Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Tiến Sáng PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG VÀ HIỆU CHỈNH CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT Hà Nội - 2022 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Tiến Sáng PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG VÀ HIỆU CHỈNH CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN Ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã số: 9520115 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NHIỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Lê Đức Dũng PGS.TS Bùi Quốc Khánh Hà Nội - 2022 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận án “Phương pháp nhận dạng hiệu chỉnh mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun” nghiên cứu tơi hồn thành hướng dẫn TS Lê Đức Dũng PGS.TS Bùi Quốc Khánh Các số liệu nêu luận án hoàn toàn trung thực Những kết luận án chưa công bố cơng trình khác Hà Nội, ngày 04 tháng 01 năm 2022 Tập thể hướng dẫn Nghiên cứu sinh TS Lê Đức Dũng PGS.TS Bùi Quốc Khánh i Nguyễn Tiến Sáng LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới tập thể hướng dẫn TS Lê Đức Dũng PGS.TS Bùi Quốc Khánh tận tâm, tận lực hỗ trợ, động viên, hướng dẫn mặt chuyên mơn suốt q trình tơi thực luận án Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ, góp ý, thời gian thầy Viện Khoa học Công nghệ Nhiệt-Lạnh, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội hướng dẫn báo cho tơi vấn đề có liên quan đến luận án Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban Giám hiệu Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, lãnh đạo Viện liên quan hỗ trợ tơi hồn thành chương trình học nghiên cứu sinh Tơi chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Tổng công ty Phát điện hỗ trợ nhiều điều kiện trình tìm hiểu thực tế bố trí cơng việc hợp lý để tơi hồn thành chương trình học tập nghiên cứu sinh Cuối cùng, xin cảm ơn gia đình, bạn bè người thân ln bên cạnh quan tâm, động viên tạo điều kiện thuận lợi để tơi giành thời gian thực luận án, đồng thời ln sẻ chia khó khăn động viên tơi q trình nghiên cứu Hà Nội, ngày 04 tháng 01 năm 2022 Nghiên cứu sinh Nguyễn Tiến Sáng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .ix MỞ ĐẦU CHƯƠNG .4 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NHẬN DẠNG VÀ CHỈNH ĐỊNH CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN .4 1.1 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ BẢN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN 1.1.1 Lò nhà máy nhiệt điện đốt than phun .5 1.1.2 Tuabin nhà máy nhiệt điện 1.2 NGUYÊN NHÂN DẪN ĐẾN CẦN PHẢI HIỆU CHỈNH VÀ CHỈNH ĐỊNH CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN CÔNG NGHỆ CẬN TỚI HẠN 1.2.1 Đặc trưng trình nhiệt nhà máy nhiệt điện 1.2.2 Công tác sửa chữa bảo dưỡng hệ thống thiết bị 1.2.3 Thành phần nhiên liệu than 1.2.4 Những ví dụ thực trạng vận hành NMNĐ Duyên Hải 10 1.3 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG THAM SỐ CỦA CÁC MẠCH VỊNG ĐIỀU KHIỂN TRONG CƠNG NGHIỆP 14 1.3.1 Phương pháp mô hình đối tượng 14 1.3.2 Nguyên tắc nhận dạng đối tượng điều chỉnh công nghiệp .16 1.4 LÝ THUYẾT CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH VÀ CHỈNH ĐỊNH CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN .17 1.4.1 Chỉnh định hệ thống điều khiển 18 1.4.2 Đánh giá mạch vòng cần chỉnh PID 23 1.4.3 Hiệu chỉnh lượng đặt, thơng số khởi tạo tồn q trình nhiệt nhà máy điện theo thời gian 24 1.5 KHÁI QT CÁC CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU VỀ NHẬN DẠNG VÀ CHỈNH ĐỊNH CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN TRONG CÔNG NGHIỆP .25 1.5.1 Khái quát nhận dạng đối tượng điều khiển công nghiệp 25 1.5.2 Khái quát chỉnh định PID NMNĐ 26 1.5.3 Nghiên cứu ứng dụng mạng nơron nhận dạng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than 31 iii 1.6 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU VỀ NHẬN DẠNG KHIỂN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN CÔNG NGHỆ CẬN TỚI HẠN 1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG PHÂN TÍCH YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN CHƯƠNG 2.1 SƠ ĐỒ CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢ ĐIỆN THAN 2.2 PHÂN TÍCH MẠCH VỊNG CẤP NƯỚC 2.3 PHÂN TÍCH MẠCH VỊNG ĐIỀU KHIỂN KHĨI G 2.3.1 Thành phần vai trị hệ thống khói gió 2.3.2 Mạch vịng điều khiển nồng độ oxy dư khói thải 2.3.3 Mạch vòng điều khiển áp suất âm buồng đốt 2.4 PHÂN TÍCH MẠCH VỊNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT 2.5 HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT 2.5.1 Phân tích cấu trúc điều khiển phụ tải nhiệt 2.5.2 Phân tích mạch vòng điều khiển phụ tải nhiệt 2.6 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA CÁC THỐNG SỐ Q 2.6.1 Mô hệ điều khiển 2.6.2 Kiểm chứng kết hồn thiện mơ hình theo số liệu NMNĐ Duyên Hải 2.6.3 Đánh giá chất lượng điều khiển 2.6.4 Đánh giá tác động thông số trình tới đáp ứng hệ thống 1.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG CHƯƠNG NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẦN TỬ DỰ BÁO KẾT HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỂ CHỈNH ĐỊNH CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN 3.1 PHƯƠNG PHÁP KẾT HỢP KHÂU DỰ BÁO VỚI 3.1.1 Phương pháp luận 3.1.2 Thiết kế hệ thống điều khiển kết hợp dự báo theo tín hiệu số 3.2 PHẦN MỀM HỖ TRỢ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ B 3.2.1 Chức phần mềm 3.2.2 Các cửa sổ phần mềm 3.3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CHỈNH THAM SỐ BỘ 3.3.1 Thiết kế điều khiển PI 3.3.2 Thiết kế điều khiển PID dạng thực 3.3.3 Thiết kế mạch vòng điều khiển nồng độ oxy dư tổ máy S1 NMNĐ Duyên Hải iv 3.3.4 Thiết kế điều khiển Fuel Master Boiler Master tổ máy S1 NMNĐ Duyên Hải 96 3.4 CHUYỂN ĐỔI THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀO THỰC TẾ 99 3.4.1 Cấu trúc điều khiển thực tế NMNĐ Duyên Hải 99 3.4.2 Phương pháp chuyển đổi tham số điều khiển 100 3.5 MỘT SỐ NỘI DUNG CẦN PHÁT TRIỂN TRONG TƯƠNG LAI .102 3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 103 CHƯƠNG 104 ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON NHÂN TẠO NHẬN DẠNG VÀ HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN .104 4.1 VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN 104 4.1.1 Nguyên lý ứng dụng mạng nơron nhân tạo nhận dạng hiệu chỉnh hệ điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than 104 4.1.2 Phương án triển khai nghiên cứu thực tế 106 4.2 ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON NHẬN DẠNG TRẠNG THÁI VẬN HÀNH HỆ ĐIỀU KHIỂN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN 106 4.2.1 Thiết kế mạng nơron nhận dạng hệ điều khiển .106 4.2.2 Kết mô 109 4.3 ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON ĐỂ HIỆU CHỈNH LƯỢNG ĐẶT HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN 112 4.3.1 Điều chỉnh lưu lượng than nhiệt trị thay đổi 112 4.3.2 Phương pháp luận sử dụng mạng nơron 114 4.3.3 Nhận dạng thời gian thực .116 4.3.4 Tác động theo thời gian dự báo 119 4.4 ỨNG DỤNG MẠNG NƠRON ĐÁNH GIÁ CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT 120 4.4.1 Kịch mô .120 4.4.2 Kết Matlab/Simulink .122 4.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 126 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 127 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO 129 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 vi 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 ... DẠNG VÀ CHỈNH ĐỊNH CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN .4 1.1 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CƠ BẢN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN 1.1.1 Lò nhà máy nhiệt điện đốt than phun. ..BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Nguyễn Tiến Sáng PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG VÀ HIỆU CHỈNH CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN Ngành: Kỹ thuật nhiệt Mã số:... phương án nhận dạng, hiệu chỉnh giúp trì ổn định chất lượng điều khiển nhà máy nhiệt điện Do vậy, nghiên cứu sinh lựa chọn đề tài nghiên cứu ? ?Phương pháp nhận dạng hiệu chỉnh mạch vòng điều khiển