LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại ngày nay tự động hoá đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong hầu
hết các ngành sản xuất của nền kinh tế quốc dân. 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 lượng sản phẩm đồng thời giải phóng sức lao
động của con người.
Đối với nhà máy nhiệt điện thì hệ thống điều chỉnh tự động đóng một vai trò
then chốt trong quá 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 ưu của thiết bị theo thông số đã quy định. Trong nhà máy nhiệt điện thì
quá trình nhiệt đóng một vai trò chủ yếu. Các quá trình nhiệt trong nhà máy nhiệt
điện rất đa dạng và luôn thay đổi do ảnh hưởng của nhiên liệu, của chất lượng nước,
chế độ của không 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 thông số của công 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
không thể thực hiện được ở chế độ bình thường. Do đó vấn đề điều chỉnh các thông
số của quá trình nhiệt trong nhà máy là hết sức quan trọng.
1
Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI I
1.1 Giới thiệu chung
Nhà máy điện Phả Lại được xây dựng tại Thị trấn Phả Lại - Huyện Chí Linh -
Tỉnh Hải Dương, cách Thủ đô Hà Nội 60 Km về phía Đông Bắc, phía Tây và phía
Bắc nhà máy là sông Lục Đầu Giang nơi hội tụ của 6 con sông rất thuận tiện cho việc
chuyên chở than bằng đường thuỷ cũng như việc cung cấp nguồn nước tuần hoàn cho
nhà máy, phía Đông rất gần với các mỏ than Đông Triều, Mạo Khê của tỉnh Quảng
Ninh. Nhiệm vụ chính của nhà máy là sản xuất điện năng từ nguyên liệu chính là than
đá.
Nhà máy Nhiệt điện Phả Lại là nhà máy Nhiệt điện lớn nhất nước ta xây dựng
với tổng công suất thiết kế đợt một là 440 MW. Từ tháng 10- 1983 đến nay nhà máy

*Về phần điện nhà máy có 3 trạm phân phối: 1 trạm 110 KV và 2 trạm 220
KV(trạm 220KV của Phả Lại I và II được liên lạc với nhau qua hệ thống thanh góp),
các tổ máy số I và II được nối với cả hai hệ thống thanh góp qua các máy biến áp tự
ngẫu 3 pha, các máy phát của tổ máy số III và IV được nối vào thanh cái 220 KV qua
các máy biến áp 3 pha 3 dây quấn, tổ máy số V và VI (thuộc Phả Lại II) được nối lên
thanh cái 220KV qua 2 máy biến áp 3 pha 2 dây quấn. Mỗi một tổ máy được bố trí
một máy biến áp tự dùng lấy điện từ đầu cực máy phát và cấp cho thanh cái 6 KV tự
dùng.
- Các phụ tải 110KV: Phả Lại, Bắc Giang, Uông Bí, Hải Dương, Đông Anh.
- Các phụ tải 220KV: Mai Động, Hà Đông, Đồng Hoà, Sóc Sơn, Bắc Giang.
3
1.2 Các thông số kỹ thuật của nhà máy và 1 tổ máy
Bảng I-1
Công suất thiết kế
Sản lượng điện trong một năm
Tỷ lệ tự dùng
Hiệu suất khử bụi
440MW
2.86 Tỷ KWh
10.15 %
99%
Lò hơi
Kiểu
Năng suất hơi
Nhiệt độ hơi quá nhiệt
áp suất hơi
Hiệu suất thô của lò
БKZ-220-100-10C
220 T/h
540

Các bình từ số 1 á5 được gọi là các bình gia nhiệt hạ. Sau khi đi qua gia nhiệt
hạ nước ngưng được đưa lên bình khử khí 6 ata ở đây nước được khử hết các bọt khí
có trong nước để chống ăn mòn kim loại.
Nước sau khi khử khí được các bơm cấp nước bơm qua thiết bị bình gia nhiệt
cao từ số 6á8 tại đây nước ngưng tiếp tục được gia nhiệt bởi hơi nước trích ra từ các
4
cửa trích hơi ở xi lanh cao áp của tuabin. Sau khi được gia nhiệt bởi gia nhiệt cao
nước được đưa qua hai bộ hâm nước ở đuôi lò để hâm nóng thêm trước khi vào bao
hơi.
Nước ở bao hơi theo vòng tuần hoàn tự nhiên, nước chảy xuống các giàn ống
sinh hơi, nhận nhiệt năng từ buồng đốt của lò biến thành hơi nước và trở về bao hơi.
Trong bao hơi phần trên là hơi bão hoà ẩm, phía dưới là nước ngưng
Hơi bão hoà ẩm trong bao hơi không được đưa ngay vào tua bin mà được đưa
qua các bộ xấy hơi, tại đây hơi được xấy khô thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ 540
o
C
và áp suất P =100 ata.
Hơi quá nhiệt được đưa vào tua bin, tại tua bin động năng của dòng hơi được
biến thành cơ năng quay tua bin máy phát để sản xuất ra điện năng.
Hơi sau khi sinh công ở các tầng cánh của tuabin đợc ngưng tụ thành nước ở
bình ngưng tụ. Công do tua bin sinh ra làm quay máy phát điện. Như vậy nhiệt năng
của than đá đã biến đổi thành cơ năng và điện năng, còn hơi nước là môi chất được
biến đổi theo một vòng tuần hoàn kín. Nước ở đây là môi chất trung gian để chuyển
nhiệt năng của than đá, dầu thành cơ năng và điện năng.

Nước dùng để làm mát bình ngưng được lấy từ trạm bơm nước tuần hoàn gồm 4
máy bơm loại trục đứng, nước làm mát sau khi ra khỏi bình ngưng được đưa ra hệ
thống kênh thải và thải ra sông. Một phần nước thải được đưa đi phục vụ cho nông
nghiệp.
5

chớp và mặt sàng cấp bốc hơi thứ 2 là 4 xyclon ngoài, đặt thành từng khối ở bên phải
và bên trái lò.
Bao hơi của lò có cấu tạo hình trụ có đường kính trong là 1600 mm, chiều dài là
12.7 m và độ dầy là 88 mm. Mức nước trung bình ở trong bao hơi thấp hơn trục hình
học của bao hơi là 200 mm trong quá trình vận hành lò mức nước trong bao hơi có
thể cho phép giao động ± 50 mm so với mức trung bình 0.
6
Trong quá trình khởi động lò bao hơi của lò được sấy nóng bằng hơi bão hoà
lấy từ các lò khác, ngoài ra trong bao hơi còn đặt các đường ống xả sự cố, ống đa
phốt phát vào lò để chống đóng cáu cặn.
Sự tuần hoàn của lò được phân chia theo các giàn ống, thành 14 vòng tuần hoàn
nhỏ độc lập nhằm tăng độ tin cậy của quá trình tuần hoàn.
Bộ quá nhiệt của lò là bộ quá nhiệt hỗn hợp nửa bức xạ, nửa đối lưu, dọc theo
đường hơi gồm 4 bộ quá nhiệt từ bộ quá nhiệt cấp I á IV. Việc điều chỉnh nhiệt độ
của hơi quá nhiệt được thực hiện nhờ bộ phun giảm ôn cấp I và cấp II. Nước đi phun
giảm ôn "Làm mát hơi" là nước ngưng lấy từ bình ngưng phụ đặt trên đỉnh lò khi
khởi động lò dùng nước cấp để đi phun. Để làm sạch khói thoát trước khi thải ra
ngoài trời, khói được đưa qua bộ lọc bụi tĩnh điện, tại đây 99% lượng bụi bay theo
khói được giữ lại.
Trong quá trình vận hành các bề mặt trao đổi nhiệt của lò thường xuyên bị bám
bẩn, để làm sạch ống sinh hơi người ta bố trí các vòi thổi bụi. Dùng hơi bão hoà có áp
lực 30 á 40 KG/cm
2
. Để làm sạch ống sinh hơi, sử dụng các máy thổi nông OM - 35,
với bộ quá nhiệt dùng các máy thổi sâu OΓ, ở phía đuôi lò có lắp đặt bộ thải xỉ liên
tục đã được cơ giới hoá.
1.4.2. Các thông số kỹ thuật chính của lò hơi
Kiểu lò : БKZ-220-100-10C
Năng suất hơi của lò : D
x

Tổn thất do toả ra môi trường : q
5
= 0.54%
Tổn thất do cơ giới : q
4
= 8%
Tổn thất do xỉ mang đi :q
6
= 0.06%
1.4.3. Các thiết bị phụ của lò
1.4.3.1. Quạt gió
7
Để cung cấp không khí cho quá trình cháy của lò và quá trình chế biến than, vận
chuyển than bột người ta lắp đặt một động cơ và quạt gió có các thông số như sau:
- Quạt gió kiểu ДA -30-2-17-44-8T1
- Động cơ: P
đm
= 630 KW: I
đm
=73,5 A: η= 0.93: U
đm
=6KV: cosϕ = 0,88
1.4.3.2. Quạt khói
Để tạo chân không trong buồng đốt và thải khói ra ngoài trời ngời ta lắp đặt một
quạt khói có các thông số :
- Quạt gió kiểu ДA -30-2-17-64-10T1
- Động cơ
P
đm
= 630 KW: I

o
C
Lưu lượng nước làm mát : 16000 m
3
/h : t
o
= 23
o
C
Nhiệt độ nước làm mát : t
o
= 23
o
C
Chân không bình ngưng : P
CK
=- 0.062 ata
1.5.3. Thông số của các cửa trích hơi
Số cửa
trích
Tên gia nhiệt cấp hơi
từ cửa trích
Thông số hơi cửa trích
P
d
KG/cm2 T
o
hơi
o
C

lượng than này.
Than bột trong kho than bột được đưa vào ống dẫn than nhỏ nhờ các máy cấp than
bột, mỗi ống cấp than bột dùng hai máy cấp than bột. Việc vận chuyển than bột từ kho
than bột đến các vòi đốt chính bằng đường không khí cấp i Có nhiệt độ tới 400
0
C.
* Các chế độ và thông số kỹ thuật của hệ thống chế biến than
+ Máy nghiền than:
Kiểu : ЩБM – 370/850
Đường kính thùng nghiền : d= 3.7 m
Chiều dài thùng nghiền : l=8.5 m
Năng suất nghiền than : D
th
= 33.1 tấn / giờ
Trọng lượng bi : M
b
= 65.5 tấn
Tốc độ của thùng nghiền : n
tn
=17.62 vòng /phút
+ Động cơ máy nghiền :
Kiểu : CД3-2-22-41-60TB2
Công suất : P
đm
= 1600KW
Tốc độ : n = 100 vòng / phút
Điện áp đính mức : U
đm
= 6KV
Dòng điện kích từ : I

= 300 á 1500 vòng / phút
+ Động cơ máy cấp than bột là động cơ điện một chiều kích từ song song có các
thông số sau:
Kiểu: Π -52-72
Công suất định mức: P
đm
=1.9KW
Điện áp định mức: U
đm
= 220VDC
Tốc độ định mức: n
đm
= 300 á 1500 vòng / phút
+ Thành phần hoá học của than
Nhiệt trị của than Q
tb
lv
=5.035 Kcal/Kg
Độ tro A= 28.3 %
Độ ẩm W=9.65%
Hàm lượng ô xy O
2
= 2.22 %
Hàm lượng hiđrô H
2
= 2.32%
Hàm lượng lưu huỳnh S = 0.73%
Ni tơ N
2
= 0.4 %

Tua bin.
Trong thực tế vận hành có nhiều tác động về sự thay đổi áp suất của lò hơi do
nhiễu. Do vậy bộ điều khiển phụ tải lò hơi giữ ổn định quá trình cháy có hiệu suất
cao nhất. Để đạt được hiếu suất lò cao nhất thì phải làm giảm các tổn thất năm loại
tổn thất chính (q2,q3,q4,q5,q6) trong lò hơi. Trong quá trình cháy của lò hơi người ta
người ta thường điều chỉnh hệ số không khí thừa và lượng nhiên liệu vào buồng đốt.
Về mặt động lực học: lò hơi là một đối tượng phức tạp, nó gồm nhiều thông
số liên quan chặt chẽ với nhau. Sự liên quan đó được biểu hiện ở các quá trình biến
12
đổi lý, hoá học phức tạp. Từ nhiên liệu sang khói thải sẩy ra đồng thời với quá trình
chuyển hoá năng lượng chuyển môi chất nước thành hơi. Đặc trưng của lò hơi là 2
vấn đề chính:
- Chế độ cháy trong lò hơi.
- Chuyển hoá nước thành hơi.
Như vậy hệ thống điều khiển phụ tải lò không thể thiếu được trong quá trình
sản xuất điện năng, nó giữ một vai trò quan trọng trong quá trình cháy trong buồng
lửa cũng như duy trì được tính thuỷ động của chu trình.
Sơ đồ công nghệ
13
Bao
H¬i
1
2
3
4
8
7
5
6
Lß

-
+
X1
B
Y1
-
+
§Þnh trÞ
Y1
Hình 2.2. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển phụ tải nhiệt
14
Hệ thống điều chỉnh phụ tải lò là hệ thống điều khiển hai vòng điều khiển,
vòng thứ nhất là điều khiển theo tín hiệu đo áp suất trong bao hơi, vòng tác động
chính là vong tín hiệu áp suất đường hơi sau bộ quá nhiệt. Còn tín hiệu trên ống hơi
chính đưa về là tín hiệu nhiễu.
2.1.2 Điều khiển hệ số không khí thừa
Sơ đồ công nghệ
Bé §C
Van giã
Qkk
Bt
O2
Hình 2.3: Sơ đồ điều khiển không khí thừa
Khi có sự thay đổi về lượng không khí cấp vào lò thì tín hiệu được đo thông
qua tín hiệu đo lượng nhiên liệu cấp vào lò và lương gió nóng cấp vào lò đưa tới bộ
điều chỉnh, bộ điều chỉnh đưa ra tín hiệu tác động tơi van cấp gió, sau qua van cấp
gió trên đường vào lò có lấy tín hiệu về lượng Ôxy trên đường cấp gió vào lò đưa về
bộ điều chỉnh đưa ra tín hiệu điều điều chỉnh lượng gió cấp vào lò thông qua van cấp
gió.
Từ sơ đồ công nghệ của quá trình ta có sơ đồ cấu trúc của bộ điều chỉnh hệ số

điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt để đảm bảo cho chu trình nhiệt làm việc ổn định,
lâu dài.
Sơ đồ công nghệ.
16
Nước làm mát
θ
qn
=535±5
o
C
θ
qn
vao
D
Bô
ĐC
Hình 2.5: Sơ đồ bộ quá nhiệt
Vì một lý do nào đó nhiệt độ hơi quá nhiệt tăng nên quá mức cho phép 535÷5
o
C thì bộ cảm biến nhiệt độ này và đưa tới bộ điều chỉnh và so sánh với giá trị đặt là
535÷5
o
C thì bộ điều chỉnh đưa ra tín hiệu tác động tới cơ quan điều chỉnh là van cấp
nước giảm ôn, để mở van cấp nước phun vào hơi làm cho nhiệt độ hơi giảm đi, nếu
nhiệt độ hơi sau khi phun nước giảm ôn ở đầu ra đưa tới tua bin vẫn chưa về giá trị
quy định thì thiết bị đo cảm nhận được và chuyển đổi thành tín hiệu điện chuẩn đưa
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
nước giảm ôn vào phun hoà trộn với hơi quá nhiệt. Quá trình cứ như vậy đến khi nào
tín hiệu so sánh giữa giá trị đặt và giá trị nhiệt độ của bộ cảm biến đưa về khi chuyển

ống đồng làm ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt.
Sơ đồ công nghệ
1- Bình ngưng. 2- Bộ điều chỉnh.
3- Van đồng trục. 4- Cơ cấu chấp hành.
18
Giá
trị
đặt
Nước
tuần
hoàn
1
Hb
Hơi
2
5
6
4
3
Tái tuần hoàn
Lò hơi
5- Bm ngng. 6- Lm mỏt.
Hỡnh 2.7: S mc nc bỡnh ngng
i tng nhit chớnh l mc nc bỡnh ngng ch dũng chy khụng cú
tớnh t cõn bng mang tớnh tớch phõn cú tr.
Hb thng gi mc nc trung bỡnh trong khụng gian bỡnh ngng. Trong thc
t khụng gian bỡnh ngng thay i.
B nh tr 2 nhn 2 giỏ tr cho trc s
lm úng hoc m van ng trc 3 v 4 ng
thi lu lng nc i ra bỡnh ngng tng

Hỡnh 2.8: S lu lng van
Hỡnh 2.10: S iu khin mc nc bỡnh gia nhit
Mc nc trong bỡnh gia nhit cú ý ngha m bo kinh t v hiu sut ca
chu trỡnh nhit v m bo an ton cho thit b.
B iu chnh mc nc bỡnh gia nhit gi mc nc trong bỡnh trng thỏi
bỡnh thng. m bo cho nc ra khi bỡnh gia nhit v lũ khụng thay i quỏ
nhiu thỡ khong hi chim t 30%-70% khụng gian bỡnh gia nhit cũn li khong
nc chim t 50%-70%.
cao ca mc nc trong bỡnh gia nhit c xỏc nh theo mi chu trỡnh
nhit khoỏc nhau. Nú bin ng ph thuc vo ph ti ca c t mỏy. m bo
cho bỡnh gia nhit lm vic bỡnh thng ta t b iu chnh iu chnh mc nc
v hi trong bỡnh gia nhit. Thng c t b iu chnh thc hin quy lut t l.
Mi bỡnh gia nhit t 2 mc:
- Trng hp cao quỏ s lm gim hiu sut lũ vỡ nc cp cho lũ khụng
c nhn nhit.
- Trng hp mc nc thp quỏ khi ú nc cp cho lũ cú nhit cao
quỏ s gõy sụi bng s lm bin dng cỏc dn ng sinh hi do nhit quỏ
cao. Nu trng hp su cú th dn n ngng lũ.
Cỏch x lý s c phi tỏch bỡnh s c sa cha.
20
Bộ ĐC ĐT
Giá trị
đăt
Hình 2.11: Sơ đồ cấu trúc bộ điều khiển mức nước bình gia nhiệt
2.1.7 Điều khiển mức nước bình khử khí
Thống số mức nước bình khử khí phản ánh hiệu suất khử khí. Trong đó có
ôxy, nó là một loại chất ăn mòn kim loại. Bình khử khí làm việc thường ở chế độ sôi.
Nếu mức nước bình khử khí quá cao thì thì bề mặt sôi giảm làm cho sự thoát khí ôxy
trong nước thoát ra giảm. Mức nước thấp quá dẫn đến làm nóng thiết bị do đó phải có
hệ thống điều chỉnh mức nước bình khử khí.

HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH MỨC NƯỚC BAO HƠI
NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI I
3.1. Chức năng và nhiệm vụ bộ điều khiển mức nước bao hơi
Bao hơi là một thiết bị giữ một vai trò quan trọng nhất của thiết bị lò hơi, quá
trình làm việc của bao hơi rất phức tạp do ảnh hưởng của sự thay đổi của phụ tải lò.
Do đó chế độ làm việc của bao hơi phải luôn luôn giữ ở chế độ làm việc ổn định với
trị số cho phép. Trong bao hơi thì thông số về mức nước bao hơi gắn chặt với quá
trình thuỷ động trong lò hơi. Nếu mức nước tăng quá giới hạn cho phép sẽ làm tê liệt
hệ thống xả liên tục( không xả được váng nước), hơi bão hoà sẽ đi vào bộ quá nhiệt
và mang theo lượng nước đáng kể vào Tua bin, sẽ gây ăn mòn cánh tua bin, làm giảm
độ bền của tua bin. Mức nước bao hơi cao quá sẽ phá vỡ sự cân bằng và các thiết bị
phân ly hơi trong bao hơi mất tác dụng. Nếu mức nước trong bao hơi giảm xuống quá
thấp sẽ phá vỡ sự cân bằng trong bao hơi, phá vỡ vòng tuần hoàn tự nhiên. Quá trình
thuỷ động học trong bao hơi sẽ thay đổi. Khi đó nhiệt độ trong bao hơi sẽ tăng và kéo
theo các dàn ống sinh hơi của vòng tuần hoàn cũng tăng theo. Khi đó tuổi thọ của các
thiết bị trao đổi nhiệt sẽ bị giảm tuổi thọ do sự tăng lên của nhiệt độ.
Mức nước bao hơi thay đổi do tăng hoặc giảm lưu lượng nước cấp hay lưu
lượng hơi, sự thay đổi phụ tải nhiệt của buồng lửa và áp suất trong bao hơi sẽ dẫn
đến sẽ làm thay đổi mức nước trong giới hạn cho phép là thấp hơn tâm hình học của
bao hơi 200 mm. Trong quá trình vận hành cho phép dao động trong khoảng ± 50
mm. Vì vậy nhiệm vụ đặt ra là hệ thống điều khiển mức nước bao hơi phải điều
chỉnh lượng nước cấp và lượng hơi sao cho mức nước trong bao hơi giữ ở trị số cho
phép. Do đó hệ thống điều khiển mức nước trong bao hơi được đặt ra với yêu cầu rất
cao và nghiêm ngặt. Nó đảm bảo sự làm việc ổn định của lò hơi giữ được quá trình
thuỷ động học trong lò hơi và làm tăng tuổi thọ của các thiết bị trao đổi nhiệt trong lò
hơi.
23
3.2. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển mức nước bao hơi
Nhiệm vụ của hệ thống điều khiển mức nước bao hơi là giữ và duy trì mức
nước thay đổi trong khoảng giới hạn là ± 50 mm so với tâm hình học của bao hơi

mức nước bao hơi rất cao.
24
B×nh
ng- ng
Tua bin
cao ¸p
Tua bin
h¹ ¸p
Bé qu¸
nhiÖt
Buång ®èt
B×nh khö
khÝ
BÒ mÆt
hÊp thô
nhiÖt
Van ®iÒu
chØnh
Bao H¬i
B¬m
ng- ng
B¬m cÊp
Gia nhiÖt h¹
¸p(3-5)
Gia nhiÖt
cao ¸p(6-8)
P21
N04
GNHGW
Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi.