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)
Diễn giải tín hiệu ‘3-Element CTRL HP Drum ACT VAL’ (bộ Level Controller)
Dựa vào giá trị ‘ SP L HP Drum’ (-10mm) và mức thực tế của bao hơi HP để tính toán thông qua khối chức năng nhằm tạo tín hiệu ngõ ra tương ứng ( hàm PI này dựa chủ yếu vào mức bao hơi), giá trịđầu ra của bộ PI này lại được đưa vào bộ Signal Switch với giá trị In1 là giá trị sai biệt giữa lưu lượng nước cấp và lưu lượng hơi HP,và giá trị In2 là đầu ra của bộ PI ở trên. Bộ Signal Switch này sẽ chọn là giá trị In2 khi mức bao hơi điều khiển ở chếđộ một thành phần, còn bộ Signal Switch này sẽ chọn là giá trị In1 khi mức bao hơi điều khiển ở chế độ ba thành phần. Nhưng đây do là bộ Level Controller có cả ba thành phần mức bao hơi, lưu lượng hơi HP, lưu lượng nước cấp HP, nên ngõ ra của bộ Signal Switch là In1.
Tín hiệu ngõ ra của bộ Signal Switch này được cộng thêm giá trị thực tế của lưu lượng hơi HP thông qua bộ Adder, rồi lại được đưa vào một bộ PI khác để tạo ra giá trị của ‘3 Element Ctrl HP Drum’ như mong muốn ( đây là giá trịđã được điều chỉnh với ba thành phần là mức bao hơi, lưu lượng hơi, lưu lượng nước cấp) trước khi đưa vào bộ Signal Switch của bộ ‘HP FDW CV’.
CHƯƠNG 4
ĐỀ XUẤT NÂNG CẤP CÔNG SUẤT NHÀ MÁY 4.1. Đề xuất nâng công suất nhà máy
Có nhiều biện pháp để nâng công suất các nhà máy điện hiện hữu, ta có thể xem xét các giải pháp sau:
-Giảm nhiệt độ đầu vào của không khí vào máy nén tuabin khí làm tăng lưu lượng khối lượng (mass flow) và tỉ số nén máy nén, giảm công nén dẫn đến tăng công suất và hiệu suất tua bin khí. Hiện nay các công nghệ làm mát không khí cấp vào máy nén tuabin khí đang áp dụng trên thế giới bao gồm: Công nghệ làm mát hóa hơi, dùng bơm cao áp tạo sương hóa gió vào, làm lạnh gió vào bằng máy lạnh , sử dụng phương pháp tích trữ nhiệt năng.
-Thay thế, cải tiến các cơ phận hiện hữu (parts) bằng các cơ phận mới, đã được cải tiến để nâng công suất và đôi khi cả hiệu suất. Công nghệ này thường cần phải thực hiện sự nâng cấp từ nhà chế tạo nguyên thủy, trong trường hợp này độ bền của phần chịu nhiệt độ cao cần được lưu ý cẩn thận.
-Phun nước hay hơi nước vào buồng đốt t hư ờn g được áp dụng để kiểm soát NOx , nó cũng còn có tác dụng tăng công suất do tăng lưu lượng khí và nâng cao nhiệt dung riêng của sản phẩm cháy đi qua tuabin khí. Phun nước trực tiếp vào buồng đốt cũng dẫn đến giảm hiệu suất.
-Đốt bổ sung tại lò thu hồi nhiệt, tăng nhiệt lượng cấp cho lò dẫn đến tăng sản lượng làm tăng công suất tuabin hơi
4.2. Các phương án kỹ thuật nâng công suất
4.2.1. Lắp đặt hệ thống làm giảm nhiệt độ gió vào tuabin khí
Công suất của tuabin khí biến thiên theo nhiệt độ môi trường và thông thường công suất phát ra sụt giảm 0.3% -0.5% khi nhiệt độ môi trường tăng thêm 1oF (0.56oC) và đặc tính này vốn có ở mọi tua bin khí. Mất mát công suất này ảnh hưởng đáng kể đến người sử dụng, trung tâm nhiệt và các nhà máy điện
công nghệ tuabin khí chu trình đơn cũng như chu trình hỗn hợp khi nhu cầu điện năng tăng cao trong các tháng thời tiết nóng bức. Sự sụt giảm công suất này có thể khắc phục bằng phương pháp làm mát gió cấp vào tuabin khí. Tìm hiểu về công nghệ làm mát gió vào bằng các công nghệ tiến tiến và áp dụng của chúng vào tuabin khí giúp chúng ta đánh giá về lợi ích có được từ việc áp dụng công nghệ này cho các tua bin khí.
Thực tế cả công suất và hiệu suất tua bin đều bị sụt giảm trong môi trường nhiệt độ cao và điều này thường suất hiện vào những tháng nắng nóng, khô hạn, đây cũng là thời điểm nhu cầu tiêu thụđiện tăng cao và công suất dự trữ thiết kế hệ thống của các nhà máy thuỷ điện đã hết gây nên thiệt hại đang kể cho ngành điện nói riêng và các hộ tiêu thụ điện nói chung. Việc khắc phục sản lượng phát của tuabin khí do thời tiết trong những trường hợp như vậy bằng giải pháp nâng cao công suất bằng phương pháp làm mát gió vào tác động quan trọng đến khó khăn lúc chúng ta cần tăng sản lượng điện trong giai đoạn cần phủ đỉnh mà không cần vốn đầu tư lớn lớn kèm theo bổ xung thêm nguồn công suất mới.
Làm mát sương hóa : Tạo ra khả năng làm mát hóa hơi 100% (nghĩa là giảm nhiệt độ không khí gió vào đạt đến nhiệt độ nhiệt kếướt tại đầu vào của máy nén tuabin khí)
Làm mát sương hoá quá phun: Công nghệ này thực hiện bằng cách phun quá lượng sương vào gió vào máy nén tua bin khí (tức là phun một lượng sương nhiều hơn lượng định mức để đạt được độ ẩm tương đối 100% dưới điều kiện nhiệt độ và độ ẩm của môi trường hiện tại. Lượng sương chưa bay hơi mong muốn được dòng không khí cấp mang vào máy nén ởđó chúng sẽ hóa hơi và tạo nên hiệu ứng làm mát trong, tác dụng này làm giảm công tiêu hao cho máy nén và tạo ra sự tăng thêm đáng kể công suất phát.
4.2.2. Công nghệ làm giảm nhiệt độ gió vào tuabin khí
Tuabin khí là một động cơ tuabin trên nguyên lý khí động học, vì vậy công suất của tuabin khí phụ thuộc vào đặc tính của gió vào từ nhà lọc gió tuabin khí. Khi nhiệt độ gió vào máy nén tăng tên, tỉ trọng không khí sẽ giảm và do đó lưu
lượng khối lượng sẽ giảm. Lưu lượng khối lượng giảm sẽ làm cho công suất phát điện của tuabin khí giảm. Một phương pháp cơ bản để tăng công suất tuabin ở một tốc độ cốđịnh như trong nhà máy điện là giảm nhiệt độ không khí đầu vào tuabin khí. Các phương pháp làm mát không khí đầu vào là: (Hệ thống hóa hơi loại trung gian. Làm mát không khí bằng máy lạnh loại nén. Làm mát không khí bằng phương pháp tích trữ lạnh)
Các phương pháp trên đã được áp dụng trên 30 năm hay lâu hơn. Làm mát sương hóa gần giống với phương pháp làm mát loại hóa hơi trung gian, nhưng thay vì áp dụng phương pháp không khí đầu vào tuabin khí đi qua một tầng trung gian nước bão hòa bị động, làm mát sương hóa là hệ thống chủ động phun thành sương các giọt nước rất mịn có độ tinh khiết cao tại các điểm riêng biệt ngang qua hệ thống cấp không khí đầu vào tuabin khí bằng các vòi phun đặc biệt, tại áp suất cao để tạo ra hiệu ứng làm mát. Lượng sương phun vào được điều khiển liên tục bởi một bộ điều khiển kiểm soát thời tiết, bộ điều khiển này kiểm soát các điều kiện nhiệt độ nhiệt kế khô và nhiệt độ nhiệt kế ẩm của môi trường nhằm điều chỉnh lượng sương phun cần thiết.
Một hệ thống làm mát sương hóa điển hình gồm có một trạm bơm cao áp, một tuyến đường ống nước cấp cao áp nối đến ống góp phân phối trên hệ thống đường ống đầu vào máy nén tuabin khí tại một vị trí thích hợp. Trên các ống góp phân phối này có bố trí nhiều vòi phun dọc theo chiều dài của chúng để phun các giọt nước có kích thước rất mịn vào dòng không khí vào máy nén tuabin khí. Mỗi vòi phun có lưu lượng 3 ml/s và sản sinh ra khoảng 3 tỷ giọt nước trong một giây. Các giọt sương rất nhỏ này bay hơi rất nhanh và qua đó làm giảm nhiệt độ không khí cấp vào.
So với các công nghệ làm mát làm mát sương hóa có một sốưu việt sau:
+ Dễ dàng trang bị thêm trên tua bin khí hiện hữu, không cần sự thay đổi / bổ sung lớn hay mở rộng đường ống nạp.
+ Chi phí trên mỗi MW công suất tăng thêm thấp nhất so với các công nghệ khác, khoảng 1/6 so với dùng hệ thống lạnh, 1/3 lần so với của bay hơi trung gian.
+ Thời gian hoàn vốn ngắn nhất, có khi dưới một năm.
+ Tổn thất áp suất trong hệ thống đường ống cấp gió không đáng kể, nhỏ hơn 0.1 mm nước. (so với 1 tới 2 inch cột nước tổn thất ở loại bay hơi trung gian gây một sụt giảm đáng kể công suất phát trong năm )
+ Có khả năng hóa hơi đạt gần 100% các hạt sương phun vào, vì vậy hiệu quả bay hơi cao hơn đáng kể so với khả năng hóa hơi của loại bay hơi trung gian.
+ Có khả năng quá phun (overspray), lượng sương phụ trội được phun có chủđích tại đầu vào máy nén để tăng thêm công suất.
Sự áp dụng làm mát sương hóa không khí cấp vào có chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành thấp, thời gian ngừng lắp đặt ngắn, hiệu quả làm mát cao hơn. Làm mát sương hóa cho phép sử dụng một phương pháp tăng công suất khác với phương pháp làm mát gió vào trước đây, đó là làm mát quá phun. Làm mát sương hóa là một hệ thống chủ động, có thể phun một lượng sương nhiều hơn mức có thể được để sương có thể bay hơi hoàn toàn vào gió cấp vào máy nén tuabin khí. Lượng sương phụ trội này được phun trực tiếp vào máy nén và làm mát không khí bên trong giữa các tầng cánh máy nén qua đó cải thiện hiệu suất tổng thể của tuabin. Phương pháp làm mát các tầng cánh bên trong không hiệu quả như làm mát khí nạp về mặt sử dụng nước nhưng nó có một ưu thế về sự độc lập với các điều kiện của thời tiết và vì thế có thể vận hành liên tục. Hiện nay, hệ thống quá phun đang vận hành tại mức 0.3 % tới 1% quá phun.
Ngoài ra làm mát sương hóa có ưu điểm là tác động có lợi đến suất tiêu hao nhiệt. Do làm mát khí nạp vào máy nén, hiệu suất chu trình tổng cộng của tua bin được cải thiện, làm giảm suất tiêu hao nhiên liệu nhà máy. Theo vận hành một số nhà máy thực tế, lúc làm mát 5 oC bằng sương hóa tại điểm thiết kế là 32 oC và độ ẩm tương đối là 65% công suất phát thêm đạt được thường tiêu thụ ít hơn 25 đến 35% so với sản suất điện theo tải nền.
4.3. Ưu nhược điểm hệ thống làm mát sương hóa, khả năng áp dụng ở NMĐ
Nhơn Trạch 1
Hệ thống làm mát sương hóa đến thời điểm này trên thế giới áp dụng vào thực tế khoảng 12 năm, hệ thống này đã chứng tỏ rằng nó là một phương pháp làm mát gío vào trong tua bin khí có hiệu quả và kinh tếđể tăng công suất tổ máy. Công nghệ này hiện nay đã được lắp đặt cho hơn 700 tua bin khí trên khắp thế giới và đã