MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG QUÁ NHIỆT CỦA LÒ HƠI NHIỆT ĐIỆN

MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG QUÁ NHIỆT CỦA LÒ HƠI NHIỆT ĐIỆN

ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(104).2016 15 MƠ HÌNH HĨA HỆ THỐNG QUÁ NHIỆT CỦA LÒ HƠI NHIỆT ĐIỆN MODELING OF SUPERHEATER SYSTEM IN A THERMAL POWER PLANT BOILER Nguyễn Trọng Hà1, Nguyễn Lê Hòa2 Học viên CH K29 ngành Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa, Đại học Đà Nẵng; tronghant@bsr.com.vn Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng; nglehoa@dut.udn.vn Tóm tắt - Trong báo này, chúng tơi giới thiệu mơ hình tốn học cho hệ thống nhiệt cấp lị nhiệt điện Mơ hình tốn học kiểm chứng sở so sánh kết mô Matlab/Simulink với kết thu từ thực nghiệm hệ thống nhiệt hai cấp lị cơng suất 196 t/h nhà máy lọc dầu Dung Quất Kết thu cho thấy phù hợp đặc tính động học mơ hình tốn với đặc tính động học thu từ thực nghiệm với sai lệch tuyệt đối trung bình MAD = 5,1%, sai lệch trung bình MD = 2,3%, sai số chuẩn SE= 0,7% Khi so sánh trạng thái xác lập mơ hình tốn với trạng thái xác lập thu từ thực nghiệm số điểm phụ tải đặc trưng lị cho thấy sai số không vượt 0,32% Abstract - This paper proposes a new mathematical model for the two- stage superheater system of thermal power plant boilers The proposed model is then evaluated by compariing the simulation results on Matlab/Simulink with the experiment data obtained fom two-stage superheater system of the 196 t/h capacity thermal power plant boiler in Dung Quat refinery The obtained results show good fitness of the simulation dynamic curve for the experimental data from the actual superheater system with mean absolute deviation MAD = 5.1%, mean deviation MD = 2.3%, standard error SE = 0.7% The error between the developed model and the real system in the steady state at some typical operating loads of the boiler also does not exceed 0.32% Từ khóa - mơ hình hóa q nhiệt; điều chỉnh nhiệt độ hơi; mơ hình hóa lị hơi; nhà máy nhiệt điện; lị Key words - superheater modeling; steam temperature control; boiler modeling; thermal power; plant; boiler Giới thiệu chung 1.1 Đặt vấn đề Vấn đề điều chỉnh nhiệt độ nhiệt lị đại quan trọng, phạm vi thay đổi nhiệt độ cho phép nói chung ± 5oC xung quanh giá trị đặt Nhiệt độ cao, thấp biên độ dao động lớn ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ an tồn kinh tế vận hành lị tuabin Do vậy, vấn đề nâng cao chất lượng điều khiển nhiệt độ nhiệt cho lò nhiệt điện mang tính thời giới chun mơn tập trung nghiên cứu Việc mơ hình hóa nhiệt điều tất yếu để thực nghiên cứu điều khiển nhiệt độ nhiệt lò Kết nghiên cứu phụ thuộc lớn vào phù hợp mô hình tốn q nhiệt với đối tượng thật Bản chất của hệ thống nhiệt phi tuyến, có thời gian trễ lớn, có tính bất định phụ thuộc vào nhiễu động phụ tải lò [1-2] Mặt khác, hệ thống nhiệt hệ thống có tham số phân tán, dẫn đến mơ hình tốn hệ thống xuất phương trình vi phân đạo hàm riêng, điều gây khó khăn việc mô hệ thống phần mềm chuyên dụng Matlab/Simulink Do vậy, thực tế cơng trình nghiên cứu điều khiển nhiệt độ q nhiệt xem mơ hình q nhiệt mơ hình có tham số tập trung [3-4], dẫn đến kết mô không phản ánh tính chất động học đối tượng Để khắc phục nhược điểm này, phương pháp thể tích hữu hạn (FVM) số tác giả áp dụng để mơ hình hóa nhiệt [1], [5] Tuy nhiên phương pháp số FVM lại có thuật tốn phức tạp, khó tiếp cận Bài báo đề xuất mô hình tốn học cho hệ thống q nhiệt lị so sánh kết mơ với với kết thu từ thực nghiệm lò công suất 196t/h, áp suất 10,7 MP, nhiệt độ 505oC Nhà máy lọc dầu Dung Quất Ý tưởng phương pháp đưa số giả thiết hợp lý để chuyển phương trình vi phân đạo hàm riêng 3D thành phương trình 2D Nhờ việc giải phương trình vi phân đạo hàm riêng trở nên dễ dàng nhờ phương pháp toán tử Laplace Sau biểu diễn nghiệm phương trình vi phân đạo hàm riêng miền hỗn hợp thời gian tần số, nên khơng cần biến đổi Laplace ngược hồn tồn nghiệm phương trình vi phân, vốn vấn đề khó khăn phương pháp tốn tử Laplace [6] 1.2 Cấu tạo hệ thống nhiệt Bộ nhiệt chế tạo gồm ống thép hợp kim uốn khúc, có đường kính từ 32-51 mm, chiều dày từ 3-7 mm nối vào hai ống góp chung Hình 1(a) Bộ giảm ơn gồm có van điều khiển gắn với đầu phun sương đặt ống thép Hình 1(b) Bộ giảm ơn đặt sau nhiệt cấp để giảm nhiệt độ trước vào nhiệt cấp (a) (b) Hình (a) cấu tạo nhiệt, (b) cấu tạo giảm ôn Nguyên lý hoạt động hệ thống nhiệt mô tả Hình 2: Khói từ buồng đốt có nhiệt độ khoảng 1000-1400oC bao quanh bên chùm ống nhiệt, tỏa nhiệt (bức xạ đối lưu) cho ống, gia nhiệt cho bão hịa có nhiệt độ khoảng 316oC từ bao thành nhiệt có nhiệt độ 410 430oC đầu nhiệt cấp Hơi sau qua giảm ơn có nhiệt độ giảm xuống khoảng 380 - 395oC tiếp tục vào nhiệt cấp hai gia nhiệt để có nhiệt độ cao Bộ điều khiển nhiệt độ đưa tín hiệu điện Nguyễn Trọng Hà, Nguyễn Lê Hòa 16 - 20 mA điều chỉnh độ mở van phun, thay đổi lưu lượng nước vào giảm ôn nhằm trì nhiệt độ khỏi nhiệt cấp hai khoảng 505oC M pC p dTp dt  Qk  Qh (2) đó: M p - khối lượng nhiệt, C p - nhiệt dung riêng trung bình thép, T p - nhiệt độ trung bình thành ống, Q p - nhiệt lượng nhiệt nhận từ khói PTCB nhiệt cho khói qua nhiệt: Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống nhiệt hai cấp giảm ôn nước phun trực tiếp vào Mơ hình tốn nhiệt 2.1 Một số giả thiết Việc thành lập mơ hình tốn q nhiệt dựa số giả thiết sau:  Áp suất vào áp suất khỏi nhiệt không thay đổi theo thời gian Thực tế chênh lệch áp suất vào khoảng 3% [7] lò làm việc chế độ điều khiển giữ áp suất không đổi  Nhiệt độ T p thành ống nhiệt phân bố đồng Tp theo phương hướng kính (  0) Theo [8], giá r trị tiêu chuẩn Biot  k  0.1 xem nhiệt độ mặt  dT    Vk  k C k k  mk C k Tko  Tki   Qk dt   (3) Trong đó: Vk - thể tích chứa khói nhiệt,  k , Ck , Tk tương ứng khối lượng riêng trung bình, nhiệt dung riêng đẳng áp trung bình, nhiệt độ trung bình khói; mk - lưu lượng khói, Tki - nhiệt độ khói vào, Tko nhiệt độ khói Phương trình truyền nhiệt từ mặt ống đến hơi:  Qh  Ah h T p  Th  (4) đó: Ah - diện tích trao đổi nhiệt phía hơi,  h - hệ số tỏa nhiệt đối lưu phía hơi, cơng thức tính  h tham khảo tài liệu [1], [8], [9], [10] Phương trình truyền nhiệt từ khói đến mặt ngồi ống:  Qk  Ak  k Tk  T p  (5) mặt thành ống khác ít, tức T p   , thực tế k  0.017 Với  k hệ số tỏa nhiệt từ r  khói đến mặt ngồi thành ống,  chiều dày thành ống  hệ số dẫn nhiệt thành ống  Hiệu trao đổi nhiệt ống nhiệt  Bỏ qua tổn thất áp suất dịng khói qua q nhiệt Thực tế tổn thất áp suất khoảng 71 mm H2O 100% cơng suất lị [7]  Nước phun vào giảm ơn hóa hịa trộn với dịng Theo [6] thời gian giọt nước bốc hoàn toàn giây 2.2 Mơ hình tốn q nhiệt Hình mô tả truyền nhiệt nhiệt Phương trình cân (PTCB) nhiệt cho dịng qua q nhiệt: đó: Ak - diện tích trao đổi nhiệt phía khói,  k - hệ số tỏa nhiệt (đối lưu xạ) phía khói Cơng thức phương pháp tính  k tham khảo tài liệu [1], dTh  m h ho  hi   Q h dt Trong phương trình Tk Th nhiệt độ trung bình khói dọc theo chiều dài ống Do cần thêm hai phương trình để có nhiệt độ khói ( Tko ) Vh  h C h (1) Trong đó: Vh - thể tích chứa nhiệt;  h , Ch , Th - tương ứng khối lượng riêng trung bình, nhiệt dung riêng đẳng áp trung bình, nhiệt độ trung bình ống nhiệt; mh - lưu lượng qua nhiệt; hi - enthalpy vào, ho - enthalpy khỏi nhiệt; Qh - nhiệt lượng dòng nhận Enthalpy h  f ( P, T ) tìm nhờ tra bảng, sử dụng khối hàm 2-D lookup table Matlab/Simulink PTCB nhiệt cho khối lượng kim loại nhiệt: [8], [9], [10] Hình Mơ tả sự truyền nhiệt q nhiệt Hình Mơ hình dịng ống nhiệt nhiệt độ ( Tho ) khỏi nhiệt PTCB nhiệt cho ống nhiệt: Ri2  h xCh Th x, t   Ri2  h Ch uh Th x, t t   Ri h T p  Th ( x, t ) xt (6) Chia vế (6) cho xt ta được: Th ( x, t ) T ( x, t )  uh h   h T p  Th ( x, t ) t x   (7) ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(104).2016 Với  h  2 h , Ri - bán kính ống, Ri  h C h u h - vận tốc chuyển động ống PTCB nhiệt cho khói ngồi chùm ống nhiệt:  Ask  k xC k Tk ( x, t )  Ask  k C k u k Tk ( x, t )t   N R0 k Tk ( x, t )  T p xt (8) đó: mh1 , mn , mh tương ứng lưu lượng vào, lưu lượng nước giảm ôn, lưu lượng khỏi giảm ơn PTCB nhiệt cho dịng hỗn hợp nước giảm ôn mh1 h01  mn hn  mh hi  V g  h C h dTh  Qg dt (17) đó: h01 , hn , hi tương ứng enthalpy vào, enthalpy nước giảm ôn, enthalpy ra; V g - thể tích chứa Chia vế (8) cho xt ta được: Tk ( x, t ) T ( x, t )  uk k  k T p  Tk ( x, t )  t x (9) Lp Với  k  NRo k , N  n số Ask  k Ck Lqn  (  2)r lượng ống trung bình nằm tiết diện khói ( Ask ), n tổng số ống, Ro - bán kính ngồi ống, u k - vận tốc khói chuyển động ngồi ống, L p - chiều dài ống, Lqn - chiều dài nhiệt, r- bán kính uốn cong ống Giải phương trình vi phân đạo hàm riêng (7) (9) theo phương pháp toán tử Laplace [6] với điều kiện ban đầu chọn T ( x,0)  ; điều kiện biên T (0, t )  Ti , T ( L p , t )  To Lấy ảnh Laplace hai vế phương trình (7) (9), ta có phương trình tốn tử:  17 nhiệt;  h , Ch , Th tương ứng khối lượng riêng trung bình, nhiệt dung riêng trung bình, nhiệt độ trung bình giảm ôn; Q g - nhiệt làm biến thiên nội giảm ôn PTCB nhiệt cho khối lượng kim loại giảm ôn: dTg (18)  Qg dt đó: M g , C g , T g khối lượng, nhiệt dung M g Cg riêng nhiệt độ giảm ơn Phương trình truyền nhiệt từ đến mặt giảm ôn  Q g  Ag  g Th  Tg  (19) đó: Ag - diện tích mặt giảm ơn,  g - hệ số tỏa nhiệt từ đến giảm ôn  T ( x, s) sT ( x, s)  u   T p ( s )  T ( x, s ) (10) x T ( x, s) s     T ( x, s)  T p ( s) (11) x u u Phương trình (11) có dạng: T   p( x).T  q( x) nên có nghiệm tổng quát là:  p ( x ) dx   p ( x ) dx dx  C  T e   q ( x )e     (12) Suy ra: T ( x, s )  e s    x u    s    x u  e T p (s)  C  s    (13) Tho (t )  e  h Thi (t  d h )  T p (t )  e   d T p (t  d h ) s  h Tko (t )  e   k d k Tki (t  d k )  đó: d h  Lp k s  k d k  h h T (t )  e p k dk  (14)  T p (t  d k ) (15) Lqn tương ứng khoảng thời uh uk gian khói qua ống q nhiệt 2.3 Mơ hình tốn giảm ơn Mơ hình giảm ơn mơ tả Hình Phương trình cân khối lượng dịng qua giảm ơn: mh1  mn  mh 2.4 Mơ hình tốn đầu đo nhiệt độ Hình mơ tả mơ hình giếng nhiệt - đầu đo nhiệt độ Phương trình cân nhiệt cho giếng nhiệt đầu đo nhiệt độ khoảng thời gian dt sau: M wC w dTw   w Aw (Th  Tw )dt Thay T (0, s)  Ti (s), T ( L, s)  To (s) vào (13), biến đổi xếp lại số hạng, cuối ta thu được: hdh Hình Mơ hình giảm ơn (16) (20) đó: M w , C w , Tw tương ứng khối lượng, nhiệt dung riêng, nhiệt độ giếng nhiệt,  w - hệ số tỏa nhiệt từ đến giếng nhiệt Sắp xếp lại phương trình (20), ta có: M w C w dTw  Tw  Th a h Aw dt (21) Xét đến thời gian trễ t d trình [11] (21) viết dạng hàm truyền đạt sau: GT ( s)  Ts ( s) M C t d s  e , với   w w Th ( s) s  a h Aw (22) Để tính số thời gian  , giá trị M w , C w Aw biết, ta cần tính hệ số tỏa nhiệt  w từ đến mặt Nguyễn Trọng Hà, Nguyễn Lê Hịa 18 ngồi giếng nhiệt, phương pháp tính tham khảo tài liệu [8] Trong (22), xem đầu đo giếng nhiệt khối đồng Tuy nhiên, ảnh hưởng tiếp xúc không tốt đầu đo giếng nhiệt đến giá trị nhiệt độ đo lớn khó xác định [11] Hơn nữa, việc xác định thời gian trễ t d lý thuyết gặp nhiều khó khăn Vì chúng tơi xác định  , t d theo phương pháp nhận dạng mơ hình từ liệu thực nghiệm đối tượng thật phần mềm Matlab/Simulink trình bày mục 3.1 Hàm truyền đạt van phun nước (hãng Fisher) xem khâu qn tính bậc có  v  2s, K v  0,1 [12] Measured and simulated model output 0.5 Temperature (deg.C) Nghiên cứu thực nghiệm 3.1 Phương pháp thực nghiệm thu thập liệu Để xác định số thời gian hàm truyền đạt hệ thống giếng nhiệt cảm biến nhiệt độ kiểm định phù hợp mơ hình tốn hệ thống q nhiệt so với đối tượng thật, tiến hành thực nghiệm lò siêu cao áp A - 4001A Nhà máy lọc dầu Dung Quất (Hình 11) Sơ đồ hệ thống điều khiển nhiệt độ nhiệt lị mơ tả Hình [7] Các bước tiến hành thực nghiệm sau: - Chuyển lò chế độ điều khiển tay (MAN) để đảm bảo phụ tải lò không thay đổi (ở 60% công suất định mức) - Chuyển điều khiển nhiệt độ nhiệt TIC-04 TIC-12 chế độ MAN - Từ hình HMI hệ thống DCS, tạo bước nhảy cách tăng độ mở van phun nước (TV-12) thêm 1% (tương ứng bước giảm 3oC nhiệt độ vào nhiệt cấp 2) - Theo dõi đáp ứng nhiệt độ khỏi giảm ôn (TIT-12) nhiệt độ khỏi nhiệt cấp hai (TIT04) qua đồ thị hình HMI - Chờ nhiệt độ đạt trạng giá trị ổn định - Thu thập liệu lưu hệ thống PI (Process Information) với chu kỳ lấy mẫu giây 3.2 Xác định số thời gian giếng nhiệt Tiến hành ước lượng hàm truyền đầu đo nhiệt độ theo dạng khâu tuyến tính bậc mô tả (22) phần mềm Matlab/Simulink với liệu thu từ đo nhiệt độ đặt phía sau giảm ơn TIT-12, ta thu   30,85(s) t d  10( s) Kết so sánh đáp ứng bước nhảy mô hình hàm truyền với đáp ứng đầu đo thu từ thực nghiệm mơ tả Hình 3.3 Kiểm tra mơ hình hệ thống q nhiệt Để so sánh đặc tính động học mơ hình hệ thống nhiệt gồm nhiệt (các phương trình (1) - (5), (14) (15)), giảm ơn (các phương trình (16) - (19)) đầu đo nhiệt độ (22) với đặc tính động học hệ thống nhiệt thật, khâu mô phần mềm Matlab/Simulink Hình -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 -3 Hình Mơ hình giếng nhiệt - đầu đo nhiệt độ Simulated model Measured 50 100 Time (sec.) 150 200 Hình So sánh đáp ứng mơ hình hàm truyền với đáp ứng thu từ thực nghiệm đầu đo nhiệt độ Hình Sơ đồ điều khiển nhiệt độ nhiệt lò siêu cao áp Nhà máy lọc dầu Dung Quất - Chuyển van điều khiển phun nước giảm ôn TV-12 chế độ MAN Các tham số mơ hình lấy từ tài liệu thiết kế [7] tính tốn theo tài liệu [9 - 10] liệt kê Bảng Trên sở liệu thực nghiệm có bước 3.1 liệu chạy mơ mơ hình Matlab/Simulink, ta thu đồ thị so sánh đặc tính động học mơ hình tốn với đối tượng thật Hình 10 Các tiêu chuẩn đo lường thống kê sau sử dụng để đánh giá chất lượng mơ hình tốn là: độ lệch tuyệt đối trung bình (MAD), độ lệch trung bình (MD) sai số chuẩn (SE) sử dụng Kết cho thấy đáp ứng bước nhảy mơ hình tốn nhiệt theo sát đáp ứng bước nhảy đối tượng thật với MAD = 0,153oC (5,1%), MD = 0,069oC (2,3%), SE = 0,021oC (0,7%) Để đánh giá phù hợp mơ hình với đối tượng thật điểm cơng suất xác lập khác lị hơi, ba điểm phụ tải lò lựa chọn để so sánh là: 78,4 ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(104).2016 506 Step response of modeling superheater vs boiler superheater Model Boiler 505.5 505 Temperature (deg.C) t/h (40%), 137.2 t/h (70%) 196 t/h (100%) Bảng lập sở liệu kiểm tra chạy thử lò (performance test- PT) năm 2010 kết qủa chạy mô phần mềm Matlab/Simulink với điều kiện nhiệt độ khỏi nhiệt cấp trì 505oC Từ Bảng cho thấy sai số phần trăm tuyệt đối nhiệt độ đầu nhiệt cấp nhiệt độ vào nhiệt cấp hai đối tượng mô so với đối tượng thật chế độ xác lập không vượt 1,3oC (0,32%) Do vậy, mô hình Matlab/Simulink hệ thống nhiệt cấp xây dựng sở phương trình (1) - (5), (14), (15), (16) - (19) hàm truyền đầu đo nhiệt độ (22) tổng hợp theo số liệu thực nghiệm với giả thiết 2.1 sử dụng để mơ q trình nhiệt động học hệ thống nhiệt lò với sai số chấp nhận 19 504.5 504 503.5 503 502.5 502 50 100 150 200 250 300 Time(sec.) 350 400 450 500 Hình 10 Đồ thị so sánh đáp ứng bước nhảy mơ hình với đối tượng thật 60% cơng suất lị After DS temp Out In Step TIT-12 In Out TV-12 Tin Tem_in Mw_in Mst_out Min Mst_in Mf g Mfg Tem_in Tem_out Mst_in Tem_out1 Tem_in Mst_in Mst_out Tem_out In Out 2nd SH out temp Mf g_in Superheater 1st model Desuperheater model Superheater 2nd model TIT-04 (a) sơ đồ khối mô hệ thống nhiệt Hình 11 Lị A4001A NMLD Dung Quất Bảng So sánh mơ hình với đối tượng thật điểm phụ tải khác 1-D T(u) u1 Steam temp in Enthalpy hi (1) f(u) Stem flow in Fcn s Th Integrator dh 126/u(1) Steam flow out f(u) Tải lò exp(-Beta.dh) 1-D T(u) u1 0.57 u(1)-u(2)*u(3) Enthalpy ho (1) Tp(t-dh) To u(1)*u(2) Fcn5 Steam temp out Thi(t-dh) 40% 406,9 405,9 0,25% 387,5 387,0 0,13% 70% 410,3 410,1 0,05% 381,1 380,2 0,24% 100% 410,4 409,2 0,29% 379,5 378,3 0,32% Qh f(u) f(u) Bảng Giá trị tham số biến hệ thống Fcn1 exp(-Beta.dk) Tp f(u) Fcn2 s 3.337 u(1)-u(2)*u(3) s+3.337 To Integrator1 Tko Đại lượng, ký hiệu Fcn7 Tp(t-dk) f(u) Qk Fcn3 u(1)*u(2) 6.9/u(1) To Fcn8 Tki(t-dk) dk f(u) Tk s f(u) Fcn6 3,046 3,046 m3 Khối lượng riêng trung bình hơi, ρh 43,69 35,14 kg/m3 Enthalpy vào QN cấp 1, cấp 2, hi Integrator2 Flue gas flow in Enthalpy khỏi QN cấp 1, cấp 2, ho (b) sơ đồ mô nhiệt Giá trị Đơn vị Bộ QN1 Bộ QN2 Thể tích chứa QN, Vh Flue gas Temp Tra bảng NISTIR5078-Tab3 Tra bảng NISTIR5078-Tab3 Enthalpy nước phun giảm ôn, hn u(1)+u(2) Steam flow in Steam flow out Fcn1 Cooling water flow Steam temp in Nhiệt độ vào QN2 [oC] Thực tế Mơ hình Sai số Thực tế Mơ hình Sai số s+0.57 Fcn4 To Nhiệt độ khỏi QN1 [oC] 1-D T(u) u1 f(u) s Fcn Integrator1 Steam temp out Enthalpy hi 1-D T(u) u1 Enthalpy ho f(u) f(u) s Qg Qg/MgCg Integrator (c) sơ đồ mơ giảm ơn Hình Mơ hệ thống q nhiệt lị A-4001A Matlab/Simulink kJ/kg kJ/kg 480,36 kJ/kg Khối lượng QN, Mp 12913 12913 Kg Nhiệt dung riêng thép hợp kim, Cp 0,528 0,542 kJ/kgK DT trao đổi nhiệt từ khói đến ống, Ak 330 330 m2 DT trao đổi nhiệt từ ống đến hơi, Ah 261,5 261,5 m2 Nhiệt dung riêng TB khói lị, Ck 1,29 1,29 kJ/kgK Thể tích khói xung quanh QN, Vk 30,76 30,76 m3 Khối lượng riêng khói lị, ρk 0,301 0,301 kg/m3 0.65 0,085.{0,73.(m /20,1) + k Hệ số tỏa nhiệt từ khói đến ống QN 0,0069.[(Tk/100+2,73)4- kW/m2K [10], αk (T /100+2,73)4]/(T -T )} p k p Nhiệt dung riêng ống QN, Ch 3,595 2,806 kJ/kgK Vận tốc khói qua chùm ống QN, uk 10,91 10,91 m/s Nguyễn Trọng Hà, Nguyễn Lê Hòa 20 Vận tốc ống QN, uh 11,70 14,83 m/s Tiết diện khói qua QN, Aks 6,1 6,1 m Chiều dài ống QN, Lp 45 45 m Chiều dài QN, Lqn Bán kính ống, r 3,7 0,1 3,7 0,1 m m Đường kính ống QN (=2Ri), di 0,042 0,042 m Đường kính ống QN (=2Ro), 0,053 0,053 m 44 44 ống 20,1 20,1 kg/s 0,667 3,1 1,111 3,1 1/s 1/s Số ống QN, n Lưu lượng khói qua QN (60% MCR), mk Beta h, βh Beta k, βk Nhiệt độ khói vào QN, Tki Lưu lượng vào QN1(60% MCR), mh 1360+257,7.ln(mk/33,5) 32.7 o C kg/s Khối lượng giảm ôn, Mg 1396 kg Nhiệt dung riêng thép hợp kim, Cg 0,535 kJ/kgK Diện tích bên giảm ơn, Ag 6,28 m2 Thể tích chứa giảm ơn, Vg 0,315 m3 Khối lượng riêng giảm ôn, ρh 42 kg/m3 Hệ số tỏa nhiệt đến ống giảm ôn, αg 1,2 kW/m2K Nhiệt dung riêng giảm ôn, Ch 3,44 kJ/kgK Kết luận Bài báo đề xuất mơ hình tốn học cho hệ thống nhiệt lò nhiệt điện công suất 196 t/h Nhà máy lọc dầu Dung Quất Sau đó, đặc tính động học mơ hình xây dựng sử dụng phần mềm Matlab/ Simulink Thực nghiệm cho thấy phù hợp đặc tính động học mơ hình tốn với đặc tính động học thu từ thực nghiệm với sai lệch tuyệt đối trung bình (MAD) khoảng 5,1% sai lệch tĩnh số điểm phụ tải đặc trưng lị khơng vượt q 0,32% Kết cho thấy mơ hình đề xuất sử dụng cho mục đích nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển nhiệt độ nhiệt sử dụng để kiểm tra nhiệt thiết kế nâng cấp cơng suất lị TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M Trojan, D Taler, J Taler, and P Dziewa, “Modeling of superheater operation in a steam boiler”, Proceedings of the ASME 2014 Power Conference, Maryland, USA, July 28-31, 2014 [2] G L Hou, J H Zhang, J Wang, and Q.H Wu, “Adaptive sliding mode and fuzzy gain scheduling control for steam temperature in power plants”, IEE Control Conference, UK 2006 [3] I Benyó, J Kovács, J Mononen, and U Kortela, “Modelling of steam temperature dynamics of asuperheater”, International Journal of Simulation, vol 6, 2006, pp 3-9 [4] A.M Duinea, D Rusinaru, “Some considerations about the supherheaters modeling of steam generator”, Recent Advances in Environment and Earth Sciences and Economics, 2013, pp 285-289 [5] Huiyong Kim at al, “Prediction-based feedforward control of superheated steam temperature of a power plant”, International Journal of Electrical Power & Energy Systems, vol 71, 2015, pp 351-357 [6] Nguyễn Bốn, Các phương pháp tính truyền nhiệt, Giáo trình cao học, ĐHĐN, 2001 [7] Dung Quat refinery (DQR) project, A- 4001 / A / B / C / D steam boiler package, Thermal Performance Curves and data, Cerrey Mexico, 2006 [8] Đặng Quốc Phú, Giáo trình Truyền nhiệt, NXB Giáo dục, 1999 [9] Đàm Xuân Hiệp đồng tác giả, Lò công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2007 [10] Bùi Hải, Dương Hồng Đức Hà Mạnh Thư, Giáo trình Thiết bị trao đổi nhiệt, NXB Khoa học Kỹ Thuật, 2001 [11] C Taft, J Sorge, and J Willis, “Thermocouple response time study for steam temperature control”, The International Society of Automation, 2010 [12] EnTech, Control Valve Dynamic Specification, Version 3.0, 11/98, Emerson Process Management (USA), 1998 (BBT nhận bài: 22/06/2016, phản biện xong: 28/07/2016) ... nhiệt cho khối lượng kim loại nhiệt: [8], [9], [10] Hình Mô tả sự truyền nhiệt nhiệt Hình Mơ hình dịng ống nhiệt nhiệt độ ( Tho ) khỏi nhiệt PTCB nhiệt cho ống nhiệt: Ri2  h xCh Th x, t... ứng bước nhảy mơ hình hàm truyền với đáp ứng đầu đo thu từ thực nghiệm mơ tả Hình 3.3 Kiểm tra mơ hình hệ thống q nhiệt Để so sánh đặc tính động học mơ hình hệ thống q nhiệt gồm nhiệt (các phương... q nhiệt 2.3 Mơ hình tốn giảm ơn Mơ hình giảm ơn mơ tả Hình Phương trình cân khối lượng dịng qua giảm ôn: mh1  mn  mh 2.4 Mơ hình tốn đầu đo nhiệt độ Hình mơ tả mơ hình giếng nhiệt - đầu đo nhiệt