Nghiên cứu nâng cao chất lượng điều khiển hệ thống điều khiển mức nước bao hơi cho nhà máy nhiệt điện

B GIO DC V O TO I HC THI NGUYấN TRNG I HC K THUT CễNG NGHIP LUN VN THC S TấN TI: NGHIấN CU NNG CAO CHT LNG IU KHIN H THNG IU KHIN MC NC BAO HI CHO NH MY NHIT IN Ngi hng dn : TS TRN XUN MINH Hc viờn : TRN MNH HNG Chuyờn ngnh : T NG HểA Thỏi Nguyờn, nm 2012 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn I HC THI NGUYấN CNG HO X HI CH NGHA VIT NAM TRNG I HC c lp - T - Hnh phỳc K THUT CễNG NGHIP LUN VN THC S H v tờn hc viờn: Trn Mnh Hựng Ngy thỏng nm sinh: Ngy 26 thỏng 04 nm 1979 Ni sinh: Thỏi Nguyờn n v cụng tỏc: Trng Cao ng ngh C in Luyn kim Thỏi Nguyờn C s o to: Trng i hc k thut Cụng nghip Thỏi Nguyờn Chuyờn ngnh o to - Khúa hc: T ng hoỏ Ngi hng dn khoa hc: TS TRN XUN MINH Tờn ti: NGHIấN CU NNG CAO CHT LNG IU KHIN H THNG IU KHIN MC NC BAO HI CHO NH MY NHIT IN NGI HNG DN HC VIấN TS TRN XUN MINH TRN MNH HNG S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Lời nói đầu Vi nhu cu nõng cao cht lng iu khin quỏ trỡnh cụng ngh, cỏc h iu khin nhiu vũng c ỏp dng rng rói Cht lng iu chnh ca h nhiu vũng ó em n kt qu rt kh quan iu chnh cụng nghip c bit l cỏc quỏ trỡnh nhit, i tng iu khin cú quỏn tớnh ln v chu nh hng mnh ca tỏc ng nhiu T k thut vi x lý v iu khin s i ngi ta cng quan tõm nhiu hn n vic tng hp h thng iu khin s nhiu vũng, song vỡ tớnh phc ca i tng (nht l i tng nhit) cho nờn li gii nhn c ca h thng khụng em li kt qu mong mun hoc kt qu khụng ti u ú t tham s h thng ngi ta phn ln da trờn kinh nghim l chớnh Trong bi cnh ú quan im tng hp cu trỳc bn vng cao i l c s lý lun tng hp h thng iu chnh liờn tc Theo phng phỏp ny cho phộp thit k b iu chnh cú n nh rt cao, sai s iu chnh nh, quỏ trỡnh quỏ m bo h s tt cao trng hp i tng cú s thay i Xut phỏt t thc t quỏ trỡnh iu khin mc nc bao hi ca nh mỏy nhit in Ph Li khụng tt Biờn dao ng ln, thi gian iu chnh kộo di nht l cú s thay i v ph ti quỏ iu chnh ln dn n mc nc bao hi vt ngoi khong cho phộp, ú h thng bo v tỏc ng cú phi dng c t mỏy em li thit hi ln v kinh t Mt khỏc thi gian iu chnh kộo di lm h hng thit b Mt nhng nguyờn nhõn chớnh ú l quỏ trỡnh hiu chnh tham s iu chnh khụng tt H thng hiu chnh mc nc bao hi nh mỏy nhit in Ph Li s dng phng phỏp truyn thng m ch yu s dng phng phỏp Ziegle Nichols cú ụi ch s dng thut toỏn thớch nghi nhng kt qu mc nc dao ng ln Trong lun ny: Nghiờn cu nõng cao cht lng iu khin h thng iu khin mc nc bao hi cho nh mỏy nhit in thy giỏo S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn TS TRN XUN MINH hng dn l cụng trỡnh tng hp v nghiờn cu ca riờng tụi Qua kt qu chy mụ phng trờn phn mm Matlab v phn mm Cascad cho thy ng dng phng phỏp ny h thng hiu chnh mc nc bao hi nh mỏy nhit in c tt hn S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn MC LC Chng 1: Gii thiu v h thng iu khin mc nc bao hi lũ hi nh mỏy nhit in v thut toỏn vt khe 1.1 Gii thiu v h thng iu khin mc nc bao hi lũ hi nh mỏy nhit in . .8 1.1.1 t .8 1.1.2 Cỏc cu trỳc c bn ca iu khin mc nc bao hi 1.1.2.1 Cỏc ký hiu trờn s logic 1.1.2.2 S iu chnh mt tớn hiu 10 1.1.2.3 S iu chnh hai tớn hiu 11 1.1.2.4 S iu chnh ba tớn hiu 11 1.1.3 iu chnh mc nc bao hi v cỏc phng phỏp iu chnh .14 1.1.3.1 Vai trũ v nhim v ca h thng t ng iu chnh cp nc lũ hi.14 1.1.3.2 Cỏc yu t nh hng n s thay i mc nc bao hi 15 1.1.4 Cỏc s t ng iu chnh mc nc bao hi .19 1.1.4.1 H thng iu chnh mt xung 20 1.1.4.2 H thng iu chnh hai xung: H, D 22 1.1.4.3 H thng iu chnh ba xung 25 1.1.5 Cỏc phng phỏp hiu chnh h thng vi i tng khụng cú t cõn bng .27 1.1.5.1 Tng hp v thit k theo phng phỏp th nht ca ZieglerNichols.27 1.1.5.2 Tng hp, thit k theo phng phỏp ChienHronesReswick Kuhn.27 1.1.5.3 Tng hp v thit k theo phng phỏp Reinisch .28 1.2 Thut toỏn vt khe .31 1.2.1 t 31 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 1.2.2 Bc vt khe 32 1.2.3 Hng tỡm kim 40 1.2.4 Phng phỏp vt khe theo hng chiu affine 41 Chng 2: Tng hp v thit k b iu khin da trờn phn mm CASCAD 42 2.1 Nhn dng mụ hỡnh i tng 42 2.1.1 Phng phỏp nhn dng mụ hỡnh i tng ang lm vic 43 2.1.1.1 Bi toỏn nhn dng h nhiu tng . 44 2.1.1.2 Xỏc nh nh ca tớn hiu hm thi gian 45 2.1.1.3 Xỏc nh hm truyn ca i tng 47 2.1.1.4 Sai s mụ hỡnh húa v mụ hỡnh bt nh 2.1.2 Gii thiu v phn mm CASCAD nhn dng i tng .49 2.1.2.1 Mc ớch ý ngha ca t hp CASCAD 49 2.1.2.2 Cu trỳc ca chng trỡnh .52 2.1.2.3 Nhng chc nng c bn ca CASCAD .54 2.1.2.4 Thit lp h thng iu khin .57 2.1.2.5 Ch Dng cỏc c tớnh ca h thng .60 2.1.2.6 Nhn dng i tng .75 2.1.3 Nhn dng i tng theo s liu hnh bỡnh thng ti nh mỏy Nhit in ph li 80 2.1.3.1 Khỏi quỏt chung v s iu khin mc nc bao hi ca nh mỏy 80 2.1.3.2 Nhn dng i tng 81 2.1.3.3 Nhn dng i tng vũng v vũng ngoi 81 2.1.3.4 Nhn dng i tng theo kờnh nhiu 86 2.1.3.5 Xõy dng hm truyn t cho cỏc thit b o lng 87 2.1.3.6 Hm truyn t cho cm bin o lu lng nc cp 87 2.2 Tng hp b iu khin 88 2.2.1 Thit k b iu khin tng t cho h thng iu khin cụng sut lũ hi 88 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 2.2.1.1 Phân tích điều khiển PID 88 2.2.1.2 S cu trỳc b iu khin tng t . 89 2.2.1.3 Tng hp mch vũng iu khin lu lng nc cp ..91 2.2.1.4 Tổng hợp mạch vòng điều khiển bù nhiễu l-u l-ợng ..92 2.2.1.5 Tng hp mch vũng iu khin mc nc bao hi ..94 2.2.1.6 Tng hp cu trỳc h thng iu khin mc nc bao hi . 96 2.2.1.7 Kt qu mụ phng cỏc mch vũng .. 98 2.3 Nhn xột: . . 103 Chng 3: Nõng cao cht lng h thng iu khin mc nc bao hi bng phng phỏp iu khin m .104 3.1 Khỏi nim c bn . 104 3.1.1 nh ngha m ...104 3.1.2 Cỏc thut ng logic m .105 3.1.3 Bin ngụn ng .106 3.1.4 Cỏc phộp toỏn trờn m .107 3.1.5 Lut hp thnh .108 3.1.6 Gii m . 110 3.2 B iu khin m . 113 3.2.1 Cu trỳc mt b iu khin m . 113 3.2.2 Nguyờn lý iu khin m . 113 3.2.3 Thit k b iu khin m . 114 3.3 Thit k b iu khin m iu chnh mc nuc bao hi ..115 3.4 Nhn xột .121 S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn Chng 1: Gii thiu v h thng iu khin mc nc bao hi lũ hi nh mỏy nhit in v thut toỏn vt khe 1.1 Gii thiu v h thng iu khin mc nc bao hi lũ hi nh mỏy nhit in 1.1.1 t H thng iu chnh mc nc bao hi l mt nhng khõu quan trng ca h thng iu chnh lũ hi Nhim v ca h thng ny l m bo tng quan lng nc a vo lũ hi v lng hi sinh Khi tng quan ny b phỏ v thỡ mc nc bao hi s khụng c nh Mc nc thay i s dn ti s c tuabin hay lũ hi Nu mc nc bao hi ln quỏ giỏ tr cho phộp s lm gim nng sut bc hi ca bao hi, gim nhit hi quỏ nhit nh hng ti s hnh ca tuabin Nu mc nc bao hi quỏ thp so vi giỏ tr cho phộp lm tng nhit hi quỏ nhit, cú th gõy n h thng ng sinh hi Tng quan gi lu lng hi v nc cp b phỏ v nhiu nguyờn nhõn gõy nh lu lng hi, lu lng nc cp, nhit nc cp, nhit lng than to bung t - Lu lng hi: lng hi sang tuabin tng thỡ mc nc bao hi gim v ngc li - Lu lng nc cp: lu lng nc cp vo lũ tng thỡ mc nc bao hi cng tng - Quỏ trỡnh chỏy: lng nhit cp cho lũ thay i thỡ mc nc bao hi cng thay i theo Khi lũ ang hnh bỡnh thng, nu lng nhit cp cho lũ tng lờn (tng lng nhiờn liu cho quỏ trỡnh chỏy) thỡ mt khong thi gian khong 30s, mc nc s tng lờn t ngt hm lng hi h thng tng t ngt, S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn hin tng ny gi l hin tng sụi bng Sau thi gian ny nu lng nhit cp cho lũ tng thỡ mc nc bao hi li bt u gim dn lng nc hoỏ hi tng lờn Khi gim lng than cp cho lũ thỡ mc nc bao hi s thay i theo chiu ngc li, lỳc ny lng nc hoỏ hi ớt i dn n mc nc bao hi tng lờn - p sut bao hi: ỏp sut bao hi thay i thỡ mc nc bao hi thay i theo quan h nghch Nu ỏp sut tng thỡ mc nc bao hi gim v nu ỏp sut gim thỡ mc nc bao hi s tng Khi ỏp sut tng, mt b phn hi hn hp nc s ngng t dn n mc nc gim xung ng thi, tng ỏp lc hi thỡ th tớch hi ca lũ cng gim, lm mc nc gim Ngc li ỏp sut gim thỡ dn n mc nc bao hi tng Cỏc phng phỏp iu chnh mc nc bao hi: vic iu khin mc nc bao hi cú th thc hin theo nhiu cỏch khỏc tu theo loi lũ Thụng thng s dng ba s l s mt tớn hiu, hai tớn hiu v ba tớn hiu 1.1.2 Cỏc cu trỳc c bn ca iu khin mc nc bao hi 1.1.2.1 Cỏc ký hiu trờn s logic Khi cng Hm chuyn i F (x) B tr + T A B truyn tớn hiu Khi t giỏ tr S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn RL I B chuyn i tớn hiu P o lng B chuyn i dũng in sang ỏp sut Khõu phn hi chuyn i tớn hiu I B chuyn i lu lng nc sang dũng in ZT B chuyn i v trớ W K Khi iu khin PID (t l - vi phõn tớch phõn): Thc hin chc nng iu khin: T l, vi phõn, tớch phõn da trờn s sai lch bin quỏ trỡnh u vo (PV) so vi giỏ tr im t (SV) cho tớn hiu iu khin 1.1.2.2 S iu chnh mt tớn hiu Tớn hiu iu chnh õy l tớn hiu v mc nc tng i bao hi, tớn hiu u ca b iu chnh mc nc c a vo c cu chp hnh iu khin úng m van nhm thay i lu lng nc cp vo lũ theo yờu cu Cỏch iu khin ny ch dựng cho cỏc lũ hi cú dung tớch nc ln v sn lng hi nh (di 30 T/h) S húa bi Trung tõm Hc liu i hc Thỏi Nguyờn http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 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 ... lng nhit cp cho lũ tng thỡ mc nc bao hi li bt u gim dn lng nc hoỏ hi tng lờn Khi gim lng than cp cho lũ thỡ mc nc bao hi s thay i theo chiu ngc li, lỳc ny lng nc hoỏ hi ớt i dn n mc nc bao hi tng... mc nc bao hi tng lờn - p sut bao hi: ỏp sut bao hi thay i thỡ mc nc bao hi thay i theo quan h nghch Nu ỏp sut tng thỡ mc nc bao hi gim v nu ỏp sut gim thỡ mc nc bao hi s tng Khi ỏp sut tng, mt... khin mc nc bao hi ..94 2.2.1.6 Tng hp cu trỳc h thng iu khin mc nc bao hi . 96 2.2.1.7 Kt qu mụ phng cỏc mch vũng .. 98 2.3 Nhn xột: . . 103 Chng 3: Nõng cao cht lng h thng iu khin mc nc bao hi