Đang tải... (xem toàn văn)
Tìm hiểu về hệ thống điều khiển mức nƣớc bao hơi trong nhà máy nhiệt điện. Đƣa ra 1 sơ đồ điều khiển tối ƣu ( ít nhất có 2 mạch vòng điều chỉnh ) sử dụng PID. Mô phỏng kiểm nghiệm bằng MatlabSimulink. Mục lục Lời nói đầu. ................................................................................................................................................... 2 CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC BAO HƠI .................................................. 4 I. Điều chỉnh mức và các phƣơng pháp điều chỉnh ................................................................................... 4 1.1.Vai trò và nhiệm vụ của hệ thống tự động điều chỉnh nƣớc cấp lò hơi .......................................... 4 1.2.Các yếu tố ảnh hƣởng đến sự thay đổi mức nƣớc bao hơi .............................................................. 4 1.3. Các sơ đồ tự động điều chỉnh mức nƣớc bao hơi ........................................................................... 8 CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC BAO HƠI. ........................................................... 14 2.1. Nhận dạng đối tƣợng .................................................................................................................... 14 2.2 Tổng hợp mạch vòng điều khiển lƣu lƣợng nƣớc cấp: ................................................................. 15 2.3. Tổng hợp mạch vòng điều khiển bù nhiễu lƣu lƣợng hơi ............................................................ 16 2.4. Tổng hợp mạch vòng điều khiển mức nƣớc bao hơi .................................................................... 18 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM MATLABSIMULINK ................................................. 19 3.1. Mạch vòng điều khiển lƣu lƣợng nƣớc cấp .................................................................................. 19 3.2. Mạch vòng điều khiển bù nhiễu lƣu lƣợng hơi. ........................................................................... 20 3.3. Mạch vòng điều khiển mức nƣớc bao hơi. ................................................................................... 21 3.4. Mạch mô phỏng hoàn chỉnh của cả hệ thống. ...................................................................... 22 3.5. Kết quả mô phỏng. ....................................................................................................................... 22
BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI Đề tài số 6: Tìm hiểu hệ thống điều khiển mức nƣớc bao nhà máy nhiệt điện Đƣa sơ đồ điều khiển tối ƣu ( có mạch vòng điều chỉnh ) sử dụng PID Mô kiểm nghiệm Matlab/Simulink Sinh viên thực hiện: Phạm Huy Đức Trần Văn Hƣng Phạm Văn Lanh Phạm Thị Trà My Bùi Văn Thoại Đào Ngọc Tú Lớp: D8-CNTĐ2 Hà Nội, tháng12 năm 2016 Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Lời nói đầu Trong thời đại ngày nay, ngành tự động hóa đóng vai trò quan trọng nhiều lĩnh vực Và điều khiển nhà máy điện vậy, tự động hóa đóng góp cho phận điều khiển vô nhiều Hệ thống điều chỉnh nƣớc vào lò đóng vai trò quan trọng hệ thống điều chỉnh lò nhà máy Để điều chỉnh hệ thống có nhiều phƣơng pháp Đề tài nhóm em là: ‘Tìm hiểu hệ thống điều khiển mức nƣớc bao nhà máy nhiệt điện Đƣa sơ đồ điều khiển tối ƣu ( có mạch vòng điều chỉnh ) sử dụng PID Mô kiểm nghiệm Matlab/Simulink.’, sở lý thuyết đƣợc học chúng em xây dựng đề tài với phần: CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC BAO HƠI; CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC BAO HƠI; CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK để tìm hiều kỹ công nghệ nhƣ mô phần mềm Matlab Do lƣợng kiến thức hạn chế nên đề tài nhiều thiếu sót, chúng em mong nhận đƣợc lời nhận xét quý báu từ thầy giáo trực tiếp giảng dạy chúng em – thầy Nguyễn Ngọc Khoát Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Sinh Viên Thực Hiện: Phạm Huy Đức Trần Văn Hƣng Phạm Văn Lanh Phạm Thị Trà My Bùi Văn Thoại Đào Ngọc Tú Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Mục lục Lời nói đầu CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC BAO HƠI I Điều chỉnh mức phƣơng pháp điều chỉnh 1.1.Vai trò nhiệm vụ hệ thống tự động điều chỉnh nƣớc cấp lò 1.2.Các yếu tố ảnh hƣởng đến thay đổi mức nƣớc bao 1.3 Các sơ đồ tự động điều chỉnh mức nƣớc bao CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC BAO HƠI 14 2.1 Nhận dạng đối tƣợng 14 2.2 Tổng hợp mạch vòng điều khiển lƣu lƣợng nƣớc cấp: 15 2.3 Tổng hợp mạch vòng điều khiển bù nhiễu lƣu lƣợng 16 2.4 Tổng hợp mạch vòng điều khiển mức nƣớc bao 18 CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK 19 3.1 Mạch vòng điều khiển lƣu lƣợng nƣớc cấp 19 3.2 Mạch vòng điều khiển bù nhiễu lƣu lƣợng 20 3.3 Mạch vòng điều khiển mức nƣớc bao 21 3.4 Mạch mô hoàn chỉnh hệ thống 22 3.5 Kết mô 22 Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC BAO HƠI I Điều chỉnh mức phƣơng pháp điều chỉnh 1.1.Vai trò nhiệm vụ hệ thống tự động điều chỉnh nƣớc cấp lò Hệ thống điều chỉnh nƣớc vào lò đóng vai trò quan trọng hệ thống điều chỉnh lò Nhiệm vụ hệ thống tự động điều chỉnh cấp nƣớc vào lò đảm bảo cân vật chất lƣu lƣợng khỏi lò lƣu lƣợng nƣớc cấp vào Trong trình hoạt động lò hơi,sự cân vật chất lƣu lƣợng khỏi lò lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò bị phá vỡ nhiều nguyên nhân Một nguyên nhân nhƣ sau: thay đổi lƣu lƣợng cấp vào TuaBin; rhay đổi nƣớc cấp vào lò; thay đổi áp suất bao hơi; thay đổi lƣợng nhiệt sinh buồng lửa v.v.Những lý dẫn đến làm thay đổi mức nƣớc bao Mức nƣớc tăng giảm mức quy định sẻ ảnh hƣởng đến chất lƣợng cố lò Khi mức nƣớc bao tăng mức quy định sẻ ảnh hƣởng đến chất lƣợng hơi.Vì ảnh hƣởng đến trình phân ly bao hơi, giọt ẩm theo tràn qua phận nhiệt, làm giảm trình truyền nhiệt khói, dẫn đến tầng cuối tuabin có độ ẩm cao làm hỏng tầng cánh tuabin Còn mức nƣớc bao thấp mức nƣớc yêu cầu làm tuần hoàn tự nhiên nƣớc hệ thống Trong lƣợng nhiệt sinh buồng lửa không đổi dẩn đến làm biến dạng phình nổ ống sinh Chính vậy,hệ thống điều chỉnh tự động cấp nƣớc bao có vai trò quan trọng hệ thống điều chỉnh lò hơi.Có nhiệm vụ đảm bảo mức nƣớc bao thay đổi giới hạn cho phép hay nói cách khác đảm bảo cân vật chất giửa lƣu lƣợng khỏi lò lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò 1.2 Các yếu tố ảnh hƣởng đến thay đổi mức nƣớc bao Quá trình thay đổi mức nƣớc lò có bao trình phức tạp Không bị thay đổi cân vật chất bị phá vỡ (ảnh hƣởng thay đổi lƣu lƣợng khỏi lò,của thay đổi lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò…) mà bị thay đổi ảnh hƣởng thay đổi áp suất bao hơi, ảnh hƣởng tƣợng sôi bồng….Những ảnh hƣởng lại có tác động tƣơng hỗ lẫn làm cho trình thay đổi mức nƣớc trở nên phức tạp Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Sự ảnh hƣởng đƣợc biểu diễn phƣơng tình sau: ( *( ) ) ( ) ( )+ ( ) (1.1) Trong đó: W,D:lƣu lƣợng nƣớc cấp sản lƣợng lò,kg/s :thể tích phần chứa nƣớc lò,m3 :mật độ nƣớc lò :thể tích hệ thống ống lò,m3 :thể tích bao hơi,m3 :tổng tích chứa mổi chất lò,m3 Fbh:diện tích mặt bốc bao hơi,m2 Thành phần thứ vế phải phƣơng trình (1.1) ảnh hƣởng việc phá hủy cân vật chất; thành phần thứ hai ảnh hƣởng thay đổi áp suất thành phần thứ ba kể đến ảnh hƣởng sôi bồng mức nƣớc Phƣơng trình (1.1) viết dƣới dạng sau: (1.2) Trong đó: ( ) ( ) ( ) ( * , ( * ( ) + ) ) ( * ( ) ) +- + Q: lƣợng nhiệt sinh buồng lửa J Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Hoặc công thức (1.2) viết nhƣ sau: ( ) (1.3) Những ảnh hƣởng yếu tố tới mức nƣớc bao sẻ đƣợc trình bày dƣới đây: 1.2.1 Ảnh hƣởng thay đổi lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò Từ phƣơng trình (1.2) ta thấy, thay đổi lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò nhƣng không thay đổi lƣợng nhiệt sinh lò lƣu lƣợng khỏi lò không thay đổi thông số không thay đổi mà thay đổi mức nƣớc bao Khi lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò giảm mức nƣớc bao tăng ngƣợc lại, lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò giảm mức nƣớc bao giảm Về lý thuyết quan hệ tuyến tính nhƣng thực tế ảnh hƣởng chiều dài đƣờng ống từ van điều chỉnh đến bao nên bị chậm trễ khoảng thời gian đặc điểm đối tƣợng nhiệt quán tính lớn nên đặc tính lò đại lƣợng điều chỉnh mức nƣớc thƣờng khâu tích phân quán tính có trễ 1.2.2 Ảnh hƣởng lƣợng nhiệt sinh buồng lửa Sự thay đổi lƣợng nhiệt sinh buồng lửa điều kiện lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò không thay đổi củng làm thay đổi mức nƣớc bao hơi.Thƣc theo phƣơng trình (1.2): Ta thấy,khi lƣợng nhiệt sinh buồng lửa tăng nên mức nƣớc bao tăng lên thay lƣợng nhiệt sinh buồng lửa tăng áp suất lò vẩn không thay đổi tƣơng ứng nhiệt độ bảo hòa nƣớc không thay đổi dẫn đến lƣợng sinh hệ thống tăng lên,dẫn đến việc tách tƣơng ứng lƣợng nƣớc đƣa vào bao dẫn tới mức nƣớc bao tăng.Mặt khác theo phƣơng trình tốc độ thay đổi áp suất: ( ) (1.4) Tạ lại thấy Q tăng áp suất bao tăng,để áp suất bao không đổi sản lƣợng khỏi lò phải tăng (tức D tăng) Ta lại thấy D tăng điều kiện lƣu Nhóm 6 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT lƣợng nƣớc cấp vào lò không đổi dẫn đến cân vật chất bị phá vỡ làm giảm mức nƣớc bao Nhƣ vậy, lƣợng nhiệt sinh lò thay đổi đột ngột điều kiện giữ lƣu lƣợng nƣớc cấp không thay đổi ảnh hƣởng đến thành phần sôi bồng làm tăng mức nƣớc đồng thời chúng lại ảnh hƣởng tới phá vỡ cân vật chất làm giảm mức nƣớc Ngƣời ta chứng minh rằng, ảnh hƣởng tổng hợp hai tƣợng nhƣ sau: lúc đầu mức nƣớc tăng (khoảng 30 giây) sau giảm dần 1.2.3 Ảnh hƣởng thay đổi áp suất Khi áp suất thay đổi mức nƣớc bao củng thay đổi theo Từ phƣơng trình(1.2) ta thấy rằng: áp suất bao tăng lên mức nƣớc bao giảm, ấp suất bao tăng đồng thời nhiệt độ bão hòa lò tăng nhiệt lƣợng sinh buồng lửa không thay đổi dẫn đến lƣợng sinh hệ thống giảm,điều dẫn đến mức nƣớc bao giảm.Còn áp suất bao giảm tƣợng xảy ngƣợc lại làm cho mức nƣớc bao tăng lên.Khi ấp suất thay đổia than làm tháy đổi mức nƣớc gây tƣợng sôi bồng làm thay đổi mức nƣớc 1.2.4 Ảnh hƣởng thay đổi lƣu lƣợng khỏi lò Khi thay đổi sản lƣợng khỏi lò tốc độ quy dẩn tốc độ tuần hoàn vòng tuần hoàn ( ) sẻ thay đổi dẩn đến ảnh hƣởng tới chế độ tuần hoàn môi chất hệ thống lò Theo phƣơng trình (1.4) ta thấy: tang đột ngột sản lƣợng khỏi lò áp suất bao sẻ giảm, điều dẩn đến xảy tƣợng sôi bồng làm tăng mức nƣớc bao Mặt khác theo phƣơng trình(1.2) tăng sản lƣợng khỏi lò lại làm cân vật chất bị phá hủy phía sản lƣợng Do làm tang mức nƣớc Đặc tính động lò sản lƣợng thay đổi đột ngột đƣợc biểu diển nhƣ hình (1.1) sau: Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Hình 1.1:Sơ đồ biểu diễn mức tượng sôi bồng Trong đó: H1- đƣờng nƣớc giảm; H2- đƣờng sôi bồng; H3- đƣờng thực tế; H3=H1+H2 Ta thấy lúc đầu mức nƣớc tăng tƣợng sôi bồng (khoảng 30 giây) sau giảm tuyến tính ảnh hƣởng tƣợng sôi bồng tạo mức nƣớc giả 1.3 Các sơ đồ tự động điều chỉnh mức nƣớc bao Quá trình thay đổi mức nƣớc bao trình phức tạp Trong thực tế sử dụng loại sơ đồ điều chỉnh khác nhau, tùy theo suất lò nhƣ yêu cầu công nghệ mà ngƣời sử dụng đặt ra.Ngƣời ta chia sơ đồ điều khiển mức nƣớc bao thành ba dạng sau: 1.3.1 Hệ thống điều chỉnh tín hiệu Sơ đồ nguyên lý đƣợc thể hình 1.2 sau: Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI Hình 1.2:Hệ thống điều khiển tín hiệu GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Hình 1.3:Đặc tính tĩnh hệ xung Trong đó: BH - bao hơi; BQN - nhiệt; BĐC - điều chỉnh; BHN - hâm nƣớc Hệ thống điều khiển có tín hiệu vào điều chỉnh,đó mức bao hơi(H ) , phụ thuộc vào giá trị đặt dấu độ sai lệch mức nƣớc bao hơi, điều chỉnh thay đổi độ mở van cấp nƣớc để thay đổi lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò Từ đƣờng đặc tính tĩnh biểu diển hình cho ta thấy quan hệ mức nƣớc bao với độ không đồng dƣơng phụ tải D Phụ tải D tăng mức nƣớc bao trạng thái ổn định giảm Ở hình dƣới biểu diễn đồ thị qúa trình độ trình điều chỉnh đƣợc xây dựng không kể đến chậm trễ hệ thống dao động trình Quá trình điều chỉnh nhƣ sau: Trƣớc thời điểm t1 vận hành bình thƣờng phụ tải giữ không đổi, D1 tƣơng ứng lƣu lƣợng nƣớc cấp W1 mức nƣớc ổn định bao H1 Nhóm BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Hình 1.4:đặc tính động trình điều chỉnh hệ xung Tại thời điểm t1 lý phụ tải giảm đột ngột tới giá trị D2 , điều dẩn đến giảm mức nƣớc bao từ H1 xuống Ha giảm thể tích hổn hợp nƣớc chứa bao hệ thống dàn ống sinh buồng lửa lò.Nhận đƣợc tín hiệu giảm mức nƣớc bao hơi, điều chỉnh bắt đầu tác động tăng độ mở van nƣớc cấp từ tăng lƣu lƣợng nƣớc cấp từ W1 đến Wa Sự tăng lƣu lƣợng nƣớc cấp vƣợt tăng lƣu lƣợng dẫn đến cân vật chất bị phá vỡ từ làm tăng mức nƣớc Theo độ tăng dần mức nƣớc mà điều chỉnh giảm dần độ mở van nƣớc cấp tƣơng ứng giảm lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò giảm từ Wa xuống W2 , tƣơng ứng với phụ tải D2 Khi phƣơng trình cân vật chất lại đƣợc xác lập từ mức nƣớc bao lại ổn định vị trí H2 Gía trị H2 thƣờng lớn giá trị mức nƣớc ổn định chế độ xác lập trƣớc H1 Và ngƣợc lại,giả sử lò làm việc ổn định chế độ xác lập ứng với phụ tải không đổi D2, tƣơng ứng với lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò W2 mức nƣớc ổn định H2.Thì thời điểm t2 lý phụ tải lại tăng đột ngột từ giá trị D2 lên giá trị D3 Do dẫn đên giảm áp suất bao hơi, làm tăng thể tích hổn hợp nƣớc bao hệ thống giàn ống sinh ,làm tăng mức nƣớc bao từ H2 lên H3 Tín hiệu thay đổi mức nƣớc đƣợc đƣa đên điều chỉnh, từ điều chỉnh cho tín hiệu đóng bớt độ mở van nƣơc cấp vào lò từ giá trị W3 xuống Wb Nhóm 10 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Sự không tƣơng ứng giửa lƣu lƣợng nƣơc cấp vào lò lƣu lƣợng khỏi lò dẫn đên làm giảm mức nƣơc bao Tín hiệu giảm mƣc nƣơc bao lại đƣợc truyền đến điều chỉnh từ điều chỉnh cho tín hiệu tăng dần mở dần độ mở van nƣớc cấp tƣơng ứng tăng lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò cân với lƣu lƣợng lấy ra.Kết trình điều chỉnh là:lò lại làm việc ổn định chế độ làm việc ứng với phụ tải đƣợc gử không đổi D3 ứng với lƣu lƣợng nƣơc cấp W3 mƣc nƣớc ổn định H3 Gía trị H3 thƣờng khác với H1 H2 Nhƣ vậy, trình phân tích ta kết luận : trình điều chỉnh tín hiệu theo dao động lớn mức nƣớc bao phụ tải khỏi lò thay đổi đột ngột, hệ thống điều chỉnh tín hiệu đƣợc sử dụng với lò có sản lƣợng nhỏ.Thƣờng dùng cho lò trung áp hạ áp 1.3.2 Hệ thống điều khiển tín hiệu: H, D Sơ đồ nguyên lý đƣợc thể hình 1.5 Đặc tính tĩnh hệ điều chỉnh hai tín hiệu thể hình 1.6 Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý Hình 1.6: Đặc tính tĩnh Bộ điều chỉnh nƣớc cấp có hai tín hiệu có tín hiệu vào tín hiệu mức nƣớc H tín hiệu khỏi lò D Đặc tính tĩnh hệ thống điều chỉnh hai tín hiệu đƣợc biểu diễn hình 1.6 nhận đƣợc cách cộng tổng đặc tính điều chỉnh tĩnh điều chỉnh có độ không đồng với đặc tính tín hiệu theo lƣu lƣợng Tín hiệu theo mức nƣớc bao Nhóm 11 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT có quan hệ bậc với phụ tải lò đặc tính tĩnh trình điều chỉnh có dạng nhƣ Bộ điều chỉnh hai tín hiệu nhận đƣợc thay đổi mức nƣớc bao hơi, vị trí mức nƣớc bao chủ yếu phụ thuộc vào phụ tải, nhƣng chịu ảnh hƣởng lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò đƣợc xác định độ chênh lệch áp suất van điều chỉnh nƣớc cấp Do đó, điều kiện nhƣ sau vị trí mức nƣớc phụ thuộc vào giáng áp van điều chỉnh hình 1.6 biểu thị đƣờng đặc tính ứng với giáng áp ∆Pmax ∆Pmin Vùng mà vị trí mức nƣớc rơi vào nằm đƣờng đặc tính Nhƣ vậy, lƣu lƣợng từ lò thay đổi điều chỉnh tác động trƣớc mức nƣớc bao thay đổi, nâng cao đƣợc chất lƣợng trình điều chỉnh Đặc tính động hệ thống điều chỉnh hai tín hiệu đƣợc biểu diễn nhƣ hình 1.7 sau: Hình 1.7: Đặc tính động Quá trình điều chỉnh nhƣ sau: Khi phụ tải lò thay đổi tăng đột ngột, tín hiệu thay đổi lƣu lƣợng đƣợc truyền đến điều chỉnh từ tín hiệu tăng độ mở van nƣớc cấp, tăng lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò Điều dẫn đến làm tăng mức nƣớc bao ảnh hƣởng tƣợng sôi bồng mức nƣớc (khi lƣu lƣợng tăng áp suất bao giảm) lƣu lƣợng nƣớc cấp tăng Mặt khác tín hiệu mức nƣớc tăng Nhóm 12 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT lên truyền đến điều chỉnh, từ cho tín hiệu giảm lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò Sự giảm lƣu lƣợng nƣớc cấp so với lƣu lƣợng khỏi lò làm phá vỡ cân vật chất làm giảm mức nƣớc, tín hiệu giảm mức nƣớc lại đƣợc truyền đến ddieuf chỉnh tăng lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò tƣơng ứng với sàn lƣợng khởi lò mức nƣớc bao lại ổn định vị trí ban đầu Quá trình điều chỉnh kết thúc Hệ thống điều chỉnh hai tín hiệu có nhƣợc điểm là: nhận biết đƣợc thay đổi lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò thông qua thay đổi mức nƣớc bao nen tình điều chỉnh có dao động mức nƣớc Nhƣng hệ thống lại khắc phục đƣợc dao động mức nƣớc phía thay đổi phụ tải Bộ điều chỉnh tín hiệu đƣợc sử dụng với lò mà thay đổi mức nƣớc xảy rõ rệt, dao động áp suất đƣờng ống cấp nƣớc không lớn (ít sử dụng lò có giảm ồn bề mặt) 1.3.3 Hệ thống điều khiển tín hiệu Sơ đồ nguyên lý đƣợc thể hình 1.8 sau: Hình 1.8: Sơ đồ nguyên lý Trong đó: BH – Bao hơi; BQN – Bộ nhiệt; BĐC – Bộ điều chỉnh; BHN – Bộ hâm nƣớc Bộ điều chỉnh tín hiệu có tín hiệu là: tín hiệu mức nƣớc bao H, tín hiệu lƣu lƣợng D, tín hiệu lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò W Nhóm 13 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Đây điều chỉnh tổng hợp có tín hiệu đƣa đến điều chỉnh mức nƣớc bao (H), lƣu lƣợng khỏi lò (D), lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò (W) Sơ đồ khác với sơ đồ tín hiệu chỗ có thêm tín hiệu lƣu lƣợng nƣớc cấp đƣa trực tiếp vào điều chỉnh, lƣu lƣợng nƣớc cấp vào lò thay đổi truyền tới điều chỉnh tín hiệu khắc phục đƣợc nhƣợc điểm sơ đồ tín hiệu Bộ điều chỉnh đƣợc hiệu chỉnh cho lƣu lƣợng nƣớc cấp lƣu lƣợng khỏi lò thay đổi lƣợng nhƣ chũng làm cho van điều chỉnh di chuyển lƣợng nhƣ nhƣng ngƣợc chiều Khi hiệu chỉnh nhƣ vậy, thay đổi lƣu lƣợng dẫn đến thay đổi tƣơng ứng lƣợng nƣớc cấp mức nƣớc bao không thay đổi trình ddieuf chỉnh kết thúc, trạng thái ổn định điều chỉnh giữ mức nƣớc không thay đổi không phụ thuộc vào phụ tải lò Đó ƣu điểm điều chỉnh Với hệ thống điều chỉnh tín hieuj đảm bảo chất lƣợng cao, xác trình điều chỉnh Nhƣ vậy, từ đặc tính độ ta thấy: trình điều chỉnh mức nƣớc bao hệ thống tín hiệu giữ mức nƣớc bao ổn định Vì lò bao đƣợc sử dụng phổ biến CHƢƠNG 2: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC BAO HƠI 2.1 Nhận dạng đối tƣợng Nhận dạng đối tƣợng giúp xác định mô hình toán học, hàm truyền đạt thích hợp mô tả gần đối tƣợng Hình 2.1: Sơ đồ cấu trúc hệ điều khiển hai tầng Nhóm 14 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Ta có: O1 Y1 ( s ) Y (s) : O2 Y3 ( s) Y2 ( s ) Giả thiết ta tìm đƣợc hàm truyền: e 24,926t 4, 604 s 12, 627 s 40, 043s O1 ( s ) O2 ( s ) e 9,638.S B(s) 3, 006 0,304 s 1,58.e 2,417.S s (1 0, 069 s ) 2.2 Tổng hợp mạch vòng điều khiển lƣu lƣợng nƣớc cấp: Hàm truyền hệ kín mạch vòng W( s) R2 W2 O2 R2 W2 O2 Áp dụng tiêu chuẩn tối ƣu module: ( ) ( ) ( Chọn R2 ( s) Nhóm ( )( ) ) = T21.s 1 K P1 2.T22 s.W2 K Ti s 15 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Ta tìm đƣợc khâu PI để điều chỉnh mạch vòng mạch vòng tìm đƣợc 2.3 Tổng hợp mạch vòng điều khiển bù nhiễu lƣu lƣợng Từ 2.1 ta có Wk ( s) W2 R2 O2 = W2 R2 O2 Wk ( s) WMD ( s) W2 Ta có: Sơ đồ thay thế: Nhóm 16 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Chuyển đổi sơ đồ ta đƣợc: Sử dụng phƣơng pháp xếp chồng tín hiệu: TH1: Yu(t)khi U(t) L(t)=0 Yu(s)= (s).U(s) TH2:Yu(t) U(t)=0 L(t) W YL ( s ) B WMD O1 ( s ).WB ( s ) L( s) W2 Nhóm 17 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Do đó: Y(s)=Yu(s)+ YL ( s ) (s).U(s) + B = W3 WMD O1 ( s).WB ( s) L( s) W2 Muốn Y(t) không phụ thuộc vào L(t) mà phụ thuộc vào U(t) W3 WMD O1 ( s).WB ( s) L( s) =0 B W2 WB( s) W2 B W3 WMD O1 2.4 Tổng hợp mạch vòng điều khiển mức nƣớc bao Sơ đồ tƣơng đƣờng: W1 WMD O1 W2 Wtd W R1 WMD O1 W2 R1 Nhóm 18 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Áp dụng module tối ƣu: ( ) Chọn = ( ) ( ) Ta tìm đƣợc khâu PD để điều khiển mạch vòng CHƢƠNG 3: MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀM MATLAB/SIMULINK 3.1 Mạch vòng điều khiển lƣu lƣợng nƣớc cấp Sơ đồ khối tìm đƣợc theo phần thiết kế: Thực Simulink: Nhóm 19 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Trong đó: Khối mức nƣớc cấp có hàm truyền là: Thông số khâu PI Chọn Kp = 0.0628; Ki = 0.0017 3.2 Mạch vòng điều khiển bù nhiễu lƣu lƣợng Sơ đồ khối tìm đƣợc theo phần thiết kế: Thực Simulink: Nhóm 20 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Trong đó: Khối Sub có hàm truyền là: Khối Sub có hàm truyền là: 3.3 Mạch vòng điều khiển mức nƣớc bao Sơ đồ khối tìm đƣợc theo phần thiết kế: R1 tìm đƣợc khâu PD Nhóm 21 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Thực Simulink: Trong đó: Chọn thông số cho khâu PD là: Kp = 2.2238; Kd = 29.770 3.4 Mạch mô hoàn chỉnh hệ thống 3.5 Kết mô Nhóm 22 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT Chọn thời gian mô t = 100s Nhận xét: Từ kết mô hệ thống ta thấy đáp ứng đầu hệ thống tƣơng đối ổn định, với thời gian xác lập hệ thống 18s Do có ảnh hƣởng nhiễu nên trình xác định hàm truyền hệ thống phức tạp dẫn đến trình hiệu chỉnh nâu nên đáp ứng đầu chƣa đƣợcc nhƣ mong muốn với độ vọt lố lớn thời gian đáp ứng chƣa đủ nhanh Nhóm 23 BÁO CÁO BÀI TẬP DÀI Nhóm GVHD: TS NGUYỄN NGỌC KHOÁT 24