Nghiên cứu điều khiển phụ tải nhiệt trong nhà máy nhiệt điện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ ĐỨC THUẬN LÊ ĐỨC THUẬN KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỤ ĐỘNG HÓA NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA 2016A Hà Nội – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LÊ ĐỨC THUẬN NGHIÊN CỨU ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN : PGS.TS BÙI QUỐC KHÁNH Hà Nội – 2018 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU i DANH MỤC HÌNH VẼ ii DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v Chương TỔNG QUAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1.1 Giới thiệu chung 1.2 Phân loại nhà máy nhiệt điện .3 1.2.1 Phân loại theo nhiên liệu sử dụng 1.2.1 Phân loại theo tuabin máy phát .3 1.2.2 Phân loại theo dạng lượng cấp 1.3 Chu trình nhiệt nhà máy nhiệt điện ngưng .3 1.4 Lò nhà máy nhiệt điện 1.4.1 Nguyên lý hoạt động .5 1.4.2 Lò đối tượng điều khiển 1.4.3 Tổng quan hệ thống điều khiển lò 10 Chương NGUYÊN LÝ CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT 12 2.1 Tổng quan hệ thống điều khiển phụ tải nhiệt 12 2.2 Hệ thống điều khiển 13 2.2.1 Quá trình sinh 13 2.2.2 Các thông số cần điều khiển 13 2.3.3 Chiến lược điều khiển 14 2.3 Q trình cháy lị .17 2.3.1 Nhiên liệu sản phẩm trình cháy 17 2.3.2 Các giai đoạn trình cháy buồng lửa 19 2.3.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình cháy 20 2.3.4 Các phương pháp điều chỉnh trình cháy 21 2.4 Hệ thống điều khiển gió nhiên liệu cho lị 25 2.4.1 Hệ thống cung cấp gió .25 2.4.2 Hệ Thống cấp, nghiền vận chuyển than 28 2.4.3 Hệ thống điều khiển nhiên liệu gió .29 2.5 Nước cấp cho bao .33 Chương XÂY DỰNG ĐỘNG HỌC VÀ MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT 36 3.1 Các chế độ điều khiển lò 36 3.2 Lựa chọn phương pháp điều khiển 37 3.3 Động học trình 38 3.3.1 Động học q trình đơt cháy bng lửa 38 3.3.2 Phương trình trao đổi nhiệt kì với ống sinh .41 3.3.3 Động học trình sinh ống sinh 42 3.3.4 Động học trình điều khiển lưu lượng khí 44 3.3.5 Quan hệ nhiệt độ áp suất .45 3.3.6 Động học q trình gia nhiệt sinh cơng 47 3.4 Thiết kế hệ thống điều khiển 48 Chương MÔ PHỎNG HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT 51 4.1 Tính tốn mơ 51 4.1.1 Thông số nhà máy nhiệt điện Quảng Ninh 51 4.1.2 Tính tốn mơ 53 4.2 Thiết kế chỉnh định điều khiển PID 58 4.3 Mô hệ thống 60 4.3.1 Mô đáp ứng hệ thống thay đổi công suất tải 62 4.3.2 Mô đáp ứng hệ thống thay đổi nhiệt trị than 63 4.3.3 Mô đáp ứng hệ thống thay đổi hệ số tỷ lệ .63 4.3.4 Tổng hợp đáp ứng hệ thống .64 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 LỜI NÓI ĐẦU Trong xã hội nay, nhu cầu sử dụng điện người tỉ lệ thuận với xu phát triển kinh tế xã hội Nhất vào mùa khơ, nắng nóng, tình trạng thiếu điện liên tục xảy nước Để tránh xáy tình trạng thiếu điện nước ta xây dựng nhiều nhà máy sản xuất điện Và nhà máy nhiệt điện xây dựng cánh tay trái góp phần giảm tải cho nhà máy sản xuất điện nước Trên giới điện sản xuất từ nhà máy nhiệt điện chiếm khoảng 70% điện giới, riêng nước ta lượng điện nhà máy nhiệt điện sản xuất chiến tỷ lệ nhỏ tổng điện toàn quốc Nhưng quốc gia giới việc sản xuất điện tùy thuộc vào nguồn lượng sẵn có, điều kiện kinh tế phát triển khoa học kỹ thuật Để tìm hiểu sâu nhà máy nhiệt điện luận văn tốt nghiệp em chọn đề tài: Nghiên cứu điều khiển phụ tải nhiệt nhà máy nhiệt điện Với đề tài này, luận văn em chia làm nội dung sau: ⚫ Tổng quan nhà máy nhiệt điện ⚫ Nguyên lý hệ điều khiển phụ tải nhiệt ⚫ Xây dựng động học mơ hình hệ điều khiển phụ tải nhiệt ⚫ Mô hệ điều khiển phụ tải nhiệt Trong thời gian thực luận văn, em nhận hướng dẫn tận tình từ thầy giáo PGS.TS Bùi Quốc Khánh thầy cô, anh chị làm việc Viện kỹ thuật điều khiển tự động hóa Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới thầy cô anh chị Viện Do cịn kinh nghiệm, thời gian có hạn kiến thức cịn nhiều hạn chế nên luận văn chắn nhiều thiếu sót Em mong nhận đóng góp thầy để luận văn em hồn thiện Hà Nội, Ngày 15 tháng 09 năm 2018 Học viên thực Lê Đức Thuận i DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Q trình chuyển hóa lượng nhà máy nhiệt điện Hình 1.2 Sơ đồ chu trình nhiệt nhà máy Hình 1.3 Các phận lị Hình 1.4 Các đầu vào lò Hình 1.5 Cân lượng nước cấp Hình 1.6 Cân khối lượng nhiên liệu, gió khói thải tro xỉ Hình 1.7 Cân lượng đầu vào lò Hình 1.8 Quá trình cháy buồng lửa 11 Hình 2.1 Sự thay đổi tỉ lệ áp suất hơi, lưu lượng tỉ lệ cháy theo thơi gian 15 Hình 2.2 Mạch vòng điều chỉnh áp suất feedfoward theo lưu lượng 16 Hình 2.3 Điều chỉnh tỉ lệ nhiên liệu khơng khí theo sai lệch b 22 Hình 2.4 Điều chỉnh kết hợp thông số 23 Hình 2.5 Điều chỉnh theo nồng độ CO O2 khói 24 Hình 2.6 Sơ đồ hệ thống khói gió 26 Hình 2.7 Hệ thống nghiền than vận chuyển than 28 Hình 2.8 Hệ bù BTU cho than 31 Hình 2.9 Sơ đồ hệ thống điều khiển nhiên liệu gió cấp lị 32 Hình 2.10 Hệ thống lọc khí, hâm nước bơm cấp nước 34 Hình 2.11 Đặc tính đầu hệ bơm nước không đổi 35 Hình 3.1 Chế độ điều chỉnh lị theo tuabin 37 Hình 3.2 Đường đặc tính đáp ứng chế độ điều khiển lị theo tuabin 38 Hình 3.3 Q trình cháy lị 38 Hình 3.4 Quá trình sinh ống sinh 42 Hình 3.5 Quá trình chuyển động qua van 44 Hình 3.6 Đồ thị quan hệ áp suất nhiệt độ 46 Hình 3.7 Q trình gia nhiệt giảm ơn bão hịa 47 Hình 3.8 Sơ đồ P&ID hệ điều khiển phụ tải nhiệt 49 ii HÌnh 4.1 Mạch vịng điều khiển tín hiệu vào 53 Hình 4.2 Mạch vịng điều khiển tốc độ động 54 Hình 4.3 Mơ hình điều khiển PID 59 Hình 4.4 Sơ đồ mơ hệ thống điều khiển phụ tải nhiệt 61 Hình 4.5 Đáp ứng hệ thống tăng cơng suất tải MW 62 Hình 4.6 Đáp ứng hệ thống giảm công suất tải MW 62 Hình 4.7 Đáp ứng hệ thống giảm nhiệt trị than H 63 Hình 4.8 Đáp ứng hệ thống tăng hệ số K 63 Hình 4.9 Đáp ứng hệ thống xét tổng thể 64 iii DANH MỤC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 4.1 Thơng số nhà máy nhiệt điện Quảng Nình 53 Bảng 4.2 Thông số máy cấp than 55 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT PID Proportional Intergral Derivative Controller Bộ điều khiển vi tích phân tỉ lệ P&ID Piping and instrumentation diagram Sơ đồ thiết bị đường ống FT Flow rate Transmit Cảm biến đo lưu lượng FC Flow rate Control Bộ điều khiển đo lưu lượng JT Power Transmit Cảm biến đo công suất JC Power Control Bộ điều khiển đo công suất PT Pressure Transmit Cảm biến đo áp suất AT Analysis Transmit Cảm biến phân tích nồng độ v Chương TỔNG QUAN NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 1.1 Giới thiệu chung Ngày nay, điện trở thành nhu cầu thiếu phát triển quốc gia Điện sản xuất từ việc sử dụng nguồn lượng thiên nhiên Tùy theo việc sử dụng nguồn lượng mà người ta chia loại nhà máy điện khác Nhà máy nhiệt điện sử dụng nguồn nhiên liệu chủ yếu than, nhà máy thủy điện sử dụng lượng từ nước, nhà máy điện nguyên tử sử dụng lượng nguyên tử Các nhà máy điện xây dựng tùy theo thuận lợi địa lý, lợi ích kinh tế Đối với nhà máy thủy điện xây dựng sông lớn để tận dụng lượng từ nước để làm quay tuabin Cịn nhà máy nhiệt điện phức tạp nhiều so với nhà máy thủy điện Tuy nhiên việc tận dụng nước tự nhiên lợi ích kinh tế nhà máy thủy điện, nhà máy thủy điện đem lại lợi ích cho ngành nơng nhiệp Khi kỹ thuật ngày phát triển xu hướng xây dựng nhà máy điện nguyên tử ngày tăng lên, điều giải vấn đề lượng tự nhiên ngày khan Nhưng vấn đề quan trọng với nhà máy điện nguyên tử trình độ kỹ thuật an tồn nhà máy Ở nước ta nhà máy nhiệt điện cung cấp lượng điện không nhỏ cho mạng lưới điện quốc gia Đối với nhà máy nhiệt điện nhiên liệu sử dụng than khí tự nhiên, loại nhiên liệu lỏng sử dụng loại nhiên liệu nhiều hạn chế Nguyên lý sản xuất điện nhà máy nhiệt điện chuyển hóa nhiệt từ đốt cháy loại nhiên liệu lị thành quay tuabin, chuyển hóa thành lượng điện máy phát điện Nhiệt dẫn đến tuabin qua môi trường dẫn điện nước Hơi nước môi trường truyền tải nhiệt đi, phải đảm bảo chất lượng (như phải đủ áp suất, đủ độ khô) trước vào tuabin để sinh công Nhiệt cung cấp nhiều lượng Thông số kỹ thuật Ký Hiệu Giá trị Đơn vị 𝐴1 5,5 m2 𝑀ℎ 27832 Kg 𝐶ℎ 2011 J/Kg ℃ Lưu lượng nước cấp 𝑊𝑛𝑐 245 Kg/s Nhiệt dung riêng nước cấp 𝐶𝑛𝑐 4190 J/Kg ℃ Nhiệt độ bão hòa 𝑇ℎ 359 ℃ Áp suất bão hòa 𝑃0 18,34 MPa Độ mở van điểm làm việc m% 85 % Độ dẫn van tối đa 𝐶𝑣𝑚𝑎𝑥 0,0471 m2 Diện tích đường ống dẫn A 0,002 m2 Thể tích ống dẫn V 0,0987 m3 Lưu lượng 𝑊0 882,7.10 Kg/h Thể tích riêng v 0.006943 m3/Kg Khối lượng riêng 𝜌 1441 Kg/ m3 Diện tích mặt ngồi ống sinh Khối lượng hỗn hợp nước ống sinh Nhiệt dung riêng hỗn hợp nước ống sinh 52 4.1.2 Tính tốn mơ a) Thiết kế điều khiển thứ cấp điều khiển lưu lượng nhiên liệu Bảng 4.2 Thông số máy cấp than Mục Đơn vị Nhà sản xuất Thiết kế Chú ý Shanghai Heavy machinery Works Co Ltd Loại máy nghiền BBI4796 Đường kính hiệu dụng mm 4650 Chiều dài hiệu dụng mm 9740 Phương pháp nghiền Bi nghiền thô vận chuyển gió nóng Động Nhà sản xuất Shanghai Motor Works Mã hiệu Công suất YTM900-6 kW 710 Điện áp V 6600 Tốc độ v/p 980 Công suất Thiết bị sấy pha V 230 1200x2W (dùng ngừng) 53 Thiết kế điều khiển: Hình 4.1 Mạch vòng điều khiển nhiên liệu vào Trong đó:  𝐺𝑐1 : Hàm truyền điều khiển  𝑅𝑤 : Bộ điều khiển tốc độ  𝐺𝑟𝑐 : Hàm truyền trễ vận chuyển  J: Momen quán tính động  𝑀𝑐 : Momen cản động  𝐹𝑘𝑚 : Hàm truyền Momen  𝑊𝑠𝑝 , 𝑊: Lưu lượng ngun liệu Hình 4.2 Mạch vịng điều khiển tốc độ động Suy hàm truyền đối tượng GRw = 𝐹𝑘𝑚 Hàm truyền momen 𝐹𝑘𝑚 (𝑠) = 54 𝑘𝑚 𝜏𝑠+1 𝐽𝑠 (4.1) (4.2)  𝑊𝑑𝑚 = 𝑛𝑑𝑚 980 = = 102,61 (𝑟𝑎𝑑/𝑠) 9,55 9,55 (4.3)  𝑀đ𝑚 𝑃𝑑𝑚 710 103 = = = 6919,40 (𝑁/𝑚) 𝜔𝑑𝑚 102,61 (4.4)  𝑘𝑚 = 2,5𝑀𝑑𝑚 2,5.6919,40 = = 172,98 100 100 (4.5)  𝜏𝑚 = 0,01(𝑠) – số thời gian khâu tích phân momen Hàm truyền khâu động học: 𝐽𝑠 Ta có: 𝑀 − 𝑀𝑐 = 𝐽 𝑑𝑤 𝑑𝑡 Với đáp ứng tốc độ sau 10s, 𝐽 = 10 𝑀𝑑𝑚 − 𝑀𝑐 6919,40 − 0,9.6919,40 = 10 = 67,43 (𝐾𝑔 𝑚2 ) 𝜔𝑑𝑚 102,61 (4.6) Ta có hàm truyền: 𝐺𝑝𝑤 = 𝐹𝑘𝑚 𝐽𝑠 = 2.56 𝑠(0.01𝑠+1) (4.8) Hàm truyền hệ hở mạch vòng tốc độ: 𝐺𝑛 = 𝑅𝑤 𝐺𝑝𝑤 = 𝑠 +2𝜏 𝑠 2𝜏𝑚 𝑚 55 (4.9) 2 Vì 𝜏 = 0.01 (𝑠) nên 2𝜏𝑚 𝑠 = 0,0002 ≪ bỏ qua thành phần 2𝜏𝑚 ta có: 𝐺ℎ = (4.10) 2𝜏𝑚 𝑠 Hàm truyền hệ kín mạch vịng tốc độ: 𝐺𝑞𝑢ạ𝑡 = 𝐺ℎ = 𝐺ℎ +1 2𝜏𝑚 𝑠+1 Hàm truyền trễ vận chuyển 𝐺𝑟𝑐 = 𝑒 −𝜃𝑠 với 𝜃 = 30(𝑠) (4.11) (4.12) Khi hàm truyền đối tượng là: 𝐺đ𝑡 = 𝐺𝑞𝑢ạ𝑡 𝐺𝑟𝑐 𝑒 −𝜃𝑠 = 2𝜏𝑚 𝑠 + (4.13) Đối tượng có dạng khâu qn tính bậc 1, có trễ nên sử dụng điều khiển PI: Tính tốn điều khiển theo phương pháp mồ hình nội SIMC-PID ta có thơng số điều khiển PI sau: 𝐺𝐶1 = 𝐾𝑃 + 𝐾𝐼 Với : { (4.14) 𝑠 𝑘𝑃 = 0.075 𝑘𝐼 = 0.0026 b) Thiết kế điều khiển lưu lượng gió cấp Điều khiển lưu lượng dựa điều khiển tốc độ quạt hút điều chỉnh độ mở van từ thay đổi lưu lượng hơi, thực tế nhà máy quạt hút giữ nguyên người ta điều chỉnh lưu lượng dựa độ mở van cánh bướm: Hàm truyền độ mở van lưu lượng qua van: 𝐺𝑣1 𝐾𝑊1 𝑒 −𝜃𝑤1𝑠 = 𝜏𝑤1 𝑠 + (4.15) Với: 𝐾𝑊1 = 20 𝜃𝑤1 = 10𝑠 𝜏𝑤1 = 5.5𝑠 Đối tượng có dạng khâu qn tính bậc 1, có trễ nên sử dụng điều khiển PI: Tính tốn điều khiển theo phương pháp mơ hình nội SIMC-PID ta có thơng số 56 điều khiển PI sau: 𝐺𝐶𝑊𝑎1 = 𝐾𝑃 + 𝐾𝐼 Với: { (4.16) 𝑠 𝑘𝑃 = 0.0145 𝑘𝐼 = 0.0026 c) Thiết kế điều khiển lưu lượng gió cấp Hàm truyền độ mở van lưu lượng qua van: 𝐺𝑣2 = 𝐾𝑊2 𝑒 −𝜃𝑤2𝑠 𝜏𝑤2 𝑠 + (4.17) Với: 𝐾𝑊2 = 12 𝜃𝑤2 = 10𝑠 𝜏𝑤2 = 6.5𝑠 Đối tượng có dạng khâu qn tính bậc 1, có trễ nên sử dụng điều khiển PI: Tính tốn điều khiển theo phương pháp mơ hình nội SIMC-PID ta có thơng số điều khiển PI sau: 𝐺𝐶𝑊𝑎2 = 𝐾𝑃 + 𝐾𝐼 𝑠 (4.18) Với: { 𝑘𝑃 = 0.0274 𝑘𝐼 = 0.0043 d) Thiết kế điều khiển lưu lượng Hàm truyền độ mở van lưu lượng qua van: 𝐾𝑣 𝑒 −𝜃𝑣𝑠 𝐺𝑣 = 𝜏𝑣 𝑠 + (4.19) Với: 𝐾𝑣 = 144.12 𝜃𝑣 = 10𝑠 𝜏𝑣 = 11𝑠 57 Đối tượng có dạng khâu qn tính bậc 1, có trễ nên sử dụng điều khiển PI: Tính tốn điều khiển theo phương pháp mơ hình nội SIMC-PID ta có thơng số điều khiển PI sau: 𝐺𝐶_𝑣 = 𝐾𝑃 + 𝐾𝐼 𝑠 (4.20) Với: { 𝑘𝑃 = 0.0261 𝑘𝐼 = 0.0003 e) Tính tốn hàm truyền biến trình Thay số liệu lấy từ nhà máy vào hệ phương trình (3.30) ta hệ : 526,98 0,001 −20,1 ∆𝑊𝑓 (𝑠) + ∆𝐻 (𝑠) + ∆𝑊𝑎 (𝑠) 8,25𝑠 + 8,25𝑠 + 8,25𝑠 + ∆𝑊𝑎 (𝑠) = 𝑊𝑓 ∆𝑘 (𝑠) + 𝑘∆𝑊𝑓 (𝑠) ∆𝑄𝑠ℎ (𝑠) = 10000 ∆𝑇𝐿 (𝑠) 1 ∆𝑇ℎ (𝑠) = ∆𝑊𝑛𝑐 (𝑠) + ∆𝑄(𝑠) 9,04𝑠 + 1,77 5438146,2𝑠 + 1065098 114,12 4,43 10−4 ∆𝑊0 (𝑠) = ∆𝑃 (𝑠) + ∆𝑚%(𝑠) 11𝑠 + 11𝑠 + ∆𝑃(𝑠) = 20,7 104 ∆𝑇(𝑠) 2.35𝑒 −15𝑠 ∆𝑄𝑞𝑛 (𝑠) = ∆𝑄𝑏ℎ (𝑠) 100𝑠 + 0,9 (𝑠 ) = 𝛥𝑄 ∆𝑄 (𝑠) 𝐸 { 100𝑠 + ℎ𝑞𝑛 ∆𝑇𝐿 (𝑠) = 4.2 Thiết kế chỉnh định điều khiển PID Trong thực tế naỵ, 95% mạch vòng điều chỉnh q trình cơng nghiệp PID Điểm thuận lợi điều khiển PID dễ dàng hiểu hàm chức nó, kể người khơng có hiểu biết luật điều khiển Nó có khả vận hành với tham số khơng cần mơ hình q trình (tuy nhiên cần biết chiều hướng đáp ứng q trình) Tóm lại, điều chỉnh PID nhận tất hệ thống DCS chính, đơi với nhiều chức mở rộng tự động điều chỉnh, lập lịch phân tích trạng thái mạch vịng 58 Trong hệ thống điều khiển máy nhiệt điện ngày điều khiển tiêu chuấn PI PID dùng phổ biến để điều khiển cho hệ điều khiển chung nhà máy hay bình ngưng nói riêng (nhiệt độ mức) Mơ hình điều khiển PID: Hình 4.3 Mơ hình điều khiển PID Bộ điều khiển PID mơ tả bàng mơ hình vào ra: 𝑡 𝑑𝑒(𝑡) ] 𝑢(𝑡 ) = 𝐾𝑝 [𝑒 (𝑡 ) + ∫ 𝑒 (𝜏)𝑑𝜏 + 𝑇𝐷 𝑇𝐼 𝑑𝑡 (4.21) Trong e(t) tín hiệu đầu vào, u(t) tín hiệu đầu ra, 𝐾𝑝 gọi hệ số khuếch đại, 𝑇𝐼 số tích phân 𝑇𝐷 hắng số vi phân Từ mơ hình vào- ta tiến hành Lapace thuận vế (4.x3) có hàm truyền điều khiển PID dạng chuẩn: 𝑅(𝑠) = 𝐾𝑃 (1 + + 𝑇𝐷 𝑠) 𝑇𝐼 𝑠 (4.22) Bộ điều khiển PID sử dụng rộng rãi tính đơn giản cấu trúc lẫn nguyên lý làm việc Bộ PID có nhiệm vụ đưa sai lệch e(t) hệ thống cho trình độ thỏa mãn yêu cầu chất lượng: 59 ➢ Nếu sai lệch e(t) lớn thơng qua thành phần 𝑢𝑝 (𝑡), tín hiệu điều chỉnh u(t) lớn (vai trị khuếch đại 𝐾𝑃 ) ➢ Nếu sai lệch e(t) chưa thơng qua thành phần 𝑢𝐼 (𝑡), PID cịn tạo tín hiệu điều chỉnh (vai trị tích phân 𝑇𝐼 ) ➢ Nếu thay đổi sai lệch e(t) lớn thơng qua thành phần 𝑢𝐷 (𝑡),, phản ứng thích họp u(t) nhanh (vai trò vi phân 𝑇𝐷 ) Biểu thức (4.22) viết song song sau: 𝑅(𝑠) = 𝐾𝑃 + 𝐾𝐼 + 𝐾𝐷 𝑠 𝑠 (4.23) Trong đó: 𝐾𝑃 { 𝑇𝐼 𝐾𝐷 = 𝐾𝑃 𝑇𝐷 𝐾𝐼 = (4.24) Trong toán em sử dụng cơng cụ PID Tuner Matlab giúp tìm tham số PID, đồng thời kết hợp chỉnh định tay cho kết đáp ứng tốt phù hợp với toán Bộ điều khiển áp suất sử dụng điều khiển PID với tham số: 𝐾𝑃 = 2.3967 { 𝐾𝐼 = 0.0064 𝐾𝐷 = −186.3746 (4.25) Bộ điều khiển công suất tải sử dụng điều khiển PID với tham số: 𝐾𝑃 = 16.7608 { 𝐾𝐼 = 0.0859 𝐾𝐷 = 681.0294 (4.26) 4.3 Mô hệ thống Sơ đồ mơ phỏng: 60 Hình 4.4 Sơ đồ mô hệ thống điều khiển phụ tải nhiệt 61 4.3.1 Mô đáp ứng hệ thống thay đổi cơng suất tải Hình 4.5 Đáp ứng hệ thống tăng công suất tải MW Nhận xét: Khi tăng cơng suất tải lên áp suất bị tụt xuống cần chưa kịp cung cấp đủ với cơng suất Khi điều khiển phát tín hiệu tăng nguyên liệu khí cung cấp đầu vào tăng lượng nước cấp để tăng nhiệt sản xuất cung cấp cho tuabin đông thời làm ổn định áp suất P Hình 4.6 Đáp ứng hệ thống giảm cơng suất tải MW Nhận xét: Khi giảm công suất tải lên áp suất tăng lên sản xuất lớn lượng cần thiết làm cho lượng lớn bình thường Khi điều khiển phát tín hiệu giảm lượng nước cấp để tăng nhiệt sản xuất cung cấp cho tuabin đồng thời làm ổn định áp suất P 62 4.3.2 Mô đáp ứng hệ thống thay đổi nhiệt trị than Hình 4.7 Đáp ứng hệ thống giảm nhiệt trị than 𝑯𝒄 Nhận xét: Khi giảm nhiệt trị than làm giảm áp suất P lên kéo theo cơng suất tải Q giảm theo Khi điều khiển phát tín hiệu giảm liệu khí đầu vào đồng thời tăng lượng nước cấp để tăng P Q ổn định trở lại 4.3.3 Mô đáp ứng hệ thống thay đổi hệ số tỷ lệ Hình 4.8 Đáp ứng hệ thống tăng hệ số K 63 Nhận xét: Khi thay đổi tỷ lệ K áp suất thay đổi theo Khi điều khiển điều chỉnh nguyên liệu khí đầu vào lượng nước cấp cần thiết để ổn định lại P 4.3.4 Tổng hợp đáp ứng hệ thống Hình 4.9 Đáp ứng hệ thống xét tổng thể Nhận xét: Khi thay đổi biến nhiễu, hệ cân Nhờ có PID mà hệ cân trở lại Vì ta thấy PID hoạt động tương đối tốt 64 KẾT LUẬN Quá trình thực luận văn tốt nghiệp với đề tài: Nghiên cứu điều khiển phụ tải nhiệt nhà máy nhiệt điện giúp em tổng hợp củng cố thêm kiến thức điều khiển q trình nói chung lý thuyết điều khiển nói riêng Đó kiến thức vô quan trọng trước em tốt nghiệp Quá trình làm luận văn em thu kết cụ thể sau: • Hiểu biết chung công nghệ nhà máy nhiệt điện • Hiểu hệ phụ tải nhiệt nhà máy nhiệt điện • Xây dựng động học trình điều khiển phụ tải nhiệt • Mơ thành công hệ điều khiển phụ tải nhiệt Tuy nhiên giới hạn chế thời gian trình độ chuyên môn, nên cấu trúc hệ điều khiển đơn giản hóa nhiều kết dừng lại việc mô đáp ứng thông qua phần mềm Matlab Đó điểm hạn chế lớn luận văn Trong trình làm luận văn, em nhận hướng dẫn, bảo tận tình thầy giáo PGS.TS Bùi Quốc Khánh người trực tiếp hướng dẫn cho em toàn thể quý thầy mơn Tự động hóa CN, không trực tiếp hướng dẫn em thầy cô môn tạo điều kiện giải đáp thắc mắc chúng em trình thực luận văn Luận văn chắn nhiều sai sót Vì vậy, em mong nhận đóng góp từ thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, Ngày 15 tháng 09 năm 2018 Học viên thực Lê Đức Thuận 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Quốc Khánh, Phạm Quang Đăng, Nguyễn Huy Phương, Vũ Thụy Nguyên, Điều khiển trình, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2014 [2] Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Duy Bình, Phạm Quang Đăng, Phạm Hồng Sơn, Hệ điều khiển DCS cho nhà mảy sản xuất điện năng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2013 [3] Hoàng Minh Sơn, Cơ sở hệ thống điều khiển trình, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, 2006 [4] Nguyễn Phùng Quang, MATLAB simulink dành cho kĩ sư điểu khiển tự động, Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 [5] Nguyễn Doãn Phước, Lý thuyết điều khiển tuyến tính, Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, 2002 [6] Nguyễn Công Hân, Nguyễn Quốc Trung, Đỗ Anh Tuấn, Nhà máy nhiệt điện, Đại Học Bách Khoa Hà Nội -1994 [7] Phạm Lê Dần, Nguyễn Cơng Hân, Cơng nghệ lị mạng nhiệt, Nhà xuất khoa học kỹ thuật -2001 66 ... sâu nhà máy nhiệt điện luận văn tốt nghiệp em chọn đề tài: Nghiên cứu điều khiển phụ tải nhiệt nhà máy nhiệt điện Với đề tài này, luận văn em chia làm nội dung sau: ⚫ Tổng quan nhà máy nhiệt điện. .. Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu lỏng ➢ Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu khí ➢ Nhà máy nhiệt điện đốt nhiên liệu hỗn hợp 1.2.1 Phân loại theo tuabin máy phát ➢ Nhà máy nhiệt điện tuabin ➢ Nhà. .. CỦA HỆ ĐIỀU KHIỂN PHỤ TẢI NHIỆT 2.1 Tổng quan hệ thống điều khiển phụ tải nhiệt Nhà máy nhiệt điện hoạt động theo yêu cầu tải, tín hiệu tải u cầu đóng vai trị chủ đạo, sở cho tín hiệu điều khiển