW). - Điện áp định mức Stato 10,5 KV. Máy phát điện có nhiệm vụ biến đổi năng lợng nớc thành cơ năng và thành điện năng. * Máy biến áp lực: - Số lợng 3 máy. - Công suất định mức 63.000 KVA. - Điện áp định mức 10,5/110 KV. Máy biến áp lực có nhiệm vụ tăng áp để truyền tải đi xa. * Trạm phân phối: Trạm phân phối gồm hệ thống các máy cắt phân phối có nhiệm vụ đóng cắt phân phối điện trong hệ thống lới điện cao áp 110KV. - Số lợng 9 máy cắt. - Kiểu BBH 132 T. - Điện áp định mức 132KV. - áp xuất khí nén điều khiển 20 át. II.2- Các thiết bị phụ: 3 Chơng 1- Thiết bị logic khả trình * Máy điều tốc: Điều chỉnh tốc độ (tần số) máy phát điện. * Máy kích thích quay: - Kích thích phụ phát ra điện áp một chiều cung cấp cho máy phát kích thích chính. - Kích thích chính phát ra điện áp một chiều cung cấp cho máy phát điện chính. * Hệ thống dầu áp lực MHY: Hệ thống dầu áp lực dùng để điều chỉnh cánh hớng nớc và cánh tua bin tổ máy phát. * Hệ thống nâng hạ cửa van: Đóng mở cửa van trong vận hành và sửa chữa, bảo vệ tổ máy khi có sự cố. * Hệ thống khí nén: - Hệ thống khí nén cao áp cung cấp khí nén cao áp cho các máy cắt không khí 110 KV. - Hệ thống khí nén hạ áp cung cấp khí nén phục vụ cho chạy bù đồng bộ máy phát và dùng trong sửa chữa vệ sinh. 4 Chơng 1- Thiết bị logic khả trình III. sơ đồ khối công nghệ của nhà máy: Chức năng của các khối trong sơ đồ ( hình I.1). H Hồ chứa. T Tua bin. MF Máy phát. TPP Trạm phân phối. ĐKBV Hệ thống điều khiểnvà bảo vệ. TBP Các thiết bị phụ. IV- nhận xét: - Qua quá trình tìm hiểu và nghiên cứu các thiết bị trong nhà máy đã trải qua hơn 30 năm vận hành các thiết bị đã già cỗi và hỏng hóc không có các thiết bị đồng bộ để thay thế, các hệ thống điều khiển nói riêng và các thiết bị nói chung làm việc kém tin cậy. - Nhà máy cần phải nâng cấp và thay thế một số hệ thống điều khiển, thiết bị để đảm bảo cho sự hoạt động cung cấp điện lâu dài của nhà máy. chơng 2: công nghệ trạm nén khí cao áp I- nhiệm vụ trạm nén khí cao áp (TL - 1): - Trạm nén khí của nhà máy đặt ở cao trình 26,6, gồm có 2 hệ thống cao áp (40Kg/Cm 2 ) và hạ áp ( 8Kg/Cm 2 ). - Hệ thống khí cao áp cung cấp cho các máy cắt không khí 110KV tại trạm phân phối ORY, các bình áp lực MHY (hệ thống dầu áp lực) của 3 tổ máy. 5 T MF MBA TPP ĐKBV TBP H L ới Điện Hình I.1: Sơ đồ khối công nghệ Nhà máy Chơng 1- Thiết bị logic khả trình - Hệ thống nén khí cao áp (hình I.2) gồm có: 3 máy nén khí và 2 bình chứa khí 40Kg/Cm 2 . Khí từ bình chứa đợc đa đến thanh góp chung cấp khí cho MHY bằng van tay, cấp khí cho các máy cắt 110KV bằng 2 van giảm áp từ 40Kg/Cm 2 xuống 21Kg/Cm 2 . - Hai van giảm áp cấp khí cho hệ thống ORY bằng hai tuyến đờng ống tới 2 bình chứa áp suất 21Kg/Cm 2 và các máy cắt 110KV. - Từ hệ thống 40Kg/Cm 2 có van nối liên thông sang hệ thống khí hạ áp 8Kg/Cm 2 , khi cần thiết có thể lấy khí từ hệ thống cao áp sang hỗ chợ cho hệ thống hạ áp. Việc cung cấp khí hạ áp để nén nớc ống xả trong các tổ máy thuỷ lực trong lúc vận hành ở chế độ bù đồng bộ. II- quy trình công nghệ trạm nén khí cao áp (TL - 1): - Các thiết bị của trạm đợc làm việc hoàn toàn tự động nhờ các đồng hồ áp lực có tiếp điểm điện điều khiển. Khi các thiết bị chong hệ thống làm việc không bình thờng sẽ báo tín hiệu lên phòng điều khiển Trung tâm. - Chế độ làm việc của 3 máy nén khí, khoá điều khiển của 2 máy đặt ở vị trí Tự động, một máy đặt ở vị trí Dự phòng. Sau mỗi ngày cho chuyển đổi ph- ơng thức làm việc ( chuyển đổi luân phiên). - Hai van giảm áp để ở vị trí Tự động tác động mở van khi áp suất khí hệ thống ORY giảm xuống 19Kg/Cm 2 và đóng van khi áp suất khí tăng lên 21Kg/Cm 2 . - Máy nén khí tự động làm việc khi áp suất khí hệ thống 40Kg/Cm 2 giảm xuống đến 37Kg/Cm 2 và máy Dự phòng làm việc khi áp suất giảm xuống đến 35Kg/Cm 2 . - Máy nén khí tự động ngừng trong các trờng hợp: + áp suất dầu bôi trơn 0,8Kg/Cm 2 và 3Kg/Cm 2 . + áp suất khí cấp I 3Kg/Cm 2 . + áp suất khí cấp II 13Kg/Cm 2 . + Nhiệt độ dầu bôi trơn 70 o c. + Rơ le nhiệt của các động cơ tác động. + áp tô mát mạch lực hoặc điều khiển tác động bảo vệ. 6 Chơng 1- Thiết bị logic khả trình + áp lực trong hệ thống 40Kg/Cm 2 . - Các trờng hợp báo tín hiệu lên phòng điều khiển trung tâm: + áp suất khí ORY không bình thờng (18Kg/Cm 2 ; 22Kg/Cm 2 ). + áp suất khí nén trong bình cao 41Kg/Cm 2 . + Máy dự phòng làm việc. + Mất nguồn điều khiển. + áp suất dầu bôi trơn cao, thấp + Nhiệt độ dầu bôi trơn cao. + áp suất khí các cấp cao. Khi có tín hiệu báo sự cố lên phòng điều khiển trung tâm, ngời vận hành xuống kiểm tra nguyên nhân sự cố bằng các cờ báo sự cố. - Máy nén khí chạy cỡng bức trong các trờng hợp: + Chạy nghiệm thu sửa chữa đại tu. + Khi cần kiểm tra xác minh trong vận hành. + Khi mạch tự động h hỏng.trong thời gian đó trực ban vận hành phải trực tại trạm nén khí để thao tác chạy máy và dừng máy để duy trì áp suất của hệ thống. 7 Ch¬ng 1- ThiÕt bÞ logic kh¶ tr×nh 8 Chơng 1- Thiết bị logic khả trình III- công nghệ máy nén khí cao áp BIII 3 / 40M (TL - 2): III.1- Sơ đồ tổng quát cụm máy nén khí BIII 3 / 40M (Hình I.2.a; b): 1- Động cơ nén khí. 2- Bánh đà. 3- Bầu lọc gió. 4- Động cơ quạt gió. 5- Dàn làm mát khí đầu ra. 6- Bơm dầu bôi trơn. 7- Các te chứa dầu. 8- Bình phân ly. 9- Xi lanh cấp I. 10- Xi lanh cấp II. 11- Xi lanh cấp III. 12-Van xả an toàn. 13- Điều khiển van xả tải. 14- Van xả tải. III.2-Công nghệ máy nén khí: - Chạy động cơ quạt gió và động cơ nén khí, động cơ nén khí truyền động cho 3 xi lanh nén cấp I, cấp II, cấp III. - Không khí đợc hút vào xi lanh cấp I qua bầu lọc khí có chứa dầu và màng lọc để lọc sạch không khí. Xi lanh cấp I nén không khí lên áp suất P = 2,2 0,2 Kg/Cm 2 , đẩy qua bình phân ly để tách nớc và qua dàn làm mát ( dàn làm mát đợc làm mát bằng quạt gió). Xi lanh cấp II hút khí nén của xi lanh cấp I đa đến và nén lên áp suất P = 10 1 Kg/Cm 2 sau đó qua bình phân ly, qua dàn làm mát đến xi lanh cấp III. Xi lanh cấp III hút khí nén của xi lanh cấp II đa đến và nén lên áp suất P = 40 Kg/Cm 2 sau đó qua bình phân ly, qua dàn làm mát và đa vào bình chứa. -Việc bôi trơn xi lanh và pít tông đợc thực hiện bởi bơm dầu áp lực ( dầu chạy tuần hoàn trong các te máy nén khí). Bơm dầu đợc truyền động bởi chính động cơ nén khí. - Quạt gió liên tục chạy trong quá trình máy nén khí làm việc. - Sau khi máy nén khí dừng chạy 10 ữ 15s, khi đó áp lực cấp I còn 1ữ1,6 at bộ điều khiển van xả tải sẽ điều khiển xả hoàn toàn áp lực cấp II và cấp III. 9 Ch¬ng 1- ThiÕt bÞ logic kh¶ tr×nh H×nh I.3.a- S¬ ®å tæng quan m¸y nÐn khÝ BIII - 3/40M 10 [...]... động lực và điều khiển trạm nén khí gồm có: - Sơ đồ nguyên lý mạch động lực Hình I.3 - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển chung Hình I.4 - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển các máy nén khí Hình I.5(a;b;c) + Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển các máy nén khí Hình I.5.a + Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển các máy nén khí Hình I.b + Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển các máy nén khí Hình I.5.c - Sơ đồ nguyên lý... nén khí N1 cao, thấp 4b2 - áp suất dầu bôi trơn máy nén khí N2 cao, thấp 4b3 - áp suất dầu bôi trơn máy nén khí N3 cao, thấp 6b Máy nén khí dự phòng làm việc 7b - áp suất khí hệ thống 40 at cao 8b - áp suất khí hệ thống OPY không bình thờng 9b Mất nguồn điều khiển mạch điều khiển chung 3AB1 Mất nguồn điều khiển máy nén khí N1 3AB2 Mất nguồn điều khiển máy nén khí N2 3AB3 Mất nguồn điều khiển máy. .. Đèn tín hiệu trung tâm Nhiệt độ dầu nén khí N1 Nhiệt độ dầu nén khí N2 Nhiệt độ dầu nén khí N3 áp lực cấp I nén khí N1 áp lực cấp I nén khí N2 áp lực cấp I nén khí N3 áp lực cấp II nén khí N1 áp lực cấp II nén khí N2 áp lực cấp II nén khí N3 áp lực dầu nén khí N1 áp lực dầu nén khí N2 áp lực dầu nén khí N3 Máy dự phòng làm việc 7b áp lực hệ thống 40 át cao 8b áp lực hệ thống ORY không bình thờng 9b mất... nén khí N3 5AB Mất nguồn điều khiển van giảm áp VIII- Đánh giá tình trạng mạch điều khiển: - Hệ thống điều khiển trạm nén khí cao áp Nhà máy Thuỷ điện Thác bà là hệ điều khiển tiếp điểm và rơ le điện từ, vì vậy có các đặc điểm ít chịu ảnh hởng của nhiễu điện từ, tuy vậy hệ điều khiển này còn có nhiều hạn chế: + Khi đóng mở các tiếp điểm thờng sinh ra hồ quang, tuổi thọ các tiếp điểm không cao, quán... lý mạch điều khiển riêng các máy nén khí: - Mạch điều khiển riêng các máy nén khí có nguyên lý làm việc tơng tự nhau ở đây ta chỉ thuyết minh mạch nguyên lý điều khiển cho một máy ( Máy nén khí N1), hai máy nén khí N2, N3 đợc thuyết minh tơng tự Nguyên lý điều khiển máy nén khí N1 ( Hình I.5.a) V.1- Chế độ chạy Tự động: - Đóng áp tô mát 3AB1 mạch điều khiển có điện * Chạy máy: Khoá 1KY1 đặt ở vị trí... nén khí N1 cao 1b2 Nhiệt độ dầu bôi trơn nén khí N2 cao 1b3 Nhiệt độ dầu bôi trơn nén khí N3 cao 2b1 - áp suất cấp I máy nén khí N1 cao 2b2 - áp suất cấp I máy nén khí N2 cao 35 Chơng 1- Thiết bị logic khả trình 2b3 - áp suất cấp I máy nén khí N3 cao 3b1 - áp suất cấp II máy nén khí N1 cao 3b2 - áp suất cấp II máy nén khí N2 cao 3b3 - áp suất cấp II máy nén khí N3 cao 4b1 - áp suất dầu bôi trơn máy. .. máy nén khí N1 Mất nguồn ĐK máy nén khí N2 Mất nguồn ĐK máy nén khí N3 Mất nguồn một chiều van giảm áp 26 Hình I.7 - Sơ đồ nguyên lý mạch báo tín hiệu trung tâm Chơng 1- Thiết bị logic khả trình III- thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch lực: - Sơ đồ nguyên lý mạch lực của 3 máy nén khí (Hình I.3) - Nguồn điện cung cấp cho 3 máy nén khí có điện áp 220/380VAC Nguồn đợc cung cấp đến từ 2 phân đoạn của 2 máy. .. nén khí N1, N2, N3 áp tô mát bảo vệ mạch điều khiển chung Khoá điều khiển chế độ làm việc mạch điều khiển chung Đồng hồ áp lực điều khiển chế độ Tự động Đồng hồ áp lực điều khiển chế độ Dự phòng Đồng hồ báo áp lực OPY không bình thờng Rơ le giám sát điện áp mạch điều khiển chung 16 2P Rơ le trung gian điều khiển chế độ Tự Động 17 4P Rơ le trung gian điều khiển chế độ Dự phòng 18 3P 6b 7b 8b 9b... điện Rơ le 4P có điện đóng tiếp điểm thờng hở 4P (9 10) để tự dữ và cấp điện cho rơ le cờ 6b, đồng thời đóng các tiếp điểm thờng hở của nó trong các mạch điều khiển riêng của các máy nén khí để điều khiển chạy máy ở chế độ làm việc Dự phòng (Đợc thuyết minh ở phần mạch điều khiển riêng các máy nén khí hình I.5.a; I.5.b; I.5.c) Rơ le cờ 6b có điện làm rơi cờ báo Máy dự phòng làm việc đồng thời gửi tín... rơi cờ báo Mất nguồn điều khiển mạch điều khiển chung, đồng thời đóng tiếp điểm thờng hở gửi tín hiệu sự cố đến phòng điều khiển trung tâm * Đồng hồ áp kế 4DD và 5DD đợc đặt điều khiển chế độ làm việc của các máy Tự động ở mức áp suất giảm xuống 37Kg/Cm2 và ở mức Dừng máy khi áp suất tăng lên đến 40Kg/Cm2 * đồng hồ áp kế 10DD và 11DD đợc đặt điều khiển chế độ làm việc của các máy Dự phòng ở mức áp