Tài liệu Đồ án : Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí tại Nhà máy thuỷ điện Thác bà doc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí Nhà máy thuỷ điện Thác bà Chủ nhiệm môn : TS Nguyễn Văn Liễn Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Khang Sinh viên thực : Lê Đức Thuận Số hiệu sinh viên : 4124 Lớp : TĐH – K37 Chương 1- Thiết bị logic khả trình LỜI NĨI ĐẦU Ngày hầu hết tất Nhà máy Xí nghiệp công nghiệp, trang bị hệ thống tự động hoá mức độ cao Các hệ thống nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao xuất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng người lao động khỏi vị trí độc hại Các hệ thống tự động hoá giúp ta theo dõi, giám sát quy trình cơng nghệ thơng qua hệ thống đo lường kiểm tra Các hệ thống tự động hố cịn thực chức điều chỉnh thơng số cơng nghệ nói riêng điều khiển quy trình cơng nghệ tồn Xí nghiệp nói chung Hệ thống tự động hố đảm bảo quy trình cơng nghệ xảy điều kiện cần thiết bảo đảm nhịp độ sản xuất cơng đoạn quy trình cơng nghệ Chất lượng sản phẩm, suất lao động nhà máy xí nghiệp phụ thuộc lớn vào hệ thống tự động hố Để phát triển sản xuất ngồi việc nghiên cứu hồn thiện quy trình cơng nghệ ứng dụng cơng nghệ hướng nghiên cứu không phần quan trọng nâng cao mức độ tự động hố q trình cơng nghệ Ngày phát triển mạnh mẽ công nghệ vi mạch vi điện tử cho hệ thống tự động, thiết bị đo lường, điều khiển ngày ưu việt có độ tin cậy ngày cao Là người kỹ sư Tự động hoá ta phải biết ứng dụng kỹ thuật công nghệ thiết kế nâng cấp hệ thống tự động cơng nghệ ngày hồn thiện Trong khn khổ đồ án em nhận đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí Nhà máy Thuỷ điện Thác bà” nhằm ứng dụng công nghệ vào thực tế đảm bảo cho vận hành an toàn, tin cậy lâu dài hệ thống nén khí nói riêng nhà máy nói chung Chương 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 Chương 1- Thiết bị logic khả trình CHƯƠNG : 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 xây dựng sông chảy thuộc địa phận Thị trấn Thác bà - Huyện Yên bình - Tỉnh Yên bái Nhà máy khởi công xây dựng tháng năm 1964 đến tháng năm 1975 nhà máy xây dựng lắp đặt song hồn tồn với cơng xuất phát điện 120MW - Cơng trình Thuỷ điện Thác bà có nhiệm vụ lớn: + Chống lũ + Phát điện + Phục vụ tưới tiêu + Đảm bảo giao thông đường thuỷ - Hồ chứa nước Nhà máy Thuỷ điện Thác bà có diện tích mặt hồ 124 Km2, dung tích chứa tỷ mét khối - Gian máy gồm tổ máy phát điện máy có cơng suất 40.000KW, điện áp định mức 10,5 KV, qua máy biến áp tăng áp 10,5/110 KV đưa trạm phân phối - Trải qua 30 năm vận hành đến nhà máy sản xuất 10 tỷ KWh điện cung cấp cho sinh hoạt nghành công nghiệp nước II- CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY: II.1- Các thiết bị nhà máy: * Máy phát điện: - Kiểu CB – 845 / 140 - 44T - Công xuất định mức 47000KVA ( 40000KW) - Điện áp định mức Stato 10,5 KV Chương 1- Thiết bị logic khả trình Máy phát điện có nhiệm vụ biến đổi lượng nước thành thành điện * Máy biến áp lực: - Số lượng 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 xa * Trạm phân phối: Trạm phân phối gồm hệ thống máy cắt phân phối có nhiệm vụ đóng cắt phân phối điện hệ thống lưới điện cao áp 110KV - Số lượng 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 điện áp chiều cung cấp cho máy phát kích thích - Kích thích phát điện áp chiều cung cấp cho máy phát điện * Hệ thống dầu áp lực MHY: Hệ thống dầu áp lực dùng để điều chỉnh cánh hướng nước cánh tua bin tổ máy phát * Hệ thống nâng hạ cửa van: Đóng mở cửa van vận hành sửa chữa, bảo vệ tổ máy có cố * Hệ thống khí nén: Chương 1- Thiết bị logic khả trình - Hệ thống khí nén cao áp cung cấp khí nén cao áp cho máy cắt khơng khí 110 KV - Hệ thống khí nén hạ áp cung cấp khí nén phục vụ cho chạy bù đồng máy phát dùng sửa chữa vệ sinh Chương 1- Thiết bị logic khả trình III SƠ ĐỒ KHỐI CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ MÁY: ĐKBV H T MF MBA TPP Lưới Điện TBP Hình I.1: Sơ đồ khối công nghệ Nhà máy Chức khối 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 trình tìm hiểu nghiên cứu thiết bị nhà máy trải qua 30 năm vận hành thiết bị già cỗi hỏng hóc khơng có thiết bị đồng để thay thế, hệ thống điều khiển nói riêng thiết bị nói chung làm việc tin cậy - Nhà máy cần phải nâng cấp thay số hệ thống điều khiển, thiết bị để đảm bảo cho hoạt động cung cấp điện lâu dài nhà máy Chương 1- Thiết bị logic khả trình CHƯƠNG 2: CƠNG NGHỆ TRẠM NÉN KHÍ CAO ÁP I- NHIỆM VỤ TRẠM NÉN KHÍ CAO ÁP (TL - 1): - Trạm nén khí nhà máy đặt cao trình 26,6, gồm có hệ thống cao áp (40Kg/Cm2) hạ áp ( 8Kg/Cm2) - Hệ thống khí cao áp cung cấp cho máy cắt khơng khí 110KV trạm phân phối ORY, bình áp lực MHY (hệ thống dầu áp lực) tổ máy - Hệ thống nén khí cao áp (hình I.2) gồm có: máy nén khí bình chứa khí 40Kg/Cm2 Khí từ bình chứa đưa đến góp chung cấp khí cho MHY van tay, cấp khí cho máy cắt 110KV van giảm áp từ 40Kg/Cm2 xuống 21Kg/Cm2 - Hai van giảm áp cấp khí cho hệ thống ORY hai tuyến đường ống tới bình chứa áp suất 21Kg/Cm2 máy cắt 110KV - Từ hệ thống 40Kg/Cm2 có van nối liên thơng sang hệ thống khí hạ áp 8Kg/Cm2, cần thiết 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 tổ máy thuỷ lực lúc vận hành chế độ bù đồng II- QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ TRẠM NÉN KHÍ CAO ÁP (TL - 1): - Các thiết bị trạm làm việc hoàn tồn tự động nhờ đồng hồ áp lực có tiếp điểm điện điều khiển Khi thiết bị chong hệ thống làm việc khơng bình thường báo tín hiệu lên phòng điều khiển Trung tâm - Chế độ làm việc máy nén khí, khố điều khiển máy đặt vị trí “Tự động”, máy đặt vị trí “Dự phịng” Sau ngày cho chuyển đổi phương thức làm việc ( chuyển đổi luân phiên) Chương 1- Thiết bị logic khả trình - Hai van giảm áp để vị trí “Tự động” tác động mở van áp suất khí hệ thống ORY giảm xuống ≤19Kg/Cm2 đóng van áp suất khí tăng lên 21Kg/Cm2 - Máy nén khí “tự động” làm việc áp suất khí hệ thống 40Kg/Cm2 giảm xuống đến ≤ 37Kg/Cm2 máy “ Dự phòng” làm việc áp suất giảm xuống đến ≤ 35Kg/Cm2 - Máy nén khí tự động ngừng trường hợp: + Áp suất dầu bôi trơn ≤ 0,8Kg/Cm2 ≥ 3Kg/Cm2 + Áp suất khí cấp I ≥ 3Kg/Cm2 + Áp suất khí cấp II ≥ 13Kg/Cm2 + Nhiệt độ dầu bôi trơn ≥ 70oc + Rơ le nhiệt động tác động + Áp tô mát mạch lực điều khiển tác động bảo vệ + Áp lực hệ thống ≥ 40Kg/Cm2 - Các trường hợp báo tín hiệu lên phịng điều khiển trung tâm: + Áp suất khí ORY khơng bình thường (≤18Kg/Cm2; ≥ 22Kg/Cm2) + Áp suất khí nén bình cao ≥ 41Kg/Cm2 + 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 cấp cao Khi có tín hiệu báo cố lên phòng điều khiển trung tâm, người vận hành xuống kiểm tra nguyên nhân cố cờ báo cố - Máy nén khí chạy cưỡng trường hợp: + Chạy nghiệm thu sửa chữa đại tu + Khi cần kiểm tra xác minh vận hành Chương 1- Thiết bị logic khả trình + Khi mạch tự động hư hỏng.trong thời gian trực ban vận hành phải trực trạm nén khí để thao tác chạy máy dừng máy để trì áp suất hệ thống Chương 1- Thiết bị logic khả trình II- LẬP CHƯƠNG TRÌNH : Cấu trúc chương trình điều khiển cho hệ thống khí nén gồm hai chương trình riêng biệt : - Chương trình điều khiển chung lập cho PLC CPM2- 60DCR-A gồm phần + Điều khiển chế độ chạy cho máy nén + Điều khiển đóng mở hai van giảm áp cấp khí cho OPY + Báo tín hiệu cảnh báo cố hệ thống chung + Báo tín hiệu lên phịng điều khiển trung tâm có lỗi phần chương trình điều khiển - Chương trình điều khiển riêng lập cho PLC CPM2- 40DCR-A gồm phần + Điều khiển hoạt động động quạt gió + Điều khiển hoạt động động nén khí + Điều khiển bảo vệ cơng nghệ cho máy nén + Báo tín hiệu chỗ có lỗi cơng nghệ máy + Báo tín hiệu có lỗi cơng nghệ máy nén khí tới phòng điều khiển trung tâm Sau ta tiến hành lập chương trình giản đồ thang dùng phần mềm lập trình SYSWIN 3.3 84 Chương 1- Thiết bị logic khả trình 85 Chương 1- Thiết bị logic khả trình 86 Chương 1- Thiết bị logic khả trình 87 Chương 1- Thiết bị logic khả trình 88 Chương 1- Thiết bị logic khả trình 89 Chương 1- Thiết bị logic khả trình KẾT LUẬN Qua thời giạn 15 tuần nghiên cứu thiết kế đồ án tốt nghiệp, đến em hoàn thành thiết kế tốt nghiệp với nội dung Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển trạm nén khí cao áp Nhà máy thuỷ điện Thác bà Trong đồ án em nghiên cứu trình bày đươc phần sau: - Nghiên cứu cơng nghệ trạm khí nén - Phân tích sơ đồ điều khiển hệ thống - Nghiên cứu điều khiển logic khả trình (PLC) - Thiết kế thay hệ điều khiển dùng PLC - Lập chương trình điều khiển cho hệ thống Qua trình làm thiết kế tốt nhiệp em rút nhiều kinh nghiệm thực tế nghiên cứu làm thiết kế, để bổ xung cho kiến thức mà Thầy Cô truyền đạt cho em trình học tập Song kiến thức cịn hạn hẹp nên đồ án không tránh khỏi sai sót, em mong góp ý thầy để thiết kế hồn thiện có tính khả thi cao Hà nội ngày……tháng…… năm…… Sinh viên: Lê Đức Thuận 90 Chương 1- Thiết bị logic khả trình TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) Quy trình vận hành thiết bị phụ Nhà máy thuỷ điện thác bà (Tổng công ty điện lực Việt Nam) 2) BO∋ YIIIHbIII KOM∏PECCCOPHbIII (1973) 3) Kỹ thuật PLC – Tác giả TS Nguyễn Văn liễn (6/1999) 4) SYSMAC CQM1 OMRON (Speed Compact Deisgn and Flexibilily) 5) OPERATION MANUAL –OMRON 6) PROGAMMING MANUAL – OMRON 7) Chương trình tự học PLC qua hình ảnh (đĩa CD) – OMRRON 91 Chương 1- Thiết bị logic khả trình TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HOÁ XNCN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí Nhà máy thuỷ điện Thác bà Chủ nhiệm môn Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực Số hiệu sinh viên Lớp : TS Nguyễn Văn Liễn : Nguyễn Văn Khang : Lê Đức Thuận : 4124 : TĐH – K37 Hà nội 2002 92 Chương 1- Thiết bị logic khả trình LỜI CAM ĐOAN “ Bản thiết kế tốt nghiệp tơi tự thực Ngồi tài liệu tham khảo dẫn cuối sách tơi đảm bảo khơng chép cơng trình thiết kế tốt nghiệp người khác” Hà nội: ngày…… tháng…… năm…… Người thực Lê Đức Thuận 93 Chương 1- Thiết bị logic khả trình LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đồ án em hướng dẫn tận tình thầy giáo môn TĐHXNCN, đặc biệt thầy giáo hướng dẫn trực tiếp Nguyễn Văn Khang Em xin trân thành cảm ơn lịng tồn thể thầy môn dành cho em thời gian em làm thiết kế tốt nghiệp, trình học tập để em tiếp thu kiến thức ngày nay, giúp cho em có khả cơng tác học tập sau Em xin trân thành cảm ơn! 94 Chương 1- Thiết bị logic khả trình Mục lục Số trang Trang bìa…………………………………………………………………………… Tờ nhiệm vụ……………………………………………………………………… Lời cam đoan……………………………………………………………………… Lời cảm ơn……………………………………………………………….………… Mục lục………………………………………………………………….………… Lời nói đầu .………… PHẦN I: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG KHÍ NÉN CAO ÁP NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN THÁC BÀ CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY TĐ THÁC BÀ I- trình hình thành phát triển nhà máy………………….… II- Các thiết bị Nhà máy………………………………………………… II.1- Các thiết bị Nhà máy………………………………… II.2- Các thiết bị phụ Nhà máy…………………………………… III- Sơ đồ khối công nghệ Nhà máy…………………………… …… IV- Nhận xét……………………………………………………………………… CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ TRẠM NÉN KHÍ CAO ÁP I- Nhiệm vụ trạm nén khí cao áp.……………………… …………… II- Quy trình cơng nghệ trạm nén khí cao áp.…………………………… III- Cơng nghệ máy nén khí cao áp BIII- 3/40M…………………… … III.1- Sơ đồ tổng quát cụm máy nén khí BIII- 3/40M………………… III.2- Cơng nghệ máy nén khí BIII-3/40M…………………………… IV- Thông số kỹ thuật thiết bị hệ thống………………… 12 95 Chương 1- Thiết bị logic khả trình IV.1- Thơng số kỹ thuật máy nén khí…………………………….…… 12 IV.2- Thơng số kỹ thuật bình chứa khí………………………………… 13 IV.3- Thông số kỹ thuật van giảm 13 áp…………………………………… IV.4- Thông số kỹ thuật thiết bị mạch điều khiển……… 14 CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN 18 I- Chức thiết bị sơ đồ…………………………….…… 18 II- Sơ đồ nguyên lý mạch động lực điều khiển………………………… 20 III- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch động lực………………………… 28 IV- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển chung…………… 28 V- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển riêng máy nén khí 31 V.1- Chế độ chạy “Tự 31 chạy “Dự 33 động”…………………………………………… V.2- Chế độ phòng”…………………………………………… V.3- Chế độ chạy “Bằng tay”…………………………………………… 33 VI- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch động lực điều khiển van giảm áp………………………………………………………………….………… VI.1- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch 34 động 34 lực………………… VI.2- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch đIều khiển ……………… 35 VII- Thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch báo tín hiệu trung 36 tâm…… VIII- Đánh giá tình trạng mạch điều khiển………………………….…… 37 CHƯƠNG 4: LẬP LƯU ĐỒ ĐIỀU KHIỂN 38 I- Thống kê đầu vào ra………………………………………………………… 38 I.1- Thống kê đầu vào…………………………………………….……… 38 96 Chương 1- Thiết bị logic khả trình I.1- Thống kê đầu ra……………………………………………………… 41 II- Lập lưu đồ điều khiển……………………………………………………… 43 II.1- Lưu đồ điều khiển chung…………………………………………… 43 II.2- Lưu đồ điều khiển van giảm áp…………………………………… 45 II.3- Lưu đồ điều khiển riêng máy nén khí……………………….…… 46 II.4- Lưu đồ báo báo lỗi hệ thống……………………………… 48 PHẦN II: THIẾT KẾ CHUYỂN ĐỔI HỆ ĐIỀU KHIỂN 50 CHƯƠNG 1: THIẾT BỊ LOGIC KHẢ TRÌNH 51 I- Cấu trúc trung PLC…………………………………………….……… 51 I.1- Giới thiệu chung……………………………………………………… 51 I.2- Chức PLC………………………………………………… 51 I.3Lợi hoá………………………………… PLC tự động 52 I.4- Cấu trúc chung PLC…………………………………………… 53 I.5- Thủ tục thiết trình……………………… kế điều khiển chương 55 II- Lập trình cho PLC………………………………………………….……… II.1Các phương PLC……………………………… pháp lập trình 56 cho 56 II.2- Giới thiệu tệp lệnh PLC OMRON…………… 57 II.3- Giới thiệu phương pháp lập trình dùng phần mềm 59 SYSWIN… CPM2A IIIGiới thiệu PLC omron…………………………………… III.1Giới thiệu OMRON……………………………… chung 62 PLC 62 III.2- PLC CPM2A OMRON……………………………………… 62 CHƯƠNG 2: LẬP CẤU HÌNH HỆ ĐIỀU KHIỂN 66 I- Lập cấu hình hệ thống điều khiển………………………………….……… 66 97 Chương 1- Thiết bị logic khả trình tử đầu 66 I.2Phần tử thực Logic……………………………………………… 66 I.1Các phần vào………………………………………….……… I.3- Các phần tử chấp hành……………………………………………… 66 khiển chương 67 CHƯƠNG 3: LẬP CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 70 I- Phân cổng vào ra…………………………………………………….………… 70 IIChọn cấu hình trình……………………….…… hệ I.1Phân cổng vào chung………………………… điều PLC điều khiển 70 I.2- Phân cổng vào PLC điều khiển riêng (máy nén khí N1)…… IILập trình…………………………………………………………… 73 chương 75 KẾT LUẬN………………………………………………………………………… 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………… ………………………… 82 98 ... thuật công nghệ thiết kế nâng cấp hệ thống tự động cơng nghệ ngày hồn thiện Trong khn khổ đồ án em nhận đề tài ? ?Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí Nhà máy Thuỷ điện Thác bà? ?? nhằm ứng... ÁP NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN THÁC BÀ Chương 1- Thiết bị logic khả trình CHƯƠNG : 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. .. máy nén khí N2 3AB3 – Mất nguồn điều khiển máy 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