Thuyết minh kỹ thuật và hướng dẫn vận hành tủ điện điều khiển thiết bị hút lọc bụi tĩnh điện docx

Giới thiệu chung Hệ thống điều khiển điện thiết bị hút lọc bụi theo công nghệ lọc tĩnh điện này là một hệ thống điều khiển tự động, ứng thiết bị điều khiển tiên tiến như thiết bị điều k

THUYẾT MINH KỸ THUẬT VÀ HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH TỦ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HÚT LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN

thuyết minh kỹ thuật và hướng dẫn vận hành tủ điện điều khiển

thiết bị hút lọc bụi tĩnh điện

1 Giới thiệu chung

Hệ thống điều khiển điện thiết bị hút lọc bụi theo công nghệ lọc tĩnh điện này là một

hệ thống điều khiển tự động, ứng thiết bị điều khiển tiên tiến như thiết bị điều khiển khả trình PLC, máy vi tính, màn hình công nghiệp, các thiết bị đo lường, điều khiển với độ chính xác và tin cậy cao Hệ thống điều khiển điện bao gồm các bộ phận chính sau:

ư Hệ thống điều khiển nguồn cao áp một chiều

ư Hệ thống điều khiển các động cơ rung các cực phóng và cực lắng

ư Hệ thống diều khiển giám sát từ máy vi tính

ư Hệ thống đèn báo động trong các trường hợp xảy ra sự cố

2- Mô hình điều khiển hệ thống lọc bụi tĩnh điện

Nút ấn, Công tác, rơle nhiệt

CPU S7-200

Màn hình

công nghiệp

TD200

ANALOG MODULE

Đồng hồ đo

mV - kV (Grado 918)

Biến áp chỉnh lưu cao áp

Phản hồi dòng, áp

4 - 20mA: Báo động

Động cơ

rung gõ

điện cực

Hệ thống

đèn, báo động

Bộ

điều khiển Thyristor

Máy tính

PC/ PPI

0-10VDC

Hệ thống được điều khiển, giám sát thông qua hệ thống PLC S7-200 ghép nối với máy

vi tính bằng cáp lập trình PC/PPI

Các thông số từ màn hình công nghiệp TD - 200 cũng như từ các nút ấn, công tắc và phản hồi dòng điện, điện áp được xử lý trong PLC và các đầu ra của nó là các lệnh làm việc cho các động cơ rung cực lắng, cực gai, cũng như góc mở Thyristor để điều chỉnh

điện áp cao áp Chế độ làm việc của hệ thống, tình trạng hoạt động của các thiết bị , các thông số về dòng điện, điện áp được giám sát và điều khiển trên màn hình máy vi tính Các thông số về dòng điện, điện áp của trường cao áp được đưa về đầu vào của bộ điều khiển số Grado 918 ở đầu ra của bộ điều khiển Grado 918 sẽ có tín hiệu tương ứng tỷ lệ

từ 4 – 20mA đưa về modul analog EM 235

Để đảm bảo ổn định cho dòng cao áp trong mô hình có một mạch vòng kín với khâu phản hồi áp về đầu vào của mô đun analog EM 235 của PLC, đầu ra của nó thông qua bộ

điều khiển Thyristor để điều chỉnh điện áp cao áp đầu ra

Các thiết bị chính trong hệ thống điều khiển:

- Máy biến áp chỉnh lưu cao áp

- Động cơ M2 để thực hiện việc rung gõ điện cực phóng

- Động cơ M2 để thực hiện việc rung gõ điện cực lắng

- Tủ điện điều khiển bao gồm:

+ áp tô mát tổng AB1

+ Công tắc tơ K1, đóng cắt nguồn cho bộ điều khiển thyristor

+ Rơ le nhiệt F1 để bảo vệ quá dòng điện sơ cấp

+ Biến dòng Ti 75/5 và ampekế A để đo và chỉ thị dòng điện sơ cấp

+ Bộ điều khiển thyristor để điều chỉnh điện áp cấp cho cuộn sơ cấp Máy biến áp + Cuộn kháng chặn L1

+ Triết áp VR để điều chỉnh điện áp sơ cấp trong chế độ điều khiển bằng tay + áp tô mát AB2, công tắc tơ K2, rơ le nhiệt F2 để điều khiển động cơ rung gõ điện cực phóng

+ áp tô mát AB3, công tắc tơ K3, rơ le nhiệt F3 để điều khiển động cơ rung gõ

điện cực lắng

+ Nút dừng khẩn A0 để cắt nguồn hệ thống trong trường hợp bị sự cố

+ Nút ấn A1 để cắt nguồn điều khiển của hệ thống

+ Nút ấn A2 để đóng nguồn điều khiển hệ thống

+ Nút ấn A3, A4 để đóng, cắt nguồn cho bộ điều khiển thyristor

+ Nút ấn A5, A6 để điều khiển động cơ rung gõ cực phóng trong chế độ điều khiển bằng tay

+ Nút ấn A7, A8 đểđiều khiển động cơ rung gõ cực lắng trong chế độ điều khiển bằng tay

+ Chuyển mạch A_M để lựa chọn chế độ điều khiển Tự động – Tay

+ Bộ điều khiển số DIC1 để đo, hiển thị và biến đổi tín hiệu phản hồi điện áp phía thứ cấp

+ Bộ điều khiển số DIC2 để đo, hiển thị và biến đổi tín hiệu phản hồi dòng điện phía thứ cấp

+ Màn hình công nghiệp TD200 để thực hiện các chức năng sau:

* Đặt các thông số thời gian làm việc của rung cực lắng, cực gai cho từng trường cũng như thời gian nghỉ giữa hai lần làm việc

* Đặt thông số điện áp, dòng điện thứ cấp khi làm việc, đồng thời hiện giá trị tức thời của dòng cao áp

* Đặt các thông số bảo vệ trường cao áp

* Chỉ ra sự cố xảy ra trong quá trình làm việc ở từng trường cũng như khi dòng cao áp quá cao

+ Analog Module để thu nhận các tín hiệu phản hồi dòng điện, điện áp thứ cấp, phản hồi nhiệt độ

+ CPU S7-Siemens để điều khiển các thiết bị trong hệ thống làm việc theo chương trình

+ Các rơ le điều khiển trung gian

+ Các đèn báo chế độ làm việc của các thiết bị, các đèn báo sự cố

- Máy vi tính để thực hiện việc điều khiển, giám sát hoạt động của hệ thống

3 Hướng dẫn vận hành tủ điện điều khiển

a/ Sơ đồ bố trí thiết bị trên tủ điều khiển

Sơ đồ bố trí thiết bị trong tủ điều khiển lọc bụi tĩnh điện

b/ Các bước vận hành:

Bước 1: Đặt công tắc chế độ ở vị trí “0”, xoay triết áp VR ngược chiều kim đồng hồ về vị trí “Min”, bật aptomat tổng AB1 -> Các đèn báo pha LA, LB, LC sáng

Bước 2: ấn nút A2 để cấp nguồn điều khiển -> các bộ điều khiển DIC1, DIC2 chỉ thị điện

áp thứ cấp và dòng điện thứ cấp, PLC hoạt động, màn hình TD200 chỉ thị các thông số

điện áp đặt và điện áp đo từ điện trường cao áp

Bước 3: Đặt các tham số trên màn hình TD200

F1

Enter ESC

TD 200

Shift

SIEMENS

DienapU21do=

DienapU21lv=

kV kV

- ấn “F1” để đặt các tham số rung gõ điện cực lắng và điện cực phóng của trường 1, dùng phím “^” hoặc “v” để thay đổi giá trị rồi ấn “Enter” để xác nhận

+ Đặt chu kỳ rung gõ cực phóng “ChukyRungCucphong(s)”

*) Đặt thời gian rũng gõ cực phóng ‘1Run=’: 0-> 32000

*) Đặt thời gian nghỉ giữa các lần rung ‘1Pau=’ : 0->32000

+ Đặt chu kỳ rung gõ cực lắng “ChukyRungCuclang (s)”

*) Đặt thời gian rũng gõ cực lắng ‘1Run=’: 0-> 32000

*) Đặt thời gian nghỉ giữa các lần rung ‘1Pau=’ : 0->32000

- ấn “Shift + F1” để đặt tham số làm việc hệ cao áp trường 1, dùng phím “^” hoặc

“v” để thay đổi giá trị rồi ấn “Enter” để xác nhận

+ Điện áp cao áp đo được ‘DienapU21do=’: 0->60kV

+ Đặt điện áp làm việc cho trường 1’DienapU21lv=’: 0-> 60kV

- ấn “Shift + F4” để đặt tham số bảo vệ hệ cao áp cho các điện trường, dùng phím

“^” hoặc “v” để thay đổi giá trị rồi ấn “Enter” để xác nhận

+ Chọn trường cần đặt tham số bảo vệ ‘Dat tham so bao ve he Caoap truong:’

0->3, ấn “Enter” để xác nhận, chọn “0” để thoát

*) Đặt tham số bảo vệ sự cố điện áp cao : ‘U21Max=’ : 0->60 kV

*) Đặt tham số bảo vệ sự cố điện áp thấp : ‘U21Min=’ : 0->60 kV

*) Đặt tham số bảo vệ sự cố quá dòng điện : ‘I21Max=’ : 0-> 350 mA

*) Đặt tham số bảo vệ sự cố phóng hồ quang:

> Điện áp gây phóng hồ quang : ‘U21Hoquang=’: 0->60 kV

> Dòng điện gây phóng hồ quang : ‘I21Hoquang=’ :0->350 mA

Ghi chú: các giá trị này được lưu trữ trong bộ nhớ của PLC, trong trường hợp không cần thay đổi giá trị các tham số trên thì có thể bỏ qua bước này

Bước 4: Dùng công tắc “ M – A” để chọn chế độ điều khiển “Tay – Tự động”

- Chế độ điều khiển bằng tay:

+ Dùng các nút ấn A5, A6, A7, A8 để điều khiển các động cơ rung gõ điện cực + Dùng các nút ấn A3, A4 để đóng cắt nguồn điều khiển cao áp

+ Xoay từ từ nút VR theo chiều kim đồng hồ để tăng dần điện áp cao áp hoặc ngược lại Lúc này trên màn hình DIC1, DIC2, TD200 các giá trị điện áp và dòng

điện cao áp sẽ thay đổi theo thực tế

+ Chú ý theo dõi các tham số, và các tín hiệu đèn báo để có phản ứng phù hợp

- Chế độ điều khiển tự động:

Quá trình hoạt động của hệ thống như rung gõ các điện cực, ổn định điện áp thứ cấp, các phản ứng trong các trường hợp xảy ra sự cố được thực hiện tự động theo các tham số đã cài đặt ở “Bước 3”

B¸o c¸o tãm t¾t

PhÇn: Läc bôi tÜnh ®iÖn

Th.S TrÇn Hång Lam

Hµ néi 11/2004

BCN VMVDCCN

Bé c«ng nghiÖp

ViÖn M¸y vµ Dông cô c«ng nghiÖp

46 - L¸ng H¹ - §èng §a – Hµ néi

Phần I: tóm tắt nhiệm vụ, công việc của đề tài

1 Mục đích của đề tài:

Sản xuất xi măng phát sinh ra nhiều bụi nếu không thu hồi thì khi phát tán ra bên ngoài không những gây hiểm hoạ cho môi trường mà còn gây lãng phí Để giải quyết tình trạng này các nhà máy xi măng phải nhập các bộ lọc bụi tĩnh điện có giá thành rất cao làm tăng chi phí cho mỗi tấn sản phẩm.Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế thiết bị lọc bụi,

đặc biệt là lọc bụi tĩnh điện, trong công nghiệp sản xuất xi măng để sản xuất trong nước là rất cần thiết Mục đích của đề tài là nhằm giải quyết vấn đề bức xúc đó

2 Phương pháp tiếp cận và thực hiện đề tài:

Trên cơ sở nghiên cứu các tài liệu về công nghệ lọc bụi tiên tiến trên thế giới, khảo sát thực tế việc lắp đặt, vận hành Lọc bụi tĩnh điện tại trên 7 công ty xi măng ở trong nước cũng như khảo sát kỹ khả năng thiết kế chế tạo lọc bụi tĩnh điện ở Việt nam, nhóm đề tài đã thực hiện các nội dung sau:

- Lập bảng thống kê so sánh các loại lọc bụi tĩnh điện, công nghệ và các đặc tính, thông số kỹ thuật của chúng Trên cơ sở đó phân tích kết cấu, công nghệ chế tạo và lắp ráp của các bộ phận chủ yếu như điện cực lắng, điện cực phóng, bộ rung gõ bụi và đặc biệt là bộ điều khiển

Đánh giá phân tích quy trình công nghệ và cấu tạo thiết bị

- Lựa chọn thông số kỹ thuật dự kiến thiết kế; Thu thập tiêu chuẩn thiết kế, phương pháp tính toán

- Tính toán và thiết kế kỹ thuật phần cơ khí và phần điện điều khiển

- Phân tích khả năng và đề ra phương án chế tạo thiết bị trong nước

- Lập quy trình công nghệ chế tạo, kiểm tra chất lượng sản phẩm, quy trình lắp dựng và khảo nghiệm Đặc biệt các bộ phận chủ yếu (critical parts): các điện cực lắng, điện cực phóng, hệ rung gõ bụi theo công nghệ của hãng Lodge Cottrell

- Nhóm đề tài đã khảo nghiệm bộ điều khiển tự động do nhóm chế tạo tại hiện trường Công ty Xi măng Lạng Sơn

3 Kết quả:

Các tài liệu, báo cáo thiết kế, bản vẽ thiết kế đã tạo ra:

Báo cáo khảo sát thực tế và phân tích số liệu Báo cáo về tiêu chuẩn thiết kế và phơng pháp tính toán thiết bị -

thiết kế kỹ thuật lọc bụi tĩnh điện

Bộ bản vẽ thiết kế cơ khí để chế tạo 01 thiết bị lọc bụi tĩnh điện

gồm 3 trường

Bộ bản vẽ thiết kế hệ thống điều khiển của thiết bị lọc bụi tĩnh

điện 3 trường

Báo cáo phân tích về khả năng chế tạo thiết bị trong nước Báo cáo qui trình công nghệ chế tạo, kiểm tra chất lượng, lắp

dựng và khảo nghiệm, chạy thử thiết bị

Xây dựng được phần mềm điều khiển PLC cho 1 trường của lọc

bụi tĩnh điện

Xây dựng được phần mềm theo dõi và thu thập các thông số của

lọc bụi tĩnh điện trên máy tính

Chế tạo thử nghiệm được 01 bộ nguồn chỉnh lưu cao áp và 01 tủ

điều khiển cho 1 trường của lọc bụi tĩnh điện

Kết quả khảo nghiệm cho thấy bộ điều khiển lọc bụi tĩnh điện do nhóm đề tài thiết kế chế tạo đã đạt kết quả theo mục tiêu đề tài đã đề ra

4 Kết luận: Đề tài nghiên cứu có thể triển khai ứng dụng để thiết ké, chế tạo hệ thống

lọc bụi tĩnh điện cho các nhà máy xi măng ở trong nước thay thế các thiết bị hiện đang phải nhập ngoại

Phần II: Tóm tắt các nội dung nghiên cứu của đề tài

Chương 1: Khảo sát , thu thập và phân tích số liệu về

một số hệ thống lọc bụi tĩnh điện ở việt nam

Sau khi sưu tầm , nghiên cứu các tài liệu kỹ thuật về thiết kế và kiểu loại của các

hệ thống lọc bụi tĩnh điện phổ biến trên thế giới, nhóm đề tài đã trực tiếp tham quan,

khảo sát và thu thập số liệu về các hệ thống lọc bụi tĩnh điện hiện đang được sử dụng ở

một số nhà máy xi măng ở Việt nam Dựa trên những thông số kỹ thuật của các thiết bị

lọc bụi tĩnh điện này, nhóm đã chọn ra kiểu loại lọc bụi tĩnh điện và các thông số kỹ

thuật chính phù hợp với điều kiện kỹ thuật,công nghệ, vận hành và điều kiện môi

trường ở Việt nam

Thông số của một số hệ thống lọc bụi tĩnh điện tiêu biểu như sau:

Lọc bụi tĩnh điện cho Máy nghiền than

Số liệu quá trình Lưu lượng khí thải Nm3/h m3/h 79.000/ 107300

Nồng độ bụi ra (max 50) mg/Nm3 dry 30

Số liệu quá trình Lưu lượng khí thải Nm3/h m3/h 82.950/ 113.000

Nồng độ bụi ra (max 50) mg/Nm3 dry 50

V di chuyển dòng DN/TK cm/s 7,65/ 7,79 Thông số chung Nguồn gốc xuất xứ LODGE COTRELL/FLS

Số đường khí (giữa 2 điện cực

cùng dấu)

15

Diện tích điện cực lắng TK/TT m2 2.839/ 3.492

Số bộ dẫn động TB rung gõ bụi kW 3 x 0,25 Kiểu điện cực phóng Thanh dẹt có răng cưa

Tổn thất áp giữa đầu vào, ra mm H2O 30 Bảo ôn -Diện tích m2 1.210 -Chiều dày mm 100

Lọc bụi tĩnh điện cho Máy nghiền xi măng

Số liệu quá trình Lưu lượng khí thải DN/TK Nm3/h m3/h 44.440/ 86.700

Lưu lượng khí thải DN/TK Nm3/h m3/h 32.560/ 60.000

áp suất tại đầu vào DN/TK mmH2O -200/-300

Nồng độ bụi ra (max 50) mg/Nm3 dry 50

Lưu lượng khí thải Nm3/h m3/h 82.950/ 113.000

Thông số chung Nguồn gốc xuất xứ LODGE COTRELL/FLS

Số đường khí (giữa 2 điện cực

cùng dấu)

10

Diện tích điện cực lắng TK/TT m2 1.893/2.328

Số bộ dẫn động TB rung gõ bụi kW 3 x 0,25 Kiểu điện cực phóng Thanh dẹt có răng cưa

Tổn thất áp giữa đầu vào, ra mm H2O 30 Bảo ôn -Ddiện tích m2 900 -Chiều dày mm 100

Các hệ thống lọc bụi điện của các dự án xi măng

Công ty xi măng và

Diện tích lọc

Số trường

điện

Số trường cơ

Nồng độ bụi vào

Nồng độ bụi ra

Điện áp làm việc

Kv

Tốc độ lắng (m/s)

Nhiệt chịu

đựng

Quạt

EP (Kw)

Cooler

Hoàng Thạch 2 FL Schmidt

Than

Bỉm Sơn sau cải tạo Lurgi Than 73.000 (800

Chương 2: Tổng quan về bụi và lọc bụi tĩnh điện

2.1 Tính chất của bụi

để có thể thiết kế được thiết bị lọc bụi tĩnh điện có hiệu suất cao thì việc tìm hiểu, nghiên cứu về các tính chất cơ, lý hoá của chủng loại bụi cần lọc là rất quan trọng Và nó cũng có ảnh hưỏng rất lớn đến việc lựa chọn kiểu loại cũng như các thông số kỹ thuật chính của lọc bụi tĩnh điện sẽ thiết kế

Dưới đây là một số tính chất cơ lý của bụi có ảnh hưởng lớn đến hoạt động của lọc bụi tĩnh điện:

Khối lượng riêng của bụi

Kích thước hạt bụi

Tính bám dính của bụi

Khả năng gây mài mòn của bụi

Khả năng hút ẩm và hoà tan của bụi

Điện trở suất của lớp bụi

Trong các tính chất trên thì điện trở suất của bụi là yếu tố có ảnh huởng lớn nhất

Điện trở suất của bụi có thể chia thành 3 nhóm giá trị như sau:

- ρ < 10 4Ω.cm: Khi lắng vào các điện cực, các hạt bụi bị mất điện tích ngay nên có thể bị

cuốn đi lần nữa theo khí

- ρ = 10 4 ữ 10 10Ω.cm: Lọc bụi tĩnh điện khử tốt nhất, vì lắng vào điện cực, các hạt không

bị mất tĩnh điện ngay nên có đủ thời gian tạo thành lớp

- ρ ≥ 10 4 ữ 10 10Ω.cm: Lọc bụi tĩnh điện khử rất khó Bụi thuộc nhóm này khi lắng vào

điện cực sẽ tạo thành lớp bụi xốp cách điện Khi cường độ điện trường tăng lên đến giá trị tới hạn nào đó sẽ xảy ra phóng điện qua lớp bụi xốp để tạo thành rãnh nhỏ chứa đầy các ion dương Tiếp theo sẽ là hiện tượng phóng điện vầng quang ngược làm giảm hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện

Hiện nay, để lọc bụi trong khí thải ở các nhà máy thông thường người ta hay sử dụng lọc bụi tĩnh điện vì tính đa năng và hiệu suất cao của nó Một số ưu điểm nổi bật của lọc bụi tĩnh điện như sau:

Hiệu suất tới hơn 99,9%

Lọc được các hạt bụi siêu nhỏ từ nồng độ bụi ban đầu tới hơn 50g/m3

Có thể làm việc trong vùng có nhiệt độ tới 4500

C Chịu được môi trường ăn mòn, với áp suất dương hoặc chân không (áp suất âm)

Chi phí vận hành thấp, trở lực nhỏ (không lớn hơn 250Pa) Tiêu hao năng lượng để lọc 1.000m3 khí chỉ mất 0,1 ữ 0,5 Kwh

2.2 Phân loại lọc bụi

Lọc bụi tĩnh điện có thể được phân loại theo công nghệ tách bụi ra khỏi bề mặt lắng, thành 2 loại cơ bản:

i Lọc bụi tĩnh điện ướt: được sử dụng để khử bụi dạng vật liệu rắn và được rửa khỏi bề mặt lắng bằng nước Nhiệt độ của dòng khí chứa bụi cần bằng hoặc xấp xỉ nhiệt độ đọng sương của nó khi vào lọc bụi tĩnh điện Ngoài ra, lọc bụi

ướt được sử dụng để thu các hạt lỏng dạng sương hoặc giọt ẩm từ dòng khí Trong các trường hợp này có thể không cần đến việc rửa bề mặt lắng mà các hạt dạng lỏng tự tích tụ và chảy xuống dưới

ii Lọc bụi tĩnh điện khô: cũng được sử dụng để khử các bụi dạng rắn nhưng lớp bụi được tách ra khỏi bề mặt lắng bằng cách rung gõ Dòng khí vào lọc bụi tĩnh điện khô phải có nhiệt độ cao hơn hẳn điểm đọng sương để tránh đọng nước trên bề mặt lắng và tránh ôxy hoá cho các điện cực

Ngoài ra, tuỳ theo cách đưa dòng khí vào vùng tích cực của lọc bụi tĩnh điện mà người ta cũng có thể phân biệt thành:

Lọc bụi tĩnh điện đứng: dòng khí đi vào vùng tích cực của lọc bụi theo chiều

đứng Loại lọc bụi tĩnh điện này thường chỉ có một trường vì làm nhiều trường sẽ rất phức tạp và vì thế hiệu suất nó thường thấp

Lọc bụi tĩnh điện ngang: dòng khí đi vào vùng tích cực của lọc bụi theo chiều ngang Loại này được ứng dụng rất phổ biến vì những ưu việt của nó Có thể thiết

kế chế tạo nhiều trường và hiệu suất cao

Do vậy chủ trương thiết kế lọc bụi tĩnh điện ngang, nhiều trường, dạng lọc bụi tĩnh

điện khô là hướng nghiên cứu chính

Hình dáng và các bộ phận của một thiết bị lọc bụi tĩnh điện khô, kiểu ngang điển hình được thể hiện như hình vẽ dưới đây: