THIẾT kế hệ đo LƯỜNG GIÁM sát dây TRUYỀN CÔNG NGHỆ đề tài điều KHIỂN CHÂN KHÔNG BÌNH NGƯNG

+ Bình ngưng là một thiết bị trao đổi nhiệt mà trong đó hơi bão hòa ẩm thoát khỏi turbine nhả nhiệt cho môi chất làm lạnh để ngưng tụ lại thành nước ngưng.. Một số thiết bị ngưng tụ tron

LỜI CẢM ƠN

VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NHIỆT – LẠNH

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ ĐO LƯỜNG GIÁM SÁT DÂY TRUYỀN CÔNG NGHỆ

ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN CHÂN KHÔNG BÌNH NGƯNG

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Cao Đại Thắng

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Mạnh Cường

MSSV: 20120138

Lớp: Kỹ thuật Năng Lượng - K57

Ngành: Kỹ thuật Nhiệt – Lạnh

Kính gửi đến thầy Cao Đại Thắng lời cảm ơn chân thành sâu sắc Cảm ơn

thầy đã tận tình giúp đỡ, chỉ dạy em trong suốt quá trình thực hiện đồ án môn học này

Em cũng xin cảm ơn các quý thầy cô của trường Đại học Bách Khoa Hà Nộinói chung, của viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt- Lành nói riêng đã tận tình giảng dạy trang bị cho em những kiến thức bổ ích và quý báu

MỤC LỤC

1.1 Đặt vấn đề

Năng lượng là động lực của quá trình phát triển của nhân loại cũng như củabất kỳ quốc gia nào Ngày nay mọi quốc gia đều nhận thức được rằng để pháttriển kinh tế bền vững buộc phải biết kết hợp hài hòa giữa ba quá trình phát triển

đó là : Kinh tế - Năng lượng – Môi trường

Như vậy việc sản xuất ra điện năng của các nhà máy nhiệt điện đóng vài trò quan trọng trong sự phát triển của nền kinh tế quốc dân Trong quá trình sản xuất điện năng của nhà máy nhiệt điện, bình ngưng là một trong bốn thiết bị chính của chu trình rankine nhà máy nhiệt điện có nhiệm vụ tái tuần hoàn hơi đã sử dụng ở

Turbine Hơi sau khí ra khỏi turbine sẽ được đưa bình ngưng Việc duy trì chân không bình ngưng tối ưu là rất quan trọng nó không những nâng cao hiệu suất, giảm suất tiêu hao nhiên liệu mà còn giảm ô nhiễm môi trường

Trong điều kiện khí hậu nước ta thay đổi rõ rệt theo mùa làm ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt của bình ngưng do đó làm thay đỏi chân không bình ngưng Bên cạnh đó nước giải nhiệt của bình ngưng ở nước ta chủ yếu là từ nước sông có nhiềuchất bẩn, rác rưởi,phù du… Làm cáu cặn ống bình ngưng cản trở trao đổi nhiệt làm giảm hiệu suất bình ngưng Bên cạnh đó sự lọt khí, sự làm việc không chính xác của các thiết bị hút thải không khí (ejector) có ảnh hưởng lớn đến chân không bình ngưng

Trên cơ sở đó e thực hiện đồ án này là “Điều khíển chân không bình ngưng”, nhằmmục đích giải quyết tối ưu được chân không bình ngưng !!

1.2 Giới thiệu về bình ngưng

Nguyên lý làm việc của bình ngưng

+ Hơi nước thoát từ turbine dẫn vào bình ngưng, bao phủ trên các bề mặt ống đồnghoặc các kim loại có hệ số dẫn nhiệt tốt sẽ truyền nhiệt cho nước tuần hoàn và ngưng tụ lại, Nước tuần hoàn có nhiệt độ thấp đi trong ống nhận nhiệt từ hơi nước thải ra

+ Bình ngưng là một thiết bị trao đổi nhiệt mà trong đó hơi bão hòa ẩm thoát khỏi turbine nhả nhiệt cho môi chất làm lạnh để ngưng tụ lại thành nước ngưng Môi chất làm lạnh thường là nước hoặc không khí Ở Việt Nam ta chủ yếu dùng nước

- Theo môi trường làm mát:

+ Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước Để làm mát bằng nước cấu tạo của thiết bịthường có dạng bình hoặc dạng dàn nhúng trong các bể

+ Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước và không khí Một số thiết bị ngưng tụ trong đó kết hợp cả nước và không khí để giải nhiệt, trong thiết bị kiểu đó vai trò của nước và không khí có khác nhau: nước sử dụng để giải nhiệt cho môi chất lạnh và không khí giải nhiệt cho nước Vi dụ như dàn ngưng tụ bay hơi, dàn

ngưng kiểu tưới vv…

+ Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước Để làm mát bằng nước cấu tạo của thiết bịthường có dạng bình hoặc dạng dàn nhúng trong các bể

+ Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước và không khí Một số thiết bị ngưng tụtrong đó kết hợp cả nước và không khí để giải nhiệt,

trong thiết bị kiểu đó vài trò của nước và không khí có khác nhau: nước sử dụng đểgiải nhiệt cho môi chất lạnh và không khí giải nhiệt cho nước Ví dụ như dànngưng tụ bay hơi, dàn ngưng kiểu tưới vv…

+ Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí Không khí đối lưu cưỡng bức hoặc tựnhiên qua thiết bị và trao đổi nhiệt với môi chất

+ Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng không khí Không khí đối lưu cưỡng bức hoặc

tự nhiên qua thiết bị và trao đổi nhiệt với môi chất

+ Thiết bị ngưng tụ làm mát bằng chất khác Có thể thấy thiết bị kiểu nay trong các

hệ thống máy lạnh ghép tầng, ở đó dàn ngưng chu trình dưới được làm lạnh bằng môi chất lạnh bay hơi của chu trình trên

- Theo đặc điểm cấu tạo:

+ Bình ngưng tụ giải nhiệt bằng nước

+ Dàn ngưng tụ bay hơi

+ Dàn ngưng kiểu tưới

+ Dàn ngưng tụ làm mát bằng không khí

+ Dàn ngưng kiểu ống lồng ống

+ Thiết bị ngưng tụ kiểu tấm bản

- Theo đặc điểm đối lưu của không khí:

+ Thiết bị ngưng tụ làm mát nhờ đối lưu tự nhiên

+ Thiết bị ngưng tụ làm mát nhờ đối lưu cưỡng bức

Ngoài ra có thể có rất nhiều cách phân chia theo các đặc điểm khác như: theo chiềuchuyển động của môi chất lạnh và môi trường giải nhiệt Về cấu tạo cũng có nhiệt kiểu khác nhau như kiểu ngưng tụ bên ngoài bề mặt ống trao đổi nhiệt, bên trong ống trao đổi nhiệt hoặc trên các bề mặt phẳng

Theo kiểu tiếp xúc:

+ Loại tiếp xúc trực tiếp: Hơi và nước làm lạnh có thể tiếp xúc trực tiếp và hỗn hợpvới nhau đây là loại bình ngưng hỗn hợp

Loại tiếp xúc bề mặt: Nếu hơi và nước làm lạnh ngăn cách với nhau bằng ống kim loại ngưng tụ xảy ra trên bề mặt ống bình ngưng này gọi là bình ngưng bề mặt

1.2.2 Các loại thiết bị ngưng tụ phổ biến

Dưới đây em xin giới thiệt một số loại thiết bị ngưng tụ phổ biến hay được sử dụngnhất

a- Bình ngưng ống chum nằm ngang

Bình ngưng ống chum nằm ngang là thiết bị ngưng tụ được sử dụng rất phổ biến hiện nay Bình ngưng có thân hinh trụ nằm ngang làm từ vật liệu thép CT3, bên trong là các ống trao đổi nhiệt bằng thép áp lực C20 Các ống trao đổi nhiệt được han kin hoặc nuc lên hai mặt sang hai đầu Để có thể han hoặc nuc các ống trao đổinhiệt vào mặt sang, no phải có độ day kha lớn từ 20x30mm Hai đầu thân bình là các nắp bình Các nắp bình tạo thânh vàch phân dong nước để nước tuần hoàn nhiều lần trong bình ngưng Mục đich tuần hoàn nhiều lần là để tăng thời gian tiếp xuc của nước và môi chất; tăng tốc độ chuyển động của nước trong các ống trao đổi nhiệt nhằm nang cao hệ số toả nhiệt alpha Cứ một lần nước chuyển động từ đầu nay đến đầu kia của bình thi gọi là một pass Vi dụ bình ngưng 4 pass, là bình

có nước chuyển động qua lại 4 lần Một trong những vấn đề cần quan tam khí chế tạo bình ngưng là bố tri số lượng ống của các pass phải đều nhau, nếu không đều thi tốc độ nước trong các pass sẽ khác nhau, tạo nên tổn thất áp lực

Nguyên lý làm việc của bình như sau:

Hơi được đưa vào bình từ 2 nhánh ở 2 đầu và bao phủ lên không gian giữa các ốngtrao đổi nhiệt và thân bình Bên trong bình gas qua nhiệt trao đổi nhiệt với nước lạnh chuyển động bên trong các ống trao đổi nhiệt và ngưng tụ lại thânh lỏng Lỏng ngưng tụ bao nhieu lập tức chảy ngay về bình chứa đặt bên dưới bình ngưng.Một số hệ thống không có bình chứa cao áp ma sử dụng một phần bình ngưng làmbình chứa Trong trường hợp nay người ta không bố tri các ống trao đổi nhiệt phần dưới của bình Để lỏng ngưng tụ chảy thuận lợi phải có ống can bằng nối phần hơi bình ngưng với bình chứa cao áp

Ống thường được sử dụng là: 27x3, 38x3, 49x3,5, 57x3,5

Từ bình ngưng người ta thường trich đường xả khí không ngưng đưa đến bình xả khí, ở đó khí không ngưng được tach ra khỏi môi chất và thải ra bên ngoài Trong trường hợp trong bình ngưng có lọt khí không ngưng thi áp suất ngưng tụ sẽ cao hơn bình thường, kim đồng hồ thường bị rung.

Các nắp bình được gắn vào thân bằng bu long Khí lắp đặt cần lưu y 2 đầu bình ngưng có khoảng hở cần thiết để vệ sinh bề mặt bên trong các ống trao đổi nhiệt Làm kin phia nước bằng roăn cao su, đường ống nối vào nắp bình bằng bich để có thể thao khí cần vệ sinh và sửa chữa

Ưu điểm

- Bình ngưng ống chum nằm ngang, giải nhiệt bằng nước nên hiệu quả giải nhiệt cao, mật độ dong nhiệt kha lớn q = 3000 - 6000 W/m2, k= 800-1000 W/m2.K, độ chênh nhiệt độ trung bình delta t = 5-6 K Dễ dàng thay đổi tốc độ nước trong bình

để có tốc độ thich hợp nhằm nang cao hiệu quả trao đổi nhiệt, bằng cách tăng số pass tuần hoàn nước

- Hiệu quả trao đổi nhiệt kha ổn định, it phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường

- Cấu tạo chắc chắn, gọn và rất tiện lợi trong việc lắp đặt trong nha, có suất tieu hao kim loại nhỏ, khoảng 40?45 kg/m2 diện tich bề mặt trao đổi nhiệt, hinh dạng đẹp phu hợp với yeu cầu thẩm mỹ cóng nghiệp

- Dễ chế tạo, lắp đặt, vệ sinh, bảo dưỡng và vận hanh

- Có thể sử dụng một phần của bình để làm bình chứa, đặc biệt tiện lợi trong các hệthống lạnh nhỏ, vi dụ như hệ thống kho lạnh

- It hư hỏng và tuổi thọ cao: Đối với các loại dàn ngưng tụ kiểu khác, các ống sắt thường xuyên phải tiếp xuc môi trường nước và không khí nên tốc độ ăn mòn ống trao đổi nhiệt khá nhanh Đối với bình ngưng, do thường xuyên chứa nước nên bề mặt trao đổi nhiệt hầu như luôn luôn ngập trong nước ma không tiếp xuc với khôngkhí Vi vậy tốc độ ăn mòn diễn ra chậm hơn nhiều

* Nhược điểm

- Đối với hệ thống lớn sử dụng bình ngưng không thich hợp vi khí đó đường kinh bình qua lớn, không đảm bảo an toan Nếu tăng độ day thân bình sẽ rất kho gia cóng chế tạo

Vi vậy các nhà máy cóng suất lớn, it khí sử dụng bình ngưng

- Khí sử dụng bình ngưng, bắt buộc trang bị thêm hệ thống nước giải nhiệt gồm: Tháp giải nhiệt, bơm nước giải nhiệt, hệ thống đường ống nước, thiết bị phụ đườngnước vv… nên tăng chi phi đầu tư và vận hanh Ngoài buồng máy, yeu cầu phải

có không gian thoàng bên ngoài để đặt tháp giải nhiệt Qua trình làm việc của thápluôn luôn keo theo bay hơi nước đang kể, nên chi phi nước giải nhiệt kha lớn, nước thường làm ẩm ướt khu làn cận, vi thế nên bố tri xa các cóng trình

- Kich thước bình tuy gọn, nhưng khí lắp đặt bắt buộc phải để dành khoảng không gian cần thiết hai đầu bình để vệ sinh và sửa chữa khí cần thiết

- Qua trình bám bẩn trên bề mặt đường ống tương đối nhanh, đặc biệt khí chất lượng nguồn nước kem Khí sử dụng bình ngưng ống vỏ nằm ngang cần quan tam chu y hiện tượng bám bẩn bề mặt bên trong các ống trao đổi nhiệt, trong trường hợp nay cần vệ sinh bằng hoa chất hoặc cơ khí Thường xuyên xả cặn bẩn đọng lại

ở tháp giải nhiệt và bổ sung nước mới Xả khí và cặn đường nước

b- Bình ngưng ống vỏ thẳng đứng

Cấu tạo và nguyên lýlàm việc

Để tiết kiệm diện tich lắp đặt người ta sử dụng bình ngưng ống vỏ đặt đứng Cấu tạo tương tự bình ngưng ống chum nằm ngang, gồm có: vỏ bình hinh trụ thường được chế tạo từ thép CT3, bên trong là các ống trao đổi nhiệt thép áp lực C20, kich

cỡ 57x3,5, bố tri đều, được han hoặc nuc vào các mặt sang Nước được bơm bơm lên mang phân phối nước ở trên cung và chảy vào bên trong các ống trao đổi nhiệt

Để nước chảy theo thânh ống trao đổi nhiệt, ở phia trên các ống trao đổi nhiệt có đặt các ống hinh cón Phia dưới bình có mang hứng nước Nước sau khí giải nhiệt xong thường được xả bỏ Hơi qua nhiệt sau máy nên đi vào bình từ phia trên Lỏngngưng tụ chảy xuống phần dưới của bình giữa các ống trao đổi nhiệt và chảy ra bình chứa cao áp Bình ngưng có trang bị van an toan, đồng hồ áp suất, vàn xả khí, kinh quan sat mức lỏng Trong qua trình sử dụng bình ngưng ống vỏ thẳng đứng cần lưu y những hư hỏng có thể xảy ra như sự bám bẩn bên trong các ống trao đổi nhiệt, các cửa nước vào các ống trao đổi nhiệt kha hẹp nên dễ bị tắc, cần định kỳ kiểm tra sửa chữa Việc vệ sinh bình ngưng tương đối phức tạp Ngoài ra khí lọt

khí không ngưng vào bình thi hiệu quả làm việc giảm, áp suất ngưng tụ tăng vi vậyphải tiến hanh xả khí không ngưng thường xuyên.

Bình ngưng ống vỏ thẳng đứng it sử dụng ở nước ta do có một số nhược điểm quantrọng

- Do kết cấu thẳng đứng nên lỏng môi chất và dầu chảy ra ngoài kha thuận lợi , việc thu hồi dầu cũng dễ dàng Vi vậy bề mặt trao đổi nhiệt nhanh chong được giải phong để cho môi chất làm mát

c- Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống cũng là dạng thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước, chung được sử dụng rất rộng rai trong các máy lạnh nhỏ, đặc biệt trong các máy điều hoa không khí cóng suất trung bình.

Thiết bị gồm 02 ống lồng vào nhau và thường được cuộn lại cho gọn Nước chuyểnđộng ở ống bên trong, môi chất lạnh chuyển động ngược lại ở phần không gian giữa các ống

Ống thường sử dụng là ống đồng (hệ thống freon) và có thể sử dụng ống thép

Ưu điểm và nhược điểm

Có hiệu quả trao đổi nhiệt kha lớn, gọn Tuy nhiên chế tạo tương đối kho khăn, các ống

lồng vào nhau sau đó được cuộn lại cho gọn, nếu không có các biện pháp chế tạo đặc biệt, các ống dễ bị mop, nhất là ống lớn ở ngoài, dẫn đến tiết diện bị có thắt, ảnh hưởng đến sự lưu chuyển của môi chất bên trong Do môi chất chỉ chuyển động vào ra một ống duy nhất nên lưu lượng nhỏ, thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống chỉ thich hợp đối với hệ thống nhỏ và trung bình

d- Thiết bị ngưng tụ kiểu tấm bản

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Thiết bị ngưng tụ kiểu tấm bản được ghép từ nhiều tấm kim loại ep chặt với nhau nhờ hai nắp kim loại có độ bề cao Các tấm được dập gợn song Môi chất lạnh và nước giải nhiệt được bố tri đi xen kẻ nhau Cấu tạo gợn song có tac dụng làm rối dong chuyển động của môi chất và tăng hệ số truyền nhiệt đồng thời tăng độ bền của no Các tấm bản có chiều day kha mỏng nên nhiệt trở dẫn nhiệt be, trong khí diện tich trao đổi nhiệt rất lớn Thường cứ 02 tấm được han ghép với nhau thânh một panel Môi chất chuyển động bên trong, nước chuyển động ở khoảng hở giữa các panel khí lắp đặt

Trong qua trình sử dụng cần lưu y hiện tượng bám bẩn ở bề mặt ngoài các panel (phia đường nước) nên cần định kỳ mở ra vệ sinh hoặc sử dụng nguồn nước có chất lượng cao Có thể vệ sinh cau bẩn bên trong bằng hoa chất, sau khí rửa hoa chất cần trung hòa và rửa sạch để không gay ăn mòn làm hỏng các panel

* Ưu điểm:

- Do được ghép từ các tấm bản mỏng nên diện tich trao đổi nhiệt kha lớn, cấu tạo gọn

- Dễ dàng thao lắp để vệ sinh sửa chữa và thay thế Có thể thêm bớt một số panel

để thay đổi cóng suất giải nhiệt một cách dễ dàng

- Hiệu quả trao đổi nhiệt cao, tương đương bình ngưng ống vỏ amòniắc,

* Nhược điểm:

- Chế tạo kho khăn Cho đến nay chỉ có các hang nước ngoài là có khả năng chế tạo các dàn ngưng kiểu tấm bản Do đó thiếu các phụ tung có sẵn để thay thế sửa chữa

- Khả năng ro rỉ đường nước kha lớn do số đệm kin nhiều

e- Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước và không khí

Thiết bị ngưng tụ làm mát kết hợp giữa nước và không khí tiểu biểu nhất là thiết bịngưng tụ kiểu bay hơi và thiết bị ngưng tụ kiểu tưới

Khác với thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước phải trang bị thêm các tháp giải nhiệt, bơm nước và hệ thống ống dẫn nước giải nhiệt, thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước và không khí kết hợp không cần trang bị các thiết bị đó, nước ở đây đa được không khí làm nguội trực tiếp trong qua trình trao đổi nhiệt với môi chất lạnh

f- Thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước và không khí

Thiết bị ngưng tụ làm mát kết hợp giữa nước và không khí tiểu biểu nhất là thiết bịngưng tụ kiểu bay hơi và thiết bị ngưng tụ kiểu tưới

Khác với thiết bị ngưng tụ làm mát bằng nước phải trang bị thêm các tháp giải nhiệt, bơm nước và hệ thống ống dẫn nước giải nhiệt, thiết bị ngưng tụ giải nhiệt bằng nước và không khí kết hợp không cần trang bị các thiết bị đó, nước ở đây đa được không khí làm nguội trực tiếp trong qua trình trao đổi nhiệt với môi chất lạnh

g- Thiết bị ngưng tụ kiểu bay hơi

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Dưới trình bay cấu tạo của dàn ngưng tụ bay hơi Dàn ngưng gồm một cụm ống trao đổi nhiệt ống thép áp lực C20 Kich cỡ ống thường được sử dụng là 38x3,5; 49x3,5 và 57x3,5 Toàn bộ cụm ống được đặt trên khung thép U vững chắc, phia dưới là bể nước tuần hoàn để giải nhiệt, phia trên là dàn phun nước, bộ chắn nước

và quạt hú t gio Để chống ăn mòn, các ống trao đổi nhiệt được nhúng kẽm nong bềmặt bên ngoài

* Ưu điểm

- Do cấu tạo dạng dan ống nen cong suất của no co thể thiết kế đạt rất lớn ma không bị hạn chế vi bất cứ ly do gi Hiện nay nhiều xi nghiệp chế biến thuỷ sản nước ta sử dụng dàn ngưng tụ bay hơi cong suất đạt từ 600?1000 kW

- So với cac thiết bị ngưng tụ kiểu khac, dan ngưng tụ bay hơi it tieu tốn nước hơn,

vì nước sử dụng theo kiểu tuần hoàn

- Cac dan ống kich cỡ nhỏ nen lam việc an toan

- Dễ dang chế tạo, vận hanh va sửa chữa

* Nhược điểm

- Do năng suất lạnh rieng be nen suất tieu hao vật liệu kha lớn

- Cac cụm ống trao đổi nhiệt thường xuyen tiếp xuc với nước va khong khi, đó la môi trường ăn mon mạnh, nen chong bị hỏng Do đo bắt buộc phải nhung kẽm nong để chống ăn mòn

- Nhiệt độ ngưng tụ phụ thuộc vao trạng thai khi tượng va thay đổi theo mua trong năm

- Chỉ thich hợp lắp đặt ngoai trời, trong qua trinh lam việc, khu vực nền va khong gian xung quanh thường bị ẩm ướt, vi vậy cần lắp đặt ở vị tri rieng biệt tach hẳn các công trình

h- Dàn ngưng kiểu tưới

Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Dàn gồm một cụm ống trao đổi nhiệt ống thép nhúngkẽm nong để trần, không có

vỏ bao che, có rất nhiều ống góp ở hai đầu Phia trên dàn là một mang phân phối nước hoặc dàn ống phun, phun nước xuống Dàn ống thường được đặt ngay phia trên một bể chứa nước Nước được bơm bơm từ bể lên mang phân phối nước trên cung Mang phân phối nước được làm bằng thép và có đục rất nhiều lổ hoặc có dạng răng cưa Nước sẽ chảy tự do theo các lổ và xối lên dàn ống trao đổi nhiệt Nước sau khí trao đổi nhiệt được không khí đối lưu tự nhiên giải nhiệt trực tiếp ngay trên dàn Để tăng cường giải nhiệt cho nước ở nắp bể người ta đặt

lưới hoặc các tấm tre đan Gas qua nhiệt đi vào dàn ống từ phia trên, ngưng tụ dần

và chảy ra ống góp lỏng phia dưới, sau đó được dẫn ra bình chứa cao áp Ở trên cung của dàn ngưng có lắp đặt van an toan, đồng hồ áp suất và vàn xả khí không ngưng Dàn ngưng tụ kiểu tưới cũng có các ống trich lỏng trung gian để giải

phong bề mặt trao đổi nhiệt phia dưới , tăng hiệu quả trao đổi nhiệt

* Ưu điểm

- Hiệu quả trao đổi nhiệt cao, hệ số truyền nhiệt đạt 700 ? 900 W/m2.K Mặt khác

do cấu tạo, ngoài dàn ống trao đổi nhiệt ra, các thiết bị phụ khác như khung đỡ, baoche hầu như không có nên suất tieu hao kim loại nhỏ, gia thânh rẻ

- Cấu tạo đơn giản, chắc chắn, dễ chế tạo và có khả năng sử dụng cả nguồn nước bẩn vi dàn ống để trần rất dễ vệ sinh Vi vậy dàn ngưng kiểu tưới rất thich hợp khu vực nông thôn, nơi có nguồn nước phong phu, nhưng chất lượng không cao

- So với bình ngưng ống vỏ, lượng nước tieu thụ không lớn Nước rơi tự do trên dàn ống để trần hoàn toan nên nhả nhiệt cho không khí phần lớn, nhiệt độ nước ở

bể tăng không đang kể, vi vậy lượng nước bổ sung chỉ chiếm khoảng 30% lượng nước tuần hoàn

sẽ rất nhanh chong bị bục, hư hỏng

- Hiệu quả giải nhiệt chịu ảnh hưởng của môi trường khí hậu

1.2.3 Sơ đồ đơn giản của nhà máy nhiệt điện

Sơ đồ thiết bị của chu trình nhà máy nhiệt điện được trình bày như hình dưới đây

Gồm 2 thiết bị chính để biến đổi năng lượng là lò hơi và turbine cùng một số thiết

bị phụ khác Đồ thị T-s của chu trình cũng được biểu diễn ở trên

Nước ngưng trong bình ngưng IV ở trạng thái 2’ được bơm V bơm vài thiết bị sinhhơi I áp suất tăng từ p2 lên p1 Trong thiết bị sinh hơi nước trong các ống sinh hơi nhận nhiệt tỏa từ quá trình cháy, nhiệt tăng lên đến sôi quá trình 3-4 hóa hơi (quá trình 4-5) và thành hơi quá nhiệt (quá trình 5-1) Quá trình 3-4-5-1 là quá trình hóa hơi đẳng áp ở áp suất p1= const Hơi ra khỏi bộ quá nhiệt II ở trạng thái 1 đi vào

turbine III, ở đây hơi dãn nở đoạn nhiệt đến trạng thái 2, biến nhiệt năng thành cơ năng (quá trình 1-2) và sinh công trong turbine Hơi ra khỏi turbine vào bình ngưng IV, Ngưng tụ thành hơi nước rồi lại được bpm V bơm về lò Quá trình nén đoạn nhiệt trong bơm được xem là nén đẳng tích vì nước không chịu nén.

Các nhà máy nhiệt điện của ta thường áp dụng bình ngưng bề mặt để đảm bảo

chất lượng nước ngưng

Cấu tạo bình ngưng

Sơ lược cấu tạo một bình ngưng tụ gồm các bộ phận chủ yếu sau:

Buồng nước trước (1), buồng nước sau (2), các vách ngăn xiên (3), vách ngăn đứng(4), mặt sàng (5), ống làm mát (6), bể chứa nước ngưng (7), lưới lọc (8).

1.3 Độ chân không bình ngưng và không khí lọt

Do sự ngưng tụ của hơi thoát sau tuabin đi vào bình ngưng nên tạo chân không trong bình ngưng, sự giảm thể tích của hơi trong bình ngưng nhiều hay ít là do lưu lượng nước làm mát tuần hoàn và nhiệt độ nước làm mát tuần hoàn vào bình ngưng

và môt số yếu tố khác

Bình ngưng làm việc ở áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển do sự ngưng tụ của hơi thành nước ngưng Phần áp suất nhỏ hơn áp suất khí quyển gọi là độ chân không bình ngưng Pck:

Chế độ vận hành mà duy trì độ chân không càng lớn thì quá trình vận hành bình ngưng đó càng tốt Nhưng không phải cứ giảm mãi áp suất bình ngưng sẽ càng có hiệu quả kinh tế Mỗi chế độ vận hành có một giá trị p ck tối ưu

1.4 Các hệ thống điều khíển chân không bình ngưng.

1.4.1 Hệ thống nước làm mát tuần hoàn

Hệ thống nước làm mát tuần hoàn kiểu trực lưu

Trong hệ thống nước tuần hoàn trực lưu,nước làm nguội được bơm từ biển,hồhoặc sông lớn vào bình ngưng và sau đó trả lại biển ( sông,hồ ).Nước tuần hoànchảy qua bình ngưng được hâm nóng lên trong quá trình ngưng hơi thoát củatuabin Lưu lượng nước sông và nhiệt độ của nó thay đổi trong năm Nếu lưu lượng cực tiểu của sông lớn hơn nhu cầu nước của nhà máy thì người ta

áp dụng hẹ thống cấp nước đơn lưu (trực lưu) Là hệ thống mà nước vào bìnhngưng giải nhiệt cho hơi rồi được xả trở lại sông Trường hợp ngược lại nếu lưulượng nước sông nhỏ hơn lượng nước nhà máy cần thì người ta dùng hệ thốngcấp nước kín, nước sông sau khí đi giải nhiệt cho hơi sẽ được đi đến “hồ làmlạnh” sao cho khí nước xả đến chỗ lấy nước thì nước nóng đã kịp nguội

Hệ thống cấp nước trực lưu là hệ thống hoàn thiện về mặt kỹ thuật và đỡ tốn kém,

nó đảm bảo chân không bình ngưng tốt hơn hệ thống kín.Suốt nhiều năm qua hệthống kiểu trực lưu này được sử dụng phổ biến trên thế giới cho các nhà máy nhiệtđiện để làm ngưng hơi thoát ra khỏi tuabin

Ưu điểm của hệ thống :

- Sử dụng nguồn nước với nhiệt độ khá thấp làm tăng hiệu suất của chu trình

- Cấu trúc hệ thống đơn giản nên chi phí đầu tư và vận hành thấp

Nước được làm nguội trở lại môi trường có nhiệt độ không quá 8 so với nhiệt độnước biển ( sông,hồ ) nhằm đảm bảo sự sống cho sinh vật biển ( sông,hồ )

1.4.2 Hệ thống bơm chân không ejector.

Do hệ thống trong bình ngưng nhỏ hơn áp siatá khí trời rất nhiều nên không tránh khỏi sự lọt không khí Lượng không khí lọt dẫn đến chân không bình ngưng giảm trở lực nhiệt và làm hại quá trình trao đổi nhiệt Để tạo và duy trì chân không bình ngưng thì phải liên tục rút lượng không khí có trong bình ngưng ra ngoài do đó người ta dùng Ejector hơi, Ejector nước hoặc bơm chân không

Trong các nhà máy nhiệt điện người ta thường dùng ejector hơi nhiều cấp Công suất ejector phụ thuốc kích thước và lượng không khí lọt vào bình ngưng

Người ta chia làm Ejector khởi động và Ejector chính

Ejector khởi động dùng để tạo nhanh chân không bình ngưng trước khí khởi động turbine và trong khí khởi động thì làm việc đồng thời với ejector chính

Vì là thiết bị chỉ làm việc trong thời gian ngắn nên ejector khởi động có kết cấu rất đơn giản chỉ có 1 cấp, không có sự ngưng đọng hơi làm việc và thải hỗn hợp khôngkhí - hơi ra ngoài trời

Những nguyên nhân làm ảnh hưởng quá chính làm việc của ejector:

- Ejector làm việc quá tải do lượng không khí lọt quá nhiều

- Áp suất hơi mới vào ejector không đủ gá trị cần thiết để ejector làm việc

- Nhiệt độ nước ngưng của bình ngưng quá cao làm giảm hiệu quả

- Thân ejector không kín,Ống phun bị mòn hoặc bám muối

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ CÁC VÒNG ĐIỀU KHÍỂN.

2.1 Vài trò của điều khíển chân không bình ngưng trong nhà máy nhiệt điện

Về vấn đề chân không bình ngưng có các yếu tố ảnh hưởng như nhiệt độ nước làmmát, sự tồn tại khí không ngưng trong bình ngưng làm giảm hiệu quả trao đổinhiệt

Nếu chân không bình ngưng không được duy trì sẽ khíến giảm nhiệt giáng cả chutrình => giảm hiệu suất của nhà máy

Thực vậy,từ công thức và đồ thị i-s sau:

Công suất tuabin :

Trong đó : = nhiệt giáng thực tế (kj/kg)

– entanpi của hơi mới (kj/kg)

- entanpi thực tế của hơi nước thoát ra khỏi tuabin(kj/kg)

D – lưu lượng hơi vào tuabin

Từ công thức ta thấy: khí áp suất trong bình ngưng nhỏ thì nhiệt giáng càng cao,do đó tăng được công suất tuabin mà máy phát.Nhưng áp suất bình ngưng

giảm bị giới hạn độ ẩm của hơi các tầng cánh cuối tuabin và lưu lượng,nhiệt độ nước tuần hoàn vào làm mát.

Do đó,nhiệm vụ đặt ra của hệ thống điều khíển chân không bình ngưng là phảiđiều chỉnh chân không trong bình ngưng luôn giữ ở một chỉ số ổn định ở mức chophép.Nó đảm bảo được lượng hơi ngưng tụ đảm bảo được lượng nước cấp vào lò,

sự làm việc ổn định của lò hơi,làm tăng tuổi thọ các thiết bị và đảm bảo

‘

2.2 Hệ thống điểu khíển chân không bình ngưng

Hiện nay trong các nhà máy nhiệt điện có 2 phương pháp chủ yếu để điều khíển chân không bình ngưng là điều khíển Ejector và điều khíển lưu lượng nước làm mát

Ở đồ án này em xin phép được đi sâu vào phương pháp điều khíển Ejector

2.2.1 Sơ đồ công nghệ

Từ thiết bị đó áp suất , tín hiệu đưa ra ( tín hiệu điện ) được đưa vào bộ khuếch đại để khuếch đại tín hiệu đưa đến bộ điều khíển.Bộ điều khíển so sánh với giá trị đặt của chân không bình ngưng và tính toán rồi tác động vào Ejector

2.2.2 Sơ đồ cấu trúc

Trong đó :

R : bộ điều khíển Ejector

O : cảm biến đó áp suất

SP : giá trị đặt chân không mòng muốn

T : tín hiệu đầu ra – Áp suất trong bình

: tín hiệu nhiễu

2.2.3 Sơ đồ SAMA

Bộ điều chỉnh này sử dụng thông tin áp suất của bình ngưng thông tin điềuchỉnh Tín hiệu SP được tính toán từ sơ đồ Tín hiệu SP là tín hiệu đặt cho áp suấtbình ngưng tối ưu trong bình ngưng

2.3 Lựa chọn thiết bị.

2.3.1Cảm biến đó áp suất hơi

Cảm biến sử dụng đó áp suất trên đường hơi chính là Dpharp Model EJX110A của hãng Yokogawa:

Hình 2.8: Cảm biến đó áp suất

Thông số kĩ thuật :

Phạm vi đó áp suất : 0 - 500 Bar

Nhiệt độ làm việc giới hạn : - 40 - 750˚C

Nguồn điện sử dụng : 10.5 tới 30 V DC, 120 mA DC max

Tín hiệu vào : Áp suất dòng hơi

Tín hiệu ra :Hiển thị màn hình & tín hiệu điện dòng 4-20mA

Độ chính xác làm việc : +/- 0.1Bar

Nguyên lý làm việc : Cảm biến EJX 110A sử dụng bộ cảm biến Silicón cộng

hưởng cho phép đó đọ chênh áp suất một cách chính xác nhất

Cảm biến EJX 110A tích hợp bộ xử lý tín hiệu tại chỗ,vừa có thể chuyển tín hiệu thành tín hiệu điện kết nối vào hệ thống

Nguyên lý đó: Đầu cảm biến thiết bị gồm 2 cấp đặt trước và sau đóng vài trò là

2 hộp cộng hưởng, khí dòng hơi được trích ra từ đường ống chính sẽ đi vào trong từng hộp và tạo thành áp lực đẩy 2 vàn lên, khí dòng vào ổn định thì thiết bị bắt đầu đó và chuyển thành tín hiệu điện cung cấp cho bộ hiện thị tại chỗ

Sơ đồ đấu nối

2.3.2 Ejector.

Nguyên lý làm việc của ejector như sau: Hơi có áp suất từ 6-12 bar (trích từ thân turbine) được dẫn qua ống phun , khi hơi đi qua ống phun sẽ đạt tốc độ vượt âm thânh, áp suất dòng hơi giảm rất thấp so với áp suất trong bình ngưng Vì vậy hỗn hợp hơi và khí không ngưng trong bình ngưng sẽ được hút vào buồng hỗn hợp rồi

đi qua ống tăng áp và thoát ra ngoài

Gồm có những bộ phận chính sau đây: Vòi phun cấp một (1), vòi phun cấp hai (2), Các ống khuyếch tán của cấp một và cấp hai (3) và (4), các bộ ống làm mát của cấpmột và cấp hai (5) và (6), buồng nước (7), đường cấp hơi để êzectơ làm việc (8), thân êzectơ (9), ống thoát khí (10), ống xả nước ngưng đọng (11)

2.3.3 Van điều khíển.

Van điều khíển bằng điện được dùng trong các nhà máy sử dụng hơi nước Vàn điều khíển bằng điện đảm bảo quá trình điều khíển chính xác nhất, Ưu điểm của van điều khíển bằng điện là chạy chậm và chính xác ,vàn điều khíển khí nén thời gian đóng một hành trình rất ngắn chỉ 10s trở lại nên sự thay đổi áp suất giữa trước

và sau vàn đột ngột khíến đường ống sẽ rung rất mạnh Nếu dùng van điều khíển

bằng điện sẽ đóng từ từ và sẽ không có hiện tượng rung trên đường ống

Nguồn cấp của van điều khíển bằng điện là điện 220VAC hoặc 24VDC và tín hiệu điều khíển là 4-20mA hoặc 0-10V

2.4 Bộ điều khíển.

Ta chọn bộ điều khíển lập trình ( PLC S7-200 loại CPU 224 )

PLC là một bộ điều khíển lập trình và được xem là máy tính công nghiệp.Do công nghệ ngày càng cao vì vậy lập trình PLC cũng ngày càng thay đổi,chủ yếu là

sự thay đổi về cấu hình hệ thống mà quan trọng là bộ xử lý trung tâm CPU.Sự thayđổi này nhằm cải thiện một số tính năng,số lệnh,bộ nhớ,số đầu vào/ra ( I/O ) ,tốc

độ quét, vì vậy suất hiện nhiều loại PLC

PLC của siemens hiện có các loại sau : S7-200 , S7-300 , S7-400

Riêng S7-200 có các loại CPU sau : CPU 210 , CPU 214 , CPU 221 , CPU222 , CPU 224 , CPU 226 , Mới nhất là CPU 224 , CPU 226 có tích hợp analog

a,Đặc điểm CPU 224

- Kích thước : 120.5mm x 80mm x 62mm

- Dung lượng bộ nhớ trương trình : 4096 words

- Dung lượng bộ nhớ dữ liệu : 2560 words

- Chương trình bảo vệ bằng password

- Toàn bộ dung lượng nhớ không bị mất dữ liệu 190 giờ khí PLC mất điện

- Điện áp vào (trạng thái ON): 15-30 VDC, 4mA tôi thiểu định mức: 24

- STOP : PLC dừng công việc thực hiện trương trình ngay lập tức

d, Sơ đồ nối dây thực.