1.Sự ra đời của hệ thống điều tốc:Như mục trên ta đã nêu, phụ tải điện thay đổi thường xuyên liên tục làm MC nói riêng thay đổi hay MC nói chung thay đổi.Mà phụ tải điện thay đổi là tất yếu, vì việc sử dụng điện là tùy ý lúc đóng thêm lúc cắt bớt là do nhu cầu riêng của mỗi gia đình, của mỗi doanh nghiệp (phụ tải mang tính hiếu động). Vậy MC thay đổi là thường xuyên là liên tục. Nhiệm vụ của máy điều tốc là luôn luôn phát hiện sự thay đổi của MC để điều chỉnh Mđ nhanh chóng bằng MC làm sao triệt tiêu kịp thời gia tốc góc của tổ máy nghĩa là luôn làm cho dwdt = 0 và cũng là để w gần không đổi, mà w = 2.p.n vậy n » 0 đổi > f = » 0 đổi. Thực tế là máy điều tốc điều chỉnh công suất nhưng thể hiện là duy trì tốc độ tổ máy ổn định.Để thực hiện nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ, máy điều tốc phải có hai chức năng cơ bản:Đo lường kịp thời sự thay đổi của MC (sự giao động của tốc độ tổ máy) và phát đi tín hiệu điều chỉnh .Thực hiện điều chỉnh năng lượng nước kịp thời để có Mđ = MC (nghĩa là cung luôn đáp ứng cầu).2.Nhiệm vụ của hệ thống điều tốc:1)Phải khởi động và dừng máy ở chế độ tự động và bằng tay bình thường.2)Phải điều chỉnh tổ máy ổn định ở mọi chế độ vận hành.3)Phải tham gia điều chỉnh tần số hệ thống kịp thời.4)Chuyển đổi công suất phải làm việc êm dịu.5)Khi sa thải phụ tải hay ngừng sự cố thì tốc độ tổ máy không tăng cao đến mức bảo vệ tốc độ lồng và không để xảy ra thủy kích trong tuyến dẫn nước của tua bin.6)Phải hạn chế được độ mở nhằm chống quá tải máy phát khi cột nước thực tế (HTT) > Hp (cột nước thiết kế).7)Phải điều chỉnh được độ dư phi cân bằng (d% = 0 ¸ 8%) khi được phép.
Trang 11. Mục đích
Quy định nguyên tắc, cánh thức quản lý vận hành và xử lý sự cố hệ thống điều tốc Nhàmáy thuỷ điện A nhằm đảm bảo an toàn cho con người, thiết bị Đảm bảo cho Nhà máy vậnhành an toàn, liên tục và hiệu quả kinh tế
2. Đối tượng áp dụng.
1) Công ty B;
2) Ban Giám đốc Nhà máy thủy điện A;
3) Cán bộ an toàn, kỹ thuật, phương thức;
4) Các nhân viên Tổ vận hành;
5) Các nhân viên Tổ sửa chữa
3. Tài liệu viện dẫn.
1) Luật Điện lực ngày 03 tháng 12 năm 2004
2) Luật Lao động ngày 08 tháng 06 năm 2012
3) Quy chuẩn kỹ thuật vận hành Nhà máy điện và lưới điện
4) Quy chuẩn kỹ thuật an toàn khai thức thiết trí điện các nhà máy điện và lướiđiện
5) Quy trình an toàn điện
6) Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn điện
7) Quy trình điều độ hệ thống điện quốc gia
8) Quy trình thao tác hệ thống điện quốc gia
9) Quy trình xử lý sự cố hệ thống điện quốc gia
10) Nội quy lao động của Công ty
4. Định nghĩa, thuật ngữ viết tắt.
BRAKE Phanh tổ máy
TRIP Bảo vệ tác động ngừng máy
TU Máy biến điện áp đo lường
Trang 2TI Máy biến dòng điện đo lường
UCB Tủ điều khiển tại chỗ tổ
B.MIV Van cân bằng (Bypass MIV)
LOCAL Chế độ tại chỗ
REMOTE Chế độ từ xa
SCADA Hệ thống giám sát điều khiển và thu thập số liệu (Supervisory Control And
Data Acquisition)
DCS Hệ thống điều khiển phân tán (Distributed control system)
Sự cố Là tất cả các sự kiện xảy ra gây hư hỏng thiết bị, làm giảm khả năng của
thiết bị hoặc các chế độ vận hành có nguy cơ gây hư hỏng thiết bị
Nhân viên
vận hành
Là tất cả những người tham gia trực tiếp vào dây chuyền sản xuất điện củaCông ty gồm: Trưởng ca nhà máy, trực gian máy, trực trung tâm, trực cụmđầu mối
Trang 3MỤC LỤC
Chương 1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN 4
1 Sự ra đời của hệ thống điều tốc: 6
2 Nhiệm vụ của hệ thống điều tốc: 6
Chương 2 GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC 6
I Giới thiệu chung 6
II Các thiết bị cơ bản trên tủ điều khiển tuabine và thiết bị phụ (TURBINE & AUXILIARY CONTROL PANEL – TACP) 7
1 Bộ điều khiển TM 1703 8
2 Module truyền thông: PE 6410 8
3 Module cấp nguồn: PS 6630 8
4 Module vào/ra: AO 6380, AI 6300, DI 6100, DO 6200 8
5 Module tốc độ: TE - 6420 8
6 Thiết bị phản hồi vị trí cánh hướng 8
7 Thiết bị hiển thị và điều chỉnh độ mở cánh hướng (POSITION INDICATOR AMO-31) 9
8 Thông số kỹ thuật cơ bản 10
III Hệ thống cấp dầu áp lực OPU 12
1 Bể chứa dầu 12
2 Bơm dầu cao áp kiểu bánh răng 12
3 Hệ thống lọc dầu tuần hoàn 12
4 Van xả tải 12
5 Van an toàn 13
6 Bình tích năng 13
7 Thông số kỹ thuật cơ bản 13
IV Thiết bị đo lường tốc độ/tần số máy phát 14
1 Thiết bị đo lường tốc độ 1 14
2 Thiết bị đo lường tốc độ 2 14
Chương 3 NHỮNG QUY ĐỊNH TRONG VẬN HÀNH 15
Chương 4 XỬ LÝ SỰ CỐ HỆ THỐNG DẦU ÁP LỰC, MÁY ĐIỀU TỐC 19
1 Hiện tượng hệ thống kêu, ồn quá giới hạn: 22
2 Hiện tượng mất áp lực hoặc áp lực không đủ: 22
3 Hiện tượng hiệu suất thấp hoặc không lên áp lực: 23
Trang 4Chương 1 KHÁI NIỆM CƠ BẢN
Ta đã biết chất lượng điện năng thể hiện vào 2 thông số cơ bản:
f = 50 chu kỳ/giây (chu kỳ/giây được gọi là Hz)
Vì tần số công nghiệp yêu cầu f = 50Hz ± 0,2 » constant Muốn vậy máy điều tốc làthiết bị làm nhiệm vụ duy trì tốc độ không đổi
Giả sử: Hệ thống điện không có máy điều tốc?
Nguồn điện xuất phát từ những năng lượng: Than, dầu, nước, gió…thông qua thiết bịchuyển biến năng lượng đó để biến thành cơ năng và từ cơ năng biến thành điện năng
Vì nhà máy chúng ta là nhà máy Thủy điện nên năng lượng biến thành điện năng lànăng lượng nước Qua phần vận hành tua bin ta đã biết:
Công suất thủy năng: NTN = gQH/102
Công suất tua bin : NT = NTN.hT%
hT% hiệu suất của tua bin: hT% = hH%.hQ% Trong đó:
hQ%= (Q - DQ)/Q*100
hH% = (H - DH)/H*100Khi Tuabin đã chuyển NT = NC (công suất cơ trên trục tổ máy) Chính NC = Mđ.w
Mđ : Lực mô men trên trục máy
w = 2.p.n: Là tốc độ góc quay của tổ máy (1 vòng quay thì = 2.p)
Trang 5Nếu có máy điều tốc thì coi như NT, NC là không thay đổi Vậy Mđ.w cũng không thayđổi.
Mđ: Thể hiện lực mômen của nguồn
Mcản: Thể hiện lực mômen cản của phụ tải
Khi máy phát chưa cấp điện cho phụ tải (Nghĩa là chưa có dòng điện, máy cắt vẫn cònmở) Thì mômen cản MC rất nhỏ, vì nó chỉ là lực ma sát trên các ổ trục tổ máy và lực cảncủa không khí và các phần quay, khi quay ở tốc độ định mức Vậy khi quay không tải là:
Mđ = MCKw và tốc độ tổ máy là w = 2.p.n (n=100%nH với nH= 200v/ph).Khi đóng máy cắt và xuất hiện dòng điện thì cũng xuất hiện mômen cản điện từ MC'
do dòng điện (I) sinh ra Khi đóng các phụ tải vào I tăng thì MC' tăng MC = MCK + MC' vậy
Và ngược lại nếu giảm phụ tải thì MC' giảm -> và lại duy trì tổ máy quay ở một tốc độ
1 Sự ra đời của hệ thống điều tốc:
Trang 6Như mục trên ta đã nêu, phụ tải điện thay đổi thường xuyên liên tục làm MC' nói riêngthay đổi hay MC nói chung thay đổi.
Mà phụ tải điện thay đổi là tất yếu, vì việc sử dụng điện là tùy ý lúc đóng thêm lúc cắtbớt là do nhu cầu riêng của mỗi gia đình, của mỗi doanh nghiệp (phụ tải mang tính hiếuđộng)
Vậy MC thay đổi là thường xuyên là liên tục Nhiệm vụ của máy điều tốc là luôn luônphát hiện sự thay đổi của MC để điều chỉnh Mđ nhanh chóng bằng MC làm sao triệt tiêu kịpthời gia tốc góc của tổ máy nghĩa là luôn làm cho dw/dt = 0 và cũng là để w gần không đổi,
mà w = 2.p.n vậy n » 0 đổi -> f = » 0 đổi
Thực tế là máy điều tốc điều chỉnh công suất nhưng thể hiện là duy trì tốc độ tổ máy
ổn định
Để thực hiện nhiệm vụ điều chỉnh tốc độ, máy điều tốc phải có hai chức năng cơ bản:
- Đo lường kịp thời sự thay đổi của MC (sự giao động của tốc độ tổ máy) và phát đitín hiệu điều chỉnh
- Thực hiện điều chỉnh năng lượng nước kịp thời để có Mđ = MC (nghĩa là cungluôn đáp ứng cầu)
2 Nhiệm vụ của hệ thống điều tốc:
1) Phải khởi động và dừng máy ở chế độ tự động và bằng tay bình thường
2) Phải điều chỉnh tổ máy ổn định ở mọi chế độ vận hành
3) Phải tham gia điều chỉnh tần số hệ thống kịp thời
4) Chuyển đổi công suất phải làm việc êm dịu
5) Khi sa thải phụ tải hay ngừng sự cố thì tốc độ tổ máy không tăng cao đến mứcbảo vệ tốc độ lồng và không để xảy ra thủy kích trong tuyến dẫn nước của tua bin
6) Phải hạn chế được độ mở nhằm chống quá tải máy phát khi cột nước thực tế(HTT) > Hp (cột nước thiết kế)
7) Phải điều chỉnh được độ dư phi cân bằng (d% = 0 ¸ 8%) khi được phép
I Giới thiệu chung
Mỗi tuabin sẽ được trang bị hệ thống điều tốc kỹ thuật số với bộ điều khiển SIEMENS
SICAM TM 1703 ACP (CP-6014) thực hiện chức năng điều chỉnh tốc độ tuabin Thiết bị
này được đặt trong tủ điều khiển tuabine và thiết bị phụ Hệ thống điều tốc hoạt động bằng
hệ thống điều khiển vòng lặp kín có phản hồi dựa trên chức năng điều khiển tỉ lệ, tích phân
và vi phân (PID)
Chế độ điều khiển cho tuabin Francis có cấu trúc song song bao gồm 3 cơ chế điềukhiển:
- Điều khiển theo tốc độ
- Điều khiển theo độ mở cánh hướng
Trang 7- Điều khiển theo công suất
Nhân viên vận hành có thể thực hiện điều khiển và giám sát sự hoạt động của tuabin tại
2 vị trí:
- Trên hệ thống DCS
- Tại tủ điều khiển tuabine và thiết bị phụ bằng các khóa và nút ấn trên mặt tủ.Toàn bộ hệ thống điều tốc bao gồm các thiết bị sau:
- Bộ điều tốc kỹ thuật số TM 1703 với các modul vào/ra
- Các bộ biến đổi phản hồi vị trí và hiển thị vị trí
- Các sensor đo tốc độ và giám sát tốc độ
- Secvomotor điều khiển đóng/mở cánh hướng bằng dầu áp lực
- Khối bảo vệ tổ máy liên kết với TM 1703 và được hiển thị trực quan tại trạm vận hành
II Các thiết bị cơ bản trên tủ điều khiển tuabine và thiết bị phụ (TURBINE &AUXILIARY CONTROL PANEL – TACP)
Trang 81 Bộ điều khiển TM 1703
Bộ điều khiểm TM 1703 được sử dụng để thiết lập các chương trình điều khiển, traođổi thông tin, giữ liệu với hệ thống điều khiển DCS
2 Module truyền thông: PE 6410
Module truyền thông trao đổi thông tin giữa TM 1703 với các module vào ra.
- Có thể kết nối với 8 module vào/ra
- Hiển thị chức năng và các lỗi qua các đèn LED
- Cấp nguồn bởi PS 6630
3 Module cấp nguồn: PS 6630
- Điện áp đầu vào: 24-60VDC
- Điện áp hệ thống đầu ra U1: 5.1VDC, max 8W
- Điện áp hệ thống đầu ra U2: 5.2VDC, max.2.5W hoặc 10VDC, max 2.5W
- Chỉ thị chức năng qua đèn LED
- Giám sát điện áp đầu ra
- Có thể được kết nối song song để dự phòng
4 Module vào/ra: AO 6380, AI 6300, DI 6100, DO 6200
4.1 Module đầu vào kỹ thuật số: DI 6100
- 16 đầu vào (2 khối, mỗi nhóm 8 đầu vào)
- Đầu vào số với 24-60VDC
- Hiển thị chức năng và trạng thái tín hiệu đầu vào qua các đèn LED
- 01 đầu vào của mỗi nhóm có thể sử dụng để giám sát nguồn cấp
4.2 Module đầu ra kỹ thuật số: DO 6200
- 16 đầu ra
- Hiển thị chức năng và trạng thái tín hiệu đầu vào qua các đèn LED
4.3 Module đầu vào tương tự: AI 6300
- 4 đầu vào (2 nhóm, mỗi khối có 2 đầu vào)
- Dải dòng điện: ±20mA
Sử dụng để tính toán tốc độ dựa vào các sensor đầu vào dạng xung
- 4 đầu vào dạng xung (2 nhóm, mỗi khối có 2 đầu vào)
- Hiển thị chức năng qua các đèn LED
6 Thiết bị phản hồi vị trí cánh hướng
Trang 97 Thiết bị hiển thị và điều chỉnh độ mở cánh hướng (POSITION INDICATOR
AMO-31)
POSITION INDICATOR AMO-31 là điều khiển khối van tỉ lệ để đóng/mởsecvomotor cánh hướng cùng với chức năng hiển thị độ mở cánh hướng theo phần trăm.Khi ở chế độ thử nghiệm, kiểm tra có thể điều khiển secvomotor đóng/mở bằng cách cấpnguồn ±10mA đến khối van điều khiển tỉ lệ thông qua nút ấn Raise(tăng) và nút ấnLower(giảm) ở trước mặt của khối POSITION INDICATOR AMO-31 Thiết bị này còn
có chức năng điều khiển quan trọng là sẽ kích hoạt khi rơ le chính 86FT tác động để đảmbảo đóng an toàn cánh hướng trong trường hợp khẩn cấp
Trang 108 Thông số kỹ thuật cơ bản
Trang 12III Hệ thống cấp dầu áp lực OPU
Nhiệm vụ: cung cấp dầu áp lực phục vụ điều chỉnh đóng/mở cánh hướng nước, đóng/
mở hệ thống van đĩa, van cân bằng, phanh/kích tổ máy
Hệ thống gồm 01 bể chứa dầu, 02 bơm dầu cao áp kiểu bánh răng, hệ thống lọc dầu,
hệ thống sấy, bình tích năng, bình cấp khí N2, van tay, van điện từ, van an toàn, van xảtải, van 01 chiều và các linh kiện khác hợp thành
1 Bể chứa dầu
Là thùng chứa dầu không áp lực có thể tích 500 lít, vừa là chân đế cho các bơm dầu vàcác khối van điều khiển Trong bể có lắp đặt hệ thống cảm biến hiển thị mức dầu giúp quansát được mức dầu cao/thấp, lắp cảm biến nhiệt độ dầu Loại dầu sử dụng: dầu tuabin ISO 46
2 Bơm dầu cao áp kiểu bánh răng
Sử dụng hai bơm dầu cao áp, trong 02 bơm dầu cao áp, 01 bơm hoạt động chính, 01bơm dự phòng, trong quá trình vận hành bơm chính bị hỏng bơm dự phòng sẽ được đưa vàolàm việc, tăng tính tin cậy cho nguồn dầu áp lực Bơm luôn vận hành trong suốt quá trình tổmáy vận hành, khi áp lực giảm = 110bar bơm dầu chính tự động làm việc, khi áp lực =120bar bơm ngừng cấp dầu vào bình tích năng
3 Hệ thống lọc dầu tuần hoàn
Hệ thống được trang bị 02 bộ lọc dầu đầu vào hệ thống áp lực (18.01.00, 18.02.00), 01
bộ lọc hệ thống dầu hồi (08.00.00) Dầu đi qua các bộ lọc sẽ giữ cặn bẩn lại, dầu sạch sẽ đivào hệ thống tham gia vào quá trình điều khiển sau đó quay trở lại bể chứa qua bộ lọc dầuhồi
Trang 134 Van xả tải
Khi bơm dầu điều tốc bắt đầu khởi động thì van điện từ sẽ được cấp điện để ngăn kéodịch chuyển thay đổi vị trí, van xả tải được mở ra để bơm dầu khởi động dễ dàng, khi bơmdầu đạt tốc độ định mức thì van điện từ ngắt điện làm ngăn kéo hồi phục và đóng van xả tải
Áp lực đầu đẩy của bơm dầu tăng dần để cấp dầu cho bình tích năng Trong suốt quá trìnhchạy máy thì bơm điều tốc luôn vận hành ở chế độ không tải hoặc có tải Khi áp lực đạt giátrị định mức thì van xả tải mở ra và bơm chạy ở chế độ không tải và dầu được bơm tuầnhoàn từ bể qua bơm và quan van xả tải về bể dầu
Có các chức năng chính như sau:
- Tích trữ năng lượng: Cung cấp nguồn dầu áp lực ổn định cho hệ thống điều tốc.Bình thường 1/2 thể tích bình tích năng là túi khí nén nitrogen còn lại 1/2 thể tích phía dưới
là dầu áp lực Khi hệ thống tức thời cần 01 lượng dầu áp lực lớn, bình tích năng và bơm dầuđồng thời cùng cấp dầu, có thể giảm được số lần khởi động của bơm dầu
- Khi gặp sự cố mất điện tự dùng, có thể đảm bảo đủ áp lực đi đóng hoặc mở ít nhất
01 chu trình hoàn toàn
Đáy bình tích năng được trang bị khối van khóa có chức năng khóa đường dầu áp lực tổng
và phục vụ xả dầu từ bình tích năng về bể chứa bằng van tay cũng như tự động xả qua van
an toàn về bể chứa khi áp lực trong bình vượt quá giá trị đặt của van an toàn
7 Thông số kỹ thuật cơ bản
7.1 Động cơ bơm dầu cao áp:
Trang 14IV Thiết bị đo lường tốc độ/tần số máy phát
Thiết bị đo lường tốc độ/tần số bao gồm 2 loại (vận hành song song)
1 Thiết bị đo lường tốc độ 1
Đo lường tốc độ bằng đầu đo tốc độ quang (hoạt động dựa trên nguyên lý đếmxung - tạo xung vuông 24V) Thiết bị gồm vành răng cưa và các đầu đo cảm biến quang(đếm các răng cưa tạo thành xung, được tính số xung trong 1 phút (số răng/1vòng x1phút = số xung/1 phút) Với tốc độ định mức của tốc độ tổ máy ứng với tần số fđm sẽ
có số xung định mức, khi số xung tăng lên hoặc giảm sẽ được máy tính của điều tốc tínhtoán và ra mệnh lệnh điều chỉnh để thao tác ngăn kéo chính mở đường dầu áp lực đi điềuchỉnh thay đổi độ mở của cánh hướng
2 Thiết bị đo lường tốc độ 2
Đo tốc độ nhờ từ dư của máy phát, thông qua biến điện áp TU Đây là thiết bị đolường tốc độ chính khi tần số cao hơn 20Hz (dải đo 0.3 ~ 200V) làm việc theo nguyên
Trang 15Như đã biết bộ “hoà tự đồng bộ chính xác” sẽ so sánh và điều khiển điều tốc để đưatần số máy bằng tần số lưới điện, trong khi tần số điện là hình sin còn tần số máy (ta đãnêu ở trên) là xung vuông Để đảm bảo sự so sánh chính xác tần số hình sin phải đượcbiến đổi thành sóng xung vuông như của tổ máy.
Tần số điện được lấy từ TU của tổ máy và TUC91 phía lưới có dạng hình sin bộ hoà
so sánh phát hiện độ lệch tần số Dƒ gửi tới điều tốc qua máy tính sẽ xác định được độ sailệch theo chu kỳ sóng xung vuông và biến thành lệnh xung số tương ứng để tăng giảmlưu lượng nước vào tuabine bộ hoà ra lệnh hoà máy
Khi được đưa về bộ ĐT kỹ thuật số máy tính sẽ tính toán tạo thành xung vuôngkhông còn thể hiện về biên độ hình sin của dòng điện và biến tín hiệu hình sin trở thànhtín hiệu hình vuông như hình vẽ
Điều 1 Chỉ những nhân viên đã được học tập và sát hạch đạt yêu cầu về vận hành và
xử lý sự cố hệ thống dầu áp lực điều tốc đã được quy định trong quy trình này và được phâncông nhiệm vụ mới được phép vận hành thiết bị
Điều 2 Hệ thống cấp dầu áp lực được qui định sơn màu vàng Khi hệ thống làm việc
vị trí các van như sau:
1) Các van mở: van cấp dầu áp lực tới điều tốc, van từ bơm dầu áp lực vào bình vàtất cả các van cung cấp cho hệ thống đo lường, điều khiển, ống thuỷ chỉ thị của bình áp lực;2) Các van đóng: van nạp dầu, các van lấy mẫu dầu, van xả đáy bình tích năng
Điều 3 Khi vận hành thiết bị ngoài những quy định trong quy trình này, nhân viênvận hành cần phải áp dụng các quy trình, quy phạm liên quan khác và những quy định củanhà chế tạo
Điều 4 Trong vận hành bình thường cấm:
1) Tự ý thay đổi các thông số chỉnh định của các thiết bị Trường hợp bị sai lệchphải báo đơn vị sửa chữa xử lý ngay dưới sự giám sát của nhân viên vận hành