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

z  Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí tại Nhà máy Thuỷ điện Thác bà Thiết bị logic khả trình 1 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay hầu hết tất cả các Nhà máy và Xí nghiệp công nghiệp, đều được trang bị các hệ thống tự động hoá ở mức độ cao. Các hệ thống này nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năng xuất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng người 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 lường 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 từ ng công đoạn trong quy trình công nghệ. Chất lượng 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 hướng 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 c ủa công nghệ vi mạch vi điện tử đã cho ra các hệ thống tự động, các thiết bị đo lường, điều khiển ngày càng ưu việt có độ tin cậy ngày càng cao. Là người kỹ sư 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 được 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. Thiết bị logic khả trình 2 PHẦN I NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM NÉN KHÍ CAO ÁP NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN THÁC BÀ Thiết bị logic khả trình 3 CHƯƠNG 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 được 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 được xây dựng và lắp đặt song hoàn toàn với công xuất phát điện 120MW. - Công trình Thuỷ điện Thác bà có 4 nhiệm vụ lớn: + Chống lũ. + Phát điện. + Phục vụ tưới tiêu. + Đảm bảo giao thông đường thuỷ. - Hồ chứa nướ c 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 đưa ra trạm phân phối. - Trải qua hơn 30 năm vận hành đến nay nhà máy đã sản xuất được hơn 10 tỷ KWh điện năng cung cấp cho sinh hoạt và các nghành công nghiệp trong nước. 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. Thiết bị logic khả trình 4 Máy phát điện có nhiệm vụ biến đổi năng lượng nước thành cơ năng và thành điện năng. * Máy biến áp lực: - Số lượng 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 lưới điện cao áp 110KV. - Số lượng 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: * 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 điệ n 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 hướng nước 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: Thiết bị logic khả trình 5 - 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. Thiết bị logic khả trình 6 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 độ ng cung cấp điện lâu dài của nhà máy. T MF MBA TPP ĐKBV TBP H Lưới Điện Hình I.1: Sơ đồ khối công nghệ Nhà máy Thiết bị logic khả trình 7 CHƯƠNG 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. - 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 được đưa 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 đường 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 nước 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 được 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 thường 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 “D ự phòng”. Sau mỗi ngày cho chuyển đổi phương thức làm việc ( chuyển đổi luân phiên). Thiết bị logic khả trình 8 - 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 trường 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. + Áp lực trong hệ thống ≥ 40Kg/Cm 2 . - Các trường hợp báo tín hiệu lên phòng điều khiển trung tâm: + Áp suất khí ORY không bình thường (≤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, người vận hành xuống kiểm tra nguyên nhân sự cố bằng các cờ báo sự cố. - Máy nén khí chạy cưỡng bức trong các trường hợp: + Chạy nghiệm thu sửa chữa đại tu. + Khi cần kiểm tra xác minh trong v ận hành. Thiết bị logic khả trình 9 + Khi mạch tự động hư 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. [...]... 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 mạch lực và điều khiển van giảm áp – Hình I.6 - Sơ đồ nguyên lý mạch báo tín hiệu sự cố trung tâm – Hình I.7 22 Thiết bị logic... 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 Áp lực hệ thống 40 át cao Áp lực hệ thống ORY không bình thường mất nguồn ĐK mạch ĐK chung Mất nguồn ĐK máy nén khí N1 Mất nguồn ĐK máy nén khí N2 Mất nguồn ĐK máy nén khí N3 31 Mất nguồn một chiều van giảm áp Thiết bị logic khả trình III- THUYẾT MINH SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ... 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 ÷ 15s, khi đó áp lực cấp I còn 1÷1,6 at bộ điều khiển van xả tải sẽ điều khiển xả hoàn toàn áp lực cấp II và cấp III 11 Thiết bị logic khả trình Hình I.3.a- Sơ đồ tổng quan máy nén khí BIII - 3/40M 12 Thiết bị logic khả trình Hình I.3.b- Sơ đồ tổng quan máy nén khí BIII - 3/40M 13 Thiết bị... KHIỂN RIÊNG CÁC MÁY NÉN KHÍ: - Mạch điều khiển riêng các máy nén khí có nguyên lý làm việc tương 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 được thuyết minh tương 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 làm việc... động cơ nén khí N1 6 1PT2 ÷ 4PT2 Rơ le nhiệt động cơ nén khí N2 7 1PT3 ÷ 4PT3 Rơ le nhiệt động cơ nén khí N3 8 DK1, DK2, DK3 Động cơ máy nén khí N1, N2, N3 9 DB1, DB2, DB3 Động cơ quạt gió máy nén khí N1, N2, N3 10 4ABI, 4ABII Áp tô mát bảo vệ mạch điều khiển chung 11 2KY Khoá điều khiển chế độ làm việc mạch điều khiển chung 12 4DD, 5DD Đồng hồ áp lực điều khiển chế độ “ Tự động” 13 10DD, 11DD Đồng hồ... có điện Rơ le 4PΠ có điện đóng tiếp điểm thường hở 4PΠ (9 – 10) để tự dữ và cấp điện cho rơ le cờ 6b, đồng thời đóng các tiếp điểm thường 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” (Được 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... cờ báo “Mất nguồn điều khiển mạch điều khiển chung”, đồng thời đóng tiếp điểm thường hở gửi tín hiệu sự cố đến phòng điều khiển trung tâm * Đồng hồ áp kế 4DD và 5DD được 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 được đặt điều khiển chế độ làm việc của các máy “Dự phòng” ở... I.6 - Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển và mạch lực van giảm áp 1∃ΠK, 2∃ΠK 30 Thiết bị logic khả trình +BIIIC -BIIIC CT 1b1 1b2 1b3 2b1 2b2 2b3 3b1 3b2 3b3 4b1 4b2 4b3 6b 7b 8b 9b 3AB1 3AB2 3AB3 5AB Nguồn 220VDC 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... trung gian điều khiển đóng van giảm áp 37 1∃ΠK, 2∃ΠK Van giảm áp tuyến 1, tuyến 2 38 1RT, 2RT Rơ le nhiệt 2 van giảm áp 39 CT Đèn báo tín hiệu sự cố trong hệ thống 21 Thiết bị logic khả trình II- SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐỘNG LỰC, ĐIỀU KHIỂN TRẠM NÉN KHÍ : - Sơ đồ nguyên lý mạch 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... có điện Rơ le 3PΠ có điện tác động mở 2 cặp tiếp điểm thường kín của nó 3PΠ (5 – 6) và 3PΠ (7 – 8), dẫn đến rơ le 4PΠ mất điện mở các cặp tiếp điểm thường hở của nó trong các mạch điều khiển riêng các máy nén khí, các máy máy đang chạy ở chế độ “Dự phòng” ngừng hoạt động và chuẩn bị một chu trình mới tương tự như chế độ điều khiển “Tự động” V-THUYẾT MINH NGUYÊN LÝ MẠCH ĐIỀU KHIỂN RIÊNG CÁC MÁY NÉN KHÍ: . z  Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí tại Nhà máy Thuỷ điện Thác bà Thiết bị logic khả trình 1 LỜI. của hệ thống nén khí nói riêng và của nhà máy nói chung. Thiết bị logic khả trình 2 PHẦN I NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM NÉN KHÍ CAO ÁP NHÀ MÁY THUỶ