(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun

(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) Phương pháp nhận dạng và hiệu chỉnh các mạch vòng điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than phun(Luận án tiến sĩ) 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 TS Lê Đức Dũng Nghiên cứu sinh 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 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NHẬN DẠNG VÀ CHỈNH ĐỊNH CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 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 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 mơ 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 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 VÀ CHỈNH ĐỊNH HỆ ĐIỀU KHIỂN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN CÔNG NGHỆ CẬN TỚI HẠN 34 1.7 KẾT LUẬN CHƯƠNG 36 CHƯƠNG 37 PHÂN TÍCH YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN 37 CHƯƠNG 37 2.1 SƠ ĐỒ CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN 37 2.2 PHÂN TÍCH MẠCH VỊNG CẤP NƯỚC 40 2.3 PHÂN TÍCH MẠCH VỊNG ĐIỀU KHIỂN KHÓI GIÓ 44 2.3.1 Thành phần vai trị hệ thống khói gió 44 2.3.2 Mạch vịng điều khiển nồng độ oxy dư khói thải 47 2.3.3 Mạch vòng điều khiển áp suất âm buồng đốt 49 2.4 PHÂN TÍCH MẠCH VỊNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ HƠI 51 2.5 HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT 54 2.5.1 Phân tích cấu trúc điều khiển phụ tải nhiệt 56 2.5.2 Phân tích mạch vịng điều khiển phụ tải nhiệt 61 2.6 ĐÁNH GIÁ TÁC ĐỘNG CỦA CÁC THỐNG SỐ Q TRÌNH 68 2.6.1 Mơ hệ điều khiển 68 2.6.2 Kiểm chứng kết hoàn thiện mơ hình theo số liệu NMNĐ Dun Hải 70 2.6.3 Đánh giá chất lượng điều khiển 72 2.6.4 Đánh giá tác động thơng số q trình tới đáp ứng hệ thống 73 1.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG 77 CHƯƠNG 78 NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG PHẦN TỬ DỰ BÁO KẾT HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN ĐỂ CHỈNH ĐỊNH CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN 78 3.1 PHƯƠNG PHÁP KẾT HỢP KHÂU DỰ BÁO VỚI BỘ ĐIỀU KHIỂN 78 3.1.1 Phương pháp luận 78 3.1.2 Thiết kế hệ thống điều khiển kết hợp dự báo theo tín hiệu số 80 3.2 PHẦN MỀM HỖ TRỢ CHỈNH ĐỊNH THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN 85 3.2.1 Chức phần mềm 85 3.2.2 Các cửa sổ phần mềm 87 3.3 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM CHỈNH THAM SỐ BỘ ĐIỀU KHIỂN 89 3.3.1 Thiết kế điều khiển PI 89 3.3.2 Thiết kế điều khiển PID dạng thực 92 3.3.3 Thiết kế mạch vòng điều khiển nồng độ oxy dư tổ máy S1 NMNĐ Duyên Hải 94 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 CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 128 TÀI LIỆU THAM KHẢO 129 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ý nghĩa STT Ký hiệu a0 ,a1 , ,an  A ( ) BF CCS C CFB Lị tầng sơi (Circulating Fluidized Boiler) c,u, Vận tốc tuyệt đối, vận tốc quay, vận tương tương đối tuabin DCS Hệ thống điều khiển phân tán (Distributed control system) 10  Sai lệch điều khiển 11 i Biến đếm, chạy thuật toán 12 IDF 13 j 14 F ( ) Hàm hỗ trợ xây dựng tham số điều khiển 15 FDF Quạt gió cấp 2, gió (Forced Draft Fan) 16  Tần số phi thứ nguyên 17 G Hàm truyền trình 18 Gc ( s ) Hàm truyền điều khiển (controller) 19 Gp ( s ) Hàm truyền đối tượng trình (process) 20 GD ( s ) Hàm truyền nhiễu trình 21 H(s) 22 Hf Nhiệt trị làm việc nhiên liệu 23 Im Phần ảo số thực đặc tính tần số 24 L Cơng có ích 25 m0 Hằng số tỉ lệ, tích phân, vi phân điều khiển PID 26  Tín hiệu điều khiển 27 m0 Chỉ số dao động cứng Hằng số quán tính mẫu thức Hệ số hàm truyền Biên độ dao động hệ kín Chế độ điều khiển lị theo tuabin Hệ thống điều khiển phối hợp lò – tuabin (Coordinated control system) Nhiệt dung riêng vật chất Quạt khói (Induced Draft Fan) Đơn vị ảo j = −1 Hàm truyền hệ hở vi 28 m ( ) ,m0 29 M 30 MV Tín hiệu tác động điều khiển 31 Ne Công suất điện 32 NMNĐ Nhà máy nhiệt điện 33 MISO Nhiều vào - (Multi input - Single output) 34 P 35 PC Lò than phun (Pulverized Coal) PID Bộ điều khiển tỉ lệ, tích phân, vi phân (Proportional Integral Derivative) hệ số điều khiển 36 kp, Ti, Td, kd Chỉ số dao động mềm giá trị ban đầu Giá trị dự trữ biên độ dao động Áp suất 37 Q Nhiệt lượng 38 Re Phần thực số thực đặc tính tần số 39 RH1,2 Bộ tái nhiệt 1, (Reheater 1,2) 40 SISO Một vào - (Single input - Single output) 41 SH1,2,3 Bộ nhiệt 1, 2, (Superheat) 42 s Toán tử Laplace 43  Hằng số quán tính hệ 44 t Biến thời gian 45 t Khoảng thời gian lấy mẫu 46 TF Chế độ tuabin theo lò 47 T Nhiệt độ 48 Tf Hệ số lọc hệ điều khiển 49 x Tín hiệu đầu vào khâu 50 y Tín hiệu đầu khâu 51  Tần số dao động 52 W Lưu lượng vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Phân tích đánh giá dao động nhiên liệu áp suất 12 Bảng 1.2 Tổng hợp thống kê suất hao than đầu cực tổ máy S1 NMNĐ Duyên Hải 13 Bảng 1.3 Mơ hình đặc trưng đối tượng q trình công nghiệp 15 Bảng 2.1 Thời gian đáp ứng độ điều chỉnh theo ba chế độ 72 Bảng 2.2 Sai lệch công suất theo ba chế độ vận hành 72 Bảng 2.3 Giá trị tiêu JN (MWh), Jf (kgthan/kWh) từ kết mô 73 Bảng 3.1 Mơ hình số khâu động học 82 Bảng 3.2 Đánh giá tiêu mạch điều khiển áp suất theo lượng đặt 98 Bảng 3.3 Công thức quy đổi hệ số PID mô sang điều khiển thực tế 102 Bảng 4.1 Tổng hợp chất lượng mạng nơron 110 Bảng 4.2 Phân tích rời rạc dao động sai lệch đầu mạng nơron 111 Bảng 4.3 Sai lệch công suất theo ba chế độ vận hành 121 Bảng 4.4 Sai lệch công suất kết hợp mạng nơron 124 viii ...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:... DẠNG VÀ CHỈNH ĐỊNH CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 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. .. ẢNH HƯỞNG TỚI CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ĐỐT THAN PHUN 37 CHƯƠNG 37 2.1 SƠ ĐỒ CÁC MẠCH VÒNG ĐIỀU KHIỂN CƠ BẢN CỦA NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN THAN