Tài liệu Tìm hiểu phần đo lường điều khiển của nhà máy phát điện Phả Lại 2 docx

Tìm hiểu phần đo lường điều khiển của nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 PHẦN I PHẦN ĐO LƯỜNG CỦA QUÁ TRÌNH NƯỚC CẤP, HƠI NƯỚC VÀ NƯỚC NGƯNG.. Đây là quá trình khép kín và chỉ bổ xung thêm

Tìm hiểu phần đo lường điều khiển của nhà

máy nhiệt điện Phả Lại 2

PHẦN I

PHẦN ĐO LƯỜNG CỦA QUÁ TRÌNH NƯỚC CẤP, HƠI NƯỚC

VÀ NƯỚC NGƯNG

Đây là quá trình khép kín và chỉ bổ xung thêm nước vào quá trình này để

bù tổn thất nước và hơi nước: lượng nước bổ xung trước hết phụ thuộc vào lượng nhiệt năng cung cấp cho các hộ tiêu thụ nhiệt ở bên ngoài và lượng nước ngưng

do các hộ tiêu thụ nhiệt trả lại nhà máy điện, vào lượng nước xả của lò hơi, vào tổn thất rò rỉ hơi nước Đối với nhà máy điện ngưng hơi, lượng nước bổ sung vào

lò thường vào khoảng 5-7 l/s hay 22-25 m3/h, 100 MW

Nước cấp bổ sung được xử lý bằng phương pháp cơ giới hoá học để khử các tạp chất vô cơ và hữu cơ, sau đó được hâm nóng và đưa vào quá trình

9 Sau khi qua tuabin (biến nhiệt năng thành cơ năng) hơi nước đi vào bình ngưng, tại đây hơi nước ngưng lại thành nước và tạo ra chân không trong bình ngưng Nước ngưng được bơm nước ngưng bơm trở lại quá trình và khép kín quá trình nước cấp, hơi nước và nước ngưng

Tại đây người ta có các thiết bị đo :

- Đo tốc độ

- Đo độ di trục

9 Sau khi qua tuabin (biến nhiệt năng thành cơ năng) hơi nước đi vào bình ngưng, tại đây hơi nước ngưng lại thành nước và tạo ra chân không trong bình ngưng Nước ngưng được bơm trở lại quá trình và khép kín quá trình cấp nước, hơi nước và nước ngưng Tại bình ngưng có thiết bị đo như:

- Đo mức

- Đo độ chân không

- Tại bơm ngưng phải đo độ rung của bơm để kiểm tra quá trình làm việc cơ khí

9 Nước cấp đã khử khí (tức nước ngưng và nước bổ sung) được tập trung ở

bể chứa (đặt dưới bình khử khí) và được bơm tiếp qua bộ tiết kiệm để vào lò hơi Và qua gia nhiệt đi vào bao hơi Tại thiết bị này người ta phải đo:

- Áp suất

- Đo mức

9 Bao hơi của lò hơi: Có 4 van để điều chỉnh qua 4 đường ống để sinh hơi

Áp suất làm việc 189,4 kg/cm2

Nhiệt độ làm việc 360 0 C Đường kính bên trong 1830mm

- Đo lưu lượng

Tất cả các đại lượng đo được đều được qui chuẩn về 4 ÷ 20 mA và được chuyền

về trung tâm xử lý

HỆ THỐNG DCS TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI 2

Hệ thống DCS trong nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 là hệ thống Centum CS3000 của hãng Yokogawa (Nhật Bản)

Hệ thống DCS trong nhà máy bao gồm có domain (khối):

9 2 máy PC: Supervisor PC1 (sup1) và Supervisor PC2 (sup2)

Vị trí: Đặt tại toà nhà hành chính (Admin building)

9 Các máy tính HISTORIAN, mỗi khối có một máy

Vị trí : Đặt tại phòng lập trình

Mỗi khối có một máy HISTORIAN được đặt trong phòng lập trình Các máy tính HISTORIAN có dung lượng lớn để lưu trữ các thông tin vận hành của nhà máy Đó là hệ thống quản lý dữ liệu PI (Plant Information System) có cài đặt OSI Các máy HISTORIAN này nhận thông tin là tất cả các Tag-name từ FCS gửi lên và tất cả các thông tin từ hệ thống SOE (Sequence Of Event) đưa tới

- Đặt tại phòng điều khiển trung tâm ( 24 HIS)

- Đặt tại trạm điện 220kV ( 2 HIS: 0342 và 0343)

- Đặt tại trạm sản xuất Hydro (1 HIS 0344)

Trên tất cả các HIS này đều được cài đặt phần mềm Centum CS3000 Các HIS đều có thể giám sát được hoạt động của toàn nhà máy nhưng để vận hành thì

do người quản trị mạng phân quyền cho từng máy

Ngoài ra còn có HIS 0349 là Technician PC, đó là một máy tính kỹ thuật ,

có chức năng như các trạm giao diện người máy khác Nó có nhiệm vụ nhận tín hiệu đồng hồ thời gian từ Master Clock để phân phối cho các thiết bị khác để đồng bộ thời gian

Trong trường hợp cần tách một trạm nào đó để kiểm tra, sửa chữa thì người quản trị mạng có quyền phân lại quyền thao tác cho các trạm

Người vận hành có thể lấy dữ liệu từ HISTORIAN để đưa đến HIS Trên mỗi khối dữ liệu có 2 HIS có cài phần mềm PI để đọc dữ liệu từ HISTORIAN

Sở dĩ cần có hai HIS (PI Client) vì để dự phòng cho nhau

- Phân quyền cho các trạm giao diện HIS

- Thực hiện việc lập trình, theo dõi sự làm việc của nhà máy, thực hiện sửa đổi chương trình cho các trạm điều khiển khu vực

9 Các <I>PC của hệ thống Mark V

Được đặt tại phòng điều khiển trung tâm

Ở mỗi khối có một trạm giao diện <I>PC (<I> là viết tắt của Interface)

Đó là máy PC theo dõi hoạt động của hệ thống tua bin-máy phát ( do hệ thống Mark V điều khiển), màn hình giao diện DOS

9 Các trạm MMI tại các hệ thống phụ (PLC)

Được đặt ở các trạm hệ thống phụ

Ở các hệ thống phụ PLC đều được giám sát bởi hệ thống DCS thông qua Modbus nhưng các hệ thống phụ này thường được điều khiển trực tiếp tại trạm thông qua các máy tính MMI ( có cài đặt giao diện Citect)

9 Các trạm điều khiển trường FCS

Các FCS chủ yếu thuộc loại LFCS, đáp ứng với yêu cầu của hệ thống là số lượng đầu vào/ra lớn Ngoài ra còn có các PFCS chủ yếu để nối với các hệ thống phụ

9 Các trạm điều khiển trường được phân tán theo từng chức năng ở từng khối

9 Hệ thống PLC

Trong nhà máy, các hệ thống PLC được nối với hệ thống DCS thông qua một card được đặt trên FCS (loại Compact Type FCS)

9 Hệ thống GE Mark V

Đây là hệ thống dùng để điều khiển tua bin, ở mỗi khối có một tủ Mark V

Hệ thống Mark V được nối từ FCS 0101(ở khối 1) và FCS0201 (ở khối 2) Việc truyền thông giữa giao diện vận hành <I> và các Panel điều khiển MarkV thực hiện bởi phương thức kết nối mạng Stage Link của hệ thống điều khiển Trong cấu hình đơn giản nhất của nó, Stage Link nối một Panel điều khiển tuabin Mark V tới máy tính <I> đơn qua một đoạn đơn Tuy nhiên tôpô của cách truyền thông này có thể được mở rộng phù hợp với nhiều máy tính <I> và /hoặc nhiều Panel điều khiển Ví dụ một giao diện người vận hành đơn có thể được cấu hình để phát ra các lệnh hoặc nhận dữ liệu từ 8 bộ Mark V điều khiển tuabin khí/hơi Hơn nữa, nhiều máy tính <I> có thể xâm nhập tới Stage Link-mỗi máy tính <I> liên lạc với nhiều Panel điều khiển Theo cách này, Stage Link cung cấp

tăng cường tính linh hoạt đối với việc thiết lập hiệu quả truyền thông mà có thể đáp ứng với vùng riêng biệt cần thiết

Stage Link được thiết kế đặc biệt để thực hiện những việc cần thiết điều khiển tuabin theo địa chỉ như việc downloading, uploading phần mềm giữa Mark

V và máy tính <I>, phát các lệnh, quản lý báo động và việc giám sát Giao diện

hệ thống điều khiển DCS tới Mark V thông qua liên kết truyền thông riêng tới máy tính <I>, điển hình là việc sử dụng giao thức Modbus

4 Cấp chấp hành

Bao gồm các thiết bị đo lường, chuyển đổi và truyền tín hiệu, ví dụ như: Các trạm điều khiển tại chỗ (các trạm điện tự dùng của nhà máy : các trạm 6,6kV, 400V)

- Các van khí như: MBS-CV0123, MBS-CV0143

- Các van điện như : MBC-DMP0105, MBC-DMP0106

- Các van thuỷ lực như: FWS-HYV174…

PHẦN II

I - NHIỆM VỤ THƯ

Đồng hồ trường học làm các công việc sau:

− Đo đếm giờ hiển thị trên đồng hồ chính và đồng hồ con

− Báo chuông cho đồng hồ các lớp

− Báo nhiệt độ cho các lớp học

− Làm việc ở chế độ 24 giờ

− Có phím ấn để khởi động đồng hồ và đặt chế độ cho nó

• khởi động lại máy chạy: run hoặc stop

• đặt lại giờ

• lập chuông đánh chuông vào ra : 5÷ 6 tiết /ngày hoặc 10÷12 tiết/ngày ⇔10÷12 lần kéo chuông /ngày Kiểu đánh chuông

− Hiển thị số

− Chịu được nhiệt độ (0÷70°) và độ ẩm với khí hậu thay đổi (85÷90%)

− Ngoài ra em đang muốn thiết kế thêm một hệ thống loa đến từng lớp học, đồng hồ trường học còn được cải tiến thành đồng hồ cho các cơ quan, nhà máy, xí nghiệp Với các kiểu chuông được lập trình có âm sắc khác nhau theo ý muốn của người dùng

Đồng hồ trường học có các tính năng như sau:

- Từ một đồng hồ mẹ có thể truyền cho các đồng hồ con đi khắp trường

- Đường truyền từ đồng hồ mẹ đến đồng hồ con chỉ gồm 4 dây (hai dây nguồn

và hai dây dữ liệu ),phạm vi truyền trong bán kính hằng trăm mét

- Đồng hồ mẹ có thể báo chính xác với sai số nhỏ hơn 1/10-4 Với sai số như vậy thì sau một tháng đồng hồ sẽ có sai số 1phút và lúc đó ta nên đặt lại giờ phút

- Đồng hồ mẹ và đồng hồ con chỉ thị thời gian và nhiệt độ bằng LCD, đèn LED 7 thanh

- Đồng hồ mẹ sẽ được đặt ở trung tâm của trường đồng hồ con sẽ được đặt ở các lớp học hoặc hành lang các khu giảng đường Mỗi lớp học sẽ có một chuông hoặc mỗi khu giảng đường sẽ có một hoặc nhiều chuông và đồng hồ mẹ sẽ điều khiển việc đánh chuông ở các lớp học hoặc các khu giảng đường một cách đồng thời và chính xác

- Phương thức truyền từ đồng hồ mẹ đến đồng hồ con là phương thức truyền tin theo kiểu đồng bộ từng bít Đây là một chế độ truyền tin rất phổ thông, dữ liệu truyền đi chính xác mà không cấn bất cứ một protocol nào

- Nguồn cung cấp cho đồng hồ mẹ là nguồn xoay chiều 220V Nguồn cung cấp cho đồng hồ con lấy từ đồng hồ mẹ hoặc có thể lấy từ nguồn nơi đặt đồng hồ con

- Đồng hồ sử dụng các linh kiện phổ biến trên thị trường, có thể lắp đặt sửa chữa thay thế dễ dàng

II - ĐO NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG ĐẦU ĐO LM335

Để đo nhiệt độ chính xác thì cần phải có những đầu đo đặc biệt và đầu đo LM335 là một đầu đo được sử dụng rộng rãi Vi mạch LM335 là loại sensơ đo nhiệt độ của hãng National Semiconductor chế tạo Loại sensơ này được tích hợp dạng vi mạch có độ chính xác 10C

Hoạt động của đầu đo giống như một điốt Zener hai cực, điện áp đánh thủng tương ứng với nhiệt độ tuyệt đối là 10mV/0K Trở kháng động khi đầu đo hoạt

động trong vùng dòng 400μA ÷ 5mA nhỏ hơn 1Ω Trở kháng nhỏ cùng điện áp lối ra tuyến tính là ưu điểm của loại đầu đo LM335

Các thông số kĩ thuật của vi mạch :

− Định thang trực tiếp theo độ Kelvin

− Tín hiệu lối ra bằng 10mV/0K

− Độ chính xác 10C

− Dòng hoạt động trong vùng từ 400μA÷5mA

− Điện áp nguồn nuôi : 5 ÷18V

III - PHƯƠNG PHÁP CHỌN THIẾT BỊ VÀ SỬ DỤNG MẠCH

Có rất nhiều cách để chọn thiết bị khác nhau và cách thiết kế lắp đặt mạch khác nhau

Ta đã biết với cùng một tính năng sử dụng cũng có thể có nhiều họ vi mạch khác nhau và mỗi một thiết bị lại thích hợp với nhu cầu sử dụng trong những điều kiện nhất định

Lựa chọn thiết bị đòi hỏi chúng ta phải hiểu rõ bản chất và cách sử dụng thiết bị, quan trọng nhất vẫn là kinh nghiệm thực tế

Và lời giải hay nhất vẫn là những thử nghiệm thành công của lớp người đi trước cho nên khi lựa chọn thiết bị sử dụng ta nên tham khảo ý kiến của mọi người

Thiết kế mạch và sử dụng mạch cũng cần quan tâm đến rất nhiều yếu tố như phân bố thiết bị sao cho đồng đều tránh khỏi các yếu tố gây ảnh hưởng đến các thiết bị như nhiễu hoặc các tác động của môi trường để thiết bị của mình đạt được yêu cầu đặt ra với sai số ít nhất

IV - PHƯƠNG PHÁP GHÉP NỐI CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG

Để ghép nối các thiết bị sử dụng ta nên xác định rõ đâu là phần điều khiển chính (ví dụ như vi điều khiển) của toàn bộ hệ thống rồi từ đó định ra cách điều

khiển từng thiết bị bên trong bằng việc định vùng làm việc cho từng bộ phận hay điều khiển bằng cổng

Quan trọng là khi ghép nối ta cần phải làm sao cho các thiết bị này hoạt động với phần điều khiển chính không bị xung đột lẫn nhau

Các bộ phận này khi ghép nối với bộ phận chính hoạt động một cách nhịp nhàng tránh việc cái này hoạt động thì cấm cái khác

V - SƠ ĐỒ KHỐI

-(4)

1

P1.5 R/W CHAN 5

0

LOA

0

CHAN 14 P3.4

DIEU KHIEN ADC

0

B (P1.1)

0

A (P1.2)

CHAN 6

VI - MẠCH NGUYÊN LÍ :

Khi có nguồn cung cấp thì vi xử lí sẽ hoạt động và đọc số liệu thu được

về thời gian từ DS12887 và nhiệt độ từ ADC0809

Sau đó số liệu sẽ được đưa ra và hiển thị trên màn hình LCD và LED đồng thời có thể kéo chuông báo thời gian

Thông tin truyền từ đồng hồ mẹ sang đồng hồ con được khuếch đại nhiều lần đảm bảo dòng truyền lớn

Giao tiếp với người sử dụng thông qua bàn phím để đặt thời gian về giờ phút giây, ngày tháng năm hoặc đặt chế độ đánh chuông báo thời gian

Hiển thị LCD

Khối báo chuông

Khối đo nhiệt

− IC ADC0809, 74LS148, 4011, LM335, OP07, 4094

− DS12887, 89C52, LCD, LED

− 5 phím bấm, Reset

1 KHỐI CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SỐ ADC0809.

Khối biến đổi A/D có nhiệm vụ chuyển giá trị điện áp ở đầu vào thành giá trị

số để đưa lên vi xử lý tính toán sau đó hiển thị ra giá trị nhiệt độ.Khối biến đổi A/D là ADC0809 là một vi mạch 8 kênh,8 bit có sai số là 0.4% nên chấp nhận được vì nhiệt

độ cần đo không yêu cầu một cách chính xác Bộ biến đổi ADC0809 là bộ biến đổi A/D 8 kênh làm việc hoàn toàn độc lập với nhau để lựa chọn, 8 đầu ra song song tương thích với TTL và một điều đáng quan tâm là sự tiêu thụ dòng điện của vi mạch hầu như không đáng kể ( cỡ 300μA ) Thời gian biến đổi nhanh :100μs

a Các thông số kỹ thuật của ADC0809:

- Không đòi hỏi điều chỉnh điểm '0'

- Quét động 8 kênh bằng logic địa chỉ

- Dải tín hiệu lối vào analog từ 0 ÷ 5v khi điện áp nguần nuôi là +5v

- Tất cả các tín hiệu đều tương thích với TTL

- Độ phân giải 8 bits

- Sai số 1 bit lượng tử

- Thời gian biến đổi 100μs

26 28 1 3 5

25

EOC

D0 D2 D4 D6 REF+

REF-IN0 IN2 IN4 IN6

A0

Tín hiệu giữ nhịp dùng cho bộ biến đổi A/D được tạo từ bên ngoài và được dẫn đến chân clock (giải tần hoạt động của ADC0809 từ 200KHz ÷ 1MHz ) Điện áp so sánh được đưa qua tầng lặp lại điện áp để đến chân ra Vref+ ,chân này có điên trở lối vào cỡ 2.5kΩ Tám kênh vào analog được đưa vào tám đầu vào IN0 ÷ IN7 , việc lựa chọn kênh do 3 mẫu bít ở lối vào địa chỉ A,B,C xác định

Nguyên lý: Đưa một xung dương vào chân START để kích hoạt Qua mẫu bit ở

lối vào địa chỉ A, B, C xác định kênh được chọn và đồng thời chốt lại địa chỉ đó Trong quá trình biến đổi AD chân EOC luôn ở mức LOW sau một khoảng thời gian 100μs kết thúc quá trình biến đổi chân EOC chuyển thành HIGH và báo kết thúc quá trình biến đổi Kết quả của quá trình biến đổi sẽ đứng ở các đường dẫn từ D0 ÷ D7 nằm ở bộ đệm (buffer) Khi OE = 1 bắt đầu quá trình đọc dữ liệu

từ D0 ÷ D7 vào thiết bị khác

b Hoạt động của mạch đo điện áp:

Tín hiệu sau khi qua mạch lặp đưa vào kênh 0 của ADC_0809 Tín hiệu xung Clock 500Khz cho ADC được tạo ra từ mạch dao động thạch anh Chân Refferen+

ến đổi giá

a từ cổng PADC như s

hiệt độ vi xu.Sau khi có.Thời gian

í phải đợi ítđầu ra của

áp +5V tươ

ủa 89C52 V

ng hai bit P

trị điện áp P1.2 của vi xsau:

xử lí sẽ phá

ó xung Start

để ADC bi

t nhất là 12ADC đi và

ơng ứng với

Vi điều khiểP1.2và P1.3

ra giá trị s

xử lí mỗi kh

át ra một x

t thì ADC siến đổi là 120ns sauđó

.Tín hiệu di

ẽ đọc dữ liệ

2 ADC sẽ p

có một xugiá trị nhiệt

g Đây là xiệu, biến đổvậy,sau kh

ng OE ở cổ

igital D0

-u từ Port phải mất

Chức năng đồng hồ thời gian thực (Real Time Clock – RTC) : sẽ luôn hoạt động và tất cả vùng RAM, thời gian vùng nhớ để báo alarm sẽ được lưu giữ

mà không cần quan tâm đến mức điện áp vào Khi có Vcc cung cấp cho DS12887

và đạt được đến mức cao hơn 4,25 V thì thiết bị sẽ đựoc truy cập sau 200ms, điều này là do chạy Oscillotor ở bên trong

Thời gian này cho phép hệ thống đạt được trạng thái ổn định sau khi cấp nguồn Nếu điện áp vào Vcc<4,25 V, chip-select input sẽ chịu tác động bên trong

để ở mức không tích cực mà không tính đến giá trị của CS ở chân vào Quá trình này sẽ làm cho DS12887 được bảo vệ khi viết ( write-protected )

Khi DS12887 ở trạng thái write-protected tất cả các chân vào đều được bỏ qua và tất cả các đầu ra ở trạng thái trở kháng cao

Khi Vcc< 3V, nguồn bên ngoài Vcc bị khoá lại và một nguồn năng lượng bên trong

sẽ được cung cấp cho RTC và vùng nhớ RAM

Với độ chính xác 1 phút 1 tháng

Tất cả 128 byte có thể viết hoặc đọc trực tiếp trừ những vùng sau:

- Thanh ghi A, B : là những thanh ghi dùng trong việc lập trình cho hoạt động của RTC

- Thanh ghi C : Chỉ đọc Thanh ghi cờ ngắt của RTC

- Thanh ghi D thanh ghi không cần quan tâm (don’t care)

Vùng thời gian, lịch và alarm:

Thông tin về thời gian, lịch được chứa đựng cách đọc các byte RAM Thời gian lịch và alarm được thiết lập hoặc khởi tạo bằng cách viết vào các byte RAM thích hợp Chúng có thể định dưới dạng binary hoặc BCD

Trước khi viết vào thanh ghi thời gian lịch và alarm, bit set ở thanh ghi B nên viết là 1 để tránh update Hơn nữa, khi viết vào những thanh ghi đó thì ở chế

độ chọ BCD hay binary, data mode bit DM của thanh ghi B cần phải chọn mức logic thích hợp

DS12887

23

4 5 6 7 8 9 10 11

14 17

1 18

15 13

SQW

AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7

AS DS

MOT RST

R/W CS