Giáo trình Cơ sở điều khiển quá trình (Nghề Khoan khai thác dầu khí Cao đẳng)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ  GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: CƠ SỞ ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH NGHỀ: KHOAN KHAI THÁC DẦU KHÍ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số: 211/QĐ-CĐDK ngày 01 tháng 03 năm 2022 Trường Cao Đẳng Dầu Khí) Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2022 (Lưu hành nội bộ) TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm Trang LỜI GIỚI THIỆU Tài liệu thuộc giáo trình biên soạn theo chương trình đào tạo lưu hành trường Cao đẳng Dầu khí; nguồn thông tin sử dụng để tham khảo biên soạn/hiệu chỉnh giáo trình phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo Cùng với tiến khoa học kỹ thuật, q trình đại hóa góp phần đưa q trình sản xuất nhà máy, xí nghiệp ngày đại với mức độ tự động hóa ngày cao Các giải pháp điều khiển đại góp phần nâng cao mức độ tự động hóa dây chuyển sản xuất để tăng suất, tăng chất lượng sản phẩm, hạ giá thành sản xuất, tăng sức cạnh tranh thị trường, đồng thời đặt yêu cầu cao cho hệ thống điều khiển tự động cho người kỹ sư thiết kế điều khiển trình Vì vậy, điều khiển trình lĩnh vực ứng dụng quan trọng lĩnh vực điều khiển công nghiệp việc trang bị kiến thức điều khiển trình vấn đề cốt lõi học sinh, sinh viên trường thuộc khối kỹ thuật ngành vận hành thiết bị chế biến dầu khí, ngành sửa chữa thiết bị tự động hóa Giáo trình Cơ sở điều khiển trình biên soạn để làm tài liệu cho đối tượng học sinh, sinh viên trình độ trung cấp, cao đẳng nghề Vận hành thiết bị chế biến dầu khí, Vận hành thiết bị khoan khai thác dầu khí, Khoan khai thác dầu khí Tác giả xin chân thành cảm ơn bạn đồng nghiệp Trường Cao Đẳng Dầu khí, đặc biệt giáo viên TBM Tự động hóa Giáo trình biên soạn dựa tài liệu từ nhiều nguồn giáo trình tham khảo từ thực tế nhà máy ngành Dầu khí nên khơng tránh khỏi số sai sót phù hợp phát triển công nghệ Chúng mong nhận góp ý, xây dựng bạn đọc để sách ngày hoàn thiện Chân thành cảm ơn Bà Rịa – Vũng Tàu, tháng 06 năm 2021 Tham gia biên soạn Chủ biên: ThS Phạm Thị Thu Hường ThS Phan Đúng ThS Nguyễn Xuân Thịnh MỤC LỤC 1.1 1.2 1.3 QUÁ TRÌNH LÀ GÌ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 10 TẦM QUAN TRỌNG CỦA ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 11 2.1 SƠ ĐỒ CỦA MỘT VÒNG ĐIỀU KHIỂN 2.2 Ba nhiệm vụ vòng điều khiển 2.2.1 Nhiệm vụ thiết bị đo: 2.2.2 Nhiệm vụ thiết bị điều khiển: 2.2.3 Nhiệm vụ thiết bị chấp hành: 2.3 CÁC THUẬT NGỮ 2.4 CÁC LOẠI ĐIỀU KHIỂN 10 2.4.1 Điều khiển tay (Manual Control) 10 2.4.2 Điều khiển tự động (Automatic control) 10 2.4.3 Điều khiển tầng (Cascade control) 11 2.4.4 2.4.5 2.5 2.5.1 Điều khiển vòng hở 13 Điều khiển vịng kín 14 BẢN VẼ P&ID 15 Các biểu tượng thiết bị đo 15 2.5.2 Đường liên kết 16 2.5.3 Số thẻ thiết bị nhận dạng chữ viết tắt 17 ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG Ở CHẾ ĐỘ BẰNG TAY (MANUAL CONTROL) 3.2 Điều khiển lưu lượng chế độ tự động (AUT) 3.3 Điều khiển lưu lượng chế độ tầng (Cascade) 3.3.1 Dị tìm PID phương pháp dao động vịng kín-tận cùng: .9 3.1 3.3.2 Quy trình dị tìm PID 10 3.3.3 Chuẩn bị 10 3.4 Quy trình thực tập 15 Trang DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1-1: Q trình biến trình .9 Hình 2-1: Sơ đồ khối vòng điều khiển Hình 2-2: Ví dụ hệ thống điều khiển nhiệt độ Hình 2-3: Sơ đồ cấu trúc thiết bị đo Hình 2-4: Sơ đồ khối thiết bị điều khiển Hình 2-5: Sơ đồ khối thiết bị chấp hành Hình 2-6: Ký hiệu thuật ngữ sử dụng vịng điều khiển q trình .8 Hình 2-7: Điều khiển nhiệt độ phương pháp thủ công 10 Hình 2-8: Điều khiển nhiệt độ tự động 11 Hình 2-9: Điều khiển tầng cho thiết bị gia nhiệt nước 12 Hình 2-10: Sơ hệ thống điều khiển vịng hở 13 Hình 2-11: Ví dụ điều khiển nhiệt độ vịng hở 14 Hình 2-12: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển kín 15 Hình 2-13: Ví dụ điều khiển nhiệt độ vịng kín 15 Hình 2-14: Biểu tượng thiết bị đo 16 Hình 2-15: Kí hiệu đường liên kết 17 Hình 2-16: Ký hiệu khu vực thẻ thiết bị 18 Hình 2-17: Ký hiệu chữ thẻ thiết bị 18 Hình 3-1: Sơ đồ P&ID hệ thống điều khiển lưu lượng Hình 3-2: Xác định PID sử dụng đường phản ứng với luật Ziegler & Nichols Hình 3-3: Bảng tính thông số P, I, D .8 Hình 3-4: Ví dụ điều khiển tỉ số cho q trình dịng Hình 3-5: Đáp ứng PV từ phương pháp tận Zigler Nichol 10 Hình 3-6: Dao động điều khiển vịng kín 10 Hình 3-7: Sơ đồ P&ID độ mở van 11 Hình 3-8: Bản vẽ điều khiển điều khiển theo tỷ số 12 Hình 3-9: Tổng quan phòng thực hành 13 Hình 3-10: LAB2; điều khiển dòng theo tỷ số 13 Hình 3-11: Mẫu độ mở van .14 Hình 3-12: Cửa sổ Tuning FIC021 16 Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Bảng chữ la-tinh thường dùng cho kí hiệu thiết bị đo lường .19 Bảng 3.1: Tính PID phương pháp tận Zigler Nichol 10 Trang GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: Cơ sở điều khiển q trình Mã mơ đun: AUTM512111 Thời gian thực mô đun: 45 giờ; (Lý thuyết: 15 giờ; Thực hành: 30 giờ) Số tín chỉ: 02 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: 3.1 Vị trí: Là mơ đun thuộc mơ đun/mơn học sở chương trình đào tạo Môn đun dạy sau môn học chung 3.2 Tính chất: Mơ đun Cơ sở điều khiển q trình (CSĐKQT) trang bị kiến thức về chức năng, nhiệm vụ vòng điều khiển chức thành phần vịng điều khiển Ngồi người học lĩnh hội thuật ngữ chuyên ngành điều khiển trình, ký hiệu, biểu tượng đường liên kết thiết bị vẽ thiết bị đo lường tự động hố (P&ID) vẽ dịng cơng nghệ (PFD) đồng thời vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng chế độ điều khiển tay chế độ điều khiển tự động 3.3 Ý nghĩa vai trị mơn học/mơ-đun: mơn học khoa học mang tính thực tế ứng dụng thực tiễn dành cho đối tượng người học chuyên ngành vận hành thiết bị chế biến dầu khí, vận hành thiết bị khoan khai thác dầu khí khoan khai thác dầu khí Mô-đun đưa vào giảng dạy trường Cao Đẳng Dầu Khí từ năm 2019 đến Nội dung chủ yếu mô-đun nhằm cung cấp kiến thức kỹ thuộc lĩnh vực cơng nghiệp q trình: (1) tầm quan trọng điều khiển trình; (2) Cơ sở lý thuyết điều khiển q trình: vịng điều khiển, thành phần vịng điều khiển thuật ngữ thơng dụng; (3) Điều khiển lưu lượng vòng phản hồi đơn tỉ lệ Qua đó, giáo trình cung cấp kiến thức kỹ điều khiển trình qui trình vận hành hệ thống điều khiển chế độ Manual, Automatic Cascade Mục tiêu mô đun: Sau học xong mô-đun này, người học có khả năng: 4.1 Về kiến thức: A1 Trình bày định nghĩa trình, điều khiển trình, vịng điều khiển; A2 Mơ tả tầm quan trọng điều khiển trình mặt biến thiên, hiệu an tồn A3 Mơ tả nhiệm vụ để tạo thành vịng điều khiển trình: đo lường, so sánh điều chỉnh; A4 Nhận biết thuyết minh thông số công nghệ thiết bị công nghệ vẽ P&ID; Trang 4.2 Về kỹ năng: B1 Vận hành điều khiển vòng điều khiển lưu lượng chế độ điều khiển tay chế độ tự động 4.3 Về lực tự chủ trách nhiệm: C1 Rèn luyện thái độ nghiêm túc, cẩn thận công việc; C2 Tuân thủ nghiêm túc quy định an tồn phịng điều khiển vận hành hệ thống điều khiển; C3 Thực vệ sinh công nghiệp sau thực công việc Nội dung mơ đun: 5.1 Chương trình khung: STT Mã MH/MĐ/HP Tên môn học, mô đun Thời gian đào tạo (giờ) Trong Số Thực Thi/ tín Tổng hành/ Kiểm Lý số thí nghiệm/ tra thuyết tập/ thảo luận LT TH COMP64002 Các môn học chung/ đại cương Giáo dục trị COMP62004 Pháp luật 30 18 10 COMP62008 Giáo dục thể chất 60 51 4 COMP64010 75 36 35 2 COMP63006 Giáo dục quốc phòng An ninh Tin học 75 15 58 FORL66001 Tiếng Anh 120 42 72 SAEN52001 An toàn vệ sinh lao động 30 23 64 1575 443 1052 31 49 13 255 120 122 Các môn học, mô đun chuyên môn ngành, nghề Môn học, mô đun kỹ thuật II.1 sở MECM52003 Vẽ kỹ thuật - 45 14 29 1 10 ELEO53012 Điện kỹ thuật AUTM52111 Cơ sở điều khiển trình 45 45 36 14 29 1 11 PETR63001 Hóa Đại cương 45 42 12 PETD53031 75 14 58 51 1320 323 930 22 45 30 28 I II 23 465 180 260 17 75 41 29 13 PETD62032 Địa chất sở Môn học, mô đun chuyên mơn ngành, nghề Địa chất dầu khí 14 PETD53033 Cơ sở khoan 45 42 15 PETD53034 Cơ sở khai thác 45 42 II.2 Trang 16 PETD62035 Địa chất môi trường 30 28 17 PETD62036 Nguyên lý phá hủy đất đá 30 28 18 PETD53137 Thí nghiệm dung dịch khoan 75 14 58 19 PETD62138 Hệ thống phát lực 45 14 29 1 20 PETD62139 Hệ thống khí nén 45 14 29 1 21 PETD54140 Hệ thống nâng hạ 105 14 87 22 PETD54141 105 14 87 23 PETD55142 135 14 116 24 PETD54143 105 14 87 25 PETD55144 135 14 116 26 PETD63145 75 14 58 27 PETD54246 Hệ thống tuần hoàn dung dịch Vận hành hệ thống chuỗi cần khoan dụng cụ phá hủy đất đá Hệ thống chống ống trám xi măng Hệ thống kiểm soát giếng khoan Hệ thống kiểm soát giếng khoan Thực tập sản xuất 180 15 155 10 28 PETD63247 87 135 2040 14 623 108 1312 48 12 57 Khóa luận tốt nghiệp Tổng cộng 5.2: Chương trình chi tiết mơ-đun: Thời gian (giờ) Số TT Nội dung tổng quát Tổng số Thực hành, thí Lý nghiệm, thuyết thảo luận, tập Bài 1: Tầm quan trọng điều khiển trình 03 03 Bài 2: Cơ lý thuyết điều khiển trình 12 11 2.1 Sơ đồ vòng điều khiển 2.2 nhiệm vụ vòng điều khiển 2.3 Các thuật ngữ 2.4 Các loại điều khiển 2.5 Bản vẽ P&ID Kiểm tra LT TH Trang Thời gian (giờ) Số TT Nội dung tổng quát Tổng số Lý thuyết Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập 3.1 Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng 30 29 45 14 29 Kiểm tra LT TH Điều khiển lưu lượng chế độ điều khiển tay (MANUAL) 3.2 3.3 Điều khiển lưu lượng chế độ tự động (AUTOMATIC) Điều khiển lưu lượng chế độ tầng (CASCADE) Cộng 1 Điều kiện thực mơ-đun: 6.1 Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: - Phịng học lý thuyết: đáp ứng phòng học chuẩn - Phòng thực hành: phòng DCS 6.2 Trang thiết bị máy móc: - Máy tính, máy chiếu, bảng, phấn, bút viết bảng/phấn trắng màu, giẻ lau - Các thiết bị, máy móc: 6.3 Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: - Giáo trình, giáo án - Bản vẽ P&ID tham khảo Vietsovpetro - Qui trình thực hành (nếu có) - Phiếu đánh giá thực hành 6.4 Các điều kiện khác: Nội dung phương pháp đánh giá 7.1 Nội dung: - Kiến thức: Bài Kỹ năng: Bài Năng lực tự chủ trách nhiệm: Trang + Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập + Tham gia đầy đủ thời lượng môn học + Nghiêm túc trình học tập Phương pháp: Điểm kiểm tra thường xuyên: không Kiểm tra định kỳ lý thuyết/thực hành: 01 thực hành NỘI DUNG BÀI 3: 3.1 ĐIỀU KHIỂN LƯU LƯỢNG Ở CHẾ ĐỘ BẰNG TAY (MANUAL CONTROL) Bài thực hành trình bày hệ thống điều khiển dịng nước điều khiển FIC011 thuật tốn điều khiển PID PV (biến trình) đo từ transmitter lưu lượng FT-1 gửi tới điều khiển so sánh với SV (setpoint) MV, biến thao tác, (tín hiệu dịng điện – 20mA) phát gửi tới biến đổi tín hiệu điện sang khí nén I/P để biến đổi tín hiệu dịng điện – 20 mA sang tín hiệu khí nén tiêu chuẩn – 15 PSI cho việc điều khiển van điều khiển CV-1 Hình 3-1: Sơ đồ P&ID hệ thống điều khiển lưu lượng Để vận hành tay điều khiển phải bật chế độ MAN Có nhiều cách thể thực hiện: Cách 1: Trên hình sơ đồ điều khiển, truy cập đến điều khiển FIC011 FIC012, chọn chế độ MAN Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|6 Cách 2: Mở cửa sổ tuning điều khiển, chọn chế độ MAN Tiến hành xây dựng đường cong đáp ứng PV theo bước: - Nhập giá trị SV - Nhập giá trị MV Bật bơm Theo dõi đáp ứng PV - Thay đổi giá trị MV cho PV đạt đến giá trị khảo sát SV ổn định giá trị Ghi nhận lại giá trị PV MV - Thay đổi MV thêm 5% theo dõi đáp ứng PV Ghi lại giá trị PV lúc Vào công cụ, vào NAME, nhập TG0101 để quan sát đồ thị PV, MV SV để xác định thời gian chết số thời gian cách dễ dàng theo đồ thị sau: Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|7 Hình 3-2: Xác định PID sử dụng đường phản ứng với luật Ziegler & Nichols Hình 3-3: Bảng tính thơng số P, I, D 3.2 Điều khiển lưu lượng chế độ tự động (AUT) Sau thực hành bước điều khiển tay (MAN) trên, tiếp tục thực bước sau: - Nhập SV, nhập P, I D cho điều khiển - Nhập MV, bật bơm Điều chỉnh MV PV đạt đến giá trị SV ổn định SV - Chuyển điều khiển sang chế độ AUT - Thay đổi SV thêm 5% giảm 5% Theo dõi đáp ứng PV Kết luận hệ thống chế độ Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|8 ngòai 3.3 Điều khiển lưu lượng chế độ tầng (Cascade) Hình 3-4: Ví dụ điều khiển tỉ số cho q trình dịng Hình 3-4 ví dụ điều khiển theo tỷ số, cho lưu lượng FA đường ống A với lưu lượng FB đường ống B FA lưu lượng độc lập, FB điều khiển để giữ theo tỷ số R FA FA đo biến đổi, nhờ transmitter dòng FT-2, sang tín hiệu chuẩn (4 – 20 mA – V) gửi tới đơn vị tính tốn tỷ số để tính SV cho FIC01 Do khác biệt thang đo Transmitter dòng FT-1 FT-2, cần phải xử lý tính bù cho thiết bị 3.3.1 Dị tìm PID phương pháp dao động vịng kín-tận cùng: Dị tìm PID phương pháp dao động vịng kín-tận phương pháp phổ biến biết với tên “phương pháp nhạy cảm – tận ZiglerNichols” phát từ năm 1942 Đầu tiên dùng để giảm thiểu thời gian việc dị tìm kiểu thử sai Đáng ý hơn, PID tính phương pháp cho tỷ số suy giảm đáp ứng PV trước sai lệch SV nhiễu lọan xấp xỉ 1/4 hình Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|9 Hình 3-5: Đáp ứng PV từ phương pháp tận Zigler Nichol 3.3.2 Quy trình dị tìm PID Bước 1: Điều chỉnh MV chế độ tay để đưa PV SV Bước 2: Sử dụng tác động P cách tăng tối đa I giảm tối thiểu D Bước 3: Chuyển sang chế độ tự động sau PV trùng SV Bước 4: Thay đổi bước SV theo dõi đáp ứng SV Bước 5: Giảm từ từ băng tỷ lệ PB chu kỳ biên độ dao động không đổi Bước 6: Viết PBu PB tận chu kỳ tận Tu vào bảng, Bước 7: Tính tốn PID sử dụng cơng thức cho bảng hình Bảng 3.1: Tính PID phương pháp tận Zigler Nichol Kiểu điều khiển P(%) I (giây) D (giây) P PBu  PI 2,2 PBu Tu/1,2 PID 1,7 PBu Tu/2 Tu/8 Hình 3-6: Dao động điều khiển vịng kín 3.3.3 Chuẩn bị Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|10 Bước 1: Cấp nguồn 220 Vac 5% cho mơ hình nhà máy Bước 2: Điều chỉnh áp suất khí nén cấp tới van điều khiển CV-1 CV-2 tới kgf/cm2 Bước 3: Chuẩn bị nước bồn dự trữ tới mức 60% Bước 4: Điều chỉnh độ mở van cho van: + V1-1, V1-2, V1-4, V1-5, V1-11, V2-1, V2-3, VS1 mở + VO1-1, VO1-2, VO2-1, VO2-2, VC; V1-3, V1-6, V1-7, V1-8, V1-9, V1-10, V2-2, V2-4, V2-5 đóng Hình 3-7: Sơ đồ P&ID độ mở van Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|11 Bước 5: Chuẩn bị nối dây tín hiệu tương tự hình 3-8 Hình 3-8: Bản vẽ điều khiển điều khiển theo tỷ số Bước 6: Nối cáp KS-2 KS-9 bảng đầu nối mô hình nhà máy bảng đầu nối DCS Bật điện cho FCS, trạm điều khiển trường hệ thống DCS Bước 7: Bật trạm vận hành HIS Logon để truy cập giao diện vận hành + Khi đăng nhập thành cơng, hình hiển thị “Overview of Laboratory” hình 3-9 Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|12 Hình 3-9: Tổng quan phòng thực hành + Nhắp đúp chuột vào LABCE2 để truy cập thực hành 2, cửa sổ sau xuất Hình 3-10: LAB2; điều khiển dòng theo tỷ số - Nhắp chuột vào LAB2_SELE cửa sổ đồ họa ‘LAB2’ để chọn chức điều khiển thực hành - Xác nhận vị trí cơng tắc Mimic Panel trỏ Mode phía biểu tượng thiết bị cửa sổ đồ họa xem “DCS” hay chưa Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|13 - Nhắp đúp chuột vào Pattern cửa sổ đồ họa LAB2 cửa sổ Pattern valve panel, hình 3-11 hiển thị Kiểm tra van tay xem đóng hay mở so với cửa sổ khơng Hình 3-11: Mẫu độ mở van + Sau độ mở van thỏa mãn, nhắp đúp chuột vào LAB2 để đưa cửa sổ đồ họa LAB2 lại hình 3-10 CẢNH BÁO: Các van điều khiển CV-1 CV-2 phải mở trước khởi động bơm P1 P2 để chống bị hư hại BƠM KHÔ Vận hành CS3000: Bước Đặt Tag (thẻ thiết bị) chế độ MAN (điều khiển tay), + Trên Tuning panel (cửa sổ chỉnh thông số điều khiển), di trỏ tới “MODE” nhấn vào “MAN”, + Trên faceplate (cửa sổ vận hành) thiết bị tag cụ thể, nhắp chuột vào “MODE”, chọn xác nhận Bước Để đặt Tag chế độ tự động “AUT” + Trên Tuning panel (cửa sổ chỉnh thông số điều khiển), di trỏ tới “MODE” nhấn vào “AUT”, + Trên faceplate (cửa sổ vận hành) thiết bị tag cụ thể, nhắp chuột vào “MODE”, chọn xác nhận Bước Để đặt Tag chế độ điều khiển tầng “CAS” Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|14 + Trên Tuning panel (cửa sổ chỉnh thông số điều khiển), di trỏ tới “MODE” nhấn vào “CAS”, + Trên faceplate (cửa sổ vận hành) thiết bị tag cụ thể, nhắp chuột vào “MODE”, chọn xác nhận Bước Để thay đổi thông số MV, SV, P, I D + Để thay đổi từ từ MV SV, nhắp chuột vào INDEX thông số mong muốn bên tay phải Faceplate thiết bị cửa sổ hiển thị sau Nhắp vào nút tăng nút giảm để điều chỉnh thông số + Để đặt thông số số cụ thể, sử dụng DATA ENTRY (nạp liệu), di trỏ tới thông số Tuning Panel nhắp vào giá trị mong muốn “Enter” Bước Để dự trữ đồ thị xu hướng cửa sổ Tuning (Tuning Trend) để theo dõi đường đáp ứng, nhắp vào biểu tượng Tuning Panel Bước Để dừng Trend ghi trước in, nhắp vào biểu tượng Tuning Panel Bước Để in cửa sổ đồ thị cửa sổ cụ thể, nhắp vào biểu tượng Tuning Panel Bước Khởi động bơm P1 P2: Nhắp đúp biểu tượng bơm P1 P2 cửa sổ đồ họa chọn ‘RUN’ faceplace thiết bị bơm P1 P2 Màu sắc bơm đổi từ đỏ xang màu xanh Trước khởi động máy bơm cần: - Kiểm tra xem vị trí cơng tắc chuyển đổi bảng Mimic xem liệu ‘DCS’ chưa - Chọn chế độ ‘DCS’ cửa sổ đồ họa qua công tắc DCS (xanh) / MIMIC (màu cam) đặt biểu tượng máy bơm !CẢNH BÁO!: CV-1 CV-2 phải mở trước khởi động bơm để chống hư hại chạy khô 3.4 Quy trình thực tập PHẦN 1: Xác định PID phương pháp vịng kín điểm làm việc theo phương pháp nhạy cảm tận Ziegler – Nichols” Bước 1.1: Bắt đầu cửa sổ Tuning FIC021/FIC022 Nhắp đúp chuột vào FIC021 FIC022 cửa sổ tuning trình bày Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|15 Hình 3-12: Cửa sổ Tuning FIC021 Bước 1.2: Đặt FIC021 FIC022 chế độ MAN cách nhấn vào “MAN” chọn Bước 1.3: Đặt thông số I D cửa sổ Tuning 9999 giây Bước 1.4: Đặt MV (FIC021) / MV (FIC022) 20% khởi động bơm P1 P2 Bước 1.5: Đặt SV (FIC021)/SV(FIC022) 20% Bước 1.6: Điều chỉnh tín hiệu MV (FIC021) / MV(FIC022) PV(FIC021) / PV(FIC022) ổn định 20% Ghi MV vào bảng Bước 1.7: Đặt FIC021/FIC022 sang chế độ AUT (tự động) Bước 1.8: Nhắp vào biểu tượng Tuning Panel Tuning Panel: FIC021 / FIC022 để dự trữ Bước 1.9: Để theo dõi đáp ứng trình, tăng SV (FIC021 / FIC022 ) lên 2%, từ 20% lên 22% cách nhắp vào ‘SV’, đánh máy vào data ‘22’ ‘Enter’ Bước 1.10: Theo dõi PV (FIC021 / FIC022) setpoint đột ngột thay đổi 2% Và thực điều kiện sau: a) Nếu đặc tính dao động PV (FIC021) / PV (FIC022) đáp ứng Overdamp Underdamp, đặt FIC021 / FIC022 chế độ MAN, giảm P khởi động lại từ lúc bắt đầu điểm làm việc b) Nếu đặc tính dao động PV (FIC021) / PV (FIC022) dao động không ổn định có biên độ tăng dần, đặt FIC021 / FIC022 MAN, điều chỉnh MV (FIC021) Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|16 / MV (FIC022) để đưa PV (FIC021) / PV (FIC022) lại setpoint, tăng P khởi động lại từ lúc bắt đầu điểm làm việc c) Nếu đặc tính dao động PV (FIC021) / PV (FIC022) đường SINE với biên độ khơng đổi, chuyển bước sang qui trình Bước 1.11: Nhắp vào biểu tượng để theo dõi đáp ứng Bước 1.12: Nhắp vào biểu tượng để in đường đáp ứng Bước 1.13: Tìm chu kỳ dao động (u) theo đơn vị giây viết vào bảng Bước 1.14: Ghi lại thông số P PV (FIC021) / PV (FIC022) dao động với biên độ khơng đổi vào cột PBU Bước 1.15: Tính Tu (s), PB(5), TI(s) TD(s) sử dụng thuật toán điều khiển P, PI PID Bước.1.16: Sử dụng thông số PID kiểu P, tính từ bảng 3-1, để điều khiển trình điểm làm việc đơn lẻ Thực qui trình tương tự từ bước tới 10 Bước 1.17: Sử dụng thông số PID kiểu PI, tính từ bảng 3-1, để điều khiển trình điểm làm việc đơn lẻ Thực qui trình tương tự từ bước 1.7 tới 1.10 Bước 1.18: Sử dụng thông số PID kiểu PID, tính từ bảng 3-1, để điều khiển q trình điểm làm việc đơn lẻ Thực qui trình tương tự từ bước 1.7 tới 1.10 Bước.1.19: Thực qui trình giống từ bước 1.16 tới 1.18 cho điểm làm việc khác 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 80% PHẦN 2: Xác định PID cho tất điểm làm việc phạm vi rộng từ 20% tới 80% SV (FIC021)/SV (FIC022)với tính ổn định hiệu cho điều khiển FIC01 Bước 2.1 Sử dụng PB từ cột kiểu P bảng 3-1 có ảnh hưởng thấp trước tác động điều khiển để điều khiển trình điểm vận hành, SV (FIC021) tương đương với 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 80%, qui trình tương tự bước 1.5 tới 1.9 Bước 2.2 Sử dụng PB từ cột kiểu P bảng có ảnh hưởng cao trước tác động điều khiển để điều khiển trình điểm vận hành, SV (FIC021) tương đương với 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 80%, qui trình tương tự bước 1.5 tới 1.9 Bước 2.3 So sánh kết từ 2.1 2.2 Bước 2.4 Sử dụng PB TI từ cột kiểu PI bảng có ảnh hưởng thấp trước tác động điều khiển để điều khiển trình điểm vận hành, SV (FIC021) tương đương với 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 80%, qui trình tương tự bước 1.5 tới 1.9 Bước 2.5 Sử dụng PB TI từ cột kiểu PI bảng có ảnh hưởng cao trước tác động điều khiển để điều khiển trình điểm vận hành, SV (FIC021) tương Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|17 đương với 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 80%, qui trình tương tự bước 1.5 tới 1.9 Bước 2.6 So sánh kết từ 2.4 2.5 Bước 2.7 Sử dụng PB, TI TD từ cột kiểu PID bảng có ảnh hưởng thấp trước tác động điều khiển để điều khiển trình điểm vận hành, SV (FIC021) tương đương với 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 80%, qui trình tương tự bước 1.5 tới 1.9 Bước 2.8 Sử dụng PB TI TD từ cột kiểu PID bảng có ảnh hưởng cao trước tác động điều khiển để điều khiển trình điểm vận hành, SV (FIC021) tương đương với 30%, 40%, 50%, 60%, 70% 80%, qui trình tương tự bước 1.5 tới 1.9 Bước 2.9 So sánh kết từ 2.7 2.8 PHẦN 3: Điều khiển theo tỷ số dòng chảy Bước 3.1 Đặt FIC021) / FIC022 chế độ MAN Bước 3.2 Đặt SV (FIC021) / SV (FIC022) 50% Bước 3.3 Chỉnh MV (FIC021) / MV (FIC022) PV (FIC021) / PV (FIC022) ổn định SV (FIC021) / SV (FIC022) Bước 3.4 Đặt thông số PID sử dụng PID từ các tốt phần cho FIC021) / FIC022 Bước 3.5 Đặt SV (FRC023) Bước 3.6 Đặt FRC023 chế độ tự động Bước 3.7 Đặt FIC021 chế độ CASCADE Bước 3.8 Theo dõi đáp ứng PV (FIC021) / PV (FIC022) Bước 3.9 Thay đổi SV (FRC023) tới 1,5 2,0 Theo dõi đáp ứng xem liệu SV (FIC021) có tỷ lệ thuận với PV (FIC022) tỷ số ấn định từ SV (FRC023) hay không BẢNG KẾT QUẢ TT Giá trị trạng Hệ số dao Thông số Tuning Thông số Tuning Thông số Tuning thái ổn định động (kiểu P) (kiểu PI) (kiểu PID) TI (s) Max TD (s) 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 9999 0 i PVi (%) MVi (%) Tu (s) Pbu (%) Pb(%) 2,0(Pbu) Pb(%) 2,2(Pbu) TI (s) 0,83(TU) TD (s) Pb(%) 1,7(Pbu) TI (s) 0,5(TU) Độ rộng đồ thị Kp = (+) -> Tác động nghịch ฀ : 4M ฀ Kp = (-) -> Tác động thuận ฀ TD 0,125(TU) : 8M ฀ Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|18 : 16M ฀ : 32M ฀ ❖ TÓM TẮT BÀI 3: + Điều khiển lưu lượng chế độ điều khiển tay (MANUAL) + Điều khiển lưu lượng chế độ tự động (AUTOMATIC) ❖ CÂU HỎI/BÀI TẬP/THỰC HÀNH CỦNG CỐ BÀI 3: Sinh viên đăng ký với quản lý phịng DCS để thực hành thêm ngồi học Các lab vận hành: LAB1, LAB2 thực hành mơ hình nhà máy chế biến khí Bài 3: Vận hành hệ thống điều khiển lưu lượng Trang|19 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Hoàng Minh Sơn, Cơ sở hệ thống điều khiển trình, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, 2016 NCCER, Module Process Control - Instrumentation level 3, NCCER Product Development and Revision, Nhà xuất Pearson Education, New York, Mỹ, 2015 Yokogawa Inc., Laboratory Centum VP Manual, Tài liệu lưu hành nội Trường Cao Đẳng Dầu Khí, 2021 Tài liệu tham khảo 20 Trang| ... áp dụng chương trình Chương trình mơ đun áp dụng cho nghề vận hành thiết bị chế biến dầu khí, vận hành thiết bị khoan khai thác dầu khí, khoan khai thác dầu khí trình độ trung cấp cao đẳng 8.2... thống điều khiển lưu lượng chế độ điều khiển; + Vận hành điều khiển vòng điều khiển lưu lượng chế độ điều khiển tay; + Vận hành điều khiển vòng điều khiển lưu lượng chế độ tự động chế độ điều khiển. .. vực công nghiệp trình: (1) tầm quan trọng điều khiển trình; (2) Cơ sở lý thuyết điều khiển q trình: vịng điều khiển, thành phần vòng điều khiển thuật ngữ thông dụng; (3) Điều khiển lưu lượng