Tổng quan về nồi hơi tàu thuỷ, đi sâu nghiên cứu đề xuất phương án chế tạo hệ thống điều khiển, rơle cảm biến ngọn lửa và giám sát hệ thống nhiên liệu

Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Hải Phòng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG
KHOA ĐIỆN - CƠ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Quốc Việt
Số hiệu sinh viên: 127510301046
Khóa: 2013 - 2015
Khoa: Điện - Cơ Ngành: Điện Công nghiệp và Dân dụng
1. Tên đề tài:
Tổng quan về nồi hơi tàu thuỷ, đi sâu nghiên cứu đề xuất phương án chế tạo hệ
thống điều khiển, rơle cảm biến ngọn lửa và giám sát hệ thống nhiên liệu
2. Các số liệu ban đầu:
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
3. Nội dung các phần cần thuyết minh và tính toán:
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

1


Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
5. Họ tên cán bộ hướng dẫn:
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án:..................................................................................
7. Ngày hoàn thành đồ án: .....................................................................................
Ngày ....... tháng ....... năm 2015
Trưởng bộ môn

( Ký, ghi rõ họ, tên)

Cán bộ hướng dẫn
( Ký, ghi rõ họ, tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày…. tháng …. năm 2015
Người duyệt
( Ký, ghi rõ họ, tên)

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

Sinh viên
( Ký, ghi rõ họ, tên)

2


Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
1. Tinh thần, thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp.
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
………
2. Đánh giá chất lượng của Đ.T.T.N. (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong nhiệm vụ
Đ.T.T.N trên các mặt lý luận thực tiễn, tính toán giá trị sử dụng, chất lượng các bản vẽ ...)

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………
3. Cho điểm của cán bộ hướng dẫn:
(Điểm ghi bằng số và chữ)
Ngày .... tháng ...... năm 2015
Cán bộ hướng dẫn chính
(Họ tên và chữ kí)

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

3


Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN
ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP
1. Đánh giá chất lượng của đề tài tốt nghiệp về các mặt thu thập và phân tích
số liệu ban đầu, cơ sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính toán chất
lượng thuyết minh và bản vẽ, giá trị lý luận và thực tiễn đề tài.
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………
……………………………
2. Cho điểm cán bộ chấm phản biện
(Điểm ghi bằng số và chữ)

Ngày ..... tháng ..... năm 2015
Người chấm phản biện

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

4


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Hải Phòng

LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “ Tổng quan về nồi hơi tàu thuỷ,
đi sâu nghiên cứu đề xuất phương án chế tạo hệ thống điều khiển, rơle cảm
biến ngọn lửa và giám sát hệ thống nhiên liệu" do em tự trình bày dưới sự hướng
dẫn của thầy giáo PGS.TS Nguyễn Tiến Ban, Trường Đại Học Hải Phòng với các
số liệu, hình vẽ và kết quả là hoàn toàn đúng với thực tế.

Để hoàn thành đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong

danh mục tài liệu tham khảo và không sao chép hay sử dụng bất kỳ tài liệu nào
khác. Nếu phát hiện ra có sự sao chép em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.
Hải phòng, ngày ... tháng ... năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Quốc Việt

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

5


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Hải Phòng

LỜI CẢM ƠN
Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn
Tiến Ban - người đã tận tình hướng dẫn, động viên và giúp đõ' em hoàn thành
đồ án tốt nghiệp này.
Em cũng tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quý Thầy, Cô đã dạy em trong thời
gian học tại trường Đại Học Hải Phòng, cảm ơn quý Thầy, Cô của khoa Điện Cơ trường Đại Học Hải Phòng đã tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em hoàn
thành đồ án này.
Em xin gửi lời cảm ơn đến các anh, chị, các bạn trong lớp liên thông Điện
công nghiệp và dân dụng khóa LT K4 - những người đã giúp đỡ em trong quá
trình thực hiền đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

6


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Hải Phòng

MỤC LỤC

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

7


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Hải Phòng

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay, ngành công nghiệp tàu thủy trên thế gới nói chung cũng như
ngành công nghiệp tàu thủy ở Việt Nam ta nói riêng đang trên đà phát triển rất
mạnh mẽ. Với địa thế thuận lợi là có bờ biển dài hơn hai ngàn cây số, nguồn
nhân lực dồi dào có trình độ cao làm việc trong ngành công nghiệp tàu thủy, và
việc áp dụng nhiều công nghệ mới tiên tiến để đóng mới và sửa chữa tàu biển ở
các nhà máy đóng tàu ở nước ta. Qua đó đã góp phần không nhỏ trong quá trình
công nghiệp hóa, hiện đại hóa ngành đóng tàu trong nước, mà còn đưa ngành
công nghiệp đóng tàu của nước ta lên một tầm cao mới, dần ngang tầm với các
quốc gia có ngành công nghiêp đóng tàu phát triển nhất trên thế gới hiện nay.
Chúng ta đã đóng được những con tàu cỡ lớn với chất lượng cao, được sự tin
cậy và nhận được nhiều đơn đặt hàng từ nhiều bạn hàng trên thế giới.

Là một sinh viên học tập chuyên môn tại khoa Điện - Cơ của trường đại học
Hải Phòng. Sau hơn hai năm học tập và rèn luyện, em đã được trang bị tương
đối đầy đủ các kiến thức cơ bản về ngành Điện Công nghiệp và Dân dụng. Sau 2
tháng thực tập tốt nghiệp tại nhà máy đóng tàu trên địa bàn Hải Phòng để bổ
sung về kinh nghiệm thực tế, em đã được giao cho đề tài: “ Tổng quan về nồi
hơi tàu thuỷ, đi sâu nghiên cứu đề xuất phương án chế tạo hệ thống điều
khiển, rơle cảm biến ngọn lửa và giám sát hệ thống nhiên liệu’’ Mục đích của
đề tài là tìm hiểu, nghiên cứu tổng quan về Nồi Hơi tàu thủy, nghiên cứu về các
hệ thống Nồi Hơi trên một số tàu hiện nay, và đi sâu nghiên cứu phần tử cảm
biến ngọn lửa bán dẫn.
Sau thời gian mười tuần nhận đề tài, với sự nỗ lực nghiên cứu của bản thân,
được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo hướng dẫn PGS.TS Nguyễn Tiến
Ban cùng các thầy cô giáo trong khoa Điện – Cơ Trường Đại học Hải Phòng đã
giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.
Trong quá trình hoàn thành đồ án do trình độ bản thân còn nhiều hạn chế,
cho nên đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót nhất định. Để giúp cho

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

8


Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
đồ án tốt nghiệp của mình được hoàn chỉnh hơn nữa, em kính mong các thầy cô
trong khoa góp ý, bổ sung để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
EM XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN !
Hải phòng, ngày … tháng…….năm 2015
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Quốc Việt

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

9


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Hải Phòng
Chương 1

KHÁI NIỆM, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI VÀ CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG
NỒI HƠI TÀU THUỶ
1.1 Khái niệm chung
Ngày nay, nhân loại cần năng lượng chủ yếu ở dạng điện năng, cơ năng.
Nhưng cơ năng, điện năng không tự nhiên sinh ra mà cần phải biến đổi từ các
nguồn nguyên liệu khác như: than, dầu lửa, khí tự nhiên,…Để có cơ năng, điện
năng cần sử dụng các thiết bị biến đổi năng lượng như: Động cơ Điesel, động cơ
tu bin khí, động cơ tu bin hơi,… Trong đó hơi nước là môi chất quan trọng,
được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp để biến đổi năng lượng từ các dạng
khác nhau thành cơ năng, điện năng.
Nồi hơi tàu thuỷ là thiết bị sử dụng năng lượng của chất đốt (hoá năng
của dầu đốt, than, củi) biến nước thành hơi có áp suất và nhiệt độ cao. Trên tàu
thuỷ người ta đã sử dụng nồi hơi như một nguồn năng lượng chính (chạy tuốc
bin hơi nước) để quay chân vịt tàu, cũng như phục vụ các thiết bị máy móc phụ
khác như tời neo, bơm, ... Ngày nay cùng với sự phát triển khoa học kỹ thuật,
máy hơi nước dần dần được thay thế bởi các thiết bị máy móc khác, tuy nhiên
nồi hơi còn chiếm giữ một vai trò nhất định trên tàu đặc biệt là tàu vận tải hoặc
những tàu có chứa dầu thô, để hâm nóng dầu thô, dầu nặng, ngoài ra nồi hơi còn

tạo ra hơi nước để sấy máy, hâm nước, sưởi ấm, phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt
của thuyền viên trên tàu…
1.2 Yêu cầu của hệ thống nồi hơi tàu thuỷ
- Sử dụng an toàn: Là hệ thống có thể gây tai nạn cho tàu do vậy nồi hơi của
tàu phải có kết cấu bền chắc và qua thử nghiệm lâu dài.
-

Gọn nhẹ dễ bố trí trên tàu và để tăng tải trọng của tàu cũng như tầm xa hoạt

động của tàu thì nồi hơi dùng có dung tích lớn và quá trình bốc hơi cao.
- Cấu tạo đơn giản, bố trí thiết bị tiện cho việc bảo dưỡng sửa chữa và khai
thác.

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

10


Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
- Có tính cơ động cao, thời gian nhóm lò, sấy hơi nhanh. Có khả năng tăng
giảm tải để thích ứng với tải của động cơ, khi cần thiết nồi hơi có thể quá tải
25% - 45%. Có thể chịu được sự lắc ngang ±30º, lắc dọc ±12° thì không thò các
phần ống đốt lên khỏi mặt nước.
-

Khi được cung cấp nhiều loại chốt đốt ở nhiều cảng khác nhau thì nồi hơi

vẫn hoạt động tốt.
- Hệ thống làm việc chắc chắn, tin cậy cho việc sữa chữa và vận hành.

- Đảm bảo tính kinh tế cao
1.3 Phân loại hệ thống nồi hơi tàu thuỷ
1.3.1 Phân loại theo áp suất hơi
- Nồi hơi thấp áp: Áp suất đến 20 kg/cm 2
- Nồi hơi trung áp: Áp suất từ 20 đến 45 kg/cm 2
- Nồi hơi cao áp: Áp suất đến 80 kg/cm 2
- Nồi hơi áp suất rất cao:
1.3.2 Phân loại theo sự chuyển động của khói lò và của nước so với bề mặt
đốt nóng
- Nồi hơi ống lửa: là nồi hơi mà lửa và khí lò đi trong ống, còn hỗn hợp nước
và hơi bao ngoài ống.
- Nồi hơi ống nước: Là nồi hơi mà hỗn hợp hơi và nước đi trong ống, còn lửa
và khí lò quết bên ngoài ống.
- Nồi hơi liên hợp: là nồi hơi ống lửa mà có bố trí thêm một số ống nước
1.3.4 Phân loại theo nguồn nguyên liệu
- Nồi hơi đốt dầu(than)
- Nồi hơi khí xả
- Nồi hơi liên hợp đốt dầu và kết hợp cả khí xả
1.3.5 Phân theo cách bố trí ống tạo thành bề mặt đốt nóng
- Nồi hơi nằm
- Nồi hơi đứng
Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

11


Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
1.3.6 Phân theo cách liên kết của ống hơi với bầu nồi
- Nồi hơi chia nhiều phần

- Nồi hơi 2 bầu
- Nồi hơi 3 bầu
1.3.7 Phân loại theo dòng khói lò
- Nồi hơi 1 và 3 hành trình
- Nồi hơi 1 và 3 dòng chảy
1.3.8 Phân loại theo sự tuần hoàn của nước nồi
- Nồi hơi tuần hoàn tự nhiên: Sự tuần hoàn của hơi và nước trong nồi hơi là do
sự chênh lệch nhiệt độ và mật độ gây nên.
- Nồi hơi tuần hoàn cưỡng bức: Việc tuần hoàn của hỗn hợp nước và hơi trong
nồi hơi là nhờ tác động của ngoại lực bên ngoài(bơm tuần hoàn).
1.3.9 Phân loại theo vòng tuần hoàn
- Nồi hơi một vòng tuần hoàn
- Nồi hơi 2 vòng tuần hoàn
1.3.10 Phân loại theo phương pháp cung cấp không khí
- Nồi hơi với thông gió tự nhiên
- Nồi hơi dùng quạt hút
- Nồi hơi dùng quạt gió tăng áp
1.3.11 Phân loại theo sự điều khiển nồi hơi
- Nồi hơi với sự điều khiển bằng tay
- Nồi hơi với sự điều khiển tự động 1 phần hoặc toàn phần
1.3.12 Phân loại theo công dụng
- Nồi hơi chính: Là nồi hơi cung cấp hơi nước cho thiết bị đẩy tàu trong
các máy hơi nước chính, hoặc tu bin hơi chính lai chân vịt và dùng cho các máy
phụ, thiết bị phụ và nhu cầu sinh hoạt.
- Nồi hơi phụ: là nồi hơi mà hơi tạo ra được cung cấp cho các máy phụ, thiết
bị phụ và nhu cầu sinh hoạt.
Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

12

Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
- Nồi hơi kinh tế (nồi hơi khí xả): Là nồi hơi tận dụng nhiệt độ còn cao của khí
xả của động cơ điesel chính để sản xuất hơi. Hơi của nó dùng để hâm nóng dầu
đốt, dầu nhờn và phục vụ sinh hoạt.
1.4 Cấu trúc tổng thể của một hệ thống nồi hơi tàu thuỷ
1.4.1 Hệ động lực hơi nước:

Hình1.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ động lực hơi nước
- Trên sơ đồ nguyên lý của một hệ động lực hơi nước bao gồm các thiết bị sau:
- Nồi hơi: là thiết bị sinh hơi, hơi ra khỏi nồi hơi là hơi bão hoà ẩm.
- Bộ sấy hơi: Hơi đi ra khỏi nồi hơi là hơi bão hoà ẩm nên được
đưa qua bộ sấy hơi hay bộ quá nhiệt để sấy khô thành hơi quá nhiệt.
- Tuabin hơi: Sau khi thành hơi qúa nhiệt, hơi được đua vào tuabin
hơi để giãn nở sinh công. Quá trình giãn nở đoạn nhiệt làm cho áp suất hơi giảm
xuống.
- Bầu ngưng: Bầu ngưng được làm mát bằng nước biển. Khi hơi đi
ra khỏi tuabin hơi thì được đưa tới bầu ngưng. Ở đây hơi được làm lạnh và
ngưng tụ thành nước.
- Bơm cấp nước: Nước ra khỏi bầu ngưng được đưa trở lại nồi hơi

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

13


Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
nhờ bơm cấp nước. Bơm cấp nước vào nồi cần phải tạo ra một áp lực thắng

được lực đẩy do áp lực của nước trong nồi hơi và lực cản của đường ống cấp
nước.
1.4.2 Cấu trúc hệ thống nồi hơi tàu thuỷ:

Hình1.2: Cấu trúc hệ thống nồi hơi tàu thuỷ
Hệ thống nồi hơi tàu thuỷ gồm có:
a. Nồi hơi:
Nồi hơi có một hoặc nhiều cái, là nơi chứa buồng đốt, các cụm ống nước
sôi, các vách ống (hoặc các ống lửa), bộ sấy hơi, bộ sưởi không khí. Trên thành
nồi hơi còn gắn ống thuỷ hoạt động theo nguyên lý bình thông nhau, vì thế mức
nước trong nồi và ống thuỷ là tương đương nhau để theo dõi mức nước trong
nồi.
b. Buồng đốt
Buồng đốt là không gian để cho chất đốt biến thành khí cháy
(khí lò) có nhiệt độ từ 9000C – 15300C. Chất đốt thường là dầu nặng hoặc
dầu nhẹ và được phun vào buồng đốt bằng các súng phun áp lực cao.
c. Các ống nước sôi và các cách ống:
Các ống nước sôi và các vách ống dùng để biến nước thành hơi bão hoà.
Các ống của bộ sấy hơi hấp thụ nhiệt của khí lò và biến hơi bão hào thành hơi
Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

14


Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
sấy. Phần lớn hơi sấy được cấp cho máy chính, và một phần được đưa qua bộ
giảm sấy. Số hơi sấy đi qua các ống của bộ giảm sấy nhả bớt nhiệt cho hơi nước
trong bầu nồi biến thành hơi giảm sấy cấp cho thiết bị phụ và phục vụ cho sinh
hoạt của thuyền viên.

d. Thiết bị thông gió:
Thiết bị thông gió gồm có: Quạt gió, quạt hút khói dùng để cung cấp đầy
đủ không khí cho sự cháy của chất đốt, khắc phục sự cản không khí để đưa
không khí vào buồng đốt, thổi sạch các khí CO, CO2 và các khí dễ nổ… đã lưu
trữ trong lò lúc trước, sau, và trong quá trình đốt, khắc phục sức cản của khí lò
để đảm bảo cho khói lò thoát lên trời. Quạt gió có thể được lại bởi một động cơ
riêng hoặc trong một số hệ thống thì quạt gió được lai luôn bằng bơm tuần hoàn
dầu. Việc điều chỉnh lượng gió thường được điều chỉnh qua độ mở của của gió.
e. Hệ thống cấp nước:
Hệ thống cung cấp nước cho nồi hơi có nhiệm vụ duy trì mức nước nồi
trong phạm vi cho phép. Hệ thống bao gồm các bơm cấp nước nồi, hệ thống van
ống, thiết bị cảm biến mức nước để điều khiển bơm. Sơ đồ một hệ thống cấp
nước điển hình:

Hình1.3: Hệ thống cấp nước không liên tục
Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

15


Đồ án tốt nghiệp
1. Bảng điều khiển nồi hơi

Trường Đại học Hải Phòng
6. Phin lọc

2. Két nước nồi hơi

7. Động cơ điện

3. Thiết bị làm mềm nước

8. Bơm cấp nước nồi

4. Bình ngưng

9. Van một chiều

5. Két vách

10.Nồi hơi
11.Thiết bị cảm ứng mức
nước

Nước cấp cho nồi được bổ sung tới két vách 5 từ hai nguồn: Nước
tù két chứa nước nồi hơi được dẫn qua thiết bị trao đổi ion làm mềm nước và
nước ngưng tụ từ bình ngưng. Tại két vách cạn thì váng dầu được giữ lại. Nước
sạch được bơm cấp nước hút qua phin lọc rồi cấp vào bầu nồi qua van một chiều
và van cấp nước. Van một chiều có nhiệm vụ không cho nước trong nồi hơi
chảy trở lại hệ thống. Động cơ điện lai bơm cấp nước được điều khiển tự động
nhờ bộ điều khiển đặt trong bảng điêù khiển thông qua tín hiệu điều khiển được
gửi về từ bộ cảm biến mức nước nồi hơi.
Một số nồi hơi có thông số cao có thể được trang bị hệ thống cấp nước
liên tục nhờ van điện từ như hình vẽ sau:

Hình1.4: Hệ thống cấp nước liên tục
Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

16

Đồ án tốt nghiệp
1. Bộ điều khiển

Trường Đại học Hải Phòng
5. Lỗ tiết lưu

2. Bơm cấp nước

6. Van một chiều

3. Két vách

7. Nồi hơi

4. Van điện từ

8. Thiết bị cảm ứng mức
nước

Trong hệ thống cấp nước liên tục thì bơm cấp nước được thiết kế hoạt
động liên tục trong thời gian nồi hơi hoạt động. Việc tự động cấp nước được
thực hiện nhờ việc đống mở van điện từ. Van điện từ được điều khiển đóng mở
nhờ bộ điều khiển trung tâm, lấy tín hiệu từ thiết bị cảm ứng mức nước nồi hơi.
Lượng nước thừa chảy trở lại két vách qua lỗ tiết lưu.
f. Hệ thống nhiên liệu:
Có chức năng cung cấp nhiên liệu cho buồng đốt để duy trì sự cháy. Hệ
thống cung cấp nhiên liệu có thể là hệ thống nhiên liệu một vòng tuần hoàn hoặc
là hệ thống nhiên liệu hai vòng tuần hoàn.
*Hệ thống nhiên liệu một vòng tuần hoàn:

Hình1.5: Hệ thống nhiên liệu một vòng tuần hoàn

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

17


Đồ án tốt nghiệp
1. Két dầu DO

Trường Đại học Hải Phòng
7. Nhiệt kế

2. Két dầu FO

8. Các rơle nhiệt

3. Van ba ngả

9. Bầu hâm

4. Phin lọc

10. Súng phun

5. Bơm nhiên liệu

11. Van điện từ

6. Áp kế và rơle áp suất

12. Bộ điều khiển

Trong hệ thống nhiên liệu một vòng tuần hoàn, van điện từ bố trí trên
đường dầu hồi có thể được điều khiển đóng hoặc mở theo các chương trình được
đặt sẵn từ bộ điều khiển trung tâm. Nếu van điện từ đóng, áp suất nhiên liệu sau
bơm cấp sẽ tăng lên và nhiên liệu sẽ được súng phun phun vào buồng đốt. Nếu
van điện từ mở, áp suất nhiên liệu thấp không đủ để mở van tuần hoàn trên súng
phun nên nhiên liệu không được cấp vào buồng đốt mà tuần hoàn ngược trở lại
bơm. Tín hiệu lại được đưa tới bộ điều khiển trung tâm để đóng van điện từ khi
có nhu cầu cấp nhiên liệu vào buồng đốt, nghĩa là áp suất hơi trong nồi hơi thấp.
Điều này xảy ra khi mới bắt đầu đốt nồi hơi hoặc khi nồi hơi đang hoạt động ở
chế độ tự động mà áp suất hơi giảm xuống giá trị đặt trước. Tuy nhiên nhiên liệu
chỉ có thể được cấp vào buồng đốt nồi hơi khi các điều kiện để đảm bảo cho quá
trình cháy đủ như: quạt gió đã chạy, nhiệt độ hâm nhiên liệu đảm bảo, áp suất
nhiên liệu đảm bảo, mức nước nồi hơi đảm bảo. Khi đốt với nhiên liệu FO thì
bầu hâm 9 được đưa vào hoạt động . Thông thường người ta sủ dụng các bầu
hâm điện. Nhiệt độ hâm nhiên liệu được điều chỉnh tự động nhờ các rơle nhiệt.
Một rơle nhiệt dùng để đóng, ngắt nguồn hâm khi nhiệt độ nhiên liệu thấp hay
cao, ngoài ra còn có các rơle nhiệt điều khiển bơm tuần hoàn nhiên liệu, báo
động nhiệt độ nhiên liệu cao. Khi nhiệt độ nhiên liệu quá thấp ( < 85 0C ) một
rơle nhiệt đưa tín hiệu báo động nhiệt độ nhiên liệu thấp đồng thời van điện từ
được mở để nhiên liệu tuần hoàn qua bầu hâm, dừng quá trình cháy.
Một số nồi hơi có thể được thiết kế cháy ở hai chế độ: cháy thấp và cháy
cao. Khi ấy trình tự hoạt động của hệ thống nhiên liệu là: NGẮT - CHÁY
THẤP - CHÁY CAO – CHÁY THẤP – NGẮT . Việc chuyển từ cháy thấp
Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

18

Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
sang cháy cao thực chất là tăng lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt nồi hơi. Có
hai cách để thay đổi lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt: sử dụng hai súng phun
hoặc sử dụng hai chế độ áp suất phun.
*Hệ thống nhiên liệu hai vòng tuần hoàn:

Hình1.6: Hệ thống nhiên liệu hai vòng tuần hoàn
1. Két dầu DO
2. Két dầu FO
3. Phin lọc kép
4. Bơm tuần hoàn

14. Rơle nhiệt bảo vệ nhiệt độ
thấp
15. Rơle nhiệt báo động nhiệt
độ cao

5. Van an toàn

16. Bầu hâm điện

6. Van đi tắt ( by – pass )

17. Bơm nhiên liệu

7. Lưu lượng kế

18. Van điều chỉnh áp suất

8. Van tràn

19. Súng phun

9. Van xả khí

20 Rơle bảo vệ áp suất thấp

10. Ống góp tách khí

21. Áp kế

11. Rơle nhiệt điều khiển bơm

22. Van điện từ

tuần hoàn

23. Bộ điều khiển

12. Nhiệt kế
13. Rơle nhiệt điều khiển bầu
hâm
Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

19

Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
Một số hệ thống nồi hơi được trang bị hệ thống nhiên liệu hai vòng tuần
hoàn. Hệ thống kiểu này có hai bơm nhiên liệu hình thành hai vòng tuần hoàn. Ở
vòng ngoài nhiên liệu được hút từ két FO qua bơm, qua van tràn rồi trở lại két.
Bơm tuần hoàn nhiên liệu ở vòng trong chính là bơm cấp nhiên liệu cho súng
phun. Nhiên liệu được hút từ ống góp hoà trộn qua bầu hâm, tới bơm và được
đưa tới súng phun rồi trở lại ống góp qua van điện từ. Hai vòng tuần hoàn được
nối với nhau bởi một lưu lượng kế. Áp suất ở vòng tuần hoàn ngoài được duy trì
ở khoảng 2.5kg/cm2, áp suất nhiên liệu ở vòng trong phụ thuộc vào trạng thái
của van điện từ. Nếu van điện từ mở thì nhiên liệu chỉ tuần hoàn qua bầu hâm
rồi trở lại ống góp. Nếu van điện từ đóng nhiên liệu được phun vào buồng đốt.
Lượng nhiên liệu tiêu hao được bổ sung từ vòng tuần hoàn ngoài qua lưu lượng
kế. Khi làm việc với nhiên liệu DO bơm tuần hoàn vòng ngoài dừng, nhiên liệu
được cấp tới qua van by – pass.

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

20


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Hải Phòng
Chương 2

CÁC CHỨC NĂNG CỦA NỒI HƠI TÀU THUỶ
VÀ CÁC THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN
2.1 Chức năng tự động cấp nước nồi hơi:
- Mục đích: Nhờ có chức năng tự động cấp nước mà mức nước trong nồi

hơi luôn được gĩư ở một mức độ nhất định, và không xảy ra các sự cố như cháy
nồi do mức nước trong nồi hơi quá thấp hoặc bị tràn nước ra ngoài do mức
nước trong nồi hơi quá cao. Để thực hiện chức năng này người ta thường dùng
2 bơm cấp nước (một bơm làm việc còn một bơm dự trữ). Ngoài ra trong một
số hệ thông nồi hơi còn được trang bị thêm cả bơm tăng cường và bơm tuần
hoàn nước. Bơm tăng cường nhăm mục đích tăng áp lực của nước bơm vào nồi
để thắng được áp lực hơi nước trong nồi. Còn bơm tuầm hoàn có mục đích là
bơm nước vào nồi tuần hoàn theo một chu trình thơi gian đặt trước.
- Mức nước trong nồi hơi luôn được giữ ở mức hmin< h < hmax
hmin: Mức nước vẫn duy trì đốt nồi
hmin1: Báo động mức nước thấp
hmin2 : Báo động mức nước quá thấp
và dừng đốt lò
hmax: Mức nước dừng bơm cấp nước
hmax1: Báo động mức nước cao

h

max1

h

max

h

min

h

min1

h

min2

Hình 2.1: Mức nước nồi hơi
Phương trình thuật toán điều khiển:
B(t)=hmin + B(t-1).hmax
hmin: Tín hiệu cần bơm
hmax : Tín hiệu dừng bơm
B(t) : Lệnh bơm
Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

21


Đồ án tốt nghiệp
B(t-1): Trạng thái trước đó của lệnh bơm

Trường Đại học Hải Phòng

B(t)=1 Động cơ lai bơm có điện
B(t)=0 Động cơ lai bơm không có điện
Tuỳ theo mức nước trong nồi hơi mà các tiếp điểm cảm biến có điện để điều
khiển động cơ lai bơm.
h <= hmin : Chạy bơm
h > hmin : Bơm vẫn tiếp tục chạy
h = hmax : Ngừng bơm
Khi đốt lò thì mước nước trong nồi lại giảm.

h < hmax : Bơm vẫn dừng
h = hmin : Bơm lại đựơc cấp điện để bơm nước vào nồi
Sơ đồ logíc:

h min

B (t)

h max

B (t-1)
Hình 2.2: Sơ đồ logíc điều khiểm cấp nước nồi hơi

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

22


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Hải Phòng

Bật nguồn điều khiển

Chọn bơm 1 hoặc bơm 2

Cao
Hmin
Thấp

Chạy bơm

Thấp
Hmax

Cao
Dừng bơm

Hình 2.3: Lưu đồ thuật toán tự động cấp nước nồi hơi

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

23


Đồ án tốt nghiệp

Trường Đại học Hải Phòng

Bật nguồn giám sát

Thấp

Cao
Hma
x1

Cao
Hmi
n1

Cao
Báo động mức
nước nồi hơi
cao

Hmi
n2
Thấp

Báo động mức
nước nồi hơi
thấp

Thấp
Báo động mức
nước nồi hơi
quá cao và cắt
đốt

Hình 2.4: Lưu đồ thuật toán giám sát mức nước nồi hơi

2.2 Tự động hâm dầu đốt.
Nồi hơi thường dùng dầu nhẹ để đốt mồi sau đó lò cháy thành công mới
chuyển sang dầu đốt. Để kinh tế thì dầu đốt sử dụng trong nồi hơi thường là dầu
nặng, mà dầu nặng thường là có độ nhớt cao, quá trình phun sương khó khăn,
bắt lửa kém. Chính vì vậy trước khi phun vào nồi hơi dầu phải được hâm nóng,
nhiệt độ hâm thường từ 80°C - 130°C. Để hâm dầu ban đầu người ta thường
dùng năng lượng điện sau đó thì dùng chính hơi của nồi để sấy. Để đảm bảo thì
nhiệt độ cần thoả mãn nằm trong khoảng:

t°min <= t° <= t°max
t°min Tín hiệu đưa bộ sấy vào hoạt động.
t°max Tín hiệu dừng bộ sấy.
Phương trình thuật toán.
H(t) = t°min +H(t-1). t°max
H(t)

: Lệnh hâm dầu

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

24


Đồ án tốt nghiệp
Trường Đại học Hải Phòng
H(t-1) : Lệnh hâm dầu trước đó được nhớ lại.
Tuỳ thuộc vào nhiệt độ của dầu trong két mà các cảm biến có điện.
t°<= t°min Điện trở sấy được đưa vào hoạt động.
t°min < t° < t°max Điện trở sấy vẫn tiếp tục hoạt động.
t°= t°max Dừng quá trình sấy.
Để khống chế quá trình hâm nóng dầu ở trên người ta thường dùng hai
cảm biến nhiệt đơn hoặc dùng một cảm biến nhiệt kiểu vi sai. Qúa trình hâm
sấy dầu đốt được tự động và cũng có thể điều khiển bằng tay khi mạch điều
khiển tự động có sự cố. Ngoài ra trong quá trình hâm sấy dầu đốt sẽ có bộ
phận kiểm tra áp lực dầu, áp lực dầu đốt phải đảm bảo thì điều kiện đốt lò tiếp
theo mới đảm bảo.
Sơ đồ logíc:

t min

H (t)

tmax

H(t-1)
Hình 2.5: Sơ đồ logíc điều khiểm quá trình hâm nhiên liệu

Sinh viên: Nguyễn Quốc Việt

25