102 Trước khi mụ phỏng ta nờn kiểm tra một số điều sau: Phải cú chuyển mặc định ở mọi mức của cấp trạng thỏi cú chứa cỏc trạng thỏi Hoặc OR.. Bảng 1.1 Thụng số một vài thiết bị khỏc tron
Công nghệ sản xuất điện năng của nhà máy nhiệt điện Phả Lại
Để đảm bảo sản xuất điện năng ổn định, công ty cần duy trì dây chuyền sản xuất hoạt động đồng bộ và liên tục, bao gồm tất cả các khâu từ vận chuyển nhiên liệu, hoạt động của lò hơi và tuabin cho đến việc vận chuyển điện năng Mọi sai sót trong quá trình này có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hoạt động sản xuất của nhà máy.
Nhà máy nhiệt điện chuyển hóa nhiệt năng thành điện năng thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu, sử dụng hơi nước làm môi trường dẫn nhiệt Quá trình này được thực hiện qua các khâu khác nhau để đảm bảo hiệu quả tối ưu trong việc sản xuất điện.
Bột nhiên liệu được gió cấp 1 thổi qua vòi phun vào buồng đốt, nơi nhận nhiệt từ bồng lửa, dẫn đến quá trình sấy nóng và cháy, tạo ra nhiệt lượng Nhiệt lượng này có vai trò quan trọng trong việc khởi động lò, giúp truyền nhiệt và tích trữ năng lượng cho các thành phần cấu tạo của lò Sau khi lò được khởi động, nhiệt lượng sinh ra sẽ được truyền cho môi trường hơi nước thông qua bộ hâm nước, giàn sinh hơi và bộ quá nhiệt, từ đó sản sinh hơi quá.
Nước ngưng cao nhất thì phải đảm bảo được các yêu cầu về nhiệt độ và áp suất
Tất cả các quá trình biến đổi năng lượng đều phụ thuộc vào một chu trình nhiệt phức tạp, trải qua nhiều giai đoạn xử lý khác nhau Sơ đồ tổng quát của chu trình nhiệt này được biểu diễn một cách rõ ràng.
Hình 1.2: Chu trình nhiệt tổng quát của nhà nhiệt điện
Chu trình nhiệt của nhà máy hoạt động theo cơ chế khép kín với hệ thống nước tuần hoàn liên tục, ảnh hưởng lớn đến các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật và hiệu suất của nhà máy Hiệu suất máy sẽ cao hơn nếu chu trình này giảm thiểu tổn hao trong quá trình chuyển hóa năng lượng, từ đó giúp dễ dàng tính toán và điều chỉnh các thông số trong quá trình vận hành.
Than bột được đốt ở nhiệt độ cao trong lò, làm nước trong giàn ống hóa hơi thành hơi bão hòa Hơi bão hòa sau đó được dẫn qua bộ lọc khí khô và quá nhiệt để đạt nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, giúp tuabin cao áp quay.
Bộ điều chỉnh hơi quá nhiệt
Bộ gia nhiệt trong quá trình sinh công ở tuabin co áp đóng vai trò quan trọng, khi hơi được đưa qua bộ gia nhiệt trước khi vào tuabin trung áp Sau đó, hơi từ cánh tuabin trung áp sẽ được chuyển thẳng đến cánh tuabin hạ áp để thực hiện quá trình sinh công cuối cùng.
Dây truyền cấp than của nhà máy nhiệt điện Phả Lại
1.3.1 Yêu cầu chung về công nghệ của dây truyền cấp than.
Than là thành phần thiết yếu trong sản xuất điện năng tại nhà máy nhiệt điện Mọi điều chỉnh về lượng than cấp vào lò đều ảnh hưởng đến công suất và hiệu suất của nhà máy Do đó, hệ thống cấp than cần đảm bảo tính chính xác, lưu lượng và chất lượng than phù hợp để tối ưu hóa hiệu suất nhiệt.
Trước khi vào phễu cấp than nguyên, than từ các mỏ được chuyển qua hệ thống lật toa xe vào kho chứa, sau đó được đập sơ bộ thành than cục kích thước nhỏ dưới 10-15mm và cân trên các cân tự động Dưới thiết bị lật toa có các phễu thu nhận, phần trên được che bởi hệ thống sàng lọc tùy thuộc vào kích thước yêu cầu của than Để đạt kích thước mong muốn, than được đập hai lần ở gian đập nhiên liệu bằng búa đập, trước khi đập có thiết bị phân ly kiểu điện từ để thu hồi mảnh kim loại, bảo vệ các thiết bị khác Để điều chỉnh năng suất hơi của lò hơi và công suất điện phát ra, cần thay đổi tốc độ cho máy cấp than cám, kết hợp với việc điều chỉnh lưu lượng gió trong lò và quạt khí.
1.3.2 Đặc điểm kỹ thuật dây truyền cấp than:
Sơ đồ công nghệ của dây truyền cấp than:
Hình 1.3: Sơ đồ công nghệ của dây truyền cấp than của nhà máy nhiệt điện
Phả Lại a) Máy cấp than nguyên:
Hệ thống băng tải vận chuyển than nguyên có khả năng đưa vào phễu với thể tích 360 m³ trước khi được rót xuống máy nghiền Trên băng tải này, một lưỡi cày được lắp đặt nhằm gạt than theo yêu cầu.
Cụ thể là phụ thuộc lượng than trong máy nghiền, được giám sát bằng độ chênh lệch áp suất ∆P và nhiệt độ vào ra của máy nghiền
Khi lượng than trong máy nghiền giảm dưới mức yêu cầu, độ chênh áp ∆P sẽ giảm, dẫn đến việc tăng nhiệt độ, do đó cần bổ sung than nguyên Than nguyên được đưa từ phễu chứa xuống máy nghiền qua băng tải, có các khe hở xen kẽ với kích thước đồng nhất Để điều chỉnh theo yêu cầu phụ tải của máy nghiền, tốc độ băng tải có thể thay đổi, ảnh hưởng đến lượng than nguyên cấp vào máy nghiền.
Máy cấp than nguyên dùng động cơ DC kích từ song song có cac thông số: Công suất: Pđm=9kW; Điện áp: Uđm"0V;
Tốc độ định mức nđm= 1500Vg/phút ;
Số cặp cực: p=2 b) Máy nghiền
Máy nghiền là một phần thiết yếu trong dây chuyền chế biến than, đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu suất cao Việc giám sát điều kiện liên động giữa máy nghiền và các thiết bị khác là rất quan trọng Máy nghiền hoạt động trong môi trường kín với áp lực âm, giúp vận chuyển than đã nghiền đến hệ thống phân li bằng lực hút từ quạt tải bột Với đường kính 3,7m và chiều dài 8,5m, máy nghiền quay ở tốc độ 100 vòng/phút, sử dụng động cơ không đồng bộ công suất 1600kW, dòng 120A Động cơ này không yêu cầu điều chỉnh tốc độ, nhưng cần đảm bảo đồng bộ khi khởi động để máy cấp than nguyên có thể hoạt động sau khi quạt tải bột và quạt khói khởi động.
Trong dây chuyền chế biến than, quạt tải bột đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển than bằng cách thổi khí áp lực lớn Quạt này cũng cung cấp gió cấp ba để vận chuyển than nhỏ không tách được trong quá trình phân ly qua bốn vòi phun vào lò Quá trình này không chỉ tối ưu hóa việc sử dụng nhiên liệu mà còn đảm bảo vệ sinh môi trường Quạt tải bột của dây chuyền 1 sử dụng động cơ không đồng bộ có công suất 1600kW, điện áp 380/220 V và tốc độ quay 1500 vòng/phút Để điều chỉnh nhiệt độ sấy chân không của máy nghiền, một đầu của máy nghiền được kích vào đầu đẩy của quạt tải bột, góp phần vào hiệu quả hoạt động của hệ thống.
Sau khi nghiền xong, bột than sẽ được quạt tải hút và vận chuyển lên hệ thống phân li cấp 1 (phân li thô), nơi giảm động năng qua thiết bị hình phễu Tại đây, các hạt nhỏ đạt yêu cầu sẽ được chuyển lên phân li cấp 2 (phân li mịn), trong khi các hạt lớn sẽ quay trở lại máy nghiền Độ mịn của hệ thống phân li có thể điều chỉnh bằng % góc mở cánh hướng Hệ thống phân li cấp 2 hoạt động theo nguyên tắc xoáy ly tâm, giúp loại bỏ 4-6% độ ẩm trong phễu than bột và vít vận chuyển, đảm bảo độ khô cần thiết trước khi đốt trong buồng đốt lò hơi.
Khóa khí cấp 1 và cấp 2 đảm nhận vai trò vận chuyển than theo một chiều, đồng thời ngăn chặn sự mất khí nóng từ bộ sấy khí cấp 2 ở đầu cửa máy nghiền đến các xiclon chứa.
Khóa khí than bột có vai trò quan trọng trong việc lưu thông than từ xiclon xuống phễu chứa, ngăn chặn sự xâm nhập của khí lạnh để duy trì nhiệt độ bột than trước khi đốt Để đảm bảo chất lượng cháy, trước khóa khí than bột được lắp đặt sàng để loại bỏ các tạp chất có trong than.
Van G16 và G17 điều chỉnh khí nóng cung cấp cho than trước khi vào máy nghiền, đảm bảo nhiệt độ đầu vào đạt yêu cầu Van G18 hỗ trợ lưu thông khí từ bên ngoài để bảo vệ khí nóng không bị tràn ra từ hai van G16 và G17.
Sau khi trải qua quá trình xử lý khí than bột, than sẽ được chuyển đến van 3 ngả Một đầu sẽ được dẫn vào phễu chứa than bột để chuẩn bị cho lò đốt, trong khi đầu còn lại sẽ được chuyển qua vít chuyển để cung cấp cho các máy cấp than cám.
Máy cấp than cám được cấu tạo từ hai bánh đĩa đục lỗ chồng lên nhau, trong đó bánh trên cố định và bánh dưới quay nhờ động cơ kích từ độc lập có công suất 1,9 kW Tốc độ của bánh răng dưới cho phép điều chỉnh lượng than bột phun vào buồng đốt theo yêu cầu, kết hợp với hệ thống quạt gió riêng ở mỗi nhánh cấp than cám Các động cơ cấp than cám được phân chia thành nhiều loại khác nhau.
Trong hệ thống, có hai nhóm động cơ: nhóm chẵn và nhóm lẻ, mỗi nhóm bao gồm 4 động cơ Các động cơ này được cung cấp năng lượng từ một bộ chỉnh lưu cầu 3 pha không có mạch vòng điều chỉnh Để đảm bảo tốc độ của các động cơ trong cùng một nhóm đồng nhất, dòng kích từ được điều chỉnh ban đầu và giữ cố định trong suốt quá trình hoạt động.
Các động cơ cấp than cám không rằng buộc với máy nghiền và máy cấp than nguyên nên có thể điều chỉnh riêng rẽ và hoạt động độc lập
Các phần tử của Stateflow
Các sơ đồ Stateflow được tạo thành từ các phần tử, bao gồm cả phần tử đồ họa mà người dùng vẽ ra và các phần tử không có sự thể hiện đồ họa nhưng vẫn liên quan đến sơ đồ Ví dụ dưới đây minh họa một số phần tử đồ họa cơ bản trong sơ đồ Stateflow.
Hình 2.1: Các thành phần cơ bản của Stateflow
Stateflow có các phần tử đồ hoạ, các phần tử phi đồ hoạ và dữ liệu của các phần tử
Ký hiệu Biểu tượng trên thanh công cụ Toolbar a) Khái niệm về trạng thái
Một trạng thái phản ánh chế độ hoạt động của một hệ thống, được điều khiển bởi các sự kiện Để kích hoạt các trạng thái này, chúng ta có thể sử dụng sự kiện kết hợp với các điều kiện.
Trạng thái song song VÀ AND( )
Hành động của điều kiện Điều kiện
Mỗi trạng thái trong sơ đồ Stateflow đều có một trạng thái mẹ, với trạng thái gốc là sơ đồ Stateflow chính nó Các trạng thái có thể được tổ chức bên trong các trạng thái cấp cao hơn Ví dụ, trong sơ đồ Hình 2.1, trạng thái A1 được xác định là trạng thái con của trạng thái A.
Một trạng thái có thể lưu trữ lịch sử hành động trong nút lược sử Lịch sử này hỗ trợ cho việc lập kế hoạch hiệu quả trong tương lai dựa vào các dữ liệu đã được ghi nhận từ những hành động trong quá khứ.
Các trạng thái cá nhân có thể chỉ định các hoạt động được thực hiện theo một trình tự trên cơ sở logic hành động Các loại hành động bao gồm entry, during, exit và on.
Sơ đồ Stateflow có khả năng kích hoạt hoặc không kích hoạt các trạng thái một cách linh hoạt dựa trên các sự kiện và điều kiện cụ thể Sự xuất hiện của các sự kiện ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái của sơ đồ, dẫn đến việc kích hoạt hoặc không kích hoạt các trạng thái tại bất kỳ thời điểm nào trong quá trình thực hiện Điều này cho thấy tầm quan trọng của cấp trạng thái trong sơ đồ Stateflow, nơi mà các trạng thái được tổ chức theo cấu trúc phân cấp.
Trong Stateflow, các trạng thái có thể chứa mọi phần tử ngoại trừ phần tử đích Một trạng thái được gọi là trạng thái mẹ nếu nó chứa các trạng thái khác, trong khi một trạng thái con là trạng thái bị chứa bởi một trạng thái khác Nếu một trạng thái không phải là trạng thái mẹ cũng như không phải là trạng thái con của bất kỳ trạng thái nào khác, nó được xem là trạng thái gốc, chính là sơ đồ Stateflow.
Các trạng thái có thể chứa dữ liệu không chỉ là đồ họa mà còn có thể không phải là một phần tử Cấp độ trạng thái được thể hiện rõ ràng trong công cụ Explorer.
Dữ liệu và nội hàm sự kiện được xác định thông qua việc nhận diện các phần tử cấp trên trong quá trình tạo ra Ví dụ dưới đây minh họa cho Cấp trạng thái.
Trong ví dụ về phân cấp trạng thái, các trạng thái bên trong được mô tả là trạng thái phụ hoặc trạng thái con của trạng thái bên ngoài, hay trạng thái cấp trên Cụ thể, biểu đồ Stateflow là trạng thái mẹ của trạng thái Car-done, trong khi Car-done lại là trạng thái mẹ của Car-made và Car-shipped Tiếp theo, Car-made là trạng thái mẹ của hai trạng thái con là Parts_assembled và Painted Do đó, có thể khẳng định rằng Parts_assembled và Painted là các trạng thái con của Car-made.
Stateflow status levels can be represented by text format, indicated in the Stateflow diagram with a forward slash (/), where each level in the status hierarchy is separated by a dot (.) For example, the text representation can be shown as: /Car_done, /Car_done.Car_made, /Car_done.Car_shipped.
/Car_done.Car_made.Parts_assembled /Car_done.Car_made.Painted c) Sự phân ly trạng thái (State Decomposition)
Tất cả các trạng thái và sơ đồ đều thể hiện sự phân ly, cho thấy loại trạng thái mà chúng có thể chứa đựng Các trạng thái phụ của trạng thái cấp trên phải đồng nhất với sự phân ly của trạng thái cấp trên Sự phân ly là yếu tố quan trọng cho từng trạng thái.
- Phân ly trạng thái Hoặc loại trừ(Exclusive (OR))
Phân ly trạng thái hoặc loại trừ cho trạng thái cấp trên được thể hiện qua các đường viền liền của trạng thái phụ Điều này mô tả các chế độ của hệ thống hoặc các trạng thái loại trừ lẫn nhau, không xảy ra đồng thời Khi một trạng thái có sự phân ly là OR, chỉ một trạng thái phụ có thể được kích hoạt tại một thời điểm Các trạng thái con bên trong trạng thái mẹ với phân ly trạng thái OR cũng được gọi là các trạng thái OR.
Trong ví dụ dưới đây, trạng thái A hoặc trạng thái B được coi là kích hoạt Nếu trạng thái A được kích hoạt, thì tại bất kỳ thời điểm nào, một trong hai trạng thái A1 hoặc A2 sẽ được kích hoạt.
Hình 2.3: Ví dụ về sự phân ly trạng thái HOẶCA và B
- Sự phân ly trạng thái song song(AND)
Các trạng thái con của trạng thái mẹ có phân ly trạng thái song song được gọi là các trạng thái song song Sự phân ly này được thể hiện qua các trạng thái phụ có đường viền nét đứt trong sơ đồ Điều này cho thấy hầu hết các trạng thái cùng mức trong cấp trạng thái sẽ luôn được kích hoạt đồng thời.
Trong ví dụ sau khi trạng thái A kích hoạt thì A1 và A2 cùng kích hoạt tại một thời điểm
Hình 2.4: Hai trạng thái song song
Hình 2.5: Ví dụ về sự kết hợp giữa các trạng thái AND và OR d) Các nhãn trạng thái(State Labels):
Nhãn cho một trạng thái xuất hiện ở góc trên bên trái của hình chữ nhất trạng thái với các định dạng phổ biến sau
Tổng hợp các mạch vòng điều chỉnh máy cấp than nguyên và mô hình toán học của động cơ cấp than cám
3.1.1 Tiêu chuẩn mô dun tối ưu Đối với một hệ thống kín, khi tần số tiến tới vô hạn thì môđun của đặc tinhs tần sô-biên độ phải tiến tới không Vì thế với dải tần số thấp, hàm truyền phải đạt được điều kiện là môđun phải tiến tới 1: |F(jω)| ≈1
Hình 3.1 a) Đặc tính tần số b) đặc tính quá độ theo tiêu chuẩn môđun tối ưu
Hàm chuẩn theo têu chuẩn môđun có dạng
Ta có sơ đồ cấu trúc của hệ thống như sau:
Hình 3.2 Cấu trúc mạch vòng điều khiển động cơ máy cấp than nguyên
Rω và RIlà là các bộ điều chỉnh tốc độ và dòng điện, trong đó tốc độ được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp phần ứng, trong khi kích từ được giữ ở mức định mức, dẫn đến mối quan hệ C=KΦđm.
Thông số động cơ máy cấp than nguyên: Động cơ một chiều kích từ song song mã hiệu 2Π-6225 04-
Công suất: Pđm=9kW; Điện áp: Uđm"0V; Dòng điện IđmPA;
Hiệu suất: ηđm% ; Tốc độ định mức nđm= 1500Vg/phút ; Số cặp cực: p=2
Theo số liêu trên ta có thể tính được:
Rư≈0,5(1-ηđm)Uđm/Iđm=0,5(1-0,8).220/50= 0,44Ω ωdm=n đm /9,557,07
Thời gian chu kỳ (Tu) được tính bằng công thức Tu = 1/(mf), trong đó m là số sóng đập mạch của điện áp đầu ra bộ chỉnh lưu và f là tần số của nguồn xoay chiều cấp cho bộ chỉnh lưu Với việc sử dụng chỉnh lưu cầu 3 pha, ta có m = 6 và tần số f = 50 Hz, do đó Tu = 1/(6 x 50) = 0,0033 giây.
1) Tổng hợp mạch vòng dòng điện Đặt hàm truyền của bộ biến đổi là Wd, của phần ứng động cơ là Wu và thực hiện việc biến đổi sơ đồ khối ta được sơ đồ cấu trúc như sau:
Hình 3.3 Cấu trúc mạch vòng tương đương điều khiển động cơ máy cấp than nguyên
Hình 3.4 Mạch vòng dòng điện
HC BBD truyền của bộ điều chỉnh dòng điện có dạng là khâu PI như sau: p
= 1+ Cuối cùng ta tìm được hàm truyền của mạch vòng điều chỉnh dòng điện là:
2) Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ: Để thuận tiện trong tính toán ta coi gần đúng Wi(p) như sau: p T K p T p T K p
Từ đó theo chuẩn môđun tối ưu ta tìm được bộ điều chỉnh tốc độ có hàm truyền dạng tỷ lệ như sau: p u c i K
Và cấu trúc của hệ thống điều chỉnh tự động tốc độ động cơ như sau
Hình 3.5 Mạch vòng tốc độ Chương trình mô phỏng trên Simulink
3.1.3 Mô hình toán học hệ thống truyền động động máy cấp than cám
P đm =2kW; U đm "0V; I đm = 11,4A; η đm =0,8; n đm 00 Vòng/phút4,71(Rad/s);
Từ đó ta ta tính được Mđm= 9,55.P đm /n đm =9,55.2000/1000,1Nm
Mặt khác lại có Mđm=C.I đm C=M đm /I đm ,1/11,4=1,675
Cách 2 để tính C=9,55(Uđm-R ư I đm )/nđm
Bộ chỉnh lưu cầu 3 pha có UđkmaxV; điện áp đầu ra max Udmax%0V Nên
Hệ số khuếch đại Kd%0/10% Hàng số thời gian Td=1/(6f)=1/6.50=0,0033s
Vậy ta có mô hình hệ thống như sau:
Hình 3.6: Mô hình mô phỏng của một động cơ máy cấp than cám
Dòng điện và tốc độ động cơ theo mô phỏng trên Simulink với Udk=8,8 V
Lập trình điều khiển và mô phỏng hệ thống cấp than
3.1.1 Lưu đồ điều khiển hệ thống máy cấp than máy nhiệt điện phả lại
Máy cấp than nguyên hoạt động
Sự cố ĐK máy nghiền
Sự cố Đk cấp than nguyên
Hình 3.7 : Lưu đồ điều khiển dây truyền cấp than3.2.2 Lập trình mô phỏng điều khiển hệ thống cấp than
Chương trình điều khiển tạo bởibốn khối chính
Khối điều khiển quạt tải bột và máy nghiền được thiết kế thuần túy dựa trên logic điều khiển, vì vậy nó chỉ là một khối Stateflow được đặt bên ngoài chương trình chính Tên của khối này là "Quat & May nghien" Để hoàn thiện mô hình, cần phải chèn khối Stateflow vào trong đó.
Simulink từ Simulink Library Broser
Sau khi chèn khối subsystem điều khiển máy cấp than nguyên CAP THAN NGUYEN, mở khối này ra và chèn sơ đồ Stateflow DK LOGIC TN để điều khiển logic Đồng thời, tạo một subsystem điều khiển quá trình tương tự và đặt tên cho khối này là Regulator loop.
Khối điều khiển máy cấp than cám nhóm lẻ THAN CAM NHOM LE sử dụng một khối Stateflow để quản lý quá trình logic của bộ điều khiển Hệ thống bao gồm 4 subsystem tương ứng với 4 máy than cám, được đặt tên là Dong co 1, Dong co 3, Dong co 5 và Dong co 7.
Khối điều khiển máy cấp than cám nhóm chẵn THAN CAM NHOM CHAN bao gồm một khối Stateflow để điều khiển quá trình logic, được gọi là Logic controller Nhom chan, cùng với bốn subsystem tương ứng với bốn máy than cám Các khối này được đặt tên là Dong co 2, Dong co 4, Dong co 6 và Dong co 8 Để xây dựng chương trình Stateflow, cần truy cập vào các khối và thực hiện theo các bước hướng dẫn.
1 Xác định dao diện với môi trường Simulink Ở bước này ta cần phải xác định:
Các đầu vào nào mà sơ đồ Stateflow cần từ Simulink?
Sơ đồ Simulink cần các đầu ra từ Stateflow để điều khiển khối quạt tải than bột và máy nghiền Hai thiết bị này hoạt động hoàn toàn dựa trên logic điều khiển mà không sử dụng các mạch vòng điều chỉnh Các biến vào ra của khối với môi trường Simulink được thể hiện trong bảng dưới đây.
Bảng 3.1 Các biến điều khiển logic khối Quat&Maynghien
TT Tên biến Input/ output
Chọn chế độ làm việc bằng cách sử dụng biến nhập 1, trong đó giá trị 1 tương ứng với chế độ tự động (TD) và giá trị 0 tương ứng với chế độ điều khiển tay (BT) Việc lựa chọn chế độ này được thực hiện thông qua công tắc TD/BT.
To control the system, set He_thong to 1 to turn it on and to 0 to turn it off, using the Start/Stop Main switch.
Sự kiện Tín hiệu xung đồng bộ 4 tick Input 1 được sử dụng để cập nhật các biến đầu vào và đầu ra theo từng xườn lên và xuống Chu kỳ hoạt động của tín hiệu này là 2 giây, với độ rộng xung là 1 giây, và nó được cấp cho toàn bộ hệ thống.
5 Enable Input 2 Data Tín hiệu cho phép hệ thống làm việc, bằng 1 thì hệ thống được phép làm việc, bằng 0 hệ
7 scmn Input 4 Data Tín hiệu sự cố máy nghiền scmn bằng 1 khi không có sự cố, bằng 0 khi có sự cố
8 scctn Input 6 Data Tín hiệu sự cố máy cấp than nguyên scctn bằng 1 khi không có sự cố, bằng 0 khi có sự cố
9 vt_mn Input 5 Data Vận tốc của máy nghiền lấy từ cảm biến
10 ON_Quat, Input 3 Event Tín hiệu mở quạt tải bột, kích hoạt ứng với tín hiệu đi lên của xung
Tác động ở chế độ điều khiển bằng tay nhờ switch
11 OFF_Quat Input 2 Tín hiệu tắt quạt tải bột, kích hoạt ứng với tín hiệu đi xuống của xung
12 ON_MN Input 4 Tín hiệu bật máy nghiền, kích hoạt ứng với tín hiệu đi lên của xung
Tác động ở chế độ điều khiển bằng tay nhờ switch
13 OFF_MN Input 5 Events Tín hiệu tắt máy nghiền, kích hoạt ứng với tín hiệu đi xuống của xung
Data iể hị ố độ ải bộ
15 TD_MN output Hiển thị tốc độ máy nghiền b Khối điều khiển máy cấp than nguyênDK LOGIC TN
Để điều khiển máy cấp than nguyên, cần quản lý đồng thời cả quá trình logic và tương tự Khối Stateflow đảm nhận vai trò điều khiển logic, trong khi khối Simulink xử lý các quá trình tương tự Bên cạnh các biến vào ra đã được mô tả ở khối Quat & May nghien, còn có thêm các biến bổ sung khác.
Bảng 3.2: Các biến điều khiển logic máy cấp than nguyên
TT Tên biến Input/ output
1 On_ctn, Input 1 Event Tín hiệu mở máy cấp than nguyên, kích hoạt ứng với tín hiệu đi lên của xung
Tác động ở chế độ điều khiển bằng tay nhờ switch
2 off_ctn Input 2 Tín hiệu tắt máy cấp than nguyên , kích hoạt ứng với tín hiệu đi xuống của xung
Data Tốc độ máy cấp than nguyên, đưa về để kiểm tra động cơ có khởi động được hay không
4 interlock Input 3 Tín hiệu liên động với máy nghiền, lấy tốc độ thực của máy nghiền thông qua cảm biến Cb_vtmn
5 overload Input 7 data Tín hiệu quá tải, lấy nhờ biến dòng
1 data Tín hiệu thể hiện máy cấp than nguyên đã bật, để đi điều khiển khối liên tục
7 On_ht Input 4 Event Tín hiệu mở máy cấp than nguyên, tác động theo xườn lên của xung
Tác động ở chế độ tự động nhờ Start/Stop Main switch
Hệ thống O_ht Input 5 cung cấp tín hiệu tắt máy cấp than nguyên tự động, hoạt động dựa trên xườn xuống của xung c Khối điều khiển máy cấp than cám thuộc nhóm lẻ, đảm bảo hiệu suất hoạt động ổn định và chính xác.
Khối điều khiển logic cho phép quản lý 4 động cơ máy cấp than cám nhóm lẻ, yêu cầu các tín hiệu vào ra như sau: than cám 1 được kích hoạt khi nhận tín hiệu đi lên từ xung chế độ điều khiển bằng tay thông qua công tắc ON/OFF1.
2 off_tc1 Input 2 Tín hiệu tắt máy cấp than cám 1 , kích hoạt ứng với tín hiệu đi xuống của xung
3 on_tc3, Input 3 Event Tín hiệu mở máy cấp than cám 3, kích hoạt ứng với tín hiệu đi lên của xung
Tác động ở chế độ điều khiển bằng tay nhờ switch ON/OFF3
4 off_tc3 Input 4 Tín hiệu tắt máy cấp than cám 3 , kích hoạt ứng với tín hiệu đi xuống của xung
5 on_tc5, Input 5 Event Tín hiệu mở máy cấp than cám 5, kích hoạt ứng với tín hiệu đi lên của xung
Tác động ở chế độ điều khiển bằng tay nhờ switch ON/OFF5
6 off_tc5 Input 6 Tín hiệu tắt máy cấp than than cám 5, kích hoạt ứng với tín hiệu đi xuống của xung
7 on_tc7, Input 7 Event Tín hiệu mở máy cấp than cám 7, kích hoạt ứng với tín hiệu đi lên
Tác động ở chế độ điều khiển bằng tay của xung nhờ switch
8 off_tc7 Input 8 Tín hiệu tắt máy cấp than cám 7 , kích hoạt ứng với tín hiệu đi xuống của xung
9 sctc1,3,5,7 Input1-4 Data Các tín hiệu sự cố
10 Temp input Tín hiệu nhiệt độ lấy từ bao hơi
4 data Tín hiệu thể hiện các máy than cám đã được mở để đi điều khiển phần tương tự c Khối điều khiển máy cấp than cám nhóm chẵn
Bảng 3.4: Các biến điều khiển logic máy cấp than nhóm chẵn
TT Tên biến Port Loại dữ liệu
1 on_tc2, Input 1 Event Tín hiệu mở máy cấp than cám2, kích hoạt ứng với tín hiệu đi lên của xung
Tác động ở chế độ điều khiển bằng tay nhờ switch ON/OFF2
2 off_tc2 Input 2 Tín hiệu tắt máy cấp than cám 2, kích hoạt ứng với tín hiệu đi xuống của xung
3 on_tc4 , Input 3 Event Tín hiệu mở máy cấp than cám 4, kích hoạt ứng với tín hiệu đi lên của xung
Tác động ở chế độ điều khiển bằng tay nhờ switch ON/OFF4
4 off_tc4 Input 4 Tín hiệu tắt máy cấp than cám 4, kích hoạt ứng với tín hiệu đi
6 off_tc6 Input 6 Tín hiệu tắt máy cấp than than cám 5, kích hoạt ứng với tín hiệu đi xuống của xung
7 on_tc8 Input 7 Event Tín hiệu mở máy cấp than cám 7, kích hoạt ứng với tín hiệu đi lên của xung
Tác động ở chế độ điều khiển bằng tay nhờ switch ON/OFF8
8 off_tc8 Input 8 Tín hiệu tắt máy cấp than cám 8 , kích hoạt ứng với tín hiệu đi xuống của xung
9 sctc2,4,6,8 Input1-4 Data Các tín hiệu sự cố
10 Temp input Tín hiệu nhiệt độ lấy từ bao hơi
4 data Tín hiệu thể hiện các máy than cám
2,4,6,8 đã được mở để đi điều khiển phần tương tự
Để xác định các trạng thái cho từng chế độ hoạt động của mô hình, trước tiên cần phân tích các chế độ làm việc nhằm xác định số trạng thái cần định nghĩa Tiếp theo, cần xác định cấp bậc trạng thái và sự phân ly trạng thái Khối điều khiển quạt tải bột và máy nghiền có hai trạng thái chính là tắt và mở Để điều khiển mỗi máy, cần hai trạng thái on và off với sự phân ly rõ ràng Mỗi máy thể hiện một cấp trạng thái cấp trên và phải có sự phân ly trạng thái song song Cụ thể, quạt tải bột và máy nghiền đều có hai trạng thái riêng biệt.
Hình 3.10 minh họa hai trạng thái song song trong việc điều khiển quạt và máy nghiền Khối điều khiển máy cấp than nguyên chỉ quản lý một máy, vì vậy nó bao gồm một trạng thái cấp trên chính, được thể hiện qua sơ đồ stateflow, bên trong có hai trạng thái "Hoặc".
Hình 3.11: Hai trạng thái của máy cấp than nguyên c) Khối điều khiển máy cấp than cám nhóm lẻ
Hệ thống máy cấp than cám bao gồm 4 máy, mỗi máy có 2 trạng thái hoạt động Tổng cộng, có 8 trạng thái hoạt động khác nhau Tuy nhiên, khi nhóm 2 trạng thái của một máy vào một cấp trạng thái, hệ thống sẽ có 4 trạng thái cấp trên Do các máy hoạt động đồng thời, các trạng thái cấp trên này sẽ có sự phân ly trạng thái song song.
Hình 3.12: Các trạng thái của máy cấp than cám nhóm lẻ d) Khối điều khiển máy cấp than cám nhóm chẵn
Máy cấp than cám nhóm chẵn giống hệt với nhóm lẻ ta có:
Hình 3.13: Các trạng thái của máy cấp than nhóm chẵn
3 Xác định các hành động của trạng thái và gán các biến cho sơ đồ Stateflow a) Khối điều khiển quạt tải bột và máy nghiền
Khi quạt tải bột được kích hoạt ở trạng thái on, tốc độ quạt hiển thị là 1480, cho thấy quạt đã được bật, điều này có thể quan sát dễ dàng qua sơ đồ Simulink Ngược lại, khi quạt dừng hoạt động và chuyển sang trạng thái off, hành động trạng thái là en:TD_Quat=0, và số 0 sẽ được hiển thị ra ngoài.
Chuẩn bị mô phỏng
Trước khi tiến hành mô phỏng, cần kiểm tra một số yếu tố quan trọng: đảm bảo rằng có chuyển mặc định ở tất cả các mức của cấp trạng thái, bao gồm các trạng thái Hoặc (OR).
Trong Simulink, các đối tượng dữ liệu đầu vào cần kế thừa thuộc tính từ tín hiệu đầu vào liên quan để đảm bảo tính thống nhất, tối thiểu hóa đầu vào dữ liệu và đơn giản hóa việc bảo trì, duy trì mô hình.
Đặt các tham số mô phỏng
Để đặt các tham số mô phỏng cần theo các bước sau:
Mở file và sau đó mở sơ đồ Stateflow
Kiểm tra việc cài đặt thời gian mô phỏng như sau:
Trong bộ soạn thảo Stateflow, nhấn vào Simulation menu và lựa chọn Configuration Parameters, hộp hội thoại Configuration Parameters xuất hiện trên màn hình
Nhấn vào Solver ở ô Select bên trái
Cửa sổ hộp thoại Configuration Parameters hiển thị thời gian bắt đầu và kết thúc của mô phỏng ở phía dưới bên phải Thời gian này đã được thiết lập sẵn, nhưng có thể điều chỉnh sau khi xác định rõ thời gian đáp ứng của sơ đồ Stateflow.
Kiểm tra chắc chắn rằng sơ đồ đã cho phép chế độ hoạt ảnh
1 Trong bộ soạn thảo Stateflow, chọn Open Simulation Target từ menu công cụ Tools Một hộp hội thoại xuất hiện
Hình 3.34 Hộp hội thoại Stateflow Target Builder
Hộp hội thoại này cho phép bạn cấu hình Stateflow nhằm xây dựng các đích, trong đó một đích là chương trình thực hiện sơ đồ Stateflow hoặc mô hình Simulink chứa sơ đồ Stateflow.
2 Nhấn vào nút Coder Options và hộp hội thoại Stateflow sfun Coder Options xuất hiện:
Hình 3.35 Hộp hội thoại Stateflow sfun Coder Opions Phải đảm bảo răng Enable debugging/animation được lựa chọn.
3 Đóng cả hai hộp hội thoại trên
Đặt tốc độ hoạt ảnh:
1 Từ bộ soạn thảo Stateflow, Stateflow debugger bằng cách lựa chọn Debug từ menu công cụ Tools hoặc nhấn biểu tượng Debug: Stateflow debugger được mở ra
Hình 3.36 Hộp hội thoại gỡ rối Stateflow Debugging Mặc định, chế độ hoạt ảnh được cho phép là 0,6 giây trễ
2 Thay đổi thành 1s thì tốc độ hoạt ảnh sẽ là chậm nhất, dĩ nhiên ta có thể đặt tốc độ này ở bất cứ thời điểm nào trong khi mô phỏng
Điểm ngắt trong bộ gỡ rối debugger cho phép tạm dừng mô phỏng khi nút thời gian chạy được kích hoạt, giúp quan sát phản ứng của sơ đồ stateflow trong chuyển động chậm Việc đặt điểm ngắt là cần thiết để phân tích và kiểm tra hoạt động của hệ thống một cách hiệu quả.
Bảng 3.5 Mô tả các điểm ngắt Điểm ngắt Diễn tả
Chart Entry Sự mô phỏng dừng khi sơ đồ Stateflow bắt đầu
Event Broadcast Sự mô phỏng dừng khi các sự kiện xảy ra
State Entry Sự mô phỏng dừng khi các trạng thái được kích hoạt
Ta có thể kiểm tra các giá trị khi tạm dừng mô phỏng, sử dụng các bước sau:
1 Trong bộ gỡ rối debug chọn Chart Entry và
State Entry là các điểm
Để đảm bảo mô phỏng diễn ra mượt mà và hiệu quả, chúng ta có thể tạo điểm ngắt tại các thời điểm có sự kiện Đặc biệt, để điều chỉnh tốc độ mô phỏng một cách hợp lý, nên để tùy chọn Event Broadcast ở trạng thái không được chọn.
2 Lưu ý lựa chọn Browse Data optiontrong thanh menu chỉ ngay ở trên khung hiển thị đầu ra của bộ gỡ rối
Lưu ý :Browse Data xuất hiện có màu sám nhưng trở nên kích hoạt khi mô phỏng tạm dừng tại các điểm ngắt
Ndm00 % Tốc độ định mức (Vòng/phút) omegadm=Ndm/9.55 % Tốc độ định mức (Rad/s)
IdmP % Dòng điện phần ứng định mức (A)
Ta=0.01 % Hằng số thời gian phần ứng (s)
Ru=0.44; % Điện trở phần ứng (s)
Tc=0.35 ;% Hằng số thời gian cơ khí (s)
J=Tc*C^2/Ru; % Mô men quán tính
Tu=0.00333; % Hằng số thời gian bộ biến đổi (s)
Ki=0.1; % Hệ số phản hồi dòng điện
Kw=1; % Hệ số phản hồi tốc độ
Wd7.0681; % Tốc độ đặt (Rad/s) máy cấp than nguyên
Mc=C*Idm; % mômen cản máy cấp than nguyên, lấy bằng định mức KuP; % Hệ số khuếch đại bộ biến đổi
% Thông số máy cấp than cám
Udm1"0 % Điện áp định mức
Idm1.4% Dòng điện định mức động cơ
Ndm100 % Tốc độ định mức động cơ Vòng/phút
Omegadm1=Ndm1/9.55 % Tốc độ định mức động cơ Rad/s
Tu1=0.015 % Hằng số thời gian bộ biến đổi (s)
Ru1=1.93 % Điện trở mạch phần ứng động cơ (Ω)
Tc1=0.02 % Hằng số thời gian cơ học (s)
C1=9.55*(Udm1 Ru1*Idm1)/- Ndm1% KΦ đm
J1=Tc1*C1^2/Ru1 % Mô men quán tính
Udk % Điện áp điều khiển
Mc1Idm1% Mô men cản
Kd% % Hệ số khuếch đại bộ biến đổi
Td=0.0033% Hằng số thời gian bộ biến đổi
% Các mô men cản của động cơ cấp than cám
5) Cách chạy mô phỏng hệ thống
- Đầu tiên ta phải chạy file data_td.m
Để chọn chế độ tự động, hãy bật các công tắc Enable/Disable và TD/BT về vị trí 1, đồng thời đặt công tắc Start/Stop Main switch về vị trí 0 Sau đó, nhấn nút chạy chương trình mô phỏng "Start Simulation" trên thanh công cụ và cuối cùng chuyển Start/Stop Main switch về vị trí 1.
Để chọn chế độ điều khiển bằng tay, bạn cần bật các công tắc Enable/Disable về vị trí 1, TD/BT về vị trí 0 và Start/Stop Main switch về vị trí 0 Sau đó, ấn nút chạy chương trình mô phỏng Start Simulation trên thanh công cụ và chuyển Start/Stop Main switch về vị trí 1 Các nút ON/OFF cần ở vị trí 0; để máy hoạt động, hãy ấn vào các nút ON/OFF tương ứng Để thể hiện sự cố xảy ra, ấn các công tắc gắn với các khối có tiền tố sc sang vị trí 0.
Để xem kết quả mô phỏng, bạn cần nhấp vào các scope để hiển thị dạng sóng hoặc mở các sơ đồ stateflow bên trong các khối nhằm kiểm tra kết quả mô phỏng của phần điều khiển logic.
6 Kết quả mô phỏng a) Chế độ tự động:
*) Khối điều khiển quạt tải bột và máy nghiền quattaibot được bật theo chuyển số 2 từ off sang on:
Quạt tải bột đã được bật, trạng thái on được kích hoạt có màu xanh:
Chuyển thứ 2 trong Maynghien diễn ra khi quạt tải bột đã được khởi động trước đó 5 giây Trong 5 giây đầu tiên kể từ khi bật máy nghiền, tốc độ thực của máy nghiền (được đo bởi cảm biến Cb_tdmn) đạt 100, cho thấy máy nghiền đã khởi động thành công.
Máy nghiền đang được bật trạng thái ON được kích hoạt:
Sau 5 giây từ khi bật máy nghiền mà tốc độ không đạt 100, máy sẽ tự động dừng Điều này được thực hiện bằng cách chuyển số 2 từ trạng thái ON sang OFF, với tín hiệu được thể hiện qua vị trí của slider gain Cb_vtmn, biểu thị cảm biến tốc độ.
Trong trường hợp máy nghiền, máy cấp than nguyên, hoặc quạt tải bột gặp sự cố, cần chuyển số 3 từ trạng thái ON sang nút nối và sau đó chuyển đến OFF.
Và sau đó máy nghiền bị dừng, trạng thái OFF được kích hoạt và có màu xanh:
Hoặc ta tắt hệ thống có chuyển có chuyển số 2 từ ON tới nút nối và sau đó tới OFF Xảy ra như sau:
Và sau đó máy nghiền tắt, trạng thái OFF của máy nghiền lại trở thành màu xanh(kích hoạt)
*) Khối điều khiển máy cấp than nguyên
Khi nhấn nút khởi động hệ thống, máy nghiền sẽ khởi động sau 10 giây (sau khi điều kiện (15,tick)&interlock>0 được thỏa mãn), và số 1 sẽ chuyển từ trạng thái OFF sang ON, được biểu thị bằng màu xanh.
Và máy cấp than nguyên được hoạt động, khối ON được kích hoạt
Tốc độ(Vong/phút), dòng điện (A)của máy cấp than nguyên khi hoạt động (định mức)là:
Khi tác động vào nút nhấn tắt hệ thống có chuyển số 4, chuyển từ trạng thái ON sang nút chuyển và về trạng thái OFF được thực hiện:
Và sau đó thì máy cấp than nguyên tắt, trạng thái OFF được kích hoạt:
Hoặc máy cấp than nguyên đang hoạt động nếu có sự cố xảy ra thì chuyển số 5 từ trạng thái ON tới nút nối được thực hiện:
- Hoạt động của hệ thông than cám
Khi khởi động, nhiệt độ của lò hơi dưới 600 độ, dẫn đến hàm t1() bằng 0 và hàm đảo của nó bằng 1: !t1()=1 Do đó, cả 8 máy cấp than nguyên sẽ chuyển từ trạng thái off sang on khi thỏa mãn điều kiện [(Mode==1)&(!t1())&(He_thong==1)] Ví dụ, máy cấp than cám 1 sẽ thực hiện chuyển số.
Khi nhiệt độ Temp >u0 thì cả 8 máy đều tắt do lúc này hàm t3() có giá trị bằng
1, chuyển từ on sang offvà sau đó 8 máy dừng:
Khi nhiệt độ giảm xuống dưới e0, giá trị của !t2() sẽ bằng 1, dẫn đến việc bật 4 máy nhóm chẵn Chẳng hạn, ở máy số 4, chuyển đổi trạng thái từ off sang on sẽ diễn ra.
Và quá trình cứ lặp đi lặp lại như vậy.Và ta có nhiệt độ Actual temp là: b) Chế độ điều khiển bằng tay
- Hoạt động của khối điều khiển quạt tải bột
Khi nhấn công tắc ON/OFF Quat từ vị trí 0 thành 1 thì chuyển số 1 từ off sang on được thực hiện, chuyển này biến thành màu xanh:
Sau đó quạt tải bột được bật, trạng thái on chuyển thành màu xanh(kích hoạt)
- Hoạt động của máy nghiền
Để khởi động máy nghiền, bạn cần ấn nút ON/OFF MN từ vị trí 0 sang vị trí 1 Trong vòng 5 giây đầu tiên, nếu máy nghiền khởi động thành công, hãy chuyển trạng thái của số 1 từ OFF sang ON để máy hoạt động.
Cách chạy mô phỏng hệ thống
- Đầu tiên ta phải chạy file data_td.m
Để chọn chế độ tự động, trước tiên bạn cần bật các công tắc Enable/Disable và TD/BT về vị trí 1, đồng thời đặt công tắc Start/Stop Main switch về vị trí 0 Sau đó, nhấn nút Start Simulation trên thanh công cụ và cuối cùng chuyển Start/Stop Main switch về vị trí 1 để bắt đầu chương trình mô phỏng.
Để chọn chế độ điều khiển bằng tay, cần bật các công tắc Enable/Disable về vị trí 1, TD/BT về vị trí 0, và Start/Stop Main switch về vị trí 0 Sau đó, ấn nút chạy chương trình mô phỏng Start Simulation trên thanh công cụ và chuyển Start/Stop Main switch về vị trí 1 Các nút ON/OFF nên ở vị trí 0, và để máy hoạt động, cần ấn vào các nút ON/OFF tương ứng Để thể hiện sự cố, ấn các công tắc gắn với các khối có tiền tố sc sang vị trí 0.
Để xem kết quả mô phỏng, bạn cần nhấp vào các scope để hiển thị dạng sóng hoặc mở các sơ đồ stateflow bên trong các khối nhằm kiểm tra kết quả mô phỏng của phần điều khiển logic.
Kết quả mô phỏng
*) Khối điều khiển quạt tải bột và máy nghiền quattaibot được bật theo chuyển số 2 từ off sang on:
Quạt tải bột đã được bật, trạng thái on được kích hoạt có màu xanh:
Chuyển thứ 2 trong Maynghien diễn ra khi quạt tải bột đã khởi động trước đó 5 giây Trong 5 giây đầu tiên sau khi bật máy nghiền, tốc độ thực của máy nghiền (được đo bằng cảm biến Cb_tdmn) đạt 100, cho thấy máy nghiền đã khởi động thành công.
Máy nghiền đang được bật trạng thái ON được kích hoạt:
Sau 5 giây từ khi bật máy nghiền mà tốc độ không đạt 100, máy sẽ tự động dừng bằng cách chuyển số 2 từ trạng thái ON sang OFF Tín hiệu này được thể hiện qua vị trí của slider gain Cb_vtmn, đại diện cho cảm biến tốc độ.
Nếu máy nghiền, máy cấp than nguyên hoặc quạt tải bột gặp sự cố, bạn cần chuyển số 3 từ chế độ ON sang nút nối và sau đó chuyển sang chế độ OFF.
Và sau đó máy nghiền bị dừng, trạng thái OFF được kích hoạt và có màu xanh:
Hoặc ta tắt hệ thống có chuyển có chuyển số 2 từ ON tới nút nối và sau đó tới OFF Xảy ra như sau:
Và sau đó máy nghiền tắt, trạng thái OFF của máy nghiền lại trở thành màu xanh(kích hoạt)
*) Khối điều khiển máy cấp than nguyên
Khi nhấn nút mở hệ thống, máy nghiền sẽ khởi động sau 10 giây (sau (15, tick) & interlock > 0), dẫn đến việc chuyển số 1 từ trạng thái OFF sang ON, điều này được thể hiện bằng việc nút chuyển sang màu xanh.
Và máy cấp than nguyên được hoạt động, khối ON được kích hoạt
Tốc độ(Vong/phút), dòng điện (A)của máy cấp than nguyên khi hoạt động (định mức)là:
Khi tác động vào nút nhấn tắt hệ thống có chuyển số 4, chuyển từ trạng thái ON sang nút chuyển và về trạng thái OFF được thực hiện:
Và sau đó thì máy cấp than nguyên tắt, trạng thái OFF được kích hoạt:
Hoặc máy cấp than nguyên đang hoạt động nếu có sự cố xảy ra thì chuyển số 5 từ trạng thái ON tới nút nối được thực hiện:
- Hoạt động của hệ thông than cám
Khi khởi động, nhiệt độ lò hơi Temp u0 thì cả 8 máy đều tắt do lúc này hàm t3() có giá trị bằng
1, chuyển từ on sang offvà sau đó 8 máy dừng:
Khi nhiệt độ giảm xuống dưới mức Temp