z  Đồ án tốt nghiệp Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí Nhà máy Thuỷ điện Thác bà Thiết bị logic khả trình LỜI NÓI ĐẦU Ngày hầu hết tất Nhà máy Xí nghiệp công nghiệp, trang bị hệ thống tự động hoá mức độ cao Các hệ thống nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao xuất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng người lao động khỏi vị trí độc hại Các hệ thống tự động hoá giúp ta theo dõi, giám sát quy trình công nghệ thông qua hệ thống đo lường kiểm tra Các hệ thống tự động hoá thực chức điều chỉnh thông số công nghệ nói riêng điều khiển quy trình công nghệ toàn Xí nghiệp nói chung Hệ thống tự động hoá đảm bảo quy trình công nghệ xảy điều kiện cần thiết bảo đảm nhịp độ sản xuất công đoạn quy trình công nghệ Chất lượng sản phẩm, suất lao động nhà máy xí nghiệp phụ thuộc lớn vào hệ thống tự động hoá Để phát triển sản xuất việc nghiên cứu hoàn thiện quy trình công nghệ ứng dụng công nghệ hướng nghiên cứu không phần quan trọng nâng cao mức độ tự động hoá trình công nghệ Ngày phát triển mạnh mẽ công nghệ vi mạch vi điện tử cho hệ thống tự động, thiết bị đo lường, điều khiển ngày ưu việt có độ tin cậy ngày cao Là người kỹ sư Tự động hoá ta phải biết ứng dụng kỹ thuật công nghệ thiết kế nâng cấp hệ thống tự động công nghệ ngày hoàn thiện Trong khuôn khổ đồ án em nhận đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí Nhà máy Thuỷ điện Thác bà” nhằm ứng dụng công nghệ vào thực tế đảm bảo cho vận hành an toàn, tin cậy lâu dài hệ thống nén khí nói riêng nhà máy nói chung Thiết bị logic khả trình PHẦN I NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM NÉN KHÍ CAO ÁP NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN THÁC BÀ Thiết bị logic khả trình CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN THÁC BÀ I - QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA NHÀ MÁY: - Nhà máy Thuỷ điện Thác bà xây dựng sông chảy thuộc địa phận Thị trấn Thác bà - Huyện Yên bình - Tỉnh Yên bái Nhà máy khởi công xây dựng tháng năm 1964 đến tháng năm 1975 nhà máy xây dựng lắp đặt song hoàn toàn với công xuất phát điện 120MW - Công trình Thuỷ điện Thác bà có nhiệm vụ lớn: + Chống lũ + Phát điện + Phục vụ tưới tiêu + Đảm bảo giao thông đường thuỷ - Hồ chứa nước Nhà máy Thuỷ điện Thác bà có diện tích mặt hồ 124 Km2, dung tích chứa tỷ mét khối - Gian máy gồm tổ máy phát điện máy có công suất 40.000KW, điện áp định mức 10,5 KV, qua máy biến áp tăng áp 10,5/110 KV đưa trạm phân phối - Trải qua 30 năm vận hành đến nhà máy sản xuất 10 tỷ KWh điện cung cấp cho sinh hoạt nghành công nghiệp nước II- CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY: II.1- Các thiết bị nhà máy: * Máy phát điện: - Kiểu CB – 845 / 140 - 44T - Công xuất định mức 47000KVA ( 40000KW) - Điện áp định mức Stato 10,5 KV Thiết bị logic khả trình Máy phát điện có nhiệm vụ biến đổi lượng nước thành thành điện * Máy biến áp lực: - Số lượng máy - Công suất định mức 63.000 KVA - Điện áp định mức 10,5/110 KV Máy biến áp lực có nhiệm vụ tăng áp để truyền tải xa * Trạm phân phối: Trạm phân phối gồm hệ thống máy cắt phân phối có nhiệm vụ đóng cắt phân phối điện hệ thống lưới điện cao áp 110KV - Số lượng máy cắt - Kiểu BBH – 132 – T - Điện áp định mức 132KV - Áp xuất khí nén điều khiển 20 át II.2- Các thiết bị phụ: * Máy điều tốc: Điều chỉnh tốc độ (tần số) máy phát điện * Máy kích thích quay: - Kích thích phụ phát điện áp chiều cung cấp cho máy phát kích thích - Kích thích phát điện áp chiều cung cấp cho máy phát điện * Hệ thống dầu áp lực MHY: Hệ thống dầu áp lực dùng để điều chỉnh cánh hướng nước cánh tua bin tổ máy phát * Hệ thống nâng hạ cửa van: Đóng mở cửa van vận hành sửa chữa, bảo vệ tổ máy có cố * Hệ thống khí nén: Thiết bị logic khả trình - Hệ thống khí nén cao áp cung cấp khí nén cao áp cho máy cắt không khí 110 KV - Hệ thống khí nén hạ áp cung cấp khí nén phục vụ cho chạy bù đồng máy phát dùng sửa chữa vệ sinh Thiết bị logic khả trình III SƠ ĐỒ KHỐI CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ MÁY: ĐKBV H T MF MBA TPP Lưới Điện TBP Hình I.1: Sơ đồ khối công nghệ Nhà máy Chức khối sơ đồ ( hình I.1) H – Hồ chứa T – Tua bin MF – Máy phát TPP – Trạm phân phối ĐKBV – Hệ thống điều khiểnvà bảo vệ TBP – Các thiết bị phụ IV- NHẬN XÉT: - Qua trình tìm hiểu nghiên cứu thiết bị nhà máy trải qua 30 năm vận hành thiết bị già cỗi hỏng hóc thiết bị đồng để thay thế, hệ thống điều khiển nói riêng thiết bị nói chung làm việc tin cậy - Nhà máy cần phải nâng cấp thay số hệ thống điều khiển, thiết bị để đảm bảo cho hoạt động cung cấp điện lâu dài nhà máy Thiết bị logic khả trình CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ TRẠM NÉN KHÍ CAO ÁP I- NHIỆM VỤ TRẠM NÉN KHÍ CAO ÁP (TL - 1): - Trạm nén khí nhà máy đặt cao trình 26,6, gồm có hệ thống cao áp (40Kg/Cm2) hạ áp ( 8Kg/Cm2) - Hệ thống khí cao áp cung cấp cho máy cắt không khí 110KV trạm phân phối ORY, bình áp lực MHY (hệ thống dầu áp lực) tổ máy - Hệ thống nén khí cao áp (hình I.2) gồm có: máy nén khí bình chứa khí 40Kg/Cm2 Khí từ bình chứa đưa đến góp chung cấp khí cho MHY van tay, cấp khí cho máy cắt 110KV van giảm áp từ 40Kg/Cm2 xuống 21Kg/Cm2 - Hai van giảm áp cấp khí cho hệ thống ORY hai tuyến đường ống tới bình chứa áp suất 21Kg/Cm2 máy cắt 110KV - Từ hệ thống 40Kg/Cm2 có van nối liên thông sang hệ thống khí hạ áp 8Kg/Cm2, cần thiết lấy khí từ hệ thống cao áp sang hỗ chợ cho hệ thống hạ áp Việc cung cấp khí hạ áp để nén nước ống xả tổ máy thuỷ lực lúc vận hành chế độ bù đồng II- QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ TRẠM NÉN KHÍ CAO ÁP (TL - 1): - Các thiết bị trạm làm việc hoàn toàn tự động nhờ đồng hồ áp lực có tiếp điểm điện điều khiển Khi thiết bị chong hệ thống làm việc không bình thường báo tín hiệu lên phòng điều khiển Trung tâm - Chế độ làm việc máy nén khí, khoá điều khiển máy đặt vị trí “Tự động”, máy đặt vị trí “Dự phòng” Sau ngày cho chuyển đổi phương thức làm việc ( chuyển đổi luân phiên) Thiết bị logic khả trình - Hai van giảm áp để vị trí “Tự động” tác động mở van áp suất khí hệ thống ORY giảm xuống ≤19Kg/Cm2 đóng van áp suất khí tăng lên 21Kg/Cm2 - Máy nén khí “tự động” làm việc áp suất khí hệ thống 40Kg/Cm2 giảm xuống đến ≤ 37Kg/Cm2 máy “ Dự phòng” làm việc áp suất giảm xuống đến ≤ 35Kg/Cm2 - Máy nén khí tự động ngừng trường hợp: + Áp suất dầu bôi trơn ≤ 0,8Kg/Cm2 ≥ 3Kg/Cm2 + Áp suất khí cấp I ≥ 3Kg/Cm2 + Áp suất khí cấp II ≥ 13Kg/Cm2 + Nhiệt độ dầu bôi trơn ≥ 70oc + Rơ le nhiệt động tác động + Áp tô mát mạch lực điều khiển tác động bảo vệ + Áp lực hệ thống ≥ 40Kg/Cm2 - Các trường hợp báo tín hiệu lên phòng điều khiển trung tâm: + Áp suất khí ORY không bình thường (≤18Kg/Cm2; ≥ 22Kg/Cm2) + Áp suất khí nén bình cao ≥ 41Kg/Cm2 + Máy dự phòng làm việc + Mất nguồn điều khiển + Áp suất dầu bôi trơn cao, thấp + Nhiệt độ dầu bôi trơn cao + Áp suất khí cấp cao Khi có tín hiệu báo cố lên phòng điều khiển trung tâm, người vận hành xuống kiểm tra nguyên nhân cố cờ báo cố - Máy nén khí chạy cưỡng trường hợp: + Chạy nghiệm thu sửa chữa đại tu + Khi cần kiểm tra xác minh vận hành Thiết bị logic khả trình + Khi mạch tự động hư hỏng.trong thời gian trực ban vận hành phải trực trạm nén khí để thao tác chạy máy dừng máy để trì áp suất hệ thống Thiết bị logic khả trình 10 Thiết bị logic khả trình III- CÔNG NGHỆ MÁY NÉN KHÍ CAO ÁP BIII – / 40M (TL - 2): III.1- Sơ đồ tổng quát cụm máy nén khí BIII – / 40M (Hình I.2.a; b): 1- Động nén khí 2- Bánh đà 3- Bầu lọc gió 4- Động quạt gió 5- Dàn làm mát khí đầu 6- Bơm dầu bôi trơn 7- Các te chứa dầu 8- Bình phân ly 9- Xi lanh cấp I 10- Xi lanh cấp II 11- Xi lanh cấp III 12- Van xả an toàn 13- Điều khiển van xả tải 14- Van xả tải III.2-Công nghệ máy nén khí: - Chạy động quạt gió động nén khí, động nén khí truyền động cho xi lanh nén cấp I, cấp II, cấp III - Không khí hút vào xi lanh cấp I qua bầu lọc khí có chứa dầu màng lọc để lọc không khí Xi lanh cấp I nén không khí lên áp suất P = 2,2 ± 0,2 Kg/Cm2, đẩy qua bình phân ly để tách nước qua dàn làm mát ( dàn làm mát làm mát quạt gió) Xi lanh cấp II hút khí nén xi lanh cấp I đưa đến nén lên áp suất P = 10 ± Kg/Cm2 sau qua bình phân ly, qua dàn làm mát đến xi lanh cấp III Xi lanh cấp III hút khí nén xi lanh cấp II đưa đến nén lên áp suất P = 40 Kg/Cm2 sau qua bình phân ly, qua dàn làm mát đưa vào bình chứa -Việc bôi trơn xi lanh pít tông thực bơm dầu áp lực ( dầu chạy tuần hoàn te máy nén khí) Bơm dầu truyền động động nén khí - Quạt gió liên tục chạy trình máy nén khí làm việc - Sau máy nén khí dừng chạy 10 ÷ 15s, áp lực cấp I 1÷1,6 at điều khiển van xả tải điều khiển xả hoàn toàn áp lực cấp II cấp III 11 Thiết bị logic khả trình Hình I.3.a- Sơ đồ tổng quan máy nén khí BIII - 3/40M 12 Thiết bị logic khả trình Hình I.3.b- Sơ đồ tổng quan máy nén khí BIII - 3/40M 13 Thiết bị logic khả trình IV- THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CÁC THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG: IV.1- Thông số máy nén khí (TL - 2): IV.1.a- Máy nén: - Kiểu BIII – / 40M - Số lượng - Số cấp nén cấp + Cấp I : P = 2,2 ± 0,2 Kg/Cm2 + Cấp II : P = 10 ± 12 Kg/Cm2 + Cấp III: P = 40 Kg/Cm2 - Công suất máy nén 37 KW - Áp suất mở van an toàn: + Cấp I – 3Kg/ Cm2 + Cấp II – 14Kg/ Cm2 + Cấp III – 46Kg/ Cm2 - Áp suất dầu bôi trơn 0,8 ÷ 3Kg/Cm2 - Nhiệt độ cho phép dầu te 10 ÷ 70oc IV.1.b- Động nén khí: - Số lượng - Kiểu AO2 - 91 – 6T - Công suất định mức 40KW - Điện áp định mức 220/380VAC - Dòng điện định mức 123/71,5A - Tần số định mức 50Hz - Tốc độ định mức 980 Vòng/phút 14 Thiết bị logic khả trình IV.1.c- Động quạt gió: - Số lượng - Kiểu AO2 – 31 – - Công suất 2,2KW - Điện áp định mức 220/380VAC - Tần số 50Hz - Tốc độ 1450 Vòng/phút - Đường khính quạt 800mm - Lưu lượng quạt 19000m2/h IV.2- Thông số bình chứa khí cao áp: - Kiểu BIII – / 40 - Số lượng bình - Dung tích chứa bình 5m3 - Áp suất làm việc 40 Kg/Cm2 - Áp suất thử 50 Kg/Cm2 - Áp suất xả van an toàn 43 Kg/Cm2 - Nhiệt độ cho phép làm việc - 40 ÷ 100oc IV.3- Thông số van giảm áp: - Kiểu ∃ΠK – 19 - Số lượng - Áp xuất khí nén phía cao áp 36 ÷ 40 Kg/Cm2 - Áp suất khí nén phía hạ áp 19 ÷ 21 Kg/Cm2 - Khả truyền khí 55m3/phút - Tần số làm việc cho phép 20 lần/phút - Điện áp cuận van 220VDC - Dòng điện chuyển đổi tiếp điểm 12,5A 15 Thiết bị logic khả trình IV.4- Thông số trang thiết bị mạch điều khiển: IV.4.a Áp tô mát: * Áp tô mát phân đoạn: - Kiểu T I I Π - 313417 - Số lượng - Dòng định mức 500A * Áp tô mát lực máy nén khí - Kiểu 1I I Π A – 334 - Số lượng - Dòng định mức 120A - Điện áp định mức 220 ÷ 500V - Bảo vệ nhiệt 150A - Bảo vệ cắt nhanh 840A * Áp tô mát quạt gió: - Kiểu AΠ - 50T – 3MT - Số lượng - Dòng định mức 6,4A - Điện áp định mức 220 ÷ 500VAC *Áp tô mát mạch điều khiển: - Kiểu AΠ - 50T – 3MT - Số lượng IV.4.b- Công tắc tơ khởi động từ: * Công tắc tơ khống chế động nén khí (ΠMK): - Kiểu ΠA 512 – T - Số lượng - Dòng định mức 110A - Cuận dây điện từ 220VAC 16 Thiết bị logic khả trình * Khởi động từ khống chế quạt gió (ΠMB): - Kiểu ΠME – 211T - Số lượng - Cuận dây điện từ 220VAC * Công tắc tơ khống chế van giảm áp (∃ΠK): - Kiểu Π 214 – T - Số lượng - Dòng định mức 19A - Cuận dây điện từ 220VDC IV.4.c- Rơ le điện từ: * Rơ le thời gian PB: - Kiểu BC – 10 – 31 – T - T = ÷ 60s - Điện áp cuận dây 220VAC - Số lượng * Rơ le trung gian PΠ, PZ - Kiểu PΠ - 251 – T - Điện áp cuận dây 220VAC - Số lượng 13 * Rơ le cờ: - Kiểu PY – 21 – T - Điện áp cuận dây 220VAC - Số lượng 16 IV.4.d- Đồng hồ áp lực có tiếp điểm điện: * Đồng hồ áp lực ÷ Kg/Cm2: - Kiểu ∃KM – 1YT – H - Cấp xác 1,5 17 Thiết bị logic khả trình - Số lượng * Đồng hồ áp lực ÷ 25 Kg/Cm2: - Kiểu ∃KM – 1YT – Π - Cấp xác 1,5 - Số lượng * Đồng hồ áp lực ÷ 60 Kg/Cm2: - Kiểu ∃KM – 1YT – - Cấp xác 1,5 - Số lượng IV.4.e- Đồng hồ nhiệt độ có tiếp điểm điện: - Kiểu TΠCK - Cấp xác 2,5 - Số lượng IV.4.f- Khoá điều khiển: * khoá điều khiển vị trí đặt chế độ chạy máy ( 1KY): - Kiểu KΦT – 7777 /Π I I – 8C - Số lượng * khoá điều khiển vị trí ( 2KY, 3KY): - Kiểu KΦT – 1155 /Π I I – C - Số lượng V- YÊU CẦU ĐIỀU KHIỂN: - Duy trì áp lực bình chứa khoảng 37 ÷ 40 Kg/Cm2 + Áp suất giảm xuống ≤37 Kg/Cm2 phải chạy máy “tự động” + Áp suất giảm xuống ≤35 Kg/Cm2 phải chạy máy “dự phòng + Áp suất tăng đến ≥40 Kg/Cm2 phải dừng máy - Máy nén khí làm việc theo chế độ vận hành : “Tự động”, 18 Thiết bị logic khả trình “ Dự phòng”, “ Bằng tay”, “ Cắt” - Đảm bảo yêu cầu bảo vệ công nghệ: + Bảo vệ tải động + Bảo vệ áp suất cấp nén cao + Bảo vệ áp suất dầu bôi trơn cao, thấp + Bảo vệ nhiệt độ dầu bôi trơn cao - Báo tín hiệu có cố hệ thống: + Báo tín hiệu áp suất hệ thống không bình thường ( Cao, thấp) + Các rơ le cờ báo nguyên nhân cố +Các cố có tín hiệu báo trung lên phòng điều khiển trung tâm - Đảm bảo cung cấp khí cho hệ thống OPY khoảng áp suất làm việc cho phép 19 ÷ 21 Kg/Cm2 19 ... thuật công nghệ thiết kế nâng cấp hệ thống tự động công nghệ ngày hoàn thiện Trong khuôn khổ đồ án em nhận đề tài Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển máy nén khí Nhà máy Thuỷ điện Thác bà nhằm ứng... CAO ÁP NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN THÁC BÀ Thiết bị logic khả trình CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY THUỶ ĐIỆN THÁC BÀ I - QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH VÀ PHÁT TRIỂN CỦA NHÀ MÁY: - Nhà máy Thuỷ điện Thác bà xây dựng... nghệ vào thực tế đảm bảo cho vận hành an toàn, tin cậy lâu dài hệ thống nén khí nói riêng nhà máy nói chung Thiết bị logic khả trình PHẦN I NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRẠM NÉN KHÍ CAO ÁP NHÀ