4.3. Bộ điều khiển mực nƣớc trong nồi hơi
Việc áp dụng cảm biến mực nƣớc trong nồi hơi là để kiểm soát và báo động mực nƣớc trong nồi hơi theo yêu cầu của ngƣời thiết kế, đảm bảo lƣợng nƣớc cấp vào nồi hơi ở những thời điểm nhất định phải phù hợp. Cảm biến mực nƣớc trong nồi hơi bao gồm: loại kiểm soát bằng phao và loại kiểm soát bằng điện dẫn.
Ta chọn bộ điều khiển mực nƣớc dùng điện cực 61F-G3 Omron cảm biến đầu dò mức sử dụng với hệ thống điều khiển đóng ngắt mực chất lỏng hoặc cảnh báo cho nồi hơi. 61F-G3 Omron có 3 đỉnh từ ngắn đến dài, cài đặt theo yêu cầu đóng ngắt mực chất lỏng, khi mực chất lỏng giảm thấp đến đầu điện cực, điện trở nối đất tăng cao sẽ phát tín hiệu điều khiển đầu đỉnh điện cực ra ngoài chất lỏng.
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 56
Hình 4.3 Bộ điều khiển mực nƣớc dùng điện cực 61F-G3 Omron
4.4. Thiết bị an toàn
Nồi hơi làm việc dƣới áp suất cao và nhiệt độ cao dễ gây ra hiện tƣợng phá hủy thiết bị, không những ảnh hƣởng đến kinh tế, kỹ thuật mà cịn ảnh hƣởng đến sức khỏe và tính mạng của ngƣời vận hành. Do vậy trên nồi hơi phải đƣợc trang bị các thiết bị an toàn để giảm đến mức tối thiểu thiệt hại. Nói chung thiết bị an tồn thƣờng xuyên đóng, khi có nguy cơ vƣợt quá áp suất hoặc nhiệt độ cho phép thì chủ động mở.
Van an toàn
Là thiết bị khống chế áp suất nồi hơi để không vƣợt quá giới hạn cho phép có thể phá hủy thiết bị. Trên nồi hơi của nhà máy nhiệt điện, van an toàn đƣợc đặt ở trên balong, ở đầu ra của bộ quá nhiệt và đầu vào đầu ra bộ hâm nƣớc bằng gang. Với nồi hơi ống nƣớc đặt đứng, ta gắn van an tồn ở phía trên của balong hơi.
Khi làm việc bình thƣờng van an tồn đóng, khi áp suất vƣợt q giới hạn cho phép thì van an toàn tự động mở, xả bớt hơi ra ngoài làm cho áp suất giảm đến mức cho phép, lúc đó van lại tự động đóng lại. Theo lực tác dụng đóng mở có thể chia làm hai loại: loại dùng lực của lò xo và loại trọng lực. Loại trọng lực có thể kết hợp với hệ thống địn đẩy để điều chỉnh.
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 57
Trong loại van lị xo, lực để đóng kín đĩa van là lực lị xo. Tùy theo áp suất cho phép ngƣời ta điều chỉnh độ nén lò xo theo mức thích hợp, cơng việc này là của cán bộ thanh tra, sau khi điều chỉnh phải đƣợc kẹp chì, khơng đƣợc tùy tiện thay đổi. Khi làm việc bình thƣờng, lực của lị xo lớn hơn lực tác dụng của hơi, van đƣợc đóng kín. Khi áp suất tăng lên, lực của van lớn hơn lực của lò xo làm lò xo nén lại, van mở, hơi xả ra ngoài, áp suất giảm xuống áp suất cho phép thì van sẽ đóng lại.
Hình 4.4 Van an tồn kiểu lị xo
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 58
4.5. Ống thủy
Ống thủy là một thiết bị rất quan trọng của nồi hơi dùng để theo dõi mức nƣớc trong nồi hơi, đảm bảo mức nƣớc dao động trong một phạm vi nhất định, mức nƣớc cao quá ảnh hƣởng đến chất lƣợng hơi, mức nƣớc thấp quá không an toàn cho bề mặt truyền nhiệt.
Ống thủy đƣợc nối với nồi hơi theo ngun tắc hai bình thơng nhau. Một đầu của ống thủy nối với khoang hơi, một đầu còn lại nối với khoang nƣớc. Ống thủy gồm có ba loại: ống thủy sáng, ống thủy tối và ống thủy thấp.
Ống thủy sáng là một ống trong suốt, đầu dƣới nối với khoang nƣớc, đầu trên nối với khoang hơi theo ngun tắc bình thơng nhau, mức nƣớc trong ống cao gần bằng mức nƣớc trong balơng, hơi thấp hơn một ít do balong có bọt hơi. Ống thủy sáng làm bằng vật liệu trong suốt có thể đọc trực tiếp mực nƣớc, thƣờng là thủy tinh chịu nhiệt.
Ống thủy sáng phân làm hai loại:
Ống thủy trịn có cấu tạo đơn giản nhƣng rất dễ vỡ.
Ống thủy dẹp có cấu tạo phức tạo hơn nhiều, nhƣng rất tiện lợi và an tồn lúc cơng tác, vì nó nó đƣợc đặt bảo vệ trong khung kim loại. Ống thủy tối chỉ là hai van nƣớc, một đặt ở vị trí thấp nhất, mở ra ln có nƣớc chảy và một đặt ở vị trí mức nƣớc cao nhất, mở ra khơng đƣợc có nƣớc.
Ta chọn loại ống thủy dẹp có chiều dài 220mm
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 59
4.6. Áp kế
Áp kế dùng để đo áp suất của nồi hơi và trong các bộ phận chứa nƣớc khác. Mỗi nồi hơi phải đƣợc trang bị ít nhất một áp kế có thang đo thích hợp và đặt ở nơi để quan sát nhất của nồi hơi hoặc phòng điều khiển trung tâm. Theo quy phạm kỹ thuật an toàn nồi hơi của Nhà nƣớc thì áp kế dùng để do áp suất trong nồi hơi phải là loại có cấp chính xác 1,5% chỉ tiêu cấp chính xác này đƣợc ghi rõ trên mặt của áp kế.
Ta chọn áp kế có thang đo là 10 at.
Trên đƣờng nối ống với áp kế lắp ta lắp một van ba ngã. Một ngã lắp áp kế mẫu để khi cần kiểm tra áp kế đang dùng hoặc để thông đƣờng nối với áp kế trƣớc khi cho áp kế làm việc. Một ngã lắp với ống syphon chứa nƣớc ngƣng để bảo vệ áp kế khỏi bị tác dụng trực tiếp của dịng hơi nóng.
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 60
CHƢƠNG V
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN SỬ DỤNG CHO NỒI HƠI. VẬN HÀNH VÀ BẢO DƢỠNG NỒI HƠI. XỬ LÝ NƢỚC CẤP NỒI HƠI
5.1. Thiết kế mạch điện sử dụng cho nồi hơi
5.1.1. Mạch điện động lực
Hình 5.1 Mạch điện động lực nồi hơi
Chú thích:
MCCP: Aptomat
MF, MP: Contactor của quạt và bơm OL: Overload
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 61
5.1.2. Mạch điện điều khiển
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 62
Chú thích:
MF: Contactor điều khiển quạt cấp gió cho nồi hơi. MP: Contactor điều khiển bơm nƣớc cấp cho nồi hơi. IT: Biến áp đánh lửa.
SV: Van điện từ cấp nhiên liệu. AX: Rơle trung gian.
HP: Rơle áp suất cao.
E: Điện cực điều chỉnh mực nƣớc.
BZX: Rơle trung gian điều khiển chuông báo. BZ: Chuông báo sự cố.
BZ Stop: Tắt chuông báo động.
RSX: Rơle trung gian điều khiển phục hồi khi mạch gặp sự cố. T: Rơle thời gian.
L: Đèn báo. Công tắc xoay.
Khởi động, dừng lò, dừng khẩn cấp, reset: Nút nhấn
Nhiệm vụ của các thiết bị trong mạch điện
- Nút nhấn khởi động: dùng để khởi động cho mạch điện.
- Nút nhấn dừng nồi hơi bình thƣờng: dùng để ngắt điện ngƣng hoạt động của van điện từ cấp nhiên liệu và sau 10s tắt quạt gió, ngừng mạch điện.
- Nút nhấn dừng khẩn cấp: dùng để ngắt điện ngay tức khắc, dừng khẩn cấp nồi hơi khi có sự cố nghiêm trọng xảy ra.
- Nút nhấn BZ Stop: dùng để tắt chuông báo động. - Chuông báo động BZ.
- Nút nhấn reset: phục hồi mạch khi gặp sự cố.
- Công tắc xoay: dùng để chọn chế độ bơm nƣớc cấp ở chế độ AUTO, OFF hay MAN.
- IT: biến áp đánh lửa.
- SV: van điện từ cấp nhiên liệu.
- Contactor MF: dùng để khởi động quạt gió.
- Contactor MP: dùng để khởi động bơm nƣớc cấp.
- Timer T1: dùng để tạo thời gian trễ khi khởi động biến áp đánh lửa và van điện từ cấp nhiên liệu.
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 63
- Timer T2: dùng để tạo thời gian trễ dừng quạt gió khi dừng nồi hơi bình thƣờng.
- Timer T3: dùng để tạo thời gian trễ khi dừng biến áp đánh lửa.
- Timer T4: dùng để tạo thời gian trễ dừng nồi hơi khi báo cháy không thành công.
- Rơle trung gian AX0: duy trì khởi động nồi hơi. - Rơle trung gian AX1: dừng bình thƣờng nồi hơi. - Rơle trung gian AX3: rơle cảm biến ngọn lửa
- Rơle trung gian AX4: rơle dùng để báo cháy không thành công hoắc mất lửa khi đang đốt nồi
- Rơle trung gian AX5: bảo vệ áp suất cao.
- Rơle trung gian AX6, AX7, AX8: điều chỉnh mức nƣớc trong nồi hơi. - Rơle trung gian BZX: điều khiển chuông báo.
- Rơle trung gian RSX: điều khiển phục hồi khi mạch gặp sự cố.
Hoạt động của mạch điện
Khởi động:
Khi bật CB: đèn L1 sáng báo hiệu nguồn đã sẵn sàng hoạt động.
Nhấn nút khởi động: rơle trung gian AX0 có điện, tiếp điểm thƣờng mở AX0 đóng lại duy trì mạch điện. Đồng thời quạt gió có điện và đèn L2 sáng, quạt gió khởi động đƣa gió thổi vào nồi hơi, đƣa hết các khí dƣ ra và làm sạch bề mặt đốt, rơle thời gian T1 có điện và bắt đầu đếm thời gian.
Sau khi rơle thời gian T1 đếm xong 30s, tiếp điểm thƣởng mở của T1 đóng lại
cấp điện hoạt động đồng thời cho biến áp đánh lửa IT và van điện từ cấp nhiên liệu SV. Biến áp bắt đầu đánh lửa. Van điện từ mở ra và cấp nhiên liệu vào và bắt đầu quá trình đốt nhiên liệu. Đồng thời rơle trung gian AX2 có điện và rơle thời gian T3 có điện bắt đầu đếm thời gian và đèn L3 sáng.
Sau khi rơle thời gian T3 đếm xong 3s, tiếp điểm thƣờng đóng của T3 mở ra ngắt điện dừng biến áp đánh lửa lại. Lúc này đèn L3 sáng, rơle trung gian AX2 có điện và rơle thời gian T4 bắt đầu đếm thời gian.
Khi biến áp đã đánh lửa và nhiên liệu đã đƣợc phun vào trong buồng đốt thì lúc này xảy ra 2 trƣờng hợp:
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 64
Nếu cháy thành công
Nếu có tín hiệu ngọn lửa hay nồi hơi cháy thành cơng thì cảm biến ngọn lửa phát hiện ngọn lửa và tác động cấp nguồn cho rơle trung gian cảm biến ngọn lửa AX3. Tiếp điểm thƣờng mở của AX3 đóng lại làm đèn L4 sáng báo q trình cháy thành cơng và nồi hơi hoạt động bình thƣờng. Tiếp điểm thƣờng đóng AX3 mở ra để khống chế không cấp nguồn cho rơle thời gian T4.
Nếu cháy khơng thành cơng
Nếu khơng có tín hiệu ngọn lửa hay cảm biến ngọn lửa không phát hiện đƣợc ngọn lửa thì rơle trung gian cảm biến ngọn lửa AX3 khơng đƣợc cấp nguồn và tiếp điểm thƣờng đóng của AX3 vẫn đóng. Lúc này do rơle trung gian AX2 đã có điện tiếp điểm thƣờng mở của AX2 đóng lại và cấp nguồn cho T4. Sau khi rơle thời gian T4 đếm xong 5s tiếp điểm thƣờng mở của T4 đóng lại cấp nguồn cho rơle trung gian AX4 và đèn L5 sáng báo q trình cháy khơng thành cơng. Tiếp điểm thƣờng đóng của AX4 mở ra ngắt nguồn điện quạt và van điện từ cấp nhiên liệu. Lúc này ngừng quạt gió, ngừng cấp nhiên liệu và đồng thời chng báo động kêu lên báo cho ngƣời vận hành biết có sự cố xảy ra. (Ấn BZ Stop để tắt chng báo động.)
Muốn bắt đầu lại q trình đốt ta ấn vào nút reset, rơle trung gian RSX sẽ có điện và tiếp điểm thƣờng đóng của RSX sẽ mở ra. Khi tiếp điểm RSX mở ra nó sẽ ngắt nguồn điện của rơle thời gian T1, rơle trung gian AX2 và rơle thời gian T3 làm cho tiếp điểm của AX2, T1 đang đóng sẽ mở ra và tiếp điểm T3 đang mở sẽ đóng lại.
Khi tiếp điểm AX2 mở ra rơle thời gian T4 mất điện, tiếp điểm T4 đang đóng sẽ mở ra ngắt điện rơle trung gian AX4 làm cho tiếp điểm của AX4 lúc này đang mở sẽ đóng lại.
Lúc này quạt và rơle thời gian T1 đã đƣợc cấp nguồn lại. Rơle thời gian T1 bắt đầu đếm thời gian và khởi động lại quá trình đốt.
Bảo vệ:
Áp suất cao
Việc tự động điều chỉnh áp suất hơi trong nồi hơi là rất quan trọng, vì nó sẽ đáp ứng đƣợc áp suất nồi hơi luôn đảm bảo ở một khoảng áp suất hơi tƣơng đối ổn định để cung cấp cho các thiết bị hơi sử dụng liên tục.
Trong quá trình vận hành khi áp suất hơi trong nồi hơi tăng đến giá trị định mức cài đặt thì rơle bảo vệ áp suất cao HP sẽ tác động cấp điện cho rơle trung gian AX5 và đèn L7 sẽ sáng, chuông báo động sẽ kêu lên. Tiếp điểm thƣờng đóng của AX5 sẽ mở ra ngắt điện quạt gió và van điện từ cấp nhiên liệu, đèn L3 tắt.
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 65
Tự động cấp nƣớc trong nồi hơi
Ta sử dụng cảm biến điện cực 3 đầu E1, E2, E3 để điều chỉnh tự động cấp nƣớc trong nồi hơi. Khi mực nƣớc dâng cao quá E1 thì sẽ ngừng bơm, khi mực nƣớc giảm xuống tới E2 sẽ chạy lại bơm và nếu mực nƣớc xuống thấp tới E3 sẽ ngừng nồi hơi và báo sự cố.
Khi mực nƣớc dâng tới mức E1 thì tiếp điểm E1 sẽ đóng lại và cấp nguồn cho rơle trung gian AX6 và đèn L8 sáng, tiếp điểm thƣờng mở của AX6 sẽ đóng lại và tiếp điểm thƣởng đóng của AX6 sẽ mở ra và dừng bơm cấp nƣớc lại.
Khi mực nƣớc giảm xuống mức E2 thì tiếp điểm E2 sẽ đóng lại cấp nguồn cho
rơle trung gian AX7, tiếp điểm thƣờng đóng của AX7 sẽ mở ra và ngắt nguồn rơle
trung gian AX6 làm cho tiếp điểm AX6 đang mở ra đóng lại, bơm nƣớc cấp chạy lại bình thƣờng.
Vì lý do nào đó nhƣ bơm khơng hoạt động làm cho mực nƣớc trong nồi hơi giảm thấp xuống mức E3 làm tiếp điểm E3 đóng lại cấp nguồn cho rơle trung gian AX8. Tiếp điểm thƣờng đóng của AX8 sẽ mở ra, tiếp điểm thƣờng mở AX8 sẽ đóng lại và làm dừng nồi hơi, chng báo động sẽ kêu và đèn L9 sáng.
Hệ thống điều khiển
Khi nồi hơi hoạt động thì các chức năng của nồi hơi phải cần phải đƣợc kiểm soát chặt chẽ. Các chức năng cần phải đƣợc kiểm soát là:
A – Chế độ nƣớc
Mức nƣớc trong nồi hơi luôn nằm trong một phạm vi quy định không đƣợc quá cao hoặc quá thấp. Nếu mức nƣớc quá cao thì hơi mang đi sẽ kèm theo hơi ẩm làm cho chất lƣợng hơi cung cấp kém chất lƣợng nên mực nƣớc trong nồi hơi phải đƣợc khống chế ở mức độ cho phép. Khi mực nƣớc trong nồi hơi hạ đến giá trị thấp nhất thì phải bơm nƣớc vào nồi hơi. Nếu cấp nƣớc vào nồi hơi mà cảm biến đo mực nƣớc trong nồi hơi vẫn tiếp tục hạ thì ta phải ngừng nồi hơi. Khi mức nƣớc trong lị lên mức cao nhất thì ngừng bơm nƣớc cấp.
B – Chế độ gió lị
Khởi động quạt gió trƣớc đƣa gió thổi vào nồi hơi nhằm đƣa hết các khí dƣ và làm sạch bề mặt đốt.
Lƣợng gió thổi vào lò khi bắt đầu đốt phải phù hợp với chế độ khởi động nồi hơi tức là không đốt quá nhanh.
Trong vận hành lƣợng gió đƣa vào nồi hơi đƣợc điều chỉnh thích hợp khơng để khói thải quá trắng hoặc quá đen.
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 66
C – Áp suất làm việc của nồi hơi
Áp suất làm việc của nồi hơi luôn quy định trong phạm vi cho phép. Khi áp suất vƣợt ra ngồi phạm vi đó phải điều chỉnh bằng cách cấp nhiên liệu vào buồng đốt cho phù hợp.
Khi vận hành áp suất trong nồi hơi không đƣợc tăng giảm quá nhanh mà phải tiến hành từ từ.
5.1.3. Chọn khí cụ điện.
Contactor (M).
Hình 5.3 Cấu tạo contactor
Contactor đƣợc cấu tạo gồm các thành phần: Cơ cấu điện từ (nam châm điện), hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm chính và phụ).
Nam châm điện:
Namchâm điện gồm có 4 thành phần:
+ Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm.
+ Lõi sắt (hay mạch từ) của nam châm gồm hai phần: phần cố định và phần