Thuyết minh kỹ thuật và hướng dẫn vận hành tủ điện điều khiển thiết bị hút lọc bụi tĩnh điện - phần 1 pps

Kết quả thu được trên thiết bị đo: Nhận xét: Bộ điều khiển đã có phản ứng khi xảy ra hiện tượng điện áp phía thứ cấp quá cao, cụ thể là: đưa ra tín hiệu báo động bằng đèn đồng thời tự độ

+ Giới hạn điện áp thứ cấp quá thấp : 5kV

+ Giới hạn dòng điện thứ cấp quá cao : 350mA(max)

+ Điện áp gây phóng hồ quang : 60kV

+ Dòng điện gây phóng hồ quang : 350mA(max)

Sau khi điện áp thứ cấp đã tăng lên đến 40kV ta dùng chiết áp VRt để tăng tín hiệu phản hồi điện áp thứ cấp (>41kV)

Kết quả thu được trên thiết bị đo:

Nhận xét: Bộ điều khiển đã có phản ứng khi xảy ra hiện tượng điện áp phía thứ cấp quá cao, cụ thể là: đưa ra tín hiệu báo động bằng đèn đồng thời tự động điều chỉnh làm giảm điện áp xuống còn 20kV( U-corona - giá trị này có thể thay đổi được trong phần mềm)

Sau đó giá trị điện áp thứ cấp lại được tăng lên từ từ đến giá trị đặt

6.1.5.3 Khảo nghiệm bảo vệ dòng điện thứ cấp quá cao:

Cách tiến hành: Đặt các tham số làm việc của trường cao áp như sau:

+ Điện áp làm việc phía thứ cấp : 40kV + Giới hạn điện áp thứ cấp quá cao : 60kV

+ Giới hạn điện áp thứ cấp quá thấp : 5kV

+ Giới hạn dòng điện thứ cấp quá cao : 255mA(max)

+ Điện áp gây phóng hồ quang : 60kV

+ Dòng điện gây phóng hồ quang : 350mA(max)

U(kV)

t(s) 5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

Báo động bằng đèn

50

Điều chỉnh VRt

(UCorona)

Sau khi điện áp thứ cấp đã đạt đến giá trị 40kV ta dùng chiết áp VRt để tăng tín hiệu phản hồi dòng điện thứ cấp (>255mA)

Kết quả thu đ−ợc trên thiết bị đo:

Nhận xét: Bộ điều khiển đã có phản ứng khi xảy ra hiện t−ợng dòng điện phía thứ cấp quá cao, cụ thể là: đ−a ra tín hiệu báo động bằng đèn đồng thời tự động điều chỉnh làm giảm điện áp xuống còn 9kV(Uknm - giá trị này có thể thay đổi đ−ợc trong phần mềm)

Sau đó giá trị điện áp thứ cấp lại đ−ợc tăng lên từ từ

6.1.5.4 Khảo nghiệm việc bảo vệ điện áp thứ cấp quá thấp:

Cách tiến hành:

- Đặt các tham số nh− sau:

+ Điện áp làm việc phía thứ cấp : 40kV + Giới hạn điện áp thứ cấp quá cao : 60kV (max)

+ Giới hạn điện áp thứ cấp quá thấp : 20kV

+ Giới hạn dòng điện thứ cấp quá cao : 350mA(max)

+ Điện áp gây phóng hồ quang : 60kV

+ Dòng điện gây phóng hồ quang : 350mA(max)

I(mA)

t(s) 20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

220

240

260

280

300

320

Báo động bằng đèn

9kV-110mA 40kV-254mA

Điều chỉnh VRt

Uknm: Mức điện áp Uk ngắn mạch

(Uknm)

Sau khi điện áp thứ cấp đã ổn định ở mức 40kV, dùng chiết áp VRt để làm giảm điện

áp thứ cấp xuống còn 15kV ( nhỏ hơn Ucorona ) trong khoảng 20s thì bộ điều khiển

sẽ đưa ra tín hiệu ngắt điện hệ thống

Chú ý: Nếu ta điều chỉnh VRt trong quá trình đang tăng điện áp thứ cấp đến mức điện

áp đặt, hoặc chỉ giảm điện áp thứ cấp xuống thấp trong thời gian < 20s thì sẽ không

có hiện tượng xảy ra như dưới đây, mà bộ điều khiển sẽ tự động điều chỉnh để tăng

điện áp thứ cấp đến mức điện áp đặt

- Kết quả thu được trên thiết bị đo

Nhận xét: Bộ điều khiển đã có phản ứng khi xảy ra hiện tượng điện áp phía thứ cấp quá thấp, cụ thể là tự động điều chỉnh làm giảm điện áp xuống còn 0kV – ngắt điện cao áp (điều này không xảy ra trong quá trình điện áp phía thứ cấp tăng lên tới giá trị

đặt) Để điện áp thứ cấp có thể tăng lên trở lại ta phải ngắt điện hoặc chuyển sang chế

độ vận hành bằng tay

6.1.5.5 Kết luận:

Sau khi tiến hành khảo sát ta có thể rút ra đặc tính sau:

U(kV)

t(s) 5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

20 40 50 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240

10 30 70 90

Điều chỉnh VRt

(UCorona)

Trong đó:

- I2C là giá trị dòng điện quá cao

- U2C là giá trị điện áp quá cao

- U2 là giá trị điện áp làm việc

- Ucorona là điện áp làm xuất hiện corona

- U2T là giá trị điện áp quá thấp

- Uknm là điện áp ngắn mạch cuộn kháng

6.2 Khảo nghiệm bộ điều khiển rung gõ điện cực:

6.2.1 Các tham số điều khiển rung gõ điện cực:

- Thời gian rung điện cực lắng : 0 – 32000(s) : ~ 530p ~ 9h

- Thời gian nghỉ giữa các lần rung cực lắng : 0 – 32000(s) : ~ 530p ~ 9h

- Thời gian rung điện cực phóng : 0 – 32000(s) : ~ 530p ~ 9h

- Thời gian nghỉ giữa các lần rung cực phóng : 0 – 32000(s) : ~ 530p ~ 9h

6.2.2 Chế độ điều khiển bằng tay:

ở chế độ này việc điều khiển rung gõ các điện cực thực hiện thông qua các nút

ấn trên tủ điều khiển

6.2.3 Chế độ điều khiển tự động:

ở chế độ này chu kỳ rung gõ các điện cực thực hiện theo các tham số đã đặt kể trên

U2

U2T

U2C

Ucorona

Uknm

Báo động bằng đèn

U, I

I2C

t

6.3 Khảo nghiệm hệ điều khiển, theo dõi bằng máy tính

- Hệ thống được điều khiển, giám sát thông qua mạng PLC S7-200 (ở đây là CPU215 và modul analog EM235) ghép nối với máy vi tính bằng cáp lập trình PC/PPI

- Các trạng thái của hệ thống được thể hiện như:

+ Giá trị điện áp làm việc phía thứ cấp

+ Giá trị dòng điện làm việc phía thứ cấp

+ Chế độ điều khiển: Tự động – Tay – Stop

+ Trạng thái hoạt động của các thiết bị

6.4 Mạch lấy các tín hiệu phản hồi dòng điện và điện áp của trường cao áp

Biến áp chỉnh lưu cao áp đã được chế tạo với các thông số như sau

- Công suất danh định : 28kVA

- Điện áp phần xoay chiều : 80kV

- Dòng điện phần xoay chiều : 0,35A

- Điện áp một chiều cao áp : 60kV

- Dòng điện một chiều cao áp : 0,35A

- Tổn hao không tải : 256W

- Dòng điện không tải : 4,92%

- Tổn hao ngắn mạch : 1043W

- Điện áp ngắn mạch : 7,76%

Sơ đồ đấu dây của máy biến áp nh− sau:

75

100M

18K

I

U

n

A

B

0-350mA

Phản hồi

Điện áp thứ cấp

0-60kV

Phản hồi Dòng điện thứ cấp

0-10V 0-380VAC

Với các thông số và sơ đồ nguyên lý kể trên ta thiết lập mạch lấy tín hiệu phản hồi nh− sau:

- Giải thích:

+ Khối biến áp chỉnh lưu cao áp bao gồm: nguồn điện áp xoay chiều 60kV và

bộ cầu chỉnh lưu

+ Tải tiêu thụ là dàn điện trở có tổng trở khoảng 150k

+ Tín hiệu phản hồi dòng điện được lấy trên điện trở Rin = 75om

+ Tín hiệu phản hồi điện áp được lấy trên điện trở Run = 18k

+ Bằng các mạch biến đổi tín hiệu như đã trình bày trên sơ đồ ta có các tín hiệu chuẩn đưa về bộ biến đổi số Grado 918

Sơ đồ đã được mô phỏng trên máy tính và cho kết quả như trên hình vẽ

6.5 khảo nghiệm hệ thống điều khiển (1 trường) tại hiện trường

Hệ thống điều khiển đã được đưa vào chạy thử khảo nghiệm tại Công ty Xi măng và xây dựng công trình Lạng sơn từ ngày 20/9/2004 đến hết ngày 21/10/2004 Thiết bị lọc bụi tĩnh điện này của Công ty nhập khẩu đồng bộ với xi măng lò quay công suất khoảng 8.000.000 tấn/năm từ Trung Quốc từ những năm 90

Thiết bị lọc bụi có 3 trường cơ và một trường điện

6.5.1 Tình trạng của hệ thống điện thiết bị lọc bụi tĩnh điện hiện tại như sau:

6.5.1.1 Máy biến thế chỉnh lưu cao áp

Máy biến thế chỉnh lưu cao áp có các thông số sau:

- Điện áp cao áp một chiều danh định 100KV

- Máy chỉnh lưu cao áp có tín hiệu phản hồi dòng

- Trước máy biến thế nối điện trở thuần công suất 2.200 Ω

6.5.1.2 Hệ thống điều khiển điện trường

- Hệ thống điều khiển điện trường bằng tiristor được thiết kế, chế tạo từ những linh kiện bán dẫn có phản hồi dòng để ổn định dòng điện cao áp

- Có chiết áp điều chỉnh cao áp

- Hệ thống có đồng hồ chỉ thị dòng điện thứ cấp và điện áp sơ cấp

6.5.1.3 Hệ thống điều khiển rung gõ điện cực

Hệ thống rung gõ dùng 04 động cơ đặt trên nóc thiết bị lọc bụi tĩnh điện và rung toàn bộ thiết bị Thời gian rung đặt được bằng rơ le thời gian

6.5.1.4 Tình trạng làm việc của thiết bị lọc bụi tĩnh điện

Sau một thời gian hoạt động, hệ thống điều khiển ổn định nguồn cao áp đã bị hư hỏng, mạch phản hồi dòng điện không làm việc, hệ thống điều khiển rung gõ cũng

bị hỏng nên tất cả đều phải điều khiển bằng tay

- Điện áp làm việc 50 KV

- Dòng điện cao áp 20 mA

Hiện tượng phóng tia, chập điện cực xảy ra thường xuyên, có khi chỉ làm việc

được 5 phút do hệ thống các điện cực bị kém chất lượng và rung gõ kém hiệu quả (chỉ

có 2 trong 4 động cơ rung gõ làm việc, 2 cái hỏng đã bị tháo bỏ)

Người vận hành phải thay nhau túc trực thường xuyên bên tủ điều khiển để khởi động lại, điều chỉnh điện áp cao áp và điều khiển rung gõ

6.5.2 Nối ghép hệ điều khiển mới với thiết bị lọc bụi tĩnh điện hiện có

6.5.2.1 Nối ghép máy biến thế chỉnh lưu cao áp

Máy biến thế chỉnh lưu cao áp chế tạo có các thông số sau:

- Dòng điện cao áp danh định 350 mA

Máy biến thế chỉnh lưu cao áp được lắp đặt trên một giá riêng gần biến thế chỉnh lưu cao áp hiện có Lắp đặt thêm điện trở thuần phía sơ cấp trước biến thế Lắp dây cung cấp điện áp một pha 380 V, 50 Hz vào máy biến thế chỉnh lưu cao áp

6.5.2.2 Nối ghép hệ thống điều khiển

- Nối hệ thống phản hồi dòng điện và điện áp cao áp về bộ điều khiển

- Nối nguồn cung cấp cho hệ điều khiển

- Nối các động cơ rung gõ với hệ thống điều khiển mới

- Nối hệ thống tiếp đất cho máy biến thế và tủ điều khiển điện trường

6.5.3 Quy trình chạy thử khảo nghiệm bộ điều khiển

6.5.3.1 Hiệu chỉnh hệ thống điều khiển

Thiết bị lọc bụi sau khi dừng để thay hệ điều khiển mới đã được tiếp tục rung làm sạch các điện cực Để hiệu chỉnh chạy thử hệ thống điều khiển ta thực hiện các bước sau:

- Nối điện vào hệ thống điều khiển

- Kiểm tra các loại điện áp điều khiển xoay chiều và một chiều

- Đặt các thông số làm việc của hệ thống trên màn hình công nghiệp

- Kiểm hệ điều khiển ở chế độ không tải

- Cấp điện cho máy biến thế chỉnh lưu cao áp

- Kiểm tra phản hồi dòng và áp

- Vận hành quạt hút

- Kiểm tra đặt các giá trị điện áp và dòng điện làm việc cho hệ thống ở chế độ

điều khiển bằng tay

- Các giá trị đặt cho thiết bị lọc bụi sau khi chọn các thông số làm việc cụ thể như sau:

Điện áp làm việc cao áp: 50 KV Mức bảo vệ điện áp quá cao 52 KV Mức bảo vệ điện áp quá thấp 18 KV Dòng điện làm việc cao áp 20 mA Mức dòng điện cao áp quá cao 30 mA Dòng điện cao áp ra lệnh rung 21 mA

Thời gian nghỉ rung 10 ph

Mức các giá trị bảo vệ điện áp, dòng điện cao áp sẽ được tự động nội suy trong bộ

điều khiển PLC

6.5.3.2 Điều khiển chạy thử bằng tay

a Điều khiển điện áp cao áp

ấn nút điều khiển cung cấp điện nguồn hệ thống điều khiển, đưa công tắc điều khiển về chế độ làm việc bằng tay, điều chỉnh điện áp cao áp đạt 48 KV (96% giá trị

đặt làm việc của hệ thống)

Khi các giá trị điện áp và dòng điện vượt ra ngoài giá trị đặt điều khiển hệ thống đưa ra tín hiệu báo động bằng đèn và người vận hành điều chỉnh để phù hợp với giá trị làm việc trong khoảng đã đặt

b Điều khiển rung gõ điện cực

ấn nút điều khiển rung điện cực cấp nguồn cho các động cơ rung giũ bụi, dòng

điện cao thế giảm dần, khi muốn dừng, ấn nút dừng rung

6.5.3.3 Điều khiển chạy thử tự động

Sau khi điều khiển khởi động các thiết bị độc lập như quạt hút, ta đưa công tắc chọn về chế độ tự động Khởi động hệ thống điều khiển, thiết bị lọc bụi tự động làm việc ổn định điện áp và dòng điện cao áp Theo thời gian đặt sau 10 phút, thiết bị gõ thực hiện 1 lần

Trong khoảng thời gian nghỉ rung gõ 10 phút, nếu dòng điện vượt mức giá trị

đặt là 21 mA, thì điện áp tự động giảm và thực hiện rung gõ điện cực Nếu rung gõ

điện cực mà dòng vẫn không giảm thì rung gõ thực hiện lại rung gõ (số lần rung gõ này có thể đặt được) Nếu rung gõ hết số lần đã đặt (thực tế đặt 4 lần) mà dòng vẫn không giảm thì hệ thống điều khiển cao áp tự động dừng, người vận hành phải kiểm tra xử lý và vận hành lại

6.5.4 Kết quả chạy thử khảo nghiệm

Kết quả chạy thử cho thấy hệ thống điều khiển tự động làm việc, ổn định được

điện áp và dòng điện cao áp Hệ thống rung gõ tự động làm việc theo chu kỳ thời gian

và tự động rung gõ khi dòng điện cao áp vượt quá giới hạn, nên không xảy ra sự cố phải dừng thiết bị

So sánh với hệ điều khiển hiện tại của Công ty Xi măng Lạng Sơn hệ thống

đạt giá trị cao, không gây ra sự cố Biểu đồ các thông số dòng điện và điện áp đúng như trong thí nghiệm tai phòng thí nghiệm

6.5.5 Những điểm cần lưu ý để hoàn thiện hệ thống điều khiển

- Khi tính toán thiết kế cần tính toán đến độ trễ của các thiết bị biến đổi các tín hiệu điều khiển cùng với thời gian làm việc của chu trình PLC để bảo đảm độ tác động nhanh nhạy của hệ thống điều khiển

- Đối với biến thế chỉnh lưu cao áp công suất lớn hơn tương đối nhiều so với công suất tiêu thụ thực tế cần tính toán bổ sung thêm cuộn kháng phía trước biến thế phù hợp hơn

6.5.6 Kết luận

Kết quả thử nghiệm bộ điều khiển cao áp dùng PLC đã tự động hoá được quá trình điều khiển điện áp, dòng điện cao áp và thiết bị rung gõ điện cực; bảo đảm cung cấp được điện trường lớn nhất, hiệu suất thu hồi bụi cao nhất, thiết bị lọc bụi tĩnh điện làm việc ổn định tin cậy

Qua kết quả thử nghiệm này, chúng ta khẳng định được việc ứng dụng kỹ thuật

điều khiển PLC cho thiết bị lọc bụi tĩnh điện công suất nhỏ và vừa là phù hợp với Việt Nam, bảo đảm chủ động trong việc cung cấp, bảo hành các thiết bị lọc bụi tĩnh điện

chương 7 Tổng quát hoá và đánh giá kết quả thu được

Nhóm đề tài đã bắt đầu quá trình nghiên cứu từ việc thu thập tài liệu kỹ thuật và catalog về thiết bị lọc bụi tĩnh điện của các hãng chuyên thiết kế, chế tạo lọc bụi tĩnh

điện nổi tiếng trên thế giới

Sau đó, nhóm đã trực tiếp đi tham quan , khảo sát và tìm hiểu về một số hệ thống lọc bụi tĩnh điện đang được lắp đặt và vận hành tại một số nhà máy xi măng ở Việt Nam Căn cứ trên tư liệu về các hệ thống lọc bụi tĩnh điện đã thu thập được, nhóm đã phân loại, chọn lựa kiểu loại của các bộ phận, chi tiết của hệ thống lọc bụi tĩnh điện sao cho phù hợp với xu hướng công nghệ trên thế giới và phù hợp với giá thành,điều kiện chế tạo và sử dụng ở Việt Nam

Để tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản của hệ thống lọc bụi tĩnh điện sẽ thiết kế, nhóm đã chọn lựa một vài thông số đầu vào của hệ thống lọc bụi, gần giống với các thông số thực tế ở các hệ thống lọc bụi tĩnh điện của nhà máy xi măng Toàn bộ quá trình tính toán này đều dựa trên các phương pháp và công thức tính toán được nêu trong các tài liệu kỹ thuật chuyên về lọc bụi tĩnh điện của thế giới vì vậy các số liệu tính toán, thiết kế hoàn toàn đảm bảo độ tin cậy và phù hợp với các tiêu chuẩn về cơ khí , chế tạo và môi trường của thế giới cũng như của Việt Nam

Với những thông số cơ khí của hệ thống lọc bụi đã tính toán và lựa chọn được, nhóm

đề tài đã xây dựng bộ bản vẽ thiết kế chế tạo cho toàn bộ các kết cấu cơ khí và thiết lập qui trình công nghệ để chế tạo, kiểm tra chất lượng các bộ phận, lắp đặt và kiểm nghiệm toàn bộ hệ thống lọc bụi

Ngoài ra, dựa vào các thông số cơ bản về hệ thống lọc bụi tĩnh điện đã tính toán, nhóm đề tài có được các số liệu cần thiết để tính toán thiết kế bộ nguồn cao áp có điều khiển Đây là một bộ phận có ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng lọc bụi của hệ thống lọc bụi tĩnh điện

Đồng thời căn cứ vào các đặc điểm, yêu cầu công nghệ của hệ thống lọc bụi tĩnh điện, nhóm thiết kế cũng đã xây dựng được bộ bản vễ thiết kế của hệ thống điện điều khiển cho lọc bụi tĩnh điện

Do tính chất nghiên cứu của đề tài nên nhóm nghiên cứu không có điều kiện về mặt thời gian và kinh phí để có thể chế tạo toàn bộ một hệ thống lọc bụi tĩnh điện hoàn