RealEDU.

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
-----------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: TỰ ĐỘNG HÓA
NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐ Đ
NG IỀU
KHIỂN LÒ HƠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
NGUYỄN HÙNG KIÊN
Hà Nội - 2009

2. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
1
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ....................................... .............
................................. .......................... 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT Đ Ệ
I N.................................... 4
1.1 Tổng quan nhà máy nhiệ đ ệ
t i n.................................................................................... 4
1.1.1 Giới thiệu chung..................................................................................................................4
1.1.2 Nguyên lý sản xuấ đ ệ
t i n của nhà máy nhiệ đ ệ
t i n................................................................4
1.1.3 Chu trình nhi i.............................................................6
ệt của nhà máy nhiệt đ ệ
i n ngưng hơ
1.2 Lò hơi trong nhà máy nhiệ đ ệ
t i n................................................................................. 7
1.2.1. Vai trò của lò hơi trong nhà máy nhiệ đ ệ
t i n.......................................................................7
1.2.2 Phân loại lò hơi nhà máy đ ệ
i n.............................................................................................8
1.2.3 Cấu t ng c
ạo và nguyên lý hoạt độ ủa lò hơi.........................................................................9
1.2.4 Quá trình bi ng l
ến đổi nă ượng trong lò hơi ......................................................................13
1.2.5 Các đặc tính kỹ thuật của lò hơi........................................................................................13
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG Đ Ề
I U KHIỂN LÒ HƠI................................................ 16
2.1 Tổng quan hệ thố đ ề
ng i u khiển lò hơi ...................................................................... 16
2.1.1. Đối tượng đ ề
i u khiển lò hơi .............................................................................................16
2.1.2 Hệ cân bằng trong lò hơi...................................................................................................17
2.2 Các hệ đ ề
i u khiển cơ ả
b n trong lò hơi ...................................................................... 18
2.3 Hệ đ ề
i u khiển cấp nhiên liệu...................................................................................... 19
2.3.1 Các yêu cầu về nhiên liệu .................................................................................................19
2.3.2 Hệ đ ề
i u khi n c
ể ấp nhiên liệu............................................................................................20
2.3 Hệ thố đ ề
ng i u khiển quá trình cháy.......................................................................... 21
2.3.1 Đ ề
i u chỉnh tỷ l u - không khí.............................................................................22
ệ nhiên liệ
2.3.2 Đ ề
i u chỉnh áp suất chân không buồng đốt ........................................................................23
2.3 Hệ thố đ ề
ng i u khiển mức nước bao hơi.................................................................... 26
2.3.1 Cấu trúc hệ thống c p n
ấ ước...............................................................................................26
2.3.2 Quá trình hâm nước và khử khí ........................................................................................27
2.3.3 Quá trình lưu thông nước trong bao hơi............................................................................28
2.3.4 Hệ thố đ ề
ng i u khi n n
ể ước cấp ..........................................................................................30
2.4 Hệ thố đ ề
ng i u khiển hơi ............................................................................................. 31
2.4.1 Các thông số ủ
c a hệ đ ề
i u khi n h
ể ơi ..................................................................................31
2.4.2 Đ ề
i u khiển áp su i.................................................................................33
ất và lưu lượng hơ
2.4.3 Hệ đ ề
i u khi n nhi
ể ệ ơ
t độ h i................................................................................................35
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG LÒ HƠI ........................................................................ 39
3.1 Các phương trình cân bằng của lò hơi ..................................................................... 39
3.1.1 Ph ng trình cân b
ươ ằng khối lượng....................................................................................39
3.1.2 Ph ng trình cân b
ươ ằng thể tích .........................................................................................40
3.1.3 Ph ng trình cân b
ươ ằng n ng l
ă ượng ...................................................................................40
3.2 Mô hình hóa lò hơi cho bài toán đ ề
i u chỉ ổ ấ
nh n định áp su t.................................. 41

3. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
2
3.2.1 Mô hình hóa bộ phậ ệ
n đốt nhiên li u .................................................................................41
3.2.2 Mô hình hóa bao hơi .........................................................................................................43
3.2.3. Mô hình hóa bộ quá nhiệt và van cấp hơi ........................................................................47
3.2.4. Mô hình cả ệ
h thống.........................................................................................................48
3.3 Mô phỏng và ki ng tính
ểm chứ ổ ơ
n định mô hình lò h i........................................... 49
3.3.1 Sơ đồ mô phỏng ................................................................................................................49
CHƯƠNG 4. ỔN ĐỊNH ÁP SUẤ Ơ
T LÒ H I BẰNG LUẬT Đ Ề
I U........................ 57
KHIỂN PID KINH Đ Ể Ờ
I N VÀ PID M ................................................................... 57
1.1 Luậ đ ề
t i u khiển PID ................................................................................................... 57
1.2. Luậ đ ề
t i u khiển PID mờ............................................................................................ 62
1.2.1 Khái niệm cơ ả
b n về logic mờ ..........................................................................................62
1.2.2 Đ ề
i u khiển mờ...................................................................................................................64
1.2.3.Thi b ................................................................................................71
ết kế ộ đ ề
i u khiển mờ
1.2.4 Bộ đ ề
i u khiển PID mờ.......................................................................................................73
KẾT LUẬN ................................................................................................................. 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 84
TÓM TẮT LUẬN VĂN ................................................. Error! Bookmark not defined.

4. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
3
LỜI MỞ ĐẦU
Đất nước đ ờ ỳ ể ộ ậ ắ ớ ề ế ế
ang bước vào th i k phát tri n và h i nh p sâu s c v i n n kinh t th
giới, cùng với đó là nhu cầu về đ ệ
i n ngày càng tăng. Vấn u n
đề thiế đ ệ
i đã và đang gây khó
khăn nhiều mặt cho các nhà máy, công ty và đến từng cá nhân. Giờ đây không chỉ có EVN
m i
ới sản xuất đ ện mà các đơn vị như Vinacomin, Petro Việt Nam và nhiều đơn vị cá nhân
khác cũng tham gia xây dựng các dự án đ ệ
i n, tận dụng các nguồn tài nguyên sẵn có của đất
nước. Vớ ữ
i tr lượng lớ ậ ợ
n và thu n l i trong việc khai thác, than đá được xem là nguồn tài
nguyên tiềm năng nhất trong việc giải quyết vấn đề thiế đ ệ
u i n của đất nước. Nhà máy nhiệt
đ ệ ộ ệ ố đ ề ể ấ ứ
i n là m t h th ng i u khi n r t ph c tạ ề
p, nhi u thiế ị ớ ố
t b quá trình v i m i tương tác xen
kênh. Hơn nữa các nhà máy nhiệ đ ệ ở
t i n nước ta là do chuyên gia nước ngoài xây dựng, để
vận hành được vẫn cần tới các chuyên gia chỉnh định các tham số. Vấ ộ
n đề đặt ra là sau m t
thời gian vậ ệ ố ầ ả ỉ ạ ố ạ ư ố ư
n hành thì h th ng c n ph i ch nh định l i tham s vì ho t động ch a t i u.
Vậy để những người muốn tìm hiểu về nhiệ đ ệ
t i n nắm bắt một cách nhanh chóng nguyên lý
và có thể hiệu chỉnh tuỳ ý trước khi vậ ậ ệ ỏ ư ộ
n hành th t thì h mô ph ng được xem nh là m t
giải pháp tối ưu.
Vớ ụ
i m c tiêu đó tôi đã chọ ậ ă ố ệ
n đề tài lu n v n t t nghi p là “ Nghiên cứ ỏ
u và mô ph ng
h i i
ệ đ ều khiển lò hơi nhà máy nhiệt đ ện”, để tài của tôi ngoài phần mở đầu và kết luận
gồm các phần chính sau:
Chương 1 : Tổng quan về nhà máy nhiệ đ ệ
t i n.
Chương 2 : Hệ thố đ ề ề ơ
ng i u khi n lò h i.
Chương 3 : Mô phỏng lò hơi.
Chương 4 : Ổn định áp suất lò hơi bằ ậ đ ề ể đ ể
ng lu t i u khi n PID kinh i n và PID
mờ.
Để thực hiện luận văn tôi đã lựa chọn phần mềm Matlab để thiết kế cấu trúc, mô hình
hoá đối tượng và mô phỏng.

5. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
4
CHƯƠNG 1 . TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆ Đ Ệ
T I N
1.1 Tổng quan nhà máy nhiệ đ ệ
t i n
1.1.1 Giới thiệu chung
Để i i
đi sâu vào nghiên cứu hệ đ ều khiển nhà máy nhiệt đ ện thì ta phả ể ế
i hi u th nào là
nhiệt t
đ ệ
i n. Nhà máy nhiệ đ ệ
i n là nhà máy sản xuất ra đ ệ
i n năng bằng cách chuyển hoá
năng lượng từ nhiệt năng thành cơ năng rồi sang đ ệ
i n nă ả
ng. Để s n xuất ra đ ệ ă
i n n ng thì có
rất nhiều cách như thuỷ nă ỷ đ ệ ă ử đ ệ
ng (nhà máy thu i n), n ng lượng nguyên t (nhà máy i n
nguyên tử), năng l n s ng l
ượng gió (nhà máy đ ệ
i ức gió), nă ượng mặt trời...Tuy nhiên sản
xuất đ ệ
i n năng theo phương pháp nhiệt vẫn là phương pháp phổ thông nhất và chiếm tỷ lệ
cao nhất so với sản xuấ đ ệ
t i n bằng các phương pháp khác (Nhà máy nhiệt đ ệ
i n sản xuất ra
khoảng 69% điện năng của thế giới). Nước ta vẫn có nguồn nhiên liệu dồi dào là than và
hiện nay công nghiệp dầu mỏ bắ ể ả ệ
t đầu hình thành và phát tri n, s n lượng đạt hàng tri u
t i
ấn/năm và có rất nhiều triển vọng. Do vậy nhà máy nhiệt đ ện đốt than và đốt dầu cũ ấ
ng r t
phát triển. Hiện nay nhà máy nhiệ đ ệ
t i n lớn nhất nước ta là Phả ạ
L i 1&2 với công suất 1040
MW (sả đ ệ ă ỷ
n lượng i n hàng n m 3,68 t kWh; lượng than tiêu thụ ệ ấ ă
1,6 tri u t n/n m) và nhà
máy nhiệ đ ệ
t i n đốt dầu khí lớn nhất là Phú Mỹ 1&2 vớ ấ
i công su t 2451 MW. Ngoài ra còn
một số nhà máy nhiệ đ ệ
t i n nhỏ khác như Uông bí, Na dương, Vũng Áng…
1.1.2 Nguyên lý sản xuất đ ệ ủ ệ đ ệ
i n c a nhà máy nhi t i n
Nguyên lý sản xuấ đ ệ
t i n c n hoá nhi
ủa nhà máy nhiệ đ ệ
t i n là chuyể ệt năng từ đốt cháy
các loại nhiên liệu trong lò hơi thành cơ năng làm quay tuabin, tuabin quay tức chạy máy
phát đ ệ
i n vậy đã chuyển cơ năng thành đ ệ
i n năng. Nhiệt năng được dẫn đến tuabin qua môi
trường dẫn nhiệt là hơi nước. Hơi nước chỉ ề ệ ă
là môi trường truy n nhi t n ng trước khi vào
tuabin để sinh công. Nhiệt năng cung cấp càng nhiều thì nă đ ệ ớ
ng lượng i n phát ra càng l n
và ngược lạ Đ ệ
i. i n áp phát ra ở đầu cực máy phát đ ệ
i n sẽ được đưa qua hệ thống trạm biến
áp nâng lên cấ đ ệ
p i n áp thích hợp trước khi hoà vào lưới đ ệ
i n quốc gia. Ở đây chu trình
nhiệt được chia làm 5 giai đ ạ
o n chính đó là quá trình đun nóng nước cấp, sinh hơi quá
nhiệt, sinh công và ngưng tụ. Ban đầu nước trước khi cấp lên bao hơi phải được gia nhiệt
(A-B) và đi qua bộ hâm (B-C), từ ơ ể ừ
bao h i nước chuy n t dạ ỏ ơ ơ
ng l ng sang h i (C-D), h i
được đưa qua bộ ệ đ
quá nhi t (D-E) trước khi i vào tuabin, ở tuabin quá trình sinh công xảy

6. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
5
ra (E-F). Hơi sau khi sinh công được ngưng tụ tạ ư đ ạ ổ
i bình ng ng (F-A) sau ó l i được b
xung vào nước cấp.
Hình 1.0: Chu trình Ranhkine trong nhà máy nhiệt diện.
Hình vẽ cho th tuabin
ấy n ng gi
ăng lượ ải phóng ở đạt tố đ
i a nế đ ể
u i m E là cao nhất và
đ ể ấ ấ ể
i m F là th p nh t có th .
Đối với nhà máy nhiệt đ ệ
i n, thiết bị sinh hơi là lò hơ đ ơ ế
i, trong ó bao h i là thi t bị chứa
nước và hơ ơ
i. Lò h i sinh nhiệt làm nước trong bao hơi biến thành hơi theo ống dẫn được
đưa tới tuabin làm quay tuabin phát đ ệ ể
i n (chuy n c n n
ơ ă
n ng thành đ ệ
i ăng)
Hình 1.1: Quá trình chuyển hóa năng lượng nhà máy nhiệ đ ệ
t i n
Nước ngưng
Hơi Tuabin
Lò hơi
Máy phát
Bao hơi
Nhiên liệu
Hoá năng
Nhiệt năng
Cơ năng
Tuabin
Bão hoà
Gia nhiệt
Hâm
Quá nhiệt
Nhiệt
độ
Entropy
A
B
C
D
E
F

7. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
6
1.1.3 Chu trình nhiệ ủ ệ đ ệ ư ơ
t c a nhà máy nhi t i n ng ng h i
Hình 1.2: Chu trình nhiệt củ ệ
a nhà máy nhi t đ ệ
i n
Than từ kho nhiên liệu 1 được đưa đến hệ thống nghiền nát (máy nghiền) 2. Tại đây than
được nghiề ở
n nát thành than cám. Than sau khi tr thành than cám sẽ được hút ra khỏi hệ
thống nghiền nhờ quạt hút để đưa đến hệ thống vòi phun ở buồng đốt 5 của lò - hệ thống
nồi hơi 4. Tóm lại, nhiên liệu (dầu, than, khí) từ kho nhiên liệu được đưa vào lò qua hệ
thống cấp nhiên liệu. Trên đường từ hệ thống nghiền nát đến hệ thống vòi phun than cám,
người ta bố trí thêm bộ phận phân ly (dạng xiclon) để sao cho những hạt than còn kích
thước lớn được giữ lại và đưa trở về máy nghiền (bộ phận này không vẽ trong hình).
Nhiên liệ ồ
u được đưa đến bu ng đốt (thông qua các vòi phun) có mộ ấ
t áp su t nhất định
nhờ mộ ạ ấ ạ ạ ạ ấ ẽ
t qu t không khí 10 r t m nh (qu t gió). Không khí do qu t gió 10 cung c p s giúp
cho than cám được phun mạ ồ
nh vào trong bu ng đốt.Trước đó không khí được hâm nóng
3
2
1
4 (Lò hơi)
5(Buồng đốt)
6 (Bao hơi)
7 (Bộ quá nhiệt)
11 (Quạt khói)
12
Khói ra ngoài
Không khí
10(Quạt gió)
8 (Bộ hâm nước)
9 (Hâm ko khí)
13(Bộ hâm nước)
14 (Bơm)
15(Hâm)
16 (Khử khí)
17(Bơm)
Bể chứa nước
nước đã xử lý
19 (Bình ngưng)
21(Bơm)
Tầng tái nhiệt
22
nước lưu thông
20
Nước cấp cho bao hơi
Hơi đã được
tái hâm nóng
~
18 (Tua bin)
23 (Máy phát)
Máy nghiền
Phun

8. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
7
nhờ bộ ậ ộ ậ đ ủ
ph n hâm nóng không khí 9, b ph n này đặt ngay trên đường i c a khói nóng
thoát ra ngoài nhờ quạt 11 (quạt khói). Tất nhiên khói trước khi ra ngoài phải qua bộ phận
lọc bụi (lọc bụi tĩ đ ệ
nh i n). Không khí được hâm nóng sẽ tránh cho buồng đốt bị lạ ế
nh, ti t
ki u
ệm được nhiên liệu, giảm tiêu thụ nhiên liệu cho buồng đốt và đồng thời nhiên liệ được
sấy khô trước khi đưa vào buồng đốt
Khói nóng cũng được dùng để hâm nước ở bộ ậ
ph n hâm nước 8 trước khi đưa vào bao
hơi 6. Nướ ướ
c trong bao hơ đ ẽ ể ơ
i được un nóng s chuy n thành h i n c và được đư đế
a n bộ
phận quá nhiệt 7. Tạ đ
i ây hơ ấ ệ
i nước có áp su t cao (P = 130 ÷ 240 kG/cm2), nhi t độ t =
540 ÷ 5650
C sẽ đượ đư
c a đến tuốcbin 18.
Sau khi ra khỏi tuốcbin, hơi nước có thông số thấp (P = 0,3 ÷ 0,04 kG/cm2, nhiệt độ t =
400
C) sẽ đến bình ngưng tụ 19 (nằm bên dưới tuốcbin – gian máy). Ở đây hơi nước trở
thành nước nhờ sự ệ
trao đổi nhi t. Nước lạ ẽ ệ ố ố ờ
nh s đưa vào h th ng dàn ng nh bơm 17, dàn
ố ở ư ụ ệ ớ
ng này đặt bình ng ng t để trao đổi nhi t v i hơi nước từ tuabin thoát ra.
Nước trong bình ngưng tụ được bơm 21 (bơm ngưng) đưa đến bộ phận khử ừ
khí 16. T
đ ư ụ
ây nước ng ng t lạ ộ ậ ồ ộ ế
i được đư đế
a n b ph n hâm nước 13 r i đư đế
a n b hâm nước ti t
kiệm 8 và đưa vào bao hơi 6. Như vậ đ ự
y, nước ã th c hiện một chu trình kín. Tuy nhiên do
có tổ ấ ả ổ ơ
n th t nên luôn luôn ph i b sung vào bao h i mộ đ ử ả
t lượng nước ã được x lý. C nước
ng u
ưng tụ và nước bổ sung sau khi đã xử lý đề được đưa qua bộ ệ ờ
gia nhi t 13 nh bơ ấ
m c p
cấp 14.
Nước cấp cho bao hơi là nước đã được hâm nóng ở bộ ậ ộ ậ
ph n hâm nóng 13 và b ph n 15
nhờ h t
ơi nóng lấy từ ầng tái nhiệt của tuabin.
1.2 Lò hơi trong nhà máy nhiệ đ ệ
t i n
1.2.1. Vai trò của lò hơi trong nhà máy nhiệ đ ệ
t i n
Trong nhà máy nhiệ đ ệ
t i n có thể nói lò hơi là trái tim củ ơ
a nhà máy. Lò h i là thiết bị
trong đó xảy ra quá trình đốt cháy nhiên liệ ệ ỏ ẽ ế ơ ế
u, nhi t lượng t a ra s bi n thành h i, bi n
năng lượng của nhiên liệu thành nhiệt năng của dòng hơi, lò hơi làm nhiệm vụ chuyển hoá
năng lượng.
Lò hơi là thi t b t h
ế ị có mặ ầu hết ở trong tất cả các xí nghiệp nhà máy để sả ấ ơ
n xu t h i
nước phụ ụ ả ấ đ ệ ă đ ệ ụ ụ
c v cho quá trình s n xu t i n n ng trong nhà máy i n,ph c v cho các quá

9. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
8
trình đun nấu chưng cất dung dịch, sấy sản phẩm trong các quá trình công nghệ ở các nhà
máy hóa chất, đường, rượu, bia, nước giải khát, thuố ệ ế ế ự ẩ
c lá, d t, ch bi n th c ph m….
1.2.2 Phân loại lò hơi nhà máy đ ệ
i n
Có nhiều cách để phân loại lò hơi, trong đó có :dựa vào chế độ chuyển động của nước
trong lò, dựa vào thông số ơ
h i, dựa vào cách đốt nhiên liệu…
a)Dựa vào chế độ chuyển động của nước trong lò.
• Lò hơ ư ự
i đối l u t nhiên : môi chất chỉ chuyể ư
n động đối l u tự nhiên do sự chênh lệch
về mậ ộ ộ ấ ạ ầ ự
t độ trong n i b môi ch t mà không t o được vòng tu n hoàn t nhiên,
thường gặp ở các lò hơi công suất nhỏ.
• Lò hơ ầ ự
i tu n hoàn t nhiên : môi chấ ạ
t t o được vòng tuầ ự ờ ự
n hoàn t nhiên nh s chênh
lệch về mật độ trong nộ ộ ấ đ
i b môi ch t, ây là loại lò hơi thường g p nh
ặ ất trong các lò
hơi công suất trung bình và lớn.
• Lò hơ ầ ứ ấ ể ỹ
i tu n hoàn cưỡng b c : môi ch t chuy n động theo qu đạo khép kín dưới tác
dụng của bơm, thường gặp trong lò hơi có thông số cao.
• Lò hơ ư ứ ụ ủ
i đối l u cưỡng b c : dưới tác d ng c a bơ ấ ỉ đ
m môi ch t ch i theo mộ ề
t chi u,
nhận nhiệt biến dầ ơ ử ụ
n thành h i đưa ra s d ng mà không có tuần hoàn đi lại.
b) Dựa vào thông số ơ
h i.
• Lò hơ ố ấ ấ ệ
i thông s th p : áp su t p<15bar, nhi t độ t< 3500
C.
• Lò hơ ố ấ ừ ệ ừ
i thông s trung bình: áp su t p t 15-60bar, nhi t độ t t 350-450 0
C.
• Lò hơ ố ệ ừ
i thông s cao : áp suât p>60bar, nhi t độ t t 450-540
0
C.
• Lò hơ ố ấ
i thông s siêu cao : áp su t p>140bar
c) Dự ệ
a vào cách đốt nhiên li u.
• Lò hơ ớ ệ ắ ủ
i đốt theo l p : Nhiên li u r n (than, c i , bã mía) được xếp thành lớp trên ghi
để đố đị độ
t.Có loạ ố
i ghi c nh, có loạ ể
i ghi chuy n ng được gọi là ghi xích (ghi xích
thuận chiều hoặc ngược chiều).
• Lò hơ ệ ệ ỏ ụ ệ ắ
i đốt phun : Nhiên li u khí, nhiên li u l ng phun thành b i, nhiên li u r n
nghiền thành bột được phun vào buồng lửa, hỗn hợ ớ ế
p v i không khí và ti n hành các
giai đ ạ
o n của quá trình cháy trong không gian buồng lửa.
• Lò hơ ệ
i đốt đặc bi t : thường g ng l
ặp 2 loại : buồng lửa xoáy và buổ ửa tầng sôi.

10. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
9
Buồng lửa xoáy có thể đốt than cám nguyên khai hoặc nghiền sơ bộ ệ
. Nhiên li u và
không khí được đưa vào buồng lửa hình trụ theo chiều tiếp tuy n v
ế ới tốc độ cao.
Dưới tác dụng của lực ly tâm, xỉ ỏ ạ ệ ớ
l ng và các h t nhiên li u có kích thước l n bám sát
thành lớp vào tường lò, còn các hạt than nhỏ ớ ấ ố
cùng v i ch t b c chuyể ở
n động vùng
trung tâm và cháy trong không gian.
Buồng lửa tầng sôi: nhiên liệu rắn nguyên khai hoặc nghiền sơ bộ được đưa vào
dưới tác dụng của gió có tốc độ đủ lớn, dao động lên xuống trong một khoảng không
gian nhấ ủ
t định c a buồng lửa và tiến hành các giai đ ạ
o n của quá trình cháy.
d) Một số cách phân loại khác.
• Dựa vào trạng thái xỉ ra, chia thành hai loại thải xỉ thô và thải xỉ ỏ
l ng.
• Dựa theo áp suất của không khí và sản phẩm cháy trong buồng lửa, có loại buồng
lửa áp suất âm, có loại buồng lửa áp suất dương
• Dựa theo cách lắp đặt, có loại di động, loại tĩnh và loại nửa di động.
• Dựa theo công dụng có loại lò hơi cấp nhiệt, có loạ ự
i động l c.
• D i
ựa theo đặc đ ểm bề mặ ề ệ ạ ơ
t truy n nhi t, có lo i h i ống lò, có loại hơi ống lửa, có
lo i
ại nằm loạ đứng.
1.2.3 Cấ u t ng c
ạo và nguyên lý hoạt độ ủa lò hơi
a) Cấu tạo lò hơi
Lò hơi là một thiết bị sinh hơi, có cấu tạo nhằm thực hiện những nhiệm vụ là chuyển hóa
năng của nhiên liệu thành nhiệt năng c p nh
ủa s a n
ản phẩm cháy, đư ước cấp vào lò tiế ận
nhiệt từ sả ẩ ế
n ph m cháy để bi n thành nước nóng rùi hơi bão hòa hoặc hơi quá nhiệt có áp
suất nhiệt độ thỏa mãn yêu cầu.
Trong lò hơi có cấu t o khà ph
ạ ức tạ ồ ề ệ ố
p g m nhi u h th ng:
Hệ thống cung cấp và đốt cháy nhiên liệu.
Hệ thống cung cấp không khí và thải sản phẩm cháy.
Hệ thống xử lý nước và cấp nước làm mát.
Hệ thống sản xuất và cấp nước nóng cho quá trình sinh hơi
H i
ệ thống đo lường,đ ều khiển.
Hệ thống lò: khung lò, tường lò…
Hệ thống an toàn.

11. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
10
Ở hình vẽ 1-3 sau là cấu tạo bề ngoài của một lò hơi tuầ ự
n hoàn t nhiên thường dùng
trong nhà máy đ ệ
i n
Hình 1.3: Cấu tạo bên ngoài lò hơi
Hình 1.4: Cấu tạo bên trong lò hơi

12. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
11
b) Nguyên lý hoạt động của lò hơi tuần hoàn tự nhiên.
Lò hơi trong nhà máy nhiệ đ ệ
t i n thường sản xuất ra hơ ơ ệ ơ
i là h i quá nhi t. H i quá nhiệt
nh n
ậ được nhờ các quá trình đun nóng nước đến sôi, sôi để biến nước thành hơi bão hòa và
quá nhiệt hơi để biến hơi bão hòa thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao trong các bộ phận của
lò. Công suất của lò hơi phụ thuộ ư ấ
c vào l u lượng, áp su t, nhiệt độ củ ơ ệ
a h i quá nhi t. Các
giá trị này càng cao thì công suất lò hơi càng lớn và ngược lại. Hiệ ả
u qu của quá trình trao
đổi nhiệ ữ
t gi a ngọn lửa, khói vớ ấ ơ ụ
i môi ch t trong lò h i ph thuộc vào tính chất vật lý của
môi trường (sản phẩm cháy), của môi chất (nước hay hơi) và phụ thuộ ấ ạ
c hình dáng, c u t o,
đặc tính củ ầ
a các ph n tử lò hơi.
Bắt đầu quá trình sản xuất đ ệ
i n nă ệ
ng là nhiên li u và không khí được phun qua vòi phun
vào buồng l ng l
ửa tạo thành hỗn hợp cháy và được đốt cháy trong buồ ửa, nhiệ ọ
t độ ng n lửa
có thể lên đến 19000
C. Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên liệu cháy được truyền cho nước trong
dàn ống sinh hơi, nước tăng dần đến nhiệt độ sôi và biến thành hơi bão hòa, hơi bão hòa
theo ống sinh hơi i
đi lên bao hơi. Trong bao hơi, hơ được phân ly ra khỏi nước, sau đó
nước tiế ụ đ ố ố ố ồ ạ
p t c i xu ng các dàn ng nước xu ng đặt ngoài tường lò r i l i sang các dàn ống
sinh hơi để tiếp tục nhận nhiệt. Hơi bão hòa từ ơ ẽ đ ố ơ ộ
bao h i s i qua ng góp h i vào các b
quá nhi quá nhi
ệt bức xạ, bộ ệt nửa bứ ạ ộ ệ ư đ ă ệ
c x và b quá nhi t đối l u, do ó được t ng nhi t độ
để để
trở ơ ệ đ ố
thành h i quá nhi t và i vào ng góp sang tuabin hơi và biến đổi nhiệt năng
thành cơ ă
n ng làm quay tuabin.
Trong lò hơi thông thường sử ụ
d ng từ hai đến ba loại bộ quá nhiệt. Bộ quá nhiệt đối lưu
nhận nhiệt chủ yế ằ ư ủ đ ạ ằ
u b ng đối l u c a dòng khói, đặt trên o n đường khói n m ngang phía
sau cụm pheston. Bộ quá nhiệt nửa bức xạ nhận nhiệt cả ừ
t bứ ạ ủ
c x c a ngọ ử ẫ ư
n l a l n đối l u
từ khói, được đặt ở cửa sau buồng lửa, phía trước cụ ộ ệ ứ ạ ậ
m pheston. B quá nhi t b c x nh n
nhiệt chủ yế ừ
u t bứ ạ ự ế ủ ọ ử
c x tr c ti p c a ng n l a, được đặt trong buồng lửa xen kẽ với các
giàn ống sinh hơi của hai tường bên.
Ngoài ra cụm pheston chính là các ống của giàn ống sinh hơi tường sau nối với bao hơi
tạo thành cụm ống thưa hơn để cho khói đi qua ra khỏi buồng lửa. Ống sinh hơi đặt phía
trong t n nhi
ường lò nên môi chất trong ống nhậ ệt và sinh hơi liên tục, do đ ố
ó trong ng sinh
hơi là hỗn hợp hơi và nước. Còn ống nước xuống đặt phía ngoài tường lò nên môi chất
trong ống không nhận nhiều nhiệt do đó trong ống xuống là nước. Khối lượng riêng của
hỗn hợp hơi và nước trong ống sinh hơi nhỏ hơn khối lượng riêng của nước trong ống nước

13. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
12
xuống do đó hỗn hợp trong ống sinh hơi đi lên còn nước trong ống nước xuống đi xuống
liên t i lo
ục tạo nên quá trình tuần hoàn tự nhiên, bởi vậy lò hơ ại này được gọi là lò hơ ầ
i tu n
hoàn tự nhiên.
Trong buồng lửa nhiên liệu được nghiền nhỏ và phun vào và cháy lơ lử ồ
ng trong bu ng
lửa. Quá trình đốt cháy nhiên liệ ả ạ đ ể ệ
u x y ra và t i ây có th đạt nhi t độ rấ ư
t cao t 13000C
đến 19000C, chính vì vậ ệ ả ệ ứ ạ ữ ọ ử
y hi u qu trao đổi nhi t b c x gi a ng n l a vớ ố
i dàn ng sinh hơi
rất cao, lượng nhiệt nước trong dàn ống sinh hơi hấp thụ được của ngọn lửa chủ yếu là do
trao đổi nhiệt bức xạ. Để hấ ệ ả ệ ứ ạ ờ ể
p thu có hi u qu nhi t lượng b c x đồng th i có th bả ệ
o v
tường lò khỏi tác dụ ủ ệ
ng c a nhi t độ cao và ả ấ
nh hưởng x u củ ả ố
a tro nóng ch y, người ta b
trí các dàn ống sinh hơ ở
i xung quanh tường buồng lửa.
Để t d
ận dụng triệt để nguòn năng lượng khói ra khỏi buồng lửa được sử ụ ộ
ng cho b quá
nhi n
ệt biến hơi bão hoà thành hơi quá nhiệt sau đó khói chuyển động ngoài ống để truyề
nhiệt cho hỗ ợ ơ đ ể ố ỏ
n h p h i nước ang chuy n động trong ng. Khói ra kh i bộ quá nhiệt có
nhiệt độ còn cao, để tậ ụ ầ ệ ừ ủ ỏ ộ ệ ở ầ
n d ng ph n nhi t th a c a khói khi ra kh i b quá nhi t, ph n
đuôi lò người ta đặt thêm bộ hâm nước và bộ ấ
s y không khí
Bộ phận hâm nước có nhiệm vụ ệ
gia nhi t cho nước để nâng nhiệt độ của nước từ ệ
nhi t
độ đế độ
ra khỏ ệ
i bình gia nhi t lên n nhiệt sôi và cấ ơ đ
p vào bao h i, ây là giai đoạn đầu tiên
của quá trình cấp nhiệt cho nước để thực hiện quá trình hóa hơi đẳng áp nước trong lò. Sự
có mặ ủ ộ
t c a b hâm nước sẽ làm giảm tổng diện tích bề mặ ủ ơ ử
t đốt c a lò h i và s dụ ệ
ng tri t
để nhiệ ỏ
t lượng t a ra hơn khi đốt cháy nhiên liệu, làm cho nhiệt độ khói thoát ra khỏi lò
giảm xuống, nâng cao hiệu suất lò.
Không khí lạnh từ ngoài lò được quạt gió hút vào và thổi qua bộ sấ Ở
y không khí. bộ
sấy, không khí nhận nhiệt của khói và nâng nhiệt độ từ ệ ệ
nhi t độ đế
môi trường lên n nhi t
độ đư đố
yêu cầu và được a vào vòi phun để cấp cho quá trình t cháy nhiên liệ ư ậ
u. Nh v y bộ
hâm nước và bộ sấ đ ả
y không khí ã hoàn tr lại buồng lửa mộ ệ đ ẽ
t lượng nhi t áng l bị ả
th i ra
ngoài, do đó người ta còn gọi bộ hâm nước và bộ ấ
s y không khí là bộ tiết kiệm nhiệt.
Nếu nhiên liệu vào là than và không khí, thì sau quá trình cháy tạo thành sản phẩm cháy
cùng với tro xỉ ơ ệ
nhi t độ cao, tro xỉ bị ả ỏ ộ ộ ậ ế ạ ớ ạ
ch y l ng, m t b ph n k t l i v i nhau thành h t
lớn rơi xuống đáy buồng lửa, có thể thải ra ngoài dưới dạ ỉ
ng x lỏ ặ ỉ
ng, ho c x khô (sau khi
được làm nguộ ễ ạ ồ đ ạ ữ ạ ỉ
i qua trong ph u tro l nh r i ông đặc l i). Nh ng h t tro x bị dòng sản
phẩm cháy cuốn theo,nguội dầ ề ệ
n do truy n nhi t cho môi chất qua các dàn ố đ
ng, ông đặc lại

14. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
13
trước khi ra khỏi buồng lửa rồi theo sản phẩm cháy đi qua bộ khử bụ ị ặ ả
i, b tách ra ho c th i
ra ngoài qua ống khói.
1.2.4 Quá trình biến đổi năng lượng trong lò hơi
Trong lò hơi nhà máy nhiệ đ ệ
t i n có các quá trình biến đổi năng lượng: biế ă
n đổi hóa n ng
của nhiên liệu thành nhiệt năng, biến đổi nhiệt năng thành cơ nă ế ơ
ng và bi n đổi c năng
thành đ ệ
i n năng.
Quá trình biến đổi năng lượng từ hóa năng của nhiên liệu thành nhiệt năng của sản phẩm
cháy thực hiện trong buồng đốt của lò nh t cháy nhiên li
ờ quá trình đố ệu. Nhiệt lượng này
khi khởi động lò sẽ có nhiệm vụ truyề ệ
n nhi t tích trữ nă ầ ấ
ng lượng cho các thành ph n c u
tạo lò như thành lò, các đườ độ
ng ố ẫ ệ ả
ng d n, dàn sinh nhi t….để đảm b o chế ạ
độ ho t ng của
lò.
Sau khi khởi động lò nhiệt năng thực hiện nhiệm vụ chính là truyền nhiệt cho môi
chất(nướ ướ ướ
c) qua bộ hâm n c, giàn sinh hơ ế ộ ầ ệ ă ă
i bi n m t ph n nhi t n ng thành hóa n ng (n c
hóa hơi). Hơi tiếp tục được truyề ệ ă ộ
n nhi t n ng qua b hơ ệ ệ ă ớ
i quá nhi t, mang nhi t n ng t i
tuabin, tạ đ
i ây quá trình biến đổi năng l ng t
ượ ừ nhiệt năng đến cơ nă ả ơ
ng x y ra, h i mang
nhiệt năng bắn vào tuabin biến nhiệt năng và cơ nă ủ ơ ơ
ng c a h i thành c năng làm quay
tuabin.
Quá trình tiếp theo thực hiện biến đổi cơ nă đ ệ ă ệ
ng thành i n n ng thông qua vi c tuabin
quay roto chạy máy phát đ ệ
i n. Do có nhiều giai đ ạ ể
o n chuy n hóa năng l ng nh
ượ ư vậy mà
năng lượng tổn thất khá lớ ổ ệ ă ổ
n, t ng nhi t n ng đầu vào đượ đị
c xác nh là t ng năng lượng
chứa trong nhiên liệu, năng lượng hữu ích được xác định bằng năng lượng đ ệ
i n phát ra
Có nhiều d ng t
ạ ổn thất nh n th n th
ư: tổ ất do nhiệt năng trong tro, xỉ, tổ ất nhiệt năng trên
các đường ống dẫn, năng lượng do bức xạ, tổn thất nhiệt trong khói thải ra ngoài…do đó
hiệu suất của lò hơi trong các nhà máy đ ệ ũ
i n c ng thường không cao.
1.2.5 Các đặc tính kỹ thuật của lò hơi
Đặc tính kỹ thuật chính của lò là các đại lượng thể hiện số lượng và chất lượng củ ơ
a h i
được sản xuấ ố
t ra.S lượ ượ
ng hơ ả ấ
i được s n xu t ra được thể ệ ằ ả
hi n b ng s n l ng hơ ấ
i còn ch t
lượng hơi được thể hiện bằng thông số của hơi.
a) Thông số ơ
h i của lò:

15. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
14
Đối với lò hơi nhà máy đ ệ
i n, hơi ra là hơi quá nhiệt do đó thông số hơ ủ
i c a lò được biểu
thị bằng nhiệt độ và áp suất của hơi quá nhiệt : tqn(0
C), Pqn(Mpa)
b) Sản lượng hơi của lò:
Sản lượng hơi của lò là lượng hơi mà lò sản xuất ra được trong một đơn vị thời gian (đơn
vị: Kg/s hoặc Tấn/h ). Có 3 loại :
+ Sản lượng hơi định mức (Dđm) : là sản l n nh
ượng hơi lớ ất lò có thể đạt được mà vẫn
đảm bảo vậ ờ ổ ớ ố
n hành trong th i gian lâu dài, n định v i các thông s hơ đ
i ã cho mà không
phá hủy ho nh h ng x
ặc gây ả ưở ấu đến chế độ làm việc của lò
+ Sản lượng hơi c i (D
ực đạ max) : là sản l n nh
ượng hơi lớ ất mà lò có thể đạ đượ
t c, nhưng
ch c
ỉ làm việ được trong 1 khoảng thời gian ngắn.
Dmax = ( 1,1 - 1,2 )Dđm
+ Sản lượng hơi kinh tế (Dkt) : là sản lượng hơi mà khi đó lò làm việc với hiệu quả kinh
tế cao nhất
Dkt = ( 0,8 – 0,9)Dđm
c) Hiệu suất của lò:
Hiệu suất của lò là tỷ số ữ ệ ấ ấ ụ
gi a lượng nhi t mà môi ch t h p th được (hay còn gọi là
lượng nhiệt có ích) với lượng nhiệt cung cấp cho lò.
Hiệu suất của lò có ký hiệu : η
'
( )
.
qn hn
lv
t
D i i
B Q
η
−
=
Trong đó: D là sản lượng hơi (kg/s)
qn
i
là entanpi của hơi quá nhiệt (kJ/kg)
'
hn
i
là entanpi của nướ ướ
c đ ộ
i vào b hâm n c (kJ/kg)
B là lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giây (kg/s)
lv
t
Q là nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu (kJ/kg)
d)Nhiệt thế thể tích của buồng lửa:
Nhiệt thế thể tích của buồng lửa (qv) là lượng nhiệt sinh ra trong mộ ị
t đơn v thời gian
trên mộ ị ể ủ
t đơn v th tích c a buồ ử
ng l a.
. lv
t
v
bl
BQ
q
V
=
, (W/m3)

16. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
15
Trong đó : B là lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giây (kg/s)
lv
t
Q là nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu (kJ/kg)
bl
V là thể tích buồng lửa (m3
)

17. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
16
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG Đ Ề
I U KHIỂN LÒ HƠI
2.1 Tổng quan hệ thố đ ề ể ơ
ng i u khi n lò h i
2.1.1. Đối tượng đ ề
i u khiển lò hơi
Trong nhà máy nhiệ đ ệ
t i n có rất nhiều đối tượng đ ề
i u khiển như tuabin, lò hơ ệ ố
i, h th ng
c i
ấp nhiên liệu…hệ thống đ ều khiển các đối tượng trên rất phức tạp và có quan hệ mậ ế
t thi t
với nhau. Trong nội dung đồ án này ta sẽ nghiên cứu về hệ thống đ ề
i u khiển lò hơi. Lò hơi
là mộ ộ ậ ọ ủ
t b ph n quan tr ng c a nhà máy nhiệ đ ệ
t i n.. Khái quát sơ ố đ ề
đồ kh i i u khiển lò hơi
như sau:
Hình 2.1: S i minh ho
ơ đồ khố ạ đối tượng đ ề
i u khiển lò hơi
Hình 2.2: Cấu trúc đ ề
i u khiển lò hơi
Có thể nói lò hơi là một đối tượng phức tạ đ ề
p i u khiển với nhiều u
đầu vào và nhiề đầu
ra, để i
đơn giản hóa người ta thường tách chúng ra thành những vòng đ ều khiển chính. Đầu
vào của lò hơi bao gồm nhiên liệu (than, dầu, khí đốt… ), không khí gió cung cấp O2, lượng
nước cấp xuống từ bao hơi. Đầu ra của lò hơi là hơi nước bão hòa thoát ra từ bao hơi, lượng
Hơi (P,to
,D…)
Nước dư
Bao hơi
Nước cấp
Nhiên liệu
Không khí
Tro
Khí thải
Buồng
đốt
Trao
đổi
nhiệt
Lò hơi
Đ ề ể
i u khi n
nước cấp
Nhiên liệu
Không khí
Nhiệt độ
Áp suất
Lưu lượng
Đầu vào Đầu ra

18. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
17
nước thừ đ ố ả
a i xu ng, lượng khói th i, tro xỉ ư
. Nh vậ ă
y n ng lượng đưa vào lò chính là hoá
năng có chứa trong nhiên liệu. Năng lượng hữu ích đầu ra của lò được mang đi bởi hơi
nước bão hoà (nước là môi chấ ề ệ ă ệ
t truy n nhi t n ng). Đầu vào và ra có quan h mậ ế ớ
t thi t v i
nhau, với mỗi yêu cầu thay đổi i
đầu ra là công suất máy phát đ ệ
i n thì cần phả đ ề
i u khiển
nhiên liệ ư đ ứ ả ơ
u vào nh than, gió, nước để áp ng được s n lượng h i mong muốn. Trên thực
tế hệ ố đ ề ể ơ ệ đ ệ ộ ệ ố đ ề ể ấ
th ng i u khi n lò h i nhà máy nhi t i n là m t h th ng i u khi n có c u trúc
phức tạp với hàng trăm mạch vòng đi i
ều khiển khác nhau, giám sát và đ ều khiển hàng trăm
tham số. Trong lò hơi các quá trình đ ề ể ệ ơ
i u khi n gió, nhiên li u, quá trình cháy, h i, nước
cấp…đều có tác động và ảnh hưởng lẫn nhau, để đạt được hiệu suất tối đa, đáp ứng yêu cầu
của tải thì cùng lúc phải phối hợ đ ề
p i u khiển nhiều đối tượng với nhiều thông số. Các hệ
đ ề ể ồ ề ạ đ ề ể ư ư
i u khi n bao g m nhi u m ch vòng i u khi n khác nhau nh ng chúng nh ng chúng
được xế ạ đ ề ể ự ệ
p vào hai lo i i u khi n th c hi n hai nhiệm vụ chính là:
+ Các mạch vòng đ ề
i u khiển đảm bảo quá trình chuyển hoá năng lượng.
+ Các mạch vòng đ ề
i u khiển đảm bảo chất lượng.
+ Các mạch vòng đ ề
i u khiển quá trình chuyển hoá năng lượng là các mạch vòng đ ề
i u khiển
như mứ ơ
c nướ ượ
c để đượ
ra c l ng h i làm quay tuabin, hay đ ề
i u khiển đốt nhiên liệu để sinh
ra được lượng nhiệt năng …
+Các mạ đ ề ể ả ấ ạ đ ề ể
ch vòng i u khi n đảm b o ch t lượng là các m ch vòng i u khi n để thu
được hiệ ả ế ố ư đ ề ể ơ
u qu kinh t mong mu n nh i u khi n h i nước ra tuabin phả ấ
i có áp su t nhiệt
độ đị
ổn nh vớ ấ ỳ
i b t k tả đ ề ể ỷ
i thay đổi, hay i u khi n t lệ ệ ồ
nhiên li u và không khí trong bu ng
đốt để đảm bảo độ cháy tố ư
i u…
2.1.2 Hệ cân b ằ ơ
ng trong lò h i
Đầu vào đầu ra của lò có mối quan hệ chặ ẽ ớ ự ậ ả ă
t ch v i nhau d a trên định lu t b o toàn n ng
lượng và định luật bảo toàn khối lượng. Trong lò hơ ữ ằ
i ta có nh ng cân b ng sau:
+ Cân bằng khối lượng giữa nước cấ ơ
p và h i nước.
Nước cấp = Hơi bão hoà + nước đi xuống (tuần hoàn)
+ Cân b ng khói th
ằng khối l i kh i l
ượng gi a nhiên li
ữ ệu, gió vớ ố ượ ải, tro xỉ
Nhiên liệ ỉ
u + O2 = Khói + tro x
+ Cần bằng n ng l
ă ượng lò hơi giữa nhi ng v
ệt lượ ới entanpi nước và tổn thất nhiệt.
Năng lượng (Nhiên liệu cháy, nước cấp) = Năng lượng (hơi, khói, tro xỉ)+ tổn thất

19. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
18
2.2 Các hệ đ ề ể
i u khi n cơ ả
b n trong lò hơi
Hệ thống đ ề
i u khiển lò hơi gồm nhiều qúa trình đ ề
i u khiển từ khâu cấp nhiên liệu đến
khâu sinh hơ đ
i i vào tuabin.
H i i
ệ thống đ ều khiển lò hơi được chia thành các hệ đ ều khiển chính sau:
• H i u
ệ đ ều khiển cấp nhiên liệ : Đ ề ể ấ ệ ề
i u khi n quá trình c p nhiên li u, nghi n và phun
than vào trong buông đốt cháy sinh nhiệt năng
• H i
ệ đ ề ể
u khi n quá trình cháy : Đ ề ể ỷ ệ ệ đ ề ể
i u khi n t l không khí – nhiên li u, i u khi n
áp suất chân không buồ ứ
ng đốt t c luồng gió cấp không khí và khói thoát, đảm bảo
đ ề ệ ố ư ồ
i u ki n cháy t i u trong bu ng đốt .
• H i
ệ đ ều khiển mức nước bao hơi : Đ ề ể ấ
i u khi n quá trình c p nước cho bao hơi đảm
bảo cân bằng giữa lượng hơi sỉnh ra, lưu lượng nước cấp và nước đi xuống giàn sinh
hơi
• H i i
ệ đ ều khiển hơ : đảm bảo các yêu cầ ề
u v hơ ư ệ ấ ư
i nh :nhi t độ, áp su t, độ khô, l u
lượng hơi …trước khi vào tuabin
Các hệ đ ề
i u khiển trên bao gồm nhiều mạch vòng điều khiển khác nhau nhưng thực hiện
2 nhi u khi
ệm vụ chính : đ ề
i ển đảm bảo quá trình chuyể ă đ ề ể
n hóa n ng lượng, i u khi n đảm
bảo chất lượng.
Các mạch vòng đ ề
i u khiển đảm bảo quá trình chuyển hóa năng lượng: Như ta đã biết các
quá trình chuyển hóa năng lượng trong nhà máy đ ệ
i n g hóa n
ồm có :từ ăng thành nhiệt
năng, nhiệt năng lại chuyển hóa thành cơ nă ừ
ng và t cơ nă ể đ ệ ă
ng chuy n hóa thành i n n ng.
Trong đ ề
i u khiển thườ ướ
ng đi theo h ng ngược lại, tức là từ yêu cầu phụ ả
t i quyết định công
suất máy phát, từ công suất máy phát tính toán ra tổng nhiệt n t n
ăng yêu cầu. Tổng nhiệ ăng
yêu cầu tương ứng với lượng nhiên liệu là than và không khí để cấp cho quá trình cháy,
đồ đả
ng thờ ả đ ề
i ph i i u khiển nước cấp m bảo mự ơ ả
c nước trong bao h i và s n lượng hơ ầ
i c n
thiết. Các quá trình điề ể ả ể ă ơ
u khi n này đảm b o quá trình chuy n hóa n ng lượng trong lò h i
Các mạch vòng đ ề
i u khiển đảm bảo ch hi
ất lượng : Để ệu suất lò hơi đạt tố đ đ
i a, em lại
hi o
ệu quả kinh tế cao nhất thì phải đảm bả được chất lượng quá trình cháy và chất lượng
hơi.Chấ ủ ụ ộ ệ ấ ả
t lượng c a quá trình cháy ph thu c vào nhiên li u c p vào lò ph i đủ mịn, lượng
không khí cấp vào đảm b m t
ảo nhiên liệu cháy hết để giả ổn thất và tạo ra nhiệt năng lớn
nh n nh
ất. Chất lượng của hơi tức là nhiệt độ, áp suất, độ khô và lưu lượng của hơi phải ổ đị
và đảm bảo đáp ứng yêu cầu. Tất cả các mạch vòng đ ề
i u khiển có sự liên quan, tác động và

20. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
19
ràng buộc lẫn nhau. Hệ thố đ ề
ng i u khi n lò h
ể ơi r t ph
ấ ức tạp v u ra có
ới nhiều đầu vào và đầ
tác động xen kênh lớn, thường khi đ ề
i u khiển người ta đơn giản hóa bằng cách tách ra
thành những kênh chính và xây dựng vòng đ ề
i u chỉnh để i
ổn định các thông số đ ều chỉnh.
2.3 Hệ đ ề ể ấ ệ
i u khi n c p nhiên li u
2.3.1 Các yêu cầu về nhiên liệu
Trong lò hơi nhà máy nhiệ đ ệ
t i n, nhiên liệu được sử dụng chính là than, ngoài ra người
ta cũng dùng thêm cả nhiên liệu đốt là dầu.Than được nghiền trước khi được thổi vào
buồng đốt của lò hơi và phải đảm bảo các yêu cầu về ẩ
độ m, tro chứa trong than, nhiệt trị
và độ mịn than.
- Độ ẩm của than: độ ẩm của than được định nghĩa là phần trăm nước có chứa trong một
đơn vị khố ẩ
i lượng chu n. Than có độ ẩm cao sẽ khó vận chuyển từ máy nghiền đến buồng
đố đọ để
t, dễ ụ ề ứ
vón c c khi nghi n và ng ở ố ậ ể ố ệ
thành ng v n chuy n, tiêu t n nhi t làm bốc
hơi, làm tăng nhiệt độ đọng sương của khói. Than quá khô dễ gây cháy trong máy nghiền.
Vì vậy, than cấp vào lò cần đảm bảo yêu cầu về độ ẩ ầ ế
m c n thi t, thông thường dao động
trong khoản từ 6-12%. Trước khi cho vào buồng đốt than được sấy khô bằng gió cấp I.
- Tro chứa trong than: tro là tổng hợp thành phần không cháy được ở thể rắn thường quy
đị đố
nh là tỷ ệ
l phầ ă ạ
n tr m còn l i khi t nhiên liệu rắn ở 8000
C. Tro có làm giảm nhiệt lượng
phát ra của nhiên liệu, gây hiện tượng bám bẩn, mài mòn các bề mặt truyề ệ
n nhi t, các
đường ố ẫ ạ ệ ệ ế
ng d n, qu t khói v.v…Trong công ngh đố đế
t ra thường quan tâm n nhi t độ bi n
dạng, nhiệt độ mềm và nhiệt độ nóng chảy của tro.
- Nhiệt trị củ ệ ị
a than: Nhi t tr của than là nhiệt lượng sinh ra khi cháy hoàn toàn 1kg than.
Nhiệt trị củ ể ự ế ằ ệ
a than có th xác định tr c ti p b ng nhi t lượng k ho
ế ặc dùng công thức kinh
nghiệm theo các thành phầ ủ ệ ệ ị ế ả
n c a than. Vi c nhi t tr thanh bi n đổi làm nh hưởng đến quá
trình cháy trong lò hơi, nhiệt năng tỏa ra sẽ ổ ẫ ư ơ ị
không n định d n đến l u lượng h i ra b thay
đổi nhiề ệ ị ả đ ứ ầ ế ả ớ ư
u. Khi nhi t tr than gi m i t c là lượng gió cháy c n thi t gi m, nên v i l u lượng
gió đưa vào lò cố định thì sẽ có một lưu lượng gió thừa cùng khói thoát ra khỏi lò. Lượng
gió đó sẽ làm giảm nhiệt độ khói và gây mất nhiệt trong khói, làm giảm hiệu suất của hệ
thống. Năng lượng chứa trong một đơn vị chuẩn than cũng thay đổi do sự thay đổi về trọng
lượng riêng của than. Với thể tích không đổi, việc biến đổi trọng lượng riêng của than dẫn
đế đổ
n sự ở ệ ỗ ị
chênh áp mi ng l vòi phun b thay i. Lượng gió cần vận chuyển than cũng thay

21. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
20
đổi, làm sai lệ ỉ
ch t lệ than gió cấp vào lò. Nó cũng làm thay đổi áp suất hơ ũ
i và c ng là
nguyên nhân gây ra sự thay đổi của yêu cầu nhiên liệu. Việc không xác định chính xác
nhiệt trị củ đ ề ỉ ắ
a than gây nên i u ch nh không chính xác lượng gió cháy đưa vào lò. Để kh c
ph n
ục vấ đề này thì việc đ ề
i u khiển phân tích cắt giảm khói lò là cần thiết để định lại chính
xác lưu l p t
ượng gió. Khi nhiệt trị thay đổi ngay lậ ức tín hiệu bộ đ ề
i u khiển phân tích khói
thay đổi. Và tín hiệu này sẽ xác định lại lưu lựợng gió phù hợp
- Độ mị ủ
n c a than: độ mị ủ ủ
n c a than là kích thước c a các hạt than cám. Than cục cấ ừ
p t
kho than phải được nghiền nhỏ trong hệ thống cấp nhiên liệ ộ
u đến m t kích thước nhỏ phù
hợp, than chưa đạt được kích thước yêu cầ ẽ ộ ậ ạ ạ
u s qua b ph n lo i than để quay l i máy
nghiền. Than càng mịn thì vận chuyển than đến vòi đốt càng dễ dàng hơn, hiệu suất cháy
càng cao, lượng tro xỉ thải ra ngày càng ít.
2.3.2 Hệ đ ề
i u khiển cấp nhiên liệu
Hệ thống nghiền than bao gồm bốn bộ phận cơ bả ấ ề ạ
n: c p than + nghi n và phân lo i +
quạt thổi gió cấp I + sấ ề ệ ấ ụ
y than nghi n. Các boongke than nguyên li u được c p đầy liên t c
bằng hệ thống băng tải. Than từ ố
boongke qua ng dẫn than tới máy cấp than và tiếp tục vào
máy nghiền. Than nghiền nhỏ sẽ ỗ ợ ấ ỗ ợ ạ
được h n h p gió c p I (h n h p gió nóng và gió l nh)
vận chuyển qua bộ phân ly rồi tới các vòi đốt tương ứng. Hỗn hợp than-gió ở đầu ra của
máy nghiền được hâm nóng trước khi vào buồng đốt.
Hệ đ ề
i u khiển cấp nhiên liệu ng
được chia làm các hệ thố đ ề ể ỏ ồ
i u khi n nh , bao g m :
- Đ ề
i u khi n t
ể ốc độ máy cấp than.
- Đ ề
i u khi n l u l
ể ư ượng gió cấp 1 thổi than vào vòi đốt.
- Đ ề
i u khiển nhiệ ỗ
t độ h n hợp than và gió.
Trong các hệ đ ề
i u khiển trên thì hệ đ ề
i u khiển tốc độ máy cấp than và đ ề
i u khiển lưu
lượng gió cấp I là chính (gió cấp I – gồm hỗn hợp gió nóng và gió lạnh có nhiệm vụ ơ
c bản
là : vận chuyển than bộ đến các vòi đốt, sấy khô than trước khi vào buồng đốt). Còn đ ề
i u
khiển nhiệt độ hỗ ợ ỉ ả ấ
n h p than và gió ch là để đảm b o ch t lượ ướ
ng than tr c khi đưa vào
buồng đốt và chiến lược đ ề
i u khiển là đ ề
i u khiển với một vòng đ ề
i u chỉnh nhiệt độ, không
c i
ần độ yêu cầu cao về đ ều khiển.
Khi có sự yêu cầ ề ệ ă ệ đ ề ể ẽ
u thay đổi v nhi t n ng h i u khi n trên s tự ư
độ đổ
ng thay i l u
lượng nhiên liệu để đáp ứng yêu cầu. Cụ thể cơ cấu chấp hành của hệ là van cánh hướng để
đ ề ỉ ư ă ấ đ ề ỉ ư
i u ch nh l u lượng gió và cân b ng định lượng c p than để i u ch nh l u lượng nhiên

22. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
21
liệu. Lưu lượng than cấp cho buồng đốt của lò hơi còn được điề ể ờ ố ấ
u khi n nh t c độ máy c p
than vào máy nghiề đ ề
n, i u khiển lưu l p I th
ượng gió cấ ổi vào vòi đốt. Tín hiệ ầ
u yêu c u than
đượ đượ
c tính toán từ ầ ệ ầ ệ ă ệ
yêu c u nhiên li u (yêu c u nhi t n ng), tín hi u này c gử đ ề
i đến i u
khiển tốc độ máy cấp than, tín hiệ ũ
u này c ng là đ ể
i m đặt cho hệ ố đ ề ể ấ
th ng i u khi n gió c p I.
Tín hi i v
ệ đ
u o l u l n h
ư ượng gió cấp I được phả ồ ề mạ đ ề ể ấ ằ ớ
ch i u khi n than c p cân b ng v i
lượng đặt qua bộ đi i
ều khiển tỉ lệ để đ ều chỉnh tốc độ cấp than phù hợp với lượng gió.
Bộ đ ề
i u khi ây dùng lu
ển gió cấp I ở đ ậ đ
t iề ể ỉ ệ
u khi n t l - tích phân (PI)
Bộ đ ề
i u khiển cấp than dùng luậ đ ề
t i u khiển tỉ ệ
l (P)
Hình 2.3. Vòng đ ề
i u khiển nhiên liệu
Ngoài ra ta cũng có vòng đ ề
i u khiển nhiệ ỗ
t độ h n hợp than và gió
Hình 2.4: Vòng đ ề
i u khi n nhi
ể ệt độ hỗ ợ
n h p than và gió
Ở đây dùng bộ đ ề
i u khiển tích phân tỉ ệ
l PI, đối tượng cần đ ề
i u khiển là cánh hướng gió
nóng và cánh hướng gió lạnh. Giả sử ầ ấ ă ư ỏ
khi yêu c u c p than t ng lên, l u lượng than ra kh i
máy nghiền t y nhi
ăng, do vậ ệt để sấ ả ă ả ệ ỗ ợ
y than ph i t ng lên, để đảm b o nhi t độ h n h p than
và gió khi đ ề
i u khiển lưu lượng gió cấp I phả đ
i iề ể ư
u khi n l u lượng gió nóng .
2.3 Hệ thố đ ề
ng i u khiển quá trình cháy
H chính sau :
ệ thống đ ề
i u khiển quá trình cháy thực hiện 2 nhiệm vụ
BĐK
gió cấp I
B K
Đ
cấp than
Máy
nghi n
ề
Cánh hướng
Nhiệt năng
(yêu cầu)
Vòi đốt
Lưu lượng gió
Lưu lượng
than
Nhiệt độ
(than-gió)
B K
Đ
gió cấp I
Nhiệt độ
đặt Cánh hướng gió lạnh
Cánh hướng gió nóng
( - )
Tín hiệu nhiệt độ

23. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
22
- Đ ề
i u chỉnh tỷ lệ ệ ế đ ề ỉ ấ
nhiên li u-không khí (độ kinh t quá trình cháy): i u ch nh cung c p
lượng không khí và nhiên liệu với một tỉ lệ và khối lượng thích hợp đảm bảo cháy hết nhiên
liệu và cung cấp lượng nhiệt cần thiết.
- Đ ề
i u chỉnh áp suất chân không buồ ả
ng đốt: đảm b o quá trình cháy và thoát khói lò giữ
ổ ấ ồ
n định áp su t chân không trong bu ng đốt .
2.3.1 Đ ề
i u chỉnh tỷ l ệ ệ
nhiên li u - không khí
Thực tế đây là hệ thố đ ề
ng i u khiển không khí cho lò, thực hiệ đ ề
n i u ch nh h
ỉ ệ số không
khí thừa α hay đ ề
i u chỉnh tỉ lệ ữ
gi a nhiên liệu và không khí. Hệ thố ả
ng đảm b o quá trình
cháy sinh nhiệt năng một cách an toàn, hiệ ả ợ ế ế
u qu và h p lý, quy t định độ kinh t của quá
trình cháy, nâng cao hiệu suất lò.
Giữa lượng nhiên liệu và lượng không khí cần thiết để đốt cháy nhiên liệu luôn có một
mối quan hệ xác định, trong thực tế để đốt cháy hoàn toàn được nhiên liệu thì lượng không
khí thực tế đưa vào buồng đốt phải lớn hơn lượng không khí tính toàn lý thuyết từ 10-50%
(ứng với hệ số không khí thừa α =1,1-1,5 ). Tuy nhiên lượng không khí cũng cần phải được
cấp một cách hợp lý đảm bảo tỉ lệ SO2 trong khói không vượt mức cho phép, nâng cao hiệu
suất lò.
Hệ số ừ ố ư ả ả ổ ổ ấ ệ ủ ơ
không khí th a t i u ph i đảm b o t ng t n th t nhi t c a lò h i đạt giá trị ỏ
nh
nh n
ất. Hệ số không khí thừa có ảnh hưởng rất lớ đến ba loại tổn thất nhiệt :
-Tổn thất nhiệt do khói thải mang ra ngoài : Lượng nhiệt cần thiế đ
t để ôt nóng không khí
và nhiên liệu từ nhiệt độ môi trường đến nhiệ ả
t độ khói th i.
- Tổn th t nhi
ấ ệt do cháy không hoàn toàn về mặ ọ
t hóa h c : Khi nhiên liệu không được
cháy hoàn toàn, dẫ ấ
n đến các ch t khí trong khói như CH4, H2, CO … cũng không được
cháy hoàn toàn, những chất khí này có thể cháy và sinh nhiệt năng nhưng chưa kịp cháy đã
bị thải ra ngoài, gây nên tổn thất nhiệt về mặt hóa học.
- Tổn thất nhiệt do cháy không hoàn toàn về mặ ơ
t c học : Nhiên liệ ư
u đưa vào lò ch a kịp
cháy đã bị thải ra ngoài theo các đường : đường khói, lọt qua ghi lò hay rơi xuống đáy
buồng lửa gây tổn thất.
Trong thực tế, hệ ố
s không khí thừ đ ề ỉ ự ợ ớ ế
a thường được i u ch nh t động để phù h p v i k t
quả phân tích mẫu khói trong quá trình làm việc của lò hơi, đảm bảo hiệu suất lò hơi cao
nhất. Người ta thường dùng nguyên tắc đ ề
i u chỉnh tỉ lệ ệ
nhiên li u - không khí : Trong
phương pháp này bộ đ ề
i u chỉnh phụ tải sẽ ấ ầ ế ủ ộ
xác định lượng cung c p c n thi t c a m t thông

24. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
23
số là nhiên liệ ặ
u (ho c không khí), bộ đ ề ỉ ỉ
i u ch nh t lệ ệ ẽ đ ề ỉ
nhiên li u-không khí s i u ch nh
thông số còn lại để duy trì tỉ lệ theo yêu cầu.
Hình 2.5 : Hệ đ ề
i u khiển tỉ ệ
l nhiên liệu –không khí
Trong hệ đ ề
i u khiển trên, đ ể
i m đặt là hệ số tỉ lệ ệ ộ đ ề ỉ
nhiên li u và không khí, b i u ch nh
phụ tả đ ề ỉ
i i u ch nh độ mở củ ệ ộ đ ề ỉ ỉ
a van nhiên li u, còn b i u ch nh t lệ ệ
nhiên li u –không khí
(BĐK gió cấp II) sẽ đ ề
i u chỉnh cánh hướng quạt gió (gió cấp II–cung cấp oxi cho quá trình
cháy trong lò) để duy trì tỉ ệ
l giữa nhiên liệu và không khí theo yêu cầu.
Để nâng cao tính chính xác và độ an toàn củ ệ ố ệ đ ề
a h th ng, ngoài vi c i u chỉ ằ
nh b ng tay,
hệ số tỉ lệ cũ ệ ỉ ả ẩ
ng được hi u ch nh và xác đị đố
nh tương i chính xác thông qua s n ph m cháy,
đặc biệt là lượng O2 thừa trong khói. Lượng O2 trong khói sẽ tăng khi lượng không khí
thừa tăng, xung lượng O2 trong khói sẽ được đưa vào bộ đ ề
i u chỉnh để xác định hệ số tỉ lệ
thích hợ ỉ
p cho t lệ ệ ồ
nhiên li u-không khí đưa vào bu ng đốt.
2.3.2 Đ ề
i u chỉnh áp suất chân không buồng đốt
Trong bất kỳ mộ ơ ệ
t lò h i nói chung ngoài vi c duy trì sự cháy phải quan tâm đến việc
đ ề ể ự
i u khi n áp l c buồ ử ộ
ng l a. B i
đ ều chỉnh chân không buồng đốt có nhiệm vụ duy trì chân
không buồ ở ứ ổ
ng đốt m c n đị để
nh chế độ cháy của lò là tố ư
i u nhất, đảm bảo an toàn cho
người và thiết bị ở xung quanh lò, đồng thời nâng cao hiệu suất lò.
Lò hơi được thiết kế ể ằ ớ ệ đ ề ỉ ấ ồ ử
theo ki u cân b ng khói gió, v i vi c i u ch nh áp su t bu ng l a
b i
ằng cách đ ều chỉnh cánh hướng quạt khói và tốc độ quạt khói. Quạt khói làm nhiệm vụ
thay đổi lượng khói hút từ lò để duy trì áp suất buồng đốt t i m
ạ ột hằ ố ả
ng s . Khi t i lò thay
Nhiệt
BĐK
gió cấp II
Buồng
đốt
Cánh hướng quạt gió
Không khí
B i
ộ đ ều
chỉnh phụ
tải
Van cấp than
Than (từ vòi đốt)
Không khí
đặt
Lưu lượng than
Lưu lượng gió

25. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
24
đổ để
i thì tín hiệ ầ ư
u yêu c u l u lượng gió thay đổi đáp ứng nhu cầu tải, tuy nhiên quạt hút
khói không ng k p s
đ ứ
áp ị ự thay đổi này làm áp suất trong buồng đốt dao động. Lúc này sự
thay đổi lưu lượng gió đóng vai trò như mộ ệ ễ ớ ệ ố đ ề ể
t tín hi u nhi u đối v i h th ng i u khi n áp
suất chân không buồng ng
đốt. Bộ đ ề
i u chỉnh có tác dụ ổn ng
định áp suất chân không buồ
đốt. Bộ đ ề ỉ ậ ệ ấ ồ
i u ch nh nh n các tín hi u vào: áp su t trong bu ng đốt, sự ư
thay đổi l u lượng
không khí cấp vào buồng đốt. Các tín hiệu ra tác động đến cơ ấ
c u chấp hành là cánh hướng
quạt khói để cân bằng lượng khói ra và không khí vào để ổn định áp suất trong buồng lửa.
Với mỗi một độ mở cánh hướng của van đ ề
i u chỉnh ta có một lưu lượng khói gió đi qua.
Khi góc mở củ ả đ ư ẽ ả
a cánh hướng gi m i thì l u lượng khói qua nó s gi m và ngược lại. Đặc
tính lưu lượng-độ mở van cánh hướng là phi tuyế ở ị
n, v trí cánh hướng gần đóng hoàn toàn
thì một sự thay đổi nhỏ củ ở
a góc m cũ ự ớ ề
ng gây ra s thay đổi l n v lư Ở
u lượng khói thoát.
vị trí cánh hướng gần mở hoàn toàn thì mộ ự
t s thay đổi lớn góc mở cũ ỉ ộ
ng ch gây ra m t sự
thay đổi nhỏ ư
đến l u lượng khói thoát.
Khi hệ ồ
g m nhiều van cánh hướng, các cánh hướng được đ ề
i u chỉnh có cùng hướng quay
và cung độ mở, khi đ ệ
ó đặc tính quan h giữa lưu lượng – độ mở ế
van cánh hướng tuy n tính
hơn so với việc chỉ dùng một van cánh hướng.
Để i i
đ ều khiển lưu lượng khói chính xác, mối quan hệ giữa lưu lượng khói và tín hiệu đ ều
khiể ả ế ộ ả ử
n ph i có đặc tính tuy n tính. M t phương pháp đơn gi n được s dụ ử
ng là s dụ ơ
ng c
c i
ấu đ ều khiển cánh hướng của van dựa vào khớp nối và goc quay gọi là hệ thống liên kết
góc quay. Góc quay của cánh hướng khi đó phụ thuộc vào góc quay và kích thước của liên
kết khớp nối của cơ ấ
c u.

26. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
25
Hình 2.6 : H c
ệ thống đ ề
i u khiển cánh hướng van dùng cơ ấu liên kết góc quay
Cơ cấ đ ề ể ử
u i u khi n van cánh hướng s dụ ơ đ ệ ạ ơ ệ đ ề ể
ng động c i n linh ho t h n h i u khi n
bằng khí nén (việc dừng chuyển động của pittông là khó khăn do chuyển động của pittông
do chênh lệch áp suất tạo bởi khí nén), do đó thường được sử dụ ơ ể
ng h n. Chuy n động quay
tròn của động cơ thông qua một số chuyển cơ cấ ể ể
u chuy n đổi thành chuy n động góc quay
khá thuận tiện. Ta có sơ ố
đồ kh i h th
ệ ố đ ệ đ ề ể ở ư
ng i n i u khi n độ m cánh hướng van nh sau:
Hình 2-7: Sơ ố
đồ kh i hệ thố đ ề
ng i u khiển độ mở cánh hướng van
Trong sơ đồ trên, một thiết bị đ ự ệ ữ ệ ệ đ ị
o s sai l ch gi a tín hi u đặt và tín hi u o lường v trí ,
biên độ của tín hiệu sai lệch a
được khuếch đại đến đ ề
i u khiển động cơ. Chiều quay củ động
cơ tùy thuộc vào dấu của tín hiệu sai lệch. Động cơ có 2 chế đ ề
độ i u khi u khi
ển : Đ ề
i ển
bằng tay hoặc t a 2 ch
ự động và có nút chuyển đổi giữ ế độ này.
Tín hiệu
đặt Độ ơ ơ
ng c và c
cấu đk cánh
hướng
Đ ề ể ơ
i u khi n động c
(quay trái-phải)
( - )
Tín hiệu phản hồi vị
trí cánh hướng
Cánh hướng
quạt khói

27. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
26
Hình 2-8: Vòng đ ề
i u khiển áp suất chân không buồng đốt
Khi có sự thay đổi lưu lượng không khí cấp vào lò, sai lệch tín hiệ ộ đ ề
u vào b i u chỉnh
chân không sẽ ấ ằ ộ đ ề ỉ ẽ ạ ệ đ ề ể ơ ấ đ ề ỉ
m t cân b ng, b i u ch nh s t o tín hi u i u khi n vào c c u i u ch nh
của hệ thố ắ ạ
ng các lá ch n qu t khói, làm thay đổ độ
i mở củ ắ ẫ
a các lá ch n d n đế đổ
n thay i
lưu lượng khói hút ra từ lò để duy trì áp suất âm buồng đốt ở dải cho phép. Tức là khi tăng
l i
ưu lượng gió vào lò thì bộ đ ều chỉnh chân không buồng đốt sẽ tự đ ề ỉ ở
động i u ch nh m lá
chắn để tăng lưu lượng khói hút ra và ngược lại. Bộ i
đ ều khiển ở đây thường dùng luật đ ề
i u
khiển PI.
2.3 Hệ thống đ ề
i u khi c n c bao h i
ển mứ ướ ơ
2.3.1 Cấu trúc hệ thống cấp nước
Hệ thống cấp nước có 3 phần chính :
-Hệ thống bơm nước.
-Hệ thống van, ống dẫn, vòi phun.
-Hệ thống hâm nước.
Nhiệm vụ hệ ố ấ ơ ả ạ ơ
th ng : Cung c p nước vào bao h i đảo b o quá trình t o lượng h i nước
theo yêu cầu.
Hơi nước sau khi phun vào tuabin được ngưng tụ thành nước tại bình ngưng và được đưa
trở lạ ệ ố ấ ơ
i h th ng c p nước cho bao h i. Nước cấ ơ đ ử ọ
p cho bao h i ã được x lí hóa h c để đảm
bảo chất lượng nước cấp, sau đó được hâm nóng tới g i b
ần nhiệt độ sôi rồ ơm vào bao hơi.
Hệ thống các ống dẫn, vòi phun nối liền các hệ thố ấ ệ ố
ng c p nước, h th ng hâm nước, van và
bơm với bao hơi.
Quạt khói
Buồng
đốt
Bộ đk cánh
hướng quạt khói
Cánh hướng quạt khói
Cánh hướng quạt gió
Tín hiệu áp suất
Lưu lượng gió
Lưu
lượng
khói
SP ( - )
Bộ ĐK quạt
khói
Lưu lượng khói

28. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
27
Hình 2-9 : Hệ thống lọc khí, hâm nước và bơm nước cấp
Trong hệ thống trên, nước từ bộ ư ơ ộ ậ ọ ủ ộ
ng ng h i được đưa vào b ph n l c khí c a b hâm
nước, sau đó được ch a b
ứa trong bình chứa củ ộ hâm nước. Bình chứa này nối với đầu vào
của bơm nước cấp, đầu ra của bơm nước cấp nối với hệ vòi phun nước cấp.Tại đầu ra của
bơm nước cấp có đường nước hồi tiếp được đưa về bình chứa, trên đường nước này có đặt
van đ ề
i u khiển hay van đóng cắt ( van hồi tiếp ).Giữa bơm và hệ vòi phun nước vào lò hơi
có van đ ề
i u chỉnh và van kiểm tra. Van kiểm tra sẽ đảm bảo áp lực nước để dòng nước
không thể quay ngược lại từ hệ ề
vòi phun v bơ ấ ớ
m c p.V i hệ thống có nhiều bơm cấp, van
kiểm tra có thể bị khóa ở những bơm ngừng hoạt động. Đường nước phản hồi về bình chứa
của bộ hâm nướ ườ
c th ng có lưu lượng nước nhỏ, khoảng 15-20% lưu lượng đầu ra của
bơm. Dòng nước này đảm bảo an toàn nhiệt cho bơm.
2.3.2 Quá trình hâm nước và khử khí
Trước khi đưa nước vào bao hơ ấ ả
i nước c p ph i t
được nâng nhiệ độ lên tới một nhiệt độ
nhất định tại bình hâm nước, ở đây dùng nhiệt năng của hơi nước để nâng nhiệt độ lên, quá
trình hâm nước này giúp cho quá trình khử khí trong nước thêm hiệu quả. Trong bình nước
có giàn ống hình ruột gà dẫn hơi qua tương tự như ấ
c u t o c
ạ ủ ấ đ
a m un đ ệ
i n.
Nước trước khi vào bộ khử khí thường chứa các khí như CO,O2…phả ọ đ
i được l c i để tránh
tạo thành axit gây hư mòn kim loại, làm hư hỏ ố ẫ ứ ạ ộ
ng các đường ng d n, bình ch a…T i b

29. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
28
lọc khí, nước được hâm nóng tới nhiệt độ sôi và các chất khí trong nước bốc lên trên, được
l i
ọc đi và thoát ra ngoài khí quyển qua ống dẫn khí. Do nước c
đượ đun nóng tới đ ểm sôi
nên t o ra m o ra m
ạ ột hỗn h p n
ợ ước và hơi, tạ ột áp suất trong bình chứa, áp suất này lớn hơn
áp suất khí quyển nên các chất khí sẽ bị ể ố ẫ ư ậ
đẩy ra ngoài khí quy n qua ng d n khí. Nh v y,
quá trình hâm nước và lọc khí có tác dụng cân bằ ọ ấ
ng hóa h c cho nước c p.
Để đảm bảo nước cấp có thể vào trong bao hơi, áp suất của hệ thống cấp nước phải cao
hơn áp suất trong bao hơi. Hệ ố đ ề ỉ ấ ả đ ề ể ư
th ng i u ch nh nước c p ph i i u khi n l u lượ ướ
ng n c và
áp suất sao cho tạo đượ độ
c chênh áp đủ lớ ữ ấ ơ ự ủ
n gi a áp su t trong bao h i và áp l c c a bơm
cấp.
2.3.3 Quá trình l ư ơ
u thông nước trong bao h i
Khi lưu l ng h
ượ ơi tăng, tỉ lệ ơ ủ ỗ ợ ơ ố đ
bong bóng h i c a h n h p nước và h i trong ng nước i
lên tăng nhanh do sự gia tăng nhiệt lượng truyền cho nước đ ứ
áp ng lượng hơi tăng và
ngược lại.
Ta có sơ đồ lư ơ ể ệ ẽ ố
u thông nước trong bao h i được th hi n qua hình v 2-9. Nước có kh i
lượng riêng lớn hơn khối lượng riêng củ ỗ ợ ơ đ đ ố
a h n h p h i và nước, do ó nước i xu ng còn
hỗn hợp hơi và nước đi lên, trong hỗn hợp hơi và nước có các bong bóng hơi bốc lên trên
qua ống dẫn hơi sang bộ quá nhiệt, lượng nước còn lại tiếp tục được đưa trở lạ ố ẫ
i ng d n
nước xuống tiếp tục quá trình sinh hơi.
Hình 2.10: Sơ ư
đồ l u thông nước trong bao hơi

30. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
29
Mức nước trong bao hơi được xác định bởi lượng nước chứa trong bao hơi, nhưng
những bọt nước có trong bao hơi chưa kịp thoát lên ố ẫ ơ ự ơ
ng d n h i làm cho m c nước bao h i
khó xác định chính xác. Để đáp ứng sự thay đổi nhu cầu c u l
ủa tải, khi lư ượng hơi thay đổi
t i
ăng lên, nhưng lượng hơi sinh ra chưa đáp ứng kịp làm áp suất trong bao hơi giảm, đ ều
này làm tăng kích thước các hạt bong bóng dẫ ứ
n đến m c nước trong bao hơi dâng lên, làm
khó xác định lượng nước chính xác trong bao hơi.
Trong bao hơi có xảy ra hiện tượng sôi bồng: do chất lượng nhiên liệu cháy không ổn
đị đề
nh, khói cháy không u, gây sai lệ ể
ch hướng thoát, có th truyề ệ ả ớ
n nhi t nh hưởng t i các
đườ đườ
ng nước xuố ấ ệ ọ ơ
ng làm cho xu t hi n các b t h i trong ng nước xuống, các bọ ơ
t h i này
bốc ngược trở lạ ứ
i khoang ch a gây lên hiệ ứ ả ơ ọ
n tượng m c nước gi trong bao h i,hay còn g i
là hi i, m
ện tượng sôi bồng trong bao hơ ức nước đo được l c n
ớn hơn mứ ước thực tế trong
bao hơi, gây sai lệ đ
ch iều khiển.
Ngược lại, khi lưu lượng h ng yêu c
ơi giả đ ứ
m áp ầu t u l
ải, lư ượng hơi ra khỏi bao hơi
giảm làm áp suất hơi trong bao hơi tăng lên tăng áp lực làm giảm kích thước các bong bóng
hơi, đồng thời tỉ lệ ơ ỗ ợ ơ
bong bóng h i trong h n h p h i và nước đ ả ố đ ề
i lên gi m xu ng, i u này
dẫn đến mức nước trong bao hơi giảm tức thời gọi là hiện tượng co lại của nước.
Để đảm bảo mức nước trong bao hơi không đổi, thì lưu lượng nước cấp cũng phải thay
đổ đổ
i để đáp ứng sự thay i của lưu lượng hơi ra trong bao hơi.
Hình 2-11: Chế đ ề
độ i u khiển cấp nước khi có hiện tượng sôi bồng và co lại
Do có hiện tượng sôi bồng và co lại trong bao hơi, khi đ ề
i u khi u l ng n
ển lư ượ ước cấp
cho bao hơ ứ
i, ng với mỗi sự thay đổi của lưu lượng hơi ra, lưu lượng nước sẽ thay đổi trễ
sau một khoảng thời gian trễ, khi đó hiện tượng sôi bồng và co lại của n c h
ướ ầ ư đ ế
u nh ã h t,

31. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
30
mức nước trong bao hơi trở lạ đ đ ể ầ ấ
i úng i m đặt yêu c u. Theo cách này, dòng nước c p
không thay đổi tức thì mà thay đổi từ từ ả ầ ứ ứ đ
và gi m d n đến m c m c nước ã đặt trước. Nếu
mức nước hoặc lư ơ
u lượng h i thay đổi đột ngột mộ ớ ộ đ ề ể ả
t lượng l n thì b i u khi n ph i tác
độ đổ
ng ngay để thay i lưu lượng nướ ướ
c cấ đ ề ứ
p, i u này làm m c n c dị ơ đ ể
ch xa h n i m đặt
đ ề ể đ ớ ừ ừ ở ề đ ể
i u khi n, sau ó m i t t tr v i m đặt.
2.3.4 Hệ thố đ ề
ng i u khiể ấ
n nước c p
Hệ thống nh
đ ề
i u khiển nước cấp phải đảm bảo những yêu cầu nhất đị để có thể duy trì ổn
định được mối quan h i và l
ệ gi u l ng h
ữa lư ượ ơ ưu lượng nước đả độ
m bả ạ
o quá trình ho t ng
của lò, nhữ ầ ơ ả đ
ng yêu c u c b n ó là:
- Đ ề
i u khiển mức nước ngang bằng với điểm đặt.
- Giảm thiểu tương tác hệ thống đ ề
i u khiển cháy.
- Thay đổi mức nước bám nhanh theo sự ủ ả
thay đổi c a t i.
- Cân bằng l ng n
ượng hơi ra và lượ ước cấp vào bao hơi.
- Bù thay đổi áp suất nước cấp không đảo lộn tuần hoàn nước và dịch đ ể
i m đặt.
Để có thể đáp ứng được hầu hết các yêu cầu trên người ta thường dùng bộ đ ề
i u khiển 2
tín hiệu : tín hiệ đ
u o mức nước và tín hiệ đ
u o lưu lượng hơ Ở đ
i. ây bỏ qua nh h ng c
ả ưở ủa
áp suất nước cấp đến mố ệ ư ơ ư ấ
i quan h l u lượng h i và l u lượ ướ
ng n c c p.
Để chất lượng n
đ ề
i u khiển là tốt nhất, đối tượng đ ề
i u khiể ở đây là van đ ề
i u khiển có đặc
tính tín hiệ ư
u-l u lượng là tuyến tính.
Hình 2.12: Sơ đ ề
đồ i u khiển mực nước bao hơi
Bộ đ ề
i u khiển được dùng ở đây là bộ đ ề
i u khiển tỉ lệ ệ ả ồ ứ
P, tín hi u ph n h i là m c nước
bao hơi. Đặc tính của van đ ề
i u khiển c ng n
ũng như ư
l u lượ ước cấp là tuyế ệ ố
n tính. H th ng
Hơi
Tín hiệu mức nước
Bao
hơi
B i
ộ đ ều
khiển mức
nước
Van nước cấp
Tín hiệu lưu lượng hơi
Nước
SP
( - )

32. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
31
đ ề ỉ ư ấ ứ ơ
i u ch nh l u lượ ướ
ng n c c p sao cho m c nước trong bao h i luôn ngang bằng vớ đ ể
i i m
đặt SP.
Hình 2-13: Đặc tính đ ề
i u khiển
Khí lưu lượng hơi tăng lên, tín hiệ đ ề
u i u khiển được gửi về bộ đ ề ể ầ ă
i u khi n yêu c u t ng
l i
ưu lượng nước cấp, do có sự phối hợp với tín hiệu mức nước trong bao hơi nên lệnh đ ều
khiển tăng nước cấp chỉ được thực hiệ ứ
n khi m c nước trong bao hơi thấp hơn đ ể
i m đặt.
Tương t ng h
ự đối với khi lưu lượ ơi giả đ
m i. Như vậ ự ư ơ
y, khi có s thay đổi l u lượng h i gây
ra hiện tượng sôi bồng hay co lại thì tác động đ ề
i u khiển ch c hi
ỉ thự ện sau khi có sự thay
đổ đổ
i mứ ứ ớ ự
c nướ ươ
c t ng ng v i s thay i lưu lượng hơi.
Giả sử lư ơ ằ ả ứ ớ ộ
u lượng h i n m trong d i 0-100% tương ng v i 0-255 T/h. B đ ề ể ử
i u khi n s
dụng luật tỉ lệ ệ
có h số KP= 0,85. Van đ ề
i u khiển mở lớ ấ ứ ớ ư
n nh t tương ng v i l u lượng
nước 300 T/h và lưu lượng dòng nước thay đổi tuyến tính tương ứng 0-100% . Nếu lưu
lượng hơi là 255 T/h tương ứng với 100% tín hiệu ph n h u s
ả ồi, tín hiệ ẽ được nhân với hệ ố
s
KP=0,85 trước khi đưa vào tác động đ ề
i u khiển van, do đó van sẽ được mở tương ứng 85%
lưu lượng nước lớn nhất, như vậ ư ấ ứ
y ta có l u lượ ướ
ng n c c p tương ng qua van là : KP x
300 = 0,85 x 300 = 255 T/h, lưu lượng n ng v
ước cấp này cân bằ ới lưu lương hơi, đảm bảo
mức nước trong bao hơi ổn định.
2.4 Hệ thố đ ề ể
ng i u khi n hơi
2.4.1 Các thông số ủ
c a hệ đ ề
i u khiể ơ
n h i
Hơi nước là môi chất truyền năng lượng, trước khi đến tuabin phải đảm bảo được những
yêu cầu cần thiết để đảm bảo hiệu suất lò được tố đ
i a, đặc biệt là nhiệt độ, áp suất và lưu
lượng.
a ) Nhiệt độ

33. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
32
Nhiệt độ hơi quá nhiệt là một thông số quan trọng, thông số này cần được đ ề
i u chỉnh giữ
ổ ạ ọ ị
n định t i m i giá tr tại mọ ị
i giá tr tải. Nhiệt độ hơi quá nhiệt được duy trì ở mộ ị
t giá tr
cố định nhằm tiết kiệm năng lượng, tránh gây hư hạ ố ề ệ
i đường ng do dao động v nhi t và
tránh tổn thất nhi t n
ệ ă ự
ng do có s trao đổi nhiệt giữa hơi và đường ố ẫ ơ ơ
ng d n h i. H i bão
hòa sau khi ra khỏi bao hơi có nhiệt độ không ổn định do nhiều nguyên nhân như sự thay
đổi tả ủ ự ế ủ
i c a lò, s bi n đổi c a bề ặ ề ệ
m t truy n nhi t…
Mặt khác hơi dẫn đến tuabin phải đảm bảo khô tránh những hạt nước nhỏ liti gây rỗ
tuabin. Trước khi vào tuabin để giữ nhiệt độ hơi quá nhiệ ổ
t n định người ta tă ệ
ng nhi t độ
hơi bão hòa lên (khoảng 5410C ) rồi dùng phương pháp phun nước giảm ôn hay thay đổi
nhiệt độ khói để làm giảm nhiệt độ hơ ệ
i quá nhi t. Hơ ệ đ ề ỉ ổ ở
i quá nhi t được i u ch nh n định
khoảng 538 0C trước khi vào tuabin.
b ) Áp suất
Áp suất cũng là thông số quan tr ng c
ọng, cũ ầ ữ ổ ớ
n được gi n định v i mọi giá trị của tải.
Áp suất và lưu lượng hơi có mối quan hệ qua lại chặt chẽ vớ ư ơ ă
i nhau, khi l u lượng h i t ng
(hơi tiêu thụ) thì áp suất hơi sẽ giảm do hơi từ bao hơi chưa cung cấp kịp cho sự thay đổi
của yêu cầu hơi. Vì vậy sự thay đổi áp suất hơi khi có yêu cầu thay đổi tải lò còn dùng làm
tín hiệ ầ
u để tính toán yêu c u nhiên liệu.
Khi áp suấ ổ
t n định tức là khi lượ ượ
ng hơ ụ
i tiêu th và l ng hơ ằ
i sinh ra cân b ng nhau, áp
suất hơi giảm tức là hơi tiêu thụ tă ả ă ệ
ng lên, ph i t ng thêm nhiên li u để tă ả ơ
ng s n lượng h i.
Ngược lại, khi áp suất hơi tăng lên tức là hơi tiêu thụ đ
ít i, ta phải giảm bớt nhiên liệu để
giảm sản lượng hơi cho phù hợp yêu cầu tải.
c ) Lưu lượng
Lưu lượng hơi là thông số thay đổi theo sự thay đổi giá trị củ ả ư ơ
a t i. L u lượng h i đến
tuabin tỉ ệ ậ ớ
l thu n v i công sinh ra của tuabin và công suất máy phát đ ệ
i n.
Lưu lượng hơi QS được tính như sau :
. .
s
Q k P P
= ∆
Trong đó : P – Áp suấ ủ
t đầu vào c a tuabin (P = Pin)
P
∆ - Độ chênh lệch áp suất đầu vào và đầu ra
in out
P P P
∆ = −
(Pout = 0 :Áp suất bình ngưng cuối tuabin)

34. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
33
Vậy
( )
2
s in
Q K P
=
.
s in
Q K P
=
Công suất phát ra tỉ l v
ệ ới lưu lượng hơi :
'
. s
MW k Q
:
Người ta đ ề
i u chỉnh lưu lượng hơi bằng cách đ ề
i u chỉnh nhiên liệu đầu vào (than và gió)
cung c ng l i vào tuabin.
ấp cho quá trình cháy trong buồ ửa và đ ề
i u chỉnh cả van hơ Để có
được lư ơ
u lượng h i phù hợp v u t
ới yêu cầ ải thì phải cung cấp đủ nhiệt năng để hóa hơi
n i
ước trong bao hơi, do đó phải đ ều khiển lượng nhiên liệu cấp cho quá trình cháy sinh
nhiệt năng, đồng thời cũng phả đ ề
i i u khiển gió cấp cho quá trình cháy để đạt hiệu suất cháy
tối đa.
Ba thông số nhiệt độ, áp suất và lưu lượng có sự liên quan mật thiết vớ ỗ ự
i nhau, m i s
thay đổi của đại lượng này luôn tác động tới các đại lượng khác. Tuy nhiên, riêng nhiệt độ
hơi thường được đưa lên cao hơn so với nhiệt độ yêu cầu sau đó mới được đ ề ể ả
i u khi n gi m
xuống nhiệt độ yêu cầu. Do đó người ta thường tách riêng đ ề
i u khiển nhiệt độ độc lập. Như
vậy hệ thống đ ề
i u khiển hơi sẽ có 2 hệ đ ề
i u khiển :
Hệ đ ề
i u khiển nhiệt độ
Hệ đ ề
i u khiển áp suất-lưu lượng
2.4.2 Đ ề ể
i u khi n áp su ấ ư ơ
t và l u lượng h i
Áp suất và lưu lượng hơi có mối quan hệ mậ ế ớ ư ơ
t thi t v i nhau, khi l u lượng h i vào
tuabin tăng lên thì áp suất hơ ả ố ơ ừ ơ
i gi m xu ng do h i sinh ra t bao h i chư đ
a áp ứng kịp và
ngược lại. Nế ệ ấ ư ơ ệ
u nhi t độ không đổi, áp su t và l u lượng h i là hai đại lượng đại di n cho
công suất phát ra ở đầu ra lò hơi.
Với mọi giá trị ầ ủ ả ấ ơ ả
yêu c u c a t i thì áp su t h i ph i được đ ề
i u chỉnh ở giá trị không đổi,
nh n
ưng lưu lượng thì thay đổi phụ thuộc công suất tải yêu cầu. Để i
đ ều khiể được áp suất
và lưu l u khi
ượng ta đ ề
i ển tới yêu cầu nhiên liệu. Ta có đồ thị bi u di
ể ễn mối quan hệ giữa
áp suất hơi, lưu lượng hơi, lư ệ
u lượng nhiên li u và gió :

35. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
34
Hình 2-14: Đồ thị ố
m i quan hệ ự
s thay đổi của tỉ ệ
l
áp suất hơi, tỉ ệ ư
l l u lượng hơi và yêu cầu nhiên liệu
Trong đồ thị trên, áp suất hơi trong dả ứ ớ ủ ệ
i 0-300 psig tương ng v i 0-100% c a tín hi u ra.
Khi tải tăng, áp suất giảm 10psig ( 3,3% dải 0-300 psig ), tương ứng l ng h
ưu lượ ơi tăng lên
10% thì yêu cầu nhiên liệu tăng thêm 9%. Tuy nhiên nhiệ ủ
t độ c a hơi không chỉ phụ thuộc
vào nhiệt năng thu được từ quá trình cháy trong lò mà còn phụ thuộc vào nhiệ ủ
t độ c a nước
cấp và nhiệt năng tích trữ trong các thiết bị của lò. Khi lư ơ ă ệ
u lượng h i t ng thì lượng nhi t
năng tích trữ này do truyền nhiệt cho một lượng hơi lớn hơn nên sẽ bị giảm nhanh, làm ảnh
hưởng tới chất lượng hơi về sau. Vì vậ ỉ ệ ầ ệ ầ ả
y t l yêu c u nhiên li u ban đầu c n ph i lớ ơ ỉ
n h n t
lệ yêu cầu khi lò hoạt động ổn nh
đị để bù nhiệt năng tích trữ ắ
. Để rút ng n quá trình này thì
tỉ lệ ầ ệ ầ đ ề ỉ ă đ ớ ả ố
yêu c u nhiên li u ban đầu c n i u ch nh t ng lên 11,25% sau ó m i gi m xu ng giá
trị ổn định tăng 9% so với giá trị ban đầu.
Do yêu cầ đ ề
u i u khiển giữ áp suất hơi không đổi và lưu lượng hơi thay đổi theo tải của
máy phát nên trong cấu trúc hệ đ ề
i u khi u l
ển, lư ượng hơ đ
i óng vai trò như một đại lượng
nhiễu phụ ả
t i.
Hình 2-15: Hệ đ ề
i u khiển áp suất - lưu lượng hơi
Hơi
Tín hiệu áp suất
Bao
hơi
B i
ộ đ ều
khiển
Van nhiên liệu
Tín hiệu lưu lượng hơi
SP
( - )
Buồng
đốt
Quạt gió

36. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
35
Trong các hệ thố ả
ng đơn gi n, các bộ đ ề
i u khiển mạch vòng kín thường sử ụ
d ng luật đ ề
i u
khiển tỉ lệ ỉ
(P) hay t lệ ộ đ ề ể ậ ệ
tích phân (PI). B i u khi n nh n các tín hi u là áp suất hơi quá
nhiệt, tín hiệu đặt (áp suấ ệ ễ ư ủ ơ ấ
t đặt) và tín hi u nhi u là l u lượng c a h i c p cho tuabin.
Đối tượng đ ề
i u khiển ở đây là van đ ề
i u chỉnh cấp nhiên liệu (than) và quạt gió để cung
cấp oxi cho quá trình cháy. Quá trình cháy sinh nhiệt năng làm hóa hơi nước trong bao hơi,
h i
ệ đ ều khiển đảm bảo lượng hơi sinh ra bằng lượng hơi tiêu thụ để ổn định áp suất hơi.
2.4.3 Hệ đ ề
i u khiển nhiệ ơ
t độ h i
Nhiệt độ hơ ệ ể
i quá nhi t có th bị thay đổi do nhiều nguyên nhân, trong đó các nguyên
nhân chính là :
- Phụ ả
t i lò thay đổi
- Sự dao động áp suất trong đường hơi chung
- Chất lượng nhiên liệu thay đổi
- Nhiệt độ nước cấp thay đổi
- Sự thay đổi hệ ố
s không khí thừa
- Sự bám xỉ dãy pheston
Hơi bão hòa sau khi ra khỏi bao hơi sẽ được đưa tới các bộ gia nhiệt để nâng nhiệt độ lên
cao (khoảng 5410
C ) để trở thành hơi quá nhiệt. Nhiệt độ hơ ệ
i quá nhi t là một thông số rất
quan trọng của lò hơi, luôn được đ ề
i u chỉ ổ
nh n định ở một giá trị vớ ọ ự ủ
i m i s thay đổi c a
phụ tả ệ
i. Nhi t độ hơ ệ đ ề ỉ ổ ỉ ả ầ ề
i quá nhi t được i u ch nh n định không ch để đảm b o yêu c u v
hơi trước khi đến tuabin sinh công, còn có tác dụng tránh sự giãn nở hay co lại của các vật
liệu bằng kim loại của lò hơi, nâng cao hiệu quả chuyển đổi nhiệt năng thành cơ năng.
Nhiệt truyền cho hơi bão hòa để trở thành hơi quá nhiệt bằng phương pháp bức xạ hay
bằng đối lưu. Đối với quá nhiệ ứ ạ ệ
t do b c x thì nhi t độ hơi tă ư ơ ả
ng khi l u lượng h i ra gi m,
ngược lại đố đố
i vớ ệ
i quá nhi t do i lư ệ ề
u nhi t truy n sẽ ă ư
t ng lên khi l u lượng hơi ra tăng.
Hình 2-16: Đặc tính nhiệ ơ
t độ h i quá nhiệt

37. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
36
Trong quá trình hoạt động của lò hơi, tải lò luôn thay đổi và để đáp ứng thì lưu lượng hơi
ra cũng thay đổi theo. Từ ị ấ ế ỉ ề ệ
đồ th đặc tính trên ta th y n u ch truy n nhi t cho hơi bằng một
trong hai hình thức b c x
ứ ạ hoặc đối lưu thì lượng nhiệt năng thay đổi theo sự thay đổi của
lượng hơi là rất lớn, không đảm bảo yêu cầu hơi, do đó bộ ệ ề ệ
quá nhi t thường truy n nhi t
cho hơ ằ ả ứ ứ
i b ng c 2 hình th c b c xạ ư đ ứ ớ ộ
và đối l u, khi ó ta có đường đặc tính ng v i b quá
nhiệt hỗn hợp như ẽ
hình v 2-15 (nhiệt độ hơi quá nhiệt thay đổi nhỏ khi lưu lượng hơi thay
đổ đơ
i lớ đ ề ầ
n), i u này góp ph n làm n giả ộ đ ề ể
n hóa b i u khi n nhiệt độ hơi quá nhiệ ử
t,kh bỏ
được ả ủ
nh hưởng c a phụ ả
t i đến nhiệt độ hơ ệ
i quá nhi t.
Để i i
đ ều khiển nhiệt độ hơi quá nhiệt thường có 2 phương pháp :đ ều chỉnh trao đổi nhiệt
giữa khói cháy và hơi, đ ề
i u chỉnh van phun nước giảm ôn.
Đ ề
i u chỉnh trao đổi nhiệt giữa khói cháy và hơi : Trong phương pháp này góc đặt của vòi
đố đổ đế đổ
t được thay i, dẫn n thay i nhiệt hấp thụ trong lò hơi, nhiệt i
độ khói cháy thay đổ
và sự trao đổi nhiệt giữa khói và hơi cũng thay đổi. Ngoài ra có thể đ ề
i u chỉnh nhiệt độ hơi
quá nhiệt bằng cách đ ề
i u khiển các cánh hướng đi tắt của khói, khi mở thêm cánh hướng thì
lượng khói trao đổi nhiệt với hơi giả ả ệ ơ ệ ạ
m làm gi m nhi t độ h i quá nhi t và ngược l i.
Đ ề
i u chỉnh van phun nướ ướ ướ
c giảm ôn: Van phun n c giả ố
m ôn được b trí tr c bộ quá
nhiệt. Nước dạ ự ế ơ ệ ố ơ
ng sương mù được phun tr c ti p vào h i quá nhi t và b c thành h i, làm
giảm nhiệt độ hơ ệ ậ ố ả ệ
i quá nhi t. V y khi mu n gi m nhi t độ hơ ệ ở
i quá nhi t thì m thêm van
phun nước giảm ôn để tăng lượng nước vào hơi.
Trong thực tế, nếu không đ ề
i u chỉnh nhiệt độ hơ ệ
i quá nhi t thì nhiệt độ hơi quá nhiệt sẽ
lớn hơn so với yêu cầ đ ộ ả ả ệ ơ
u, do ó ta thường dùng các b gi m ôn để làm gi m nhi t độ h i quá
nhiệt xuống đến nhiệt độ yêu cầu.
Hình 2-17: Hệ đ ề
i u khiển nhiệ ơ
t độ h i quá nhiệt
Đối tượng n
đ ề
i u khiể ở đây là van phun nước giảm ôn. Vì lò hơi dùng cả 2 bộ quá nhiệt
bức xạ và đối lưu kết hợp nên ta coi như ảnh hưởng của phụ tả ư ơ
i, hay l u lượng h i đến
B i
ộ đ ều
khiển
van
Bộ quá
nhiệt
Van phun nước giảm ôn
SP
( - )
Nhiệt độ hơi q á nhiệt

38. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
37
nhiệt độ hơ ệ đ ể ể ệ ố đ ề ể ộ đ ề
i quá nhi t là không áng k , ta có th dùng h th ng i u khi n m t vòng i u
chỉnh nhiệt độ.
Đ ể
i m đặt (SP- set point) ở đây là nhiệt độ hơ ệ
i quá nhi t yêu cầ ộ đ ề ể ậ
u, b i u khi n nh n các
tín hiệu là nhiệt độ đặt và nhiệt độ hơ ệ ự ế
i quá nhi t th c t vào tuabin, tín hiệu ra đư đế
a n cơ
cấu chấ ả đ ề ỉ ệ
p hành là van phun nước gi m ôn để i u ch nh nhi t độ hơ ệ ằ ớ
i quá nhi t b ng v i
nhiệt độ i
đ ểm đặt.

39. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
38
Hình 2-18 : Sơ ổ
đồ t ng hợp hệ đ ề
i u khiển lò hơi
Buồng
đốt
Bao
hơi
Bộ
quá
nhiệt
Van nhiên liệu
BĐK
BĐK
BĐK
To
hơi
qn đặt
( - )
( - )
M
( -
Áp suất buồng
đốt đặt
( - )
BĐK
BĐK
Cánh hướng
quạt khói
Tín hiệu áp suất
buồng đốt
Áp suất,
nhi ng
ệt nă ( - )
Cánh hướng
quạt gió
Lưu lượng gió
Lưu
lượng
khói
ra
Van cấp
To
hơi qn
Van phun nước
giảm ôn
Nước
Lưu lượng
hơi qn
Tín hiệ ứ
u m c nước
Van cấp nước
Nước
Áp suất,
nhiệt năng
Lưu lượng
hơi qn
Áp suất hơi qn
Áp suất hơi qn
Q Hơi
bh
Áp suất hơi qn
BĐK
Quạt khói

40. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
39
CHƯƠNG 3. MÔ PHỎNG LÒ HƠI
3.1 Các phương trình cân bằng củ ơ
a lò h i
3.1.1 Phương trình cân bằ ố
ng kh i lượng
Hình 3-1 : Sơ ư
đồ l u thông nước trong bao hơi
Biến thiên về kh n n
ối lượng các thành phầ ước và hơi bão hòa trong bao hơi bằng chênh
lệch giữa lượng nước cấp vào và lượng hơi bão hòa đưa ra khỏi bao hơi
Phương trình cân bằng :
( )
g
SC
f
w s
d M M M
m m
dt
+ +
= −
& &
(3.1)
Trong đó :
f
M
(kg) – khối lượng nước trong bao hơi
SC
M (kg) – khối lượng nước chứa trong các đường ống sinh hơi
g
M
(kg) – khối lượng hơi bão hòa
w
m
&
(kg/s) – tốc độ cấp nước vào bao hơi

41. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
40
s
m
&
(kg/s) – tốc độ của hơi bão hòa ra khỏi bao hơi
3.1.2 Phương trình cân bằ ể
ng th tích
Thể tích của bao hơi sẽ bao gồm phần thể tích chứa nước và phần thể tích chứa hơi bão
hòa.
Phương trình cân bằng :
( )
f SC f g g
M M v M v V
+ + =
(3.2)
Trong đó
f
M
(kg) - khối lượng nước trong bao hơi
SC
M (kg) - khối lượng nước chứa trong các đường ống sinh hơi
g
M
(kg) - khối lượng hơi bão hòa
f
v
(l/kg) - hệ ố
s thể tích của nước
g
v
(l/kg) - hệ ố
s thể tích của hơi bão hòa
V (l) - thể tích của bao hơi và đường ống sinh hơi
3.1.3 Phương trình cân bằ ă
ng n ng lượng
Biến thiên của năng lượng tích chứa trong bao hơi (năng lượng của n a h
ước, củ ơi bão
hòa ) sẽ cân bằng với chênh lệch gi a nhi
ữ ệt năng h p th
ấ ụ, năng lượng trong nước cấp đầu
vào và năng lượng trong phần hơi bão hòa đi ra ngoài.
Phương trình cân bằng :
'
'
w w
144
( )
2
f r
f f SC g g D r r r f s g
h h
d V
M h M M h P Q m h m m h m h
dt J
⎛ ⎞
+
+ + − = + − − −
⎜ ⎟
⎜ ⎟
⎝ ⎠
& & & & &
(3.3)
Trong đó
f
h
(J/kg) – entanpi của nước trong bao hơi
'
r
h (J/kg) – entanpi của nước trong đường ống sinh hơi
g
h
(J/kg) – entanpi của hơi bão hòa
r
m
&
(kg/s) – tố ủ
c độ c a nước đi vào đường ống sinh hơi
PD (psi) – áp suất hơi trong bao hơi

42. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
41
w
Q
&
(J) – nhiệt trao đổi giữa thành đường ống sinh hơi và nước trong đó
3.2 Mô hình hóa lò hơi cho bài toán đ ề
i u chỉ ổ ấ
nh n định áp su t
3.2.1 Mô hình hóa bộ ậ
ph n đốt nhiên liệu
Hỗn hợp nhiên liệu được đưa vào buồng đốt thông qua van cung cấp, nhiệt sinh ra từ quá
trình cháy của hỗ ợ ẽ ấ ụ ệ ố ố ơ ồ
n h p s được h p th vào h th ng ng sinh h i đặt bên trong bu ng đốt.
Hình 3-2: Minh họa b ph
ộ ận đốt nhiên liệu của lò hơi
Coi bộ phận đốt nhiên liệu là một đối tượng với :
+ Đầu vào : phần trăm độ mở ệ
van nhiên li u ( s
∆ )
+ Đầu ra : nhiệt lượng sinh ra từ quá trình cháy (
*
q )
Hình 3-3 : Sơ đồ khối minh họa mô hình buồng đốt.
a. Mô hình hóa phần tử van cung cấp nhiên liệu :
Van cấp nhiên liệu được mô hình hóa là khâu quán tính bậc nhất có trễ:
1
( )
1
vs
v
v
G s e
T s
τ
−
=
+ (3.4)
Trong đó :
v
T - Hằng số thời gian của van, c tr
đặ ưng cho độ quán tính khi làm việc của van
v
τ - Hằng số thời gian trễ ủ
c a van, đặc trưng cho độ trễ ệ ủ
khi làm vi c c a van

43. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
42
( v
τ củ ạ đ ệ ử ử
a các lo i van i n t ,s dụ ệ đ ề ể đ ệ ỏ
ng tín hi u i u khi n i n thường nh hơ ề
n nhi u so
với những loạ ặ ủ ự ố
i van khí nén ho c van th y l c,2 thông s v
τ và v
T có giá trị ả ừ
trong kho ng t
vài chục mili giây cho đến vài giây)
Đối tượng van cấp nhiên liệu có đầu vào là phần trăm độ m c
ở ủ ệ
a van (kí hi u là s
∆ ) . s
∆
nh ng
ận các giá trị từ 0-100% (hay 0-1). Đầu ra của mô hình là giá trị chuẩn hóa của lưu lượ
nhiên liệ ồ
u đưa vào bu ng cháy (kí hiệu là
*
f ), được xác định như sau :
*
0
F
f
F
=
(3.5)
Trong đó :
F - giá trị ư
l u l ng v
ượng nhiên liệu ứ ớ ở
i độ m van s
∆
F0 - giá trị ư
l u lượng nhiên liệ ứ
u ng vớ ở
i độ m van 100%
b. Mô hình hóa quá trình cháy nhiên liệu :
Quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong buồ ộ ả ệ
ng đốt là m t quá trình s n sinh nhi t
lượng, quá trình này có độ trễ và độ quán tính khá lớn
Mô hình toán học của quá trình cháy là mộ ậ ấ ễ
t khâu quán tính b c nh t có tr :
1
( )
1
fs
f
f
G s e
T s
τ
−
=
+
(3.6)
Trong đó :
f
T
- Hằng số thời gian của quá trình cháy, đặc trưng cho độ quán tính của quá
trình cháy
f
τ
- Hằng số thời gian trễ, đặc trưng cho độ trễ ủ
c a quá trình cháy
Mô hình quá trình cháy nhiên liệu có đầu vào là giá trị chuẩn hóa lưu lượng nhiên liệu
đưa vào buồng đốt
*
f , đầu ra là giá trị chuẩn hóa nhiệt lượng sinh ra từ quá trình cháy
(kí hiệu là
*
q ),
*
q được xác định như sau :
*
0
Q
q
Q
=
(3.7)
Trong đó :

44. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
43
Q - Nhiệt lượng sinh ra tương ứng với lưu lượng nhiên liệu F
0
Q - Nhiệt lượng sinh ra tương ứng với lưu lượng nhiên liệu F0
c. Tổng hợp mô hình hóa bộ phận đốt nhiên liệu :
Từ việc mô hình hóa van cấp nhiên liệu và quá trình cháy trong buồng đốt, ta có hàm
truyề ủ ộ ậ ệ
n đạt c a mô hình hóa b ph n đốt nhiên li u :
( ) ( ). ( )
v
vf f
G s G s G s
=
1 1
( )
1 1
f
v
s
s
vf
v f
G s e e
T s T s
τ
τ −
−
=
+ +
)
(
1
( )
( 1)( 1)
v f s
vf
v f
G s e
T s T s
τ τ
+
−
=
+ +
(3.8)
Trên thực tế ta có : f
T
>> v
T , f
τ
>> v
τ
Do đó suy ra
1
( )
( 1)
f s
vf
f
G s e
T s
τ
−
=
+
Với f
T
và f
τ
có giá trị trong khoảng từ vài chục giây cho đến vài trăm giây.
Vậy mô hình hóa bộ phận đốt nhiên liệu có hàm truyền
1
( )
( 1)
f s
vf
f
G s e
T s
τ
−
=
+
(3.9)
+ Đầu vào là độ mở van s
∆ , với s
∆ có giá trị 0-100% ( hay 0-1 )
+ Đầu ra là giá trị chuẩn hóa nhiệt lượng sinh ra
*
q ,
*
q có giá trị ừ
t 0-1
Hình 3-4 : Mô hình bộ phận đốt nhiên liệu
3.2.2 Mô hình hóa bao hơi
Nước từ bao hơi vào các đường ống sinh hơi, tạ đ
i ây nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình cháy
của nhiên liệu sẽ được hấp thụ qua thành ống vào trong nước. Hơi sinh ra sau đó đi trở lại
bao hơi và theo đường ống hơi đ ộ ậ
i ra ngoài đến các b ph n phía sau.

45. Luận văn thạc sĩ Nguyễn Hùng Kiên
44
a. Mô hình hóa quá trình hấp thụ nhiệt của nước trong các đường ống sinh hơi
Gọi
*
w
q
là giá trị chuẩn hóa nhiệt lượng được hấ ụ
p th qua thành ống bởi nước,
*
w
q
được xác
định theo công thức sau:
* w
w
0
Q
q
Q
=
(3.10)
Hơi ra
Nước cấp vào
Dàn ống
sinh hơi
Hinh 3-5 : Minh họa cấu trúc bao hơi
Để đơn giản hóa mô hình, ta giả sử ệ ấ ụ
nhi t lượng h p th bởi nước qua thành ống sẽ tỉ lệ
thuận với chênh lệ ệ ữ ố ư ậ ẽ
ch nhi t độ gi a thành ng và nước. Nh v y ta s có:
*
w w m w0
q K (T T )
= − (3.11)
Trong đó:
Tm - nhiệt độ thành ống.
Tw0 - nhiệ ố
t độ nước bên trong đường ng sinh hơi.
Kw - hệ số truyề ệ ừ ố
n nhi t t thành ng vào trong nước, (do giả thiế đ
t trước ó là
quá trình hấp thụ nhiệt của n c t
ướ ừ thành ống là đồng nhất nên ta có Kw là một hằng số và
được xác định theo các thông số ậ
v n hành thực t a bao h
ế ủ
c ơi)