Bộ điều khiển đầu đốt là gì? Cấu tạo, nguyên lý và ứng dụng

Bộ điều khiển đầu đốt là thiết bị quan trọng trong hệ thống đốt công nghiệp, có nhiệm vụ kiểm soát trình tự khởi động, đánh lửa, cấp nhiên liệu và giám sát ngọn lửa. Thiết bị được sử dụng cho nhiều loại đầu đốt gas, dầu và nhiên liệu kép nhằm tự động hóa quá trình vận hành và thực hiện các chức năng bảo vệ cần thiết.

Bộ điều khiển đầu đốt là gì?

Bộ điều khiển đầu đốt là thiết bị dùng để điều khiển và giám sát quá trình hoạt động của đầu đốt. Thiết bị tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến và các bộ phận liên động, sau đó điều khiển quạt, hệ thống đánh lửa, van nhiên liệu cùng các thiết bị liên quan theo trình tự đã được thiết lập.

Một trong những nhiệm vụ quan trọng của bộ điều khiển là giám sát sự hình thành và duy trì ngọn lửa. Nếu đầu đốt không bắt lửa hoặc ngọn lửa bị mất trong quá trình hoạt động, bộ điều khiển sẽ thực hiện trình tự bảo vệ như ngắt cấp nhiên liệu và đưa hệ thống về trạng thái an toàn theo thiết kế.

Bộ điều khiển đầu đốt được sử dụng phổ biến trong lò hơi, lò nung, lò sấy, lò dầu tải nhiệt và nhiều hệ thống gia nhiệt công nghiệp.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển đầu đốt

Tùy từng hãng sản xuất, model và loại đầu đốt mà cấu tạo, chức năng của bộ điều khiển có thể khác nhau. Tuy nhiên, thiết bị thường bao gồm bộ xử lý trung tâm cùng các đầu vào, đầu ra để kết nối với những thành phần của hệ thống đốt.

Cấu tạo cơ bản

Một bộ điều khiển đầu đốt thường có các thành phần và kết nối cơ bản như:

• Bộ xử lý và mạch điều khiển trung tâm.

• Ngõ vào nhận tín hiệu yêu cầu khởi động.

• Ngõ vào nhận tín hiệu từ cảm biến ngọn lửa.

• Ngõ vào từ công tắc áp suất và các thiết bị liên động.

• Ngõ ra điều khiển quạt hoặc motor.

• Ngõ ra điều khiển biến áp đánh lửa.

• Ngõ ra điều khiển van nhiên liệu.

• Bộ phận hiển thị trạng thái hoặc mã lỗi trên một số model.

Trong thực tế, bộ điều khiển hoạt động cùng nhiều thiết bị khác của đầu đốt. Vì vậy, số lượng đầu vào, đầu ra và chức năng cụ thể cần căn cứ vào từng model và cấu hình hệ thống.

Nguyên lý hoạt động

Khi hệ thống có yêu cầu cấp nhiệt, bộ điều khiển sẽ kiểm tra các điều kiện cho phép khởi động. Nếu các tín hiệu an toàn đáp ứng yêu cầu, đầu đốt bắt đầu thực hiện chu trình đã được cài đặt.

Trình tự hoạt động cơ bản thường gồm:

Kiểm tra điều kiện → thông gió buồng đốt → đánh lửa → cấp nhiên liệu → kiểm tra ngọn lửa → duy trì hoạt động.

Sau khi hệ thống đánh lửa và cấp nhiên liệu, cảm biến ngọn lửa gửi tín hiệu về bộ điều khiển. Nếu ngọn lửa được xác nhận, đầu đốt tiếp tục hoạt động theo yêu cầu cấp nhiệt.

Ngược lại, nếu ngọn lửa không hình thành trong thời gian an toàn hoặc bị mất khi đầu đốt đang vận hành, bộ điều khiển sẽ ngắt cấp nhiên liệu và thực hiện trình tự bảo vệ tương ứng. Thời gian và trình tự cụ thể phụ thuộc vào thiết kế của từng bộ điều khiển.

Các loại bộ điều khiển đầu đốt phổ biến

Dựa theo loại nhiên liệu sử dụng, bộ điều khiển đầu đốt có thể chia thành ba nhóm phổ biến gồm bộ điều khiển đầu đốt gas, dầu và nhiên liệu kép.

Bộ điều khiển đầu đốt gas

Bộ điều khiển đầu đốt gas được sử dụng trong các hệ thống sử dụng nhiên liệu khí như khí tự nhiên, LPG hoặc các loại khí phù hợp với thiết kế của đầu đốt.

Thiết bị thực hiện điều khiển trình tự thông gió, đánh lửa, đóng mở van gas và giám sát ngọn lửa. Đồng thời, bộ điều khiển có thể tiếp nhận tín hiệu từ công tắc áp suất gas, áp suất gió và các thiết bị liên động để kiểm tra điều kiện vận hành.

Loại bộ điều khiển này được ứng dụng phổ biến trong lò hơi, lò nung, lò sấy và các hệ thống gia nhiệt sử dụng đầu đốt gas.

Bộ điều khiển đầu đốt dầu

Bộ điều khiển đầu đốt dầu được thiết kế cho các hệ thống sử dụng nhiên liệu lỏng. Thiết bị phối hợp với motor, hệ thống cấp dầu, biến áp đánh lửa, van nhiên liệu và cảm biến ngọn lửa để kiểm soát quá trình đốt.

Khi nhận yêu cầu hoạt động, bộ điều khiển thực hiện trình tự khởi động và đánh lửa. Sau khi ngọn lửa hình thành, cảm biến gửi tín hiệu xác nhận để hệ thống tiếp tục vận hành. Nếu không phát hiện ngọn lửa, quá trình cấp nhiên liệu sẽ được ngắt theo chương trình bảo vệ.

Tùy cấu hình đầu đốt, bộ điều khiển có thể được sử dụng cho hệ thống một cấp, hai cấp hoặc các chế độ điều chỉnh công suất khác.

Bộ điều khiển đầu đốt nhiên liệu kép

Bộ điều khiển đầu đốt nhiên liệu kép được sử dụng cho các đầu đốt có khả năng làm việc với hai nguồn nhiên liệu, phổ biến là gas và dầu.

Thiết bị phải phối hợp chính xác với hệ thống van nhiên liệu, quạt, đánh lửa, cảm biến ngọn lửa và các thiết bị liên động tương ứng với từng chế độ hoạt động.

Ở những hệ thống có mức độ tự động hóa cao, bộ điều khiển còn có thể phối hợp với cơ cấu chấp hành và các thiết bị điều khiển khác để quản lý lượng nhiên liệu, lượng không khí và công suất đầu đốt.

Ứng dụng và cách lựa chọn bộ điều khiển đầu đốt

Bộ điều khiển đầu đốt được sử dụng trong nhiều hệ thống nhiệt công nghiệp. Tùy mục đích sử dụng, loại nhiên liệu và cấu hình đầu đốt mà cần lựa chọn thiết bị có chức năng và thông số phù hợp.

Ứng dụng trong các hệ thống công nghiệp

Bộ điều khiển đầu đốt được ứng dụng trong nhiều thiết bị và dây chuyền cần sử dụng nhiệt như:

• Lò hơi công nghiệp.

• Lò nung, lò luyện.

• Lò sấy công nghiệp.

• Lò dầu tải nhiệt.

• Máy phát khí nóng.

• Hệ thống gia nhiệt.

• Dây chuyền sản xuất sử dụng đầu đốt gas hoặc dầu.

Trong các hệ thống này, bộ điều khiển giúp quản lý trình tự khởi động và dừng đầu đốt, điều khiển quá trình đánh lửa, giám sát ngọn lửa và phối hợp với các thiết bị bảo vệ. Nhờ đó, quá trình vận hành đầu đốt được tự động hóa và dễ kiểm soát hơn.

Những yếu tố cần lưu ý khi lựa chọn

Khi lựa chọn bộ điều khiển đầu đốt, yếu tố quan trọng nhất là khả năng tương thích với đầu đốt và các thiết bị đang sử dụng. Không nên lựa chọn chỉ dựa vào thương hiệu, hình dáng hoặc điện áp của sản phẩm.

Một số thông số cần kiểm tra gồm:

• Loại nhiên liệu: gas, dầu hoặc nhiên liệu kép.

• Model và cấu hình đầu đốt.

• Điện áp và tần số nguồn.

• Loại cảm biến giám sát ngọn lửa.

• Trình tự đánh lửa và thời gian an toàn.

• Số lượng và chức năng của các ngõ vào, ngõ ra.

• Khả năng điều khiển van nhiên liệu, quạt và motor.

• Chế độ vận hành một cấp, hai cấp hoặc điều chỉnh công suất.

• Sơ đồ chân và kích thước lắp đặt.

Đối với trường hợp thay thế bộ điều khiển cũ, nên kiểm tra chính xác mã sản phẩm và đối chiếu tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất. Hai bộ điều khiển có hình dáng hoặc số chân tương tự chưa chắc có cùng trình tự hoạt động và khả năng tương thích.

Việc đấu nối, cài đặt và vận hành cũng cần tuân thủ đúng tài liệu kỹ thuật của thiết bị. Đặc biệt với hệ thống nhiên liệu và đánh lửa, không nên tự ý thay đổi các liên động hoặc thông số bảo vệ khi chưa xác định rõ yêu cầu của đầu đốt.

Kết luận

Bộ điều khiển đầu đốt là bộ phận quan trọng giúp kiểm soát trình tự khởi động, đánh lửa, cấp nhiên liệu và giám sát ngọn lửa trong hệ thống đốt. Tùy theo nhiên liệu sử dụng có thể lựa chọn bộ điều khiển dành cho đầu đốt gas, đầu đốt dầu hoặc đầu đốt nhiên liệu kép.

Khi lựa chọn hoặc thay thế thiết bị, cần kiểm tra kỹ model đầu đốt, loại nhiên liệu, nguồn điện, cảm biến ngọn lửa, trình tự vận hành và các thông số kết nối. Lựa chọn đúng bộ điều khiển sẽ giúp hệ thống hoạt động ổn định và đảm bảo các chức năng điều khiển, bảo vệ theo thiết kế.