Nghiên cứu hệ thống đIều khiển hỗn hợp nhiều đhkk chiller

Nghiên cứu hệ thống đIều khiển hỗn hợp nhiều đhkk chiller Nghiên cứu hệ thống đIều khiển hỗn hợp nhiều đhkk chiller Nghiên cứu hệ thống đIều khiển hỗn hợp nhiều đhkk chiller luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ HIỀN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỖN HỢP NHIỀU ĐHKK CHILLER LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT NHIỆT Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN THỊ HIỀN NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HỖN HỢP NHIỀU ĐHKK CHILLER Chuyên ngành: KỸ THUẬT NHIỆT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT NHIỆT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TSKH.VS NGUYỄN VĂN MẠNH Hà Nội – Năm 2017 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến trường đại học Bách Khoa Hà Nội, viện đào tạo sau đại học, Viện khoa học Công nghệ Nhiệt tạo điều kiện để em học tập, trau dồi kiến thức, hoàn thành khóa đào tạo thạc sỹ trường Đặc biệt, em xin chân thành cảm ơn PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh tận tâm giảng dạy, hướng dẫn em suốt q trình học, để em hồn tất phần luận văn tốt nghiệp tốt Trong trình làm cịn nhiều thiếu sót, kính mong thầy giáo độc giả góp ý để em hồn thiện luận văn Em xin chân thành cảm ơn! Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, luận văn tơi tính tốn, thiết kế nghiên cứu hướng dẫn thầy giáo PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh Để hoàn thành luận văn này, sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo, ngồi khơng sử dụng tài liệu khác không ghi Nếu sai, tơi xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Học viên thực Nguyễn Thị Hiền Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN CHƢƠNG HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ CHILLER TRUNG TÂM THƢƠNG MẠI VINCOM PLAZA THÁI BÌNH 10 Tầm quan trọng nhiệm vụ hệ thống ĐHKK TTTM 10 1.1 Tầm quan trọng ĐHKK nói chung 10 1.1.1 Đối với thể sống 11 1.1.2 Trong công nghiệp, sản xuất 12 1.1.3 Trong lĩnh vực văn hoá, nghệ thuật 12 1.2 Tầm quan trọng hệ thống ĐHKK TTTM 13 1.2.1 Đặc điểm trung tâm thương mại 13 1.2.2 Yêu cầu hệ thống ĐHKK TTTM 13 Cấu tạo, đặc điểm hệ thống ĐHKK Chiller 14 2.1 Cấu tạo thống ĐHKK Chiller 14 2.2 Đặc điểm hệ thống ĐHKK chiller 15 Yêu cầu suất lạnh hệ thống Chiller TTTM 16 3.1 Yêu cầu việc điều chỉnh xác suất lạnh 16 3.2 Ảnh hưởng yếu tố đến việc điều chỉnh suất lạnh 16 3.3 Các phương pháp điều chỉnh suất lạnh 17 Các kiểu hỗn hợp nhiều cụm chiller 17 4.1 Chiller mắc nối tiếp 17 4.2 Chiller mắc song song 18 Hệ thống ĐHKK Chiller TTTM Vincom plaza Thái Bình 21 5.1 Tổng hợp tải lạnh gian hàng thuộc TTTM 21 5.2 Danh mục thiết bị hệ thống ĐHKK 23 Kết Luận 32 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN THEO QUAN ĐIỂM BỀN VỮNG 33 Đặt vấn đề 33 Khái niệm tổng hợp bền vững tối ƣu 33 Đánh giá chất lƣợng hệ thống 36 3.1 Khái niệm chất lượng trình điều khiển 36 3.2 Các tiêu chất lượng trực tiếp 37 3.2.1 Thời gian điều chỉnh (thời gian độ) 37 3.2.2 Sai lệch động cực đại độ điều chỉnh 38 3.2.3 Độ tắt dần dao động trình độ 39 3.3 Đánh giá chất lượng điều chỉnh theo tiêu tích phân 41 Cấu trúc chất lƣợng cao hệ thống điều khiển 42 Cấu trúc bền vững cao 43 Cấu trúc bền vững chất lƣợng cao 44 Thực thi điều chỉnh bền vững cao 44 Tham số tối ƣu điều chỉnh bền vững cao 45 Mở rộng quan điểm tổng hợp điều chỉnh bền vững tối ƣu cho hệ nhiều vòng 50 9.1 Tổng hợp cấu trúc bền vững cho điều chỉnh hệ hai tầng 50 9.2 Tổng hợp tham số tối ưu hệ thống 54 Trình tự giải toán tổng hợp bền vững tối ưu hệ thống 55 10 Kết luận 55 CHƢƠNG TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN NĂNG SUẤT LẠNH CHO TTTM VINCOM PLAZA THÁI BÌNH 56 Nguyên lý hệ thống 56 1.1 Nguyên lý hệ thống 56 1.2 Hệ thống điều khiển 57 1.3 Nguyên tắc thao tác điều khiển 59 1.3.1 Thao tác vận hành tay: 59 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt 1.3.2 Vận hành hệ thống ĐHKK Chiler giám sát điều khiển máy vi tính 63 Hiện trạng hoạt động thông số kỹ thuật hệ thống 64 Tổng hợp hệ thống điều chỉnh suất lạnh chiller 67 3.1 Nhận dạng mơ hình hóa đối tượng 67 3.2 Tổng hợp điều chỉnh cho đối tượng 74 3.3 Đánh giá chất lượng điều chỉnh 75 Kết luận 78 KẾT LUẬN CHUNG 79 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Bảng tổng hợp tải lạnh gian hàng thuộc TTTM 21 Bảng 1.2: Bảng chiller 24 Bảng 1.3: Bảng thông số chiller 24 Bảng 1.4: Bảng danh mục thiết bị: 24 Bảng 1.5: Danh mục thiết bị AHU 27 Bảng 1.6: Thống kê PAU – FCU 28 Bảng 3.1: Bảng ghi chép thông số hoạt động hệ thống Chiller TTTM 65 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1: cụm chiller mắc nối tiếp 17 Hình Hệ chiller mắc song song dùng bơm chung 18 Hình Hệ chiller mắc song song dùng bơm độc lập 19 Hình Chiller sử dụng vịng tn hồn 20 Hình : TTTM Vincom plaza Thái Bình 21 Hình 6: cụm Chiller lắp đặt tầng mái TTTM 23 Hình động bơm 27 Hình 8: Tháp giải nhiệt 29 Hình 9: Tủ điện điều khiển đặt Chiller 30 Hình 10: Đường ống góp 31 Hình 11: Cặp nhiệt đường ống nước lạnh 31 Hình 12: Màn hình thiết bị điều khiển 2020i 32 Hình 1: Sơ đồ hệ thống điều khiển điển hình 35 Hình 2 Đặc tính q độ hệ thống thay đổi giá trị đặt (a) 37 Hình Các dạng đặc tính độ: 1- đơn điệu, 2-phi chu kỳ, 3-dao động 40 Hình Sai số điều chỉnh bình phương hệ thống theo kênh đặt (a) 42 Hình 5: Sơ đồ cấu trúc điển hình hệ thống điều khiển 42 Hình “Đặc tính mềm” sở “Đặc tính mềm” biến thiên hệ hở; 47 Hình Đặc tính tần số độ đối tượng bất định 48 Hình Sơ đồ dạng tiêu chuẩn 51 Hình Sơ đồ biến đổi tương đương 51 Hình Nguyên lý cấu tạo hệ thống cụm chiller 56 Hình Nguyên lý điều khiển 57 Hình 3 Màn hình máy tính điều khiển 64 Hình 4: Đồ thị thay đổi nhiệt độ nước lạnh vào khỏi chiller 66 Hình Đồ thị biến thiên nhiệt độ nước 66 Hình Đường đặc tính thời gian ban đầu 67 Hình Đường đặc tính thời gian 68 Hình Đường đặc tính thời gian 69 Hình Chạy chức tối ưu hóa 70 Hình 10 Đường cong đặc tính 71 Hình 11 Nhập cấu trúc hệ thống 72 Hình 12 Cấu trúc hệ thống đơn giản 73 Hình 13 Đặc tính mềm hệ hở 74 Hình 14 Đặc tính độ theo kênh đặt 76 Hình 15 Đặc tính q độ theo kênh nhiễu 77 Hình 16 Bộ điều chỉnh hồn chỉnh 78 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt MỞ ĐẦU Ngày phủ nhận tầm quan trọng kỹ thuật lạnh mặt đời sống xã hội Đặc biệt đời sống sinh hoạt, kỹ thuật lạnh thể tầm quan trọng thơng qua điều hịa khơng khí (ĐHKK) Một khơng gian chưa thể gọi tiện nghi sang trọng chưa thể điều khiển kiểm soát nhiệt độ yếu tố khác ảnh hưởng đến sức khỏe sinh hoạt người Càng ngày người yêu cầu cao tiện nghi, không nhà, nơi làm việc, mà nơi vui chơi, giải trí Trong chuyển phát triển mạnh mẽ nước ta nay, TTTM xu hướng đắn bước khẳng định tầm quan trọng Các TTTM mọc lên nhiều hơn, ngày đa dạng không đơn trao đổi hàng hóa mà cịn nơi giao lưu, gặp gỡ, giải trí đáng giá sau cơng việc, học tập thường nhật Các siêu thị, TTTM phục vụ nhu cầu mua sắm, giải trí cho người luôn trang bị hệ thống ĐHKK phục vụ tốt yêu cầu khách hàng Chính vậy, với phát triển TTTM hệ thống ĐHKK kèm cần trọng để đáp ứng tốt đặc thù yêu cầu TTTM Theo khảo sát, hầu hết TTTM sử dụng hệ thống ĐHKK hỗn hợp nhiều Chiller Các hệ thống ĐHKK trước tiên phải đáp ứng yêu cầu vi khí hậu cần thiết, sau mức độ chi phí đầu tư, vận hành phần quan trọng ổn định giới hạn cho phép Đó lý chọn thực đề tài luận văn: Nghiên cứu hệ thống điều khiển hỗn hợp nhiều ĐHKK Chiller Mục đích đề tài: - Tìm hiểu ngun lý, hệ thống, phân tích đặc thù hệ thống ĐHKK hỗn hợp Chiller Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Nhiệt độ nước lạnh khỏi cụm chiller giảm từ 17.8 C đến 11 C Đồ thị biểu diễn biến thiên nhiệt độ nước lạnh vào nhiệt độ nước lạnh khỏi chiller hệ thống theo thời gian hoạt động 25.0 20.0 15.0 Nhiệt độ nước vào 10.0 Nhiệt độ nước 5.0 0.0 10 20 30 40 Hình 4: Đồ thị thay đổi nhiệt độ nước lạnh vào khỏi chiller Đồ thị biểu diễn biến thiên hiệu nhiệt độ nước lạnh vào nhiệt độ nước lạnh khỏi chiller hệ thống theo thời gian hoạt động Thay đổi hiệu nhiệt độ theo thời gian 9.0 8.0 Hiệu nhiệt độ (0C) 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 10 20 30 40 Thời gian (phút) Hình 3.5 Đồ thị biến thiên nhiệt độ nước 66 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Tổng hợp hệ thống điều chỉnh suất lạnh chiller 3.1 Nhận dạng mơ hình hóa đối tƣợng Nhập số liệu theo bảng vào phần mềm CASCAD Từ cửa sổ trắng, gõ Enter (hoặc kích chuột vào vệt sáng) để nhập số liệu Cửa sổ nhập có dạng: Xố ??? nhập giá trị số liệu theo thứ tự cách dấu trống Gõ Enter  nhận số liệu khỏi cửa sổ nhập, dấu nhắc khỏi vệt sáng Đưa đường đặc tính thời gian nằm trọn hệ tọa độ: S /  Tạo tệp liệu có định dạng “ dat”, ta có đường đặc tính hình dưới: Hình Đường đặc tính thời gian ban đầu 67 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Hạ thấp đường đặc tính Nhấn ˄D / A/9 /nhập giá trị a = 3.9 / E / O Hình Đường đặc tính thời gian 68 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Chuyển sang ảnh đặc tính tần số: \ Hình Đường đặc tính thời gian Nhận xét : Đường đặc tính thời gian có dáng điệu khâu qn tính bậc hai có trễ Vậy ta mơ hình hóa đối tượng theo khâu quán tính bậc hai W(s) = 69 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Trong CASCAD, ta thực mơ hình hóa đối tượng cách : Chọn ô M → LagBend với τ = Tr = thời gian trễ Chạy chức tối ưu hóa Run-Optim để tìm hệ số bo, a1, Tr gần với đường đặc tính thực tế Từ đây, ta có số : k= 3.8 T1 = T2 = 4.455; Tr = 6.8895 Hình Chạy chức tối ưu hóa 70 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Chọn End-exit, ta đường cong mịn nằm sát với đường gấp khúc ban đầu Hình 10 Đường cong đặc tính Hàm truyền đối tượng: W(s) = Sau bước này, hàm truyền đối tượng lưu vào ô nhớ Pm 71 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Ta trở lại với sơ đồ cấu trúc Ta copy ô Pm vào khâu O khâu B, Đặt giá trị cho khâu phản hồi F = 1, kênh dẫn G = Tín hiệu đầu vào tín hiệu nhiễu đặt xung bậc thang 1/s Hình 11 Nhập cấu trúc hệ thống 72 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt E / “ so với giá trị xác lập nó: |h(t)-h(∞)|≤ Δ với t ≥ tđ Trong Δ xác định vùng khơng nhạy điều chỉnh Quá trình độ hệ thống coi tắt hẳn sau thời gian điều chỉnh tđ Kể từ độ biến thiên đại lượng điều chỉnh không vượt khỏi vùng không nhạy điều chỉnh Trong thực tế Δ thường xác định từ (3-10)% giá trị xác lập h(∞) đại lượng điều chỉnh Trong trường hợp h(∞)=0 xác định Δ =(3-10)% giá trị định mức ví dụ theo giá trị tác động xung bậc thang Cùng điều kiện khác hệ thống có thời gian điều chỉnh ngắn có chất lượng cằng cao 75 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Đánh giá Theo kênh đặt z → y Vẽ đáp ứng q độ theo kênh đặt: Hình 14 Đặc tính độ theo kênh đặt Thời gian điều chỉnh: Tq = 48.109phút Độ sai lệch động cực đại: y(t)max = 1.288 Sai lệnh động xác lập : y(t) = 1,0002 Độ điều chỉnh: 28.9% 76 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Đánh giá Theo kênh đặt v → y Vẽ đáp ứng độ theo kênh đặt: Hình 15 Đặc tính độ theo kênh nhiễu Thời gian điều chỉnh: Tq = 67.723 phút Độ sai lệch động cực đại: y(t)max = 2.5845 77 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt Bộ điều chỉnh hoàn toàn đáp ứng yêu cầu điều chỉnh theo kênh nhiễu Hình 16 Bộ điều chỉnh hoàn chỉnh Kết luận Với phần mềm CASCAD xây dựng tảng phương pháp tổng hợp hệ thống điều khiển bền vững chất lượng cao dựa khái niệm số dao động mềm, phương pháp nhận dạng mô hình hóa, phương pháp tối ưu hóa vượt khe, tính tốn thiết kế điều chỉnh cho ĐHKK hỗn hợp nhiề Chiller.Các điều chỉnh đảm bảo tính bền vững chất lượng cao với tiêu chất lượng mong muốn, thỏa mãn yêu cầu thiết kế vòng điều chỉnh thực điều khiển 78 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt KẾT LUẬN CHUNG Nội dung luận văn nghiên cứu nguyên lý hệ thống điều khiển ĐHKK hỗn hợp nhiều Chiller TTTM Vincom Plaza Thái Bình Luận văn trình bày đặc điểm hệ thống, đưa hướng giải vấn đề phương pháp tổng hợp hệ thống thích nghi bền vững dựa quan điểm thích nghi bền vững cho đối tượng bất định hiệu nhiệt độ chất tải lạnh hệ thống Một số kết luận rút từ luận văn: - Phương pháp tổng hợp hệ thống điều khiển hỗn hợp nhiều Chiller nêu luận văn áp dụng cải thiện chất lượng điều khiển thực tế TTTM Vincom plaza Thái Bình đồng thời mở rộng hướng giải cho hệ thống khác - Phần mềm CASCAD công cụ hữu hiệu nhận dạng đối tượng bất định điều kiện vận hành thực tế đáng tin cậy 79 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 Luận văn tốt nghiệp Chuyên ngành Kỹ thuật nhiệt DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (1994), Lý thuyết điều chỉnh trình nhiệt, Đại học Bách Khoa Hà Nội PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (2002), Tổng hợp bền vững tối ưu hệ thống điều khiển đối tượng bất định, Thông báo khoa học, Hội nghị tồn quốc tự động hóa lần V – VICA, Hà Nội PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (2000), Hướng dẫn sử dụng phần mềm Cascad, Hà Nội PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (2010), Bài giảng phương pháp tối ưu hóa q trình nhiệt - lạnh , Hà Nội PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (2010), Bài giảng điều khiển bền vững trình nhiệt - lạnh , Hà Nội PGS.TSKH.VS Nguyễn Văn Mạnh (2002), Phương pháp tối ưu hóa hệ thống bất định, Luận án TSKH trường lượng Matxcowva, Mockla Trung tâm thương mại Vincom plaza Thái Bình, (2016), Thuyết minh hệ thống ĐHKK TTTM Vincom plaza Thái Bình, Thái Bình Trung tâm thương mại Vincom plaza Thái Bình, (2016), Hướng dẫn vận hành hệ thống ĐHKK TTTM Vincom plaza Thái Bình, Thái Bình Trung tâm thương mại Vincom plaza Thái Bình (2016) Tiêu chuẩn vận hành TTTM chuỗi Vincom Hà Nội 80 Học viên: Nguyễn Thị Hiền – CB14003 ... chọn thực đề tài luận văn: Nghiên cứu hệ thống điều khiển hỗn hợp nhiều ĐHKK Chiller Mục đích đề tài: - Tìm hiểu ngun lý, hệ thống, phân tích đặc thù hệ thống ĐHKK hỗn hợp Chiller Học viên: Nguyễn... nhiệt Cấu tạo, đặc điểm hệ thống ĐHKK Chiller 2.1 Cấu tạo thống ĐHKK Chiller Hệ thống điều hịa khơng khí chiller hệ thống gồm hay nhiều máy lạnh trung tâm phối hợp thành hệ thống tổng thể phân phối... trung vào nghiên cứu tầm quan trọng hệ thống ĐHKK đời sống nói chung TTTM nói riêng - Trình bày tổng quan hệ thống ĐHKK hỗn hợp nhiều Chiller, cấu tạo, thông số kỹ thuật hệ thống ĐHKK Chiller TTTM