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

i
..

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 HĨA

Thái Ngun - 2014

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

ii

LỜI NĨI ĐẦU
Tự động hố đóng vai trị 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 cơng 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 cịn 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 tịi 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 tơi đã nhận đƣợc sự giúp đỡ nhiệt tình của các
thầy, cơ 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 hồn thành mang tính khoa học cao. Tơi 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 cịn hạn chế nên đề tài
khó tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy,
cơ giáo để tơi tiếp tục nghiên cứu, hồn thiện hơn nữa trong q trình cơng tác sau này.
Học viên

Đào Hồng Cẩm Mơ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

iii

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 tồn bộ nội dung trong luận văn do tơi 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 tơi hồn tồn chịu trách nhiệm.
Tác giả luận văn

Đào Hồng Cẩm Mơ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

iv

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.
2.
3.

Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................................... 1
Mục tiêu của luận văn............................................................................................. 2

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. MƠ TẢ TĨAN 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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

v
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 MƠ PHỎNG TRÊN
MATLAB-SIMULINK ............................................................................................ 41
3.2.1.
Cấu trúc mơ 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.
3.3.3.

Giới thiệu về mơ hình thực nghiệm ...................................................... 45
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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
TÊN CÁC HÌNH VẼ………………………..…………..…..…………….….TRANG
Hình 1.1: Sơ đồ vịng tuần hồn kín hơi nƣớc trong nhà máy nhiệt điện ...................... 4
Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo của lị hơi có bao hơi .............................................................. 6
Hình 1.3: Sơ đồ bố trí bộ q nhiệt .............................................................................. 14
Hình 1.5: Bố trí bộ giảm ơn ở đầu vào ......................................................................... 15
Hình 1.4: Bố trí bộ giảm ơn ở cuối ............................................................................... 15
Hình 1.6 : Giảm ơn 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 q 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 vịng của hệ thống điều khiển q 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 mơ phỏng hệ thống điều khiển nhiệt lị hơi ................................... 41
Hình 3.5a: Kết quả mơ phỏng hệ thống điều khiển nhiệt lị hơi khi khơng có nhiễu ... 41
Hình 3.5b: Kết quả mơ phỏng hệ thống điều khiển nhiệt cho lị 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 lị hơi ........................... 44
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

vii
Hình 3.11: Kết quả thí nghiệm hệ thống điều khiển nhiệt cho lị 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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

viii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Tên các bảng

Trang

Bảng 1: Các bộ phận chính của lị hơi

7

Bảng 2: Các thiết bị phịng 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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

1

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 trị then
chốt trong q 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 q
trình nhiệt đóng một vai trị chủ yếu. Các q 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 khơng 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 thơng số của cơng 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 khơng thể thực
hiện đƣợc ở chế độ bình thƣờng. Do đó vấn đề điều chỉnh các thơng số của quá trình
nhiệt trong nhà máy là hết sức quan trọng.
Với sự phát triển của cơng 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 tốn 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 cơng ty Yamaha.
Đồng thời nhằm đóng góp thiết thực cho cơng cuộc cơng 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 cịn cần phải nghiên cứu nhằm cải thiện
chất lƣợng điều khiển, điển hình là áp dụng bộ điều khiển mờ lai.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

2
Từ yêu cầu của thực tiễn đòi hỏi nâng cao chất lƣợng q trình điều khiển cộng
với sự tìm tịi 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 mơ
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 mơ phỏng cịn 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 lị hơi của nhà máy nhiệt điện
Chƣơng 2: Mơ tả tốn học cho đối tƣợng nhiệt độ trong lị 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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

3
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 thơng 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 ngun tử, ngồi ra
cịn khai thác các nguồn năng lƣợng khác để sản xuất điện năng nhƣ nguồn năng
lƣợng mặt trời, sức gió nhƣng với quy mơ nhỏ hơn.
Hiện nay trên thế giới và ở cả nƣớc ta các nhà máy nhiệt điện vẫn tiếp tục đƣợc
xây dựng và khơng 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 hịa) 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
Khơng khí ngồi 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 cơng. Tuabin
quay làm quay máy phát điện và ở đầu cực của máy phát ta cũng thu đƣợc năng lƣợng
dƣới dạng điện năng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

4
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 mịn 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 đi lị rồi vào
bao hơi.
Nƣớc ở bao hơi theo vịng 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 hịa ẩm, phía dƣới là nƣớc ngƣng.
Hơi bão hịa ẩm trong bao hơi khơng 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, cịn hơi nƣớc
là mơi chất trung gian đƣợc biến đổi theo một vịng tuần hồn kín.
Nƣớc

Hơi

Sinh
cơng

Điện
năng

Hơi ngƣng
tụ

Hình 1.1: Sơ đồ vịng tuần hồn kín hơi nước trong nhà máy nhiệt điện

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

5
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. Lị 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 thơng thƣờng lên nhiệt độ cao hoặc nhiệt độ sơi, biến
thành hơi bão hịa hoặc hơi q nhiệt.
Q trình truyền nhiệt từ sản phẩm cháy cho mơi 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 mơi trƣờng, mơi chất tham gia và phụ thuộc vào hình dạng
của lị hơi và các thiết bị có trong lị hơi.
Bảng 1: Các bộ phận chính của lị hơi
Ký
hiệu

Tên bộ phận

Ký
hiệu

1

Buồng đốt nhiên liệu

12

Quạt gió

2

Bơm cấp

13

Thùng nghiền than

3

Bộ hâm nóng nước

14

Bộ sấy khơng khí

4

Đường ống dẫn nước vào bao hơi (balơng)

15

Vịi 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
vịng tuần hồn tự nhiên của nước và hơi

19

Quạt

9

Đường ống dẫn hơi bão hoà tới bộ quá
nhiệt

20

Ống khói

10

Bộ q nhiệt

21

Phễu đựng tro bay

11

Van hơi chính đặt trên đường ống dẫn hơi tới
turbine

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

Tên bộ phận

/>

6

Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo của lị hơi có bao hơi

Trên hình 1.2 là lị 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, cơng suất của lị tƣơng
đối lớn. Lị hơi gồm các bộ phận chính nhƣ bảng 1.1
- Các thơng số cơ bản của lị 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.
+ Thơng số hơi: với lị sản xuất hơi quá nhiệt đó là áp suất, nhiệt độ của hơi
sau bộ quá nhiệt, còn với lò sản xuất hơi bão hịa 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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

7
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.

Di ii

Hiệu suất thơ:

tb

Qhi
B.Qtlv

Hiệu suất tinh:

tn

Qhi qtd
100%
B.Qtlv

B.Qtlv

100%

Trong đó:
Qhi – nhiệt lƣợng hữu ích, là nhiệt lƣợng đã sản xuất ra D kg hơi với độ tăng
entanpi là i.
Qtd – lƣợng nhiệt tự dùng cho bản thân lò hơi
B – lƣợng nhiên liệu tiêu thụ
Qtlv – nhiệt trị thấp làm việc, tức là nhiệt lƣợng tỏa ra khi đốt cháy hoàn toàn 1kg
hoặc 1m3 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 lị hơi là một cơng việc thao tác điều khiển phức tạp. Q trình vận
hành lị hơi khơng tách khỏi q trình vận hành chung tồn 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 lị tƣơng ứng.
Nhiệm vụ của cơng 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 lị hơi khơng để xảy ra sự cố mà cịn phải bảo đảm lị 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 khơng 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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

8
Ví dụ: giới hạn cho phép về độ thay đổi của nhiệt độ hơi quá nhiệt ở các lò trung
áp là

150C. Lị 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 lị hơi chủ yếu tập trung vào vấn đề điều khiển tự động các q
trình trong lị 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-khơng khí, phụ tải-khói thải, phụ tảimức nƣớc bao hơi và phụ tải-xả liên tục.
Do nhiệt độ hơi quá nhiệt phụ thuộc rất ít đến phụ tải lị 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 tồn của lị hơi cũng
nhƣ hiệu suất của nhà máy. Nhiệm vụ của việc điều chỉnh quá trình cháy là:
+ Đảm bảo thơng 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 khơng khí thừa kinh tế phù hợp với từng loại nhiên liệu.
+ Đảm bảo chế độ thơng 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 khơng khí-nhiên
liệu, chế độ vận hành của lị hơi, chế độ cấp khơng khí.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

9
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
khơng 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
khơng khí để điều chỉnh lƣợng khơng 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 lị 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 lị có nhiều ngun nhân nhƣ: sự thay đổi độ ẩm và

nhiệt trị của than, nhiệt độ nƣớc cấp, độ lọt khơng 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 lị 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 khơng 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
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

10
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 lị tăng thì mức nƣớc
trong bao hơi cũng tăng.
+ Q trình cháy: khi lƣợng nhiệt cấp cho lị hơi thay đổi thì mức nƣớc trong
bao hơi cũng thay đổi theo.
Khi lị 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 lị 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 lị 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 lị. Thơng thƣờng sử
dụng ba sơ đồ là sơ đồ một tín hiệu, hai tín hiệu và ba tín hiệu.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

11
- Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt
Nhiệt độ hơi quá nhiệt là một trong số những chỉ tiêu cơ bản của lị hơi. Trong
q trình làm việc của lị nó khơng đƣợc giữ cố định mà ln 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
+100C và -150C.
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 q nhiệt cũng khơng 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.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

12
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 trị 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 oC
thì bộ cảm biến nhiệt độ này và đƣa tới bộ điều chỉnh và so sánh với giá trị đặt là
535±5 oC 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 ơn vào phun hồ 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 khơng, thì q 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 lị
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: 6oC. 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 259oC bằng nhiệt độ nƣớc cấp.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

13
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 ơn. 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 ơn để duy trì nhiệt độ hơi chính sau lị 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 q nhiệt đồng đều trƣớc khi vào tuabin và tránh giãn
nở ống.
Vì bộ quá nhiệt có 3 cấp với 4 van phun giảm ơn 1 khối, khơng làm mất tính tổng
qt, 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 khơng có sự điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt thì nhiệt độ hơi quá
nhiệt sẽ lớn hơn nhiệt độ u cầu, do đó q trình điều chỉnh thực chất là giảm nhiệt
độ hơi quá nhiệt xuống. Vì vậy ngƣời ta dùng các bộ giảm ơn để điều chỉnh nhiệt độ
hơi quá nhiệt.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

14

Hình 1.3: Sơ đồ bố trí bộ q nhiệt

- Phƣơng pháp bố trí
+ Khi đặt bộ giảm ơn 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 qn tính của q trình điều chỉnh lớn, gây ra chậm trễ, suy ra chất lƣợng q
trình điều chỉnh khơng 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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

15
+ Ở nhà máy Phả Lại 2 dùng nhiều bộ giảm ơn.

Hình 1.4: Bố trí bộ giảm ơn ở cuối

Hình 1.5: Bố trí bộ giảm ơn ở đầu
vào

c. Phân loại

Hình 1.6 : Giảm ôn bề mặt

- 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 ÷ 20oC suy ra
∆W=30 ÷ 40% W. Qn tính q trình điều chỉnh lớn, chất lƣợng điều chỉnh kém.
- Giảm ơn hỗn hợp
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

16
Thƣờng phun 5 ÷ 6% Dmax điều chỉnh đƣợc T= 50 ÷ 60oC (vịng 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 khơng đủ đƣa nƣớc vào thì sử dụng các bơm phụ (thƣờng chiếm 10%
so với cơng suất cực đại của lị).
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 5410C) 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 khơng 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 q nhiệt, ví dụ nhƣ: thay đổi phụ tải
lị 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 khơng 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 lị 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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

17
D thay đổi (tăng) suy ra nhiệt độ hơi quá nhiệt thay đổi (tăng) (nếu bộ quá nhiệt
đối lƣu hoàn tồn).
Cịn ở bộ q nhiệt bức xạ hồn tồn 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.

Hình 1.7 : Ảnh hưởng phụ tải đến nhiệt độ hơi quá nhiệt

Ảnh hƣởng của sự bám cáu xỉ đến nhiệt độ hơi q nhiệt.
Có đóng xỉ thì nhiệt độ hơi q nhiệt tăng.
Ảnh hƣởng của nhiệt độ nƣớc cấp.
Nhiệt độ nƣớc cấp giảm thì D giảm nếu cƣờng độ hấp thụ bộ q nhiệt khơng đổi

thì nhiệt độ hơi q nhiệt giảm.
Ảnh hƣởng của hệ số khơng 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 q nhiệt nhỏ.
Than thơ 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.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>