Tìm hiểu lưu đồ PID điều khiển mức nước bao hơi lò EN92017.6534 của nhà máy nhiệt điện Uông Bí.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN

BÀI TẬP LỚN ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH
Đề tài: Tìm hiểu lưu đồ P&ID điều khiển mức nước bao hơi lò
EN-920-17.6-534 của nhà máy nhiệt điện ng Bí.
Tìm hiểu về đồng hồ đo lưu lượng dạng điện từ Siemens MAG 5100W
Nhóm 12:

Nguyễn Quang Trung – 20181797
Lê Văn Nam – 20181664
Vũ Đình Long – 20181632
Vũ Minh Tuấn – 20181818
Nguyễn Kiêm Khiêm - 20181553
Giảng viên hướng dẫn: TS.Đinh Thị Lan Anh

Hà Nội, tháng 8 năm 2021

1


BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC
STT

Tên sinh viên

MSSV

1

Nguyễn Quang Trung

20181797

2

Vũ Minh Tuấn

20181818

3

Vũ Đình Long

20181632

4

Nguyễn Kiêm Khiêm

20181553

5

Lê Văn Nam

20181664

2

Nhiệm vụ

Nhóm trưởng, làm chương 1,2 ,
tổng hợp hoàn thành báo cáo
Làm slide chưong 1, đặt câu hỏi
phản biện
Làm slide chương 2 và 3
Vẽ auto cad sơ đồ PID, trả lời câu
hỏi phản biện
Tìm tài liệu, làm báo cáo chương 3


LỜI NĨI ĐẦU
Trong cơng cuộc xây dựng và phát triển của đất nước, ngành điện lực Việt
Nam là một ngành có vị trí rất quan trọng. Cung cấp năng lượng và thúc đẩy quá
trình sản xuất, kinh doanh của tất cả các ngành kinh tế khác trong nền kinh tế
quốc dân. Sự phát triển của ngành điện lực cũng đánh giá sự phát triển, tiến bộ
của toàn xã hội. Với những đặc trưng riêng của mình là sản xuất và tiêu thụ phải
đi đơi với nhau. Do đó để đáp ứng tốt giữa cung và cầu thì địi hỏi ngành điện
phải có sự phát triển hợp lý: Vừa có khả năng đáp ứng những nhu cầu hiện tại
vừa phải có sự chuẩn bị cho tương lai. Vì vậy khơng những ngành điện là động
lực cho các ngành kinh tế khác mà chính ngành điện cũng phải hiện đại hố q
trình sản xuất sớm nhất để kịp thời cung cấp cho đất nước những nguồn điện
năng có chất lượng cao.
Nhà máy nhiệt điện ng Bí một là nhà máy có cơng suất lớn do Nga
giúp đỡ xây dựng, qua gần 60 năm sản xuất, nhà máy đã cung cấp cho lưới điện
quốc gia gần 4 tỉ KWh điện và cũng đang trong q trình hiện đại hố sản xuất
từng khâu, từng khu vực của dây truyền sản xuất điện. Đã đóng góp một phần
khơng nhỏ vào cơng cuộc hiện đại hóa đất nước.
Trong đề tài này, nhóm em chọn tìm hiểu về lưu đồ P&ID điều khiển mức
nước bao hơi lò EN-920-17.6-534, một phần quan trong trong tất cả các khâu sản
xuất của nhà máy, cùng với đó nhóm em cũng tìm hiểu thêm về đồng hồ đo lưu

lượng điện từ Siemens MAG 5100W, đây là một thiết bị được sử dụng khá nhiều
trong trong các nhà máy công nghiệp ở nước ta.
Tuy nhiên do tài liệu có hạn và khả năng kiến thức của chúng em cịn
nhiều hạn chế, vì vậy phần báo cáo bài tập lớn này của chúng em khơng tránh
khỏi cịn nhiều thiếu sót, chúng em rất mong nhận được những góp ý của thầy cơ
trong khoa và các bạn khác.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng 8 năm 2021

3


MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH VẼ

4


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ
1.1 Giới thiệu về nhà máy

Hình 1.1 Nhà máy nhiệt điện ng Bí

Nhà máy nhiệt điện ng bí cách thủ đô Hà nội khoảng 130km về hướng
đông. Nhà máy điện được thành lập từ những năm 70 của thế kỷ XX. Tổng diện
tích của nhà máy là 320.342m2 trong đó 111.300m2 là dành cho nhà máy nhiệt
điện ng Bí mở rộng và các khu vực thi công. Nhà máy kết nối với lưới điện tại
sân phân phối 220/110KV và đấu với trạm biến áp Bạc đằng tràng bạch. Nguồn
nguyên liệu chính cho nhà máy là than cám 5, than cám 6 được lấy từ mỏ Vàng

Danh, dầu FO được vận chuyển bằng thuyền đi qua sông Uông cấp cho nhà máy
tại trạm bơm dầu đặt tại ng Bí.
Nhiệt điện ng Bí thành tổ hợp ba nhà máy với cơng suất là 740MW.
Đầu năm 2015, tổ máy 110MW của Nhà máy đã dừng hoạt động. Hiện tại nhà
máy chỉ hoạt động 2 tổ máy 300MW và 330MW với tổng công suất là 630MW.
1.2 Các hệ thống chính trong nhà máy
Nhà máy nhiệt điện hoạt động trên nguyên lý chuyển hóa năng lượng
nhiệt năng từ đốt cháy các nhiên liệu hữu cơ thành cơ năng quay tuabin, chuyển
cơ năng thành năng lượng điện. Nhiệt năng được dẫn tới tuabin qua môi trường
dẫn nhiệt là hơi nước. Nhiệt năng cung cấp càng nhiều thì năng lượng điện phát
ra càng lớn và ngược lại. Điện áp phát ra ở mỗi đầu cực máy phát được đưa qua
hệ thống trạm biến áp nâng áp tới cấp điện áp thích hợp trước khi hịa vào lưới
điện quốc gia.
5


Hình 1.2 Mơ hình nhà máy nhiệt điện ng Bí

Các thành phần chính trong q trình chuyển hóa năng lượng trong nhà
máy nhiệt điện bao gồm:
- Lò hơi: thực hiện chuyển đổi năng lượng sơ cấp (than, dầu) thành nhiệt
năng, chuyển nước thành hơi nước.
- Tuabin: tuabin thực hiện chuyển đổi năng lượng từ nhiệt năng sang cơ
năng.
- Máy phát: máy phát thực hiển chuyển đổi năng lượng từ cơ năng sang
điện năng.
- Trạm biến áp: trạm biến áp thực hiện nâng điện áp từ đầu cực máy phát
lên điện áp cao để đáp ứng truyền tải điện năng.
Ngoài các thành phần chính, nhà máy nhiệt điện chứa các hệ thống phụ trợ
cho các thành phần chính như:

- Hệ thống chế biến và cung cấp nhiên liệu: Nhiên liệu là than được
nghiền mịn (R90) rồi được gió nóng thổi vào lị thực hiện q trình cháy sinh ra
nhiệt.
- Trạm bơm tuần hoàn: Trạm bơm tuần hoàn làm nhiệm vụ cung cấp nước
làm mát bình ngưng với lưu lượng nước làm mát bình ngưng là 38580 m3/h.
- Trạm bơm nước ngọt: Cung cấp nước ngọt cho quá trình vận hành và
làm mát, chèn…
- Hệ thống xử lý nước: Xử lý nước ngọt (nước thơ) trước khi cung cấp cho
q trình vận hành.

6


- Hệ thống khử bụi – Khử lưu huỳnh: Đây là hai hệ thống quan trọng đảm
bảo môi trường được sạch – Hệ thống khử tro bụi và chất độc hại lưu huỳnh
trong khói trước khi thải ra mơi trường.
- Hệ thống thải xỉ: Thải xỉ lò ra khỏi nhà máy.
- Hệ thống cung cấp dầu đốt lị, dầu bơi trơn làm mát gối trục.
- Hệ thống sản xuất Hydrô: Cung cấp Hydro có chất lượng cao làm mát
máy phát điện.
- Hệ thống cung cấp khí: Cung cấp khí cho các van khí nén.
- Hệ thống điều khiển, đo lường...
Các thành phần trong nhà máy hoạt động thông qua hệ thống tích hợp hoạt
động của các thành phần với nhau, hệ thống đó là hệ thống điều khiển và giám
sát tích hợp (ICMS) trong nhà máy. Mỗi hệ thống đều có các trạm điều khiển
riêng và được tích hợp trong hệ thống ICMS.
1.3 Quy trình sản xuất điện năng

Hình 1.3 Quy trình chuyển hóa năng lượng

Ngun tắc cơ bản của việc sản xuất điện là dùng cơ năng để quay roto
máy phát điện tạo nên nguồn cung cấp cho lưới điện. Đối với nhà máy nhiệt điện,
cơ năng chính là hơi nước quá nhiệt có áp suất cao được phun vào các tầng cánh
tuabin làm cho tuabin quay kéo theo tuabin máy phát nối đồng trục cùng quay.
Hơi nước quá nhiệt được sản xuất trong lò hơi nhờ lước bốc hơi ở nhiệt độ và áp
suất cao. Năng lượng để làm nước bốc hơi là than được nghiền nhỏ và phun vào
lị đốt sinh ra nhiệt. Nước ngưng từ bình ngưng tụ của tuabin qua hai bơm ngưng
bơm qua các bình gia nhiệt của hạ áp. Hơi gia nhiệt được lấy từ các cửa trích hơi
của tuabin. Nước sau khi được gia nhiệt có nhiệt độ trong khoảng 140 oC được
đưa lên bình khử khí 6 atm.
Tại đây nước được khử hết các bọt khí chứa oxy lẫn vào trong nước đảm
bảo cho kim loại của các ống sinh hơi khơng bị ăn mịn và sinh nổ cục bộ cũng
như làm cho áp lực của các bơm ngưng, bơm cấp ổn định khơng bị giao động.
Nước từ bình khử khi được bơm cấp bơm vào là qua các bộ gia nhiệt cao áp. Tại
đây nước được gia nhiệt đến 230 oC và được cấp vào bao hơi. Từ bao hơi nước
được phân bố xuống các dàn ống sinh hơi ở xung quanh lò. Than bột được phum
vào lò cháy theo hình xốy ốc, năng lược nhiệt do than cháy làm cho nước trong
dàn ống sinh hơi sôi lên và bốc thành hơi bão hòa nằm ở phần trên của bao hơi.
7


Hơi bao hòa từ bao hơi qua các bộ phận q nhiệt (bộ q nhiệt nằm ở đi lị
trên đường khói thốt để tận dụng lượng nhiệt của khói trước khi ra ống khói)
làm cho nhiệt độ của hơi tăng lên thành hơi quá nhiệt (khoảng 540 oC) và nhiệt độ
này được ổn định nhờ thiết bị phun giảm, sau đó hơi q nhiệt đủ áp lực thì được
đưa sang quay tuabin. Hơi quá nhiệt được phun vào các tầng cánh tuabin. Tại đây
công được sinh làm quay tuabin. Sau khi sinh cơng, hơi được ngưng tụ ở bình
ngưng nhờ hơi làm mát do hệ thống bơm tuần hoàn cung cấp. Như vậy một chu
trình nhiệt đã được khép kín. Công do tuabin sinh ra kéo quay rôt máy ohats điện
để sinh ra dịng điện đưa lên lưới điện.

Hình 1.4 Sơ đồ quy trình sản xuất điện năng

8


CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC BAO
HƠI LỊ EN-920-17.6-534
2.1 Lị hơi
Lị hơi EN-920-17.6-534 được thiết kế để vận hành trong tổ máy cùng
tuabin hơi có cơng suất 300MW.
Các thơng số kỹ thuật của lị hơi
Cơng suất hơi
t/h
Các thơng số hơi chính danh định
+ Áp suất trong bao hơi
kgf/сm²
+ Áp suất hơi ra khỏi lò
kgf/сm²
o
+ Nhiệt độ
C
Các thông số hơi tái nhiệt ở công suất định mức
+ Áp suất
kgf/сm²
o
+ Nhiệt độ hơi tái nhiệt lạnh vào lò
C
o
+ Nhiệt độ hơi tái nhiệt nóng ra khỏi lị

C
+ Lưu lượng
t/h
Nhiệt trị thấp của nhiên liệu
Kcal/kg
Tổng lượng than tiêu thụ
Tấn/giờ
o
Nhiệt độ nước cấp
C
o
Nhiệt độ nước cấp có thể chấp nhận khi làm việc ở chế C
độ tuần hoàn định kỳ
o
Nhiệt độ khói thải ra khỏi lị
C
Hệ số khơng khí thừa
α
Hiệu suất của lị hơi ở 85% cơng suất hơi danh định.
%
Các thơng số khác:
- Kích thước của buồng đốt: 21,8m х 12,8m х 58 m
- Thể tích của buồng đốt: 11806 m³
- Độ cao tâm bao hơi: 68 m (so với cos 0m của nhà máy)
- Ứng suất nhiệt thể tích của buồng lửa: q ≈ 60 x 10³ kcal/ m³h.
- Nhiên liệu rắn là than antraxit: Các thành phần như sau ( %)
+ Hàm lượng các bon:
C = 58,98%
+ Hàm lượng Hydro
H = 1,09%

+ Hàm lượng Nitơ
N = 0,85%
+ Hàm lượng Oxy
O = 1,14%
+ Hàm lượng Lưu huỳnh S = 0,85%.
+ Độ ẩm
W = 9,40%
9

920
194,7
176
543
41,6
337
543
818,57
4961
137,6
254
160
122
1,3
87,66


+ Độ tro
- Nhiệt trị thấp

A= 27,69%

Qtlv= 4961 Kcal/kg

Hình 2.5 Lị hơi thành phần chính của nhà máy nhiệt điện

2.2 Bao hơi
Thơng số ký thuật của bao hơi:
- Đường kính trong: 1600 mm
- Chiều dài phần hình trụ: 26000 mm
- Tổng chiều dài: 28620 mm.
Bao hơi là loại bình chứa phân cách bộ hàm. Bộ quá nhiệt và mặt chịu
nhiệt sinh hơi. Trong bao hơi có lắp thiết bị phân ly nước – hơi. Hỗn hợp hơi
nước đi vào bao hơi từ vách nước làm mát sẽ tiến hành phân ly tại không gian
hơi của bao hơi và trong thiết bị phân để tránh cho hơi bão hòa mang lẫn nước.
2.3 Vai trò của việc điều chỉnh mức nước bao hơi của lò
Hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi là một trong những khâu quan
trọng của hệ thống điều chỉnh lò hơi. Nhiệm vụ của hệ thống này là đảm bảo
tương quan lượng nước đưa vào lò hơi và lượng hơi sinh ra. Khi tương quan này
bị phá vỡ thì mức nước trong bao hơi sẽ khơng cố định. Mức nước thay đổi sẽ
dẫn tới sự cố ở tuabin hay lò hơi. Nếu mức nước bao hơi lớn quá giá trị cho phép
sẽ làm giảm năng suất bốc hơi của bao hơi, giảm nhiệt độ hơi quá nhiệt ảnh
hưởng tới sự vận hành của tuabin. Nếu mức nước bao hơi quá thấp so với giá trị
cho phép làm tăng nhiệt độ hơi quá nhiệt, có thể gây nổ hệ thống ống sinh hơi.
Tương quan giữa lưu lượng hơi và nước cấp bị phá vỡ do nhiều nguyên
nhân gây ra như lưu lượng hơi, lưu lượng nước cấp, nhiệt độ nước cấp, nhiệt
lượng than toả ra trong buồng đốt ...
- Lưu lượng hơi: khi lượng hơi sang tuabin tăng thì mức nước trong bao
hơi giảm và ngược lại.

10

- Lưu lượng nước cấp: khi lưu lượng nước cấp vào lị tăng thì mức nước
trong bao hơi cũng tăng.
- Q trình cháy: khi lượng nhiệt cấp cho lị thay đổi thì mức nước trong
bao hơi cũng thay đổi theo.
Khi lị đang vận hành bình thường, nếu lượng nhiệt cấp cho lị tăng lên
(tăng lượng nhiên liệu cho q trình cháy) thì trong một khoảng thời gian khoảng
30s, mức nước sẽ tăng lên đột ngột do hàm lượng hơi trong hệ thống tăng đột
ngột, hiện tượng này gọi là hiện tượng sôi bồng. Sau thời gian này nếu lượng
nhiệt cấp cho lị vẫn tăng thì mức nước trong bao hơi lại bắt đầu giảm dần do
lượng nước hoá hơi tăng lên. Khi giảm lượng than cấp cho lị thì mức nước bao
hơi sẽ thay đổi theo chiều ngược lại, lúc này lượng nước hố hơi ít đi dẫn đến
mức nước bao hơi tăng lên.
Áp suất trong bao hơi: khi áp suất trong bao hơi thay đổi thì mức nước
bao hơi thay đổi theo quan hệ nghịch. Nếu áp suất tăng thì mức nước bao hơi
giảm và nếu áp suất giảm thì mức nước bao hơi sẽ tăng.
Khi áp suất tăng, một bộ phận hơi trong hỗn hợp nước sẽ ngưng tụ dẫn
đến mức nước giảm xuống. Đồng thời, khi tăng áp lực hơi thì thể tích hơi của lị
cũng giảm, làm mức nước giảm. Ngược lại khi áp suất giảm thì dẫn đến mức
nước trong bao hơi tăng.
Các phương pháp điều chỉnh mức nước bao hơi: việc điều khiển mức
nước bao hơi có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhau tuỳ theo loại lị. Thơng
thường sử dụng ba sơ đồ là sơ đồ một tín hiệu, hai tín hiệu và ba tín hiệu.
2.4 Lưu đồ P&ID điều khiển mức nước bao hơi lị EN-920-17.6-534

Hình 2.6 Khối hóa q trình

11

Hình 2.7 Lưu đồ P&ID điều khiển12
mước bao hơi lị EN-920-17.6-534


Việc điều khiển mức nước bao hơi được thực hiện theo một chu trình
tương ứng với khối cơng nghệ 111 hoặc 112 tùy thuộc vào mức nước và sự hao
hụt hơi quá nhiệt đầu ra cũng như nước cấp vào lò
Mức nước trong bao hơi được đo lường, chỉ thị tại hiện trường và truyền
đi xa bằng cảm biến đo mức, kí hiệu trong lưu đồ cơng nghệ P&ID là LIT/111.
Kết hợp với giá trị áp suất trong bao hơi (đã có trong dữ liệu hệ thống) thực hiện
chỉ thị áp suất, kí hiệu trong lưu đồ P&ID là PI/111, sau đó thơng qua khâu biến
đổi PY/111, để kết hợp mức nước và áp suất nhằm tính ra mức nước thực tế trong
bao hơi, rồi đưa đến bộ điều khiển mức nước LIC/111 đặt tại phòng điều khiển.
Bộ điều khiển mức nước này có hai dạng chính, tương ứng với hai giai đoạn vận
hành của lò: giai đoạn khởi động lò và giai đoạn hoạt động lâu dài.
Ở giai đoạn khởi động lò: bộ điều khiển mức nước LIC/111 dựa vào mức
nước đặt và mức thực tế để tính tốn và đưa tín hiệu điều khiển đến bộ chuyển
đổi điện-khí PY/111 tạo ra dịng khí nén tương ứng làm dịch chuyển thiết bị định
vị van P (positioner) để mở van PLV/111, cấp nước vào bao hơi.
Trong giai đoạn hoạt động lâu dài: bộ điều khiển mức nước LIC/111A dựa
vào sai lệch mức đặt và mức thực tế để tính tốn ra tín hiệu tham chiếu cho vịng
điều khiển lưu lượng nước cấp vào bao hơi. Tín hiệu ra của bộ điều khiển mức
nước LIC/111A được kết hợp với tín hiệu lưu tốc hơi quá nhiệt FI/113 bằng bộ
biến đổi FY/112 để tạo tín hiệu đặt lưu tốc cho van cấp nước. Tín hiệu đầu ra của
FY/112 sẽ được đưa tới bộ điều khiển van theo lưu lượng FC/112. Bộ điều khiển
van FC/112 cũng tiếp nhận tín hiệu đầu vào khác là lưu lượng thực tế của nước
cấp vào bao hơi FIT/112, để từ đó theo thuật tốn cài đặtsẵn, tính tốn ra tín hiệu
điều khiển mở van tương ứng, rồi đưa đến bộ chuyển đổi điện-khí PY/112, sau
đó qua thiết bị định vị van P (positioner) để mở van PFV/112, cho dịng nước cấp
vào bao hơi nhằm duy trì ổn định mức nước trong bao hơi quanh giá trị đặt.

Để điều khiển mức nước bao hơi người ta đã dùng các sách lược điều
khiển phù hợp với từng giai đoạn của lò:
- Giai đoạn khởi động lò: dùng sách lược điều khiển phản hồi.
- Giai đoạn hoạt động lâu dài: dùng sách lược điều khiển tầng với vòng
trong dùng sách lược điều khiển truyền thẳng và vịng ngồi dùng sách lược điều
khiển phản hồi.

13


CHƯƠNG 3. TÌM HIỀU VỀ ĐỒNG HỒ ĐO LƯU LƯỢNG DẠNG ĐIỆN
TỪ SIEMENS MAG 5100W
3.1 Giới thiệu về Siemens MAG 5100W
Đây là dòng sensor hoạt động dựa trên định luật cảm ứng điện từ của
Faraday, được sử dụng cho tất cả các ứng dụng liên quan đến nước và nước thải,
việc tăng độ chính xác khi đo lưu lượng thấp giúp cho MAG 5100 W trở nên đặc
biệt hữu dụng cho việc phát hiện rị rỉ.

Hình 3.8 Đồng hồ đo lưu lượng dạng điện từ Siemens MAG 5100W

Các đặc tính của Siemens MAG 5100W:
- Độ chính xác ± 0.4%, nhiệt độ chất lỏng -20oC - 150oC, tốc độ dòng đo
0,1-12m/s
- Tín hiệu xuất: 4 20mA, nguồn cấp 12-24 V AC/DC hoặc 115-230 V AC
- Có đầy đủ các size ống từ DN15 đến DN 1200/2000.
- Tiêu chuẩn mặt bích EN 1092-1 (DIN 2501), ANSI, AWWA, AS và JIS.
- Thân và mặt bích làm từ thép carbon với lớp phủ epoxy chống ăn mịn.
Lớp lót cao su cứng NRB và Ebonite đáp ứng cho tất cả các ứng dụng trong
ngành nước. Lớp lót EPDN đáp ứng tiêu chuẩn nước uống.
- Tăng độ chính xác đối với các dịng chảy thấp nhằm phát hiện rị rỉ nhờ

vào thiết kế dạng cone.
- Có thể sử dụng chôn lắp trực tiếp hoặc trong điều kiện lũ lụt liên tục
(IP68).

14


Dễ dàng lắp đặt, SENSORPROM tự động upload các giá trị hiệu chỉnh
và cài đặt.
- Module tín hiệu thơng dụng với tín năng “Plug and Play” giúp dễ dàng
truy cập và tích hợp phép đo lưu lượng với hầu hết mọi hệ thống bao gồm HART,
DeviceNet, PROFIBUS DP/PA, FOUNDATION Fieldbus H1 và MODBUS
RTU/RS485.
-

3.2 Nguyên lý hoạt động
Bộ đo lưu lượng từ hoạt động dựa trên Luật Điện từ của Faraday. Khi một
chất lỏng dẫn chảy qua từ trường, một điện áp nhỏ (u) được gây ra. Một điện cực
E này tỷ lệ thuận với vận tốc của dòng chảy và được đo chính xác bằng hai điện
cực bằng thép khơng gỉ được gắn với nhau trong ống đo.
Hai điện cực được kết nối với một mạch điện tử tiên tiến xử lý tín hiệu và
lần lượt đưa nó vào bộ vi xử lý bên trong module điện tử. Bộ vi xử lý sau đó tính
lưu lượng và kiểm sốt các đầu ra khác nhau trên bảng đầu cuối. Điện cực điện
áp E tỷ lệ thuận với vận tốc trung bình của chất lỏng V. Cần đặc biệt chú ý khi
ống được xây dựng bằng vật liệu dẫn điện. Lớp lót vật liệu không dẫn điện được
sử dụng để ngăn điện áp khơng bị tiêu tán vào phần ống.

Hình 3.9 Cấu tạo đồng hồ đo lưu lượng dạng điện từ

3.3 Công thức tính

Hình 3.10 Lý thuyết đo lưu lượng bằng phương pháp điện từ

15


E: Điện áp cảm ứng (V)
B: Mật độ từ thông (độ lớn của từ trường) (Tesla)
l: Chiều dài của vật dẫn chạy qua từ trường (m)
v: Vận tốc vật dẫn (m/s)
Một vài điều kiện cần được đáp ứng để có thể tính tốn chính xác lưu
lượng từ điện áp cảm ứng:
- Chất lỏng phải là chất dẫn điện tốt.
- Cả 2 điện cực phải tiếp xúc với chất lỏng.
- Đường ống phải được đổ đầy bằng chất lỏng.
- Các đầu đo lưu lượng phải được nối đất đúng cách để tránh các sai số do
dịng điện rị trong chất lỏng.

Hình 3.11 Đồng hồ đo lưu lượng

Lưu lượng dòng chảy

d: Đường kính ống nước
3.4 Quy trình hoạt động
Điều rất quan trọng là dòng chảy của chất lỏng được đo bằng máy đo lưu
lượng kế phải có tính dẫn điện. Luật của Faraday chỉ ra rằng điện áp tín hiệu (E)
phụ thuộc vào vận tốc chất lỏng trung bình (V), chiều dài dây dẫn (D) và cường
độ từ trường (B). Từ trường do đó sẽ được thiết lập trong phần mặt cắt ngang của
ống.
Về cơ bản khi chất lỏng dẫn chảy qua từ trường, điện áp được gây ra. Để

đo điện áp tạo ra (tỷ lệ với vận tốc của chất lỏng chảy), hai điện cực bằng thép
không rỉ được sử dụng được gắn kết với nhau. Hai điện cực được đặt bên trong
máy đo lưu lượng sau đó được kết nối với một mạch điện tử tiên tiến có khả năng
xử lý tín hiệu. Tín hiệu được xử lý được đưa vào bộ vi xử lý tính lưu lượng thể
tích của chất lỏng.
3.5 Hạn chế, ưu nhược điểm của đồng hồ đo lưu lượng dạng điện từ
Các mặt hạn chế:

16


- Chất được đo phải dẫn điện. Do đó, nó khơng thể được sử dụng để đo tốc
độ dịng chảy của khí và hơi nước, các sản phẩm dầu mỏ và các chất lỏng tương
tự có độ dẫn điện rất thấp.
- Để đồng hồ không nhạy cảm với sự thay đổi của điện trở của chất lỏng,
điện trở hiệu dụng của chất lỏng giữa các điện cực không được vượt quá 1% trở
kháng của mạch ngoài.
- Đây là một thiết bị rất đắt tiền.
- Khi máy đo luôn đo tốc độ thể tích, sẽ bao gồm khối lượng của bất kỳ
vật chất lơ lửng nào trong chất lỏng.
- Để tránh bất kỳ rắc rối nào gây ra bởi khơng khí bị cuốn vào, khi ống
dẫn được lắp vào đường ống nằm ngang, các điện cực phải nằm trên đường kính
ngang.
- Khi kiểm tra bằng không đối với việc lắp đặt có thể được thực hiện chỉ
bằng cách dừng dịng chảy, các van phân cách được yêu cầu và cần phải có một
vịng tránh qua mà luồng có thể được hướng trong suốt kiểm tra bằng không.
- Đường ống phải chạy đầy, trong trường hợp van điều chỉnh được lắp
phía trên đồng hồ đo.
Ưu điểm của đồng hồ đo lưu lượng điện từ:
- Sự tắc nghẽn của dòng chảy hầu như khơng có và vì thế loại đồng hồ này

có thể được sử dụng để đo sự ngưng trệ nặng, bao gồm bùn, nước thải và bột
giấy từ gỗ.
- Khơng có tổn thất đầu áp lực trong loại máy đo lưu lượng này khác với
chiều dài của ống thẳng mà máy đo chiếm.
- Chúng không bị ảnh hưởng nhiều bởi sự xáo trộn dịng chảy thượng lưu.
- Chúng khơng bị ảnh hưởng bởi sự biến thiên về mật độ, độ nhớt, áp suất
và nhiệt độ
- Yêu cầu về điện năng có thể thấp (15 hoặc 20 W), đặc biệt với DCtype
xung
- Các đồng hồ này có thể được sử dụng làm đồng hồ hai chiều.
- Bộ đo phù hợp với hầu hết các axit, bazơ, nước và dung dịch nước vì các
chất liệu lót được lựa chọn khơng chỉ là chất cách điện tốt mà còn chống ăn mòn.
- Đồng hồ được sử dụng rộng rãi cho các dịch vụ bùn khơng chỉ bởi vì
chúng bị cản trở ít hơn mà cịn bởi vì một số lớp lót như polyurethane, cao su và
cao su có độ mài mịn tốt hoặc chống xói mịn.
- Chúng có khả năng xử lý lưu lượng rất thấp.
Nhược điểm của đồng hồ đo lưu lượng từ tính
- Các thiết bị đo này chỉ có thể sử dụng cho các chất lỏng có độ dẫn điện
hợp lý.
- Độ chính xác chỉ ở trong phạm vi ± 1% trong khoảng lưu lượng 5%.

17


- Kích thước và chi phí của các cuộn dây và mạch khơng gia tăng khơng
đáng kể so với kích thước của ống khoan. Do đó kích thước nhỏ mét là cồng
kềnh và tốn kém.

18

KẾT LUẬN
Như vậy với bài tập lớn môn Điều khiển q trình này chúng em hồn
thành được các mục tiêu đề ra:
- Tìm hiểu lưu đồ P&ID điều khiển mức nước bao hơi lò EN-920-17.6534 của nhà máy nhiệt điện ng Bí.
-Tìm hiểu về đồng hồ đo lưu lượng dạng điện từ Siemens MAG 5100W.
Trong quá trình làm bài tập lớn này chúng em đã tiếp thu và học hỏi thêm
được rất nhiều kiến thức mới, có những tiếp xúc với thực tế đem lại những kinh
nghiệm quý báu.
Tuy nhiên do tài liệu chưa đầy đủ và vốn kiến thức của chúng em còn
nhiều hạn chế nên bài tập lớn này khơng tránh khỏi những thiếu sót, rất mong cơ
thơng cảm và góp ý chân thành để chúng em có thể cải thiện những vấn đề gặp
phải và tiến bộ hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!

19


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.
/>2. />3. />4. />5. />6. Electrinmagnetic flowmeters SITRANS F M MAG 5100W

20