Bài giảng Điều khiển quá trình nâng cao: Bài 2 - ThS. Nguyễn Thị Lan

Bài giảng Điều khiển quá trình nâng cao: Chương 2 Các phương pháp hiệu chuẩn được biên soạn với mục tiêu nhằm giúp sinh viên trình bày được các phương trình cơ bản được sử dụng trong việc hiệu chuẩn vòng điều khiển; trình bày được phương pháp hiệu chỉnh vòng điều khiển hở, vòng điều khiển kín và vòng điều khiển trực quan; rèn luyện tính cẩn thận, kiên nhẫn và tuân thủ an toàn khi thực hiện công việc. Mời các bạn cùng tham khảo!

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  PVMTC ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO BÀI 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHUẨN Giảng viên: ThS. Nguyễn Thị Lan Email: lannt@pvmtc.edu.vn Mobile: 098.917.5925 ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Bài 2: Các phương pháp hiệu chuẩn v Thời lượng: 13 giờ, LT: 12 giờ, KT: 01 v Mục tiêu là: ü Trình bày phương trình sử dụng việc hiệu chuẩn vòng điều khiển; ü Trình bày phương pháp hiệu chỉnh vịng điều khiển hở, vịng điều khiển kín vịng điều khiển trực quan; ü Rèn luyện tính cẩn thận, kiên nhẫn tn thủ an tồn thực cơng việc ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO NỘI DUNG BÀI 2 ThS. Nguyễn Thị Lan 2.1 Các phương trình 2.2 Hiệu chuẩn vòng điều khiển hở 2.3 Hiệu chuẩn vịng điều khiển kín 2.4 Hiệu chuẩn vịng điều khiển trực quan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2.1 Các phương trình cơ bản Có phương trình/biểu thức sử dụng để ổn định hệ thống: Phương trình cân lượng (Energy Balance) Hằng số thời gian (Time Constant) Phương trình đáp ứng hồn chỉnh (Complete Response Equation) Hệ số khuếch đại trình (Process Gain) Dải tỉ lệ (Proportional Band) Thời gian tích phân (Integral Time) Thời gian vi phân/đạo hàm (Derivative Time) Biểu thức vòng điều khiển PID (PID Control) ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2.1 Các phương trình cơ bản ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2.1 Các phương trình cơ bản 2.1.2 Hằng số thời gian (TC - Time Constant) 𝑻𝑻=𝑻÷𝑻 (2.2) Trong đó: TC - số thời gian V - thể tích trữ lượng hệ thống F - Lưu lượng Một đáp ứng trọn vẹn cần lần số thời gian (TC) để ổn định ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2.1 Các phương trình cơ bản 2.1.2 Hằng số thời gian (TC - Time Constant) Ví dụ: Nếu lưu lượng chảy vào hệ thống 100 gpm (379 l/m) trữ lượng hệ thống 1000 gallon (3790 lít) Hỏi hệ thống phải để xác lập trạng thái ổn định có nhiễu tác động vào hệ thống? Giải: TC = 1000 : 100 = 10 phút Thời gian để xác lập trạng thái ổn định có nhiễu tác động là: 10 x = 50 phút ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2.1 Các phương trình cơ bản ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2.1 Các phương trình cơ bản ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2.1 Các phương trình cơ bản 10 100% 20 FT Hình 2­1: Bồn điều áp (A) và đáp ứng của bồn đối với nhiễu (B) ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2.4 Hiệu chuẩn VĐK trực quan – Visual Loop Tuning  2.4.2 Sự mất ổn định – Apparent Instability  VĐK ổn định • • Người vận hành phải xác định nguyên nhân Xin phép can thiệp vào hệ thống ĐK ThS. Nguyễn Thị Lan HC trực quan Chuyển sang MAN • • Theo dõi đáp ứng vịng ĐK Nếu VĐK ổn định tiếp tục hiệu chuẩn trực quan Tăng mạnh MV • • • • Chuyển BĐK sang AUT Tắt chế độ Tracking Tăng thời gian tích phân Giảm dần K ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 43 2.4 Hiệu chuẩn VĐK trực quan – Visual Loop Tuning  2.4.3 Đáp ứng chậm – Sluggish Response Nguyên nhân gây ra: Thời gian tích phân thời gian vi phân dài Ma sát tĩnh Giải pháp nguyên nhân TI TD Ø Điều chỉnh hệ số khuếch đại (KP) theo qui luật 40% phần trước Ø Bắt đầu với TI = x tc Sau giảm dần theo qui luật 4% (nghĩa giảm 40% sau 10 lần giảm 4%) Ø Đối với TD : trình cần thời gian vi phân TD thêm vào trình chậm điều khiển nhiệt độ, điều khiển nồng độ, điều khiển khuấy trộn Thơng thường bắt đầu TD = td ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 44 2.4 Hiệu chuẩn VĐK trực quan – Visual Loop Tuning  2.4.3 Đáp ứng chậm – Sluggish Response Giải pháp nguyên nhân ma sát tĩnh Ma sát tĩnh – Stiction - luôn tồn van điều khiển Dấu hiệu nhận biết đồ thị biến q trình có dạng sóng vng với biên độ tương đối ổn định Sóng thể độ lớn thay đổi % đóng/mở van cách đột ngột Hình 2­7 : Dạng sóng của van điều khiển có ma sát tĩnh ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 45 2.4 Hiệu chuẩn VĐK trực quan – Visual Loop Tuning  2.4.3 Đáp ứng chậm – Sluggish Response Giải pháp nguyên nhân ma sát tĩnh Ø Thực hiệu chuẩn trực quan vịng ĐK có van điều khiển ma sát tĩnh để giảm dao động thay đổi đột ngột vị trí đóng/mở van gây Ø Thực lắp đặt định vị van (Valve positioner) chưa lắp đặt sửa chữa/thay van điều khiển ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 46 Tổng kết bài 2 47 v Những nội dung chính: Các phương trình bản: Hiệu chuẩn vịng ĐK hở: phương pháp số thời gian phương pháp tốc độ đáp ứng Hiệu chuẩn vịng ĐK kín: phương pháp chu kì tới hạn, phương pháp dao động tắt dần Hiệu chuẩn trực quan: thực cho phép từ lãnh đạo (Unit manager) người có nhiều năm kinh nghiệm vận hành hệ thống điều khiển ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Tổng kết bài 2 48 Câu 1: Nếu thay đổi ngõ điều khiển 6% thay đổi ngõ vào điều khiển 8% hệ số khuếch đại trình bao nhiêu? A 1.33 B 0.75 C 1.33 giây D 0.75 phút ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Tổng kết bài 2 49 Câu 2: Mức nước bồn trì 10 ft (50% Span) Để nâng mức bồn lên 14 ft, người ta phải mở hoàn toàn van ngõ vào từ 60 gpm lên 80 gpm Hãy xác định % thay đổi ngõ vào? A 20% B 25% C 50% D 28.6% ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Tổng kết bài 2 50 Câu 3: Một ngõ vào tăng nhanh với tốc độ thay đổi 3% giây (3%/s) kéo dài 10 giây Thời gian tích phân giây Hãy tính tốc độ thay đổi ngõ tích phân – P(t) sau 10 giây? A P(t) = 6% B P(t) = 15% C P(t) = 30% D P(t) = 60% ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Tổng kết bài 2 51 Câu 4: Thay đổi ngõ vào 40% thời gian 10 giây (40%/10 giây) số vi phân giây Hãy tính ngõ vi phân vi phân này? A P(d) = 200% B P(d) = 80% C P(d) = 8% D P(d) = 20% ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Tổng kết bài 2 52 Câu 5: Khi hiệu chuẩn điều khiển phương pháp vịng hở điều khiển cài đặt chế độ nào? A MAN B AUT C CAS D TRACK ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Tổng kết bài 2 53 Câu 6: Nhiễu bước thường tạo cách thực hiệu chuẩn phương pháp vòng điều khiển hở? A Tăng PV thêm 5% B Tăng SV thêm 5% C Tăng MV thêm 5% D Tăng PV MV thêm 5% Câu 7: Nhiễu bước thường tạo cách thực hiệu chuẩn phương pháp vịng điều khiển kín? E Tăng PV thêm 5% F Tăng SV thêm 5% G Tăng MV thêm 5% H Tăng PV MV thêm 5% ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Tổng kết bài 2 54 Câu 8: Hãy cho biết giá trị mặc định điều khiển PID hãng Yokogawa? A P = 100%, I = giây, D = giây B P = 100%, I = giây, D = 9999 giây C P = 100%, I = 9999 giây, D = giây D P = 100%, I = 9999 giây, D = 9999 giây Câu 9: Nếu điều khiển PID hãng Yokogawa cài đặt với P = 85%, I = 15 giây, D = giây Hỏi điều khiển hoạt động chế độ nào? E Chế độ P F Chế độ PI G Chế độ PD H Chế độ PID ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Bài 2: Tổng kết bài 55 Câu 10: Đường cong đáp ứng PV hình sau cho biết điều gì? A Vòng điều khiển hiệu chuẩn phương pháp vịng kín chu kì tới hạn với hệ số khuếch đại cao B Vòng điều khiển hiệu chuẩn phương pháp vịng kín chu kì tới hạn với hệ số khuếch đại thấp C Ngõ điều khiển đáp ứng tốt ổn định D Ngõ ngõ vào điều khiển dao động ổn định ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO Bài 2: Tổng kết bài 56 Câu 5: Hãy cho biết tên gọi tiếng Anh thuật ngữ sau? Stt Tên thuật ngữ tiếng Việt Nam Tên tiếng Anh Hằng số thời gian Times constant ­ tc Thời gian chết Deadtime ­ td Chu kì tới hạn Ultimate period­ PU Đáp ứng chậm Sluggish response Dao động Tốc độ đáp ứng Thời gian tích phân Integral time ­ TI Derivative time ­ TD Thời gian vi phân Stiction Ma sát tĩnh Dampened oscillation 10 Dao động tắt dần ThS. Nguyễn Thị Lan Oscillation Response rate­ Rr ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  PVMTC Thank You! WWW.PVMTC.EDU.VN Giảng viên: ThS. Nguyễn Thị Lan Email: lannt@pvmtc.edu.vn Mobile: 098.917.5925 ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH NÂNG CAO 57 ... 11 ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2. 1 Các phương? ?trình? ?cơ bản ThS. Nguyễn Thị Lan 12 ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2. 1 Các phương? ?trình? ?cơ bản ThS. Nguyễn Thị Lan 13 ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2. 1 Các phương? ?trình? ?cơ bản... constant) ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 19 2. 2 Hiệu chuẩn vịng? ?điều? ?khiển? ?hở ­ Open loop tuning ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 20 2. 2 Hiệu chuẩn vịng? ?điều? ?khiển? ?hở ­ Open loop tuning... phút ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2. 1 Các phương? ?trình? ?cơ bản ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO 2. 1 Các phương? ?trình? ?cơ bản ThS. Nguyễn Thị Lan ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NÂNG CAO