Nghiên cứu thiết kế hệ thống điều khiển tự động phần thải xỉ cho nhà máy nhiệt điện đốt than

Thiết kế cấp nguồn cho các module hệ thống PLC điều khiển trạm vận hành trạm vận hành chính : .... Thiết kế cấp nguồn cho các module hệ thống PLC điều khiển trạm vận hành nhà quạt : ....

-

NGUYỄN HOÀI PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG PHẦN THẢI XỈ CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

-

NGUYỄN HOÀI PHƯƠNG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG PHẦN THẢI XỈ CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN

Chuyên ngành: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS ĐỖ MẠNH CƯỜNG

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan bản luận văn tốt nghiệp này là công trình của riêng tôi, do tôi

toàn trung thực

Để hoàn thành luận văn này tôi chỉ sử dụng những tài liệu được ghi trong danh

Hà N ội, ngày 30 tháng 3 năm 2018

LỜI CẢM ƠN

TS Đỗ Mạnh Cường, thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình

Dù đã rất cố gắng nhưng với trình độ hiểu biết và thời gian nghiên cứu thực tế

MỤC LỤC

L ỜI CAM ĐOAN i

L ỜI CẢM ƠN ii

M ỤC LỤC iii

DANH M ỤC CÁC BẢNG vi

DANH M ỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ vii

M Ở ĐẦU 1

1 Lý do chọn đề tài 1

2 Phương pháp nghiên cứu 1

3 Đối tượng của đề tài 1

4 Mục tiêu của đề tài 2

5 Ý nghĩa của đề tài 2

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ 3

1.1 GI ỚI THIỆU CHUNG VÀI NÉT VỀ QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA NHÀ MÁY 3

1.2 CHU TRÌNH S ẢN XUẤT ĐIỆN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN UÔNG BÍ 4

1.3 CHU TRÌNH C ỦA HỆ THỐNG THẢI TRO XỈ CỦA NHÀ MÁY 7

1.3.1 Chu trình hệ thống thải xỉ đáy lò 9

1.3.2 Chu trình hệ thống thu hồi tro bay 9

1.3.3 Chu trình hệ thống thải bùn xỉ 11

1.3.4 Chu trình hệ thống nước tái tuần hoàn 11

1.4 H Ệ THỐNG GIÁM SÁT ĐIỀU KHIỂN CHUNG CỦA NHÀ MÁY 12

1.4.1 Giới thiệu chung về hệ thống DCS 12

1.4.2 Hệ thống DCS của nhà máy nhiệt điện Uông Bí 18

Chương 2 XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CHO HỆ TH ỐNG THẢI XỈ 31

2.1 PHÂN TÍCH YÊU C ẦU ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT CỦA HỆ TH ỐNG 31

2.1.1 Phân tích yêu cầu điều khiển của hệ thống 31

2.1.2 Phân tích yêu cầu giám sát 32

2.2 THI ẾT KẾ HỆ THỐNG 34

2.2.2 Lựa chọn hệ thống điều khiển 37

2.2.3 Xây dựng các đối tượng cho yêu cầu điều khiển và giám sát 46

2.2.4 Thiết kế các thành phần bộ điều khiển chính 64

2.2.5 Lựa chọn thiết bị chính cho hệ thống điều khiển : 66

Chương 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT TRẠM THẢI X Ỉ 69

3.1 XÂY D ỰNG MÔ HÌNH CỨNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: 69

3.1.1 Sơ đồ cấu hình của hệ thống điều khiển chính : 69

3.1.2 Thiết kế nguồn cấp chung cho hệ thống điều khiển 71

3.1.3 Thiết kế cấp nguồn cho các module hệ thống PLC điều khiển trạm vận hành trạm vận hành chính : 73

3.1.4 Thiết kế cấp nguồn cho các module hệ thống PLC điều khiển trạm vận hành nhà quạt : 74

3.1.5 Thiết kế cấp nguồn cho các module của hệ thống điều khiển trạm vận hành nước ngược : 75

3.1.6 Thiết kế sơ đồ điều khiển đặc trưng 76

3.1.7 Thiết kế tín hiệu vào ra điển hình của hệ thống điều khiển giám sát một động cơ trong hệ thống : 77

3.1.8 Thiết kế tín hiệu đầu vào điển hình của module DI cho hệ thống giám sát điều khiển các van: 78

3.1.9 Sơ đồ tín hiệu đầu ra điển hình của module DO cho hệ thống giám sát điều khiển các van: 79

3.2 L ẬP CHƯƠNG TRÌNH PHẦN MỀM CỦA HỆ THỐNG 80

3.2.1 Lập trình một project 80

3.2.2 Lập cấu hình cứng cho trạm PLC 80

3.2.3 Xây dựng cấu hình phần mềm cho hệ thống PLC 80

Chương 4 CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN VÀ GIAO DIỆN VẬN HÀNH 81

4.1 CHƯƠNG TRÌNH CẤU HÌNH PHẦN CỨNG CỦA HỆ THỐNG PLC: 81

4.2 CHƯƠNG TRÌNH LOGIC ĐIỀU KHIỂN CỦA HỆ THỐNG PLC: 82

4.2.1 Các khối hàm chức năng cho từng nhóm thiết bị 82

4.2.2 Chương trình điều khiển giám sát một van đặc trưng của hệ thống 83

4.2.3 Chương trình điều khiển giám sát một động cơ đặc trưng của hệ thống 84 4.2.4 Logic cho một giá trị cảnh báo điển hình 85

4.2.5 Logic cho một giá trị tương tự 85

4.3 GIAO DI ỆN VẬN HÀNH CỦA HỆ THỐNG THẢI XỈ : 86

4.3.1 Giao diện vận hành hệ thống nước cấp 86

4.3.2 Giao diện vận hành hệ thống thu hồi tro bay 86

4.3.3 Giao diện vận hành hệ thống thải xỉ đáy lò 87

4.3.4 Giao diện vận hành hệ thống thải bùn xỉ 87

4.4 H Ệ THỐNG DIỀU KHIỂN GIAM SAT TRẠM THẢI TRO XỈ 88

K ẾT LUẬN 90

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 92

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Các module nguồn của họ S7- 300/400 42

Bảng 2.2 Các module tín hiệu với họ S7-300 42

Bảng 2.3 Các loại module IM của S7-300/400 43

Bảng 2.4 Các dạng truyền thông profibus S7-300/400 44

Bảng 2.5 Bảng danh mục các thiết bị và thông số cần đưa vào điều khiển 46

Bảng 2.6 Bảng danh mục các thiết bị cần điều khiển dạng số 55

Bảng 2.7.Bảng danh mục các tín hiệu đưa vào liên động điều khiển và cảnh báo 62

Bảng 2.8 Bảng danh mục lựa chọn các thiết bị chính của hệ thống điều khiển 65

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ chu trình sản xuất điện của nhà máy 6

Hình 1.2 Sơ đồ tổng quan hệ thống thải tro xỉ 8

Hình 1.3 Mô hình phân cấp chức năng của một hệ thống điều khiển và giám sát 12

Hình 1.4 Các cơ cấu chấp hành 13

Hình 1.5 Hệ thống tủ điều khiển 13

Hình 1.6.Trung tâm điều khiển giám sát 14

Hình 1.7 Cấu trúc điều khiển tập trung 15

Hình 1.8 Cấu trúc điều khiển phân tán 16

Hình 1.9 Cấu hình cơ bản một hệ điều khiển phân tán 17

Hình 1.10 Cấu trúc phần cứng hệ thống điều khiển DCS SYMPHONY 18

Hình 1.11 Các module trong tủ HCU và kết nối trong hệ thống điều khiển 23

Hình 1.12 Cấu trúc tuần tự của các sự kiện SOE (sequence of events) 25

Hình 1.13 Phương thức kết nối với hệ thống điều khiển khác 26

Hình 1.14 Một số thiết bị của hệ thống 27

Hình 1.15 Tủ thiết bị của hệ thống 28

Hình 1.16 Khối lắp ghép module (MMU) 28

Hình 1.17 Khối Nguồn cấp cho hệ thống 29

Hình 2.1 Giải pháp điều khiển, giám sát và truyền thông 36

Hình 2.2 Tổ chức bộ nhớ của CPU 38

Hình 2.3 Hệ thống PLC 41

Hình 2.4 Hoạt động của PLC 45

Hình 3.1 Cấu trúc truyền thông của trạm vận hành thải xỉ 70

Hình 3.2 Sơ đồ cấp điện chung cho hệ thống điều khiển tại trạm vận hành chính 71

Hình 3.3 Sơ đồ cấp điện chung cho hệ thống điều khiển tại trạm vận hành nước ngược 72

Hình 3.4 Sơ đồ cấp nguồn cho các module hệ thống điều khiển tại trạm vận hành điều khiển chính (trạm bơm bùn xỉ) 73

Hình 3.5 Sơ đồ cấp nguồn cho các module hệ thống điều khiển tại trạm vận hành nhà quạt 74

Hình 3.6 Sơ đồ cấp nguồn cho các module hệ thống điều khiển trạm vận hành nước ngược 75

Hình 3.7 Sơ đồ điều khiển giám sát điển hình cho các động cơ của hệ thống 76

Hình 3.9 Sơ đồ bố trí kết nối tín hiệu vào ra điển hình hệ thống giám sát điều khiển

một thiết bị (Bơm cao áp nhánh A) 77

Hình 3.10 Sơ đồ bố trí tín hiệu đầu vào của module DI cho hệ thống điều khiển giám sát các van 78

Hình 3.11 Sơ đồ bố trí tín hiệu đầu ra của module DO cho hệ thống điều khiển giám sát các van 79

Hình 4.1 Chương trình cấu hình phần cứng hệ thống PLC 81

Hình 4.2 Các khối logic điều khiển hệ thống PLC 82

Hình 4.3 Logic điều khiển giám sát một van đặc trưng của hệ thống 83

Hình 4.4 Logic điều khiển giám sát một động cơ đặc trưng của hệ thống 84

Hình 4.5 Logic cho một giá trị cảnh báo điển hình 85

Hình 4.6 Logic cho một giá trị cảnh báo điển hình 85

Hình 4.7 Giao diện vận hành hệ thống nước cấp 86

Hình 4.8 Giao diện vận hành hệ thống thu hồi tro bay 86

Hình 4.9 Giao diện vận hành hệ thống thải xỉ đáy lò 87

Hình 4.10 Giao diện vận hành hệ thống thải bùn xỉ 87

Hình 4.11 Tủ hệ thống điều khiển 88

Hình 4.12 Bộ điều khiển 88

Hình 4.13 Tủ ghép nối mở rộng 88

Hình 4.14 Tủ hệ thống SCMS (truyền thông các trạm lẻ) 89

Hình 4.15 Màn hình giám sát điều khiển chính 89

MỞ ĐẦU

Để đáp ứng được nhu cầu tiêu thụ điện, nhiệt điện đốt than đang được ưu tiên lựa

Đề tài thiết kế hệ thống điều khiển tự động cho phần thải xỉ của nhà máy nhiệt điện đốt than là một đề tài mang tính ứng dụng thực tế, áp dụng những kiến thức đã được học để xây dựng hệ thống điều khiển tự động nâng cao hiệu quả sản xuất Đề

hiện nay

2 Phương pháp nghiên cứu

đề ra

3 Đối tượng của đề tài

Đối tượng của đề tài hướng đến là hệ thống điều khiển tự động cho phần thải xỉ

“Nghiên c ứu, thiết kế hệ thống điều khiển tự động phần thải xỉ cho nhà máy

5 Ý nghĩa của đề tài

Đối với phần tự động hóa cho hệ thống thải xỉ của nhà máy nhiệt điện đốt than

đề tài này sẽ đem lại một giải pháp điều khiển và giám sát hiệu quả, giúp nâng cao

Chương 1

NHÀ MÁY

địa phận các phường Quang Trung, Trưng Vương và Bắc Sơn

Công ty nhiệt điện Uông Bí (trước kia là nhà máy Nhiệt điện Uông Bí) được bắt đầu khởi công xây dựng vào ngày 19/05/1961 với sự giúp đỡ về kĩ thuật và trang thiết bị của Liên Xô cũ Sau hai năm 6 tháng, ngày 26/11/1964 nhà máy hoàn thành xây dựng đợt 1 và bắt đầu xây dựng đợt 2 Đến ngày 2/9/1964 nhà máy đã đưa thêm

lò hơi số 3 vào hoạt động

Trong các cuộc chiến tranh phá hoại miền bắc, nhà máy trở thành mục tiêu chính của các cuộc oanh kích của không quân Mỹ Mặc dù chịu nhiều tổn thất nhưng cán bộ công nhân viên nhà máy vẫn kiên cường bám trụ sản xuất, đảm bảo giữ vững dòng điện phục vụ đất nước

Sau hiệp đinh Paris, nhà máy đã khẩn trương giải quyết các hậu quả của chiến tranh, vừa đảm bảo sản xuất điện, vừa phục hồi và xây dựng mở rộng Ngày 15/02/1977 nhà máy đã đưa các bộ thiết bị của đợt 4 vào hoạt động, nâng công suất lên 153 MW

Cho đến cuối những năm 80, đầu những năm 90, do trải qua thời gian dài hoạt động, các lò hơi 1,2,3,4 đã quá cũ, công suất nhỏ và công nghệ lạc hậu Nhà máy đã quyết định ngừng hoạt động để tập trung vào đầu tư cải tiến thiết bị và đổi mới công nghệ các lò hơi 5, 6, 7, 8 các lò hơi này hoạt động cung cấp hơi cho 2 tổ turbin và máy phát với công suất 110MW

Ngoài ra hiện nay đã có thêm một nhà máy mở rộng 1 với công suất 300MW đã được bàn giao vào tháng 3/2008 và nhà máy Điện Uông Bí mở rộng 2 công suất

Từ khi thành lập đến nay công ty đã không ngừng lớn mạnh về mọi mặt, tạo công ăn việc làm cho hơn 1000 lao động trong nhà máy và hàng trăm lao động thuộc các ngành nghề liên quan Đời sống của cán bộ công nhân viên trong nhà máy ngày càng được nâng cao

Tạo công ăn việc làm cho người lao động bao gồm cán bộ, công nhân ngành than và công ăn việc làm cho người lao động trong các khu vực của nhà máy với mức thu nhập cao, ổn định kinh tế xã hội trong vùng

Phát triển dân sinh, kinh tế vùng, ngành Làm cơ sở phát triển các ngành kinh

tế khác trong vùng, đặc biệt là ngành than ở vùng mỏ than Vàng Danh Thêm vào

đó là các ngành dịch vụ khác phục vụ đời sống nhân dân như y tế, văn hóa, giáo dục,… cũng phát triển theo

BÍ

Hơi nước sau khi được sinh công ở tầng cánh cuối Turbine hạ áp được đi xuống bình ngưng

Hơi đi vào trong bình ngưng sẽ được trao đổi nhiệt với hệ thống nước tuần hoàn

đi trong các ống sẽ làm cho hơi trong bình ngưng tụ lại thành nước

Nước sau khi ra khỏi bình ngưng sẽ vào đầu hút bơm ngưng và được bơm lên

Nước sau khi qua các bình gia nhiệt hạ áp sẽ được đưa đến bình khử khí ở bình

loại…

Nước sau khi qua khử khí sẽ đi qua gia nhiệt cao áp ở đây nước được gia nhiệt

Sau khi đi qua gia nhiệt cao áp nước được đi đến bộ hâm, tại đây tận dụng

bao hơi

Nước trong bao hơi được đưa xuống các đường ống sinh hơi, tại đây nước được đun chuyển tiếp từ nước sang hơi Hơi được đưa lên bao hơi tạo thành hơi bão hoà khô

Hơi bão hoà khô này lại tiếp tục được đưa sang bộ quá nhiệt (các bộ quá nhiệt

để sinh công quay Turbine

Hơi sau khi sinh công ở Turbine cao áp, hơi được đưa trở về lò hơi qua đường

Turbine trung áp hơi tiếp tục được đưa đến Turbine hạ áp và sau khi sinh công hơi được thoát về bình ngưng

Turbine được nối đồng trục với máy phát điện, khi Turbine quay máy phát cũng

(Nguồn: Phòng kỹ thuật Công ty nhiệt điện Uông Bí)

Hình 1.1 Sơ đồ chu trình sản xuất điện của nhà máy

H ố thải

x ỉ Kho than chính

Quạt Tải Bột

Quạt gió

Không khí

Hệ thống cấp nhiên li ệu

Bộ hâm nươc

B ộ Sấy Không khí

Lß

Mương thải xỉ

Tr ạm thải xỉ Gia nhiệt

cao Máy biến

Máy phát Điện

Tèng xØ

Tr¹m b¬m tuÇn Bơm ngưng

Bình ngưng

Bình khử khí

Quạt khói

Bơm tiếp nước

ống khói

Sông Uông Sông Sinh

Than từ đường sắt vào

Lắng trong

Nhà khử trùng Clo

Hồ lắng

1.3 CHU TRÌNH C ỦA HỆ THỐNG THẢI TRO XỈ CỦA NHÀ MÁY

dùng nước để vận chuyển tro xỉ ra bãi thải xỉ đồng thời được thiết kế hệ thống thu hồi tro khô để sử dụng làm vật liệu xây dựng Trong trường hợp không tận dụng được tro khô, toàn bộ tro xỉ của nhà máy được đưa tới trạm bơm thải xỉ và vận chuyển bằng đường ống ra hồ thải xỉ cụ thể như sau:

(Nguồn: Phòng kỹ thuật Công ty nhiệt điện Uông Bí)

Hình 1.2 Sơ đồ tổng quan hệ thống thải tro xỉ

Sau khi nhiên liệu cháy tạo thành tro xỉ được làm lạnh qua nước và đập nát cho xuống mương thải xỉ dùng bơm tống đẩy, bơm thải hút đưa xỉ trong ống ra hồ chứa

xỉ Thiết bị gồm có phễu xỉ nằm ở đáy buồng đốt, làm bằng chất không thấm nước

và phễu tro đồng bộ gắn kèm với cửa xả xỉ của thiết bị khử bụi Hệ thống thu xỉ được trang bị máy nghiền xỉ để nghiền tro, xỉ theo đúng kích thước, tiện cho việc bơm đến nơi xử lý và không xảy ra sự cố trong đường ống sau đó xỉ được chuyển

từ đầu ra máy nghiền bằng bơm phun Xỉ dưới dạng ướt được vận chuyển bằng đường ống vào hồ thải xỉ

Tại nhà máy có hai bãi xỉ:

Bãi xỉ số 1: diện tích hiện có còn lại là 8ha,và dự kiến sẽ được cải tạo để có

trong 10 năm tới

Bãi xỉ số 2: (còn gọi là Khe Ngát B): là bãi xỉ dự phòng có dung tích tối đa là

Hệ thống vận chuyển tro xỉ đáy lò thu nhận tro xỉ đáy lò từ lò hơi và vận chuyển

nó bằng thuỷ lực tới hố thu bùn xỉ Xỉ đáy lò rơi từ lò hơi vào trong phễu thu được điền đầy nước và được tích trữ tạm thời ở đó Nước ở trong phễu thu tro xỉ làm nguội xỉ và là nhỏ tối thiểu các hạt clanhke Tro xỉ được thu gom được thải ra khỏi phễu thu tro xỉ, được nghiền tới kích cỡ hạt để có thể vận chuyển bằng thuỷ lực, được bơm bằng các bơm Ejector kiểu thuỷ lực thông qua đường ống vận chuyển

thu gom tro xỉ đáy lò được tạo ra trong 1 ca (8 giờ) được thải bỏ trong khoảng thời gian 1,5 giờ

Hệ thống thu hồi tro bay bao gồm 2 hệ thống phụ làm việc độc lập, được đặt tên

được thải ra hoặc là bằng thiết bị hoà trộn ẩm đưa vào các xe tải vận chuyển hoặc dưới dạng bùn đưa vào hố bùn xỉ của trạm bơm thải tro xỉ

Mỗi hệ thống phụ(A hoặc B) vận chuyển tro bay phục vụ cho việc thu hồi tro bay ở 4 hàng phễu tro của thiết bị khử bụi tĩnh điện ESP và một hàng các phễu thu tro bay dưới bộ sấy không khí kiểu ống (mỗi hệ thống phục vụ cho 20 phễu thu tro) Trong thời gian hệ thống vận hành, mỗi hàng trong một hệ thống phụ được thu gom theo tuần tự, lần lượt từng phễu một, bắt đầu từ phễu xa nhất tính theo đường ống vận chuyển của hệ thống phụ đó Các hàng được cách ly ra khỏi đường ống vận

Hai bộ lọc/thiết bị tách ly được lắp đặt ở phần trên đỉnh của silô tro bay Mỗi bộ lọc/thiết bị tách ly được dự định dùng cho một hệ thống vận chuyển tro bay phụ Các bộ lọc/tách ly tách tro bay từ dòng không khí vận chuyển tro bằng chân không Một khoá khí được lắp đặt giữa mỗi bộ lọc/bộ tách ly và cửa mở đi vào silô của nó Khoá khí vận chuyển tro bay từ bộ lọc/bộ tách ly đi vào trong silô mà không làm gián đoạn việc vận hành liên tục của hệ thống vận chuyển tro bay

dòng khí yêu cầu phục vụcho việc vận chuyển tro bay từ các phễu thu tro bay của ESP và bộ sấy không khí kiểu ống đưa vào tới silô chứa tro bay Mỗi một quạt được được vận hành phục vụ cho một hệ thống phụ vận chuyển tro bay, quạt còn lại được đặt ở vị trí dự phòng có thể được lựa chọn để phục vụ cho 1 trong 2 hệ thống phụ Một bộ lọc thông khí được lắp đặt trên một đường thoát khí đặt trên đỉnh của silô dùng để lọc tro bụi đi theo dòng không khí thoát ra khỏi silô khi hệ thống vận chuyển tro bay làm việc và khi vận hành việc xả silô

Một băng chuyền kiểu trọng lực dùng khí nén được đặt trên sàn của silô, được

sử dụng để phân phối đồng đều dòng khí sục tơi lượng tro chứa trong silô Dòng khí này trợ giúp cho dòng tro chảy từ silô tới thiết bị thải tro ra khỏi silô Hai quạt sục silô cung cấp lượng khí được yêu cầu Một làm việc và một dự phòng Một bộ gia nhiệt không khí được lắp đặt chung trên đường cung cấp khí chính để duy trì

dòng không khí sục tơi tro luôn được nóng và khô Hệ thống sục tơi tro trong silô được thiết kế để làm việc liên tục

ngược (từ hố thu nước ngược) hoặc là từ các bơm nước bổ sung (hố nước chèn)

được thiết kế để hồi ngược nước vận chuyển tro xỉ từ hồ thải xỉ về nhà máy để sử

ngược Nước này sau đó được bơm tới bể nước cấp (cạnh trạm bơm thải xỉ) và từ đó

nó được bơm tới các hệ thống bao gồm: hệ thống thải tro xỉ đáy lò, hệ thống thải

bển ước cấp

cao áp, các bơm nước hạ áp và các bơm thải tro xỉ

• Các bơm hoá chất - bổ sung dung dịch sodium hydroxide tới hố thu nước ngược đề điều chỉnh độ pH của nước khi cần thiết Các bơm nước cao áp, hạ áp và

Các bơm nước ngược và các bơm hoá chất được đặt ở trạm bơm nước ngược Các bơm nước bổ sung được đặt ở khu vực hố chèn nước ngưng đọn

a) Mô hình phân cấp chung của hệ thống DCS:

(Nguồn: HTĐK phân tán, TS Hoàng Minh Sơn)

Hình 1.3 Mô hình phân cấp chức năng của một hệ thống điều khiển và giám sát

C ấp chấp hành các chức năng chính của cấp chấp hành là đo lường, truyền

động (các cơ cấu chấp hành) và chuyển đổi tín hiệu (chuyển đổi các tín hiệu không điện thành tín hiệu điện như: các transmitter chuyển đổi tín hiệu mức nước, áp suất

Điều khiển Điều khiển giám sát

Điều hành

sản xuất

QL công ty

Đo lường, truyền động,

Điều khiển điều chỉnh,

bảo vệ

Đánh giá kết quả, lập kế hoạch sản

trình

(Nguồn: Phòng kỹ thuật Công ty nhiệt điện Uông Bí)

Hình 1.4 Các cơ cấu chấp hành

C ấp điều khiển nhiệm vụ chính của cấp điều khiển là nhận thông tin từ các cảm

đứng máy trực tiếp đảm nhiệm qua việc theo dõi các công cụ đo lường, sử dụng

van, điều chỉnh cần gạt, nút xoay

thống được các cấp dưới thực hiện, thì nhiệm vụ của cấp điều khiển giám sát là hỗ

lẻ

(Nguồn: Phòng kỹ thuật Công ty nhiệt điện Uông Bí)

Hình 1.6 Trung tâm điều khiển giám sát

b) Cấu trúc điều khiển:

(Nguồn: HTĐK phân tán, TS Hoàng Minh Sơn)

Hình 1.7 Cấu trúc điều khiển tập trung

A: Cơ cấu chấp hành S: Cảm biến

năng xử lý thông tin trong một thiết bị điều khiển duy nhất Cấu trúc này có những nhược điểm sau:

• Điều khiển phân tán

Trong đa số các ứng dụng có quy mô vừa và lớn, phân tán là tính chất cố hữa của

I/O MTĐK

một máy tính tập trung và tăng tính linh hoạt của hệ thống, ta có thể điều khiển mỗi phân đoạn bằng một hoặc một số máy tính cục bộ như minh hoạ hình vẽ:

(Nguồn: HTĐK phân tán, TS Hoàng Minh Sơn)

Hình 1.8 Cấu trúc điều khiển phân tán

Ưu thế của cấu trúc điều khiển phân tán không chỉ dừng lại ở độ linh hoạt cao

ứng dụng mở, tích hợp trọn vẹn trong hệ thống như lập trình cao cấp, điều khiển

• Các thành phần của một hệ thống điều khiển phân tán

- Trạm kỹ thuật (engineering station, ES) và các công cụ phát triển: máy Composer

như trạm vào/ra từ xa (remote I/O station), các bộ điều khiển chuyên dụng

(Nguồn: HTĐK phân tán, TS Hoàng Minh Sơn)

Hình 1.9 Cấu hình cơ bản một hệ điều khiển phân tán

Operator Station(OS)

PC

Engineering Station (ES)

Local control station

Remote I/O Station

Process

Operator Station(OS)

Local control station

1.4 2 Hệ thống DCS của nhà máy nhiệt điện Uông Bí

(Nguồn: Hệ thống Symphony Harmony, ABB)

Control Network, Controlway, I/O Expandbus

Hệ thống điều khiển DCS dùng cho công ty nhiệt điện Uông Bí được phân chia ra

UCMS và SCMS đều có cấu trúc tương tự như nhau, chúng được nối với nhau bằng

a) Trạm thiết kế hệ thống EWS (Enginering Work Station)

Ch ức năng của trạm EWS:

• Back up/Restore

b) Các trạm giao diện vận hành (PPB)

đường mạnh mẽ và thân thiện, đảm bảo cho người vận hành quản lý được quá trình

làm việc của hệ thống dây chuyền sản xuất nhờ các dòng thông tin được hiển thị trên màn hình

tăng hiệu quả đáp ứng cho các điều kiện làm việc bất thường thoáng qua mà đã được định nghĩa trước bởi cấu hình của các bộ lọc Configuration Filters

Các đồ thị quá trình theo thời gian (Trend) giúp cho người vận hành giữ được

Trend và Realtime Trend

Trend được truy xuất từ máy chủ Historian

được cập nhật trực tiếp từ đối tuợng lấy trend

thời gian sự cố,

Các máy chủ lưu trữ dữ liệu theo lịch sử (Historian Server) sẽ lưu trữ các thông

c) Trạm giám sát hệ thống SS (supervisory Station)

Là các máy tính được trang bị các Card truyền thông để giao tiếp với hệ thống Thông thường các máy tính PC của trạm này được đặt ở phòng kĩ thuật Chức năng

trên

d) Trạm điều khiển hiện trường HCU (Harmony Control Unit)

Các đặc tính riêng:

vi xử lý và vi điều khiển

• Khả năng mở rộng các card I/O vào ra

H ệ thống các tủ HCU được phân bố theo chức năng như sau:

+ Khu vực mạng điều khiển trung tâm UCMS:

Auxiliaries

+ Khu vực mạng điều khiển vệ tinh dùng cho FGD

Heavy Fuel Oil Unloading

địa chỉ của riêng của nó ở trên mạng C-Net Địa chỉ này có thể từ 1 đến 250 Các

• Module giao diện mạng NIS/NPM

• Bus controlway

• Các module vào ra I/O

(Nguồn: Hệ thống Symphony Harmony, ABB)

Hình 1.11 Các module trong tủ HCU và kết nối trong hệ thống điều khiển

N

I

S

I/

I/O I/O I/O

C-net

N

I

S

Module điều khiển BRC

toán, đưa ra kết quả để điều khiển quá trình Ngoài ra, chúng cũng có thể nhận hoặc

cho đến khi nguồn được khôi phục lại

phương thức điều khiển giống BRC Primary sẽ thay thế điều khiển ngay lập tức

Module vào ra I/O

khiển tua bin

24VDC

Các t ủ Termination Unit (TU)

TU chúng đi vào I/O module qua một cáp nhiều sợi với giắc cắm phù hợp với số

(Nguồn: Hệ thống Symphony Harmony, ABB)

Hình 1.12 Cấu trúc tuần tự của các sự kiện SOE (sequence of events)

đầu vào tín hiệu (được lập cấu hình) và gắn thời gian với tín hiệu đó đúng khi nó xuất

SOE để giúp cho người sử dụng có thông tin phân tích quá trình sau đó

phương thức sự kiện tuần tự và các tín hiệu vào ra thông thường là các sự kiện xẩy

NIS NPM

BRC

or MFP

SET

bus

x-SOE Inputs

•••

Cne

Ph ương thức kết nối với các hệ thống điều khiển khác:

Như hệ thống điều khiển turbin, hệ thống điều khiển các trạm lẻ: Hệ thống xử lý nước nước thải M4,5,6, hệ thống cấp than M7, Hệ thống thải xỉ M10

Nhằm đạt được sự điều khiển thống nhất và tối ưu hoá trên toàn hệ thống Truyền thông giữa các trạm này (PLC) với hệ thống điều khiển DCS được thực hiện quan đường truyền Modbus Các dự liệu thu thập tại các trạm được PLC truyền thông lên hệ thống điều khiển DCS và các lệnh điều khiển từ các màn hình giao diện đặt tại các trạm đườc truyền từ DCS xuống PLC và xuống các cơ cấp chấp hành

(Nguồn: Hệ thống Symphony Harmony, ABB)

Hình 1.13 Phương thức kết nối với hệ thống điều khiển khác

M ạng O.Net:

Được dùng để giám sát quá trình và trao đổi thông tin giữa các trạm OS, SS,

Historian,

Đây là một mạng bình thường với giao thức chuẩn truyền thông cho loại mạng này là Ethernet

M ạng điều khiển Control Network( C.net)

Đây là một loại mạng đặc biệt, đóng vai trò cực kì quan trọng đối với sự hoạt động bình thường của hệ thống điều khiển và của cả dây chuyền sản xuất Mạng này được sử dụng để kết nối các bộ điều khiển hiện trường HCU lại với nhau

HCU, sau đó một số các thông tin cần thiết sẽ được lọc trước khi được dẫn đến các

Truy ền thông với các hệ thống điều khiển khác:

M ột số thiết bị của hệ thống Harmony

(Nguồn: Hệ thống Symphony Harmony, ABB)

Hình 1.14 Một số thiết bị của hệ thống Cabinet: Cabinets được sử dụng để làm nơi chứa các Module và các đầu đấu

(Ngu ồn: Hệ thống Symphony Harmony, ABB) Hình 1.15 Tủ thiết bị của hệ thống

đó cung cấp điện và hỗ trợ truyền thông cho các Harmony Module Nó nơi là gắn

Hình 1.16 Khối lắp ghép module (MMU)

+24VDC, +48VDC và +125VDC cho các thiết bị trường (nếu các thiết bị này

Hình 1.17 Khối Nguồn cấp cho hệ thống

động điều khiển của hệ thống Nó không phải là hệ thống điều khiển theo tín hiệu

phản hồi

M ạch vòng kín (Closed Loop): Hệ thống điều khiển mạch vòng kín là một hệ

đặt sẽ được phản hồi về hệ thống điều khiển để thực hiện việc làm giảm độ sai lệch

đó về mức nhỏ nhất có thể

Tr ạm (Station): Trạm cho phép người vận hành điều chỉnh điểm đặt (Setpoint)

đầu ra trong chế độ bằng tay (điều khiển mạch vòng hở)

Điều khiển theo trình tự (Sequence Control): Điều khiển theo trình tự là điều

Một trình tự bước cần phải được hoàn thành hoặc vượt quá khoảng thời gian định trước mới được phép thực hiện bước kế tiếp

Điểm đặt (Setpoint): Điểm đặt là đặt giá trị mong muốn cho một quá trình có

đổi

Đầu ra điều khiển (Control Output): Đầu ra điều khiển là ở đó mà tín hiệu hệ

Wild Variable: một Wild Variable sẽ được sử dụng như là một tham chiếu cho vòng điều khiển