Luận văn tốt nghiệp nghiên cứu hệ thống điều khiển đhkk hỗn hợp nhiều chiller

Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ CHƯƠNG 1: 12 HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ CHILLER 12 TRUNG TÂM THƯƠNG MẠI VINCOM PLAZA THÁI BÌNH .12 Tầm quan trọng nhiệm vụ hệ thống ĐHKK TTTM 12 1.1 Tầm quan trọng ĐHKK nói chung 12 1.1.1 Đối với thể sống .12 1.1.2 Trong công nghiệp, sản xuất .13 1.1.3 Trong lĩnh vực văn hoá, nghệ thuật .14 1.2 Tầm quan trọng hệ thống ĐHKK TTTM .14 1.2.1 Đặc điểm trung tâm thương mại 14 1.2.2 Yêu cầu hệ thống ĐHKK TTTM 15 Cấu tạo, đặc điểm hệ thống ĐHKK Chiller .15 2.1 Cấu tạo thống ĐHKK Chiller 15 2.2 Đặc điểm hệ thống ĐHKK chiller .16 Yêu cầu suất lạnh hệ thống Chiller TTTM 17 3.1 Yêu cầu việc điều chỉnh xác suất lạnh 17 3.2 Ảnh hưởng yếu tố đến việc điều chỉnh xác suất lạnh .18 3.3 Các phương pháp điều chỉnh xác suất lạnh .18 Các kiểu hỗn hợp nhiều cụm chiller .18 4.1 Chiller mắc nối tiếp 19 4.2 Chiller mắc song song .19 Hệ thống ĐHKK Chiller TTTM Vincom plaza Thái Bình 23 5.1 Giới thiêụ cơng trình 23 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt 5.1.1 Quy hoạch tổng mặt kiến trúc cơng trình .23 5.1.2 Hệ thống đường nội bộ, sân vườn .25 5.1.3 Dây chuyền công bố trí mặt 25 5.2 Hệ thống ĐHKK Chiller TTTM Vincom plaza Thái Bình 27 5.2.1 Các điều kiện thiết kế bên bên nhà 27 5.2.2 Các yêu cầu thơng gió .28 5.2.3 Các giải pháp thiết kế hệ thống HVAC .31 5.3 Danh mục thiết bị hệ thống ĐHKK .35 Nguyên tắc thao tác điều khiển .47 6.1 Thao tác vận hành tay: 47 6.2 Vận hành hệ thống ĐHKK Chiler giám sát điều khiển máy vi tính .51 CHƯƠNG 2: 52 PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN .52 THEO QUAN ĐIỂM BỀN VỮNG 52 Đặt vấn đề 52 Khái niệm tổng hợp bền vững tối ưu 52 Đánh giá chất lượng hệ thống 55 3.1 Khái niệm chất lượng trình điều khiển 55 3.2 Các tiêu chất lượng trực tiếp 56 3.2.1 Thời gian điều chỉnh (thời gian độ) .57 3.2.2 Sai lệch động cực đại độ điều chỉnh 58 3.2.3 Độ tắt dần dao động trình độ 59 3.3 Đánh giá chất lượng điều chỉnh theo tiêu tích phân .60 Cấu trúc chất lượng cao hệ thống điều khiển 62 Cấu trúc bền vững cao .63 Cấu trúc bền vững chất lượng cao 64 Thực thi điều chỉnh bền vững cao 64 Tham số tối ưu điều chỉnh bền vững cao 65 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Mở rộng quan điểm tổng hợp điều chỉnh bền vững tối ưu cho hệ nhiều vòng .70 9.1 Tổng hợp cấu trúc bền vững cho điều chỉnh hệ hai tầng 70 9.2 Tổng hợp tham số tối ưu hệ thống 73 Trình tự giải toán tổng hợp bền vững tối ưu hệ thống 75 10 Kết luận 75 CHƯƠNG 3: 76 TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN NĂNG SUẤT LẠNH 76 CHO TTTM VINCOM PLAZA THÁI BÌNH 76 Nguyên l Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt ý hệ thống 76 1.1 Nguyên lý hệ thống 76 1.2 Hệ thống điều khiển 77 Hiện trạng hoạt động thông số kỹ thuật hệ thống .80 Tổng hợp hệ thống điều chỉnh suất lạnh chiller 83 4.1 Nhận dạng mơ hình hóa đối tượng .83 Tổng hợp điều chỉnh cho đối tượng .89 Đánh giá chất lượng điều chỉnh 90 4.4 Kết luận .94 KẾT LUẬN CHUNG 95 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 96 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến trường đại học Bách Khoa Hà Nội, viện đào tạo sau đại học, Viện khoa học Công nghệ Nhiệt tạo điều kiện để em học tập, trau dồi kiến thức, hồn thành khóa đào tạo thạc sỹ trường Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh tận tâm giảng dạy, hướng dẫn em suốt trình học, để em hoàn tất phần luận văn tốt nghiệp tốt Trong q trình làm cịn nhiều thiếu sót, kính mong thầy giáo độc giả góp ý để em hồn thiện luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, luận văn tơi tính tốn, thiết kế nghiên cứu hướng dẫn thầy giáo PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh Để hồn thành luận văn này, tơi sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo, ngồi khơng sử dụng tài liệu khác không ghi Nếu sai, xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Học viên thực Nguyễn Thị Hiền Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1: Thông số nhiệt độ, độ ẩm nhà Bảng 2: Tiêu chuẩn cấp gió tươi cho phịng có điều hịa tiện nghi Bảng 3: Tiêu chuẩn cấp gió tươi tối thiểu cho khu vực khơng có điều hịa khơng khí Bảng 4: Tiêu chuẩn hút thải gió tối thiểu cho phịng thơng gió khí Bảng 5:Bảng tổng hợp tải lạnh gian hàng thuộc TTTM Bảng 6: Bảng chiller Bảng 7:Bảng thông số chiller Bảng 8: Danh mục thiết bị: Bảng 9: Danh mục thiết bị AHU-VINCOM Lý Bơn Thái Bình Bảng 10: Danh mục động bơm TTTM Vincom Lý Bơn Thái Bình Bảng 11: Danh mục bơm TTTM Vin com Lý Bơn Thái Bình Bảng 12: Thống kê PAU – FCU Bảng 13: Thống kê tháp giải nhiệt Bảng 14: Thống kê tủ điện điều khiển 28 29 Bảng Bảng ghi chép thông số hoạt động hệ thống Chiller TTTM 80 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 30 30 32 35 35 37 40 41 43 44 46 46 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1: TTTM Vincom plaza Thái Bình .23 Hình 1: Sơ đồ hệ thống điều khiển điển hình .54 Hình 2 Đặc tính độ hệ thống thay đổi giá trị đặt (a) 57 Hình Các dạng đặc tính độ: 1- đơn điệu, 2-phi chu kỳ, 3-dao động 60 Hình Sai số điều chỉnh bình phương hệ thống theo kênh đặt (a) 61 Hình 5: Sơ đồ cấu trúc điển hình hệ thống điều khiển 62 Hình “Đặc tính mềm” sở “Đặc tính mềm” biến thiên hệ hở; 67 Hình Đặc tính tần số q độ đối tượng bất định 68 Hình Sơ đồ dạng tiêu chuẩn 71 Hình Sơ đồ biến đổi tương đương 71 Hình 1: cụm chiller mắc nối tiếp 19 Hình Hệ chiller mắc song song dùng bơm chung 20 Hình 3 Hệ chiller mắc song song dùng bơm độc lập 21 Hình Chiller sử dụng vịng tn hồn 22 Hình 5: Màn hình máy tính điều khiển 51 Hình Đồ thị biến thiên nhiệt độ nước 82 Hình 7: Đồ thị thay đổi nhiệt độ nước lạnh vào khỏi chiller 82 Hình Đường đặc tính thời gian ban đầu 84 Hình Đường đặc tính thời gian .84 Hình 10 Đường đặc tính thời gian .85 Hình 11 Chạy chức tối ưu hóa 86 Hình 12 Đường cong đặc tính 87 Hình 13 Nhập cấu trúc hệ thống .88 Hình 14 Cấu trúc hệ thống đơn giản 89 Hình 15 Đặc tính mềm hệ hở .90 Hình 16 Đặc tính q độ theo kênh đặt .92 Hình 17 Đặc tính q độ theo kênh nhiễu 93 Hình 18 Bộ điều chỉnh hoàn chỉnh 94 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt MỞ ĐẦU Ngày phủ nhận tầm quan trọng kỹ thuật lạnh mặt đời sống xã hội Đặc biệt đời sống sinh hoạt, kỹ thuật lạnh thể tầm quan trọng thơng qua điều hịa khơng khí (ĐHKK) Một không gian chưa thể gọi tiện nghi sang trọng chưa thể điều khiển kiểm sốt nhiệt độ yếu tố khác ảnh hưởng đến sức khỏe sinh hoạt người Càng ngày người yêu cầu cao tiện nghi, không nhà, nơi làm việc, mà cịn nơi vui chơi, giải trí Trong chuyển phát triển mạnh mẽ nước ta nay, TTTM xu hướng đắn bước khẳng định tầm quan trọng Các TTTM mọc lên nhiều hơn, ngày đa dạng khơng đơn trao đổi hàng hóa mà cịn nơi giao lưu, gặp gỡ, giải trí đáng giá sau công việc, học tập thường nhật Các siêu thị, TTTM phục vụ nhu cầu mua sắm, giải trí cho người ln ln trang bị hệ thống ĐHKK phục vụ tốt yêu cầu khách hàng Chính vậy, với phát triển TTTM hệ thống ĐHKK kèm cần trọng để đáp ứng tốt đặc thù yêu cầu TTTM Theo khảo sát, hầu hết TTTM sử dụng hệ thống ĐHKK hỗn hợp nhiều Chiller Các hệ thống ĐHKK trước tiên phải đáp ứng yêu cầu vi khí hậu cần thiết, sau mức độ chi phí đầu tư, vận hành phần quan trọng ổn định giới hạn cho phép Đó lý tơi chọn thực đề tài luận văn: Nghiên cứu hệ thống điều khiển ĐHKK hỗn hợp nhiều Chiller Mục đích đề tài: - Tìm hiểu ngun lý, hệ thống, phân tích đặc thù hệ thống ĐHKK hỗn hợp Chiller 10 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt - Áp dụng phương pháp chỉnh định bền vững tối ưu hệ thống điều khiển suất lạnh cho hệ thống ĐHKK hỗn hợp nhiều Chiller cho TTTM Vincom plaza Thái Bình Luận văn trình bày theo bố cục sau: Chương 1: Hệ thống ĐHKK Chiller TTTM Vincom plaza Thái Bình - Nội dung chương tập trung vào nghiên cứu tầm quan trọng hệ thống ĐHKK đời sống nói chung TTTM nói riêng - Trình bày tổng quan hệ thống ĐHKK hỗn hợp nhiều Chiller, cấu tạo, thông số kỹ thuật hệ thống ĐHKK Chiller TTTM Vincom plaza Thái Bình Chương 2: Phương pháp tổng hợp hệ thống điều khiển đối tượng bất định Nghiên cứu phương pháp nhận dạng đối tượng tổng hợp điều chỉnh Chương 3: Tổng hợp điều khiển suất lạnh cho TTTM Vincom plaza Thái Bình - Mơ tả chi tiết cấu tạo, sơ đồ nguyên lý, nguyên tắc thao tác vận hành hệ thống ĐHKK Chiller TTTM Vincom plaza Thái Bình - Thí nghiệm nhận dạng đối tượng điêu chỉnh hệ thống thực tế, tính toán điều chỉnh phần mềm Cascad cho hệ thống ĐHKK Chiller TTTM Vincom plaza Thái Bình Kết luận 11 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt 25.0 20.0 15.0 Nhiệt độ nước vào Nhiệt độ nước 10.0 5.0 0.0 10 15 20 25 30 35 Hình 3: Đồ thị thay đổi nhiệt độ nước lạnh vào khỏi chiller Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ nước lạnh vào nhiệt độ nước lạnh khỏi chiller hệ thống theo thời gian hoạt động Thay đổi hiệu nhiệt độ theo thời gian 9.0 8.0 Hiệu nhiệt độ (0C) 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 10 15 20 25 30 35 Thời gian (phút) Hình Đồ thị biến thiên nhiệt độ nước 82 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt * Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ nước lạnh vào nhiệt độ nước lạnh khỏi chiller hệ thống theo thời gian hoạt động Tổng hợp hệ thống điều chỉnh suất lạnh chiller 4.1 Nhận dạng mơ hình hóa đối tượng Nhập số liệu theo bảng vào CASCAD Từ cửa sổ trắng, gõ Enter (hoặc kích chuột vào vệt sáng) để nhập số liệu Cửa sổ nhập có dạng: Xố ??? nhập giá trị số liệu theo thứ tự cách dấu trống Gõ Enter  nhận số liệu khỏi cửa sổ nhập, dấu nhắc khỏi vệt sáng Đưa đường đặc tính thời gian nằm trọn hệ tọa độ: S /  Tạo tệp liệu có định dạng “ dat”, ta có đường đặc tính hình dưới: 83 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Hình Đường đặc tính thời gian ban đầu Hạ thấp đường đặc tính Nhấn ˄D / A/9 /nhập giá trị a = 3.9 / E / O Hình Đường đặc tính thời gian 84 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Chuyển sang ảnh đặc tính tần số: \ Hình Đường đặc tính thời gian Nhận xét : Đường đặc tính thời gian có dáng điệu khâu qn tính bậc hai có trễ Vậy ta mơ hình hóa đối tượng theo khâu qn tính bậc hai W(s) = k 22 e−τs (1+T s)(1+T s) Trong CASCAD, ta thực mô hình hóa đối tượng cách : Chọn M → LagBend với τ = Tr = thời gian trễ Chạy chức tối ưu hóa Run-Optim để tìm hệ số bo, a 1, Tr gần với đường đặc tính thực tế Từ đây, ta có số : k= 3.8 T1 = T2 = 4.455; Tr = 6.8895 85 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Hình Chạy chức tối ưu hóa Chọn End-exit, ta đường cong mịn nằm sát với đường gấp khúc ban đầu 86 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Hình Đường cong đặc tính Hàm truyền đối tượng: W(s) = 3.8 e−6.8895 s (1+ 4.455 s)(1+ 4.455 s) Sau bước này, hàm truyền đối tượng lưu vào ô nhớ Pm Ta trở lại với sơ đồ cấu trúc Ta coppy ô Pm vào khâu O khâu B, Đặt giá trị cho khâu phản hồi F = 1, kênh dẫn G = Tín hiệu đầu vào tín hiệu nhiễu đặt xung bậc thang 1/s 87 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Hình 10 Nhập cấu trúc hệ thống 88 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt E / “ so với giá trị xác lập nó: |h(t)-h(∞)|≤ Δ với t ≥ tđ Trong Δ xác định vùng không nhạy điều chỉnh Quá trình độ hệ thống coi tắt hẳn sau thời gian điều chỉnh tđ Kể từ độ biến thiên đại lượng điều chỉnh không vượt khỏi vùng không nhạy điều chỉnh Trong thực tế Δ thường xác định từ (3-10)% giá trị xác lập h(∞) đại lượng điều chỉnh Trong trường hợp h(∞)=0 xác định Δ =(3-10)% giá trị định mức ví dụ theo giá trị tác động xung bậc thang Cùng điều kiện khác hệ thống có thời gian điều chỉnh ngắn có chất lượng cằng cao 91 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Đánh giá Theo kênh đặt z → y Vẽ đáp ứng độ theo kênh đặt: Hình 13 Đặc tính độ theo kênh đặt Thời gian điều chỉnh: Tq = 48.109phút Độ sai lệch động cực đại: y(t)max = 1.288 Sai lệnh động xác lập : y(t) = 1,0002 Độ điều chỉnh: 28.9% 92 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Đánh giá Theo kênh đặt v → y Vẽ đáp ứng độ theo kênh đặt: Hình 14 Đặc tính q độ theo kênh nhiễu Thời gian điều chỉnh: Tq = 67.723 phút Độ sai lệch động cực đại: y(t)max = 2.5845 93 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Bộ điều chỉnh hoàn toàn đáp ứng yêu cầu điều chỉnh theo kênh nhiễu Hình 15 Bộ điều chỉnh hồn chỉnh 4.4 Kết luận Với phần mềm CASCAD xây dựng tảng phương pháp tổng hợp hệ thống điều khiển bền vững chất lượng cao dựa khái niệm số dao động mềm, phương pháp nhận dạng mơ hình hóa, phương pháp tối ưu hóa vượt khe, tính tốn thiết kế điều chỉnh cho ĐHKK hỗn hợp nhiề Chiller.Các điều chỉnh đảm bảo tính bền vững chất lượng cao với tiêu chất lượng mong muốn, thỏa mãn u cầu thiết kế vịng điều chỉnh thực điều khiển 94 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt KẾT LUẬN CHUNG Nội dung luận văn nghiên cứu nguyên lý hệ thống điều khiển ĐHKK hỗn hợp nhiề Chiller TTTM Vincom Plaza Thái Bình Luận văn trình bày đặc điểm hệ thống, đưa hướng giải vấn đề phương pháp tổng hợp hệ thống thích nghi bền vững dựa quan điểm thích nghi bền vững cho đối tượng bất định hiệu nhiệt độ chất tải lạnh hệ thống Một số kết luận rút từ luận văn: - Phương pháp tổng hợp hệ thống điều khiển hỗn hợp nhiều Chiller nêu luận văn áp dụng cải thiện chất lượng điều khiển thực tế TTTM Vincom plaza Thái Bình đồng thời mở rộng hướng giải cho hệ thống khác - Phần mềm CASCAD công cụ hữu hiệu nhận dạng đối tượng bất định điều kiện vận hành thực tế đáng tin cậy 95 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (1994), Lý thuyết điều chỉnh trình nhiệt, Đại học Bách Khoa Hà Nội PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (2002), Tổng hợp bền vững tối ưu hệ thống điều khiển đối tượng bất định, Thơng báo khoa học, Hội nghị tồn quốc tự động hóa lần V – VICA, Hà Nội PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (2000), Hướng dẫn sử dụng phần mềm Cascad, Hà Nội PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (2010), Bài giảng phương pháp tối ưu hóa q trình nhiệt - lạnh , Hà Nội PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (2010), Bài giảng điều khiển bền vững trình nhiệt - lạnh , Hà Nội PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (2002), Phương pháp tối ưu hóa hệ thống bất định, Luận án TSKH trường lượng Matxcowva, Mockla Trung tâm thương mại Vincom plaza Thái Bình, (2016), Thuyết minh hệ thống ĐHKK TTTM Vincom plaza Thái Bình, Thái Bình Trung tâm thương mại Vincom plaza Thái Bình, (2016), Hướng dẫn vận hành hệ thống ĐHKK TTTM Vincom plaza Thái Bình, Thái Bình Trung tâm thương mại Vincom plaza Thái Bình (2016) Tiêu chuẩn vận hành TTTM chuỗi Vincom Hà Nội 96 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 ... tơi chọn thực đề tài luận văn: Nghiên cứu hệ thống điều khiển ĐHKK hỗn hợp nhiều Chiller Mục đích đề tài: - Tìm hiểu ngun lý, hệ thống, phân tích đặc thù hệ thống ĐHKK hỗn hợp Chiller 10 Học viên:... quan hệ thống ĐHKK hỗn hợp nhiều Chiller, cấu tạo, thông số kỹ thuật hệ thống ĐHKK Chiller TTTM Vincom plaza Thái Bình Chương 2: Phương pháp tổng hợp hệ thống điều khiển đối tượng bất định Nghiên. .. Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt - Áp dụng phương pháp chỉnh định bền vững tối ưu hệ thống điều khiển suất lạnh cho hệ thống ĐHKK hỗn hợp nhiều Chiller cho TTTM