Tự động điều chỉnh và điều khiển nồi hơi tàu thủy

Chương III Tự động điều chỉnh điều khiển nồi tàu thủy §1 Các khái niệm chung Mục tiêu học Sau hoàn thành tốt học sinh viên có khả năng: - Nêu lý cần tự động hóa hoạt động nồi tàu thủy - Nêu thông số trình cần tự động điều chỉnh, điều khiển - Giải thích hình vẽ biểu thị mạch điều chỉnh hệ thống Nồi sử dụng tàu thuỷ để cung cấp cho động nước lai chân vịt, lai máy phát điện máy phụ bơm, tời… Ngoài sử dụng để hâm sấy nhiên liệu, vệ sinh, phục vụ sinh hoạt… Dù thiết bị phục vụ hệ động lực nồi có vai trị quan trọng Mặt khác, nồi thiết bị phức tạp cấu trúc đối tượng có nhiều thơng số; mối quan hệ thông số hoạt động phức tạp Nồi lại thiết bị tích trữ nhiệt áp suất cao nên nguy hiểm, đặc biệt thơng số khơng trì ổn định Các thơng số q trình nồi cần điều chỉnh, điều khiển là: - áp suất hơi: áp suất phụ thuộc vào lượng tiêu thụ (phụ tải) lượng nhiên liệu cấp vào thiết bị đốt Muốn trì ổn định áp suất phải tạo quy luật cấp nhiên liệu phù hợp với thay đổi phụ tải - Nhiệt độ nhiệt: Nhiệt độ định tính kinh tế hiệu thiết bị sử dụng nước Nhiệt độ nhiệt phụ thuộc vào thay đổi tải kiểu nồi hơi, ví dụ nồi tuần hoàn tự nhiên dao động nhiệt độ nhiệt lớn nhiều so với nồi tuần hồn cưỡng - Q trình cấp nước: mức nước nồi hơi, lưu lượng áp suất nước cấp, mức nước két cascade… Mức nước nồi phụ thuộc vào lưu lượng tiêu thụ, áp suất lưu lượng cấp nước Để trì ổn định mức nước nồi phải thiết lập quy luật bổ sung nước cho nồi - Quá trình cháy: cường độ cháy chất lượng cháy Cường độ trình cháy buồng đốt nồi phụ thuộc vào thay đổi phụ tải chất lượng cháy phụ thuộc vào tỷ lệ khơng khí nhiên liệu cấp vào nồi - Quá trình hoạt động nồi hơi: trình đốt dừng Quá trình đốt dừng trình thực thao tác để đảm bảo nồi làm việc an tồn Ngồi thơng số nêu trên, cịn có số thơng số khác áp suất nhiên liệu cấp vào thiết bị đốt, áp suất khơng khí cấp vào buồng đốt, áp suất nước cấp cần trì ổn định để đảm bảo hoạt động an toàn nâng cao hiệu nồi Việc điều chỉnh không tự động thông số thông qua người khai thác trở nên khó khăn nhiều khơng thực có nhiều thơng số cần điều chỉnh với yêu cầu xác kịp thời Chính nồi thường trang bị hệ thống tự động nhằm nâng cao tính an tồn, kinh tế, giảm sức lao động người Hình 1.1 biểu thị mạch điều chỉnh hệ thống tự động nồi Hệ thống dùng tua bin để dẫn động bơm, quạt 96 air supply I VI air supply 11 air supply III II air supply 12 V air supply 10 IV air supply Hình 1.1: Sơ đồ minh họa hệ thống tự động nồi Chú thích hình vẽ: 1: trống - nước; 2: bơm cấp nước; 3: bơm dầu đốt; 4: quạt gió; 5: súng phun; 6: tua bin hơi; 7: van điều chỉnh mức nước nồi; 8: van điều chỉnh lượng dầu; 9: van điều chỉnh áp suất dầu; 10: van điều chỉnh lượng vào tua bin lai quạt; 11: bướm gió, điều chỉnh lượng khơng khí vào buồng đốt; 12: van điều chỉnh lượng vào tua bin lai bơm cấp nước I: điều chỉnh (BĐC) mức nước; II: BĐC áp suất nước cấp; III: BĐC lượng nhiên liệu; IV: BĐC áp suất khơng khí; V: BĐC lượng khơng khí; VI: BĐC áp suất dầu Trong hệ thống có mạch điều chỉnh: điều chỉnh việc cấp nước (áp suất lưu lượng) để trì ổn định mức nước, mạch điều chỉnh trình cháy buồng đốt thông qua điều chỉnh việc cấp nhiên liệu khơng khí (áp suất lưu lượng) BĐC I sử dụng tín hiệu mức nước nồi để điều chỉnh độ mở van cấp nước nồi BĐC II trì áp suất nước cấp cách thay đổi lượng vào tua bin 6, làm thay đổi tốc độ bơm cấp BĐC III sử dụng tín hiệu áp suất cơng tác để thay đổi độ mở van cấp nhiên liệu BĐC cịn đưa tín hiệu tới BĐC IV để đặt lượng khơng khí cấp cho phù hợp với nhiên liệu BĐC IV thay đổi độ mở van 10 làm thay đổi tốc độ tua bin 6, quạt thay đổi lượng khơng khí cấp vào buồng đốt cho phù hợp với nhiên liệu BĐC V trì áp suất khơng khí cấp qua thay đổi độ mở bướm gió 11 BĐC VI thay đổi độ mở van hồi để trì áp suất nhiên liệu 97 §2 Phương trình động nồi tàu thuỷ Mục tiêu học Sau hoàn thành tốt học sinh viên có khả năng: - Vẽ giải thích mơ hình nhiệt nồi tàu thủy, giải thích phương trình cân nhiệt - Vẽ giải thích mơ hình khối lượng, giải thích phương trình cân khối lượng - Xây dựng phương trình động nồi theo áp suất theo mức nước - Nêu mối quan hệ hệ số phương trình thơng số kỹ thuật (kích thước, áp suất định mức ) - Phân tích mối quan hệ áp suất lượng cấp nhiên liệu, lượng tiêu thụ, lượng nước cấp - Phân tích mối quan hệ mức nước lượng nước cấp, lượng tiêu thụ, áp suất (phụ tải) Để xây dựng hệ thống tự động điều chỉnh thích hợp cho thơng số, cần phải xác định tính chất động nồi thơng qua phương trình tốn học Đối với người khai thác việc hiểu rõ tính chất động học nồi giúp hiệu chỉnh xác hoạt động thiết bị, nâng cao hiệu an tồn Phương trình tốn mơ tả tính chất động nồi xây dựng với giả thiết nồi đối tượng có nhiều dung lượng, bao gồm hàng loạt thành phần tích trữ nhiệt khối lượng nước, thành vách dàn ống 2.1 Phương trình động nồi theo áp suất Mơ hình nồi với nhiệt lượng cấp vào Hơi Qrh Qnl Nhiên liệu Khơng khí Nồi (Qak) Qkk Nước cấp Qkx Khí xả Qnc Hình 2.1: Mơ hình nhiệt nồi Lượng nhiệt cung cấp cho nồi từ nhiên liệu tính Q nl (kcal/s), qua nước cấp vào nồi Qnc (kcal/s) lượng nhiệt mang khỏi nồi Q rh (kcal/s), khí xả mang Q kx, nhiệt lượng tích trữ nồi (trong sắt thép, nước trống hơi) Q ak Phương trình cân nhiệt nồi viết sau: Qnl + Qnc + Qkk – Qrh – Qkx - Qak = Nếu bỏ qua nhiệt khơng khí mang vào nhiệt khí xả mang viết: Qnl + Qnc – Qrh - Qak = Phương trình cân nhiệt trạng thái tĩnh: Qoak + Qonl + Qonc - Qorh = (2.1) Trong trạng thái động, thơng số thay đổi theo thời gian lượng nhiệt tích trữ xác định dQ ak phương trình động có dạng: (Qnl + Qnc - Qrh)dt = dQak (2.2) Bằng cách chia hai vế phương trình (2.2) cho dt dựa vào phương trình trạng thái tĩnh để giản ước, rút phương trình: ∆Q nl + ∆Q nc − ∆Q rh = dQ ak dt (2.3) Nhiệt lượng tích trữ Qak bao gồm nhiệt tích trữ phần sắt thép nồi Q s nhiệt tích trữ phần nước phần Qnh Do viết: Qak = Qs + Qnh Qs Qnh xác định sau: 98 Qs = Gs.Cs.Ts; Ts = f3(ph) (2.4) Qnh = Gh.i'' + Gn.i'; i'' = f1(pn); i' = f2(ph) (2.5) Trong đó: Gs: khối lượng sắt thép (kg) Cs: nhiệt độ sắt thép ( oC) Ts: nhiệt độ sắt thép ( oC) Gh: khối lượng nồi (kg) Gn: khối lượng nước nồi (kg) i'', i': entaipi nước (kcal/kg) ph: áp suất (KG/cm2) Thiết bị sấy hơi, thiết bị tương tự bỏ qua Các thông số công thức (2.5) xác định thông qua bảng tra cứu có sẵn, nhiệt độ Ts xác định nhiệt độ nước Dùng khai triển Taylor tuyến tính hố phương trình 2.4 2.5 bỏ qua phần tử có đạo hàm bậc cao ta rút được: ∆Q nh = i 'o' ∆Q h + G oh ∆i' '+i 'o ∆Q n + Qon ∆i' ∂i' ' ∆p h ∂p h ∂T ∆i' = s ∆p h ∂p h ∆i' ' = ∆Qs = Gs.Cs.∆Ts ∂Ts ∆p h ∂p h d∆Q nh dQ nh d∆Ts dTs d∆p h dp h = ; = ; = Từ biểu thức dt dt dt dt dt dt dQak dQ nh dQs '' dG h ∂i' ' dp h dG = + = io + G oh + i'o n dt dt dt dt ∂p h dt dt ∂i' dp h ∂T dp + G on + G s Cs s h ∂p h dt p h dt ∆Ts = (2.6) Bên cạnh Gn Gh hàm khơng áp suất ph mà lượng cung cấp cho phụ tải Qh (kg/s) Khi nghiên cứu mức độ phức tạp trình động nồi hơi, đề cập đến phương trình sau: Gh = f4(ph; Grh); Gn = f5(ph; Grh) (2.7) Thực tuyến tính hố phương trình 2.7 dạng: dG h ∂G h dp h ∂G h dG rh = + dt ∂p h dt ∂G rh dt dG n ∂G n dp h ∂G n dG rh = + dt ∂p h dt ∂G rh dt (2.8) Thay 2.8 vào 2.6 rút được: dQak dp h  ∂G h '' ∂i' ' dT  ∂G n ' ∂i'  = io + G oh + i o + G on + G s Cs s  dt dt  ∂p n ∂p h ∂p h ∂p h ∂p h   ∂G h '' ∂G n  dG +  i o + i'o  rh ∂G rh  dt  ∂G rh (2.9) 99 Thực chất 2.9 phần bên phải phương trình 2.3 cịn phần bên trái xác định sau: Qnl = f6(mnl) α = αopt Qnc = Gnc.inc inc = const Gnc = f7 (mnc) Qrh = Grh.i'' Grh = f8 (ph; mrh) (2.10) Trong đó: mnl: độ mở cửa van cấp nhiên liệu (mm) Gnc: khối lượng nước cấp (kg/s) inc: enthanpi nước cấp (kcal/kg) mnc: độ mở van cấp nước (mm) mrh: độ mở van (mm) α, αopt: hệ số dư lượng khơng khí giá trị định mức Thay thành phần biểu thức 2.10 được: Qnl = f6(mnl); Qnc = f9(mnc); Qrh = f10 (ph; mrh) (2.11) Các giá trị xác 2.11 xác định lý thuyết thực nghiệm biết đặc tính hoạt động cấu trúc cấu điều khiển Tuyến tính hóa phương trình có: ∂Q nc ∂Q nl ∆m nl ; ∆Q nc = ∆m nc ∂m nl ∂m nl ∂Q rh ∂Q rh ∆Q rh = ∆p h + ∆m rh ∂p h ∂m rh ∆Q nl = (2.12) Thay 2.9 2.12 vào 2.3 có:  ∂G h '' dT  dp ∂G n ' ∂G rh ∂i' ∂i'  i + G oh + i + G on + G s Cs s  h + ∆p h ∂ p ∂ p ∂ p ∂ p ∂ p dt ∂ p  n h h h h h  ∂G h '' ∂G n '  dG rh ∂Q nc ∂Q nh ∂Q rh = ∆m nl + ∆m nc − ∆m rh −  i o + i o  ∂m nl ∂m nc ∂m rh ∂ G ∂ G  rh  dt rh (2.13) Tuyến tính hoá 2.10 được: dG rh ∂G rh dp h ∂G rh dm rh = + dt ∂p h dt ∂m rh dt (2.14) Thay (2.14) vào (2.13) đặt: ∆p h giá trị thay đổi tương đối áp suất Phdm ∆m nl µ nl = giá trị thay đổi tương đối độ mở van cấp nhiên liệu m nldm ∆m nc µ nc = giá trị tương đối độ mở van cấp nước m ncdm ∆m rh µ rh = giá trị thay đổi tương đối độ mở van cấp hơi, đặc trưng cho thay đổi m rhdm ϕh = lượng tiêu thụ (phụ tải) phđm, mnlđm, mncđm, mrhđm giá trị lớn tương ứng với tải định mức Phương trình tuyến tính biểu thị q trình động nồi theo áp suất xác định sau: Ta1 dϕ h dµ + K.ϕ h = µ nl + a1µ nc − a 2µ rh − a rh dt dt (2.15) Trong đó: 100 Ta1 = p hdm ∂Q nl m nldm ∂m nl  ∂G h ' ∂i' ' ∂G nc ' ∂i' ∂Ts ∂G rh  ∂G h ' ∂G nc '   i + G + i + G + G C +  o oh o onc s s  ∂G io + ∂G io   : ∂ p ∂ p ∂ p ∂ p ∂ p ∂ p  h h h h h  rh rh  h số thời gian nồi hơi, đơn vị [s] p hdm ∂Q rh ∂Q ∂p h : hệ số tự chỉnh nồi m nldm nl ∂m nl ∂Q ∂Q m ncdm nh m ehdm nl ∂m nc ∂m rh a1 = ; a2 = ; ∂Q nl ∂Q nl m nldm m nldn ∂m nl ∂m nl K=  ∂G h '' ∂G nc '  ∂G rh m rhdm  i o + i o  ∂G rh ∂G rh  ∂m rh  đơn vị [s] a3 = ∂Q nl m nldm ∂m nl Sau số kết luận từ việc xây dựng phương trình động nồi theo áp suất Hệ số Ta1 (hằng số thời gian) tỷ lệ thuận với khối lượng phần sắt thép nồi G s, khối lượng nước nồi chế độ tĩnh Gon khối lượng Goh Khối lượng phần sắt thép lớn, nồi to số thời gian Ta1 lớn Hệ số Ta1 không phụ thuộc vào thông số Gon Goh mà phụ thuộc vào tải Đối với nồi cho trước, tuỳ thuộc vào chế độ tải có trạng thái làm việc tĩnh khác Khi phụ tải tăng, lượng nước nồi giảm làm tăng không gian hơi, mật độ giảm kết giảm hệ số Ta1 Do ∂Q rh > nên hệ số K ln có giá trị dương, hay nói cách khác, nồi tàu thủy ln có khả tự ∂p h chỉnh cao Theo (2.15) tăng µnl, µnc giảm µrh, cấp dµ rh làm tăng áp suất Tốc độ thay đổi độ mở van dt dµ rh ảnh hưởng tới đặc tính thay đổi áp suất nồi ảnh hưởng đến hệ dt số a3 coi a µ rh + a dµ rh = f (t ) dt (2.16) tác động nhiễu loạn nồi Phương trình động với nhiễu loạn f(t) có dạng: Ta1 dϕ h + Kϕh = µ nl + a1.µ nc − f ( t ) dt (2.17) Nếu không thay đổi độ mở van cấp nước µnc = µonc = const phương trình động cịn dạng: Ta1 dϕ h + K.ϕh = µ nl − f ( t ) dt (2.18) Việc khảo sát phương trình động hai trường hợp: - thay đổi lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt theo quy luật hàm bước nhảy đơn vị, độ mở van cấp không thay đổi 101 - nhiễu phụ tải xuất đột ngột biến mất, lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt khơng thay đổi hồn tồn tương tự việc khảo sát phương trình động động điêzel không nhắc đến Sau số kết luận rút từ việc khảo sát phương trình Khi thay đổi nhiên liệu đột ngột, giữ nguyên độ mở van cấp hơi: áp suất thay đổi theo đường cong hàm mũ, tốc độ thay đổi nhanh hay chậm phụ thuộc vào số thời gian nồi Ta1 Khi giữ nguyên nhiên liệu, nhiễu phụ tải xuất đột ngột biến mất: khả tự ổn định áp suất phụ thuộc vào dấu hệ số tự chỉnh K Tuy nhiên K ln có giá trị dương nên nồi ln có khả tự ổn định áp suất 2.2 Phương trình động nồi theo mức nước Theo cách đặt vấn đề chênh lệch lượng nước cấp G nc (kg/s) lượng nước tiêu thụ G rh (kg/s) lượng nước tích trữ nồi Gak (kg/s) Hơi Grh Nồi (Gak) Nước cấp Gnc Hình 2.2: Mơ hình khối lượng nồi Phương trình cân khối lượng: Gnc – Grh + Gak = trạng thái làm việc tĩnh lượng nước cấp bổ sung vào nồi cân với lượng tiêu thụ: Gonc - Gorh = Trong trạng thái động: (Gnc - Grh)dt = dGak Trong đó: Gak: lượng nước tích trữ nồi Kết hợp 2.19 2.20 phương trình động có dạng: ∆G nc − ∆G rh = (2.19) (2.20) dG ak dt (2.21) Hoặc viết: Gak = Gn + Gh Gn = Vn.ρnh Gh = Vh.ρ'' (2.22) Trong đó: Gn khối lượng nước + bên bề mặt bốc (kg) Gh: khối lượng bên bề mặt bốc (kg) Vn: thể tích bầu chứa + nước (m3) Vh: thể tích bầu chứa (bên bề mặt bốc hơi) m3 ρnh: trọng lượng riêng nước + kg/m3 ρ'': trọng lượng riêng Tuyến tính hố 2.22 nhận được: ∆Gn = ρohn.∆Vn + Von.∆ρnh ∆Gh = ρo''.∆Vh + Voh.∆ρ'' Lấy đạo hàm Gak theo thời gian: dQak dG n dG h d∆Vn d∆ρnh d∆Vh d∆ρ' ' = + = ρonh + Von + ρ'o' Voh dt dt dt dt dt dt dt (2.23) Vh = VT - Vn , VT thể tích tồn trống hơi, nước: 102 d ∆Vh d(VT − Vn ) dV = =− n dt dt dt (2.24) Mặt khác lại có mối quan hệ ρ'' = f1(ph), ρnh = f2(ph, Grh), tuyến tính hố lấy đạo hàm: dρ' ' ∂ρ' ' dp h dρnh ∂ρnh dp h ∂ρnh dG rh = ; = + dt ∂p h dt dt dp h dt dG rh dt (2.25) Thay 2.24 2.25 vào 2.23: dG ak dV ∂ρ ∂ρ' ' ∂ρ dG = (ρonh − ρ'o' ) n + (Von nh + Voh ) + Von nh rh dt dt ∂p h ∂p n ∂G rh dt dVn dH = Fn Hơn lại viết dt dt (2.26) (2.27) Trong đó: Fn diện tích bề mặt bốc (m2), H mức nước nồi (m) Các thông số, hệ số vế bên phải phương trình 2.26 xác định mối quan hệ thể 2.10 sau tuyến tính hố chúng có dạng: ∂G nc ∆m nc ∂m nc ∂G rh ∂G rh ∆G rh = ∆p h + ∆m rh ∂p h ∂m rh ∆G nc = (2.28) Thay 2.26, 2.27 2.28 vào 2.21: dH ∂G nc ∂G rh ∂ρ ∂ρ' ' dp h = ∆m nc − ∆p h − (Von nh + Voh ) dt ∂m nc ∂p h ∂p h ∂p h dt ∂G rh ∂ρ dG − ∆m rh − Von nh rh ∂m rh ∂G rh dt (ρonh − ρ'0' ) Fn (2.29) Thay 2.14 vào 2.29 đặt ϕ y = Ta dϕ y dt ∆H (giá trị mức nước tương đối) với Hđm giá trị mức nước định mức H dm = µ nc − b1.ϕh − b dϕh dµ − b3µ rh − b rh dt dt (2.30) Trong đó: H dm (ρ onh − ρ'0' ) Fn : số thời gian nồi (s) ∂G nc m ncdm ∂m nc ∂G rh p hdm ∂p h b1 = ∂G m ncdm nc ∂m nc ∂ρ ∂ρ dG ∂ρ' ' p hdm (Von nh + Von nh rh + Voh ∂p h ∂G rh dt ∂p h b2 = (s) ∂G nc m ncdm ∂m nc Ta = 103 ∂G rh ∂m rh b3 = ∂G m ncdm nc ∂m nc ∂ρ dG m rh Von nh rh ∂G rh dt b4 = (s) ∂G nc m ncdm ∂m nc m rhdm Vì mức nước giảm gây nguy hiểm cho nồi nên thay đổi mức nước ϕy thường xem xét trường hợp mức nước giảm Sau số kết luận rút từ việc xây dựng phương trình động nồi Hằng số Ta2 tỷ lệ với trọng lượng riêng hỗn hợp nước ρnh diện tích bề mặt nồi Fn Hệ số có giá trị lớn không gian chứa nhỏ bề mặt bốc lớn Phương trình 2.30 cho thấy mức nước nồi tăng tăng độ mở van cấp nước µnc mức nước giảm giá trị ϕh (áp suất hơi); dµ rh dϕh (tốc độ thay đổi áp suất hơi), µrh (độ mở van cấp hơi) dt dt (tốc độ thay đổi độ mở van cấp hơi) tăng Hiện tượng sôi bồng (mức nước tăng áp suất ϕh giảm đột ngột) xảy áp suất giảm, nước bên bề mặt bay tăng tốc độ sôi, bay giãn nở làm bề mặt bay bồng lên Hiện tượng sôi lắng (mức nước giảm tức thời áp suất tăng đột ngột) áp suất tăng cường độ sôi bay nước giảm đi, thể tích phần hỗn hợp nước bề mặt bay giảm làm bề mặt bị co lại 2.3 Đặc tính thay đổi mức nước nồi phụ tải thay đổi Khi phụ tải thay đổi, ví dụ mở to van µrh > 0; dµ rh > theo 2.15 áp suất dt giảm xuống Khi giá trị ϕh giảm, theo 2.30, mức chất lỏng nồi tăng, cịn µrh tăng, mức nước nồi giảm Tính tốn theo 2.30, thay giá trị ϕh xác định từ 2.15 được: (2.31) T21ϕ'y' + T2ϕ' y = d1µ'nc + d 2µ nc − b1µ 'nl − b 2µ nl − d 3µ rh − d 4µ 'rh − d 5µ"rh Trong đó: Ta1.Ta2 = T12 đơn vị [s2] ; K.Ta2 = T2 đơn vị [s]; Ta1 - a1b2 = d2 đơn vị [s]; (2.32) Kb4 + Ta1b3 - a3b1 - a2b2 = d4 đơn vị [s] Ta1b4 - a3b2 = d5 đơn vị [s2] Kb3 - a2b1 = d3 K - a1b1= d1 Có thể khảo sát phương trình 2.31 để tìm hiểu thay đổi mức nước nồi với tác động nhiễu loạn khác µnc(t), µnl(t), µrh(t) Sau phần khảo sát phương trình độ mở van cấp nước lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt không thay đổi để tìm hiểu đặc tính thay đổi mức nước phụ tải thay đổi Giả sử µnc = const, µnl = const độ mở van (phụ tải tiêu thụ hơi) thay đổi theo đặc tính tuyến tính µrh = a.t có: (2.33) T12ϕ'y' + T2ϕ'y = −d 3at − d 4a Giải phương trình 2.33 với điều kiện ban đầu ϕy(0) = 0; ϕ'y (0) = (2.34) được: 104 −T   T12 a T12 ϕy (t ) = [ϕ y + (d − d )]1 − e T T2 T2 T2   2 φh φy t  ad3 a T12 t − (d − d ) t (2.35) − T2 T2  2T2  ph t Hình 2.2: Đặc tính thay đổi mức nước Thành phần thứ (1 − e − T2 t phương trình 2.35 cho thấy xu tăng lên mức nước theo T12 ) ad3 a T12 t hàm mũ có số tự nhiên (đường hình 2.3) Thành phần cịn lại (d − d3 )t 2T2 T2 T2 biểu thị giảm mức nước cân khối lượng buồng chứa - nước biểu thị đường hình 2.2 Tổng hợp hai trường hợp, đặc tính thay đổi mức nước nồi có dạng đường hình 2.2 105 chống 18 lên, truyền 12 quay chiều kim đồng hồ làm đóng bớt van 13 mở thêm van 14, áp suất tín hiệu khí nén sang rơle giảm Trong rơle 5, áp suất khoang A giảm, lò xo đẩy hộp xếp giãn ra, chống xuống, truyền 12 quay ngược chiều kim đồng hồ làm mở thêm van 13 đóng bớt van 14, áp suất khí nén tới định vị 17 van tăng, van mở to hơn, tăng lưu lượng nước cấp vào nồi Hình 3.11: BĐC mức nước ba xung Khi lưu lượng nước cấp tăng, tín hiệu khỏi thiết bị cảm ứng 15 tăng, áp suất khoang B rơle tăng, hộp xếp giãn làm chống xuống, truyền 12 quay ngược chiều kim đồng hồ mở thêm van 13 đóng bớt van 14 Sự thay đổi tín hiệu điều chỉnh áp suất giảm triệt tiêu Nếu rơle hiệu chỉnh đúng, lưu lượng nước cấp cân với lưu lượng tiêu thụ áp suất khoang A B rơle cân nhau, chống dừng lại truyền 12 trở vị trí cân ban đầu Đồng thời phụ tải tăng, giai đoạn đầu xảy tượng bùng sơi, độ lớn tín hiệu cảm biến mức nước (áp suất khí nén) từ thiết bị cảm ứng tới rơle tăng Trong rơ le 5, áp suất khoang C tăng, hộp xếp bị nén lại, chống lên làm truyền quay chiều kim đồng hồ đóng bớt van 13 mở thêm van 14 Tín hiệu khí nén tới 17 giảm, van cấp nước đóng bớt lại Tuy nhiên ảnh hưởng tác động ngược chiều (nếu xảy ra) hạn chế giai đoạn tín hiệu điều chỉnh từ xung phụ tải lại có xu hướng tăng độ mở van cấp nước mô tả Trong giai đoạn tiếp theo, mức nước giảm xuống rơle đưa tín hiệu mở thêm van cấp nước Trên thực tế trình xảy đồng thời phức tạp Nếu rơle hiệu chỉnh đúng, tổng hợp tín hiệu điều chỉnh có từ xung giữ cho mức nước ổn định, tránh tượng sôi bồng co lại phụ tải tăng Có thể hiệu chỉnh mức nước nồi nhờ vít hiệu chỉnh 114 U(t) 4=1-3 5=4-2 Load Hình 3.12: Tín hiệu điều chỉnh BĐC mức nước ba xung Đặc tính điều chỉnh điều chỉnh ba xung xác định cách xếp chồng ba đường đặc tính thành phần lại với (hình 3.12) Tín hiệu điều chỉnh từ xung lưu lượng tiêu thụ (đường 1) xung lưu lượng nước cấp (đường 2) tăng lên với tăng phụ tải, nhiên hai tín hiệu ngược chiều nên tổng hợp chúng đường - Hệ số khuếch đại thiết bị cảm ứng lưu lượng lớn hệ số khuếch đại thiết bị cảm ứng lưu lượng nước cấp Tín hiệu từ thiết bị cảm ứng mức nước ngược chiều với tăng phụ tải (đường 3) Tổng hợp tín hiệu 1, tín hiệu cua điều chỉnh có dạng đường - + Hình 3.13 biểu thị đặc tính cấp nước cho nồi phụ tải thay đổi ba loại điều chỉnh Bộ điều chỉnh xung (đường 1) luôn bắt đầu tác động vào van cấp nước theo hướng ngược với thay đổi phụ tải, tượng sôi bùng co lại thường dẫn tới việc điều chỉnh đưa tín hiệu mở van nhầm hướng Bộ điều chỉnh hai xung (đường 2) có thêm xung phụ tải nên khả thay đổi việc cấp nước hướng trạng thái chuyển tiếp cải thiện H Ho t Hình 3.13: Đặc tính động ba loại điều chỉnh Nếu hiệu chỉnh điều chỉnh ba xung có chất lượng điều chỉnh cao ln trì tác động điều chỉnh hướng Trong thực tế điều chỉnh ba xung thường trang bị cho nồi có sản lượng lớn 2000m3/h, điều chỉnh hai xung cho nồi có sản lượng 750 ÷ 2000m3/h điều chỉnh xung cho nồi có sản lượng thấp 750m3/h 115 §4 Tự động điều khiển q trình cháy Mục tiêu học Sau hoàn thành tốt học sinh viên có khả năng: - Vẽ hình giải thích ngun tắc điều khiển cường độ trình cháy: - Điều chỉnh On-Off - Điều chỉnh On-Off, High-Low - Điều chỉnh On-Off, Proportional - Vẽ hình giải thích ngun tắc điều khiển chất lượng trình cháy: - Điều chỉnh theo phương pháp nối tiếp - Điều chỉnh theo phương pháp song song - Điều chỉnh theo phương pháp đo nhiệt lượng Quá trình cháy nồi ảnh hưởng lớn tới hiệu suất nồi hệ động lực nước Hơn nữa, trình cháy nồi cịn liên quan đến hoạt động an tồn Khi phụ tải thay đổi khơng trì q trình cháy thích hợp khơng đủ lượng cần thiết cho phụ tải trình bay nước tăng với tốc độ cao gây nguy hiểm Điều khiển trình cháy nồi bao gồm điều chỉnh cường độ cháy cho phù hợp với phụ tải tiêu thụ (thường biểu thị gián tiếp qua áp suất hơi) điều chỉnh chất lượng trình cháy Cơ sở để thiết kế hệ thống tự động điều khiển trình cháy số phụ tải số chất lượng cháy áp suất công tác thường sử dụng làm số phụ tải nồi hơi, hệ thống tự động điều chỉnh thiết kế sở có khả phản ứng kịp thời với thay đổi phụ tải trì áp suất Tuy nhiên việc chọn số phụ tải làm thông số thiết kế chưa đủ đảm bảo cho hệ động lực nước có hiệu suất cao ảnh hưởng yếu tố khác đến trình điều chỉnh trình cháy thời gian sử dụng thiết bị, độ rơ mòn chi tiết, điều kiện mơi trường đặc tính thay đổi phụ tải cần xét đến Chỉ số chất lượng cháy kết có thơng qua đo đạc, so sánh đánh giá chất lượng trình cháy Trên sở số tỷ lệ nhiên liệu khơng khí vào nồi điều chỉnh Có số phương pháp để kiểm tra chất lượng trình cháy: Cách truyền thống để đánh giá chất lượng q trình cháy thơng qua màu khói màu lửa, hoạt động sở có thiết bị phát khói Mặc dù thiết bị có nguyên lý hoạt động đơn giản, chất lượng độ tin cậy khơng cao Một cách khác để đánh giá chất lượng trình cháy sử dụng ba số: lưu lượng hơi/lưu lượng khơng khí cấp, tỷ lệ nhiên liệu/khơng khí thiết bị phân tích khói Thiết bị hoạt động sở có nguyên lý hoạt động phức tạp chất lượng cao thiết bị phát khói độ xác chưa cao Chất lượng q trình cháy thơng số mang tính định tính, phụ thuộc vào nhiều yếu tố việc xác định xác khơng đơn giản Trên thực tế có thiết bị người khai thác phải kết hợp đánh giá chủ quan để hiệu chỉnh cho xác thơng số 4.1 Tự động điều chỉnh cường độ cháy Cường độ trình cháy buồng đốt điều chỉnh theo áp suất Với nồi lớn có nhiều súng phun việc điều chỉnh cường độ cháy thực cách thay đổi số lượng súng phun làm việc Với nồi cỡ nhỏ có súng phun việc điều chỉnh cường độ cháy thực cách thay đổi lượng nhiên liệu cấp vào súng phun qua van điều chỉnh 4.1.1 Điều chỉnh nhiên liệu kiểu ON – OFF (ON – OFF Combustion Control) Trong hệ thống điều chỉnh kiểu van điều chỉnh có hai chế độ đóng mở vị trí Lượng nhiên liệu cấp vào súng phun Qnl có mức 116 Qnl ON OFF p1 p2 p Hình 4.1: Điều chỉnh cường độ cháy theo nguyên tắc ON – OFF Khi áp suất giảm từ p2 xuống p1 trình đốt bắt đầu, áp suất đạt p trình đốt dừng lại 4.1.2 Điều chỉnh nhiên liệu kiểu ON – OFF, HIGH – LOW (ON – OFF, HIGH – LOW Combustion Control) Trong hệ thống điều chỉnh kiểu van điều chỉnh có ba chế độ đóng, mở mức thấp mức cao Lượng nhiên liệu cấp vào súng phun Qnl có hai mức thấp cao Qnl ON - HIGH ON - LOW OFF p1 p2 p3 p4 p Hình 4.2: Điều chỉnh cường độ cháy theo nguyên tắc ON – OFF, HIGH- LOW Khi áp suất giảm từ p4 xuống p1 trình đốt bắt đầu Khi bắt đầu đốt lượng nhiên liệu cấp vào bị giới hạn mức thấp (ON - LOW) thời gian định sau chuyển sang mức cao (ON - HIGH) Khi áp suất đạt p3 cường độ cháy điều chỉnh mức thấp Nếu sau áp suất tiếp tục tăng lên đến p trình đốt dừng lại Nếu áp suất không tăng mà giảm đến p2 cường độ cháy lại điều chỉnh lên mức cao 4.1.3 Điều chỉnh nhiên liệu kiểu tỷ lệ (Proportional Combustion Control) Qnl ON - HIGH O PR I RT PO AL ON ON - LOW OFF p1 p2 p3 p4 p5 p 117 Hình 4.3: Điều chỉnh cường độ cháy theo nguyên tắc tỷ lệ Trong hệ thống điều chỉnh kiểu van điều chỉnh có nhiều chế độ đóng mở nhiều mức từ mức thấp đến mức cao Lượng nhiên liệu cấp vào súng phun Qnl có nhiều mức từ thấp đến cao Khi áp suất giảm từ p5 xuống p1 trình đốt bắt đầu Khi bắt đầu đốt lượng nhiên liệu cấp vào bị giới hạn mức thấp (ON - LOW) thời gian định sau chuyển sang mức cao (ON - HIGH) Khi áp suất đạt p cường độ cháy tỷ lệ với phụ tải (tỷ lệ nghịch với áp suất nồi hơi), ứng với áp suất khác có độ mở van điều chỉnh nhiên liệu khác Khi áp suất đạt p4 cường độ cháy mức thấp Nếu sau áp suất tiếp tục tăng lên đến p trình đốt dừng lại Nếu áp suất không tăng mà giảm đến p cường độ cháy lại điều chỉnh lên mức cao 4.2 Tự động điều chỉnh chất lượng trình cháy Tỷ lệ nhiên liệu khơng khí định chất lượng q trình cháy Có thể phân loại hệ thống tự động điều chỉnh chất lượng trình cháy sau: - Điều chỉnh theo phương pháp nối tiếp (điều chỉnh khơng khí theo nhiên liệu nhiên liệu theo khơng khí) - Điều chỉnh theo phương pháp song song (điều chỉnh đồng thời khơng khí nhiên liệu) - Điều chỉnh theo phương pháp tính nhiệt lượng Trong hệ thống điều chỉnh nối tiếp, điều chỉnh áp suất cảm ứng thay đổi phụ tải (sự thay đổi áp suất hơi) sau tác động vào cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu lượng khơng khí Một cảm ứng khác đo lượng nhiên liệu lượng khơng khí đưa điều chỉnh để điều chỉnh cách thích hợp lượng khơng khí lượng nhiên liệu Hình 4.4 sơ đồ khối biểu thị hệ thống điều chỉnh qua trình cháy theo phương pháp nối tiếp Trong sơ đồ thứ điều chỉnh áp suất nhận tín hiệu cảm biến áp suất đưa tín hiệu điều chỉnh tới điều chỉnh nhiên liệu để thay đổi lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt Bộ điều chỉnh khơng khí cảm biến thay đổi nhiên liệu đưa tín hiệu điều chỉnh thay đổi lượng khơng khí cấp vào buồng đốt Trong sơ đồ thứ hai điều chỉnh áp suất nhận tín hiệu cảm biến áp suất đưa tín hiệu điều chỉnh tới điều chỉnh khơng khí để thay đổi lượng khơng khí cấp vào buồng đốt Bộ điều chỉnh nhiên liệu cảm biến thay đổi khơng khí đưa tín hiệu điều chỉnh thay đổi lượng nhiên liệu cấp vào bung t Nồi Nồi điều chỉnh áp suất điều chỉnh áp suất điều chỉnh nhiên liệu điều chỉnh không khí không khí nhiên liệu điều chỉnh không khí điều chỉnh nhiên liệu không khí nhiên liệu Hỡnh 4.4: S khối điều chỉnh trình cháy theo phương pháp nối tiếp 118 Hình 4.5 sơ đồ khối hệ thống điều chỉnh trình cháy theo phương pháp song song Trong hệ thống điều chỉnh song song, điều chỉnh áp suất cảm ứng thay đổi phụ tải (thông qua áp suất hơi) tác động đồng thời lên hai điều chỉnh nhiên liệu khụng khớ Nồi điều chỉnh áp suất điều chỉnh không khí điều chỉnh nhiên liệu không khí nhiên liệu Hỡnh 4.5: S iu chỉnh trình cháy theo phương pháp song song Hình 4.6 thể hệ thống điều chỉnh trình cháy theo phương pháp đo nhiệt lượng Nhiệt lượng cần thiết cấp vào buồng đốt tính tốn dựa sở lưu lượng cơng tác Trên sở tính tốn kết hợp với tín hiệu đến từ điều chỉnh áp suất điều khiển nồi đưa tín hiệu điều chỉnh lượng nhiên liệu khơng khí cấp vào buồng đốt Các khóa nhiên liệu giới hạn thay đổi nhiên liệu khơng khí đảm bảo chất lượng q trình cháy tốt Bộ điều chỉnh loại thường trang bị cho nồi sử dụng nhiều loại nhiên liệu Một số kết luận hệ thống điều chỉnh trình cháy: - Hệ thống điều chỉnh nối tiếp khơng khí theo nhiên liệu khơng sử dụng rộng rãi tàu thuỷ trình chuyển tiếp thay đổi nhiên liệu xảy trước thay đổi khơng khí, để có q trình cháy hợp lý tốc độ thay đổi nhiên liệu phải xảy từ từ Nếu hiệu chỉnh không tốt giai đoạn đầu phụ tải tăng, trình cháy sinh khói đen Trong hệ thống điều chỉnh loại nhiên liệu tiếp tục cấp khơng có khơng khí phải trang bị thiết bị ngắt nhiên liệu - Hệ thống điều chỉnh nối tiếp nhiên liệu theo khơng khí có số ưu điểm so với hệ thống điều chỉnh khơng khí theo nhiên liệu Trong hệ thống lượng khơng khí định trước điều chỉnh áp suất nhiên liệu xác định theo khơng khí Hệ thống loại có ln mạch cắt nhiên liệu (khơng có khơng khí khơng cấp nhiên liệu) nên giảm khả tích tụ hỗn hợp cháy buồng đốt Nếu hiệu chỉnh khơng tốt phụ tải tăng q trình cháy thay đổi chậm khơng đáp ứng kịp nhu cầu sử dụng Khi phụ tải giảm có khói đen - Hệ thống điều chỉnh song song áp dụng rộng rãi Ưu điểm hệ thống thay đổi đồng thời nhiên liệu lượng khơng khí nên tránh tượng tích tụ nhiều hỗn hợp cháy buồng đốt, tránh trình cháy thừa nhiều khơng khí hay nhiên liệu Hệ thống trang bị mạch dừng cấp dầu để ngăn ngừa khả gây cháy nổ khơng có khơng khí cấp q trình khởi động vận hành nồi - Hệ thống điều chỉnh trình cháy dựa sở đo nhiệt lượng có nhiều ưu điểm, nhiên hệ thống có cấu tạo phức tạp thường ứng dụng cho nồi làm việc với nhiu loi nhiờn liu khỏc 119 ĐO LƯU LƯƠNG NHIÊN LIÊU ĐO LƯU LƯƠNG HƠI ĐO áp suất HƠI ĐO LƯU LƯƠNG KHÔNG khí điều chỉnh áp suất điều khiển nồi khóa nhiên liệu khóa không khí điều chỉnh nhiên liệu điều chỉnh không khí cấu điều chỉnh nhiên liệu cấu ®iỊu chØnh kh«ng khÝ Hình 4.6: Sơ đồ khối điều chỉnh trình cháy theo phương pháp đo nhiệt lượng 120 §5 Tự động điều chỉnh nhiệt độ nhiệt Mục tiêu học Sau hoàn thành tốt học sinh viên có khả năng: - Vẽ hình giải thích ngun tắc tự động điều chỉnh nhiệt độ nhiệt: o Điều chỉnh cách tận dụng nhiệt khí xả o Điều chỉnh cách hòa trộn nhiệt với qua làm mát o Điều chỉnh cách phun nước dạng sương vào qua nhiệt Yêu cầu chất lượng cung cấp cho thiết bị sử dụng hơi, đặc biệt cho động nước tua bin động piston nước, cao Nếu chất lượng không đảm bảo tính an tồn hiệu thiết bị giảm chí gây cố cho hệ động lực Một thông số định chất lượng nhiệt độ nhiệt Nhiệt độ nhiệt phụ thuộc vào thay đổi phụ tải Đối với hệ động lực phụ tải thường thay đổi không theo quy luật, muốn trì ổn định nhiệt độ nhiệt phải trang bị hệ thống tự động Trên thực tế có ba phương pháp áp dụng để điều chỉnh nhiệt độ nhiệt - Phương pháp điều chỉnh nhiệt tận dụng khí thải - Phương pháp hòa trộn nhiệt với làm mát - Phương pháp phun nước dạng sương vào nhiệt 5.1 Phương pháp tận dụng nhiệt khí thải Hình 5.1 thể sơ đồ hệ thống tận dụng nhiệt khí thải số nồi cỡ nhỏ Để đạt mức nhiệt cần thiết, đưa qua sấy nằm đường dẫn khí thải ngồi Một van đặt phần đường dẫn khí thải khơng chứa sấy để điều chỉnh lưu lượng khí thải qua phần sấy Nguyên lý hoạt động hệ thống tự động điều chỉnh loại đơn giản Phần tử cảm ứng nhiệt độ nhiệt đo nhiệt độ nhiệt đưa tín hiệu đến điều chỉnh, tác động điều chỉnh đưa tới cấu trợ động để làm thay đổi vị trí van điều chỉnh khí xả Khi nhiệt độ nhiệt tăng, điều chỉnh tác động làm mở thêm van, lượng khí xả qua đường tắt tăng lên làm giảm lượng khí xả qua phần đặt sấy hơi, nhiệt độ nhiệt giảm Ngược lại nhiệt độ nhiệt giảm, điều chỉnh đóng bớt van lượng khí xả qua sấy nhiều làm tăng nhiệt độ nhiệt èng khãi Bộ điều chỉnh nhiệt độ cấu trợ động đuờng khí xả tắt sấy (bộ nhiệt) van điều chỉnh khí xả trống hơi-nuớc khí xả buồng đốt 121 Hỡnh 5.1: iu chnh nhit nhiệt tận dụng nhiệt khí xả ưu điểm hệ thống: cấu tạo đơn giản, tận dụng nhiệt khí xả, tương đối dễ dàng vận hành Nhược điểm hệ thống: van điều chỉnh dễ bị hư hỏng liên tục làm việc môi trường khí xả nhiệt độ cao, ăn mịn lớn, đường khí xả nồi cồng kềnh, phản áp lớn việc làm vệ sinh bảo dưỡng khó khăn 5.2 Phương pháp trích phần nhiệt cho qua bầu làm mát Theo phương pháp này, phần nhiệt trích cho qua bầu làm mát đặt bên trống nước nồi Sau làm mát hoà trộn với nhiệt theo tỷ lệ thích hợp Bộ điều chỉnh nhiệt độ nhiệt đảm nhận việc tạo tỷ lệ hịa trộn thích hp trống + nuớc làm mát nhiệt van hòa trộn cảm biến nhiệt độ hơi nhiệt điều chỉnh nhiệt độ Hỡnh 5.2: Hòa trộn nhiệt với làm mát Nguyên lý cấu tạo hệ thống tự động điều chỉnh theo phương pháp trích phần cho qua bầu làm mát thể hình 5.2 Phần tử cảm biến nhiệt độ nhiệt đưa tín hiệu tới điều chỉnh để thay đổi độ mở van hòa trộn Khi nhiệt độ nhiệt thấp van điều chỉnh giảm phần trích qua làm mát đặt trống - nước tăng phần qua nhiệt, ngược lại nhiệt độ nhiệt giảm điều chỉnh tăng phần nhiệt giảm phần trích qua làm mát Bộ điều chỉnh kiểu khí nén kiểu điện tử Nhược điểm phương pháp làm thay đổi áp suất nhiệt thay đổi tỷ lệ qua bầu làm mát, điều có ảnh hưởng đến điều chỉnh q trình cháy giống phụ tải giảm Ngoài ra, bầu làm mát đặt trống - nước chế độ cân nhiệt nồi bị ảnh hưởng đáng kể thay đổi lượng qua Trên thực tế để loại trừ nhược điểm này, bầu làm mát thường thiết kế bên nồi làm mát nước khơng khí 122 5.3 Phương pháp phun nước dạng sương vào nhiệt Phương pháp điều chỉnh nhiệt độ nhiệt cách phun nước dạng sương vào sử dụng nhiệt độ q nhiệt khơng cao (khoảng 4000C) bé qu¸ nhiƯt trống + nuớc nuớc nhiệt van điều chỉnh cảm biến nhiệt độ bình hòa trộn điều chỉnh nhiệt độ xả nuớc Hỡnh 5.3: Phun nước dạng sương vào nhiệt Hình 5.3 thể sơ đồ nguyên lý hệ thống tự động điều chỉnh theo phương pháp phun nước dạng sương vào nhiệt Thiết bị cảm biến nhiệt độ nhiệt đưa tín hiệu tới điều chỉnh nhiệt độ Bộ điều chỉnh đưa tín hiệu điều chỉnh độ mở van cấp nước làm thay đổi lượng nước phun dạng sương vào bình hòa trộn Khi nhiệt độ nhiệt tăng, điều chỉnh điều chỉnh tăng độ mở van điều chỉnh, tăng lượng sương nước vào hòa trộn với Ngược lại nhiệt độ nhiệt giảm sương nước phun vào bình hịa trộn Nước ngưng tụ bình xả ngồi qua đường xả (có lắp van tự động xả nước ngưng) Bộ điều chỉnh dạng khí nén điện tử Nhược điểm hệ thống loại sản lượng nhỏ (do kích thước bình hịa trộn), chất lượng dễ bị ảnh hưởng 123 §6 Tự động điều chỉnh q trình phụ trợ nồi Mục tiêu học Sau hoàn thành tốt học sinh viên có khả năng: - Vẽ giải thích sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu - Giải thích sơ đồ hệ thống tự động thổi muội nồi Trong hệ động lực nước tàu đại hệ thống tự động điều chỉnh thơng số chủ yếu cịn có hệ thống tự động cho thơng số q trình phụ khác như: - Điều chỉnh báo chất lượng nước cấp - Điều chỉnh nhiệt độ nước cấp cấp hâm riêng biệt - Đo đạc phân tích sản phẩm khí cháy - Điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu Phần sau giới thiệu hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu tự động điều khiển trình thổi muội 6.1 Tự động điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu Hình 6.1 thể sơ đồ hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu dùng nước Nhiên liệu từ bơm cấp qua bầu hâm dùng tới thiết bị phun nhiên liệu nồi Thiết bị cảm ứng nhiệt độ đặt đường ống dẫn nhiên liệu từ bầu hâm đến thiết bị phun Bộ điều chỉnh điều chỉnh độ mở van để thay đổi lượng vào bầu hâm Một số hệ thống dùng bầu hâm điện, việc điều chỉnh nhiệt độ dầu thơng qua việc thay đổi số cuộn hâm thay đổi cường độ dòng điện in ỏp a vo cun hõm khí nén bđc vào từ bơm dầu tới van điều chỉnh bầu hâm h¬i tíi nåi h¬i Hình 6.1: Tự động điều chỉnh nhiệt độ nhiên liệu 6.2 Tự động điều chỉnh trình thổi muội Nhiên liệu sử dụng cho nồi thường loại dầu FO có tỉ trọng lớn, nhiều tạp chất dầu bẩn Loại nhiên liệu đốt cháy sinh nhiều muội bẩn bám vào thành vách, dàn ống làm giảm khả trao đổi nhiệt, tăng sức cản dẫn tới trình cháy kém, hiệu suất nồi giảm Thổi muội cơng việc quan trọng q trình vận hành nồi hơi, việc thực đặn có hiệu trình làm bệ mặt trao đổi nhiệt, dàn vách ống cải thiện khả trao đổi nhiệt, giảm phản áp nồi hơi, tăng chất lượng q trình cháy Để thổi muội dùng nước khí nén Hơi nước thường dùng để thổi muội có nhiệt độ cao thổi vào không làm nhiệt, gây ứng suất đồng thời hiệu cao khả làm tốt Q trình thổi muội tự động hóa nhằm giảm sức lao động, tránh sai sót Hệ thống tự động điều khiển việc thổi muội dùng khí nén, thủy lực, điện kết hợp Qui trình hoạt động thiết bị thổi muội: Tín hiệu bắt đầu chu trình thổi muội rơ le thời gian tạo (rơ le định chu kỳ thổi muội: 2, hay 6… giờ) Khi có tín hiệu bắt đầu, van khí/hơi nước 124 mở đưa khí nén/hơi tới túc trực ống thổi muội (nếu có nhiều ống), đồng thời có tín hiệu đưa ống thổi muội thứ vào hoạt động, van ống thổi muội thứ mở, cấu dịch chuyển ống thổi muội (tịnh tiến xoay tròn) bắt đầu làm việc Sau khoảng thời gian sau số lần dịch chuyển van cấp khí/hơi nước ống số đóng lại, cấu dịch chuyển dừng lại Tiếp theo ống thổi muội đưa vào hoạt động Sau ống thổi muội cuối kết thúc, hệ thống trở trạng thái nghỉ, rơ le thời gian bắt đầu đếm lại đến chu trình làm việc Hình 6.2 sơ đồ hệ thống tự động điều khiển trình thổi muội khí nén nước Hình 6.2: Hệ thống tự động thổi muội 2: van tiết lưu 3, 5: cácpiston air supply: khí điều khiểnvào reservoir: bình chứa khí nén pilot valve: van điều khiểncấp khí tới đóng mở van điều khiển main air valve: van điều khiển distributor: thiệt bị phân phối ratchet gear: cấu bánh có cá hãm (chỉ cho bánh quay theo chiều) blower: ống thổi muội blowing air/steam: khí nén/hơi nước vào ống thổi muội Khí nén điều khiển có áp suất 7KG/cm2, khí nén/hơi nước thổi muội có áp suất 7-9KG/cm2 Khi có tín hiệu bắt đầu, khí điều khiển nạp vào bình chứa khí nén qua van tiết lưu Van điều khiển đóng Khi bình chứa khí nén nạp đầy van điều khiển mở, khí nén tới mở van điều khiển chính, đồng thời khí nén tiết lưu qua van Khi van điều khiển mở, khí nén tới phần piston đẩy xuống làm cấu bánh xoay răng, phận phân phối xoay tương ứng với vị trí ống thổi muội Khí nén từ van điều khiển qua thiết bị phân phối tới phía piston 4, đẩy xuống làm mở van cấp khí nén/hơi nước, trình thổi muội ống thổi muội bắt đầu Khi khí nén bình chứa tiết lưu ngồi, áp suất giảm, van điều khiển đóng lại, van điều khiển bị khí điều khiển nên đóng lại khí nén từ khơng gian phía piston xả ngồi Tiếp theo khí nén lại nạp vào bình chứa, chu trình lại bắt đầu Hệ thống kiểu điện dùng mô tơ để dịch chuyển ống thổi muội mở van 125 §7 Tự động điều khiển trình đốt dừng nồi Mục tiêu học Sau hoàn thành tốt học sinh viên có khả năng: - Giải thích trình tự đốt dừng nồi - Giải thích số thuật tốn điều khiển nồi Quá trình tự động đốt dừng nồi trình thực thao tác điều khiển thiết bị đốt bơm dầu, quạt, bướm gió, thiết bị đốt mồi thiết bị đốt để bắt đầu đốt dừng đốt cách an toàn tin cậy Chương trình tự động đốt nồi kích hoạt tín hiệu từ công tắc áp suất (khi áp suất giảm tới mức đó) thơng thường qua bước sau: - Bật bơm dầu, bật hâm dầu - Thơng gió trước đốt (Pre-purge): quạt gió (force draft fan) chạy bướm gió (air damper) mở hết cỡ để cấp khơng khí vào buồng đốt đuổi hết khí sót dầu có Sau kết thúc quạt tạm thời tắt bướm gió tạm thời đóng lại - Đốt mồi (Pilot burning): chạy bơm dầu cung cấp dầu đốt mồi (thường dầu DO), mở van cấp dầu vào thiết bị đốt mồi (pilot burner) đánh lửa - Đốt (Main burning): mở van cấp dầu vào thiết bị đốt (main burner), chạy lại quạt gió mở to bướm gió - Kiểm tra xem có lửa buồng đốt khơng Nếu có dừng thiết bị đốt mồi Tiếp tục kiểm tra lửa buồng đốt, có tiếp tục cấp dầu vào thiết bị đốt trì q trình đốt Nếu khơng có lửa buồng đốt dừng trình đốt, báo động tiến hành thơng gió sau đốt (post-purge) Chương trình tự động dừng đốt kích hoạt tín hiệu từ công tắc áp suất (khi áp suất tăng đạt mức đó) thơng thường qua bước sau: - Cắt dầu vào thiết bị đốt (đóng van dầu) - Thơng gió sau đốt (Post-purge): mở hết cỡ bướm gió, quạt chạy, khơng khí cấp vào buồng đốt để đuổi khí sót dầu - Dừng quạt, dừng bơm dầu Hình vẽ 7.1 7.2 thể thuật tốn điều khiển q trình đốt nồi phụ 126 127 Hình 7.1: Thuật tốn điều khiển q trình đốt nồi phụ 128