Nồi hơi tàu thuỷ là thiết bị sử dụng năng lượng của chất đốt ( hoá năng của dầu, than, củi ) biến
nước thành hơi nước có áp suất và nhiệt độ cao, nhằm cung cấp hơi nước cho thiết bị động lực
hơi nước chính, cho các máy phụ, thiết bị phụ và nhu cầu sinh hoạt của thuyền viên trên tàu.
3.1.1 Phân loại nồi hơi trên tàu thuỷ:
Trên tàu thuỷ ngày nay có thể được trang bị 3 loại nồi hơi:
- Nồi hơi chính: Cung cấp hơi nước cho thiết bị đẩy tàu trong các máy nước chính, hoặc Tuabin hơi chính lai chân vịt.
- Nồi hơi phụ: Hơi nước của nó sinh ra dùng cho các máy phụ, thiết bị phụ và nhu cầu sinh
hoạt.
- Nồi hơi kinh tế ( nồi hơi khí xả ) hoạt động ở chế độ tàu hành trình trên biển lấy khí xả của
máy chính để đốt nóng nồi hơi. 3.1.2 Kết cấu hệ thống nồi hơi:
Kết cấu của hệ thống nồi hơi bao gồm: - Nồi hơi: Bao gồm buồng đốt, ống lửa… - Hệ thống thông gió: Quạt gió
- Hệ thống cấp nước cho nồi hơi - Hệ thống cung cấp nhiên liệu
- Hệ thống: Hệ thống cung cấp dầu đốt, dầu mồi, các bộ phận hâm sấy dầu, các thiết bị kiểm
tra áp suất dầu đốt.
- Hệ thống ống dẫn hơi nước nóng
- Hệ thồng điều khiển nồi hơi: Thực hiện được các chức năng cơ bản của nồi hơi. 3.1.3 Các chức năng của hệ thống điều khiển nồi hơi:
3.1.3.1 Chức năng tự động cấp nước:
Chức năng này đảm bảo giữ cho mức nước trong nồi hơi luôn luôn trong giới hạn nhất định.
Đảm bảo cho nồi hơi không bị cháy khi nước trong nồi hơi giảm thấp, hay trào ra ngoài khi mức
nước quá cao. Thường hệ thống nồi hơi có 2 bơm cấp nước 1 hoạt động, 1 dự trữ. Mức nước luôn luôn được duy trì ở mức
hmin1
Quá trình cấp nước có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động ≤ h ≤ hmax
34
3.1.3.2 Chức năng hâm dầu đốt:
Nồi hơi thường dùng dầu nhẹ để đốt mồi sau đó khi cháy thành công chuyển sang dùng dầu
đốt hoạt động sau này. Dầu đốt có độ nhớt cao, quá trình phun sương khó, độ bắt lửa kém vì vậy
trước khi phun dầu vào lò dầu cần được hâm nóng để giảm độ nhớt dễ dàng cho quá trình phun
sương.
Nhiệt độ dầu hâm cỡ 80 ÷1200C và luôn ở mức ≤ t
0 ≤ t 0 t min
Chức năng hâm dầu đốt có thể được thực hiện bằng tay hoặc tự động 3.1.3.3 Chức năng tự động đốt lò:
Để cải thiện quá trình đốt lò trong hệ thống phải có thiết bị thực hiện theo một trình tự nhất
định không thể đảo ngược được. Thiết bị chương trình có thể là:
- Cam chương trình (động cơ sơ cấp nhỏ gắn bảng điều khiển lai trục cam) - Rơle chương trình: Kiểu bán dẫn, vi mạch…
- Thiết bị khả trình PLC
Quá trình đốt được chia ra làm 2 giai đoạn: - Giai đoạn chuẩn bị đốt lò
- Giai đoạn đốt lò
Quá trình đốt nồi hơi có thể thực hiện bằng tay hoặc tự động 3.1.3.4 Chức năng tự động điều chỉnh áp suất hơi:
Đối với nồi hơi thì áp suất hơi là thông số quan trọng cần được điều chỉnh và duy trì ở mức Pmin
Pmin cỡ 3 ÷4 Kg/cm2 Pmax cỡ 7,5 Kg/cm2
Để đảm bảo chức năng trên thì tuỳ từng nồi hơi mà có thể thực hiện đốt một cấp hoặc hai cấp.
3.1.3.5 Chức năng kiểm tra, báo động, bảo vệ nồi hơi: - Các thông số báo động và bảo vệ tắt nồi hơi:
+ Mức nước nồi hơi giảm quá thấp h ≤ hmin3 + Nhiệt độ dầu đốt không đảm bảo t0 ≤ t + Áp suất dầu đốt giảm quá thấp
+ Quạt gió có sự cố + Mất lửa
0 max ≤ P ≤ Pmax min hoặc t0 ≥ t 0 0 max 35
+ Nhiệt độ khí thoát ra của lò quá cao tuỳ từng hệ thống có thể bảo vệ tắt lò hoặc không - Các thông số báo động:
+ Mức nước trong nồi hơi giảm thấp ở mức h ≤ hmin2 + Mức nước tăng quá cao
+ Ngoài ra còn 1 số thông số khác nữa: Nhiệt độ dầu hâm, nhiệt độ khí xả 3.2. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NỒI HƠI TÀU VINA SHINE SEA: Thông số của nồi hơi như sau:
- Chiều cao 4573 mm - Trọng lượng 13,9 tấn - Áp suất thiết kế 9 bar
- Áp suất thử nghiệm 1,5×9 bar
- Lượng hơi tạo ra trong một giờ 700 Kg/h - Nhiệt độ môi trường công tác cho phép 450C - Nhiệt độ làm việc 170,40C
Dầu DO.
+ Lượng đốt tối thiểu: 58kg/h. + Lượng đốt tối đa: 115kg/h. Dầu FO.
+ Lượng đốt tối thiểu: 60kg/h. + Lượng đốt tối đa: 120kg/h. 3.2.1. Giới thiệu phần tử:
( Tập bản vẽ nồi hơi kí hiệu bản vẽ: 63×03: 038001) Trang 1:
Q1B: Cầu dao cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống Q4B: Áptômát cấp nguồn cho điện trở sấy Q6B: Áptômát cấp nguồn cho quạt gió Q8B: Áptômát cấp nguồn cho bơm dầu số 1 Q10B: Áptômát cấp nguồn cho bơm dầu số 2 F12B: Áptômát cấp nguồn cho mạch điều khiển T12C: Biến áp hạ áp cấp nguồn cho mạch điều khiển 36
A14E: Bộ biến đổi điện áp từ xoay chiều sang một chiều cấp nguồn nuôi cho các vỉ điện tử
P7D: Đồng hồ đo dòng tải của quạt gió E4G: Điện trở hâm sấy dầu
M6G: Quạt gió
Trang 11:
Q1B, Q3B: Áptômát cấp nguồn cho hai bơm cấp nước M1G, M3G: Bơm cấp nước
Trang 22:
S2B: Nút dừng sự cố từ xa S3B: Công tắc cấp nguồn
S3D: Công tắc thực hiện chức năng Reset hệ thống S11B: Công tắc chọn dầu Diezel
S12B: Công tắc chọn dầu nặng S14B: Nút thử đèn
Trang 24:
A1D: Bộ biến đổi mức nước
P4D: Bộ chỉ báo mức nước nồi hơi tại buồng điều khiển
A3B: Bộ chỉ báo mức nước nồi hơi có công tắc giới hạn mức nước cao A6B: Bộ chỉ báo mức nước nồi hơi có công tắc giới hạn mức nước thấp và dưới mức 2
A9B: Bộ chỉ báo mức nước nồi hơi đồng thời thực hiện chức năng khởi động, dừng, STAND BY bơm cấp nước
Trang 26:
A2B: Bộ chỉ báo mức nước nồi hơi có công tắc giới hạn mức nước dưới mức 1
A3C: Bộ lấy tín hiệu mức nước nồi hơi B11C: Cảm biến áp lực hơi nước cao
Trang 30:
A5C: Bộ cảm biến nồng độ muối trong nước nồi hơi 37
A2A: Bộ biến đổi nồng độ muối
A10A: Bộ cảm biến nồng độ dầu trong nước cấp cho nồi hơi Trang 32:
S2A: Công tắc cấp nguồn cho động cơ khuấy nước
M4D: Động cơ khuấy nước có chức năng làm giảm tác nhân gây độ cứng của nước S9C: Cảm biến mức nước trong két phản hồi
Trang 58:
S1A, S6A: Công tắc chọn chế độ cho bơm cấp nước ( Auto, Manu, Stand by) S2D, S3D,S7D, S8D: Nút khởi động và dừng bơm cấp nước từ xa
S4B, S2E, S9B, S7E: Nút khởi động và dừng bơm cấp nước tại chỗ H1D, H6D: Đèn báo bơm cấp nước hoạt động
Trang 62:
S2C: Cảm biến áp lực dầu trong vòi phun thấp B7C: Áp lực gió vào nồi hơi thấp
S5C: Công tắc đóng khi nồi hơi đã đóng hoàn toàn Trang 63:
B1B: Cảm biến nhiệt độ dầu đốt cao A7B: Bộ điều khiển nhiệt độ
E8E: SENSƠ cảm biến nhiệt độ Trang 64:
A7A: Bộ cảm biến lửa B12G: Mắt lửa
Trang 65:
S1B: Công tắc chọn chế độ đốt bằng tay hoặc tự động Trang 66:
A7A: Vỉ thực hiện quá trình điều khiển đốt lò ở chế độ tự động Trang 67:
P4F: Đồng hồ đo thời gian hoạt động của quạt gió Trang 68:
T4E: Biến áp đánh lửa B9C: Cảm biến lửa 38
Y6E: Van điện từ mở đường dầu vòi 1 Trang 69:
A2G: Cam chương trình điều khiển 2 vòi đốt
S3F, S5F, S6F, S8F: Tiếp điểm của cam chương trình Y14E: Van điện từ mở đường dầu vòi 2
Trang 71:
A2D: Bộ biến đổi áp suất hơi
P4D: Bộ chỉ thị áp lực hơi tại buồng điều khiển
A3B: Cảm biến áp lực hơi nước thực hiện chức năng START/STOP vòi 1( có chỉ báo) A6B: Cảm biến áp lực hơi nước thực hiện chức năng START/STOP vòi 2( có chỉ báo) Trang 74:
A4D: Bộ biến đổi áp lực dầu
A6B: Bộ cảm biến áp lực dầu trong đường ống thấp và thực hiện chức năng tự động STAND BY
bơm dầu. Trang 75:
S1A, S5A: Công tắc chọn chế độ hoạt động cho bơm cấp dầu AUTO hay MANU S2C, S3D: Nút khởi động, dừng bơm dầu số 1 từ xa
S3C, S2D: Nút khởi động, dừng bơm dầu số 1 tại chỗ S6C, S7D: Nút khởi động, dừng bơm dầu số 2 từ xa S7C, S6D: Nút khởi động, dừng bơm dầu số 2 tại chỗ H1F: Đèn báo bơm dầu số 1 hoạt động
H5F: Đèn báo bơm dầu số 2 hoạt động Trang 80:
H1F: Đèn báo nguồn
H4F: Đèn báo bơm dầu số 1 hoạt động H5F: Đèn báo bơm dầu số 2 hoạt động H6F: Đèn báo bơm cấp nước số 1 hoạt động H7F: Đèn báo bơm cấp nước số 2 hoạt động Trang 81,82, 83:
A2C: Vỉ hiển thị sự hoạt động và báo động các thông số của nồi hơi bằng đèn Lead. Trang 90, 91, 94:
39
Các tín hiệu đầu ra được đưa tới buồng điều khiển máy để thực hiện giám sát các thông số của
nồi hơi.
3.2.2 Nguyên lý hoạt động: 3.2.2.1 Chức năng cấp nước:
Hệ thống cấp nước được thực hiện bởi 2 bơm cấp nước M1G, M3G với công suất của mỗi bơm
là 2,2 KW
Chức năng cấp nước có thể được thực hiện bằng tay hoặc tự động
ở chế độ cấp nước bằng tay có thể là một bơm hoạt động, một bơm dự trữ (ở chế độ STAND BY
). Hoặc là cả 2 bơm cùng hoạt động.
Các bơm cấp nước muốn hoạt động được thì mức nước trong két chứa phải đảm bảo nghĩa là tiếp
điểm S9C/32 phải đóng→K9F/32 = 1→
K9F/26/13A= 1 sẵn sàng cấp nguồn điều khiển cho các bơm nước hoạt động a. Chế độ cấp nước bằng tay:
Đóng cầu dao cấp nguồn tổng và cầu dao cấp nguồn cho mạch điều khiển đèn H1F/80 sáng báo
đã có nguồn điều khiển.
Đóng Áptômát cấp nguồn cho 2 bơm là Q1B/11 và Q3B/11
Ta có thể chọn bơm 1 hoặc bơm 2 hoạt động bằng cách chuyển công tắc S1A/58 hoặc S6A/58
sang chế độ MANU
→S1A/58(7,8) = 1, S6A/58 = 1 sẵn sàng cho bơm cấp nước hoạt động ở chế độ MANU, S1A/
58(9…16) và S6A/58(9…16) mở khoá mạch cấp nước tự động. Chúng ta có thể khởi động, dừng bơm từ xa hoặc tại chỗ
- Khởi động từ xa : Ấn nút S3D/11 → K1F/58 =1→ K1F/5B =1 tự nuôi →
K1F/11(1…5) = 1 cấp nguồn cho bơm cấp nước số 1 hoạt động. Đèn H1D/58, H4F/80 sáng báo
bơm 1 hoạt động. Nhìn trên ống thuỷ nếu mức nước đảm bảo thì dừng bơm bằng cách nhấn nút
S2D/58/4D
- Ta có thể khởi động, dừng tại chỗ bằng cách nhấn nút S4B, S2E Tương tự cho sự hoạt động của bơm số 2
b. Chế độ cấp nước tự động:
Ở chế độ này sự hoạt động của bơm cấp nước là do mức nước trong két quyết định. Chuyển công tắc S1A/58, S2A/58 sang chế độ AUTO
40
ở chế độ này thì 2 bơm không hoạt động cùng một lúc mà một bơm hoạt động thì bơm kia ở chế
độ sẵn sàng ( Stand by).
Khi bơm 1 hoạt động bơm 2 ở chế độ Stand by, nếu vì lí do nào đó bơm 1 bị sự cố không hoạt
động được thì bơm 2 phải tự động khởi động cấp nước lên thông qua tiếp điểm khống chế K1F
khống chế bơm 2.
ở chế độ cấp nước tự động này sự hoạt động của bơm cấp nước được điều khiển bởi bộ cảm biến
mức nước A3B, A6B, A9B.
Nếu mức nước nồi ở mức h ≤ hmin1 qua bộ cảm biến mức nước A9B tiếp điểm 24A9B/58 đóng
Nếu mức nước trong nồi tăng lên và ở mức hmin1
điểm 24A9B/58 vẫn đóng bơm vẫn hoạt động cấp nước vào nồi.
Nếu mức nước trong nồi đạt mức h = hmax tiếp điểm 24A9B/58 mở ra bơm cấp nước ngừng
hoạt động.
Trong quá trình nồi hơi hoạt động mức nước giảm xuống hmin mở bơm cấp nước vẫn chưa hoạt động trở lại.
Nếu mức nước trong nồi giảm xuống mức h ≤ hmin1 tiếp điểm 24A9B đóng lại và bơm hoạt
động trở lại.
Nếu mức nước trong nồi đạt mức h ≥ hmax tiếp điểm A3B(7,6)/24 đóng lại cấp tín hiệu báo
động mức nước trong nồi cao.
Nếu mức nước trong nồi ở mức h ≤ hmin2 tiếp điểm A2B(3,2)/26 đóng lại cấp điện cho K7F/26
dừng đốt lò
≤ h ≤ hmax qua bộ cảm biến mức nước tiếp ≤ h ≤ hmax tiếp điểm 24A9B vẫn
41
Nếu mức nước trong nồi ở mức h ≤ hmin3 tiếp điểm A6B(7,6)/24 đóng lại cấp tín hiệu báo động
mức nước trong nồi thấp dưới mức 2 và đưa tín hiệu tới dừng đốt. 3.2.2.2 Chức năng hâm sấy dầu:
Hệ thống nhiên liệu nồi hơi tàu Vina Shine Sea sử dụng 2 loại dầu dầu nhẹ và dầu nặng. Do
đặc tính của dầu nặng là độ nhớt cao, quá trình phun sương khó khăn nên dầu nặng phải được
hâm ở mức nhiệt độ đảm bảo cho quá trình đốt.
Nhiệt độ dầu đốt luôn được duy trì ở mức cho phép tmin
Khi chọn dầu nặng công tắc S12B/22/12B được đóng lại cấp điện cho K12F.
Tiếp điểm 22K12F/81/4C đóng lại cấp tín hiệu báo hệ thống đang sử dụng dầu nặng Tiếp điểm 22K12F/94/11E đóng lại đưa tín hiệu tới ECC
Tiếp điểm 22K12F/63/2B = 1, 22K12F/63/6A = 1, 22K12F/63/7A = 1 sẵn sàng cấp nguồn cho
bộ điều khiển hâm sấy dầu hoạt động Giả sử nhiệt độ dầu đốt ở mức tmin
điện→K2F/63/2F = 1 đóng tiếp điểm 63K2F/10/4D đưa điện trở sấy vào hoạt động và dầu luân
chuyển qua bầu hâm làm nhiệt độ dầu tăng lên. Tiếp điểm 63K2F/81/6B đóng lại báo điện trở
sấy đang hoạt động.
Khi nhiệt độ dầu đốt tăng lên t ≥ tmax tiếp điểm B1B/63/1C mở ra cắt điện trở sấy. Khi nhiệt độ dầu đốt giảm xuống và ở mức tmin
1F vẫn chưa có điện mạch điện trở sấy vẫn chưa đưa vào hoạt động.
Khi nhiệt độ dầu đốt giảm xuống và ở mức t ≤ tmin thì khi đó tiếp điểm B1B/63/1C đóng lại đưa
mạch điện trở sấy vào hoạt động. Đồng thời tiếp điểm A7B/63/7B đóng lại làm cho K5F có điện,
tiếp điểm 63K5F/82/9B đóng lại cấp tín hiệu báo nhiệt độ dầu đốt thấp và tiếp điểm 63K5F/90/
Khi nhiệt độ dầu đốt tăng nhưng vẫn ở mức tmin
mạch hâm vẫn đang hoạt động và khi nhiệt độ dầu đốt tăng lên t ≥ tmax thì mạch hâm dầu ngừng
hoạt động.
3.2.2.3 Chức năng điều khiển đốt nồi hơi:
Chức năng điều khiển đốt nồi hơi tàu Vina Shine Sea có thể được thực hiện bằng tay hoặc tự
động.
a. Chế độ đốt nồi hơi bằng tay: ≤ t ≤ tmax
≤ t ≤ tmax → tiếp điểm B1B/63/1C đóng lại→ K1F/63 có ≤ t ≤ tmax tiếp điểm B1B/63/1C vẫn mở K1F/63/
≤ t ≤ tmax thì tiếp điểm B1B/63/1C vẫn đóng và 42
Chuẩn bị:
Bật công tắc 22S3D/22 sang vị trí ON cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống.
Khởi động bơm cấp dầu chọn bơm dầu 1 hoặc 2 hoạt động bằng công tắc S1A, S5A/75 sau đó
chọn loại dầu bằng cách bật công tắc S12B khi chọn dầu nặng hoặc công tắc S11B. Khởi động bơm cấp nước, kiểm tra mạch hâm sấy dầu
Kiểm tra tất cả các điều kiện đốt: Quạt gió, mức nước, nhiệt độ dầu đốt Khi đốt tất cả các điều kiện sau phải đẳm bảo:
- Mức nước trong nồi hơi phải đảm bảo →tiếp điểm 26K7F/66/1A, 26k9F/66/1B đóng lại.
- Tất cả các van nồi hơi đã được đóng hoàn toàn -Quạt gió không bị quá tải →62K4F/66/1D = 1
- Áp lực dầu ở miệng vòi phải đảm bảo →62K1F/66/1E = 1 - Bộ cảm biến lửa không bị lỗi 64K10F/66/1E = 1
- Khi tất cả các điều kiện trên thoả mãn thì sẽ có tín hiệu tới đầu 886/67/5D (điều kiện