HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO LÒ HƠI ỐNG NƯỚCCÔNG SUẤT LỚN

HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO LÒ HƠI ỐNG NƯỚC
CÔNG SUẤT LỚN
1.Tổng quan
Lò hơi là một đối tượng điều khiển, một hệ thống có nhiều đầu vào và nhiều đầu
ra. Đầu vào của lò hơi bao gồm nhiên liệu (than, dầu). gió đảm bảo cung cấp o6xy cho
quá trình cháy và lượng nước cấp xuống từ bao hơi. Đầu ra của lò hơi bao gồm hơi nước
bão hòa thoát ra từ bao hơi, lượng nước thừa đi xuống, lượng khói thải và xỉ (tro) từ quá
trình cháy. Đầu vào và ra này có quan hệ mật thiết với nhau, với mỗi yêu cầu thay đổi
của đầu ra thì phải cần điều khiển nhiên liệu vào như than, gió đáp ứng được sản lượng
hơi mong muốn. Do đó việc vận hành lò phải được tiến hành hoàn toàn tự động , thông
qua các thiết bị cảm biến hệ thống sẽ điều chỉnh để lò hoạt động với hiệu suất cao nhất,
mức độ an toàn cao nhất. Hệ thống điều khiển tự động cho lò hơi có các hệ thống nhỏ
như hệ thống xả đáy, đo mực nước, điều chỉnh quá trình cháy, kết hợp với các van điện
từ. Các thiết bị hay hệ thống nhỏ này được kích hoạt theo một trình tự nhất định tùy thuộc
vào quy trình vận hành của lò. Chi tiết về hệ thống điều khiển của lò hơi được trình bày
chi tiết ở phần tiếp theo.

2.Các thiết bị điều khiển tự động cho lò hơi
Sau đây ta sẽ tìm hiểu các thiết bị điều khiển tự động một số quá trình của lò hơi.
Các thiết bị này là một hệ thống hoàn chỉnh, hoạt động độc lập, ta chỉ việc cấp nguồn cho
thiết bị để cho thiết bị hoạt động.
1. Thiết bị xả đáy tự động
Công việc xả đáy cho lò hơi là việc rất quan trọng. Tuy nhiên việc tính toán lưu lượng xả
đáy, thời gian xả đáy như thế nào chủ yếu làm theo kinh nghiệm của người vận hành lò
hơi. Hiện nay để đáp ứng yêu cầu điều khiển tự động hoàn toàn cho lò hơi, ta sử dụng bộ
điều khiển xả đáy tự động.Bộ thiết bị xả đáy tự động này kiểm soát lưu lượng xả đáy
thông qua tổng nồng độ chất rắn hòa tan (TDS) trong nước cấp cho lò hơi. Tổng nồng độ
chất rắn không hòa tan được tính theo ppm.


Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau: Thiết bị cảm biến được kết nối thông

với balông nước. Thiết bị cảm biến này sẽ đo nồng độ các chất rắn hòa tan trong nước lò,
khi thông số này vượt quá ngưỡng cho phép, thì bộ điều khiển sẽ kích hoạt van xả đáy,
van xả là loại van điện từ. Khi van điện từ có điện thì việc xả đáy được tiến hành. Việc xả
đáy sẽ dừng khi thông số TDS ở mức cho phép. Mức cho phép của nồng độ TDS được
cán bộ kỹ thuật cài đặt trên bộ điều khiển, và mức cho phép này tùy thuộc vào chất lượng
nguồn nước đầu vào của lò hơi.

Hình 1:Sơ đồ lắp đặt bộ thiết bị xả đáy tự động


Hình 2:Van điện từ kiểm soát việc xả đáy

Hình 3:Các chế độ làm việc của van xả đáy tự động

(a)


(b)
Hình 4:Vị trí lắp đặt của van điện từ kiểm soát việc xả đáy, (a) bên hông thân balong
nước, (b) ở phía đáy balong nước
2. Thiết bị kiểm soát mức nước tự động
Thiết bị này có chức năng kiểm soát mức nước trong lò hơi, đảm bảo mức nước trong lò
luôn ở mức quy định. Thiết bị gồm một thiết bị cảm biến và một bộ điều khiển.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị như sau: đầu dò của thiết bị cảm biến được đặt
trong balong hơi. Tùy theo mức nước mà thiết bị cảm biến sẽ truyền tín hiệu về bộ điều
khiển, bộ điều khiển sẽ tác động để bơm thêm nước hay ngắt bơm. Các chế độ điều khiển
mực nước như sau:
1. Điều khiển hai chế độ ON/OFF: Thiết bị được bố trí như trên sơ đồ. Tùy thuộc
vào mực nước trong balong mà bộ điều khiển sẽ kích hoạt cho bơm hoạt động hay dừng

2. Điều khiển theo cấp: Ở chế độ này bơm nước hoạt động liên tục, và van điều
khiển cấp nước sẽ kiểm soát lưu lượng nước cấp theo đúng yêu cầu làm việc của lò hơi.
Hệ thống còn có một đường ống chảy tràn để bảo vệ bơm khi van điều khiển đóng lại.

3. Bộ điều khiển quá trình cháy
Trong quá trình hoạt động không phải lúc nào thiết bị đốt (bec đốt) cũng hoạt động
với 100% công suất. Ví dụ như khi lò đã chạy ổn định, áp suất hơi đã ổn định thì thiết bị
đốt có thể giảm công suất lại để tiết kiệm nhiên liệu. Khi áp suất hơi bị giảm, nghĩa là


phụ tải của lò tăng, khi đó thiết bị đốt lại tăng công suất trở lại. Hay đối với các lò hơi có
thải xỉ, sau khi xỉ đã cháy thì thiết bị đốt chỉ hoạt động với chế độ duy trì cho nhiên liệu
trên ghi cháy chứ không cần phải hoạt động ở chế độ đốt như khi mới khởi động. Làm
việc theo chế độ này lò hơi sẽ tiết kiệm được nhiên liệu, giảm chi phí nhiên liệu mà hiệu
suất lò vẫn cao. Thiết bị điều chỉnh này có các cảm biến để tiến hảnh đo đạc các thông số
để điều chỉnh thiết bị đốt hoạt động với hiệu suất cao nhất.

Hình 5:Bộ điều khiển quá trình cháy

Hình 6:Các thông số mà bộ điều khiển quá trình cháy kiểm soát


Ngoài các thiết bị tự động như trên , hệ thống điều khiển tự động cho lò hơi còn có
các thiết bị điện khác dùng để cấp nguồn, đảm bảo trình tự làm việc của các thiết bị. Các
thiết bị điện này gồm contactor, relay trung gian, các loại van điện từ và timer
5. Mạch điện điều khiển tự động cho lò hơi
1.Quy trình vận hành lò hơi ống nước, buồng lửa ghi xích
Khởi động: người vận hành phải thực hiện các bước theo thứ tự.
- Bật công tắc cấp điện cho tủ cấp điện chính(cho mạch điện động lực và điều khiển)

- Cấp trấu vào lò bằng ghi xích
- Cấp nước vào lò đến mức thấp nhất
- Thải nước đọng
- Đóng van cấp hơi chính
- Mở van xả khí
- Cho quạt hút khói chạy để thông gió và đuổi khí xót trong lò đốt ra
- Cho bơm cấp nước chạy với chế độ cấp liên tục
- Mở van tái tuần hoàn để làm mát bộ hâm nước
- Mồi lửa nhóm lò
- Cho quạt cấp dưới ghi xích và cấp gió xiết trên ghi chạy
- Tính thời gian cháy gần hết nhiên liệu trên ghi thì cho ghi xích hoạt động cấp nhiên liệu
trấu vào lò
- Khi áp suất hơi trong lò đạt 1-1,5 at phải tiến hành :
- Đóng van xả khí
-Thông rửa ống thủy
-Xả đáy
- Đóng van tái tuần hoàn tại bộ hâm nước (automatic).
- Mở chớm van cấp hơi chính để sấy hệ thống mạng nhiệt trước khi mở hoàn toàn để cấp
hơi. Nếu đường ống dẫn hơi lớn hoặc đi xa thì tốc độ sấy ống phải tuân theo qui định đề
ra (automatic).
Ngừng lò:
Ngừng lò bình thường


- Giảm từ từ lượng nhiên liệu, không khí phụ tải lò.
- Giảm lưu lượng nước cấp
- Giảm hết tải.
- Đóng van cấp hơi chính
- Mở van xả khí 20 phút sau đó đóng lại
- Khi lửa trong lò đã tắt, ngưng quạt gió, 5 phút sau dừng quạt hút khói đóng kín của lò

lại
- Khi ngưng lò hơn 24 h nếu nhiệt độ nước dưới 700C thì tiến hành xả nước lò
* chú ý : khi đã ngừng lò, không được xả nước xuống dưới mức thấp trên ống thủy nếu
nước lò còn nóng hơn 700C.
Ngừng lò khẩn cấp:
Những trường hợp phải ngừng lò khẩn cấp
- Lò cạn nước nghiêm trọng.
- Lò đầy nước nghiêm trọng.
- Ống sinh hơi, bộ quá nhiệt, ống thủy vỡ.
- Tường lò đổ vỡ, bốc lửa cháy ở đuôi lò.
- Ống thủy bị nghẹt nên không thấy mực nước trong lò.
- Các đồng hồ chỉ thị bị hỏng.
Các bước dừng lò khẩn cấp:
- Bấm chuông báo động ngừng lò khẩn cấp
- Ngưng hệ thống cấp nhiên liệu và quạt gió
- Đóng van cấp hơi chính
Sự cố cháy đuôi lò:
- Sự cố : nhiệt độ không khí sấy tăng quá định mức từ 20-300C hay nhiệt độ khói qua bộ
hâm nước tăng quá định mức từ 20-300C.
- Xử lý: tắt tất cả quạt gió, thổi hơi bão hòa vào bộ hâm và bộ sấy không khí.
2.Sơ đồ mạch điện điều khiển hoạt động tự động cho lò hơi


Sau đây là một mạch điện điểu khiển tự động lò hơi điển hình. Sơ đồ mạch này là của
lò hơi ống nước công suất lớn, nhiên liệu bã mía, buồng đốt kiểu ghi xích. Sơ đồ hoạt
động theo như quy trình vận hành ở trên. Mạch điện có các thiết bị điện như sau:
AX : Rele trung gian,H : Cám biến mực nước, MU, MA, MP, MC, ME : Cuộn dây
khởi động từ,Bz: Chuông,TR : Timer thời gian,SV : Van điện từ,L : Đèn báo,HP: relay
áp suất cao,ON, OFF, STOP: Công tắc,S1,S2: Cảm biến nhiệt
Trong đó

SV1 : Van điện từ điều khiển van xả khí
SV2 : Van điện từ điều khiển van tái tuần hoàn
SV3 : Van điện từ điều khiển van cấp nước vào baolong
SV4 : Van điện từ điều khiển van cấp hõi chính
SV5 : Van điện từ điều khiển van xả đáy
SV6 : Van điện từ điều khiển cấp hơi vào bộ hâm và xử lý sự cố
SV7: Van điện từ điều khiển xả hơi khi dừng lò bình thường
S1 : Cảm biến nhiệt độ khói sau bộ hâm
S1 : Cảm biến nhiệt độ khói sau bộ sấy không khí



Quá trình vận hành được tiến hành theo trình tự như sau
Khởi động lò bình thường (ở chế độ tự động): Ở chế độ này công tắc của bơm và động
cơ ghi xích phải ở chế độ tự động.Khi ta cấp nguồn vào mạch điện thì đèn 1 sẽ báo nguồn
cho ta biết hệ thống có điện. Relay AX1, và AX2 có điện, các tiếp điểm thường mở của
AX1 và AX2 đóng lại. Khi bật công tắc khởi động, nút ON, thì relay AX3 sẽ có điện các
tiếp điểm của nó đóng lại khởi động quạt hút khói đề hút các khí trơ, khí xót trong lò để
tránh hiện tượng nổ trong lò, đồng thời lúc này sẽ mở van tái tuần hoàn để làm mát bộ
hâm nước. Sau khi quạt khói hút hết khói trong lò khoảng 10 phút sau thì tiếp điểm của
relay thời gian TR1 đóng lại điều khiển bơm nước cấp nước cho lò và điều khiển băng tải
xích cấp liệu vào cho lò. Bơm nước cấp bơm nước vào trong lò cho tới khi đạt được mức
cho phép thì cảm biến mực nước mở ra, ngắt điện cho bơm, bơm ngừng hoạt động. Khi
tiếp điểm của TR1 đóng thì relay AX4 có điện, tiếp điểm thường mở của relay AX4
đóng lại tiến hành việc khởi động việc đốt lò. Sau khi đốt lò khoảng 20 giây tiếp điểm
của TR2 đóng lại khởi động quạt cấp khí trên và dưới ghi cho lò. Sau khi đốt lò 1 khoảng
thời gian, khi áp suất hơi đã đủ (khoảng 1-1,5 kg/cm 2) thì tiếp điểm của relay áp suất
đóng lại, cấp điện cho các relay AX5 và AX6, khi AX5 có điện thì tiếp điểm thường mở
của AX5 đóng lại cấp điện cho đèn L3 sáng lên báo hiệu cho ta biết đã thông ống thuỷ.
Các tiếp điểm thường đóng của AX5 mỏ ra đóng van tái tuần hao1n và van xả khí. Nếu

như sau khi đã thông ống thủy mà xảy ra sự cố bất thường khiến áp suất tăng cao thì relay
áp suất cao sẽ đóng lại, mở van xả khí ra để bảo vệ an toàn.. Khi relay AX5 có điện tiếp
đểm thường đóng AX5sẽ đóng lại điều khiển mở van cấp hơi chính cho hệ thống sử
dụng, đèn L4 sáng lên. Sau khi AX5 đóng điện thì van xả đáy sẽ được kích hoạt, van này
sẽ hoạt động khoảng 1 phút thì ngừng ( do TR4 tác động). Khi van cấp hơi chính hoạt
động thì van điện từ điểu khiển cấp nước cho balong sẽ hoạt động. Sau một khoảng thời
gian ngắn, các tiếp điểm thường đóng của TR5 mở ra, các tiếp điểm thường mở đóng lại,
cấp điện cho van điện từ SV4, đèn L4 sáng lên báo hiệu van cấp hơi chính đã hoạt động,
đồng thời đóng van tái tuần hoàn lại
Bảo vệ lò: Khi có hiện tượng cháy đuôi lò xảy ra thì các cảm biến nhiệt độ S1, S2 sẽ
đóng điện cho TR6, sau 20 giây tiếp điểm thường mỏ của relay TR6 đóng lại đèn L5


sáng lên báo cho người vận hành biết thông qua đèn báo L5 và chuông báo Bz, người vận
hành có thể tắt chuông báo thông qua nút nhấn BzStop. Khi đèn L5 sáng thì đồng thời
relay AX7 cũng được cấp điện, tiếp điểm thường đóng của AX7 mở ra ngắt điện tắt quạt
hút khói và quạt cấp gió trên và dưới ghi, để người vận hành tiến hành sữa chữa, khắc
phục sự cố.Sau khi khắc phục sự cố người vận hành phải nhấn nút Reset để có thể khởi
động lại lò
Dừng lò bình thường: Khi thực hiện dừng lò thông thường thì ta ấn nút OFF , relay AX9,
TR8, TR9 có điện sau 10 phút thì tiếp điểm thường đóng của TR7 mỏ ra ngắt điện relay
khởi động AX3, relay AX3 ngắt điện cho bơm, quạt cấp, động cơ ghi xích. Sau đó lưu
lượng hơi giảm dần và relay áp suất P mở ra, relay AX5 mất điện đóng toàn bộ van cấp
hơi chính. Sau khi TR7 đóng điện 20 phút, TR8 ngắt điện cho TR7, trả mạch về trạng
thái ban đầu để khởi động.
Dừng lò khẩn cấp :Khi có hiện bất thường, như đã nếu ở trên ,mà không thể kiểm soát
được thì người vận hành nên nhấn nút dừng khẩn và nhấn nút báo động để báo cho
những người xung quanh được biết mà kịp thời phòng tránh tai nạn. Khi nhấn nút dừng
khẩn thì relay AX3 ngắt điện lập tức, dừng toàn bộ hoạt động của lò