Nghiên cứu, khắc phục ảnh hưởng của van điều khiển tới hệ điều khiển quá trình

LƢƠNG THỊ THANH XUÂN ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGÀNH: TƢ̣ ĐỘNG HÓA TƢ̣ ĐỘNG HÓA TN 2011 NGHIÊN CỨU, KHẮC PHỤC ẢNH HƯỞNG CỦA VAN ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH LƢƠNG THỊ THANH XUÂN THÁI NGUYÊN 2011 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU, KHẮC PHỤC ẢNH HƯỞNG CỦA VAN ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Ngành: TƢ̣ ĐỘNG HÓA Học Viên: LƢƠNG THỊ THANH XUÂN Ngƣời HD Khoa học: PGS.TS BÙI QUỐC KHÁNH THÁI NGUYÊN – 2011 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP Độc lập - Tự - Hạnh phúc - LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên học viên Ngày tháng năm sinh Nơi sinh Nơi công tác Cơ sở đào tạo Chuyên ngành Khóa học : : : : : : : Lƣơng Thị Thanh Xuân Ngày 01 tháng 12 năm 1980 Huyện Đông Triều – Tỉnh Quảng Ninh Trƣờng Đại Học Sao Đỏ Trƣờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Tự động hóa K12- TĐH TÊN ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, KHẮC PHỤC ẢNH HƢỞNG CỦA VAN ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Bùi Quốc Khánh Trƣờng Đại học Bách Khoa – Hà Nội Ngày giao đề tài: / / Ngày hoàn thành: ./ / GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN HỌC VIÊN PGS.TS Bùi Quốc Khánh BAN GIÁM HIỆU Lương Thị Thanh Xuân KHOA SAU ĐẠI HỌC Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa   LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn công trình tổng hợp nghiên cứu Trong luận văn có sử dụng số tài liệu tham khảo nhƣ nêu phần tài liệu tham khảo Tác giả luận văn LƢƠNG THỊ THANH XUÂN GVHD: PGS.TS Bùi Quốc Khánh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Học viên: Lương Thị Thanh Xuân http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật   Chuyên ngành Tự động hóa MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, TIẾNG NƢỚC NGOÀI DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ PHẦN MỞ ĐẦU .10 Nội dung nghiên cứu: 11 Chƣơng VAI TRÕ CỦA VAN ĐIỀU KHIỂN TRONG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 13 1.1 Vai trò vị trí van điều khiển trình 13 1.2 Cấu tạo, phân loại van điều khiển 15 1.2.1 Cấu tạo van điều khiển 15 1.2.2 Phân loại van điều khiển .24 1.3 Đặc tính van điều khiển 28 1.3.1 Kiểu tác động van 28 1.3.2 Đặc tính thời gian van 29 1.3.3 Đặc tính lƣu lƣợng loại van 34 1.3.4 Đặc tính động học van .46 1.4 Lựa chọn van điều khiển 46 Chƣơng NGHIÊN CỨU HIỆN TƢỢNG PHI TUYẾN CỦA VAN ĐIỀU KHIỂN 54 2.1 Hiện tƣợng Stiction 54 2.1.1 Giới thiệu chung .54 2.1.2 Đề suất định nghĩa Stiction 56 2.2 Quan sát ảnh hƣởng tƣợng Stiction thực tế 60 2.3 Mô hình vật lý ma sát van .65 2.3.1 Mô hình ma sát .66 2.3.2 Mô van 67 2.4 Mô hình Stiction van điều khiển liệu .70 GVHD: PGS.TS Bùi Quốc Khánh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Học viên: Lương Thị Thanh Xuân http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật   Chuyên ngành Tự động hóa Chƣơng NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG VÀ KHẮC PHỤC HIỆN TƢỢNG STICTION ĐẾN CHẤT LƢỢNG ĐIỀU KHIỂN PH 74 3.1 Động học phản ứng hóa học .74 3.1.1 Cân hóa học 74 3.1.2 Tốc độ phản ứng .75 3.1.3 Các yếu tố ảnh hƣởng đến cân hóa học tốc độ phản ứng 76 3.2 Lý thuyết pH 77 3.2.1 Quá trình pH 77 3.2.2 Đƣờng cong chuẩn độ 78 3.2.3 Ý nghĩa trình trung hòa pH 80 3.3 Ảnh hƣởng đặc tính van tới điều khiển độ PH CSTR 81 3.3.1 Mô tả chung 81 3.3.2 Quá trình xảy bình CSTR 83 3.4 Phƣơng pháp bù ảnh hƣởng stiction valve 85 3.4.1 Phƣơng pháp knocker .85 3.4.2 Phƣơng pháp bù: bổ xung thêm mạch vòng bù ảnh hƣởng tƣợng Stiction valve 87 Chƣơng MÔ PHỎNG ĐẶC TÍNH VAN ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH .89 4.1 Tham số mô 89 4.2 Kết mô 89 4.2.1 Mô đặc stiction valve 89 4.2.2 Hệ điều khiển trình với valve l‎ý tƣởng 92 4.2.3 Mô ảnh hƣởng hệ điều khiển với đặc điểm stiction valve 96 4.2.4 Khắc phục ảnh hƣởng Stiction đến trình điều khiển pH 99 Kết luận chung kiến nghị .104 TÀI LIỆU THAM KHẢO .105 GVHD: PGS.TS Bùi Quốc Khánh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Học viên: Lương Thị Thanh Xuân http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa   LỜI NÓI ĐẦU Điều khiển tự động chiếm vai trò ngày quan trọng ngành công nghiệp chế biến, khai thác lƣợng Trong nhà máy công nghiệp đại hệ thống điều khiển giám sát thành phần thiếu Các hệ thống điều khiển giám sát đƣợc sử dụng lĩnh vực có số đặc thù chung đƣợc gọi hệ thống điều khiển trình (Process Control System, PCS) Một hệ thống điều khiển trình chứa đựng toàn giải pháp đo lƣờng, điều khiển, vận hành giám sát nhằm bảo đảm yêu cầu trình thiết bị công nghệ nhƣ chất lƣợng sản phẩm, sản lƣợng, hiệu suất sản xuất, an toàn cho ngƣời, máy móc môi trƣờng Trong trình sản xuất, có hàng trăm chí hàng nghìn vòng điều khiển, tất đƣợc kết nối với đời sản phẩm Mỗi vòng điều khiển đƣợc thiết kế để giữ số biến trình quan trọng nhƣ áp suất, lƣu lƣợng, nhiệt độ… phạm vi yêu cầu đề đảm bảo chất lƣợng sản phẩm Tuy hiên vòng lặp nhận tạo rối loạn nội bộ, ảnh hƣởng bất lợi đến biến trình Để giảm bớt ảnh hƣởng rối loạn tải, cảm biến thiết bị nhận truyền thu nhập thông tin biến trình mối quan hệ với mong muốn điểm thiêt lập Thông tin thu nhận đƣợc đƣợc truyền điều khiển, điều khiển thực phép tính đƣa định điều khiển đƣa biến trình gần mong muốn điểm thiết lập Khi tất đo đạc, so sánh tính toán đƣợc thực hiện, số phần tử điều khiển cuối đƣợc lựa chọn điều khiển Phần tử cuối thiết bị chấp hành xác định đầu điều khiển Các phần tử van điều khiển, thiết bị chuyển đổi on - off, nhƣng đƣợc dùng phổ biến hầu hết vòng điều khiển công nghiệp van điều khiển Nhƣ van điều khiển đóng vai trò quan trọng hệ điều khiển trình, điều chỉnh lƣu lƣợng môi chất chống lại xáo trộn tải, giữ biến trình gần điểm đặt mong muốn GVHD: PGS.TS Bùi Quốc Khánh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Học viên: Lương Thị Thanh Xuân http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa   Trong phạm vi luận văn với đề tài: “Nghiên cứu, khắc phục ảnh hưởng van điều khiển tới hệ điều khiển trình” tập trung nghiên cứu vấn đề van điều khiển, tƣợng Stiction van điều khiển ảnh hƣởng van điều khiển tới chất lƣợng hệ điều khiển trình GVHD: PGS.TS Bùi Quốc Khánh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Học viên: Lương Thị Thanh Xuân http://www.lrc-tnu.edu.vn Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Chuyên ngành Tự động hóa   DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT, TIẾNG NƯỚC NGOÀI Ký hiệu STT Diễn giải CV Biến cần điều khiển – Controlled Variable SP Giá trị đặt – Set Point MV Biến điều khiển – Manipulated Variable CO Tín hiệu đầu điều khiển – Control Output QO Mở nhanh – Quick Open EP Phần trăm – Equal percentage FC Van đóng an toàn FO Van mở an toàn R Dải điều chỉnh van – Rangeability 10 CSTR Bình phản ứng khuấy trộn liên tục - Continuous Stirred Tank Reactor 11 PID Proportional – Integral – Derivative 12 PI Proportional – Integral GVHD: PGS.TS Bùi Quốc Khánh Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN Học viên: Lương Thị Thanh Xuân http://www.lrc-tnu.edu.vn data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read data error !!! can't not read ... Nghiên cứu, khắc phục ảnh hưởng van điều khiển tới hệ điều khiển trình tập trung nghiên cứu vấn đề van điều khiển, tƣợng Stiction van điều khiển ảnh hƣởng van điều khiển tới chất lƣợng hệ điều. .. .10 Nội dung nghiên cứu: 11 Chƣơng VAI TRÕ CỦA VAN ĐIỀU KHIỂN TRONG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 13 1.1 Vai trò vị trí van điều khiển trình 13 1.2 Cấu tạo, phân loại van điều khiển ... CÔNG NGHIỆP - LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGHIÊN CỨU, KHẮC PHỤC ẢNH HƯỞNG CỦA VAN ĐIỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH Ngành: TƢ̣ ĐỘNG HÓA Học Viên: LƢƠNG THỊ THANH XUÂN