GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 49
Đƣờng kính của balong hơi Dng = 630mm. Chọn vật liệu chế tạo thép 20K.
Chiều dày thân S = 5 mm. Nhiệt độ tính tốn: Tra bảng 5.2/[1 – 186]. Ta đƣợc ứng suất : Ứng suất cho phép : - do thân bị đốt nóng.
Chiều dày thân balong hơi xác định theo công thức:
Trong đó: là hệ số bền vững. Do hàn điện và hàn hơi bằng tay . Thay số vào ta tính đƣợc:
Kết luận balong hơi đảm bảo điều kiện bền.
Ta thiết kế cho balong nƣớc và balong hơi bằng nhau, vậy nên chiều dày của balong nƣớc cũng bằng balong hơi S = 5 mm đảm bảo điều kiện bền.
3.4.2. Tính bền cho ống nƣớc Đƣờng kính ngồi của ống nƣớc là Dng = 51 mm Đƣờng kính ngồi của ống nƣớc là Dng = 51 mm Chọn vật liệu chế tạo là thép 20K. Chiều dày ống nƣớc là S = 2,5 mm. Nhiệt độ tính tốn: Tra bảng 5.2/[1 – 186]. Ta đƣợc ứng suất :
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 50
Ứng suất cho phép :
Chiều dày ống nƣớc xác định theo công thức:
Trong đó: là hệ số bền vững. Do hàn điện và hàn hơi bằng tay . Thay số vào ta tính đƣợc:
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 51
Hình 3.3 Tổng thể nồi hơi
1- Thân nồi hơi, 2- lỗ treo, 3- quạt gió, 4- thermostat, 5- béc đốt khí, 6- rơle áp suất, 7- van an toàn, 8- áp kế, 9- rơle áp suất, 10- ống nƣớc, 11- balong nƣớc, 12-
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 52
CHƢƠNG IV
TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CÁC THIẾT BỊ PHỤ
4.1. Quạt gió
4.1.1 Lƣu lƣợng quạt gió
Trong đó: - hệ số dự phòng, lấy [ ]
- lƣợng tiêu hao nhiên liệu khi làm việc ở công suất định mức,
- hệ số khơng khí thừa ở buồng lửa,
- phần khơng khí thừa lọt vào buồng lửa,
- nhiệt độ khơng khí lạnh đƣa vào nồi hơi,
- thể tích khơng khí lý thuyết cần thiết cho quá trình cháy,
.
4.1.2 Áp suất đầu đẩy của quạt gió
Trong đó:
- hệ số dự phòng, lấy bắng 1,1 1,2.
- tổng cột áp, Pa.
Tổng cột áp sẽ bằng cột áp của quạt gió và lực tự hút của ống khói.
cột áp của quạt gió, ta lấy
lực tự hút của ống khói đƣợc tạo nên bởi độ chênh lệch của áp suất
thủy tĩnh của dòng ở miệng ra và vào ống khói.
Khi khói nóng chuyển động trong ống, do nhiệt độ khói cao hơn nhiệt độ khơng khí xung quanh nên đã tạo ra chênh lệch khối lƣợng riêng của dịng khói với khơng khí bên ngồi. Khi dịng khói đi lên, chênh lệch này sẽ là lực thúc đẩy chuyển động, đƣợc gọi là lực tự hút.
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 53
Trong đó:
h1, h2 - khoảng cách thẳng đứng từ cùng 1 mặt phẳng chọn làm chuẩn đến cửa vào và ra.
Khối lƣợng riêng của khơng khí ở 0oC là Vậy khối
lƣợng riêng của khơng khí ở 30oC là:
- mật độ dịng khói.
- khối lƣợng riêng tiêu chuẩn của khói,
- nhiệt độ trung bình của khói, tk = 584oC. (
)
Thay số vào ta đƣợc:
Áp suất đầu đẩy của quạt gió:
Cơng suất quạt gió
Trong đó: - hệ số dự phịng,
- hiệu suất quạt gió,
Cơng suất động cơ của quạt gió
Trong đó: - hệ số dự phòng,
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 54
Ta chọn quạt ly tâm CPL-5-NOD với các thông số sau: - Đƣờng kính guồng cách: 315 mm.
- Tốc độ: 1200 vịng/phút. - Cơng suất động cơ: 0,55 kW. - Lƣu lƣợng: 252 m3/h.
- Áp suất toàn phần: 950 Pa.
Quạt chịu đƣợc nhiệt độ cao khi có thiết kế đặc biệt.
4.2. Bơm nƣớc cấp
Nhiệm vụ của bơm nƣớc cấp là cấp nƣớc cho nồi hơi trong quá trình làm việc. Mỗi nồi hơi thƣờng yêu cầu phải có hai bơm nƣớc cấp. Riêng đối với những nồi hơi có cơng suất nhỏ hơn 500kg/h có thể cho phép dùng một bơm.
Bơm nƣớc cấp cho nồi hơi là bơm có áp lực thỏa mãn các điều kiện nhƣ sau: cột áp của bơm phải lớn hơn áp suất hơi, lƣu lƣợng của bơm phải đảm bảo lớn hơn so với công suất của nồi hơi.
Bơm thƣờng dùng cho các lị hơi cơng nghiệp là bơm cánh tầng, đây là loại bơm ly tâm đặt đứng hoặc đặt nằm. Bơm gồm nhiều cánh công tác lắp trên cùng một trục đặt trong vỏ bơm. Vỏ bơm đƣợc chế tạo thành các khối riêng biệt cho mỗi tầng cánh, các khối này liên kết với nhau bằng bulông hoặc chốt. Nƣớc chuyển động từ bánh công tác này đến bánh công tác kế tiếp nhờ rãnh dẫn hƣớng.
GVHD: Th.S Trương Quang Trúc 55
Ta chọn bơm theo sản lƣợng hơi , nhƣng vì bơm chỉ hoạt
động khi trong hệ thống thiếu nƣớc nên ta chọn lƣu lƣợng bơm nƣớc là .
Ta chọn bơm : MT-42 với các thông số sau: Lƣu lƣợng bơm: Q = 3,9 m3
/h. Cột áp bơm: H = 60 m.
Công suất động cơ: Ndc = 550 W. Tiết diện LxWxH: 360x170x210.
Hình 4.2 Catalogue của bơm
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 cơng
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