Đồ án Tổng quan trang thiết bị điện tàu 6500T – đi sâu phân tích nồi hơi và nghiên cứu chế tạo mạch tự động sấy dầu F.O

liệu. \ Thiết bị cấp nước : Gồm các két chứa, két lọc nước, bơm cấp nước có áp suất đẩy lớn hơn áp suất trong bầu nồi. \ Thiết bị cấp gió : Gồm quạt gió và quạt hút khói nhằm cung cấp đầy đủ và liên tục không khí phục vụ cho quá trình cháy của nhiên liệu và khắc phục sức cản để hút hết khói lò ra ngoài. \ Thiết bị đo lường và kiểm tra : Gồm ống thuỷ, áp kế, nhiệt kế, van xả cặn, van xả khí. \ Thiết bị tự động điều khiển và tự động điều chỉnh quá trình làm việc của nồi hơi : Gồm điều chỉnh mức nước nồi hơi, lượng nhiên liệu, lượng gió vào tuỳ theo tải trọng của nồi hơi, điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt, áp suất hơi và các quá trình làm việc khác. \ Các thiết bị tự động bảo vệ : như van an toàn…  Bản thân nồi hơi lại có thể có các bộ phận chính : \ Buồng đốt : là không gian dùng để đốt cháy nhiên liệu tạo ra khí cháy (khí lò) có nhiệt độ 900 ÷ 1350 0C và phân bố đều nhiệt lượng đảm bảo cho khí lò quét đều nồi hơi . \ Hộp lửa : là không gian dùng để đốt cháy nhiên liệu chưa kịp cháy trong buồng đốt và phân phối khí lò . \ Bầu hơi, bầu nước, bầu góp . \ Các cụm ống nước sôi, cụm vách ống hoặc các ống lửa : là bề mặt trao đổi nhiệt chính của nồi hơi . \ Hộp khói và ống khói . \ Bộ sấy hơi : làm nhiệm vụ quá nhiệt cho hơi bão hoà (có thể đặt cho giữa 2 cụm ống nước sôi, hoặc các cụm nước sôi thứ 2, hoặc trong buồng đốt ). \ Bộ giảm sấy : làm nhiệm vụ hạ bớt nhiệt của hơi quá nhiệt cho nước trong bầu nồi để hơi trở thành hơi giảm nhiệt đi phục vụ cho sinh hoạt và các máy phụ khác . \ Bộ hâm nước tiết kiệm : tận dụng phần nhiệt lượng còn cao của khói lò trước khi ra khỏi nồi hơi để hâm nước lên nhiệt độ nhất định trước khi cấp vào nồi hơi ( tăng nhiệt độ nước cấp lên 8 0C thì hiệu suất nồi hơi tăng 1% ). \ Bộ sưởi không khí tiết kiệm : tận dụng nhiệt lượng của khí lò để sưởi nóng không khí cấp vào buồng đốt, tạo điều kiện cho quá trình cháy được tốt hơn, tăng khả năng cháy hoàn toàn, tăng hiệu suất của nồi hơi. Ngoài ra còn có khung dàn, bệ, vỏ nồi hơi, đảm bảo cho nồi hơi làm việc bền chắc . 4.2.2. Các thành phần của hệ thống nồi hơi tàu thuỷ : 47 Hình 4.2. Các thành phần của hệ thống nồi hơi tàu thủy Hệ thống nồi hơi là hệ thống bao gồm các bộ phận đảm bảo cho hoạt động của nồi hơi. Như mô tả ở hình vẽ ta thấy nồi hơi bao gồm: \ Hệ thống thiết bị buồng đốt(là nơi diễn ra quá trình cháy của nhiên liệu). \ Hệ thống nhiên liệu (chuẩn bị và cung cấp nhiên liệu cho nồi hơi). \ Hệ thống cấp nước (chuẩn bị và cấp nước cho nồi hơi). \ Hệ thống sử dụng hơi (hệ thống van ống, bầu ngưng….). \ Các thiết bị điều khiển tự động, an toàn, chỉ báo, kiểm tra (đảm bảo cho nồi hơi hoạt động kinh tế, an toàn và tin cậy) 1) Hệ thống nhiên liệu a) Hệ thống nhiên liệu một vòng tuần hoàn : Hình 4.3. Hệ thống nhiên liệu một vòng tuần hoàn 48 1. Két dầu DO 2. Két dầu FO 3. Van ba ngả 4. Phin lọc 5. Bơm nhiên liệu 6. Áp kế và rơle áp suất 7. Nhiệt kế 8. Các rơle nhiệt 9. Bầu hâm 10. Súng phun 11. Van điện từ 12. Bộ điều khiển Trong hệ thống nhiên liệu một vòng tuần hoàn, van điện từ bố trí trên đường dầu hồi có thể được điều khiển đóng hoặc mở theo các chương trình được đặt sẵn từ bộ điều khiển trung tâm. Nếu van điện từ đóng, áp suất nhiên liệu sau bơm cấp sẽ tăng lên và nhiên liệu sẽ được súng phun phun vào buồng đốt. Nếu van điện từ mở, áp suất nhiên liệu thấp không đủ để mở van tuần hoàn trên súng phun nên nhiên liệu không được cấp vào buồng đốt mà tuần hoàn ngược trở lại bơm. Tín hiệu lại được đưa tới bộ điều khiển trung tâm để đóng van điện từ khi có nhu cầu cấp nhiên liệu vào buồng đốt, nghĩa là áp suất hơi trong nồi hơi thấp. Điều này xảy ra khi mới bắt đầu đốt nồi hơi hoặc khi nồi hơi đang hoạt động ở chế độ tự động mà áp suất hơi giảm xuống giá trị đặt trước. Tuy nhiên nhiên liệu chỉ có thể được cấp vào buồng đốt nồi hơi khi các điều kiện để đảm bảo cho quá trình cháy đủ như: quạt gió đã chạy, nhiệt độ hâm nhiên liệu đảm bảo, áp suất nhiên liệu đảm bảo, mức nước nồi hơi đảm bảo. Khi đốt với nhiên liệu F.O thì bầu hâm 9 được đưa vào hoạt động . Thông thường người ta sử dụng các bầu hâm điện. Nhiệt độ hâm nhiên liệu được điều chỉnh tự động nhờ các rơle nhiệt. Một rơle nhiệt dùng để đóng, ngắt nguồn hâm khi nhiệt độ nhiên liệu thấp hay cao, ngoài ra còn có các rơle nhiệt điều khiển bơm tuần hoàn nhiên liệu, báo động nhiệt độ nhiên liệu cao. Khi nhiệt độ nhiên liệu quá thấp (< 850C ) một rơle nhiệt đưa tín hiệu báo động nhiệt độ nhiên liệu thấp đồng thời van điện từ được mở để nhiên liệu tuần hoàn qua bầu hâm, dừng quá trình cháy. Một số nồi hơi có thể được thiết kế cháy ở hai chế độ: cháy thấp và cháy cao. Khi ấy trình tự hoạt động của hệ thống nhiên liệu là: NGẮT - CHÁY THẤP - CHÁY CAO - CHÁY THẤP - NGẮT . Việc chuyển từ cháy thấp sang cháy cao thực chất là tăng lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt nồi hơi. Có hai cách để thay đổi lượng nhiên liệu cấp vào buồng đốt: sử dụng hai súng phun hoặc sử dụng hai chế độ áp suất phun. b) Hệ thống nhiên liệu hai vòng tuần hoàn : Hình 4.4. Hệ thống nhiên liệu hai vòng tuần hoàn 49 1. Két dầu DO 2. Két dầu FO 3. Phin lọc kép 4. Bơm tuần hoàn 5. Van an toàn 6. Van đi tắt ( by – pass ) 7. Lưu lượng kế 8. Van tràn 9. Van xả khí 10. Ống góp tách khí 11. Rơle nhiệt điều khiển bơm tuần hoàn 12. Nhiệt kế 13. Rơle nhiệt điều khiển bầu hâm 14. Rơle nhiệt bảo vệ nhiệt độ thấp 15. Rơle nhiệt báo động nhiệt độ cao 16. Bầu hâm điện 17. Bơm nhiên liệu 18. Van điều chỉnh áp suất 19. Súng phun 20. Rơle bảo vệ áp suất thấp 21. Áp kế 22. Van điện từ 23. Bộ điều khiển Một số hệ thống nồi hơi được trang bị hệ thống nhiên liệu hai vòng tuần hoàn. Hệ thống kiểu này có hai bơm nhiên liệu hình thành hai vòng tuần hoàn. Ở vòng ngoài nhiên liệu được hút từ két FO qua bơm, qua van tràn rồi trở lại két. Bơm tuần hoàn nhiên liệu ở vòng trong chính là bơm cấp nhiên liệu cho súng phun. Nhiên liệu được hút từ ống góp hoà trộn qua bầu hâm, tới bơm và được đưa tới súng phun rồi trở lại ống góp qua van điện từ. Hai vòng tuần hoàn được nối với nhau bởi một lưu lượng kế. Áp suất ở vòng tuần hoàn ngoài được duy trì ở khoảng 2.5kg/cm2, áp suất nhiên liệu ở vòng trong phụ thuộc vào trạng thái của van điện từ. Nếu van điện từ mở thì nhiên liệu chỉ tuần hoàn qua bầu hâm rồi trở lại ống góp. Nếu van điện từ đóng nhiên liệu được phun vào buồng đốt. Lượng nhiên liệu tiêu hao được bổ sung từ vòng tuần hoàn ngoài qua lưu lượng kế. Khi làm việc với nhiên liệu DO bơm tuần hoàn vòng ngoài dừng, nhiên liệu được cấp tới qua van by – pass. 2. Hệ thống cấp nước: Hệ thống cung cấp nước cho nồi hơi có nhiệm vụ duy trì mức nước nồi trong phạm vi cho phép. Hệ thống bao gồm các bơm cấp nước nồi, hệ thống van ống, thiết bị cảm biến mức nước để điều khiển bơm. Sơ đồ một hệ thống cấp nước điển hình: Hình 4.5. Hệ thống cấp nước nồi hơi 50 1. Bảng điều khiển nồi hơi 2. Két nước nồi hơi 3. Thiết bị làm mềm nước 4. Bình ngưng 5. Két vách 6. Phin lọc 7. Động cơ điện 8. Bơm cấp nứơc nồi 9. Van một chiều 10. Nồi hơi 11. Thiết bị cảm ứng mức nước Nước cấp cho nồi được bổ sung tới két vách 5 từ hai nguồn: Nước từ két chứa nước nồi hơi được dẫn qua thiệt bị trao đổi ion làm mềm nước và nước ngưng tụ từ bình ngưng. Tại két vách cạn thì váng dầu được giữ lại. Nước sạch được bơm cấp nước hút qua phin lọc rồi cấp vào bầu nồi qua van một chiều và van cấp nước. Van một chiều có nhiệm vụ không cho nước trong nồi hơi chảy trở lại hệ thống. Động cơ điện lai bơm cấp nước được điều khiển tự động nhờ bộ điều khiển đặt trong bảng điều khiển thông qua tín hiệu điều khiển được gửi về từ bộ cảm biến mức nước nồi hơi. Một số nồi hơi có thông số cao có thể được trang bị hệ thống cấp nước liên tục nhờ van điện từ như hình vẽ sau: Hình 4.6. Hệ thống cấp nước liên tục 1. Bộ điều khiển 2. Bơm cấp nước 3. Két vách 4. Van điện từ 5. Lỗ tiết lưu 6. Van một chiều 7. Nồi hơi 8. Thiết bị cảm ứng mức nước Trong hệ thống cấp nước liên tục thì bơm cấp nước được thiết kế hoạt động liên tục trong thời gian nồi hơi hoạt động. Việc tự động cấp nước được thực hiện nhờ việc đóng mở van điện từ. Van điện từ được điều khiển đóng mở nhờ bộ điều khiển trung tâm, lấy tín hiệu từ thiết bị cảm ứng mức nước nồi hơi. Lượng nước thừa chảy trở lại két vách qua lỗ tiết lưu. 51 4.3.Các chức năng điều khiển nồi hơi : Hệ thống điều khiển quá trình hoạt động của nồi hơi gồm 5 chức năng cơ bản : \ Tự động cấp nước nồi \ Tự động hâm dầu đốt \ Tự động điều khiển đốt nồi \ Tự động điều chỉnh áp suất hơi trong nồi \ Tự động kiểm tra, giám sát, và bảo vệ nồi hơi 4.3.1.Chức năng tự động cấp nước nồi hơi : hmin 2 hmin 1 hmin hmax hmax 1 Hình 4.7.Biểu diễn mức nước trong nồi hơi Mục đích : giữ cho mực nước trong nồi ở mức giới hạn cho phép hmin ≤ h ≤ hmax \ hmax , hmin : là hai mức nước giới hạn mức nước bình thường trong nồi hơi. Khi mức nước lên đến hmax thì bơm sẽ dừng hoạt động, khi mức nước ≤ hmin thì bơm sẽ hoạt động trở lại. \ hmax1: Là mức nước báo động mức nước nồi hơi quá cao. Lúc này sẽ có tín hiệu đưa đi báo động mức nước cao. \ hmin1 : Là mức báo động mức nước trong nồi hơi thấp. Lúc này có tín hiệu đưa đi báo động mức nước thấp. \ hmin2 : Là mức báo động mức nước nồi hơi quá thấp và dừng đốt lò. Lúc này có tín hiệu gửi đi báo động mức nước quá thấp và lò sẽ dừng đốt. Phương trình thuật toán điều khiển quá trình tự động cấp nước nồi hơi :    min1 ax1 . mB t h B t h   B(t) : lệnh bơm B(t) : trạng thái trước đó của lệnh bơm B(t) = 1 : động cơ lai bơm có điện B(t) = 0 : động cơ lai bơm không có điện Tuỳ theo mức nước trong nồi hơi mà các tiếp điểm cảm biến có điện để điều khiển động cơ lai bơm. \ h  hmin1 : B(t) = 1 + 0.1 = 1 ( Bơm hoạt động ) \ hmin1 < h < hmax : B(t) = 0 + 1.1 = 1 (Bơm vẫn hoạt động) \ hmax ≤ h : B(t) = 0 + 1.0 = 0 (Bơm ngừng) \ h < hmax : B(t) = 0 + 0.1 = 0 (Bơm vẫn ngừng) \ h = hmin 1 : B(t) = 1 + 0.1 = 1 (Bơm trở lại) Nhiều hệ thống nồi hơi có thể có mức báo động hmax 1 để báo động mức nước cao quá cho phép gây tràn nồi. Mức này chỉ dùng trong báo động. 52 Lưu đồ thuật toán : Hình 4.8. Lưu đồ thuật toán tự động cấp nước nồi hơi Bật nguồn điều khiển Chọn bơm 1 hoặc bơm 2 Hmin Chạy bơm Hmax Dừng bơm Cao Cao Thấp Thấp 53 Sơ đồ logic : hmin B(t) hmax B(t - 1) Hình 4.9. Sơ đồ logic điều khiển cấp nước nồi hơi 4.3.2.Chức năng tự động hâm dầu đốt : Nồi hơi thường dùng dầu nhẹ để đốt mồi sau đó lò cháy thành công mới chuyển sang dầu đốt. Để kinh tế thì dầu đốt sử dụng trong nồi hơi thường là dầu nặng, mà dầu nặng thường là có độ nhớt cao, quá trình phun sương khó khăn, bắt lửa kém. Chính vì vậy trước khi phun vào nồi hơi dầu phải được hâm nóng, nhiệt độ hâm thường từ 80°C - 130°C. Để hâm dầu ban đầu người ta thường dùng năng lượng điện sau đó thì dùng chính hơi của nồi để sấy. Để đảm bảo thì nhiệt độ cần thoả mãn : 0 0 0min axmt t t  tmin : tín hiệu đưa bộ sấy vào hoạt động tmax : tín hiệu dừng bộ sấy Phương trình thuật toán : H(t) = t°min +H(t-1). t°max H(t) : Lệnh hâm dầu H(t-1) : Lệnh hâm dầu trước đó được nhớ lại. Tuỳ thuộc vào nhiệt độ của dầu trong két mà các cảm biến có điện. t°<= t°min : Điện trở sấy được đưa vào hoạt động. t°min < t° < t° max : Điện trở sấy vẫn tiếp tục hoạt động. t°= t°max : Dừng quá trình sấy. Để khống chế quá trình hâm nóng dầu ở trên người ta thường dùng hai cảm biến nhiệt đơn hoặc dùng một cảm biến nhiệt kiểu vi sai. Qúa trình hâm sấy dầu đốt được tự động và cũng có thể điều khiển bằng tay khi mạch điều khiển tự động có sự cố. Ngoài ra trong quá trình hâm sấy dầu đốt sẽ có bộ phận kiểm tra áp lực dầu, áp lực dầu đốt phải đảm bảo thì điều kiện đốt lò tiếp theo mới đảm bảo. 54 Hình 4.10. Lưu đồ thuật toán tự động hâm dầu đốt nồi hơi Hâm T>=Tmax S Dừng hâm Đ T<=Tmin Đ Bật nguồn Có nguồn S Đ S Kết thúc 55 tmin H(t) H(t - 1) tmax Hình 4.11.Sơ đồ logic điều khiển quá trình hâm dầu nồi hơi. 4.3.3.Chức năng tự động đốt nồi: Ngày nay các nồi hơi được tự động hoá quá trình đốt, các phần tử đảm nhiệm chức năng đó gọi là thiết bị chương trình. Chương trình đốt này phải được thực hiện một cách tuần tự mà không thể đảo thứ tự được và các thiết bị đó có thể thuộc các loại sau: \ Cam chương trình: Là trục cam trên đó có các ti, vấu có đường kính và hình dáng nhất định, tuỳ thuộc vào thời gian nhất định mà vấu đó đóng hoặc mở. Qua đó sẽ điều khiển các thiết bị trung gian để thực hiện một nhiệm vụ nhất định. Với hệ thống Cam chương trình thì khó có thể thay đổi được chương trình. Nếu muốn thay đổi chỉ có thể là thay cam. \ Rơle chương trình dạng bán dẫn, vi mạch: Thông thường dùng rơle thời gian, mỗi rơle tương ứng với nhiệm vụ cụ thể và có thể thay đổi được, nhưng phải thay đổi bằng phần cứng bên ngoài. \ Dùng PLC: Là thiết bị lập trình được và chương trình lập trình có thể thay đổi được một cách linh hoạt. Chương trình điều khiển nồi hơi sẽ được lập trình trong đó theo một tuần tự nhất định và được thực hiện một cách tự động. Ngày nay thì phần lớn các hệ thống nồi hơi trên tàu thuỷ đều sử dụng PLC để điều khiển và giám sát tự động. Thuật toán cho quá trình tự động đốt, dù đốt bằng tay hoặc đốt tự động thì các quá trình đốt lò cũng xảy ra theo các bước sau:  Giai đoạn chuẩn bị đốt: Khi các điều kiện sau phải đảm bảo thì mới tiến hành công việc đốt: - Mức nước trong nồi hơi phải đảm bảo(đủ) do mạch cấp nước tự động hoặc bằng tay thực hiện. - Nhiệt độ dầu đốt phải đảm bảo, được thực hiện bởi mạch hâm sấy dầu đốt. - Áp suất dầu đốt phải đảm bảo do bơm dầu đốt thực hiện. - Quạt gió không có sự cố. - Toàn bộ các phần tử trong hệ thống không có sự cố.  Giai đoạn đốt: Giai đoạn đốt lò được thực hiện theo một chương trình định trước và được quyết định bởi thiết bị chương trình. Các bước của quá trình đốt lò: Bước 1 : Phát lệnh đốt: Do con người thực hiện bằng cách bật công tắc hoặc ấn nút điều khiển để cấp nguồn cho mạch phía sau. Khi đó thiết bị chương trình bắt đầu hoạt động. Bước 2 : Quạt gió hoạt động, mở cửa gió, thổi sạch khí lò lưu trữ, khí dễ nổ ra khổi lò để đảm bảo an toàn đồng thời cấp ôxi cho lò. Bước 3 : Đóng bớt cửa gió để quá trình cháy xảy ra dễ dàng, cấp điện cho biến áp đánh lửa hoạt động, dầu mồi hoặc dầu đốt đã được hâm nóng đến nhiệt độ cần thiết sẽ được phun vào lò. 56 Đến đây sẽ xảy ra khả năng là cháy và không cháy: \ Nếu lò cháy thành công , có ngọn lửa xuất hiện thì tế bào quang điện sẽ phát hiện, gửi tín hiệu đến bộ Rơle cảm biến ngọn lửa, cấp tín hiệu đến Rơle trung gian, tác động ngắt biến áp đánh lửa, khi đó bơm dầu mồi chuyển sang bơm dầu đốt ( nếu có), đồng thời đưa ra tín hiệu báo cháy thành công và thiết bị chương trình dừng lại ở một vị trí nào đó sau khi đã kết thúc quá trình điều khiển, cửa gió được mở lớn hơn, lượng gió được phun bào lò nhiều hơn. \ Nếu cháy không thành công thì tự động dừng đốt lò theo trình tự sau : + Cắt van dầu mồi, ngừng cấp dầu vào trong buồng đốt. + Tắt biến áp đánh lửa. + Quạt gió vẫn tiếp tục hoạt động them một thời gian nữa để thổi sạch khí lưu trữ trong lò để chuẩn bị cho lần đốt sau thì mới được dừng. + Thiết bị chương trình lại có điện, hoạt động trở lại để quay về trạng thái ban đầu chuẩn bị cho lần đốt sau, đồng thời có đèn báo cháy không thành công sáng Hệ thống có thể thiết kế tự động đốt lại từ 3 đến 4 lần và đến lần cuối nếu không thành công thì có tín hiệu phát ra báo động chung cho người trực ca biết. Có hệ thống cần phải reset bởi người vận hành nếu quá trình đốt đã có lỗi. N+ ếu cháy thành công: Kết quả quá trình đốt lò là ngọn lửa xuất hiện, qua phần tử cảm biến ngọn lửa (phần tử quang) và qua rơle cảm biến ngọn lửa sẽ phản hồi về để ngắt biến áp đánh lửa, rồi chuyển u 57 Hìnhhất Hình 4.12. Lưu đồ thuật toán quá trình tự động đốt nồi. 58 4.3.4.Chức năng tự động điều chỉnh áp suất hơi : Trong quá trình vận hành nồi hơi thì áp suất hơi là một thông số rất quan trọng cần được điều khiển. Nếu áp suất hơi thấp quá sẽ không đảm bảo năng suất làm việc, nếu áp suất cao quá sẽ gây ra sự cố nổ nồi hơi. Yêu cầu đặt ra trong quá trình điều khiển là duy trì áp suất hơi nằm trong giới hạn cho phép : min axmP P P  Thông thường thì trên tàu thuỷ : 2min 3 4( / )P kg cm  , 2 ax 5 8( / )mP kg cm  Có 2 cách duy trì áp suất hơi :  Cách 1 : Thực hiện quá trình duy trì áp suất hơi theo nguyên tắc đốt một cấp (tức là đốt hay dừng đốt). Phương trình thuật toán : Đ(t) = Pmin + Đ(t-1). maxP Đ(t) : Lệnh đốt lò Pmin : áp suất hơi mức thấp Pmax : áp suất hơi mức cao Để thực hiện quá trình điều khiển này người ta dùng các cảm biến là các Rơle áp suất hơi Pmin , Pmax , hay dùng dạng vi phân.  Cách 2 : Thực hiện quá trình duy trì áp suất theo phương pháp đốt hai cấp : Dùng 4 cảm biến áp suất đơn ( hoặc 2 cảm biến áp suất dạng vi sai) và khống chế 2 vòi phun (đốt cao - đốt thấp - ngừng) Nếu dùng 2 cảm biến vi sai thì mỗi cảm biến đều đặt 2 ngưỡng Pmin và Pmax : Cảm biến 1 : P1 min và P1 max Cảm biến 2 : P2 min và P2 max \ Ngưỡng tác động của các cảm biến áp suất : P1 min < P2 min < P2 max < P1 max \ Phương trình thuật toán : Đốt vòi 1 : 1 1min 1 1 ax( ) ( 1). mV t P V t P   Đốt vòi 2 : *2 1min 2min 1 2 2 ax( ) . ( ) ( 1). mV t P P V t V t P    Với V1 , V2 là các vòi phun, * 1m inP là tín hiệu cảm biến áp suất hơi ứng với 1minP có trễ thời gian. Phơi  P1min : V1(t) = 1, V2(t) = 1 : Đốt cao P1 max P2 max P2 min P1 min 59 P1min< Phơi < P2 max : V1(t) = 1, V2(t) = 1 : Đốt cao P2 max< Phơi < P1max : V1(t) = 1, V2(t) = 0 : Đốt thấp Phơi  P1max : V1(t) = 0, V2(t) = 0 : Ngừng đốt. Hình 4.13. Lưu đồ thuật toán quá trình tự động điều chỉnh áp suất hơi 60 Sơ đồ logic : P1min V1(t) V1(t - 1) P1max TrÔ P1min P2min P*1min V2(t) V2(t-1) P2min P= P1m in Hình 4.14. Sơ đồ logic quá trình điều khiển áp suất hơi hai cấp 4.3.5. Chức năng tự động kiểm tra, báo động và bảo vệ nồi hơi :  Các thông số báo động và bảo vệ nồi hơi: \ Mức nước trong nồi hơi giảm quá thấp ( min 2h h ) thì hệ thống sẽ thực hiện báo động và dừng đốt lò. \ Áp suất dầu đốt không đảm bảo cũng dẫn đến báo động và dừng đốt lò. \ Nhiệt độ dầu đốt quá thấp hoặc quá cao , dẫn đến báo động và dừng đốt lò. \ Quạt gió có sự cố cũng dẫn đến báo động và dừng đốt lò. \ Mất lửa, dẫn đến báo động và dừng đốt lò. \ Nhiệt độ khí xả lò quá cao, dẫn đến báo động và dừng đốt lò. \ Lò đốt không thành công, dẫn đến báo động và dừng đốt lò. Qúa trình điều khiển tắt lò là tắt nhiên liệu cấp vào lò và quạt gió tiếp tục hoạt động sau một thời gian nữa rồi mới dừng. \ Mất nguồn điều khiển cũng ngừng đốt lò. \ Áp suất hơi quá cao mà không điều khiển dừng đốt thì hệ thống có van an toàn bằng cơ để xả hơi trong nồi ra ngoài.  Các thông số báo động : \ Mức nước giảm thấp (h < hmin1), báo động bằng đèn, còi. 61 \ Mức nước trong nồi hơi quá cao (h  hmax1), báo động bănng đèn, còi. \ Nhiệt độ dầu đốt F.O cao, báo động bằng đèn, còi \ Nhiệt độ dầu đốt F.O thấp, báo động bằng đèn, còi. Chú ý : Trong quá trình vận hành nồi hơi, khi nồi hơi có sự cố thì cần phải khắc phục sự cố để đưa các thông số của nó về trạng thái bình thường rồi sau đó phải ấn nút hoàn nguyên . Hình 4.15. Lưu đồ thuật toán quá trình tự động kiểm tra,báo động và bảo vệ nồi hơi. 62 4.4. Quy trình vận hành nồi hơi : 4.4.1. Chuẩn bị cho nồi hơi hoạt động \ Trước khi đốt lò cần quan sát mọi vật, nhất là trường hợp sau khi sửa chữa hoặc sau khi làm sạch cặn bã, quan sát buồng đốt và các thiết bị phòng chống cháy. \ Kiểm tra các van trên đường ống nước, ống dầu và hơi đã đóng mở đúng chưa. \ Kiểm tra hệ thống điều khiển và các thiết bị bảo vệ, tín hiệu đèn, còi. \ Kiểm tra mực nước trong nồi hơi và nhiệt độ của dầu 4.4.2. Bơm nước vào nồi \ Kiểm tra chất lượng nước có thể bơm nước đã được sấy nóng vào nồi hơi nhưng nhiệt độ phải vừa đủ đề phòng gây ra những hư hỏng đột ngột \ Kiểm tra rơle, các phao khống chế \ Kiểm tra sự hoạt động bình thường của bơm nước 4.4.3. Quá trình đốt \ Kiểm tra thiết bị đốt. Hệ thống phải đảm bảo đốt bằng tay hoặc tự động. Khi nồi hơi mới được sửa chữa hoặc đốt nồi ở sứ lạnh thì thời gian đốt ban đầu phải đủ dài (đặc biệt là áp suất hơi ban đầu). Để nồi hơi nóng đều toàn bộ các bộ phận không bị hư hỏng đột ngột, tránh nguy hiểm cho nồi hơi. \ Khi đốt bằng tay bắt buộc phải bật quạt gió thổi sạch khí thải trong lò trước và sau khi đốt. \ Trong trường hợp đốt không thành công, khi đốt lại phải thông lò. \ Khi đốt bằng tay phải bật đồng thời biến áp đánh lửa với van dầu hoặc trước khi dầu phun vào biến áp đánh lửa đã hoạt động để đề phòng trường hợp dầu quá nhiều không cháy. \ Biến áp đánh lửa chỉ thực hiện đánh lửa từ 15 đến 30 giây sau đó tắt đi dù đốt thành công hay không thành công. \ Tuỳ theo yêu cầu của từng nồi hơi mà rơle áp suất khống chế điều chỉnh áp lực phải được thường xuyên theo dõi kiểm tra kiểm định. \ Khi nhận ca, đi ca và bàn giao ca phải chú ý đặc biệt tới nồi hơi phụ. CHƯƠNG V : HỆ THỐNG NỒI HƠI TÀU 6500T Hệ thống nồi hơi tàu 6500T do hãng MIURA.CO.LTD thiết kế và chế tạo có các thông số : \ Áp suất thiết kế : 0,78 Mpa. \ Áp suất làm việc : 0,5-0,7 Mpa. \ Sản lượng định mức : 400kg/h. \ Sản lượng thực tế : 359kg/h. \ Nhiệt độ cấp nước : 60o C. \ Lượng tiêu thụ nhiên liệu : 27kg/h. \ Nguồn điện cấp : 440V-60HZ-3. 5.1.Cấu tạo của hệ thống :( Bản vẽ 85-K0-499A) 5.1.1. Sơ đồ động lực (1/ 14 ) : 63 \ NFB-1 , NFB-2: Aptomat cấp nguồn cho 2 bơm cấp nước. \ NFB-3 : Aptomat cấp nguồn cho bộ sấy dầu, bơm dầu, bơm tăng áp,quạt gió. \ NFB-5 : Aptomat cấp nguồn cho mạch điều khiển. \ NFB-4 : Aptomat cấp nguồn cho bơm tuần hoàn nước. \ TR : Biến áp hạ áp. \ A1 : Đồng hồ đo dòng của quạt. \ F1, F2, F3 : Các cầu chì. \ WP1, WP2 : Hai động cơ lai bơm cấp nước cho nồi. \ OH : Bộ hâm sấy dầu FO. \ BP : Động cơ lai bơm cấp dầu FO cho nồi hơi. \ BF : Động cơ lai quạt gió. \ BTP : Động cơ lai bơm tăng áp. \ CP1, CP2 : Động cơ lai bơm tuần hoàn. \ 88FX : Rơle cấp tín hiệu quạt gió dừng sự cố. 5.1.2. Sơ đồ điều khiển :  Sơ đồ 2/14 \ REMOTE EM’CY STOP CONTACT: Công tắc dừng sự cố từ xa. \ PB3-3LT : Nút thử đèn. \ WH-1 : Đèn báo nguồn. \ GN-1 : Đèn báo cháy thành công. \ OR-1 : Đèn báo nồi hơi hoạt động. \ RD-21 : Đèn báo nhiệt độ bề mặt ống cao. \ GN-6 : Đèn báo bơm tăng cường hoạt động. \ GN-9 : Đèn báo. \ RD-2 : Đèn báo chương trình đốt có sự cố.  Sơ đồ 3/14 \ EFX2 : Rơle cấp tín hiệu báo nguồn. \ SS43W : Công tắc chon chế độ cấp nước bằng tay. \ SS43WA : Công tắc chọn bơm cấp nước 1 hoặc 2. \ 88W1,88W2 : Contactor để cấp điện cho động cơ lai bơm cấp nước. \ GN-2 : Đèn báo bơm cấp nước hoạt động.  Sơ đồ 4/14 \ EFX3 : Rơle cấp tín hiệu dừng sự cố mạch bơm tuần hoàn. \ PB3-5CP : Nút ấn dừng sự cố mạch bơm tuần hoàn. \ SS43CPA : Công tắc chọn bơm tuần hoàn số 1 hoặc số 2. \ SS43CP : Công tắc khởi động, dừng bơm tuần hoàn. \ 88CP1,88CP2 : Contactor để cấp điện cho động cơ lai bơm tuần hoàn. \ 88CPX1 : Contactor cấp tín hiệu báo bơm tuần hoàn số 1 hoạt động. \ 88CPX2 : Contactor cấp tín hiệu báo bơm tuần hoàn số 2 hoạt động. \ 49CPX : Rơle cấp tín hiệu dừng sự cố mạch bơm tuần hoàn. \ GN-3 : Đèn báo mạch bơm tuần hoàn hoạt động.  Sơ đồ 5/14 \ SS43BTP : Công tắc đưa bơm tăng áp vào hoạt động. \ 88BTP : Contactor cấp điện cho động cơ lai bơm tăng áp. \ 23S : Cảm biến nhiệt độ bề mặt đường ống. \ CA1 : Cặp nhiệt cảm biến sự thay đổi nhiệt độ của bề mặt đường ống. \ 23SX : Rơle cấp tín hiệu báo nhiệt độ bề mặt đường ống cao. \ PB3-RST : Nút ấn reset báo động. 64 \ PM : Động cơ bơm dầu mồi. \ IGT : Biến áp đánh lửa. \ 20VP1, 20VP2 : Hai van dầu mồi. \ 20VR : Van hồi dầu. \ 20VL : Van đốt thấp. \ 20VH : Van đốt cao. \ LM : Tiếp điểm hành trình. \ LMX : Rơle cấp tín hiệu để chuyển từ đốt thấp sang đốt cao. \ TS : Cảm biến nhiệt độ khí xả. \ TSX : Rơle cấp tín hiệu báo nhiệt độ khí xả cao.  Sơ đồ 6/14 \ PB3-4B : Nút phát lệnh đốt. \ PB3-5B : Nút dừng đốt. \ 4X, FRX,43BX1,43BX2, 43BX3 : Rơle trung gian. \ FR1, FR2 : Rơle trung gian cấp tín hiệu báo cháy thành công. \ FS - 100 : Bộ xử lý tín hiệu cảm biến lửa. \ Cds : Mắt lửa. \ 63S : Cảm biến áp suất hơi cao. \ 63SX : Rơle cấp tín hiệu báo áp suất hơi cao. \ Cam SW : Công tắc điều khiển quá trình đốt bằng tay. \ SS43B : Công tắc điều khiển đốt tự động. \ SS88Q : Công tắc điều khiển bơm và hâm dầu đốt. \ SS88F : Công tắc điều khiển quạt gió. \ SSIGT : Công tắc điều khiển biến áp đánh lửa. \ SS20V : Công tắc điều khiển bơm dầu mồi.  Sơ đồ 7/14 \ LM1-200 : Khối xử lý tín hiệu mức nước nồi hơi. \ 33WLLX : Rơle trung gian cấp tín hiệu báo mức trong nồi quá thấp. \ SS43H : Công tắc điều khiển hâm dầu FO. \ 63Q : Cảm biến áp lực dầu cấp cho nồi hơi.  Sơ đồ 8/14 \ 22Q : Cảm biến nhiệt độ dầu đốt thấp. \ 22QH : Cảm biến nhiệt độ dầu đốt cao. \ PB3-28B : Nút tắt chuông. \ PB3-LT : Nút thử đèn. \ PB3-RST : Nút hoàn nguyên tín hiệu báo động. \ 63SL : Cảm biến áp suất hơi thấp.  Sơ đồ 9/14 \ 23T : Khối điều khiển nhiệt độ dầu FO. \ CA : Cặp nhiệt cảm biến sự thay đổi nhiệt độ dầu FO. \ NX1 : Cấp tín hiệu cho phép đốt nồi. \ SS43H : Công tắc điều khiển hâm dầu. \ 88H : Contactor cho hâm dầu. \ 88Q : Contactor cho bơm dầu. \ 88F : Contactor cho quạt gió. \ IGX2 : Rơle trung gian điều khiển biến áp đánh lửa. \ IGX : Biến áp đánh lửa. \ 20VLX : Rơle trung gian điều khiển đốt thấp. 65 \ PMX : Rơle trung gian điều khiển bơm dầu mồi. \ SS43-20V : Công tắc chuyển đổi từ đốt thấp sang đốt cao. \ 20VPX : Rơle trung gian điều khiển mở van dầu mồi. \ 20VHX : Rơle trung gian điều khiển đốt cao.  Sơ đồ 10/14 \ 63QX : Rơle trung gian cấp tín hiệu áp lực dầu FO thấp. \ RD-8 : Đèn báo mức nước nồi giảm thấp. \ RD-6 : Đèn báo mức nước nồi giảm quá thấp. \ WX1 : Rơle trung gian điều khiển bơm cấp nước nồi. \ RD-1 : Đèn báo mất lửa. \ RD-5 : Đèn báo áp suất dầu FO giảm thấp. \ RD-3 : Đèn báo quạt gió có sự cố. \ RD-10 : Đèn báo nhiệt độ dầu FO thấp. \ RD-9 : Đèn báo nhiệt độ dầu FO cao. \ RD-7 : Đèn báo nhiệt độ khí xả cao. \ AX2 : Rơle cấp tín hiệu báo động dừng đốt. \ RD-4 : Đèn báo ngọn lửa không bình thường. \ BZ : Chuông báo động. \ AX1 : Rơle trung gian cấp tín hiệu báo động. \ RX : Rơle trung gian cấp tín hiệu báo chương trình đốt không bình thường.  Sơ đồ 12/14 \ LM1-200 : Khối xử lý tín hiệu mức nước nồi hơi sau đó đưa đến đầu vào CPU. \ S, M, L, LL và s, m, l, ll là các thanh kim loại cảm biến mức nước nồi. \ s-S : Ngừng cấp nước nồi. \ m-M :Khởi động bơm cấp nước. \ l-L :Báo động mức nước thấp. \ ll-LL :Báo động và bảo vệ (dừng đốt).  Sơ đồ 13/14 \ Các đầu vào, ra của CPU.  Sơ đồ 14/14 \ Giản đồ thời gian của chương trình đốt tự động . Cấp nguồn cho hệ thống. Các aptomat được đóng lại sẵn sàng cấp nguồn cho các động cơ lai bơm, quạt gió. Qua biến áp Tr 500VA (440V/100V) cấp nguồn cho mạch điều khiển, cho mạch khởi động, dừng bơm tuần hoàn nước; cho mạch khởi động, dừng bơm cấp nước nồi. 5.2. Nguyên lý hoạt động : 5.2.1.Chức năng tự động cấp nước nồi hơi : a)Quá trình cấp nước bằng tay : Công tắc chọn vị trí SS43W được bật sang vị trí Manu sẵn sàng cấp nguồn cho bơm cấp nước. Tuỳ theo việc bơm cấp nước nào hoạt động mà công tắc SS43WA được bật sang vị trí No.1 hay No.2. Công tắc tơ 88W1 hoặc 88W2 có điện đóng tiếp điểm ở mạch động lực cấp điện cho động cơ lai bơm cấp nước hoạt động cấp nước vào nồi. Tiếp điểm phụ 88WX1(3-D) hoăc 88WX2(3-D) đóng lại. Đèn GN-2 sáng báo bơm cấp nước hoạt động. Đèn GN-2 chỉ thử được khi cả 2 contactor 88W1 và 88W2 đều không có điện. 66 Bằng việc quan sát ống thuỷ để biết mức nước của nồi hơi, khi mức nước đã đạt yêu cầu ta bật công tắc SS43WA về vị trí OFF hoặc chuyển công tắc SS43W sang vị trí Auto để dừng bơm và sẵn sàng cấp nước tự động. b) Quá trình cấp nước tự động : Quá trình cấp nước tự động thông qua bộ LM1-200 và điều khiển bởi CPU của máy tính. Công tắc cấp nước SS43W được bật sang vị trí Auto và 1 trong 2 bơm cấp nước được chọn. Khi mức nước nồi giảm đến ngưỡng m-M. Đầu B của LM1-200 có tín hiệu. Đầu 00000 có tín hiệu. Đầu ra của CPU 10103 có tín hệu làm rơle WX1 có điện đóng tiếp điểm WX1 (3-C) cấp nguồn cho động cơ lai bơm hoạt động cấp nước vào nồi.Đèn GN-2 sáng báo bơm cấp nước hoạt động. Khi mức nước nồi đạt đến ngưỡng s-S thì đầu 000 của LM1-200 mất tín hiệu. Đầu vào 00000 của CPU mất tín hiệu làm đầu ra 10103 mất tín hiệu. Rơle WX1 mất điện mở tiếp điểm WX1(3-C) ngắt điện vào động cơ lai bơm cấp nước. Đèn GN-2 tắt báo bơm cấp nước ngừng hoạt động. 5.2.2.Chức năng tự động hâm dầu đốt. Khi công tắc SS88Q được bật trong quá trình đốt bằng tay hay đầu ra 10001 của CPU có tín hiệu trong quá trình đốt tự động thì contactor 88H có điện đóng tiếp điểm 88H ở mạch động lực cấp điện cho bộ sấy dầu hoạt động. Bật công tắc hâm dầu đốt SS43H sang vị trí C hoặc A/C. Nếu nhiệt độ dầu đốt thấp hơn nhiệt độ đặt ở bộ 23T thì tiếp điểm 23T(9-B) đóng lại cấp điện cho CTT 88H đóng tiếp điểm ở mạch động lực cấp điện cho bộ hâm sấy dầu hoạt động. Nhiệt độ dầu tăng dần lên trong quá trình hâm sấy. Khi nhiệt độ dầu tăng tới ngưỡng của nhiệt điện trở 23QHH tiếp điểm của cảm biến nhiệt này mở ra cắt điện vào CTT 88H  bộ hâm dừng hoạt động. 5.2.3. Chức năng đốt nồi hơi. a)Quá trình đốt bằng tay : Công tắc chọn chế độ đốt SS43B được chuyển sang vị trí bằng tay  rơle 43BX1 không có điện, tiếp điểm 43BX1(6-A) mở không cho hoạt động ở chế độ tự động, 43BX1(7-D) mở không có tín hiệu tự động chạy đưa vào CPU, 43BX1 (9-B) mở không cho tín hiệu vào cổng COM của CPU, 43BX1(2-D)=1 sẵn sàng cấp điện cho đèn GN-9. Chế độ đốt bằng tay được thực hiện theo thứ tự sau: \ Bật công tắc SS88Q rơle 43BX2 và 43BX3 có điện. 43BX2(9-B) đóng lại cấp điện cho công tắc tơ 88Q→ 88Q(1-B) đóng lại cấp điện cho động cơ lai bơm dầu đốt hoạt động. Đồng thời 43BX2(9-B) đóng lại sẵn sàng thực hiện hâm dầu đốt nếu nhiệt độ dầu thấp. \Bật công tắc SS88F  có tín hiệu theo đường Y203. CTT 88F có điện đóng tiếp điểm 88F(1-C)  quạt gió hoạt động thổi sạch khí dễ cháy nổ ra ngoài. 88F(8-B) đóng sẵn sàng báo động nếu quạt gió bị sự cố. \ Sau khi quạt gió chạy được 30(s) ta sẽ bật công tắc SSIGT có tín hiệu theo đường Y159. Trước đó 43BX3 đã đóng sau 35s FT(9-D) đóng lại →PMX có điện đóng tiếp điểm PMX(5-C) lại  PM có điện → động cơ lai bơm dầu mồi hoạt động. Đồng thời IGX2 có điện, IGX2(9-D) đóng  IGX có điện → IGX(5-C) đóng lại cấp điện cho biến áp đánh lửa hoạt động. Đồng thời IGX(9-E) = 1, trước đó 43BX2 đã đóng nên 20VPX có 67 điện→ 2VPX(5-D) đóng lại  van dầu mồi 20VP1 có điện mở ra, dầu mồi được phun vào lò. Lúc này sẽ có 2 khả năng xảy ra: + Nếu cháy thành công thì thông qua cảm quang Cds và khối xử lý tín hiệu FLAME DETEECTOR FS-100  rơle FRX có điện=1→ FRX(2-B)=1  đèn GN-1 sáng,báo cháy thành công. Để thực hiện đốt thấp ta đóng tiếp công tắc SS20V để cấp tín hiệu đến đường Y205. Do trước đó FRX(9-D)=1 cấp điện cho rơle 20VLX → 20VLX(5-D)=1 cấp điện cho van đốt thấp 20VL,thực hiện quá trình đốt thấp. Sau 7(s) ta bật công tắc SS43-20V sang vị trí HIGH  cấp điện cho rơle 20DX → 20DX(5-F)=1 cấp điện cho động cơ để mở rộng cửa gió sẵn sàng cho quá trình đốt cao. Khi cửa gió đã xác lập ở vị trí đốt cao thi tiếp điểm hành trình LM(5-E)=1 cấp điện cho rơle LMX → LMX(8-F)=1 cấp điện cho rơle 20VHX→ 20VHX(5-E) =1 cấp điện cho van đốt cao 20VH, thực hiện quá trình đốt cao. 5(s) sau ta bật công tắc SSIGT trở lại vị trí cũ  Cắt biến áp đánh lửa, cắt bơm dầu mồi, van dầu mồi. Nồi hơi được đốt. + Nếu cháy không thành công : thì ngọn lửa không xuất hiện, rơle FRX không có điện, đèn GN-1 không sáng. Khi đó ta tắt công tắc SS-IGT. Khoảng nửa phút sau, khi quạt gió thổi hết khí cặn trong lò thì ta tắt SS-88F để cắt quạt gió. * Quá trình dừng đốt bằng tay được thực hiện bằng cách bật trở lại các công tắc theo thứ tự ngược với thứ tự khi đốt từ công tắc, SS20V, SS88F, SS88Q, SS43B. Tuy nhiên phải chú ý khi dừng đốt là phải cho quạt gió hoạt động thêm 35(s) nữa mới dừng hẳn. b)Quá trình đốt tự động : Công tắc chọn chế độ đốt SS4B được bật sang vị trí tự động  43BX1 có điện. Tiếp điểm 43BX1(6-A)=1 sẵn sàng cho đốt tự động, 43BX1(7-D) đóng có tín hiệu đốt tự động gửi tới CPU, 43BX1(9-B)=1 đưa tín hiệu vào cổng COM của CPU. Khi không có báo động tổng, CPU không bị sự cố thì quá trình đốt tự động sẵn sàng. Ấn nút phát lệnh đốt PB3-43B  rơle 4X có điện. Tiếp điểm 4X(6-A)=1 duy trì, 4X(7- D)=1 gửi tín hiệu đốt tự động tới đầu 00008 của CPU. Đồng thời tiếp điểm 4X(2-C)=1 đèn OR-1 sáng báo nồi hơi hoạt động. Khi áp suất hơi còn thấp tiếp điểm cảm biến 63S đóng lại cấp điện cho rơle 63SX → 63SX(7-E) = 1 cấp tín hiệu đến đầu vào 00011→ đầu ra 10003 có tín hiệu cấp điện cho công tắc tơ 88F → quạt gió hoạt động. Đồng thời TIM 101(50) được kích hoạt , sau 30s tiếp điểm TIM101(a55) = 1 cấp tín hiệu đến đầu ra 10004 để cấp điện cho rơle IGX2 và IGX → IGX(5-C) = 1 cấp điện cho biến áp đánh lửa IGT hoạt động. Khi TIM101(a55) = 1 thì TIM100(55) được kích hoạt và sau 5s tiếp điểm TIM100(a55) = 1 → đầu ra 10010 có tín hiệu cấp điện cho rơle 20VPX → tiếp điểm 20VPX(5-D) = 1 cấp điện cho van dầu mồi 20VP1 hoạt động. Đồng thời TIM103(55) và TIM106(55) được kích hoạt. \ Nếu cháy thành công thì thông qua cảm quang Cds và khối FS-901 cấp điện cho rơle FRX → FRX(2-C) = 1 đèn GN-1 sáng báo cháy thành công. Sau 3s tiếp điểm TIM103 (b55)= 0, cắt tín hiệu tới đầu ra 10004 , biến áp đánh lửa ngừng hoạt động. Sau 7s tiếp điểm TIM106(a56) = 1 cấp tín hiệu đến đầu ra 10005 để cấp điện cho rơle 20VLX → 20VLX(5-D) =1 cấp điện cho van đốt thấp 20VL. Cùng lúc đó TIM107(56) và TIM104(56) được kích hoạt. 68 Sau 5s TIM107(b55) = 0, cắt tín hiệu đến đầu ra 10010 để cắt điện van dầu mồi, ngừng cấp dầu mồi. Đồng thời TIM107(b62) = 0, cắt tín hiệu đến đầu ra 10007 để dừng bơm dầu mồi. Sau 30s tiếp điểm TIM104(a57) = 1 cấp tín hiệu đến đầu ra 10006, 10015 để cấp điện cho động cơ điều chỉnh le gió 20DX và rơle 20VHX chuyển từ đốt thấp sang đốt cao. \ Nếu cháy không thành công thì FRX không có điện → đầu vào 00010 không có tín hiệu → TIM081(54) được kích hoạt. Sau 2,5s tiếp điểm TIM081(a53) = 1 cấp điện cho TIM080(53) hoạt động, sau 1s tiếp điểm 080(a13) = 1 →31.01(13) có điện → 31.01(a14) = 1 cấp tín hiệu đến đầu ra 10104 → đèn RD-1 sáng nhấp nháy báo có sự cố lửa. Tiếp điểm 31.01(a35)=1 cấp tín hiệu đến đầu ra 10113 cấp điện cho còi BZ kêu.31.01(a36) = 1 cấp tín hiệu đến đầu ra 10110 cấp điện cho rơle AX2 → báo động dừng đốt và hoàn nguyên hệ thống. Để tắt chuông ta ấn nút PB3-28B, đầu vào 00106 có tín hiệu → 31.02 mất điện → 31.02(a14) = 1 đèn RD-1 sáng bình thường. Đồng thời 31.02(a35)=1 đầu ra 10113 mất tín hiệu → chuông BZ ngừng kêu. Sau khi khắc phục sự cố xong ta ấn nút PB3-RST cấp tín hiệu tới đầu vào 00108 → 31.01(13) mất điện → đầu ra 10104 mất tín hiệu → đèn RD-1 tắt. * Dừng đốt trong quá trình đốt tự động : Ấn nút ấn PB3-5B  cắt nguồn vào rơle đốt chính 4X. Tín hiệu đốt đưa vào đầu 00008 của CPU mất  CPU đưa ra các tín hiệu dừng đốt theo chương trình được lập trình sẵn, quạt gió được hoạt động tiếp sau 35s mới dừng hẳn. 5.2.4.Chức năng tự động điều chỉnh áp suất hơi : Nếu vì lý do nào đó mà áp suất hơi tăng vượt quá giá trị đặt thì cảm biến áp suất hơi 63S mở ra → rơle 63SX mất điện, tiếp điểm 63SX(7-E) = 0 cắt tín hiệu tới đầu vào 00011 của CPU. Nhận được tín hiệu CPU sẽ cấp tín hiệu tới đầu 10110 để cấp điện cho rơle AX2 → tiếp điểm AX2(6-A) mở ra làm rơle 4X mất điện, tiếp điểm 4X(7-D) = 0 → đầu 00008 mất tín hiệu làm nồi hơi ngừng đốt. Trong quá trình đem hơi đi công tác áp suất hơi giảm dần khi áp suất hơi giảm xuống nhỏ hơn giá trị đặt thì tiếp điểm cảm biến 63S đóng lại làm rơle 63SX có điện, đầu 00011 sẽ có tín hiệu.Thông qua CPU sẽ cung cấp tín hiệu tới đầu 10110 làm rơle AX2 mất điện → tiếp điểm AX2(6-A) = 1 cấp điện trở lại cho rơle 4X → tiếp điểm 4X(7-D) = 1 đưa tín hiệu đốt tự động tới đầu 00008 của CPU nồi hơi được tự động đốt lại. 5.2.5. Nhận xét và đánh giá : Nồi hơi này là sản phẩm của hãng MIURA.CO.LTD, nó đảm bảo đầy đủ 5 chức năng chính của nồi hơi. Được ứng dụng lập trình PLC trong điều khiển và giám sát quá trình làm việc của nồi hơi. Do vậy trong quá trình làm việc rất an toàn và giảm nhẹ cho người vận hành. Hệ thống nồi hơi này rất thông dụng hiện nay trên tàu thủy vì nó có kích thước nhỏ gọn, năng suất sinh hơi cao, khả năng phục hồi áp suất nhanh, hiệu quả kinh tế cao. Tuy nhiên đây là hệ thống hiện đại với bộ điều khiển có tính tự động hóa cao. Vì vậy, nó đòi hỏi người vận hành phải có trình độ cao để đảm bảo việc khai thác hệ thống có hiệu quả nhất. Giá thành đầu tư ban đầu của hệ thống cao. 69 5.3. Các báo động và bảo vệ nồi hơi :  Ngọn lửa không bình thường : Khi lửa không bình thường CPU đưa tín hiệu ra 10110 để nồi hơi ngừng hoạt động, tín hiệu 10112 làm đèn RD-4 sáng và tín hiệu 10113 làm chuông BZ kêu.  Mức nước nồi giảm thấp : Khi mức nước nồi hơi giảm qua mức l và L, thông qua khối xử lý tín hiệu LM1-200 đưa tín hiệu vào CPU. Khi nhận được tín hiệu mức nước nồi giảm thấp CPU đưa tín hiệu ra tới đầu 10103 cho bơm cấp nước hoạt động, đồng thời cấp tín hiệu tới 10101 → đèn RD-8 sáng báo hiệu, tín hiệu 10113 cho còi BZ kêu.  Mức nước nồi hơi giảm quá thấp : Khi mức nước nồi giảm quá thấp qua mức ll-LL thì tín hiệu này gửi đến khối LM1- 200 để xử lý. Tín hiệu ra của khối này cấp tới CPU sẽ đưa tín hiệu ra tới đầu 10110 làm rơle AX2 có điện mở tiếp điểm AX2(6-A) rơle 4X mất điện cắt tín hiệu tới đầu 00008 (đốt tự động) của CPU làm nồi hơi ngừng hoạt động. Đồng thời đưa tín hiệu 10102 cấp tới đèn RD-6 báo mức nước nồi quá thấp. Tín hiệu 10103 cấp điện cho rơle WX1 để bơm nước hoạt động Nếu chỉ một trong hai thanh cảm biến ll-LL có tín hiệu (do tàu nghiêng lắc) thì CPU cũng chỉ nhận được tín hiệu mức nước nồi thấp và chỉ đưa ra tín hiệu báo động chứ không ngừng đốt nồi.  Áp suất dầu đốt thấp : Khi áp suất dầu đốt thấp khả năng phun dầu vào buồng đốt kém đi nhiều ảnh hưởng tới quá trình đốt lò. Khi áp suất dầu đốt thấp tiếp điểm cảm biến 63Q mở ngừng cấp tín hiệu tới đầu 00009 của CPU. Nhận được tín hiệu này CPU đưa tín hiệu ra tới đầu 10100 làm rơle 63QX có điện mở tiếp điểm 63QX(5-A) cắt điện tới công tắc tơ 88BTP (nếu trườc đó công tắc SS43BTP đã bật) làm bơm tăng áp ngừng hoạt động. Đồng thời CPU đưa ra tín hiệu 10105 đèn RD-5 sáng báo mất áp lực dầu FO, đầu 10113 có tín hiệu làm chuông kêu. Đầu ra 10110 có tín hiệu rơle AX2 có điện nồi hơi ngừng hoạt động.  Nhiệu độ dầu đốt thấp : Khi nhiệt độ dầu đốt thấp tiếp điểm cảm biến 22Q đóng lại đưa tín hiệu tới đầu 00100.CPU sẽ xử lý tín hiệu này và đưa tín hiệu tới đầu ra 10001 cho bộ hâm sấy dầu hoạt động. Đồng thời tín hiệu 10110 cấp điện cho rơle AX2 làm nồi hơi ngừng hoạt động. Tín hiệu 10107 và 10113 làm đèn RD-10 sáng, chuông BZ kêu.  Nhiệt độ dầu đốt cao : Khi nhiệt độ dầu đốt cao tiếp điểm cảm biến 23QH mở làm mất tín hiệu tới đầu 00101 của CPU, CPU đưa tín hiệu tới đầu 10108 làm đèn RD-9 sáng, tín hiệu 10113 làm chuông BZ kêu.  Nhiệt độ khí xả cao : Khi nhiệt độ khí xả cao tiếp điểm cảm biến TS mở ra làm rơle TSX mất điện. Tiếp điểm TSX(8-B) =1 cấp tín hiệu tới đầu 00102. Nhận được tín hiệu này CPU sẽ xử lý để cấp tín hiệu tơi đầu 10110→ rơle AX2 có điện cấp tín hiệu dừng đốt. Đồng thời cấp tín hiệu tới đầu 10109 làm đèn RD-7 sáng và đầu 10113 có tín hiệu làm chuông kêu.  Quạt gió bị sự cố : 70 Khi quá tải động cơ quạt gió, rơle nhiệt 49F hoạt động ngắt điện động cơ này đồng thời tiếp điểm 49F gửi tín hiệu đến đầu 00103 của CPU, CPU đưa tín hiệu đến 10110 cấp điện cho rơle AX2 để ngừng đốt lò. Tín hiệu 10106 và 10113 làm đèn RD-3 sáng, chuông BZ kêu.  Cơ cấu chương trình bị sự cố : Khi cơ cấu chương trình bị sự cố CPU cắt tín hiệu đến 10115 làm rơle RX mất điện. Tiếp điểm RX(2-F)=1 cấp tín hiệu cho đèn RD-2 sáng, RX(6-A)=0 làm rơle 4X mất điện cấp tín hiệu dừng đốt. 71 5.4.Nghiên cứu, chế tạo mạch tự động sấy dầu H.F.O: 5.4.1. Đặt vấn đề : Vì vấn đề kinh tế nên nồi hơi tàu thuỷ thường sử dụng dầu nhẹ ( D.O) để mồi lúc đốt lò, sau đó chuyển sang dùng dầu nặng ( H.F.O). Tuy nhiên do dầu nặng H.F.O ở nhiệt độ thấp lại có tỷ trọng và độ nhớt cao. Tỷ trọng và độ nhớt cao ảnh hưởng đến khả năng lưu động, chất lượng phun của dầu và quá trình cháy của nó. Độ nhớt càng cao thì tính lưu động kém, quá trình cháy càng kém. Khi nhiệt độ tăng thì tỷ trọng và độ nhớt của dầu giảm. Từ thực tế đó nên đòi hỏi phải có một hệ thống sấy dầu H.F.O nhằm giữ nhiệt độ dầu trong khoảng 850 ÷ 1100C. Ở nhiệt độ đó thì dầu H.F.O sẽ dễ dàng cho việc phun vào buồng đốt dưới dạng sương, thuận tiện cho việc đốt lò. Xuất phát từ nhu cầu thực tế trong việc sửa chữa hệ thống sấy dầu H.F.O, em đã được thầy giáo Lê Văn Ba hướng dẫn chế tạo mạch tự động sấy dầu H.F.O. Mạch này rất linh động trong việc sửa chữa, lắp đặt. Khi mạch điều khiển sấy dầu H.F.O trên tàu hỏng hóc mà việc sửa chữa trở lên phức tạp, giá thành cao hoặc không thể sửa chữa, phải thay mới thì ta chỉ việc thay thế bằng mạch này là được. Ưu điểm của mạch này là rất đơn giản, thuận tiện cho việc thay thế, lắp đặt ; giá thành rẻ; độ tin cậy cao mà vẫn đảm bảo đúng chức năng tự động sấy dầu. Khi nhiệt độ dầu giảm xuống dưới 850C thì tín hiệu nhiệt sẽ đưa về bộ chuyển đổi, cấp tín hiệu khởi động mạch sấy( mạch sấy bắt đầu hoạt động). Nhiệt độ dầu tăng dần lên đến 1100C thì tín hiệu nhiệt từ cảm biến nhiệt đưa về, cắt nguồn cung cấp cho mạch sấy, dừng sự hoạt động của mạch sấy. Khi nhiệt độ dầu lại giảm xuống khoảng dưới 850C thì quá trình lại lặp lại. Như vậy, nhiệt độ của dầu H.F.O luôn được giữ trong ngưỡng 850C ÷ 1100C . Giá trị của ngưỡng này có thể điều chỉnh, thay đổi được phụ thuộc vào từng hoàn cảnh cụ thể. 5.4.2.Sơ đồ mạch sấy dầu : a) Giới thiệu về bộ điều khiển nhiệt độ: Bộ điều khiển theo nhiệt độ TC( Temperature Controller ) do hãng Hanyoung Electric Co.,Ltd Hàn Quốc sản xuất. Hãng Hanyoung Electrion Co.,Ltd được thành lập từ năm 1972, đến nay đã phát triển với các nhà xưởng, nhà máy sản xuất trong lĩnh vực tự động hoá công nghiệp đạt tiêu chuẩn ISO 9001 với các sản phẩm như CONTROL SWITCH, PANEL METER, SENSSOR, TEMPERATURE CONTROLLER, DIGITAL COUNTER… Trải qua gần 30 năm, thương hiệu của hãng Hanyoung đã được khẳng định với sự thừa nhận rộng rãi của các chuyên gia cũng như người sử dụng, khai thác trong và ngoài nước. Nó có chức năng tự động điều chỉnh sự đóng mở của các tiếp điểm N.O – N.C đúng theo yêu cầu của người vận hành khi nó tiến hành ở nhiệt độ gần với giá trị nhiệt độ đặt. Nếu nhiệt độ mà cảm biến nhiệt đưa về cao hơn giá trị đặt, tín hiệu ra của đầu RST sẽ là OFF (đèn RST đỏ) . Nếu nhiệt độ mà cảm biến nhiệt đưa về thấp hơn giá trị đặt thì tín hiệu ra sẽ là ON (đèn RST xanh), tuỳ theo người sử dụng mà khi đó sẽ là tiếp điểm thường đóng hay thường mở . Nguồn cấp có thể là 110V AC ( 2 chân 18 - 19) hoặc 220V AC( 2 chân 17 - 19). Tần số 50/60 Hz. Điện áp hoạt động trong khoảng 90÷110%Udm . Tín hiệu vào lấy từ cảm biến nhiệt. Có thể là cảm biến nhiệt dạng nhiệt điện trở hoặc cảm biến nhiệt cặp nhiệt ngẫu. Ở đây ta dùng cảm biến Pt 100 Các cặp tiếp điểm thường đóng (12 – 13) và thường mở (14 – 15), (11-12) đều có thể cho nguồn có điện áp 220V AC, tần số 50Hz đi qua. 72 b).Mạch tự động sấy dầu H.F.O: \ Sơ đồ mạch : T C KM R2 R1 R1 KM R2 Stop Start KM HEATING SOURCE CC SW AUTO HAND 12 11 15 14 TC R2 KM ~ 220 V 1 2 1 2 SPACE HEATER TC Hình 5.1. Sơ đồ mạch tự động sấy dầu \ Các phần tử trong mạch gồm : + CC : cầu chì + SOURCE : đèn báo nguồn + HEATING : đèn báo mạch sấy đang hoạt động . + TC : bộ điều khiển theo nhiệt độ ( Temperature Controller ) + TC ( 14-15,11-12 ) : các tiếp điểm thường mở của TC + R1, R2 : các Rơle trung gian + SW : công tắc chọn chế độ ( tự động – tay ) + KM : contactor cấp nguồn cho bộ sấy \ Nguyên lý hoạt động : Ta cài đặt giá trị tác động của bộ TC ( Temperature Controller ) là 1100 C và khoảng tác động là 350C. Cấp nguồn cho hệ thống thì trước tiên đèn vàng (SOURCE) sáng, báo nguồn đã được cấp. Bộ điều khiển theo nhiệt độ TC được cấp nguồn từ đầu, luôn báo nhiệt độ của dầu do đầu cảm biến được tiếp xúc trực tiếp với dầu H.F.O. Có hai chế độ là tự động và bằng tay. Trong đó chế độ bằng tay chỉ dùng khi kiểm tra sự hoạt động của bộ sấy dầu, của thiết bị trong mạch như contactor KM, Rơle R2, đèn báo, …, còn để điều khiển sấy dầu thì ta chọn công tắc SW sang vị trí Auto . Giả sử lúc này nhiệt độ của dầu đang  850C . Bật công tắc SW sang chế độ A (tự động). Do nhiệt độ dầu đang nhỏ hơn giá trị nhiệt độ đặt (1100 C) nên bộ điều khiển theo nhiệt độ TC chuyển trạng thái ngay. Tiếp điểm thường mở (14 – 15) đóng lại, cấp nguồn 73 cho Rơle R1, đồng thời tiếp điểm thường mở (11 – 12) đóng lại. Do Rơle R1 có điện, đóng tiếp điểm duy trì nên contactor KM có điện, đóng tiếp điểm duy trì, đồng thời cấp nguồn cho mạch sấy dầu và đèn xanh(HEATING) sáng, báo mạch sấy dầu đang hoạt động. Khi mạch sấy hoạt động một thời gian, nhiệt độ dầu tăng dần lên đến 850C thì khi đó bộ điều khiển theo nhiệt độ sẽ tác động, làm cho tiếp điểm thường mở (14 – 15) mở ra (đèn SUB tắt, đèn RST vẫn xanh), ngắt nguồn vào Rơle R1,làm cho tiếp điểm duy trì R1 mở ra, nhưng do tiếp điểm duy trì của KM vẫn đóng nên KM vẫn có điện, mạch sấy vẫn hoạt động. Khi nhiệt độ dầu được sấy đến 1100 C thì bộ TC sẽ tác động, tiếp điểm thường mở (11-12) mở ra (đèn SUB vẫn tắt, đền RST đỏ), ngắt nguồn cấp cho contactor KM, làm tiếp điểm KM mở ra, mạch sấy dầu ngừng hoạt động. Khi một thời gian, nhiệt độ của dầu giảm dần từ 1100 C xuống 850C thì bộ TC lại tác động, đóng tiếp điểm thường mở (11-12,14-15), mạch lại hoạt động theo chu kỳ như trước, đảm bảo cho nhiệt độ của dầu H.F.O luôn trong khoảng đã đặt. Nếu đang sấy dầu mà vì một lý do nào đó mà yêu cầu phải ngừng sấy, ta bật công tắc SW sang vị trí 0, ngắt nguồn vào contactor KM , mạch sấy ngừng hoạt động. Khi bật công tắc SW sang vị trí H, để kiểm tra và có thể sấy dầu ( với nhiệt độ dầu được chỉ báo qua bộ TC ) nhưng không giữ trong khoảng nhất định như yêu cầu mà tuỳ thuộc vào người vận hành, khai thác. Muốn thế, ta ấn nút Start, cấp nguồn cho Rơle R2. Rơle R2 có điện, đóng tiếp điểm duy trì nên contactor KM có điện, đóng tiếp điểm của KM, mạch sấy hoạt động, đồng thời đèn xanh (HEATING) sáng, báo mạch sấy đang hoạt động. Mạch được bảo vệ quá tải, ngắn mạch bằng cầu chì . 74 5.4.3.Một số hình ảnh của mạch sau khi hoàn thành : Hình 5.2. Mạch đang ở chế độ chờ ( Stanby ) 75 Hình 5.3. Mạch đang sấy ở chế độ tự động ( A ) 76 Kết luận Sau thời gian 3 tháng tìm hiểu và nghiên cứu cộng thêm sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy giáo trong khoa,các bạn trong lớp, đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo Lê Văn Ba đến nay bản đồ án tốt nghiệp của em đã được hoàn thành với các nội dung sau: - Phần 1 : Trang thiết bị điện tàu 6500T. Phần này gồm các chương: Chương I : Trạm phát điện tàu 6500T Chương II : Một số hệ thống điện tự động buồng máy Chương III : Một số hệ thống điện tự động trên boong Em đã phân tích được một số vấn đề chính và tổng quát về hệ thống năng lượng điện tàu 6500T, một số hệ thống truyền động điện trên boong như hệ thống lái, hệ thống làm hàng…, dưới buồng máy như hệ thống làm hàng, hệ thống quạt gió buồng máy,hệ thống máy nén khí…. - Phần 2 : Đi sâu phân tích hệ thống nồi hơi tàu 6500T và nghiên cứu, chế tạo mạch tự động sấy dầu H.F.O. Phần này gồm các chương: Chương IV : Tổng quan về hơi thống nồi hơi Chương V : Hệ thống nồi hơi tàu 6500T và mạch tự động sấy dầu H.F.O Trong phần đi sâu này em đã có cái nhìn chi tiết hơn về hệ thống nồi hơi nói chung và hệ thống nồi hơi tàu 6500T do hãng Muira chế tạo nói riêng. Đồng thời em đã chế tạo được mô hình mạch tự động sấy dầu, có thể thay thế mạch sấy dầu H.F.O của hệ thống nồi hơi khi xảy ra sự cố với giá thành rẻ hơn nhiều so với mạch tự động sấy dầu của chính hãng mà vẫn đảm bảo đủ và đúng chức năng tự động sấy dầu, luôn giữ nhiệt độ của dầu H.F.O trong một khoảng nhất định (khoảng này có thể thay đổi được tuỳ theo yêu cầu của hệ thống và người sử dụng ). Đề tài tốt nghiệp này đã giúp em hệ thống hoá lại các kiến thức đã học và áp dụng được vào thực tiễn một phần kiến thức đã học. Tuy nhiên do trình độ còn có hạn và còn hạn chế trong việc cập nhật công nghệ hiện đại nên đề tài của em chắc chắn còn nhiều thiếu sót. Em rất mong được sự đóng góp nhận xét của các thầy cô cũng như các bạn đồng nghiệp để đề tài của em hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn ! 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1) K.S Bùi Thanh Sơn “ Trạm phát điện tàu thuỷ ” Nhà xuất bản GTVT Hà Nội – 2000 2) K.S ĐT Lưu Đình Hiếu “ Truyền động điện tàu thuỷ ” Nhà xuất bản Xây Dựng Hà Nội - 2004 3) TS Nguyễn Tiến Ban GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn “ Trạm phát và lưới điện tàu thuỷ ” Nhà xuất bản Khoa học và kĩ thuật HN – 2008 4) Th.S - Mt. Trương Văn Đạo (Chủ biên)… “ Máy tàu thuỷ ” Trường ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM , Hải Phòng - 2004