Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển tự động phần thải xỉ cho nhà máy nhiệt điện đốt than

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN HOÀI PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
PHẦN THẢI XỈ CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN

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

Hà Nội – Năm 2018


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

NGUYỄN HOÀI PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
PHẦN THẢI XỈ CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN

Chuyên ngành: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

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

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS. ĐỖ MẠNH CƯỜNG

Hà Nội – Năm 2018


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghiệp này là cơng trình của riêng tơi, do tơi
tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của T.S Đỗ Mạnh Cường. Kết quả đạt được là hoàn
toàn trung thực.
Để hoàn thành luận văn này tôi 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 có sự sao chép tơi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 30 tháng 3 năm 2018
Học viên thực hiện

Nguyễn Hoài Phương

i


LỜI CẢM ƠN
Với lịng kính trọng và biết ơn, đầu tiên Em xin chân thành gửi lời cảm ơn tới
TS. Đỗ Mạnh Cường, thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình
làm luận văn.
Xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô đã giảng dạy em trong suốt quá trình
học cao học vừa qua.
Cảm ơn gia đình, anh em bạn bè, đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ, đóng góp ý
kiến giúp em hồn thành luận văn này.
Dù đã rất cố gắng nhưng với trình độ hiểu biết và thời gian nghiên cứu thực tế
có hạn nên khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được những lời chỉ

dẫn, góp ý của các thầy/cô và bạn đọc để luận văn của em được hoàn thiện hơn.
Em trân trọng cảm ơn!

ii


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ...................................................................................... vi
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ............................................................... vii
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .................................................................................................1
2. Phương pháp nghiên cứu.....................................................................................1
3. Đối tượng của đề tài ............................................................................................1
4. Mục tiêu của đề tài ..............................................................................................2
5. Ý nghĩa của đề tài ................................................................................................2
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NG BÍ ...................3
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VÀI NÉT VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA
NHÀ MÁY .............................................................................................................3
1.2. CHU TRÌNH SẢN XUẤT ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
NG BÍ................................................................................................................4
1.3. CHU TRÌNH CỦA HỆ THỐNG THẢI TRO XỈ CỦA NHÀ MÁY ..........7
1.3.1 Chu trình hệ thống thải xỉ đáy lị................................................................9
1.3.2 Chu trình hệ thống thu hồi tro bay .............................................................9
1.3.3 Chu trình hệ thống thải bùn xỉ .................................................................11
1.3.4 Chu trình hệ thống nước tái tuần hoàn .....................................................11
1.4. HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN CHUNG CỦA NHÀ MÁY .....12
1.4.1. Giới thiệu chung về hệ thống DCS .........................................................12

1.4.2. Hệ thống DCS của nhà máy nhiệt điện ng Bí ....................................18
Chương 2. XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO HỆ
THỐNG THẢI XỈ ...................................................................................................31
2.1. PHÂN TÍCH YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CỦA HỆ
THỐNG ................................................................................................................31
2.1.1. Phân tích yêu cầu điều khiển của hệ thống .............................................31
2.1.2. Phân tích yêu cầu giám sát. .....................................................................32
2.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG ..............................................................................34
2.2.1. Lựa chọn giải pháp điều khiển, giám sát và truyền thông ......................34

iii


2.2.2. Lựa chọn hệ thống điều khiển .................................................................37
2.2.3. Xây dựng các đối tượng cho yêu cầu điều khiển và giám sát .................46
2.2.4. Thiết kế các thành phần bộ điều khiển chính ..........................................64
2.2.5. Lựa chọn thiết bị chính cho hệ thống điều khiển : ..................................66
Chương 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRẠM THẢI
XỈ ..............................................................................................................................69
3.1. XÂY DỰNG MƠ HÌNH CỨNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: ................69
3.1.1. Sơ đồ cấu hình của hệ thống điều khiển chính : .....................................69
3.1.2. Thiết kế nguồn cấp chung cho hệ thống điều khiển................................71
3.1.3. Thiết kế cấp nguồn cho các module hệ thống PLC điều khiển trạm vận
hành trạm vận hành chính : ...............................................................................73
3.1.4. Thiết kế cấp nguồn cho các module hệ thống PLC điều khiển trạm vận
hành nhà quạt : ..................................................................................................74
3.1.5. Thiết kế cấp nguồn cho các module của hệ thống điều khiển trạm vận
hành nước ngược : .............................................................................................75
3.1.6. Thiết kế sơ đồ điều khiển đặc trưng ........................................................76
3.1.7. Thiết kế tín hiệu vào ra điển hình của hệ thống điều khiển giám sát một

động cơ trong hệ thống : ...................................................................................77
3.1.8. Thiết kế tín hiệu đầu vào điển hình của module DI cho hệ thống giám sát
điều khiển các van: ............................................................................................78
3.1.9. Sơ đồ tín hiệu đầu ra điển hình của module DO cho hệ thống giám sát
điều khiển các van: ............................................................................................79
3.2. LẬP CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM CỦA HỆ THỐNG ......................80
3.2.1 Lập trình một project................................................................................80
3.2.2 Lập cấu hình cứng cho trạm PLC ............................................................80
3.2.3 Xây dựng cấu hình phần mềm cho hệ thống PLC ...................................80
Chương 4. CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIAO DIỆN VẬN HÀNH ..81
4.1 CHƯƠNG TRÌNH CẤU HÌNH PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG PLC:
...............................................................................................................................81
4.2 CHƯƠNG TRÌNH LOGIC ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG PLC: .....82
4.2.1 Các khối hàm chức năng cho từng nhóm thiết bị ....................................82
4.2.2 Chương trình điều khiển giám sát một van đặc trưng của hệ thống ........83
4.2.3 Chương trình điều khiển giám sát một động cơ đặc trưng của hệ thống .84
4.2.4 Logic cho một giá trị cảnh báo điển hình.................................................85

iv


4.2.5 Logic cho một giá trị tương tự .................................................................85
4.3 GIAO DIỆN VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG THẢI XỈ : ........................86
4.3.1 Giao diện vận hành hệ thống nước cấp ....................................................86
4.3.2 Giao diện vận hành hệ thống thu hồi tro bay ...........................................86
4.3.3 Giao diện vận hành hệ thống thải xỉ đáy lò..............................................87
4.3.4 Giao diện vận hành hệ thống thải bùn xỉ .................................................87
4.4. HỆ THỐNG DIỀU KHIỂN GIAM SAT TRẠM THẢI TRO XỈ ............88
KẾT LUẬN ..............................................................................................................90
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................92

v


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Các module nguồn của họ S7- 300/400 ....................................................42
Bảng 2.2. Các module tín hiệu với họ S7-300 ..........................................................42
Bảng 2.3. Các loại module IM của S7-300/400 ........................................................43
Bảng 2.4. Các dạng truyền thông profibus S7-300/400 ............................................44
Bảng 2.5. Bảng danh mục các thiết bị và thông số cần đưa vào điều khiển .............46
Bảng 2.6. Bảng danh mục các thiết bị cần điều khiển dạng số .................................55
Bảng 2.7.Bảng danh mục các tín hiệu đưa vào liên động điều khiển và cảnh báo ...62
Bảng 2.8. Bảng danh mục lựa chọn các thiết bị chính của hệ thống điều khiển ......65

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1.1. Sơ đồ chu trình sản xuất điện của nhà máy.................................................6
Hình 1.2. Sơ đồ tổng quan hệ thống thải tro xỉ ...........................................................8
Hình 1.3. Mơ hình phân cấp chức năng của một hệ thống điều khiển và giám sát ..12
Hình 1.4. Các cơ cấu chấp hành ................................................................................13
Hình 1.5. Hệ thống tủ điều khiển ..............................................................................13
Hình 1.6.Trung tâm điều khiển giám sát ...................................................................14
Hình 1.7. Cấu trúc điều khiển tập trung ....................................................................15
Hình 1.8. Cấu trúc điều khiển phân tán.....................................................................16
Hình 1.9. Cấu hình cơ bản một hệ điều khiển phân tán ............................................17
Hình 1.10. Cấu trúc phần cứng hệ thống điều khiển DCS SYMPHONY ................18
Hình 1.11. Các module trong tủ HCU và kết nối trong hệ thống điều khiển. ..........23
Hình 1.12. Cấu trúc tuần tự của các sự kiện SOE (sequence of events) ...................25

Hình 1.13. Phương thức kết nối với hệ thống điều khiển khác.................................26
Hình 1.14. Một số thiết bị của hệ thống ....................................................................27
Hình 1.15. Tủ thiết bị của hệ thống ...........................................................................28
Hình 1.16. Khối lắp ghép module (MMU) ...............................................................28
Hình 1.17. Khối Nguồn cấp cho hệ thống.................................................................29
Hình 2.1. Giải pháp điều khiển, giám sát và truyền thơng ........................................36
Hình 2.2. Tổ chức bộ nhớ của CPU ..........................................................................38
Hình 2.3. Hệ thống PLC ............................................................................................41
Hình 2.4. Hoạt động của PLC ...................................................................................45
Hình 3.1. Cấu trúc truyền thơng của trạm vận hành thải xỉ ......................................70
Hình 3.2. Sơ đồ cấp điện chung cho hệ thống điều khiển tại trạm vận hành chính ..71
Hình 3.3. Sơ đồ cấp điện chung cho hệ thống điều khiển tại trạm vận hành nước
ngược .........................................................................................................................72
Hình 3.4. Sơ đồ cấp nguồn cho các module hệ thống điều khiển tại trạm vận hành
điều khiển chính (trạm bơm bùn xỉ) ..........................................................................73
Hình 3.5. Sơ đồ cấp nguồn cho các module hệ thống điều khiển tại trạm vận hành
nhà quạt .....................................................................................................................74
Hình 3.6. Sơ đồ cấp nguồn cho các module hệ thống điều khiển trạm vận hành nước
ngược .........................................................................................................................75
Hình 3.7. Sơ đồ điều khiển giám sát điển hình cho các động cơ của hệ thống.........76
Hình 3.8. Sơ đồ điều khiển giám sát điển hình cho các van của hệ thống ................76

vii


Hình 3.9. Sơ đồ bố trí kết nối tín hiệu vào ra điển hình hệ thống giám sát điều khiển
một thiết bị (Bơm cao áp nhánh A) ...........................................................................77
Hình 3.10. Sơ đồ bố trí tín hiệu đầu vào của module DI cho hệ thống điều khiển
giám sát các van ........................................................................................................78
Hình 3.11. Sơ đồ bố trí tín hiệu đầu ra của module DO cho hệ thống điều khiển

giám sát các van ........................................................................................................79
Hình 4.1. Chương trình cấu hình phần cứng hệ thống PLC .....................................81
Hình 4.2. Các khối logic điều khiển hệ thống PLC ..................................................82
Hình 4.3. Logic điều khiển giám sát một van đặc trưng của hệ thống .....................83
Hình 4.4. Logic điều khiển giám sát một động cơ đặc trưng của hệ thống ..............84
Hình 4.5. Logic cho một giá trị cảnh báo điển hình..................................................85
Hình 4.6. Logic cho một giá trị cảnh báo điển hình..................................................85
Hình 4.7. Giao diện vận hành hệ thống nước cấp .....................................................86
Hình 4.8. Giao diện vận hành hệ thống thu hồi tro bay ............................................86
Hình 4.9. Giao diện vận hành hệ thống thải xỉ đáy lị...............................................87
Hình 4.10. Giao diện vận hành hệ thống thải bùn xỉ ................................................87
Hình 4.11. Tủ hệ thống điều khiển ............................................................................88
Hình 4.12. Bộ điều khiển ..........................................................................................88
Hình 4.13. Tủ ghép nối mở rộng ...............................................................................88
Hình 4.14. Tủ hệ thống SCMS (truyền thơng các trạm lẻ) .......................................89
Hình 4.15. Màn hình giám sát điều khiển chính .......................................................89

viii


MỞ ĐẦU

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Thứ nhất, hiện nay nhu cầu về năng lượng điện ở Việt Nam vẫn tiếp tục tăng.
Để đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ điện, nhiệt điện đốt than đang được ưu tiên lựa
chọn và phát triển vì nguồn nhiên liệu ổn định, chi phí xây dựng thấp và thời gian
xây dựng nhanh hơn so với thủy điện.
Đề tài thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho phần thải xỉ của nhà máy nhiệt
điện đốt than là một đề tài mang tính ứng dụng thực tế, áp dụng những kiến thức đã

được học để xây dựng hệ thống điều khiển tự động nâng cao hiệu quả sản xuất. Đề
tài sẽ là tiền đề để cho các ứng dụng rộng rãi về điều khiển tự động trong sản xuất
hiện nay.
Thứ hai bản thân là một người hoạt động trong ngành sản xuất điện nên cần
nghiên cứu để bổ sung sự hiểu biết về các yêu cầu điều khiển, giám sát của các nhà
máy nhiệt điện. Đồng thời khi thực hiện đề tài cũng có nhiều yêu cầu cần giải quyết
khi nghiên cứu và cũng có điều kiện thuận lợi hơn để hồn thành đề tài.
2. Phương pháp nghiên cứu

• Khảo sát thực tế, thống kê, phân tích và đánh giá thực trạng hệ thống
• Sử dụng kiến thức các mơn học để xây dựng bài tốn giám sát và điều khiển.
• Xây dựng mơ hình thực tế để vận hành, kiểm tra và khẳng định các mục tiêu
đề ra.
3. Đối tượng của đề tài
Đối tượng của đề tài hướng đến là hệ thống điều khiển tự động cho phần thải xỉ
của nhà máy nhiệt điện đốt than.
Nói về đối tượng nghiên cứu hệ thống điều khiển tự động cho phần thải xỉ của
nhà máy nhiệt điện đốt than là một ứng dụng về cơng nghệ có thể áp dụng chung
cho tất cả các nhà máy nhiệt điện đốt than. Nhưng để đối tượng nghiên cứu được cụ
thể hơn thì ở đề tài này em xin được đưa ra một đối tượng nghiên cứu cụ thể là

1


MỞ ĐẦU

“Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều khiển tự động phần thải xỉ cho nhà máy
nhiệt điện đốt than tại nhà máy Nhiệt điện ng Bí thuộc tổ máy 300MW”.
4. Mục tiêu của đề tài
Mục tiêu thứ nhất của đề tài là xây dựng được trạm vận hành thải xỉ cho nhà

máy nhiệt điện đốt than trong đó tích hợp tự động hóa vào hệ thống điều khiển,
giám sát các thông số và thiết bị.
Mục tiêu thứ hai là xây dựng một giải pháp tối ưu về tự điều khiển động hóa và
giám sát các thiết bị, các thơng số cho phần thải xỉ của nhà máy nhiệt điện đốt than.
5. Ý nghĩa của đề tài
Đối với phần tự động hóa cho hệ thống thải xỉ của nhà máy nhiệt điện đốt than
đề tài này sẽ đem lại một giải pháp điều khiển và giám sát hiệu quả, giúp nâng cao
hiệu quả sản xuất, vận hành chính xác và tối ưu.
Khi hệ thống được hồn thành, nó sẽ là cơ sở để căn cứ và đó có thể sử dụng
hay phát triển nâng cao về hệ thống điều khiển tự động cho các thiết kế về tự động
hóa nói chung và hệ thống tự động điều khiển cho hệ thống thải xỉ của nhà máy
nhiệt điện đốt than nói riêng.

2


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

Chương 1
TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NG BÍ

1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VÀI NÉT VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA
NHÀ MÁY
Cơng ty Nhiệt điện ng Bí nằm ở phía nam thành phố ng Bí, nằm sát với
đường quốc lộ 18A cũ. Tổng diện tích của cơng ty là 320.324 m2. Công ty nằm ở
địa phận các phường Quang Trung, Trưng Vương và Bắc Sơn.
Cơng ty nhiệt điện ng Bí (trước kia là nhà máy Nhiệt điện ng Bí) được bắt
đầu khởi công xây dựng vào ngày 19/05/1961 với sự giúp đỡ về kĩ thuật và trang
thiết bị của Liên Xô cũ. Sau hai năm 6 tháng, ngày 26/11/1964 nhà máy hoàn thành
xây dựng đợt 1 và bắt đầu xây dựng đợt 2. Đến ngày 2/9/1964 nhà máy đã đưa thêm

lò hơi số 3 vào hoạt động.
Trong các cuộc chiến tranh phá hoại miền bắc, nhà máy trở thành mục tiêu
chính của các cuộc oanh kích của khơng qn Mỹ. Mặc dù chịu nhiều tổn thất
nhưng cán bộ công nhân viên nhà máy vẫn kiên cường bám trụ sản xuất, đảm bảo
giữ vững dòng điện phục vụ đất nước.
Sau hiệp đinh Paris, nhà máy đã khẩn trương giải quyết các hậu quả của chiến
tranh, vừa đảm bảo sản xuất điện, vừa phục hồi và xây dựng mở rộng. Ngày
15/02/1977 nhà máy đã đưa các bộ thiết bị của đợt 4 vào hoạt động, nâng công suất
lên 153 MW.
Cho đến cuối những năm 80, đầu những năm 90, do trải qua thời gian dài hoạt
động, các lò hơi 1,2,3,4 đã quá cũ, công suất nhỏ và công nghệ lạc hậu. Nhà máy đã
quyết định ngừng hoạt động để tập trung vào đầu tư cải tiến thiết bị và đổi mới công
nghệ các lò hơi 5, 6, 7, 8 các lò hơi này hoạt động cung cấp hơi cho 2 tổ turbin và
máy phát với công suất 110MW.

3


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

Ngồi ra hiện nay đã có thêm một nhà máy mở rộng 1 với công suất 300MW đã
được bàn giao vào tháng 3/2008 và nhà máy Điện ng Bí mở rộng 2 cơng suất
330MW hồn thành bàn giao vào năm tháng 3/2013.
Từ khi thành lập đến nay công ty đã không ngừng lớn mạnh về mọi mặt, tạo
công ăn việc làm cho hơn 1000 lao động trong nhà máy và hàng trăm lao động
thuộc các ngành nghề liên quan. Đời sống của cán bộ công nhân viên trong nhà máy
ngày càng được nâng cao.
Tạo công ăn việc làm cho người lao động bao gồm cán bộ, công nhân ngành
than và công ăn việc làm cho người lao động trong các khu vực của nhà máy với
mức thu nhập cao, ổn định kinh tế xã hội trong vùng.

Phát triển dân sinh, kinh tế vùng, ngành. Làm cơ sở phát triển các ngành kinh
tế khác trong vùng, đặc biệt là ngành than ở vùng mỏ than Vàng Danh. Thêm vào
đó là các ngành dịch vụ khác phục vụ đời sống nhân dân như y tế, văn hóa, giáo
dục,… cũng phát triển theo.
1.2. CHU TRÌNH SẢN XUẤT ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NG
BÍ
Chu trình nhiệt ở nhà máy nhiệt điện là một chu trình khép kín của hơi và nước.
Hơi nước sau khi được sinh công ở tầng cánh cuối Turbine hạ áp được đi xuống
bình ngưng.
Hơi đi vào trong bình ngưng sẽ được trao đổi nhiệt với hệ thống nước tuần hồn
đi trong các ống sẽ làm cho hơi trong bình ngưng tụ lại thành nước.
Nước sau khi ra khỏi bình ngưng sẽ vào đầu hút bơm ngưng và được bơm lên
khử khí qua gia nhiệt hạ áp. Nước qua gia nhiệt hạ áp sẽ được gia nhiệt bằng hơi từ
cửa trích Turbine hạ áp và nhiệt độ của nước tăng lên.
Nước sau khi qua các bình gia nhiệt hạ áp sẽ được đưa đến bình khử khí. ở bình
khử khí nước sẽ được khử các tạp khí có ảnh hưởng đến sự phá huỷ và ăn mòn kim
loại….

4


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

Nước sau khi qua khử khí sẽ đi qua gia nhiệt cao áp ở đây nước được gia nhiệt
một lần nữa để tăng nhiệt độ bằng hơi lấy từ turbine cao áp.
Sau khi đi qua gia nhiệt cao áp nước được đi đến bộ hâm, tại đây tận dụng
nhiệt lượng của khói thốt để tăng nhiệt độ nước lên một cấp nữa trước khi đưa vào
bao hơi.
Nước trong bao hơi được đưa xuống các đường ống sinh hơi, tại đây nước được
đun chuyển tiếp từ nước sang hơi. Hơi được đưa lên bao hơi tạo thành hơi bão hồ

khơ.
Hơi bão hồ khơ này lại tiếp tục được đưa sang bộ quá nhiệt (các bộ quá nhiệt
tận dụng lượng nhiệt của khói thải) tạo thành hơi quá nhiệt đưa sang Turbine cao áp
để sinh công quay Turbine.
Hơi sau khi sinh công ở Turbine cao áp, hơi được đưa trở về lò hơi qua đường
tái nhiệt lạnh. Tại lò hơi, hơi được gia nhiệt đảm bảo thông số nhiệt độ và áp suất và
sẽ được đưa đến Turbine trung áp theo đường tái nhiệt nóng, sau khi sinh cơng tại
Turbine trung áp hơi tiếp tục được đưa đến Turbine hạ áp và sau khi sinh cơng hơi
được thốt về bình ngưng.
Turbine được nối đồng trục với máy phát điện, khi Turbine quay máy phát cũng
quay theo và tạo ra điện năng.

5


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ
Phân ly than

ống
khói
Kho than
Bột
Hệ thống cấp
nhiên liệu

Bộ
Sấy
Khơng
khí

Kho than ngun
Bộ hâm nươc

Cấp
Than
ngun

Nhà xử lý nc

Băng xiên

Băng ngang

Quạt gió

Quạt
Tải
Bột

Máy nghiền

Hố nước thải

Khơng
khí
Lọc
Bụi
Tĩnh
Điện

BZ

Hồ lắng

Quạt khói

Lß
Kho than chính
Mương thải xỉ

Than từ
đường sắt
vào

Hố thải
xỉ
Trạm thải xỉ

Gia nhiệt
cao
Máy

Nhà khử
trùng Clo

Lắng
trong

biến
Tua-bin

Lưới điện

Bơm
tiếp
nước

Máy phát
Điện

Bình khử
khí

Bình
ngưng

Gia nhiệt
hạ áp

Bơm ngưng

Tèng xỉ

Trạm
bơm tuần

Sui nc núng

Sụng Sinh

Kờnh dn nc ly
t Sụng ỏ bạc

Sơng
ng

(Nguồn: Phịng kỹ thuật Cơng ty nhiệt điện ng Bí)

Hình 1.1. Sơ đồ chu trình sản xuất điện của nhà máy

6


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

1.3. CHU TRÌNH CỦA HỆ THỐNG THẢI TRO XỈ CỦA NHÀ MÁY
Sau khi nhiên liệu cháy tạo thành tro xỉ. Dùng công nghệ tải tro xỉ kiểu ướt,
dùng nước để vận chuyển tro xỉ ra bãi thải xỉ. đồng thời được thiết kế hệ thống thu
hồi tro khô để sử dụng làm vật liệu xây dựng. Trong trường hợp không tận dụng
được tro khơ, tồn bộ tro xỉ của nhà máy được đưa tới trạm bơm thải xỉ và vận
chuyển bằng đường ống ra hồ thải xỉ cụ thể như sau:

7


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

(Nguồn: Phịng kỹ thuật Cơng ty nhiệt điện ng Bí)

Hình 1.2. Sơ đồ tổng quan hệ thống thải tro xỉ

8


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

Sau khi nhiên liệu cháy tạo thành tro xỉ được làm lạnh qua nước và đập nát cho
xuống mương thải xỉ dùng bơm tống đẩy, bơm thải hút đưa xỉ trong ống ra hồ chứa
xỉ. Thiết bị gồm có phễu xỉ nằm ở đáy buồng đốt, làm bằng chất không thấm nước
và phễu tro đồng bộ gắn kèm với cửa xả xỉ của thiết bị khử bụi. Hệ thống thu xỉ
được trang bị máy nghiền xỉ để nghiền tro, xỉ theo đúng kích thước, tiện cho việc
bơm đến nơi xử lý và không xảy ra sự cố trong đường ống. sau đó xỉ được chuyển
từ đầu ra máy nghiền bằng bơm phun. Xỉ dưới dạng ướt được vận chuyển bằng
đường ống vào hồ thải xỉ.
Tại nhà máy có hai bãi xỉ:
Bãi xỉ số 1: diện tích hiện có cịn lại là 8ha,và dự kiến sẽ được cải tạo để có
dung tích chứa khoảng 2,1tr m3 sau khi nhà máy mới đi vào hoạt động và đủ chứa
trong 10 năm tới.
Bãi xỉ số 2: (còn gọi là Khe Ngát B): là bãi xỉ dự phịng có dung tích tối đa là
3,4tr m3 dự kiến sử dụng khi bãi xỉ 1 hết sức chứa.
1.3.1 Chu trình hệ thống thải xỉ đáy lị
Hệ thống vận chuyển tro xỉ đáy lò thu nhận tro xỉ đáy lị từ lị hơi và vận chuyển
nó bằng thuỷ lực tới hố thu bùn xỉ. Xỉ đáy lò rơi từ lò hơi vào trong phễu thu được
điền đầy nước và được tích trữ tạm thời ở đó. Nước ở trong phễu thu tro xỉ làm
nguội xỉ và là nhỏ tối thiểu các hạt clanhke. Tro xỉ được thu gom được thải ra khỏi
phễu thu tro xỉ, được nghiền tới kích cỡ hạt để có thể vận chuyển bằng thuỷ lực,
được bơm bằng các bơm Ejector kiểu thuỷ lực thông qua đường ống vận chuyển
riêng biệt đưa tới hố thu bùn xỉ. Công suất vận chuyển tro xỉ trung bình cho phép
thu gom tro xỉ đáy lị được tạo ra trong 1 ca (8 giờ) được thải bỏ trong khoảng thời
gian 1,5 giờ.

1.3.2 Chu trình hệ thống thu hồi tro bay
Hệ thống thu hồi tro bay bao gồm 2 hệ thống phụ làm việc độc lập, được đặt tên
là nhánh A và nhánh B, chúng vận chuyển tro bay bằng chân không thông qua các
đường ống độc lập đưa tới silơ chứa tro bay chung. Tro được tích trữ trong silô

9


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

được thải ra hoặc là bằng thiết bị hồ trộn ẩm đưa vào các xe tải vận chuyển hoặc
dưới dạng bùn đưa vào hố bùn xỉ của trạm bơm thải tro xỉ.
Mỗi hệ thống phụ(A hoặc B) vận chuyển tro bay phục vụ cho việc thu hồi tro
bay ở 4 hàng phễu tro của thiết bị khử bụi tĩnh điện ESP và một hàng các phễu thu
tro bay dưới bộ sấy khơng khí kiểu ống (mỗi hệ thống phục vụ cho 20 phễu thu tro).
Trong thời gian hệ thống vận hành, mỗi hàng trong một hệ thống phụ được thu gom
theo tuần tự, lần lượt từng phễu một, bắt đầu từ phễu xa nhất tính theo đường ống
vận chuyển của hệ thống phụ đó. Các hàng được cách ly ra khỏi đường ống vận
chuyển bằng các van cách ly ASH có cơ cấu chấp hành kiểu xy lanh dùng khí nén.
Hai bộ lọc/thiết bị tách ly được lắp đặt ở phần trên đỉnh của silô tro bay. Mỗi bộ
lọc/thiết bị tách ly được dự định dùng cho một hệ thống vận chuyển tro bay phụ.
Các bộ lọc/tách ly tách tro bay từ dịng khơng khí vận chuyển tro bằng chân khơng.
Một khố khí được lắp đặt giữa mỗi bộ lọc/bộ tách ly và cửa mở đi vào silơ của nó.
Khố khí vận chuyển tro bay từ bộ lọc/bộ tách ly đi vào trong silô mà không làm
gián đoạn việc vận hành liên tục của hệ thống vận chuyển tro bay.
Ba quạt (bơm) chân khơng kiểu thay thế vị trí quay dùng trục cam để tạo ra
dịng khí u cầu phục vụcho việc vận chuyển tro bay từ các phễu thu tro bay của
ESP và bộ sấy khơng khí kiểu ống đưa vào tới silô chứa tro bay. Mỗi một quạt được
được vận hành phục vụ cho một hệ thống phụ vận chuyển tro bay, quạt còn lại được
đặt ở vị trí dự phịng có thể được lựa chọn để phục vụ cho 1 trong 2 hệ thống phụ.

Một bộ lọc thơng khí được lắp đặt trên một đường thốt khí đặt trên đỉnh của
silô dùng để lọc tro bụi đi theo dịng khơng khí thốt ra khỏi silơ khi hệ thống vận
chuyển tro bay làm việc và khi vận hành việc xả silơ.
Một băng chuyền kiểu trọng lực dùng khí nén được đặt trên sàn của silô, được
sử dụng để phân phối đồng đều dịng khí sục tơi lượng tro chứa trong silơ. Dịng
khí này trợ giúp cho dịng tro chảy từ silô tới thiết bị thải tro ra khỏi silơ. Hai quạt
sục silơ cung cấp lượng khí được u cầu. Một làm việc và một dự phòng. Một bộ
gia nhiệt khơng khí được lắp đặt chung trên đường cung cấp khí chính để duy trì

10


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

dịng khơng khí sục tơi tro ln được nóng và khô. Hệ thống sục tơi tro trong silô
được thiết kế để làm việc liên tục.
1.3.3 Chu trình hệ thống thải bùn xỉ
Hệ thống bao gồm hố thu bùn xỉ, các bơm bùn xỉ, các đường ống vận chuyển
tro xỉ tới hồ chứa xỉ, thiết bị hố thu gom nước xả và các thiết bị liên quan khác. Hệ
thống thải tro xỉ thu nhận tro xỉ đáy lò, bùn tro bay và các nguồn vào khác đưa vào
hố thu tro xỉ được đổ đầy nước. Các chất chứa đựng trong hố thu tro xỉ được bơm
liên tục bằng các bơm thải xỉ, thông qua một trong hai đường ống vận chuyển đi tới
hồ chứa xỉ. Nước bổ sung được cung cấp thêm tới hốtro xỉ khi cần thiết để duy trì
mức của hố thu tro xỉ. Nước bổ sung được cung cấp từ các nguồn hoặc là bơm nước
ngược (từ hố thu nước ngược) hoặc là từ các bơm nước bổ sung (hố nước chèn)
1.3.4 Chu trình hệ thống nước tái tuần hoàn
Hệ thống nước tái tuần hoàn của nhà máy nhiệt điện ng Bí mở rộng 300 MW
được thiết kế để hồi ngược nước vận chuyển tro xỉ từ hồ thải xỉ về nhà máy để sử
dụng lại. Trước hết, nước được lọc ở hồ chứa xỉ và được thu gom ở hố thu nước hồi
ngược. Nước này sau đó được bơm tới bể nước cấp (cạnh trạm bơm thải xỉ) và từ đó

nó được bơm tới các hệ thống bao gồm: hệ thống thải tro xỉ đáy lò, hệ thống thải
bùn xỉ và hệ thống thải tro bay. Cho đến khi hồ chứa xỉ được điền đầy để bắt đầu
việc cung cấp nước tới bể nước cấp, thì nước sẽ được bơm từ hố chèn nước đọng tới
bển ước cấp.
Các cặp bơm sau đây là một phần của hệ thống nước tái tuần hồn:

• Các bơm nước ngược – bơm nước từ hố thu nước ngược tới bể nước cấp.
• Các bơm nước bổ sung – bơm nước từ hố chèn tời bển ước cấp.
• Các bơm cao áp và hạ áp – bơm nước từ bể nước cấp đến hệ thống thải tro xỉ.
• Các bơm nước chèn – cung cấp nước phục vụ của nhà máy tới các bơm nước
cao áp, các bơm nước hạ áp và các bơm thải tro xỉ

11


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

• Các bơm hố chất - bổ sung dung dịch sodium hydroxide tới hố thu nước
ngược đề điều chỉnh độ pH của nước khi cần thiết. Các bơm nước cao áp, hạ áp và
các bơm nước chèn được đặt trong trạm bơm thải xỉ.
Các bơm nước ngược và các bơm hoá chất được đặt ở trạm bơm nước ngược.
Các bơm nước bổ sung được đặt ở khu vực hố chèn nước ngưng đọn
1.4. HỆ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN CHUNG CỦA NHÀ MÁY
1.4.1. Giới thiệu chung về hệ thống DCS
a) Mơ hình phân cấp chung của hệ thống DCS:

QL
cơng ty
Đánh giá kết quả, lập kế hoạch sản
xuất, bảo dưỡng, tính toán tối ưu

Giám sát, vận hành, điều
khiển phối hợp, lập báo cáo
Điều khiển điều chỉnh,
bảo vệ
Đo lường, truyền động,
chuyển đổi tín hiệu

Điều hành
sản xuất
Điều khiển giám sát

Cấp điều
khiển q
trình

Điều khiển
Cấp trường
Chấp hành
(Nguồn: HTĐK phân tán, TS. Hồng Minh Sơn)

Hình 1.3. Mơ hình phân cấp chức năng của một hệ thống điều khiển và giám sát
Cấp chấp hành các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường, truyền
động (các cơ cấu chấp hành) và chuyển đổi tín hiệu (chuyển đổi các tín hiệu khơng
điện thành tín hiệu điện như: các transmitter chuyển đổi tín hiệu mức nước, áp suất
thành tín hiệu 4 – 20mA) truyền về hệ thống điều khiển, hoặc chuyển đổi tín hiệu
nhiệt độ thành tín hiệu điện áp mV hoặc điện trở ...

12

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

(Nguồn: Phịng kỹ thuật Cơng ty nhiệt điện ng Bí)

Hình 1.4. Các cơ cấu chấp hành
Cấp điều khiển nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thơng tin từ các cảm
biến, xử lý các thơng tin đó theo một thuật toán nhất định và truyền đạt lại kết quả
xuống các cơ cấu chấp hành. Khi còn điều khiển thủ cơng, nhiệm vụ đó được người
đứng máy trực tiếp đảm nhiệm qua việc theo dõi các công cụ đo lường, sử dụng
kiến thức và kinh nghiệm để thực hiện những thao tác cần thiết như ấn nút đóng/mở
van, điều chỉnh cần gạt, nút xoay ...
Cấp điều khiển là các tủ điều khiển HCU của hệ thống điều khiển DCS, các bộ điều
khiển PLC tại các trạm lẻ: M4,5,6, M7, M10, ....

(Nguồn: Phịng kỹ thuật Cơng ty nhiệt điện ng Bí)

Hình 1.5. Hệ thống tủ điều khiển
Cấp điều khiển giám sát có chức năng giám sát và vận hành một quá trình kỹ
thuật. Khi đa số các chức năng như đo lường, điều khiển điều chỉnh, bảo vệ hệ

13


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

thống được các cấp dưới thực hiện, thì nhiệm vụ của cấp điều khiển giám sát là hỗ
trợ người sử dụng trong việc thao tác, theo dõi, giám sát vận hành và xử lý những
tình huống bất thường.
Các trạm giao diện vận hành MMI đặt tại phòng điều khiển trung tâm và các trạm
lẻ.

(Nguồn: Phịng kỹ thuật Cơng ty nhiệt điện ng Bí)

Hình 1.6.Trung tâm điều khiển giám sát
b) Cấu trúc điều khiển:
Trong các cấu trúc điều khiển tuỳ theo và việc phân bố vào ra, phân bố điều
khiển ta có thể chi ra các loại cấu trúc điều khiển sau:

14


Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ

MTĐK

Phịng điều
khiển trung tâm

I/O
Hiện trường

S

A

S

A

Phân đoạn 2

Phân đoạn 1

S

A

Phân đoạn n

(Nguồn: HTĐK phân tán, TS. Hồng Minh Sơn)

Hình 1.7. Cấu trúc điều khiển tập trung
A: Cơ cấu chấp hành S: Cảm biến
Cấu trúc tập trung như trên thường chỉ thích hợp cho các ứng dụng tự động hố
qui mơ vừa và nhỏ, điều khiển các loại máy móc thiết bị đơn giản, dễ thực hiện và
giá thành thấp. Điểm đáng chú ý ở đây là sự tập trung toàn bộ điều khiển, tức chức
năng xử lý thông tin trong một thiết bị điều khiển duy nhất. Cấu trúc này có những
nhược điểm sau:
- Công việc nối dây phức tạp
- Việc mở rộng hệ thống gặp khó khăn
- Độ tin cậy kém.
• Điều khiển phân tán
Trong đa số các ứng dụng có quy mơ vừa và lớn, phân tán là tính chất cố hữa của
hệ thống. Một dây truyền sản xuất thường được phân chia thành nhiều phân đoạn,
có thể được phân bố tại nhiều vị trí cách xa nhau. Để khắc phục sự phụ thuộc vào

15