3.3.1. Khái quát chung
1-Bộđiều khiển nước cấp, 2 - Van điều khiển nước cấp, 3 – Giá trịđặt 4- Bộ tiết kiệm, 5- Bao hơi
Hình 3.4: Sơđồ hệ thống bao hơi HP
Mức bao hơi sẽ được tựđộng điều khiển khi chức năng FG HP Drum Level Control được tựđộng ON theo tiến trình khởi động của chương trình.
Mức bao hơi được điều khiển bởi các chếđộ như sau:
+ Chế độ điều khiển một thành phần: là chế độ mà nó được khống chế để điều khiển mức bao hơi ở tải thấp (nhỏ hơn 25% lưu lượng hơi);
+ Chếđộđiều khiển 3 thành phần: là chếđộ điều khiển ở mức tải cao (lớn hơn 25% lưu lượng hơi).
Trong đó, độ mở CV (Control Valve) bị giới hạn bởi các yếu tố sau: + Khi điền mức bao hơi (SOV chưa mở): Ctrl Upper Limit = 10%
+ Chế độ điều khiển độ mở CV (Control Valve) khi áp suất ECO đạt giới hạn: độ mở tối đa được kiểm soát theo áp suất P HP FWP 2/3 so với P HP FDW MIN LIM khi khống ở chếđộđiều khiển 3 thành phần.
3
1
2 4
3.3.2. Các thiết bị, thông số tham gia vào quá trình điều khiển mức bao hơi HP
Van điều khiển mức bao hơi HP (HAC70AA152), van xả gián đoạn bao hơi HP (HAD50AA254), FG bơm nước cấp HP (LAC50EA101), van dừng chính nước cấp HP (LAB95AA052), van điền đầy nước cấp HP (LAB95AA054), giá trị tính toán của lưu lượng hơi HP (LBA50FL910), giá trị tính toán của mức bao hơi HP (HAD50FL910), giá trị tính toán của áp suất bơm nước cấp HP (LAB95CP901), 02 đầu dò lưu lượng nước cấp HP (LAB95CF501/502), đầu dò áp suất Economic (LAB95CP052), giá trị tính toán của lưu lượng nước cấp HP (LAB95CF901), SP L HP Stup (-400mm) và SP L HP Normal (-10mm), giá trị sai biệt áp suất trước và sau van dừng chính nước cấp HP (4 bar), giá trị sai biệt lưu lượng hơi và nước cấp HP (sai biệt khoảng 10Kg/s), giá trị sai biệt giữa giá trị set point mức và mức thực của bao hơi HP (100mm).
3.3.3. Nguyên lý điều khiển của mức bao hơi HP Chức năng vòng điều khiển
Vòng điều khiển làm nhiệm vụ duy trì mức nước của bao hơi trong giới hạn đóng của mức nước làm việc bằng việc điều khiển tốc độ cấp nước của bơm. Hệ thống tựđộng có thểđảm nhiệm toàn bộ các thao tác vân hành.
Phương pháp vận hành
Trong quá trình vận hành bình thường của tổ máy, thường là ở tải cao, điều kiện và thông số vận hành của lò thu hồi đã đi vào ổn định, nghĩa là chế độ điều khiển của mức bao hơi lúc này đã chuyển sang điều khiển theo 3 thành phần, nhưng khi một trong các điều kiện của điều khiển 3 thành phần không đạt giá trị yêu cầu thì chế độ điều khiển của bao hơi sẽ chuyển sang điều khiển 1 thành phần. Tuy nhiên mỗi cách điều khiển lại có những ưu nhược điểm, đối với điều khiển ba thành phần thì khả năng đáp ứng chậm, còn khi chuyển qua điều khiển một thành phần thì khả năng đáp ứng sẽ nhanh hơn so với ba thành phần, nên khi có sự chênh lệch mức lớn thì theo chương trình cài đặt sẵn sẽ chuyển sang điều khiển một thành phần để nhanh chóng đưa mức bao hơi trở lại với mức ổn định. Như đã nói ở trên mức bao
hơi được điều khiển bởi hai chế độ điều khiển khác nhau, tùy thuộc vào tiến trình khởi động hay vận hành của tổ máy mà có các chế độ điều khiển tương ứng nhằm đưa mức bao hơi về giá trịổn định
Bộ cấp nước cho lò hơi là tổ hợp của 3 bơm điện, hoạt động phối hợp với nhau đểđiều khiển lượng nước cấp cho bao hơi. Tổng lượng nước cấp được điều chỉnh bởi lưu lượng ra của mỗi bơm do các bộđiều chỉnh tốc độ của mỗi bơm điều khiển.
Sử dụng vòng điều khiển đơn để khởi động mỗi bơm cho tới khi đạt được lưu lượng hơi vượt quá 25% RO, sau đó hệ thống sẽ chuyển sang chếđộđiều khiển 3 thành phần (3 bơm)
Các chế độ điều khiển bao hơi HP:
- Điều khiển một thành phần: ở chế độ này mức nước bao hơi là đầu vào để điều khiển mức nước bao hơi bằng cách điều tốc độ bơm cấp nước. Đầu ra của mỗi bơm sử dụng theo hệ thống phân tầng để nâng cao đáng kể chất lượng điều khiển trong quá trình khởi động. Là loại điều khiển trực tiếp dựa vào mực thực tế của bao hơi và giá trị set point đểđưa ra giá trịđiều chỉnh lưu lượng nước cấp vào bao hơi (nghĩa là sẽ tính toán được đóng mở CV(Control Valve) điều khiển mức bao hơi một lượng tương ứng để đưa mức bao hơi về giá trịổn định), điều khiển khi xảy ra một trong các điều kiện sau:
+ Khi đang chuẩn bị cho quá trình khởi động (Ready to start).
+ Trong quá trình khởi động ban đầu khi các điều kiện để chyển sang chế độ điều khiển 3 thành phần chưa thỏa mãn.
+ Khi tín hiệu đo lưu lượng hơi bị distur hay BDQ (bad data quality). + Khi tín hiệu đo lưu lượng nước cấp bị dist hay BDQ.
- Điều khiển ba thành phần : Chế độ này hệ thống cấp nước được điều khiển bởi hệ thống điều khiển phân tầng. Là loại điều khiển gián tiếp dựa vào giá trị mức thực tế của bao hơi và giá trị set point tương ứng, cộng với lưu lượng hơi và lưu lượng nước để điều khiển mức bao hơi. Điều khiển khi mức bao hơi đã ổn định, ít
dao động. Hay nói cách khác là lưu lượng nước cấp được điều chỉnh một cách tỉ lệ với lưu lượng hơi thông qua một bộ tính toán đã được thiết lập sẵn (điều này có nghĩa là lượng nước cấp được cung cấp vào phải tương đương với lượng hơi đi ra khỏi bao hơi thông qua sự hiệu chỉnh liên tục đã được phân chia theo giá trị set point mức), mức bao hơi sẽđạt được mức cân bằng khi lưu lượng này cân bằng.
+ Vòng điều khiển sơ cấp: Điều khiển mức sai lệch bao hơi.
+ Điều khiển feedfordward: Điều khiển theo lưu lượng hơi vượt trước. + Vòng điều khiển thứ cấp: Điều khiển lưu lượng tổng hợp.
+ Vòng điều khiển thứ ba: Điều khiển lưu lượng của mỗi bơm.
- Các giới hạn sẽ được tính toán trong thời gian thực, dùng cho các bộ điều khiển đểđảm bảo các bơm hoạt động an toàn. Các lệnh ưu tiên cao sẽđược gửi tới các bơm khi các giới hạn đặt bị vượt quá.
3.3.4. Trường hợp điều khiển một thành phần
Hai giá trị “SP L HP Drum (-400mm hoặc -10mm)” và “L HP Drum 2/3 CRCT” sẽ được đưa vào bộ biến đổi PI với các hàm đã được thiết lập sẵn để tạo ra một tham sốđầu ra như mong muốn, giá trị này sẽđược đưa vào một bộ giới hạn đã được thiết lập sẵn giá trị ngưỡng trên và ngưỡng dưới nhằm đảm bảo ngõ ra không vượt ra khỏi giới hạn có thể gây nguy hại cho thiết bị, sau đó tín hiệu lại được đưa vào một bộ cộng với giá trị cộng thêm là 5% nhằm tăng khả năng đáp ứng của van điều khiển mức bao hơi HP nhằm mục đích nhanh chóng đưa mức bao hơi tăng lên giá trị ổn định, điều này chỉ xảy ra khi sai biệt giữa giá trị “SP L HP Drum” và “L HP Drum2/3 CRCT” nhỏ hơn -100mm ( chỉ cộng thêm 5% khi sai biệt nhỏ hơn - 100mm vì khi mức bao hơi thấp sẽ gây đến bảo vệ tổ máy). Giá trị cuối cùng của tất cả các phần nêu trên sẽđược đưa vào cơ cấu chấp hành của van điều khiển mức bao hơi HP đểđiều khiển mức bao hơi về giá trị tương đương giá trị set point.
3.3.5. Trường hợp điều khiển 3 thành phần
đưa vào bộ biến đổi PI với các hàm đã được thiết lập sẵn để tạo ra một tham số đầu ra như mong muốn, giá trị này sẽ được đưa vào một bộ giới hạn đã được thiết lập sẵn giá trị ngưỡng trên là 12.4 và ngưỡng dưới là -12.4 nhằm đảm bảo ngõ ra không vượt ra khỏi giới hạn có thể gây nguy hại cho thiết bị, sau đó ngõ ra này sẽ được cộng với lưu lượng thực tế của hơi HP, và kết hợp với lưu lượng nước cấp HP để đưa vào một bộ biến đổi PI khác trước khi đưa vào một bộ giới han, sau đó tín hiệu này lại được đưa vào một bộ cộng với giá trị cộng thêm là 5% nhằm tăng khả năng đáp ứng của van điều khiển mức bao hơi HP nhằm mục đích nhanh chóng đưa mức bao hơi tăng lên giá trịổn định.
3.3.6. Các điều kiện chuyển đổi từ 1 sang 3 thành phần và ngược lại Điều kiện để chuyển từ điều khiển 1 thành phần sang 3 thành phần Điều kiện để chuyển từ điều khiển 1 thành phần sang 3 thành phần
a. Đối với điều kiện In1:
b. Đối với điều kiện In2: Lưu lượng hơi HP ½ CRTL > Min1 (41Kg/s)
c. Đối với điều kiện In3: Lưu lượng nước cấp HP ½ > Min 1 (41Kg/s) In1
In2
In3 Chuyển sang 3 thành phần In4
In5
30s AND
¾ Tín hiệu Heat Input ACTIVE trong vòng 60s
¾ Lưu lượng hơi HP >Min2 (15kg/s) trong vòng 30s
¾ Tín hiệu HP FDW SOV OPEN trong vòng 60s
¾ Giá trị set của HP FDW CV nhỏ hơn 1%
¾ Tín hiệu Heat Input ACTIVE
¾ Tín hiệu HP FWD Fill Valve OPEN
¾ FG HP drum level control ON PEN
¾ Sai biệt (2/3) áp suất bơm nước cấp với áp suất HP ECON < Min(4 bar)
AND OR
d. Đối với điều kiện In4: Độ lệch giữa giá trị trung bình của 2 điểm đo F HP FWD và F HP Steam ½ < 10%
e. Đối với điều kiện In5: Độ lệch giữa giá trị thực mức bao hơi và setpoint mà lệch 100mm trong vòng 600s
Điều kiện để chuyển từ điều khiển 3 thành phần sang 1 thành phần
a. Đối với điều kiện In1:
HP FDW SOV không được Open.
b. Đối với điều kiện In2:
Tín hiệu lưu lượng nước cấp HP ½ hoặc tín hiệu lưu lượng hơi HP ½ không bị Disturb.
c. Đối với điều kiện In3
Tín hiệu HP FDW P Limiter On.
Mà muốn cho tín hiệu HP FDW P Limiter On thì tín hiệu HP FDW P Limiter ACT VAL. Tín hiệu HP FDW P Limiter ACT VAL khi: Nếu tín hiệu ((P HP FWL 2/3) hoặc (HP FDW CV ở chế độ Manual)) không active thì tín hiệu (P HP FWP 2/3 ACT VAL) và (P HP FDW MIN LIM PRMTR) sẽ được hiệu chỉnh qua bộ PI control, sau đó tín hiệu ngõ ra của bộ PI sẽ được đưa qua một bộ giới hạn với giới hạn trên là giá trị của ((HP FDW CV ACT VAL)+6%). Tín hiệu ngõ ra của các bộ trên sẽ tạo thành (HP FDW P Limiter) In1 In2 In3 In4 In5 In6 3s OR Chuyển sang 1 thành phần
Nếu tín hiệu ((P HP FWL 2/3) hoặc (HP FDW CV ở chếđộ Manual)) active thì tín hiệu (HP FDW P Limiter) sẽ được hình thành từ giá trị (HP FDW CV+6%) sau khi đi qua một bộ giới hạn với giới hạn trên là giá trị của chính ((HP FDW CV ACT VAL)+6%).
d. Đối với điều kiện In4
Tín hiệu Heat Input HRSG không Active.
e. Đối với điều kiện In5
Van điều khiển mức bao hơi HP ở chếđộ Manual.
f. Đối với điều kiện In6
Lưu lượng hơi HP ½ hơi HP nhỏ hơn 25% (hay là nhỏ hơn 15.5 Kg/s)
3.3.7. Diễn giải một số thiết bị, giá trị liên quan đến điều khiển mức bao hơi HP
Chức năng FG HP Drum Level Control.
Mức bao hơi sẽ được tự động điều khiển khi chức năng FG HP Drum Level Controlđược tựđộng ON theo tiến trình khởi động của chương trình.
+ AUT ON: (FG HP Drum Level CTRL) được On ở bước 10 của HRSG Master Sequence (Còn HRSG được Chọn trong bước 13 hoặc 14 của Unit Master Sequence nếu tiến trình được chọn khởi động hoàn toàn tựđộng).
+ AUT OFF: (FG HP Drum Level CTRL) sẽ OFF ở bước 06 của HRSG Master Sequence.
Chức năng HP FDW SOV
+ AUT ON: ((HP FDW CV mở nhỏ hơn 1%) và (Heat Input HRSG Active) và (FG HP Drum L CTRL CMD ON) và (HP FDW Fill V Open) và (DP HP FDW SOV < Min1)). Đồng thời phải có lệnh đi mở HP FDW SOV.
+ AUT OFF: (((FG HP Drum L CTRL CMD On) và (Heat Input HRSG not Active) và (HP FDW CV mở nhỏ hơn 1%)) hoặc ((HP FDW CV mở nhỏ hơn 1%) và (FG Drum L CTRL CMD Off))). Đồng thời gửi lệnh đi reset lệnh mở HP FDW SOV.
+ SAF OFF: L HP Drum 2/3 CRCT > Max 2
Chức năng HP FDW FILL V
+ AUT ON: (((FG HP Drum L CTRL CMD On) và ((HP Drum FILL Demand On) hoặc (Heat Input HRSG Active)) và (HP FWP ON) và (P HP FWL 2/3 > Min1)). + AUT OFF: (((FG HP Drum L CTRL CMD Off) và (HP FDW SOV Close)) hoặc ((HP FDW SOV Close) và (FG HP Drum L CTRL CMD On) và ((HP Drum FILL Demand không On) hoặc (Heat Input HRSG không Active)) trong vòng 60s)))). + SAF OFF: L HP Drum 2/3 CRCT > Max 2.
Chức năng INTMT HP DRUM BDV
+ AUT ON: ((FRCD N2 Conservation not Active) và (FG Drum L CRTL CMD On) và (nếu (Heat Input HRSG Active, thì giá trị L HP Drum 2/3 CRCT ACT VAL vượt 135mm, còn không thì L HP Drum 2/3 CRCT vượt qua tổng của SP L HP STUP H và SP L HP Drum Stup))).
+ AUT OFF: ((FG HP Drum L CTRL CMD Off) hoặc (FRCD N2 Conservation Active) hoặc ((nếu (Heat Input HRSG Active, thì giá trị L HP Drum 2/3 CRCT ACT VAL không vượt 135mm, còn không thì L HP Drum 2/3 CRCT không vượt qua tổng của SP L HP Stup H và SP L HP Drum Stup)) trong vòng 15s) và (FG HP Drum L CTRL CMD On)))
+ SAF OFF: L BLDWN TK 2/3 > Max 2
Mô tả các chức năng của khối điều khiển
Đây là khối điều khiển chính của HP FDW CV , gồm 3 khối gộp lại: thứ nhất là khối điều khiển PI nối tiếp theo là khối Signal Switch, ngõ ra của khối signal switch này sẽ tiếp tục được đưa vào một khối Limiter trong đó.
a) Khối chức năng PI (khối điều khiển tích phân tỷ lệ) là một khối đã được thiết lập các giá trị tính toán để từ các tham sốđầu vào, khối chức năng này sẽ tính toán để tạo ra tham sốđầu ra mong muốn.
b) Khối chức năng signal switch: sẽđược chọn theo hai giá trị In1 hoặc In2 tuỳ thuộc vào giá trị A, trong đó:
Out = In1 khi A=1 Out = In2 khi A=0
c) Khối chức năng Limiter: sẽ giới hạn giá trịđầu vào đểđầu ra luôn nằm trong giới hạn cho phép với giới hạn trên là UL và giới hạn dưới là LL, trong đó:
Nếu In>UL thì Out = UL Nếu UL>In>LL thì Out = In Nếu In<LL thì Out = LL
Diễn giải giá trị “SP L HP DRUM”
1. Bộ SP L HP Drum ở chếđộ Manual: lúc này giá trị SP của mức bao hơi HP tuỳ thuộc vào giá trị set point của VHV, giá trị setpoint này qua bộ FI với gradient tăng PG (Positive Gradient) = 1mm/s và gradient giảm NG (Negative Gradient) = 2mm/s. Tuy nhiên do cách thức điều khiển mức bao hơi HP trên thực tế dựa vào nhiều thành phần mà khi chuyển qua chế độđiều khiển bằng tay có thể không đáp ứng kịp sự thay đổi của các thành phần khác, điều này sẽ rất nguy hiểm cho quá trình vận hành của tổ máy cũng như các thiết bị chính của tổ máy, nên theo khuyến cáo thì nên chếđộđiều khiển của bao hơi HP ở chếđộ Auto.
2. Bộ SP L HP Drum ở chếđộ Auto: Nếu giá trị SP của mức bao hơi được đặt ở chếđộ Auto thì đầu tiên tuỳ thuộc vào quá trình khởi động mà giá trị set point của L HP Drum có thểđược chọn một trong hai giá trị là ‘SP L HP Drum Stup’ (với giá trị cài đặt sẵn là -400mm) hoặc là giá trị ‘SP L HP Drum Normal’(với giá trị cài đặt sẵn là -10mm) thông qua một bộ Signal Switch. Sau đó ngõ ra của bộ Signal Switch này sẽ được đưa qua khối chức năng đã được thiết lập sẵn hàm biến đổi để điều chỉnh thành q giá trị tối ưu hơn, sau đó tín hiệu ngõ ra này lại được tiếp tục được đưa vào một khối chức năng limiter (với các giá trị UL là -400mm và LL là -10mm) đểđảm bảo giá trị ngõ ra luôn nằm trong giới hạn cho phép.
3. Điều kiện chuyển đổi từ ‘SP L HP Drum Stup’ sang ‘SP L HP Drum Normal’
Khi bắt đầu chọn Ready to Start trong Unit Master Sequence thì chương trình sẽ mặc định chọn là giá trị ‘SP L HP Drum Stup’ (được cài đặt sẵn là -400mm) Khi chọn Unit Load hoặc Bypass trong Unit Master Sequence thì tuỳ thuộc vào quá trình khởi động mà chương trình sẽ chọn giá trị tương ứng:
+ Từ khi DD bắt đầu mở ( Heat Input HRSG Active) cho đến khi (DD mởđược 10 phút+ giá trị trung bình của lưu lượng hơi HP > Min2 (41kg/s) trong vòng 30s + tín hiệu của ‘HP FDW CV release’) thì chương trình sẽ chọn là giá trị ‘SP L HP Drum Stup’.
+ Khi (DD mở được 10 phút + giá trị trung bình của lưu lượng hơi HP > Min2 (41kg/s) trong vòng 30s + tín hiệu của ‘HP FDW CV release’) thì chương trình sẽ chọn là giá trị ‘SP L HP Drum Normal’(được cài đặt sẵn là -10mm)