Nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển ổn định nhiệt độ bình bao hơi bằng bộ điều khiển mờ lai

i

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP


ĐÀO HỒNG CẨM MƠ


NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ỔN
ĐỊNH NHIỆT ĐỘ BÌNH BAO HƠI BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN
MỜ LAI




LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA








Thái Nguyên - 2014
ii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

LỜI NÓI ĐẦU
Tự động hoá đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong hầu hết các ngành sản xuất của
nền kinh tế hiện đại. Đặc biệt là công nghiệp và sản xuất điện năng. Hệ thống điều
chỉnh tự động đóng một vai trò then chốt trong việc nâng cao hiệu quả kinh tế và đảm
bảo chất lƣợng sản phẩm đồng thời giải phóng sức lao động của con ngƣời.
Với sự phát triển của công nghệ tự động hóa điều khiển quá trình, đặc biệt với việc
điều khiển bằng bộ điều khiển mờ lai là thiết bị điều khiển tự động trong đó gồm bộ
điều khiển kinh điển và bộ điều khiển mờ đem lại nhiều thành tựu trong nhiều lĩnh
vực. Với đối tƣợng điều khiển là bình bao hơi trong nhà máy nhiệt điện thì đã có
những nghiên cứu ứng dụng điều khiển tự động mực nƣớc bình bao hơi hay áp suất
bình. Tuy nhiên về phần ổn định nhiệt độ thì còn cần phải nghiên cứu nhằm cải thiện
chất lƣợng điều khiển, điển hình là áp dụng bộ điều khiển mờ lai.
Với những kiến thức của mình cùng sự tìm tòi nghiên cứu và hƣớng dẫn của
PGS.TS Nguyễn Nhƣ Hiển tôi đã tiến hành nghiên cứu đề tài “Nâng cao chất lƣợng
hệ thống điểu khiển ổn định nhiệt độ bình bao hơi bằng bộ điều khiển mờ lai”.
Trong quá trình thực hiện đề tài tôi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các
thầy, cô giáo trong khoa Điện của trƣờng ĐH Kỹ thuật Công nghiệp thuộc ĐH Thái
Nguyên. Đặc biệt là dƣới sự hƣớng dẫn và góp ý của thầy PGS.TS. Nguyễn Nhƣ
Hiển đã giúp cho đề tài hoàn thành mang tính khoa học cao. Tôi xin chân thành cảm
ơn sự giúp đỡ quý báu của các thầy, cô.
Do thời gian, kiến thức, kinh nghiệm và tài liệu tham khảo còn hạn chế nên đề tài
khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy,
cô giáo để tôi tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện hơn nữa trong quá trình công tác sau này.

Học viên


Đào Hồng Cẩm Mơ

iii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là: Đào Hồng Cẩm Mơ
Sinh ngày: 14 tháng 9 năm 1988
Học viên lớp cao học khoá 14 - Tự động hoá 01
Trƣờng Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên – Đại học Thái Nguyên.
Hiện đang công tác tại Công ty TNHH Yamaha Motor Vietnam.
Tôi cam đoan toàn bộ nội dung trong luận văn do tôi làm theo định hƣớng của
giáo viên hƣớng dẫn, không sao chép của ngƣời khác.
Các phần trích lục các tài liệu tham khảo đã đƣợc chỉ ra trong luận văn.
Nếu có gì sai tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Tác giả luận văn


Đào Hồng Cẩm Mơ
iv

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

MỤC LỤC
NỘI DUNG TRANG
LỜI NÓI ĐẦU i
LỜI CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ vi
DANH MỤC CÁCBẢNG viii
DANH MỤC CHỮ VIẾTTẮT viii
MỞ ĐẦU 1
1. Tính cấp thiết của đề tài 1
2. Mục tiêu của luận văn 2
3. Kết quả thực nghiệm của luận văn 2
4. Nội dung luận văn 2
CHƢƠNG 1 3
NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG LÕ HƠI CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3
1.1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 3
1.1.1. Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện 3
1.1.2. Chu trình nhiệt trong nhà máy nhiệt điện 4
1.1.3. Lò hơi nhà máy nhiệt điện 5
1.2. NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH NHIỆT ĐỘ HƠI QUÁ
NHIỆT BÌNH BAO HƠI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 12
1.2.1. Đặt vấn đề 12
1.2.2. Bộ quá nhiệt và các thiết bị liên quan trong hệ thống 13
1.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 22
CHƢƠNG 2 24
MÔ TẢ TOÁN HỌC CHO ĐỐI TƢỢNG NHIỆT ĐỘ TRONG 24
LÕ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 24
2.1. KHÁI QUÁT CHUNG 24
2.2. MÔ TẢ TÓAN HỌC CHO CÁC THÀNH PHẦN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÕ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 26
2.2.1. Cấu trúc tổng quát một hệ điều khiển quá trình 26
2.2.2. Hàm truyền của hệ thống 32
2.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 33
CHƢƠNG 3 34

v

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT CHO LÕ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 34
3.1. GIỚI THIỆU CHUNG 34
3.1.1. Bộ điều khiển PID 34
3.1.2. Chọn luật điều khiển PID 36
3.1.3. Phƣơng pháp tối ƣu độ lớn 38
3.2. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG HỆ THỐNG BẰNG MÔ PHỎNG TRÊN
MATLAB-SIMULINK 41
3.2.1. Cấu trúc mô phỏng 41
3.3.2. Các kết quả mô phỏng 41
3.3. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƢỢNG THỆ THỐNG BẰNG THỰC NGHIỆM 42
3.3.1. Cấu hình thực nghiệm về điều khiển mức tại trung tâm thí nghiệm 42
3.3.2. Giới thiệu về mô hình thực nghiệm 45
3.3.3. Các kết quả thực nghiệm 48
3.3.4. So sánh với kết quả mô phỏng 48
CHƢƠNG 4 49
THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ CHO LÕ HƠI 49
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI 49
4.1. CẤU TRÖC MỘT BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ 49
4.1.1. Mờ hoá 49
4.1.2. Giải mờ 50
4.1.3. Khối luật mờ và khối hợp thành 51
4.1.3.1. Các bƣớc xây dựng luật hợp thành khi có nhiều điều kiện 52
4.2. CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ 53
4.2.1. Bộ điều khiển mờ tĩnh 53
4.2.2. Bộ điều khiển mờ động 54
4.2.3. Điều khiển mờ lai 55

4.3. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI 58
4.3.1. Đặt vấn đề 58
4.3.2. Mờ hoá 58
4.3.3. Sơ đồ mô phỏng 59
4.3.4. Kết quả mô phỏng 59
4.4. KẾT LUẬN CHƢƠNG 4 60
KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ 61

vi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
TÊN CÁC HÌNH VẼ……………………… ………… … …………….….TRANG
Hình 1.1: Sơ đồ vòng tuần hoàn kín hơi nƣớc trong nhà máy nhiệt điện 4
Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo của lò hơi có bao hơi 6
Hình 1.3: Sơ đồ bố trí bộ quá nhiệt 14
Hình 1.5: Bố trí bộ giảm ôn ở đầu vào 15
Hình 1.4: Bố trí bộ giảm ôn ở cuối 15
Hình 1.6 : Giảm ôn bề mặt 15
Hình 1.7 : Ảnh hƣởng phụ tải đến nhiệt độ hơi quá nhiệt 17
Hình 1.8: Đặc tính động của hơi quá nhiệt 18
Hình 1.9 : Điều chỉnh nhiệt độ dùng cơ cấu điều chỉnh góc phun nhiên liệu nhiệt 20
Hình 1.10 : Điều chỉnh nhiệt độ dùng cơ cấu điều chỉnh lƣu lƣợng giữa các ống phun
nhiên liệu 20
Hình 1.11: Sơ đồ cấu trúc hệ hai vòng điều khiển nhiệt độ hơi quá nhiệt. 22
Hình 2.1: Sơ đồ khối một vòng của hệ thống điều khiển quá trình 26
26
Hình 2.3: Cấu trúc cơ bản của thiết bị chấp hành 29
29

31
Hình 2.6 : Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển nhiệt độ hơi quá nhiệt. 33
Hình 3.1: Bộ điều khiển theo quy luật PID 34
Hình 3.2: Dải tần số mà ở đó có biên độ hàm đặt tính bằng 1, càng rộng càng tốt 39
Hình 3.3: Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển nhiệt cho lò hơi nhà máy nhiệt điện 40
Hình 3.4: Cấu trúc mô phỏng hệ thống điều khiển nhiệt lò hơi 41
Hình 3.5a: Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển nhiệt lò hơi khi không có nhiễu 41
Hình 3.5b: Kết quả mô phỏng hệ thống điều khiển nhiệt cho lò hơi khi có nhiễu 42
Hình 3.6: Cấu trúc thực nghiệm ổn định nhiệt độ bình bao hơi 42
Hình 3.7: Bình mức trong thí nghiệm điều khiển nhiệt độ 43
Hình 3.8: Van điều khiển để ổn định nhiệt độ 43
Hình 3.9: Giao diện trong thí nghiệm ổn định nhiệt độ 44
Hình 3.10: Giao diện kết quả thí nghiệm điều khiển nhiệt độ lò hơi 44
vii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Hình 3.11: Kết quả thí nghiệm hệ thống điều khiển nhiệt cho lò hơi 48
Hình 4.1: Cấu trúc bộ điều khiển mờ cơ bản 49
Hình 4.2: Phƣơng pháp giải mờ cực đại 50
Hình 4.3: Giải mờ theo điểm trọng tâm 51
Hình 4.4: Bộ điều khiển mờ lai có khâu tiền xử lý mờ 56
Hình 4.5: Hệ mờ với bộ lọc mờ cho tín hiệu chủ đạo x 56
Hình 4.6: Cấu trúc hệ mờ lai Cascade 57
Hình 4.7: Chọn bộ điều khiển thích nghi bằng khóa mờ 57
Hình 4.7: Sự phân bố các hàm liên thuộc của đầu vào 58
Hình 4.8: Cấu trúc hệ điều khiển mờ lai 59
Hình 4.9: Đặc tính điều khiển nhiệt độ 59

viii

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên các bảng
Trang
Bảng 1: Các bộ phận chính của lò hơi
7
Bảng 2: Các thiết bị phòng thí nghiệm
48

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU
Ý NGHĨA
D
Sản lƣợng hơi
x
Tín hiệu chủ đạo

E
Sai lệch
y
Tín hiệu ra
SP
Giá trị đặt
ĐK
Điều khiển
ĐL
Đo lƣờng
PID
Bộ điều khiển tỷ lệ, tích phân, vi phân
F-PID
Bộ điều khiển mờ lai
PLC/DCS
Bộ điều khiển logic mờ/ Bộ điều khiển phân tán
CPU
Khối xử lý trung tâm
PS
Khối nguồn
1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Đối với nhà máy nhiệt điện thì hệ thống điều chỉnh tự động đóng một vai trò then
chốt trong quá trình sản điện năng. Điều chỉnh tự động nhằm nâng cao hiệu suất của
nhà máy bằng cách lựa chọn thông số của bộ điều chỉnh sao cho phù hợp, chế độ làm
việc tối ƣu của thiết bị theo thông số đã quy định. Trong nhà máy nhiệt điện thì quá

trình nhiệt đóng một vai trò chủ yếu. Các quá trình nhiệt trong nhà máy nhiệt điện rất
đa dạng và luôn thay đổi do ảnh hƣởng của nhiên liệu, của chất lƣợng nƣớc, chế độ
của không khí, đặc biệt là chế độ làm việc không ổn định của các thiết bị chịu nhiệt do
vận hành lâu dài. Do đó các thông số của công nghệ sẽ thay đổi trong một dải rộng,
làm suy giảm hiệu suất của các thiết bị trong nhà máy so với thiết kế ban đầu. Gây ra
sự cố dẫn đến hỏng hóc và phá huỷ thiết bị, làm cho chu trình nhiệt không thể thực
hiện đƣợc ở chế độ bình thƣờng. Do đó vấn đề điều chỉnh các thông số của quá trình
nhiệt trong nhà máy là hết sức quan trọng.
Với sự phát triển của công nghệ tự động hóa điều khiển quá trình, với nền tảng cơ
bản là thuật tóan điều khiển PID kinh điển, sau đó là các thuật tóan PID tự chỉnh, PID
logic mờ, thuật toán điều khiển tối ƣu… Xong việc nghiên cứu tìm hiểu các thuật toán
điều khiển vẫn là đề tài nhiều ngƣời, nhiều ngành nghiên cứu và mang tính thời sự cao.
Điều này cho phép tìm hiểu cặn kẽ và chân thực bản chất của các thuật tóan ứng dụng
trong điều khiển. Tìm đƣợc ƣu nhƣợc điểm của nó để từ đó hạn chế đƣợc những mặt
yếu và phát huy những mặt mạnh nhằm nâng cao chỉ tiêu chất lƣợng theo yêu cầu.
Xuất phát từ yêu cầu thực tế và của bản thân là nâng cao hiểu biết về điều khiển ổn
định nhiệt độ phục vụ cho điều khiển nhiệt độ bộ phân sơn nhựa tại công ty Yamaha.
Đồng thời nhằm đóng góp thiết thực cho công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất
nƣớc nói chung và trong trong lĩnh vực điện tự động hóa nói riêng. Đặc biệt với việc
điều khiển bằng bộ điều khiển mờ lai là thiết bị điều khiển tự động trong đó gồm bộ
điều khiển kinh điển và bộ điều khiển mờ đem lại nhiều thành tựu trong nhiều lĩnh
vực. Với đối tƣợng điều khiển là bình bao hơi trong các nhà máy nhiệt điện thì đã có
những nghiên cứu ứng dụng điều khiển tự động mực nƣớc bình bao hơi hay áp suất
bình. Tuy nhiên về phần ổn định nhiệt độ thì còn cần phải nghiên cứu nhằm cải thiện
chất lƣợng điều khiển, điển hình là áp dụng bộ điều khiển mờ lai.
2

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Từ yêu cầu của thực tiễn đòi hỏi nâng cao chất lƣợng quá trình điều khiển cộng

với sự tìm tòi nghiên cứu của mình và hƣớng dẫn của PGS.TS Nguyễn Nhƣ Hiển tôi
xin tiến hành nghiên cứu đề tài “Nâng cao chất lƣợng hệ thống điểu khiển ổn định
nhiệt độ bình bao hơi bằng bộ điều khiển mờ lai”.
2. Mục tiêu của luận văn
Cơ sở nghiên cứu hệ thống ổn định nhiệt độ bình bao hơi bằng bộ điều khiển kinh
điển PID, qua khảo sát bằng mô phỏng và thực nghiệm chỉ ra đƣợc các hạn chế của
phƣơng pháp điều khiển này.
Để khắc phục các nhƣợc điểm của bộ điều khiển kinh điển, dựa trên cơ sở logic mờ,
luận văn đề xuất thiết kế bộ điều khiển thông minh sử dụng bộ điều khiển mờ lai. Bƣớc
đầu tiến hành kiểm nghiệm bộ điều khiển mới bằng phần mềm mô phỏng trên Matlab -
Simulink.
3. Kết quả thực nghiệm của luận văn
Nghiên cứu hệ thống điều khiển nhiệt độ của lò hơi bằng lý thuyết và kiểm nghiệm
bằng mô phỏng trong miền thời gian ảo là công việc trƣớc đây của một luận văn cao
học. Ngày nay, yêu cầu học đi đôi với hành, lý luận gắn với thực tiễn, luận văn cao
học cần đƣợc kiểm chứng bằng thực nghiệm trong miền thời gian thực. Đây là một yêu
cầu mới về nâng cao chất lƣợng đào tạo của nhà trƣờng. Việc áp dụng sáng tạo các mô
hình thí nghiệm sẵn có của nhà trƣờng vào công việc thực nghiệm của luận văn đã đạt
kết quả tốt. Kết quả thí nghiệm đã chứng tỏ rằng nghiên cứu hệ thống điều khiển nhiệt
độ của lò hơi của đề tài này bằng lý thuyết và mô phỏng còn có khoảng cách so với
thực tế và nhờ có thí nghiệm nên có cơ sở vững chắc để điều chỉnh lại thông số bộ điều
khiển đáp ứng yêu cầu của hệ thống và làm nền tảng cho thiết kế nâng cao chất lƣợng
cho hệ thống.
4. Nội dung luận văn
Với mục tiêu đặt ra, nội dung luận văn bao gồm các chƣơng sau:
Chƣơng 1: Nghiên cứu vê hệ thống lò hơi của nhà máy nhiệt điện
Chƣơng 2: Mô tả toán học cho đối tƣợng nhiệt độ trong lò hơi nhà máy nhiệt điện
Chƣơng 3: Thiết kế điều khiển nhiệt độ cho lò hơi nhà máy nhiệt điện
Chƣơng 4: Thiết kế điều khiển nhiệt độ cho lò hơi nhà máy nhiệt điện bằng bộ
điều khiển mờ lai

Kết luận và kiến nghị
3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

CHƢƠNG 1
NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG LÕ HƠI CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
1.1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
1.1.1. Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện
Điện năng có một vị trí quan trọng đối với sự phát triển của con ngƣời. Nó là
nguồn năng lƣợng đƣợc con ngƣời tạo ra thông qua các thiết bị máy móc và nguồn
năng lƣợng thiên nhiên khác.
Tùy theo loại năng lƣợng sử dụng mà ngƣời ta chia ra các loại nhà máy điện
chính nhƣ: nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện, nhà máy điện nguyên tử, ngoài ra
còn khai thác các nguồn năng lƣợng khác để sản xuất điện năng nhƣ nguồn năng
lƣợng mặt trời, sức gió nhƣng với quy mô nhỏ hơn.
Hiện nay trên thế giới và ở cả nƣớc ta các nhà máy nhiệt điện vẫn tiếp tục đƣợc
xây dựng và không ngừng đƣợc hiện đại hóa về kỹ thuật và công nghệ nhằm khai thác
tối đa về công suất và giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng.
Các nguồn nhiên liệu khai thác từ thiên nhiên nhƣ than đá, dầu mỏ và khí dầu mỏ
đƣợc sử dụng để tạo nhiệt năng cho các nhà máy nhiệt điện.
Hiện nay có hai loại hình nhà máy nhiệt điện cơ bản: nhà máy nhiệt điện tuabin
hơi và nhà máy nhiệt điện tuabin khí.
Với nhà máy nhiệt điện tuabin hơi
Các nhiên liệu hữu cơ chủ yếu là than bột đƣợc đốt trong lò hơi tạo nhiệt làm
hóa hơi nƣớc trong các giàn ống sinh hơi, hơi sinh ra đƣợc vận chuyển qua các hệ
thống phân ly, quá nhiệt,… để đảm bảo nhiệt độ, áp suất, lƣu lƣợng cần thiết cho
việc sinh công tốt nhất phù hợp với yêu cầu kĩ thuật và công suất thiết kế. Sau đó
hơi (bão hòa) đƣợc đƣa vào các tầng cánh tuabin để sinh công tạo mômen quay hệ
thống máy phát đƣợc nối đồng trục với tuabin. Sau khi qua tuabin hơi nƣớc đƣợc

thu hồi tuần hoàn lại.
Với nhà máy nhiệt điện tuabin khí
Không khí ngoài trời sau khi đƣợc làm sạch, loại bỏ hơi nƣớc đƣợc hệ thống ống
dẫn đƣa vào một máy nén khí để nâng áp suất của khí lên. Khí có áp suất cao đƣợc
đƣa vào buồng đốt và đƣợc đốt với nhiên liệu (thƣờng là khí gas). Chất khí sau khi
đốt có nhiệt độ và áp suất cao đƣợc đƣa vào các tầng tuabin khí để sinh công. Tuabin
quay làm quay máy phát điện và ở đầu cực của máy phát ta cũng thu đƣợc năng lƣợng
dƣới dạng điện năng.
4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

1.1.2. Chu trình nhiệt trong nhà máy nhiệt điện
Nƣớc ngƣng từ các bình ngƣng tụ đƣợc bơm ngƣng bơm vào các bình gia nhiệt
hạ áp. Tại đây, nƣớc ngƣng đƣợc gia nhiệt bởi hơi nƣớc trích ra từ các cửa trích hơi
qua tuabin. Sau khi đi qua các bộ gia nhiệt hạ áp, nƣớc ngƣng đƣợc đƣa lên bình khử
khí để khử hết các bọt khí có trong nƣớc, chống ăn mòn kim loại. Nƣớc sau khi đƣợc
khử khí, đƣợc các bơm cấp nƣớc đƣa qua các bình gia nhiệt cao áp để tiếp tục đƣợc
gia nhiệt bởi hơi nƣớc trích ra từ các cửa trích hơi ở xilanh cao áp của tuabin. Sau khi
đƣợc gia nhiệt ở gia nhiệt cao áp, nƣớc đƣợc đƣa qua bộ hâm nƣớc ở đuôi lò rồi vào
bao hơi.
Nƣớc ở bao hơi theo vòng tuần hoàn tự nhiên chảy xuống các giàn ống sinh hơi,
nhận nhiệt năng từ buồng đốt của lò biến thành hơi nƣớc và trở về bao hơi. Trong bao
hơi phần trên là hơi bão hòa ẩm, phía dƣới là nƣớc ngƣng.
Hơi bão hòa ẩm trong bao hơi không đƣợc đƣa ngay vào tuabin mà đƣợc đƣa qua
các bộ sấy hơi, tại đây hơi đƣợc sấy khô thành hơi quá nhiệt, rồi đƣợc đƣa vào tuabin.
Tại tuabin, động năng của dòng hơi đƣợc biến thành cơ năng quay trục hệ thống
Tuabin-Máy phát. Hơi sau khi sinh công ở các tầng cánh của tuabin đƣợc ngƣng tụ
thành nƣớc ở bình ngƣng tụ. Công do tuabin sinh ra làm quay máy phát điện. Nhƣ
vậy, nhiệt năng của nhiên liệu đã biến đổi thành cơ năng và điện năng, còn hơi nƣớc

là môi chất trung gian đƣợc biến đổi theo một vòng tuần hoàn kín.






Nƣớc

Hơi
Sinh
công
Điện
năng
Hơi ngƣng
tụ
Hình 1.1: Sơ đồ vòng tuần hoàn kín hơi nước trong nhà máy nhiệt điện
5

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

1.1.3. Lò hơi nhà máy nhiệt điện
a. Sơ lƣợc về lò hơi
- Nhiệm vụ của lò hơi
Trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi là thiết bị lớn nhất và vận hành phức tạp nhất.
Nó có trình độ cơ khí hóa và tự động hóa khá cao, làm việc đảm bảo và hiệu suất
cũng tƣơng đối cao. Lò hơi có các nhiệm vụ chính sau:
+ Chuyển hóa năng lƣợng của nhiên liệu hữu cơ nhƣ than đá, dầu mỏ, khí
đốt,… thành điện năng.
+ Truyền nhiệt năng sinh ra cho môi chất tải nhiệt hoặc môi chất để đƣa

chúng từ thể lỏng có nhiệt độ thông thƣờng lên nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ sôi, biến
thành hơi bão hòa hoặc hơi quá nhiệt.
Quá trình truyền nhiệt từ sản phẩm cháy cho môi chất đƣợc thực hiện nhờ các
dạng trao đổi nhiệt: bức xạ, đối lƣu, dẫn nhiệt. Hiệu quả của các dạng này phụ thuộc
vào tính chất vật lý của môi trƣờng, môi chất tham gia và phụ thuộc vào hình dạng
của lò hơi và các thiết bị có trong lò hơi.

Bảng 1: Các bộ phận chính của lò hơi
Ký
hiệu
Tên bộ phận

Ký
hiệu
Tên bộ phận

1
Buồng đốt nhiên liệu
12
Quạt gió
2
Bơm cấp
13
Thùng nghiền than
3
Bộ hâm nóng nước
14
Bộ sấy không khí
4
Đường ống dẫn nước vào bao hơi (balông)

15
Vòi phun nhiên liệu
5
Bao hơi
16
Thuyền xỉ
6
Dàn ống nước xuống
17
Đường khói thải
7
Dàn ống dẫn nước lên
18
Bộ khử bụi khói
8
Dãy Pheston cùng với bao hơi tạo thành
vòng tuần hoàn tự nhiên của nước và hơi
19
Quạt
9
Đường ống dẫn hơi bão hoà tới bộ quá
nhiệt
20
Ống khói
10
Bộ quá nhiệt
21
Phễu đựng tro bay
11
Van hơi chính đặt trên đường ống dẫn hơi tới

turbine


6

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu



Trên hình 1.2 là lò hơi có bao hơi đốt phun, đây là loại lò hơi dùng phổ biến hiện
nay trong các nhà máy nhiệt điện ở nƣớc ta và trên thế giới, công suất của lò tƣơng
đối lớn. Lò hơi gồm các bộ phận chính nhƣ bảng 1.1
- Các thông số cơ bản của lò hơi
+ Sản lƣợng hơi D: sản lƣợng hơi là lƣợng hơi sản xuất ra trong một đơn vị
thời gian, tính bằng T/giờ, kg/giờ hay kg/giây.
+ Thông số hơi: với lò sản xuất hơi quá nhiệt đó là áp suất, nhiệt độ của hơi
sau bộ quá nhiệt, còn với lò sản xuất hơi bão hòa thì chỉ cần biểu thị nhiệt độ hoặc áp
suất trong bao hơi.
+ Hiệu suất lò hơi: hiệu suất lò hơi tỉ lệ giữa năng lƣợng có ích, sử dụng đƣợc
với tổng năng lƣợng đƣa vào. Năng lƣợng có ích ở đây là năng lƣợng dùng để sản xuất
Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo của lò hơi có bao hơi

7

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

hơi quá nhiệt còn năng lƣợng đƣa vào là nhiệt do đốt nhiên liệu tỏa ra. Ngƣời ta
thƣờng dùng hai loại hiệu suất thô và hiệu suất tinh.
Hiệu suất thô:
100%

ii
hi
tb
lv lv
tt
Di
Q
B Q B Q

Hiệu suất tinh:
100%
.
hi td
tn
lv
t
Qq
BQ

Trong đó:
Q
hi
– nhiệt lƣợng hữu ích, là nhiệt lƣợng đã sản xuất ra D kg hơi với độ tăng
entanpi là i.
Q
td
– lƣợng nhiệt tự dùng cho bản thân lò hơi
B – lƣợng nhiên liệu tiêu thụ
Q

t
lv
– nhiệt trị thấp làm việc, tức là nhiệt lƣợng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg
hoặc 1m
3
mẫu nhiên liệu ở điều kiện làm việc bình thƣờng mà nƣớc trong sản phẩm
cháy ở dạng hơi.
b. Các hệ thống điều chỉnh trong lò hơi nhà máy nhiệt điện
Vận hành lò hơi là một công việc thao tác điều khiển phức tạp. Quá trình vận
hành lò hơi không tách khỏi quá trình vận hành chung toàn nhà máy. Mỗi một sự thay
đổi của một khâu nào đó trong nhà máy đều dẫn đến sự thay đổi chế độ vận hành của
lò hơi và đòi hỏi các thao tác điều khiển lò tƣơng ứng.
Nhiệm vụ của công tác vận hành lò hơi là đảm bảo sao cho lò hơi làm việc ở
trạng thái kinh tế nhất, an toàn nhất trong một thời gian lâu dài. Cụ thể không những
trong quá trình vận hành lò hơi không để xảy ra sự cố mà còn phải bảo đảm lò làm
việc có hiệu suất cao nhất và tƣơng ứng là lƣợng than tiêu hao để sản xuất 1kg hơi là
nhỏ nhất. Các thông số của lò hơi nhƣ áp suất hơi trong bao hơi hoặc ở ống góp hơi
chung, nhiệt độ hơi quá nhiệt, mức nƣớc trong bao hơi, hệ số không khí thừa, chân
không buồng lửa, hàm lƣợng muối trong nƣớc cấp lò hơi và trong bao hơi… phải
đƣợc giữ cố định và chỉ đƣợc phép thay đổi trong một phạm vi giới hạn cho phép
tƣơng đối nghiêm khắc.
8

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Ví dụ: giới hạn cho phép về độ thay đổi của nhiệt độ hơi quá nhiệt ở các lò trung
áp là 15
0
C. Lò hơi có áp suất và nhiệt độ hơi càng cao thì giới hạn cho phép này
càng giảm.

Giới hạn cho phép về thay đổi mức nƣớc là 75 100mm.
Việc tự động hóa lò hơi chủ yếu tập trung vào vấn đề điều khiển tự động các quá
trình trong lò để đảm bảo cho lò làm việc ổn định và kinh tế nhất bằng cách điều
chỉnh năm quan hệ: phụ tải-nhiên liệu, phụ tải-không khí, phụ tải-khói thải, phụ tải-
mức nƣớc bao hơi và phụ tải-xả liên tục.
Do nhiệt độ hơi quá nhiệt phụ thuộc rất ít đến phụ tải lò hơi nên việc điều chỉnh
nó đƣợc thực hiện độc lập chủ yếu bằng các bộ giảm ôn hỗn hợp.
Từ những chỉ tiêu đặt ra, hệ thống điều khiển lò hơi phải đƣợc cấu thành từ một
số bộ điều chỉnh tƣơng đối độc lập với nhau gồm: Hệ thống điều chỉnh mức nƣớc bao
hơi, hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt, hệ thống điều chỉnh quá trình cháy,
hệ thống điều chỉnh mức nƣớc.
- Hệ thống điều chỉnh quá trình cháy
Quá trình cháy có ảnh hƣởng rất lớn đến chế độ vận hành an toàn của lò hơi cũng
nhƣ hiệu suất của nhà máy. Nhiệm vụ của việc điều chỉnh quá trình cháy là:
+ Đảm bảo thông số hơi ổn định, đặc biệt là áp suất. Áp suất ổn định chứng tỏ
lƣợng hơi sinh ra và lƣợng hơi tiêu thụ cân bằng nhau. Áp suất giảm chứng tỏ lƣợng
hơi tiêu thụ nhiều hơn, cần phải tăng thêm nhiên liệu để sản lƣợng hơi nhiều hơn. Khi
áp suất tăng thì ngƣợc lại.
+ Đảm bảo quá trình cháy tốt nhất, nghĩa là điều chỉnh lƣợng gió cấp đảm bảo
hệ số không khí thừa kinh tế phù hợp với từng loại nhiên liệu.
+ Đảm bảo chế độ thông gió cân bằng, đảm bảo áp suất phù hợp trên đƣờng
ống dẫn gió và dẫn khói.
Quá trình cháy của nhiên liệu trong buồng lửa phụ thuộc rất nhiều yếu tố nhƣ tính
chất của nhiên liệu, nồng độ bột than, nhiệt độ và tốc độ của hỗn hợp không khí-nhiên
liệu, chế độ vận hành của lò hơi, chế độ cấp không khí.
9

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Các phƣơng pháp điều chỉnh quá trình cháy gồm: điều chỉnh độ kinh tế quá trình

cháy và điều chỉnh áp suất chân không buồng đốt.
- Hệ thống điều chỉnh sản lƣợng hơi
Thực chất của việc điều chỉnh sản lƣợng hơi là điều chỉnh lƣợng nhiên liệu và
không khí để có quá trình cháy tốt nhất đồng thời cung cấp lƣu lƣợng hơi phù hợp với
hộ sử dụng. Cho nên hệ thống điều chỉnh sản lƣợng hơi thƣờng phối hợp với hệ thống
điều chỉnh quá trình cháy để đảm bảo sản lƣợng hơi yêu cầu với thông số hơi ổn định.
đặc biệt là áp suất hơi. Sự ổn định của áp suất hơi chứng tỏ lƣợng hơi tiêu thụ và
lƣợng hơi sinh ra cân bằng nhau. Khi áp suất hơi giảm tức là lƣợng hơi tiêu thụ nhiều
hơn, cần phải tăng thêm nhiên liệu để tăng sản lƣợng hơi và khi áp suất tăng thì ngƣợc
lại.
Khi lƣợng nhiên liệu thay đổi thì đồng thời cũng tác động lên bộ điều chỉnh
không khí để điều chỉnh lƣợng không khí cho phù hợp với chế độ kinh tế nhất. Sơ đồ
điều chỉnh loại này gọi là sơ đồ tác động theo nguyên tắc “nhiệt-nhiên liệu”. Bộ điều
chỉnh này đƣợc gọi là bộ điều chỉnh phụ tải nhiệt. Bộ điều chỉnh phụ tải nhiệt duy trì
ổn định sản lƣợng hơi của lò ứng với giá trị yêu cầu hoặc do bộ điều chỉnh áp suất hơi
chính tự động đặt.
Sự thay đổi sản lƣợng hơi của lò có nhiều nguyên nhân nhƣ: sự thay đổi độ ẩm và
nhiệt trị của than, nhiệt độ nƣớc cấp, độ lọt không khí lạnh, sự biến động bất kỳ của
nhiên liệu. Những thay đổi đó đƣợc phản ánh lên xung phụ tải nhiệt của bộ điều chỉnh
và bộ điều chỉnh bằng việc tác động lên hệ thống cấp than vào lò để duy trì lƣợng hơi
đã định trị. Với lò phun đốt than bột, bộ điều chỉnh nhiên liệu sẽ tác động lên máy
cung cấp than bột để điều chỉnh lƣợng bột than phun vào.
- Hệ thống điều chỉnh mức nƣớc bao hơi
Hệ thống điều chỉnh mức nƣớc 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 tƣơng quan giữa
lƣợng nƣớc đƣa vào lò hơi và lƣợng hơi sinh ra. Khi tƣơng quan này bị phá vỡ thì
mức nƣớc trong bao hơi sẽ không cố định. Mức nƣớc thay đổi sẽ dẫn tới sự cố ở
tuabin hay lò hơi. Nếu mức nƣớc 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 hƣởng đến sự vận hành của
10

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

tuabin. Nếu mức nƣớc 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.
Tƣơng quan giữa lƣu lƣợng hơi và nƣớc cấp bị phá vỡ do nhiều nguyên nhân gây
ra nhƣ lƣu lƣợng hơi, lƣu lƣợng nƣớc cấp, nhiệt độ nƣớc cấp, nhiệt lƣợng than tỏa ra
trong buồng đốt…
+ Lƣu lƣợng hơi: khi lƣợng hơi sang tuabin tăng thì mức nƣớc trong bao hơi
giảm và ngƣợc lại.
+ Lƣu lƣợng nƣớc cấp: khi lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò tăng thì mức nƣớc
trong bao hơi cũng tăng.
+ Quá trình cháy: khi lƣợng nhiệt cấp cho lò hơi thay đổi thì mức nƣớc trong
bao hơi cũng thay đổi theo.
Khi lò hơi đang vận hành bình thƣờng, nếu lƣợng nhiệt cấp cho lò tăng lên (tăng
lƣợng nhiên liệu cho quá trình cháy) thì trong thời gian khoảng 30s, mức nƣớc sẽ tăng
đột ngột lên do tăng hàm lƣợng hơi trong hệ thống đột ngột, hiện tƣợng này gọi là
hiện tƣợng sôi bồng. Sau thời gian này nếu lƣợng nhiệt cấp cho lò vẫn tăng thì mức
nƣớc trong bao hơi lại bắt đầu giảm dần do lƣợng nƣớc hóa hơi tăng lên. Khi giảm
lƣợng than cấp cho lò thì mức nƣớc bao hơi sẽ thay đổi theo chiều ngƣợc lại, lúc này
lƣợng nƣớc hóa hơi ít đi dẫn đến mức nƣớc bao hơi tăng lên.
+ Áp suất trong bao hơi: khi áp suất trong bao hơi thay đổi thì mức nƣớc bao
hơi thay đổi theo quan hệ nghịch. Nếu áp suất tăng thì mức nƣớc bao hơi giảm và nếu
áp suất giảm thì mức nƣớc bao hơi sẽ tăng.
Khi áp suất tăng, một bộ phận hơi trong hỗn hợp nƣớc sẽ ngƣng tụ dẫn đến mức
nƣớc giảm xuống. Đồng thời, khi tăng áp lực hơi thì thể tích hơi của lò cũng giảm,
làm mức nƣớc giảm. Ngƣợc lại khi áp suất giảm thì dẫn đến mức nƣớc trong bao hơi
tăng.
Các phƣơng pháp điều chỉnh mức nƣớc bao hơi: việc điều khiển mức nƣớc bao
hơi có thể thực hiện theo nhiều cách khác nhay tùy theo loại lò. Thông thƣờng sử

dụng ba sơ đồ là sơ đồ một tín hiệu, hai tín hiệu và ba tín hiệu.
11

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

- Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt
Nhiệt độ hơi quá nhiệt là một trong số những chỉ tiêu cơ bản của lò hơi. Trong
quá trình làm việc của lò nó không đƣợc giữ cố định mà luôn luôn thay đổi. Nguyên
nhân gây nên sự thay đổi của nhiệt độ hơi quá nhiệt là do chế độ làm việc của lò hơi
thay đổi.
Những sự thay đổi của nhiệt độ hơi quá nhiệt nếu không đƣợc điều chỉnh sẽ ảnh
hƣởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế cũng nhƣ kĩ thuật của lò và nhà máy.
Việc giảm nhiệt độ hơi quá nhiệt sẽ làm giảm hiệu suất chu trình nhiệt và ảnh
hƣởng xấu đến điều kiện làm việc của tuabin do độ ẩm của hơi ở các tầng cuối tăng
lên. Việc tăng nhiệt độ hơi quá nhiệt quá trị số cho phép sẽ làm giảm điều kiện sức
bền của kim loại ống.
Vì vậy phải tìm các biện pháp duy trì nhiệt độ hơi quá nhiệt cố định ngay cả khi
các chế độ làm việc của lò thay đổi. Những biện pháp này gọi là biện pháp điều chỉnh
nhiệt độ hơi quá nhiệt. Thông thƣờng nhiệt độ hơi quá nhiệt chỉ cho phép sai lệch
+10
0
C và -15
0
C.
Việc sử dụng bộ quá nhiệt cũng có tác dụng điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt.
Nếu tỉ lệ hấp thụ nhiệt hợp lí giữa các phần bức xạ và đối lƣu thì trong nhiều trƣờng
hợp khi chế độ làm việc của lò thay đổi thì nhiệt độ hơi quá nhiệt cũng không thay
đổi. Với bộ quá nhiệt, khi tăng phụ tải, nhiệt lƣợng hấp thu trong phần đối lƣu tăng
lên trong khi phần bức xạ hầu nhƣ không tăng do nhiệt độ cháy lí thuyết hầu nhƣ tăng
rất ít.

Có hai phƣơng pháp chủ yếu dùng để điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt là điều
chỉnh bằng hơi và điều chỉnh bằng khói.
12

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

1.2. NGHIÊN CỨU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH NHIỆT ĐỘ HƠI QUÁ
NHIỆT BÌNH BAO HƠI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
1.2.1. Đặt vấn đề
Vai trò của nhiệt độ hơi quá nhiệt giữ một vai trò cực kỳ quan trọng, nó đảm bảo
cho đặc tính và hiệu suất của chu trình nhiệt. Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt thấp sẽ làm
cho các tầng cánh phía sau của tua bin làm việc với hiệu suất thấp. Nếu thấp quá so
với mức quy định thì các tầng cánh cuối cùng của tua bin sẽ bị ẩm (gây hỏng các tầng
cánh của tua bin). Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng cao thì hiệu suất của chu trình sẽ
đƣợc tăng cao. Nếu nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng cao quá so với quy định sẽ gây lên các
dàn ống sẽ bị suy giảm về độ bền. Do vậy phải có hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi
quá nhiệt để đảm bảo cho chu trình nhiệt làm việc ổn định, lâu dài.
Vì một lý do nào đó nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng lên quá mức cho phép 535±5
o
C
thì bộ cảm biến nhiệt độ này và đƣa tới bộ điều chỉnh và so sánh với giá trị đặt là
535±5
o
C thì bộ điều chỉnh đƣa ra tín hiệu tác động tới cơ quan điều chỉnh là van cấp
nƣớc giảm ôn, để mở van cấp nƣớc phun vào hơi làm cho nhiệt độ hơi giảm đi. Nếu
nhiệt độ hơi sau khi phun nƣớc giảm ôn ở đầu ra đƣa tới tua bin vẫn chƣa về giá trị
quy định thì thiết bị đo cảm nhận đƣợc và chuyển đổi thành tín hiệu điện chuẩn đƣa
tới bộ điều khiển để bộ điều khiển so sánh với giá trị đặt và bộ điều chỉnh tiếp tục tác
động vào cơ cấu chấp hành, tới cơ quan điều chỉnh là van để mở tiếp tục cho nƣớc
giảm ôn vào phun hoà trộn với hơi quá nhiệt. Quá trình cứ nhƣ vậy đến khi nào tín

hiệu so sánh giữa giá trị đặt và giá trị nhiệt độ của bộ cảm biến đƣa về khi chuyển đổi
thành tín hiệu điện quy chuẩn là bằng không, thì quá trình điều khiển kết thúc.
Cụ thể nhƣ nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 là nhà máy bố trí theo sơ đồ 2 khối: 1 lò
tƣơng ứng 1 máy. Bộ quá nhiệt của lò hơi Phả Lại 2 đƣợc chia làm 3 cấp chính: cấp 1,
cấp 2 và cấp 3. Việc điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt 1 khối đƣợc thực hiện bởi 4 bộ
giảm ôn nhánh A và B, 2 bộ đặt giữ bộ quá nhiệt cấp 1 và cấp 2, 2 bộ còn lại đặt giữa
bộ quá nhiệt cấp 2 và cấp 3. Đây là bộ giảm ôn kiểu phun, phạm vi điều chỉnh nhiệt
độ là: 6
o
C. Nguồn nƣớc làm lạnh là nƣớc cấp vào lò (trƣớc cụm van nƣớc cấp). Lƣu
lƣợng nƣớc giảm ôn lớn nhất cho mỗi bộ giảm ôn là 20,55 t/h, nhiệt độ nƣớc giảm ôn
khoảng 259
o
C bằng nhiệt độ nƣớc cấp.
13

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Trong hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt, đại lƣợng ra là nhiệt độ hơi quá
nhiệt. Khi nhiệt độ hơi quá nhiệt thay đổi, bộ điều chỉnh nhận tín hiệu đó và tác động
lên van điều chỉnh thay đổi lƣợng nƣớc làm mát đi vào bình giảm ôn. Tác động điều
chỉnh là độ đóng mở van điều chỉnh.
Bộ điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt tác động lên van điều chỉnh lƣu lƣợng nƣớc
giảm ôn để duy trì nhiệt độ hơi chính sau lò nằm trong dải định mức….
Bộ quá nhiệt bố trí làm 3 cấp, 2 nhánh xen kẽ là các hệ thống nƣớc phun giảm ôn
mục đích duy trì nhiệt độ hơi quá nhiệt đồng đều trƣớc khi vào tuabin và tránh giãn
nở ống.
Vì bộ quá nhiệt có 3 cấp với 4 van phun giảm ôn 1 khối, không làm mất tính tổng
quát, ở đây ta chỉ tổng hợp đại diện 1 bộ điều chỉnh. Đó là bộ điều chỉnh van nƣớc
phun giảm ôn cho bộ quá nhiệt cuối ở 1 nhánh.

1.2.2. Bộ quá nhiệt và các thiết bị liên quan trong hệ thống
a. Mô tả chung
Bộ quá nhiệt của lò hơi thuộc loại nửa bức xạ, nửa đối lƣu. Theo đƣờng hơi ra,
bộ quá nhiệt bao gồm các bề mặt chịu nhiệt sau đây:
- Dàn quá nhiệt trần
- Bộ quá nhiệt hộp
- Vách phân cách đầu vào bộ quá nhiệt cấp 1
- Bộ quá nhiệt cấp 1
- Bộ quá nhiệt cấp 2 (quá nhiệt mành)
- Bộ quá nhiệt cuối cùng

b. Giảm ôn ở nhà máy điện
Thực tế nếu không có sự điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt thì nhiệt độ hơi quá
nhiệt sẽ lớn hơn nhiệt độ yêu cầu, do đó quá trình điều chỉnh thực chất là giảm nhiệt
độ hơi quá nhiệt xuống. Vì vậy ngƣời ta dùng các bộ giảm ôn để điều chỉnh nhiệt độ
hơi quá nhiệt.
14

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu


- Phƣơng pháp bố trí
+ Khi đặt bộ giảm ôn ở cuối thì thời gian điều chỉnh nhanh chóng nhƣng có 1 đoạn
ống phải chịu nhiệt độ lớn hơn nhiệt độ yêu cầu làm ảnh hƣởng đến sự làm việc của bộ
quá nhiệt.
+ Nếu đặt bộ giảm ôn ngay đầu vào: Ƣu điểm là bảo vệ đƣợc bộ quá nhiệt, nhƣợc
điểm là quán tính của quá trình điều chỉnh lớn, gây ra chậm trễ, suy ra chất lƣợng quá
trình điều chỉnh không tốt. Mặt khác nếu phun nhiều quá gây ra hiện tƣợng ngƣng tụ
trong bộ quá nhiệt.

+ Vì vậy ta đặt bộ giảm ôn ngay lúc nhiệt độ quá nhiệt lên đến thời gian yêu cầu,
tức là đặt ở giữa.
Hình 1.3: Sơ đồ bố trí bộ quá nhiệt


15

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

+ Ở nhà máy Phả Lại 2 dùng nhiều bộ giảm ôn.











c. Phân loại
- Giảm ôn bề mặt
Điều chỉnh lƣợng nƣớc đi vào bộ giảm ôn tức là bộ điều chỉnh tác động vào van 4
nhƣng khi thay đổi độ mở van 4 thì áp suất sau 2 van thay đổi, gây trở lực làm thay
đổi lƣợng nƣớc vào lò, ảnh hƣởng đến điều kiện cấp nƣớc giữa lƣợng nƣớc điều chỉnh
và nƣớc cấp ảnh hƣởng lẫn nhau. Thƣờng để điều chỉnh ∆T= 15 ÷ 20
o
C suy ra
∆W=30 ÷ 40% W. Quán tính quá trình điều chỉnh lớn, chất lƣợng điều chỉnh kém.

- Giảm ôn hỗn hợp
Hình 1.5: Bố trí bộ giảm ôn ở đầu
vào

Hình 1.6 : Giảm ôn bề mặt

Hình 1.4: Bố trí bộ giảm ôn ở cuối

16

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Thƣờng phun 5 ÷ 6% D
max
điều chỉnh đƣợc T= 50 ÷ 60
o
C (vòng nhỏ làm giảm
thời gian điều chỉnh). Sơ đồ này nói chung có đặc tính động tốt nên hay dùng, tách hẳn
2 hệ thống nƣớc cấp và nhiệt độ hơi quá nhiệt.
Do dùng nƣớc phun thẳng vào bộ quá nhiệt nên chất lƣợng nƣớc phải cao và phải
thêm bình ngƣng phụ.
Nếu áp lực không đủ đƣa nƣớc vào thì sử dụng các bơm phụ (thƣờng chiếm 10%
so với công suất cực đại của lò).
d. Các yếu tố ảnh hƣởng đến nhiệt độ hơi quá nhiệt
Hơi bão hòa sau khi ra khỏi bao hơi sẽ đƣợc đƣa tới các bộ quá nhiệt, tại đây hơi
đƣợc nâng lên tới nhiệt độ rất cao (khoảng 541
0
C) và trở thành hơi quá nhiệt.
Có nhiều nhân tố dẫn tới sự thay đổi nhiệt độ hơi quá nhiệt là:
Thay đổi phụ tải lò hơi

Sự dao động áp suất trong đƣờng hơi chung
Sự thay đổi của chất lƣợng nhiên liệu
Thay đổi nhiệt độ nƣớc cấp
Thay đổi hệ số không khí thừa
Đóng xỉ dạng ống bức xạ dãy feston
Bám bẩn các bề mặt đốt do máy cấp bột than làm việc không đều
Do hiện tƣợng cháy lại trong vùng bộ quá nhiệt…
Thực tế các yếu tố ảnh hƣởng đến nhiệt độ hơi quá nhiệt còn gọi là các chấn
động. Chấn động bên trong là sự thay đổi nhiệt độ và áp suất của nƣớc làm mát.
Những yếu tố làm ảnh hƣởng đến nhiệt độ hơi quá nhiệt, ví dụ nhƣ: thay đổi phụ tải
lò hơi, thay đổi lƣu lƣợng hơi, nhiệt độ nƣớc cấp, sự dao động áp suất trong đƣờng
hơi chung, sự thay đổi của chất lƣợng nhiên liệu nhiệt lƣợng tỏa ra trong buồng đốt,
sự thay đổi hệ số truyền nhiệt, hệ số không khí thừa, bám bẩn các bề mặt đốt do máy
cấp bột than làm việc không đều, do hiện tƣợng cháy lại trong vùng bộ quá nhiệt,
đóng xỉ dạng ống bức xạ dãy feston… là các chấn động bên ngoài.
Ta có thể đứng trên góc độ đặc tính của lò để xem xét các yếu tố ảnh hƣởng đến
nhiệt độ hơi quá nhiệt.
Đặc tính tĩnh: Quan hệ nhiệt độ quá nhiệt với các thông số khác ở chế độ xác lập
Ảnh hƣởng của phụ tải đến nhiệt độ hơi quá nhiệt.
17

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

D thay đổi (tăng) suy ra nhiệt độ hơi quá nhiệt thay đổi (tăng) (nếu bộ quá nhiệt
đối lƣu hoàn toàn).
Còn ở bộ quá nhiệt bức xạ hoàn toàn thì D thay đổi (tăng) dẫn tới nhiệt độ hơi
quá nhiệt giảm.
Vậy ra kết hợp khéo léo giữa bộ quá nhiệt bức xạ và đối lƣu thì ra khử đƣợc ảnh
hƣởng của phụ tải đến nhiệt độ hơi quá nhiệt.

Ảnh hƣởng của sự bám cáu xỉ đến nhiệt độ hơi quá nhiệt.
Có đóng xỉ thì nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng.
Ảnh hƣởng của nhiệt độ nƣớc cấp.
Nhiệt độ nƣớc cấp giảm thì D giảm nếu cƣờng độ hấp thụ bộ quá nhiệt không đổi
thì nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm.
Ảnh hƣởng của hệ số không khí thừa.
Giống phụ tải tùy thuộc vào bộ quá nhiệt là đối lƣu hay bức xạ.
Ảnh hƣởng của than.
Than mịn thì nhiệt độ hơi quá nhiệt nhỏ.
Than thô thì ngọn lửa cao, nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng.
Ảnh hƣởng của phân ly hơi.
Làm việc kém suy ra nhiệt độ hơi quá nhiệt giảm.
Vậy khi thay đổi:
Nhiệt hàm của hơi.
Lƣợng nhiệt của nó hấp thụ.
Lƣu lƣợng hơi.
Hình 1.7 : Ảnh hưởng phụ tải đến nhiệt độ hơi quá nhiệt