kĩ thuật khống chế và điều khiển quá trình

kĩ thuật khống chế và điều khiển quá trình, Phụ thuộc vào hoạt động của van mà khi giá trị đo được tăng lên có thể dẫn đến sự tăng hoặc giảm giá trị đầu ra của bộ điều khiển. Tất cả các bộ điều khiển đều có thể chuyển đổi giữa hai chế độ đó là chế độ điều khiển thuận và chế độ điều khiển đảo

Trang 1

TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

Các nguyên tắc cơ bản của quá trình điều khiển

Điều khiển đóng hoặc mở (discrete control)

Start up, shutdown, an toàn nhà máy

Phương pháp điều khiển logic, với cổng OR, AND, NAND

Relais & Bộ điều khiển có khả năng lập trình PLC (Programmable Logic Control)

Điều khiển quá trình (process control)

Điều khiển liên tục, các thông số nhiệt độ (T), áp suất (P), mức chất lỏng (L), lưu lượng (F), độ pH, nồng độ (A)

Đầu vào: Tín hiệu tương tự chuNn như 4-20 mA hoặc 3-15 psig (0,2

– 1 bar)

Đầu ra: van điều khiển hoặc kết nối với TB ĐK khác

Trang 2

Điều khiển quá trình (process control) - Thành phần cơ bản

r(t) (reference input): tín hiệu vào, tín hiệu chuNn

C(t) (Controlled Output): tín hiệu ra

C ht (t) : tín hiệu hồi tiếp

e(t) : Sai số

u(t) : tín hiệu điều khiển

Trang 3

Điều khiển quá trình (process control) - Phân tích hệ thống điều khiển

Kích thích hệ bằng tín hiệu u(t) bị chặn ở đầu vào, thì hệ sẽ có đápứng c(t) ở đầu ra cũng bị chặn

c(t) Const (c0) khi tín hiệu vào u(t) = Const (u0)

Độ sai lệch tĩnh (sai lệch giữa giá trị đặt SP và giá trị PV):

Sau một thời gian quá độ Tqđ

e(t) = u(t) - c(t) = SP - PV

Thời gian quá độ và độ điều chỉnh:

Trang 4

Điều khiển quá trình (process control) - Phân tích hệ thống điều khiển

Thời gian quá độ T qd và độ điều chỉnh:

Giới hạn quán tính cần có của hệ thống

Tqd: thời gian chuyển từ trạng thái tĩnh này sang trạng thái tĩnh khác

Trang 5

Một số kỹ thuật điều khiển thông dụng

Feedback control

Phương pháp điều khiển truyền thống

Đo biến quá trình cần điều khiển PV (Process Variable)

So sánh với giá trị đặt SP (Setpoint)

Căn cứ vào độ sai lệch: e = SP – PV

Bộ điều khiển sẽ cho ra tín hiệu điều khiển tương ứng làm thay đổi

độ mở của van

Ưu nhược điểm:

Trang 6

Feedback control – Các bước cơ bản của một bộ điều khiển

1 Đo biến đầu ra, PV

2 So sánh giá trị đo PV, với giá trị đặt SP Tính toán độ sai lệch E(t), xác dịnh bộ điều khiển là direct hay reverse

3 Cung cấp độ sai lệch E(t), xác định % độ mở OP của van

4 Giá trị của OP% được chuyển đến thiết bị điều khiển cuối để xác định input cho quá trình này U(t)

5 Lặp lại quá trình

Trang 7

Cascade Control – Điều khiển nối tiếp

Cải thiện được tính phản hồi Tính dễ điều khiển cho quá trình

Áp dụng đối với những quá trình:

- Thời gian trễ lớn

- Bộ ĐK đáp ứng chậm

Trang 8

Feed forward control - Điều khiển sớm

Trang 9

Tổng quan bộ điều khiển PID

PID là chữ viết tắt của ba thành phần gồm khâu khuếch đại P

(Proportional), khâu tích phân I (Integral) và khâu vi phân D (Differential)

Trang 10

Phương trình của bộ điều khiển:

OP(t): Điều khiển Output theo thời gian E(t): Độ sai lệch theo thời gian

K p : hệ số khuếch đại, đặt trưng cho khâu tỉ lệ

T i: hằng số tích phân, đặt trưng cho khâu tích phân

Td: hằng số vi phân, đặt trưng cho khâu vi phân

Trang 11

Phương trình của bộ điều khiển:

thể dẫn đến mất điều khiển.

- Thành phần I (integrator): Tính tổng các sai số hệ thống theo thời gian, và đáp ứng của thành phần này sẽ tiếp tục tăng cho đến khi sai số bằng 0, giúp cho sai số

- Thành phần D (derivate) : Thành phần vi phân làm cho đầu ra giảm khi biến quá trình thay đổi quá nhanh Đáp ứng của thành phần D tỷ lệ với tốc độ thay đổi của

làm tăng khả năng chống lại sự thay đổi của error và làm tăng tốc độ đáp ứng của

với các nhiễu của biến quá trình

Cần thiết phải chọn các thông số K p , T i , T d phù hợp

Trang 12

Hoạt động của P-only Control So sánh hoạt động của P-control và PI

Trang 13

So sánh hoạt động của bộ điều khiển PI và PID

Trang 14

Các giá trị Kp, Ti, Td thường gặp

Kp Ti (phút) Td (phút)

Trang 15

Hệ thống điều khiển phân tán - Distributed Control System (DSC)

• Đảm bảo an toàn cao

• Lưu trữ các thông tin trong quá trìnhhoạt động

• Cung cấp cái nhìn tổng quát nhất vềhoạt động của nhà máy

• Các module tính toán cho phép tối

ưu hiệu quả công nghệ và hiệu quảkinh tế

• Giao diện thân thiện với người vậnhành bằng ngôn ngữ và hình ảnh

Trang 16

Chữ cái đầu tiên: Đại lượng vật lý cần đo

Chữ cái tiếp theo: Kiểu dụng cụ hoặc chức năng

P: Áp suất (Pressure) L: Mức (Level)

F: Lưu lượng (Flow) T: Nhiệt độ (Temperature) W: Khối lượng (Weight)

I: Hiển thị (Indicator) C: Điều khiển (Controller) R: Lưu trữ (Recorder) T: Chuyển thông tin (Transmitter) V: Vanne

Y: Bộ chuyển đổi (Converter) hoặc các phép tính toán (Calculation

16

các phép tính toán (Calculation operator)

E: Phần tử đầu tiên (Primary element)

Trang 17

Dụng cụ mà người thao tác có thể tiếp cận được (1) hoặc không thể tiếp cận được (2)

và được thực hiện trong một hệ thống lệnh điều khiển số (Système numérique de controle commande).

VD: Thiết bị điều khiển

Trang 20

Bộ chuyển tải áp

FIC

860

FY 860.1

FY 860.2

Thiết bị điều khiển

Bộ chuyển đổi tín hiệu cường

độ dòng điện sang tín hiệu áp

suất (I/P)

Tín hiệu áp suất 0.2 - 1 bar

Trang 21

LRC

FRC TI

TI

AR

TI TI

Thiết bị đo và điều hoà đơn giản của tháp chưng cất hai sản ph,m

21

LRC FR

FRC

TI

TR

TI TI

AR AR

Trang 22

Ngưng tụ đỉnh với hệ thống điều khiển áp suất đỉnh tháp

Biến thiên P trong tháp:

-Tổn thất P đường đỉnh (200-700 mbar)

-Tổn thất P qua mỗi đĩa (3-20 mbar) « design »

Tác động lên hoạt động của thiết bị ngưng tụ:

- Lưu lượng lưu chất làm lạnh, công suất thiết bị làm lạnh bằng không khí.

22

PRC

Trang 23

Tác động lên hoạt động của thiết bị ngưng tụ:

- Bề mặt trao đổi nhiệt

23

PRC

Trang 24

Thay đổi điều kiện làm việc của bình hồi lưu

Nạp khí nhờ bipasse của dòng hơi đỉnh

Trang 27

Thiết bị đun sôi lại đáy tháp

Thermosiphon đứng

27

Once through

Trang 28

Thiết bị đun sôi lại kiểu Kettle

28

Thiết bị đun sôi lại sử dụng lò đốt

Trang 30

LRC

FRC

Sơ đồ hệ thống điều hoà với TRC/Đĩa nhạy cảm dành cho tháp 2 sản ph,m

Tác động lên công suất thiết bị đun sôi lại

30

LRC

TRC

FRC

Trang 31

LRC

FRC TRC

Tác động lên lưu lượng hồi lưu

31

LRC

FRC

Trang 32

LRC

FRC TRC

Tác động lên lưu lượng hồi lưu – Lưu lượng nguyên liệu thay đổi

Trang 33

LRC

FRT FT

Trang 34

LRC

FRC TRC

Sơ đồ hệ thống điều hoà với TRC/Đĩa nhạy cảm và hệ thống khống chế chất

Trang 36

Lưu lượng Naphta (Gas + xăng)

Lưu lượng Kérosène

Chưng cất dầu thô

Điểm cắt và tiêu chu,n sản ph,m

PF ASTM xăng - Điểm chớp

GO nhẹ

Lưu lượng

GO nặng

Lưu lượng Cặn khí quyển

Trang 37

TRC

Lưu lượng đỉnh: Điểm cắt xăng-Kero: Hệ thống điều hoà nhiệt độ đỉnh tháp

Ngưng tụ một giai đoạn – Tác động: Hồi lưu ngoài

37

LRC

Trang 41

Ngưng tụ hai giai đoạn – Khống chế trực tiếp điểm cắt

Trang 43

T2

T3

GO nhẹ Kérosène Phân đoạn đỉnh

Điểm cắt và chất lượng của quá trình tách

Trang 44

TRC PRC

TC

FRC

TC

FRC LRC

LRC

Trang 45

FRC Kérosène

FRC

GO nhẹ = TRC ↓ ↓

Thay đổi lưu lượng sản ph,m đỉnh

Trang 46

FRC Kérosène

Thay đổi lưu lượng Kerosène

Cặn khí quyển ↓

Trang 47

FRC Kérosène

Thay đổi lưu lượng GO nặng

Cặn khí quyển ↑

FRC

GO nặng ↓

Trang 48

FRC Kérosène

Thay đổi điểm cắt của phân đoạn xăng và Kerosène

Cặn khí quyển = FRC

GO nặng =

Trang 49

FRC Kérosène

Cặn khí quyển = FRC

GO nặng ↑

Trang 51

Điểm chớp cháy của phân đoạn Kéro

khi SX tổi thiểu Xăng

Trang 53

T2

Kérosène Phân đoạn đỉnh

Định dạng
Số trang	53
Dung lượng	818,39 KB