z

Đồ án tốt nghiệp

Nghiên cứu thiết kế hệ điều khiển
máy nén khí tại Nhà máy Thuỷ điện
Thác bà

thông qua các hệ thống đo lường kiểm tra. Các hệ thống tự động hoá còn
thực hiện các chức năng điều chỉnh các thông số công nghệ nói riêng hoặc điều
khiển một quy trình công nghệ hoặc toàn bộ một Xí nghiệp nói chung. Hệ thống
tự động hoá đảm bảo quy trình công nghệ xảy ra trong điều kiện cần thiết và bảo
đảm nhịp độ sản xuất của từ
ng công đoạn trong quy trình công nghệ. Chất lượng
sản phẩm, năng suất lao động của các nhà máy xí nghiệp phụ thuộc rất lớn vào
các hệ thống tự động hoá.
Để phát triển sản xuất ngoài việc nghiên cứu hoàn thiện các quy trình
công nghệ hoặc ứng dụng công nghệ mới thì một hướng nghiên cứu không kém
phần quan trọng là nâng cao mức độ tự động hoá trong quá trình công nghệ.
Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ c
ủa công nghệ vi mạch vi điện tử đã cho ra
các hệ thống tự động, các thiết bị đo lường, điều khiển ngày càng ưu việt có độ
tin cậy ngày càng cao.
Là người kỹ sư Tự động hoá ta phải biết ứng dụng các kỹ thuật công nghệ
mới thiết kế mới và nâng cấp các hệ thống tự động công nghệ ngày càng hoàn
thiện hơn.
Trong khuôn khổ đồ
án này em được nhận đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ
điều khiển máy nén khí tại Nhà máy Thuỷ điện Thác bà” nhằm ứng dụng các
công nghệ mới vào thực tế và đảm bảo cho sự vận hành an toàn, tin cậy lâu dài
của hệ thống nén khí nói riêng và của nhà máy nói chung.
Thiết bị logic khả trình
2
- Nhà máy Thuỷ điện Thác bà được xây dựng trên sông chảy thuộc địa
phận Thị trấn Thác bà - Huyện Yên bình - Tỉnh Yên bái. Nhà máy khởi công xây
dựng tháng 8 năm 1964 đến tháng 7 năm 1975 nhà máy được xây dựng và lắp đặt
song hoàn toàn với công xuất phát điện 120MW.
- Công trình Thuỷ điện Thác bà có 4 nhiệm vụ lớn:
+ Chống lũ.
+ Phát điện.
+ Phục vụ tưới tiêu.
+ Đảm bảo giao thông đường thuỷ.
- Hồ chứa nướ
c Nhà máy Thuỷ điện Thác bà có diện tích mặt hồ 124 Km
2
,
dung tích chứa hơn 3 tỷ mét khối.
- Gian máy gồm 3 tổ máy phát điện mỗi máy có công suất 40.000KW, điện
áp định mức 10,5 KV, qua máy biến áp tăng áp 10,5/110 KV đưa ra trạm phân
phối.
- Trải qua hơn 30 năm vận hành đến nay nhà máy đã sản xuất được hơn 10
tỷ KWh điện năng cung cấp cho sinh hoạt và các nghành công nghiệp trong
nước.
II- CÁC THIẾT BỊ TRONG NHÀ MÁY:

II.1-
Các thiết bị chính trong nhà máy:
* Máy phát điện:
- Kiểu CB 1 – 845 / 140 - 44T.
- Công xuất định mức 47000KVA ( 40000KW).
- Điện áp định mức Stato 10,5 KV.
Thiết bị logic khả trình
4

Thiết bị logic khả trình
5

- Hệ thống khí nén cao áp cung cấp khí nén cao áp cho các máy cắt
không khí 110 KV.
- Hệ thống khí nén hạ áp cung cấp khí nén phục vụ cho chạy bù đồng bộ máy phát
và dùng trong sửa chữa vệ sinh.
Thiết bị logic khả trình
6

III. SƠ ĐỒ KHỐI CÔNG NGHỆ CỦA NHÀ MÁY:
Chức năng của các khối trong 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.

:
- Trạm nén khí của nhà máy đặt ở cao trình 26,6, gồm có 2 hệ thống cao áp
(40Kg/Cm
2
) và hạ áp ( 8Kg/Cm
2
).
- Hệ thống khí cao áp cung cấp cho các máy cắt không khí 110KV tại trạm
phân phối ORY, các bình áp lực MHY (hệ thống dầu áp lực) của 3 tổ máy.
- Hệ thống nén khí cao áp (hình I.2) gồm có: 3 máy nén khí và 2 bình chứa
khí 40Kg/Cm
2
. Khí từ bình chứa được đưa đến thanh góp chung cấp khí cho
MHY bằng van tay, cấp khí cho các máy cắt 110KV bằng 2 van giảm áp từ
40Kg/Cm
2
xuống 21Kg/Cm
2
.
- Hai van giảm áp cấp khí cho hệ thống ORY bằng hai tuyến đường ống tới
2 bình chứa áp suất 21Kg/Cm
2
và các máy cắt 110KV.
- Từ hệ thống 40Kg/Cm
2
có van nối liên thông sang hệ thống khí hạ áp
8Kg/Cm
2
, khi cần thiết có thể 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 trong các tổ máy thuỷ

.
- Máy nén khí tự động ngừng trong các trường hợp:
+ Áp suất dầu bôi trơn ≤ 0,8Kg/Cm
2
và ≥ 3Kg/Cm
2
.
+ Áp suất khí cấp I ≥ 3Kg/Cm
2
.
+ Áp suất khí cấp II ≥ 13Kg/Cm
2
.
+ Nhiệt độ dầu bôi trơn ≥ 70
o
c.
+ Rơ le nhiệt của các động cơ tác động.
+ Áp tô mát mạch lực hoặc điều khiển tác động bảo vệ.
+ Áp lực trong hệ thống ≥ 40Kg/Cm
2
.
- Các trường hợp báo tín hiệu lên phòng điều khiển trung tâm:
+ Áp suất khí ORY không bình thường (≤18Kg/Cm
2
; ≥ 22Kg/Cm
2
).
+ Áp suất khí nén trong bình cao ≥ 41Kg/Cm
2
.

Sơ đồ tổng quát cụm máy nén khí
BIII – 3 / 40M
(Hình I.2.a; b):

1- Động cơ nén khí.
2- Bánh đà.
3- Bầu lọc gió.
4- Động cơ quạt gió.
5- Dàn làm mát khí đầu ra.
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 cơ quạt gió và động cơ nén khí, động cơ nén khí truyền động
cho 3 xi lanh nén cấp I, cấp II, cấp III.
- Không khí đượ
c hút vào xi lanh cấp I qua bầu lọc khí có chứa dầu và
màng lọc để lọc sạch không khí. Xi lanh cấp I nén không khí lên áp suất P = 2,2 ±
0,2 Kg/Cm
2
, đẩy qua bình phân ly để tách nước và qua dàn làm mát ( dàn làm
mát được làm mát bằng quạt gió). Xi lanh cấp II hút khí nén của xi lanh cấp I đưa
đến và nén lên áp suất P = 10 ± 1 Kg/Cm

Hình I.3.a- Sơ đồ tổng quan máy nén khí BIII - 3/40M Thiết bị logic khả trình
13


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 – 3 / 40M.
- Số lượng 3
- Số cấp nén 3 cấp.
+ Cấp I : P = 2,2 ± 0,2 Kg/Cm
2
.
+ Cấp II : P = 10 ± 12 Kg/Cm
2
.
+ Cấp III: P = 40 Kg/Cm
2
.
- Công suất máy nén 37 KW.
- Áp suất mở van an toàn:
+ Cấp I – 3Kg/ Cm
2
.
+ Cấp II – 14Kg/ Cm
2
.
+ Cấp III – 46Kg/ Cm
2
.
- Áp suất dầu bôi trơn 0,8 ÷ 3Kg/Cm
2
.
- Nhiệt độ cho phép của dầu trong các te 10 ÷ 70

- Áp suất làm việc 40 Kg/Cm
2
.
- Áp suất thử 50 Kg/Cm
2
.
- Áp suất xả van an toàn 43 Kg/Cm
2
.
- Nhiệt độ cho phép làm việc - 40 ÷ 100
o
c.
IV.3- Thông số van giảm áp:
- Kiểu ∃ΠK – 19.
- Số lượng 2 cái.
- Áp xuất khí nén phía cao áp 36 ÷ 40 Kg/Cm
2
.
- Áp suất khí nén phía hạ áp 19 ÷ 21 Kg/Cm
2
.
- Khả năng truyền khí 55m
3
/phút.
- Tần số làm việc cho phép 20 lần/phút.
- Điện áp cuận van 220VDC.
- Dòng điện khi chuyển đổi tiếp điểm 12,5A.
Thiết bị logic khả trình
16



* Khởi động từ khống chế quạt gió (ΠMB):
- Kiểu ΠME – 211T.
- Số lượng 3.
- Cuận dây điện từ 220VAC.
* Công tắc tơ khống chế van giảm áp (∃ΠK):
- Kiểu Π 214 – T.
- Số lượng 2
- 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 = 2 ÷ 60s.
- Điện áp cuận dây 220VAC.
- Số
lượng 3.
* 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 0 ÷ 6 Kg/Cm
2
:
- Kiểu ∃KM – 1YT – H.

- Duy trì áp lực trong bình chứa trong khoảng 37 ÷ 40 Kg/Cm
2
.
+ Áp suất giảm xuống ≤37 Kg/Cm
2
phải chạy máy “tự động”.
+ Áp suất giảm xuống ≤35 Kg/Cm
2
phải chạy máy “dự phòng.
+ Áp suất tăng đến ≥40 Kg/Cm
2
phải dừng máy.
- Máy nén khí làm việc theo đúng chế độ vận hành : “Tự động”,
Thiết bị logic khả trình
19

“ Dự phòng”, “ Bằng tay”, “ Cắt”.
- Đảm bảo các yêu cầu bảo vệ công nghệ:
+ Bảo vệ quá tải động cơ.
+ Bảo vệ áp suất các cấp nén cao.
+ Bảo vệ áp suất dầu bôi trơn cao, thấp.
+ Bảo vệ nhiệt độ dầu bôi trơn cao.
- Báo tín hiệu khi có sự cố trong hệ thống:
+ Báo tín hiệu khi áp suất trong hệ thống không bình thường
( Cao, thấp).
+ Các rơ le cờ báo đúng nguyên nhân sự c
ố.
+Các sự cố đều có tín hiệu báo trung lên phòng điều khiển
trung tâm.
- Đảm bảo cung cấp khí cho hệ thống OPY trong khoảng áp suất làm

6
1PT2 ÷ 4PT2
Rơ le nhiệt động cơ nén khí N2
7
1PT3 ÷ 4PT3
Rơ le nhiệt động cơ nén khí N3
8 DK1, DK2, DK3 Động cơ máy nén khí N1, N2, N3
9 DB1, DB2, DB3 Động cơ quạt gió máy nén khí N1, N2, N3
10 4AB
I
, 4AB
II
Áp tô mát bảo vệ mạch điều khiển chung
11 2KY Khoá điều khiển chế độ làm việc mạch điều khiển
chung
12 4DD, 5DD Đồng hồ áp lực điều khiển chế độ “ Tự động”
13 10DD, 11DD Đồng hồ áp lực điều khiển chế độ “ Dự phòng”
14 8DD, 9DD Đồng hồ báo áp lực OPY không bình thường
15
PΠH
Rơ le giám sát điện áp mạch điều khiển chung
16
2PΠ
Rơ le trung gian điều khiển chế độ “ Tự Động”
17
4PΠ
Rơ le trung gian điều khiển chế độ “ Dự phòng”
18
3PΠ
Rơ le trung gian điều khiển chế độ ngừng máy

Rơ le trung gian điều khiển đóng van giảm áp
37
1∃ΠK, 2∃ΠK
Van giảm áp tuyến 1, tuyến 2
38 1RT, 2RT Rơ le nhiệt 2 van giảm áp
39 CT Đèn báo tín hiệu sự cố trong hệ thống

Thiết bị logic khả trình
22

II- SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐỘNG LỰC, ĐIỀU KHIỂN TRẠM NÉN KHÍ :
- Sơ đồ nguyên lý mạch động lực và điều khiển trạm nén khí gồm có:
- Sơ đồ nguyên lý mạch động lực – Hình I.3
- Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển chung – Hình I.4
- Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển các máy nén khí – Hình I.5(a;b;c)
+ Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển các máy nén khí – Hình I.5.a
+ Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển các máy nén khí – Hình I.b
+ Sơ đồ nguyên lý mạch
điều khiển các máy nén khí – Hình I.5.c
- Sơ đồ nguyên lý mạch lực và điều khiển van giảm áp – Hình I.6
- Sơ đồ nguyên lý mạch báo tín hiệu sự cố trung tâm – Hình I.7
Thiết bị logic khả trình
23

1AB.1
MΠB.1
MΠK.1
1RT.1
2AB.1
2RT.1
3RT.1
4RT.1
DK1
DB1 1AB.3
M
ΠB.3
M
ΠK.3
1RT.1
2AB.3
2RT.3
3RT.3
4RT.3
DK3
DB3 1AB.2
MΠB.2

Mạch
động cơ
nén
má
yN2
HìnhI.3 - Sơ đồ nguyên lý mạch lực trạm nén khí cao áp
220/380VAC
Thiết bị logic khả trình
24

Trích đoạn Lợi thế của PLC trong tự động

---