Báo cáo môn Tự động hóa quá trình nhiệt - Đề tài: Tự động hóa trong tuabin hơi

BÁO CÁO MÔN HỌC TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH NHIỆT 
ĐỀ TÀI : 
 TỰ ĐỘNG HÓA TRONG TUABIN HƠI 
GVHD : Ts. ĐẶNG THÀNH TRUNG 
SVTH : 	 MSSV 
 Lê Anh Tuấn 09113053 
Đỗ Ngọc Lập 09113018 
Bùi Văn Tuyên 09113073 
Trần Cao Viên 09113054 
Nguyễn Lê Phát Đạt 09113008 
Lê Hòa Lộc	 09113020 
Nguyễn Văn Cam 09113002 
Huỳnh Minh Quốc 09113030 
NỘI DUNG CHÍNH 
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 
II. TỔNG QUAN VỀ TUABIN HƠI 
III. TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
IV. KẾT LUẬN 
V. MỘT SỐ CLIP VỀ TUABIN HƠI 
VI. HỎI - ĐÁP 
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 
	   Tuabin hơi nước đầu tiên xuất hiện đầu thế kỉ XIX .Những người đầu tiên chế tạo ra tuabin hơi nước là Gútav Laval (người  Thuỵ Sỹ) va Charles Parsons (Anh).Năm 1883 Laval đã chế tạo ra tuabin xung lực một tầng với những ống phun to dần, công suất của loại tuabin này nhỏ . Tuabin này được chế tạo theo nguyên lý này tức là trong tuabin quá trình bành trương hơi chỉ xảy ra trong dãy cánh tĩnh được gọi là tuabib xung lực. 
	 Vào năm 1884 kỹ sư người Anh Ch ar l es Parsons đã chể tạo ra tuabin nhiều tầng. Mỗi tầng gồm một dãy ống phun và một dãy cánh động , trong đò hơi bành trướng từ tầng này tới tầng khác . Tuabin loại này hơi không chỉ bành trướng trong dãy cánh động mà còn bành trướng trong dãy cánh tĩnh gọi là tuabin phản lực.Năm 1912 tuabin hướng trục đầu tiên do hai an hem người Thụy Điển Iustre chế tạo . 
I. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN 
TUABIN HƠI ? 
Khái niệm chung 
Tuabin hơi là một động cơ nhiệt biến đổi nhiệt năng của hơi thành cơ năng quay rôto tuabin 
Tầng tuốc bin gồm hai bộ phận chính là kênh vòi phun 4 (lưới phun); cánh tuốc bin 3 gắn trên đĩa 2 và chuyển động quay cùng với trục 1 . ( Tập hợp tất cả các tầng của tuabin gọi là bộ phận dòng của tuabin) 
PHÂN LỌAI TUABIN 
Theo mục đích sử dụng: Tuabin năng lượng, Tuabin công nghiệp, Tuabin phụ trợ 
Theo tích chất quá trình nhiệt : Tuabin ngưng hơi, Tuabin cấp nhiệt (tuabin đối áp và tuabin trích hơi điều chỉnh) 
Theo thông số sử dụng : Tuabin áp suất chưa tới giới hạn và tuabin áp suât trên tới hạn. 
Theo số giờ sử dụng: Tuabin phủ đáy (cơ sở) làm việc >5000h/năm; tuabin phủ nửa đỉnh; tuabin phủ đỉnh làm việc <2000h/năm 
Theo đặc điểm cấu trúc: Tuabin 1 xilanh; Tuabin 1 trục; Tuabin 2 trục. 
PHÂN LỌAI TUABIN 
KÍ HIỆU CHO TUABIN 
K- tuốc bin ngưng hơi; P- tuốc bin đối áp; П - tuốc bin cấp nhiệt có trích hơi điều chỉnh công nghiệp áp suất 0,4- 4,0 MPa; T- tuốc bin cấp nhiệt có trích hơi điều chỉnh cấp nhiệt với áp suất 0,07 - 0,24 MPa; ПT - tuốc bin cấp nhiệt có trích hơi điều chỉnh công nghiệp và cấp nhiệt và cho hơi qua thiết bị ngưng hơi. ПP- tuốc bin đối áp và trích hơi công nghiệp. 
Số thứ nhất ngay sau chữ cái chỉ công suất định mức của tuốc bin tính theo MW. Ngoài công suất định mức muốn chỉ công suất tối đa (Max) thì viết giá trị lớn nhất này sau dấu gạch chéo. 
Số tiếp theo cho biết áp suất định mức của hơi trước khi vào tuốc bin, tính bằng kG/cm2. Với tuốc bin có trích hơi công nghiệp điều chỉnh và đối áp thì sử dụng gạch chéo, só trước gạch chéo là áp suất hơi định mức trước tuốc bin và sau gạch chéo là áp suất trích hay đối áp, tính bằng kG/cm2. 
KÍ HIỆU CHO TUABIN 
K-300-240 
Tuốc bin ngưng hơi 
Công suất định mức MW 
Áp suất ban đầu định mức 240 kG/cm2 
T-100/120-130-3 
Công suất lớn nhất 120 MW 
Áp suất hơi ban đầu định mức 130 kG/cm2 
Phiên bản thứ ba của nhà máy 
Công suất định mức MW 
VÍ DỤ: 
Tuốc bin cấp nhiệt với trích hơi điều chỉnh cấp nhiệt 
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
	sau khi ra khỏi bộ qúa nhiệt của lò hơi, hơi được đưa qua van điều chỉnh vào tuabin. Để biến nhiệt năng của dòng hơi thành động năng, người ta cho dòng hơi đi qua các rãnh có hình dáng đặc biệt, gọi là ống phun. Khi đi qua ống phun , áp suất và nhiệt độ dòng hơi giảm xuống, tốc độ dòng hơi tăng lên đến C1, nhiệt năng biến thành động năng. 
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
	 Ra khỏi ống phun, dòng hơi có động năng lớn đi vào cánh động, khi dòng hơi ngoặt hướng theo các rãnh cong của cánh động, sẽ sinh ra một lực ly tâm tác dụng lên cánh động, biến động năng của dòng hơi thành công đẩy cánh động quay. Vì cánh động được gắn trên bánh động và bánh động được gắn trên trục tuabin, tức là bánh động và trục tuabin cùng quay 
	 Hơi ra khỏi cánh động sẽ mất động năng nên tốc độ giảm xuống đến C2 và được dẫn ra theo ống thoát hơi. Hơi này sẽ được đưa tới bình ngưng để biến hơi thành nước sau đó được bơm nước cấp đưa tới lò hơi. 
NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 
TỰ ĐỘNG HÓA LÀ GÌ? 
	 Tự động hóa : là việc sử dụng các hệ thống kiểm soát như máy tính để kiểm soát máy móc thiết bị công nghiệp và quy trình sản xuất, giảm bớt sự cần thiết phải can thiệp của con người. Trong phạm vi điều chỉnh của công nghiệp hóa, tự động hóa là một bước kế tiếp của cơ giới hoá. Trong khi cơ giới hoá mang lại cho con người khả năng vận hành máy móc thiết bị để giúp cho các cơ cấu vật lý hoạt động theo yêu cầu công việc, thì tự động hóa lại làm giảm thiểu rất nhiều nhu cầu về sự giám sát cần thiết cũng như trí tuệ của con người. Các quy trình và hệ thống đều có thể được tự động hoá. 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
	 Phần cơ của hệ thống điều chỉnh được hiện đại hóa không phải bao giờ cũng là cơ bản và kinh nghiệm tích lũy được trong hoạt động của các bộ phận không phải bao giờ cũng được áp dụng triệt để 
	Cụ thể như việc hiện đại hóa TH bằng việc lắp đặt bộ biến đổi điện - cơ cho bộ truyền động trực tiếp của servomotor kiểu ngăn kéo thuộc các van điều chỉnh của xilanh cao áp - xilanh trung áp 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
Rất nhiều đơn vị hiện đang tiến hành tự động hóa hệ thống điều chỉnh các tuabin hơi (TH), 
Mục tiêu của việc tự động hóa là khắc phục các khiếm khuyết trong hoạt động của các bộ phận và nâng cao tính kinh tế của TH 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
	 Thay thế bộ điều chỉnh tốc độ kiểu cơ khí sang điện tử nhưng vẫn giữ nguyên bộ biến đổi điện - thủy lực chung thì cho dù các đặc tính của bộ biến đổi điện - cơ khí có hoàn thiện đi chăng nữa, vẫn không thể đạt hiệu quả cần thiết cho việc tuyến tính hóa đặc tính tĩnh “tần số quay - công suất” 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
Có hai phương hướng thiết kế các servomotor điện - thủy lực 
	 Phương án thứ nhất: Bộ biến đổi điện - cơ khí liên hệ về mặt cơ khí với ngăn kéo (van trượt) cắt của servomotor bị động. 
 	Phương án thứ hai: Bộ biến đổi điện - cơ khí là bộ phận hợp thành của bộ biến đổi điện - thủy lực - tổng hợp (BĐĐTL-TH), tác động lên ngăn kéo cắt của servomotor bằng thủy lực. 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
	Cả hai phương án có thể được thực hiện với các đặc tuyến động lực khác nhau của bộ biến đổi điện - cơ khí. Ứng lực hoán vị càng lớn của bộ biến đổi điện - cơ khí có thể chỉ trong từng trường hợp đơn giản hóa đáng kể kết cấu của nó. Đồng thời cả hai phương án đó đều mặc định việc ứng dụng bộ cảm biến vị trí của servomotor làm mạch liên hệ ngược (mạch phản hồi). 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
	 Tín hiệu từ bộ biến đổi điện - cơ khí và áp suất dầu từ đường bảo vệ tuabin được biến đổi thành áp suất thay đổi điều khiển ngắn kéo của servomotor) khi có mạch liên hệ ngược điện tử theo vị trí của servomotor cho phép thực hiện servomotor điều chỉnh, servomotor này có thể được bố trí không chỉ thẳng đứng, mà cả nằm ngang, và nói chung với bất kỳ độ dốc nào . 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
	 Việc sử dụng servomotor đó cho van stop đã cho phép Nhà máy Cơ khí thực hiện đối với TH thế hệ mới các khối phân phối hơi với van stop nằm ngang và một hoặc hai van điều chỉnh đặt đứng. Điều đó đơn giản hóa đáng kể bản thân các khối phân phối hơi và việc xếp đặt tuabin. 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
	Hiện nay, khi tất cả những vấn đề đó đã được nghiên cứu kỹ lưỡng, hoàn toàn hợp lý để tiếp tục phát huy bước sau: sử dụng các servomotor tương tự, nhưng với liên hệ ngược điện tử cho các van điều chỉnh, các van này cũng có thể bố trí nằm ngang hoặc nghiêng một góc bất kỳ. 
	Những khối đó (thí dụ từ một van điều chỉnh về van stop) sẽ cho phép giảm đáng kể tổn thất áp suất trong toàn bộ hệ thống phân phối hơi, đặt các van gần xilanh hơn, đơn giản hóa phương pháp sấy các đường ống hơi khi khởi động tuabin và thao tác các van trong quá trình vận hành. 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
	Khả năng sắp xếp các khối van đó sẽ cho phép hiện đại hóa triệt để các hệ thống phân phối hơi của các TH K-300-240, K-800-240, v.v., trong đó chiều dài của các ống giữa các van thuộc xilanh cao áp và xilanh là đáng kể (hằng số thời gian của thể tích hơi khoảng 0,2 - 0,3 s khi sử dụng các khối van và tới 0,6 s khi các van stop được đặt riêng rẽ). 
	Để nâng cao độ tin cậy vận hành khi đặt bộ BĐĐC trực tiếp lên ngăn kéo của servomotor nhất thiết phải đưa vào sơ đồ điều chỉnh các tín hiệu phản hồi (liên hệ ngược) từ các bộ cảm biến vị trí các servomotor của các van điều chỉnh (đôi khi của chính ngăn kéo) trong khi đó các chỉ số của các bộ cảm biến trở nên tới hạn xét trên quan điểm về độ tin cậy của bộ điều chỉnh 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
	 BĐĐTL-TH và servomotor có phản hồi cơ khí lên ngăn kéo của nó, việc sử dụng bộ cảm biến vị trí có thể chỉ giới hạn trong các nhiệm vụ về thông tin và hiệu chỉnh, nghĩa là không đưa tín hiệu của nó vào mạch điều chỉnh hoặc có đưa vào nhưng với chức năng hiệu chỉnh hạn chế. 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
	 Bộ khuếch đại servo được sử dụng để quay motor, đồng thời đảm bảo khống chế tốc độ và mômen xoắn cũng như để khống chế số vòng quay và thời gian quay. Chuyển động quay biến thành chuyển động tuyến tính nhờ cơ cấu trục vít bánh răng hành tinh được lồng ghép vào bộ truyền động tuyến tính GS. 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
	 Nếu lợi dụng khả năng rộng lớn của các bộ điều chỉnh vi xử lý điện tử thì về nguyên tắc, servomotor của các van điều chỉnh và van stop thuộc bất cứ kiểu gì đều có thể thực hiện với phản hồi cơ khí tuyến tính (bằng cách đó đơn giản hóa và chuẩn hóa được kết cấu), còn đặc tuyến mở cần thiết thực hiện bằng các hàm số tuyến tính từng đoạn nêu trên. 
	Triển vọng giải pháp sơ đồ đó sẽ cho phép hiệu chỉnh đặc tuyến mở các van điều chỉnh trong chế độ tự động, điều đó giảm thiểu đáng kể chi phí nhân lực cho việc bảo dưỡng hệ thống điều chỉnh. 
TỰ ĐỘNG HÓA TUABIN HƠI 
Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều chỉnh tuabin hơi 
1-Van điều chỉnh; 2-Pittông; 3-Xilanh; 4-Hộp trượt; 5-Bơm dầu; 6-Ống dẫn động dầu; 7-Van trượt; 8-Thanh đòn; 9-Bộ điều chỉnh vận tốc ly tâm (bộ đồng bộ) 
1 
2 
3 
A 
8 
9 
4 
7 
6 
5 
Hơi vào tuabin 
Sơ đồ điều chỉnh thuỷ động lực đơn giản 
15 
10 
14 
12 
4 
5 
6 
9 
8 
2 
13 
11 
1 
7 
3 
1-Bơm dầu; 2-Bể chứa; 3-Khoang chứa dầu; 4-Bộ điều chỉnh áp suất; 5-Cửa của bộ điều chỉnh áp suất; 6-Khoang chứa dầu; 7-Van tiết lưu; 8-Van giảm áp; 9-Pittông; 10-Van trượt; 11-Bơm dầu chính; 12-Động cơ thừa hành; 13-Van điều chỉnh hơi; 14-Thanh đòn; 15-Ống lót 
Hệ thống điều khiển thuỷ lực bền và ổn định hơn so với so với hệ thống điều chỉnh bằng cơ khí 
Vận hành tuabin 
Độ bền và độ vận hành an toàn của tuabin được duy trì bởi hệ thống điều chỉnh tự động và bảo vệ tự động. 
Van an toàn: Ngừng cấp hơi cho tuabin khi vòng quay tăng quá 11÷12% so với định mức, hoặc khi áp suất dầu giảm 0,3MPa. 
Rơle điều chỉnh bằng hơi-dầu tự động khởi động bơm dầu dự phòng khi áp suất dầu trong hệ tống bôi trơn tuabin giảm dưới mức cho phép 
Rơle di chuyển trục dừng tuabin bằng cách đóng van chặn. 
Rơle chân không (rơle áp suất) dừng tuabin khi áp suất trong bình ngưng tăng nhanh 
Van an toàn khí quyển tự động mở khi áp suất bình ngưng cao hơn mức cho phép 
Các van điện từ một chiều bảo vệ tuabin khỏi sự tăng dòng hơi ngược chiều từ hệ đường ống và các bộ gia nhiệt khi giảm tải 
Các van ngắt tự động bảo vệ tuabin khỏi sự tăng dòng hơi từ vòng quá nhiệt khi giảm tải. 
Vận hành tuabin 
KẾT LUẬN 
1. Sử dụng van điều chỉnh với servomotor điện - thủy lực riêng lẻ cho phép đảm bảo chính xác hơn độ tuyến tính cho đặc tuyến tĩnh của hệ thống điều chỉnh tuabin hơi. 
2. Sử dụng servomotor điện - thủy lực với bộ biến đổi điện - cơ, về cơ khí không liên hệ với ngăn kéo ngắt của servomotor điều khiển nó, cho phép tạo ra các khối phân phối hơi có mức tổn thất áp suất hơi thấp nhất và có nhiều điều kiện bố trí tốt nhất. 
3. Sử dụng các bộ chỉ vị trí với việc ứng dụng tính liên tục của các hàm số tuyến tính từng đoạn đảm bảo sự hoạt động tin cậy và chất lượng cao của hệ thống điều chỉnh ngay cả khi các bộ cảm biến vị trí của các servomotor không hoạt động, các bộ cảm biến này có thể chỉ được sử dụng cho các mục tiêu phụ trợ. Đồng thời servomotor thủy lực có thể được thực hiện với phản hồi tuyến tính cho ngăn kéo ngắt của nó, điều đó làm đơn giản kết cấu của chính servomotor. 
Có thể điều khiển, giám sát tại chỗ hoặc từ xa toàn bộ trạm qua giao diện đồ hoạ, dẫn đến giảm được chi phí vận hành. 
Tăng độ tin cậy và an toàn cung cấp điện do nhiều chức năng như liên động hay lựa chọn trước khi thao tác được tích hợp vào hệ thống. 
Các dữ liệu được phân loại, ưu tiên xử lý và đưa ra các cảnh báo kịp thời, giúp cho người vận hành đưa ra được các hành động đúng, giảm thiểu được thời gian mất điện 
Các thông tin được cung cấp theo thời gian thực, các sự kiện, sự cố được hiển thị, lưu trữ và có thể in ra, giúp cho việc phân tích các nhiễu loạn của hệ thống dễ dàng hơn, nhanh chóng hơn và chính xác hơn. 
Giảm được chi phí bảo dưỡng do theo dõi được tình trạng của các thiết bị nhất thứ như máy cắt, máy biến áp 
Giảm được chi phí lắp đặt cáp nhị thứ. 
TĐH 
Thank for your listenig 
HỎI - ĐÁP 
Bộ khuếch đại Servo 
động cơ secvo AC 
động cơ thừa hành