Thiết kế hệ DSC cho nhà máy lọc dầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : TỰ ĐỘNG HÓA THIẾT KẾ HỆ DCS CHO NHÀ MÁY LỌC DẦU NGUYỄN ĐỨC TRUNG Hà Nội 2008 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN ĐỨC TRUNG THIẾT KẾ HỆ DCS CHO NHÀ MÁY LỌC DẦU LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS ĐÀO VĂN TÂN Hà Nội 2008 MỤC LỤC Trang Trang Lời cam đoan Lời cảm ơn Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ, đồ thị Mở đầu CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN 1.1 Tổng quan hệ điều khiển 1.1.1 Các hệ thống điều khiển phổ biến 1.1.2 Điều khiển tập trung điều khiển phân tán 1.2 Yêu cầu công nghệ sản xuất 1.2.1 Các nhà máy có q trình cơng nghệ liên tục 1.2.2 Các nhà máy có q trình cơng nghệ gián đoạn 11 1.2.3 Các nhà máy tồn đồng thời trình liên tục gián đoạn 11 1.3 Phần cứng hệ DCS 12 1.3.1 Cấu trúc điều khiển 12 1.3.2 Các thiết bị giao tiếp vào/ra (Các vào/ra phân tán) 14 1.4 Độ tin cậy hệ thống điều khiển phân tán 18 1.4.1 Lỗi phần cứng 18 1.4.2 Khả dự phòng 18 1.4.3 Cách điện 22 1.4.4 Tháo lắp thiết bị phần cứng 22 1.4.5 Thay đổi chương trình 23 1.5 Chức hệ DCS 23 1.5.1 Chức điều khiển 23 1.5.2 Chức vận hành giám sát hệ thống (chức SCADA) 27 CHƯƠNG HỆ ĐIỀU KHIỂN DELTAV 32 2.1 Tổng quan hệ điều khiển DeltaV 32 2.2 Các thuật ngữ sử dụng hệ DeltaV 32 2.3 Cấu trúc hệ thống điều khiển hệ DeltaV 34 2.3.1 Cấp điều khiển giám sát 34 2.3.2 Cấp điều khiển 34 2.3.3 Cấp chấp hành 35 2.4 Các công cụ phần mềm DeltaV 37 2.4.1 Các công cụ Engineering Tools 38 2.4.2 Các công cụ Operator tools 39 2.4.3 Các công cụ diều khiển nâng cao DeltaV 40 2.4.4 Các công cụ điều khiển mẻ 41 2.5 Đặc trưng hệ DeltaV 41 2.6 Các Card vào/ra hệ DeltaV 42 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH CƠNG NGHỆ 44 3.1 Dầu mỏ sản phẩm từ dầu mỏ 44 3.1.1 Dầu mỏ 44 3.1.2 Các sản phẩm từ dầu mỏ 45 3.2 Các phương pháp chế biến dầu mỏ 46 3.2.1 Các phương pháp vật lý 47 3.2.2 Các phương pháp hóa học 48 3.3 Một số cơng đoạn điển hình gia công chế biến dầu mỏ 50 3.3.1 Lắng lọc tạp chất học 50 3.3.2 Lọc muối 51 3.3.3 Phân đoạn 52 3.4 Nhìn nhận tháp chưng luyện đối tượng điều khiển 53 3.4.1 Phân loại 53 3.4.2 Chưng liên tục đơn giản 53 3.4.3 Chưng liên tục – đối tượng điều khiển phức tạp sơ đồ điều khiển ……………………………………………………55 CHƯƠNG CÁC SÁCH LƯỢC ĐIỀU KHIỂN, BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CỦA HỆ DELTAV 62 4.1 Sách lược điều khiển 62 4.1.1 Điều khiển truyền thẳng 62 4.1.2 Điều khiển phản hồi 65 4.1.3 Điều khiển tầng 69 4.1.4 Điều khiển tỷ lệ 70 4.1.5 Điều khiển bù 72 4.1.6 Điều khiển lựa chọn 72 4.2 Thuật toán điều khiển PID 73 4.2.1 Giới thiệu chung điều khiển PID 73 4.2.2 Tác động tỷ lệ 76 4.2.3 Tác động tích phân 77 4.2.4 Tác động vi phân 78 4.3 Cấu trúc PID thực 78 4.3.1 Hiện tượng windup biện pháp khắc phục 79 4.3.2 Khâu vi phân thực 80 4.4 Cấu trúc PID theo chuẩn ISA 81 4.5 Bộ điều khiển PID hệ DeltaV 83 4.5.1 Thuật toán điều khiển 83 4.5.2 Sơ đồ khối tham số điều khiển 84 4.5.3 Công cụ trợ giúp thiết kế điều khiển PID-Tune 87 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN CHO NHÀ MÁY LỌC DẦU 91 5.1 Tổng quan truyền thông với hệ thống điều khiển phân tán cho nhà máy lọc dầu ………………………………………………………………………….91 5.1.1 Yêu cầu chung truyền thông với hệ thống điều khiển phân tán cho nhà máy lọc dầu 91 5.1.2 Các giải pháp cho truyền thông hệ thống điều khiển phân tán DeltaV 92 5.2 Tổng hợp, phân tích mơ số mạch vịng điều chỉnh điển hình cho nhà máy lọc dầu 95 5.2.1 Tổng hợp, phân tích mơ số mạch vòng điều chỉnh với đối tượng điều chỉnh tháp chưng 96 5.2.2 Tổng hợp, phân tích mơ số mạch vòng điều chỉnh với đối tượng điều chỉnh thiết bị gia nhiệt sơ cấp 107 5.3 Thiết kế hệ thống điều khiển phân tán cho thiết bị gia nhiệt sơ cấp (cung cấp cho tháp chưng đầu – tháp tách sơ dầu thô) 114 Kết luận Tài liệu tham khảo ABSTRACT Viet Nam is a country which has big capacity of crude oil But, We still have to export crude oil and import Petrochemical products So, building oil refining factories is necessary Now, Viet Nam is building big oil refining factories as Dung Quat, … Automation these factories is also very necessary By the strong development of control theory and micro – electronic technology, modern Distributed Control Systems is made to response above request That is why I choose my Master thesis ’s topic is “Designing DCS for oil refining factory” My thesis includes five chapters: Chapter Distributed Control Systems: Introducing about Distributed Control Systems, Control Systems which have distributed structre Chapter DeltaV Control System: Exploring DeltaV system ’s hardware and software Chapter Genaralization about Technology Processes: Researching basic Technology Processes in oil refining factory Chapter Control statergy and PID controller of DeltaV: Researching Control statergy and PID controller ’s algorithms which are able to be applied on DeltaV system Chapter Designing Distributed Control System for oil refining factory: Modeling distillation collumns and heat exchangers, simulating some control loops on Simulink software, bulding some Human Machine Interface by IFix of DeltaV system Key words: Distributed control system, oil refining, IFix, DeltaV, PID TÓM TẮT LUẬN VĂN Việt Nam đất nước có trữ lượng dầu thơ lớn Nhưng, phải bán dầu thô nhập sản phẩm từ dầu thơ Vì vậy, việc xây dựng nhà máy lọc dầu cấp bách Hiện nay, Việt Nam xây dựng nhà máy lọc dầu lớn Dung Quất, … Việc tự động hóa nhà máy lọc dầu cần thiết Cúng với phát triển mạnh mẽ lý thuyết điều khiển công nghệ vi điện tử, hệ thống điều khiển phân tán đại đời đáp ứng u cầu nói Vì vậy, em chọn đề tài cho luận văn cao học là: “Thiết kế hệ DCS cho nhà máy lọc dầu” Nội dung luận văn em bao gồm chương sau: CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN: Giới thiệu chung hệ điều khiển phân tán, hệ điều khiển có cấu trúc phân tán CHƯƠNG HỆ ĐIỀU KHIỂN DELTAV: Tìm hiểu phần cứng phần mềm hệ điều khiển DeltaV CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ Q TRÌNH CƠNG NGHỆ: Nghiên cứu q trình cơng nghệ nhà máy lọc dầu CHƯƠNG CÁC SÁCH LƯỢC ĐIỀU KHIỂN, BỘ ĐIỀU KHIỂN PID CỦA HỆ DELTAV: Nghiên cứu sách lược điều khiển, thuật toán điều khiển PID chạy hệ DeltaV CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN CHO NHÀ MÁY LỌC DẦU: Mơ hình hóa tháp chưng, thiết bị trao đổi nhiệt, mơ số mạch vịng điều khiển phần mềm Simulink, xây dựng số giao diện điều khiển phần mềm Ifix hệ DeltaV Từ khóa: Điều khiển phân tán, lọc dầu, IFix, DeltaV, PID CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN 1.1 Tổng quan hệ điều khiển 1.1.1 Các hệ thống điều khiển phổ biến Sự phát triển kỹ thuật vi điện tử tin học làm xuất thiết bị hệ thống điều khiển sử dụng kỹ thuật số Ngày thiết bị hệ thống điều khiển phổ biến sử dụng kỹ thuật số với chủng loại quy mô vô phong phú gần khơng có gianh giới lớp thiết bị, hệ thống điều khiển Tuy nhiên phân chia chúng thành nhóm thiết bị hệ thống sau: • Thiết bị điều khiển khả trình (PLC); • Hệ thống điều khiển phân tán (DCS); • Hệ thống điều khiển lai Thiết bị điều khiển điển khả trình(PLC): Các điều khiển khả trình PLC (Programmable Logic Controller) phát triển lĩnh vực điện, ban đầu nhằm thay bảng mạch rơ le Các thiết bị PLC có ưu điểm tốc độ xử lý tín hiệu logic nhanh (cỡ mili giây) nhiên khả xử lý tín hiệu analog lại Hình 1.1 Tổng quan phần cứng PLC Các PLC thiết kế cho ứng dụng độc lập ứng dụng điều khiển nội máy sản xuất hay công đoạn sản xuất độc lập tương công đoạn khác Nói chung PLC thiên ứng dụng lẻ Ưu điểm PLC xử lý phép tính logic với tốc độ cao, thời gian vịng qt nhỏ (cỡ µs – ms/vịngqt) Ban đầu PLC quản lý đầu vào/ra số Qua trình phát triển, ngày PLC bổ sung thêm nhiều chức khả quản lý đầu vào/ra analog, khả hỗ trợ hệ thống truyền thông công nghiệp, Các giao thức truyền thông công nghiệp mà PLC hỗ trợ là: PROFIBUS, AS-i, DeviceNet Việc hỗ trợ thêm chuẩn giao diện truyền thông hệ sau PLC mở khả ứng dụng PLC hệ thống lớn cách nối mạng với tạo thành mạng PLC kết nối với hệ thống lớn (hệ DCS), kết nối với máy tính có phần mềm giao diện người – máy (HMI) tạo thành hệ PLC/HMI để điều khiển, giám sát thu thập số liệu Tuy có khả quản lý đầu vào/ra analog số lượng quản lý hạn chế, thuật toán xử lý biến analog kém, làm thời gian vòng quét tăng lên nhiều PLC cộng với máy tính cá nhân (PC), máy tính cơng nghiệp (IPC) thực phương án điều khiển phân tán khơng thể thay hệ DCS thương phẩm có hạn chế sau: • Cơ sở liệu nhỏ, chưa mang tính tồn cục dẫn tới đòi hỏi kỹ sư thiết kế phải tiêu tốn nhiều thời gian công sức để phát triển hệ sở liệu trình muốn sử dụng PLC cho ứng dụng lớn, phưc tạp Sơ đồ mơ phỏng: Hình 5.11 Sơ đồ mơ vịng kín Kết mơ phỏng, chỉnh định, nhận xét: Hình 5.12 Đáp ứng q độ mạch vịng kín Qua hình vẽ đáp ứng q độ vịng kín, ta nhận thấy: khơng cịn tồn q điều chỉnh lớn đáp ứng độ, ta hạn chế việc điều chỉnh khâu lọc dẫn điểm đặt tới điều chỉnh Khi chưa đưa khâu lọc vào đáp ứng điều chỉnh nhiều, tồn nhiều dao động trước đạt đến điểm đặt, thời gian dao động kéo dài Nếu chúng 106 ta không đưa khâu lọc vào mà cố chỉnh định điều khiển để tránh dao động điều chỉnh thu trình độ kéo dài ảnh hưởng nhiều đến khả kháng nhiễu Để đánh giá khả kháng nhiễu xét đáp ứng kháng nhiễu hình sau: Hình 5.13 Đáp ứng kháng nhiễu mạch vịng kín Qua hình vẽ đáp ứng kháng nhiễu vịng kín, ta nhận thấy có tác động nhiễu tới trình, điều chỉnh đưa hệ thống trở lại điểm làm việc với điểm đặt sau khoảng thời gian hữu hạn, không lớn Tất nhiên, đáp ứng tồn nhiều chu kỳ dao động trước lại điểm đặt ban đầu, nhiên biên độ dao động nhỏ, chấp nhận giới hạn cho phép 5.2.2 Tổng hợp, phân tích mơ số mạch vịng điều chỉnh với đối tượng điều chỉnh thiết bị gia nhiệt sơ cấp 107 Mục đích việc gia nhiệt sơ cấp nhằm đảm bảo hỗn hợp đầu vào đạt lên đến nhiệt độ sơi Trao đổi nhiệt có hai dạng: trực tiếp gián tiếp Việc dùng trực tiếp đầu vòi phun cấp nhiệt guy hiểm, vây, ta cấp trực tiếp vào hỗn hợp tăng cường tạp chất làm giảm hiệu chưng luyện Thường thiết bị gia nhiệt cho nhà máy lọc dầu có dạng ống chùm, ống xoắn ruột gà ống lồng ồng, với lý làm việc liên tục, khó vệ sinh nên thiết bị gia nhiệt dạng Để tránh thất nhiệt mơi trương xung quanh, ngày người ta thường dùng lớp cách nhiệt bơng thủy tinh, điều cịn giúp ta tránh tác động nhiễu khơng đáng có tới q trình, nâng cao chất lượng điều chỉnh Hình 5.14 Thiết bị trao đổi nhiệt điển hình(dạng ống chùm) Trên thực tế thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp thường phải kèm thêm số thiết bị phụ trợ khác như: cốc tách nước ngưng đầu vào thiết bị trao đổi nhiệt nước để tách nước ngưng tụ khỏi phần hơi, đảm bảo không cho nước vào đọng lại ống trao đổi nhiệt làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt gây hư hỏng đường ống bên thiết bị Sở dĩ thường bố trí cốc tách nước ngưng cấp cho trình bão hịa khơng phải q nhiệt ( cấp cho tuabin nhà máy nhiệt điện), tồn ngưng tu nước đường ống (theo TLTK [8]) Trong chưng luyện người ta ý việc dùng thứ (hơi lấy từ tháp) để gia nhiệt cho hỗn hợp đầu vào, ngồi người ta cấp 108 độc lập, độc lập kết hợp thứ Đứng góc độ người làm điều khiển việc khơng ảnh hưởng đến việc thiết kế điều chỉnh nên không xét đến Thông thường trao đổi nhiệt q trình có tính phi tuyến mạnh mẽ phụ thuộc vào điểm làm việc, thực tuyến tính hóa quanh điểm làm việc để thu mơ hình tuyến tính gần đối tượng Điểm làm việc điểm cơng tác thiết bị trao nhiệt nhiệt độ sôi hỗn hợp, giá trị không thay đổi Ta lưu ý nhiệt độ sơi hỗn hợp có nhiều điểm, hỗn hợp có nhiều thành phần, ta xét nhiệt độ sôi hỗn hợp nhiệt độ sôi thành phần chiếm ưu hay thành phần có nồng độ lớn Mơ tả tuyến tính thường có dạng qn tính bậc nhất, có độ trễ thường khơng lớn, nhiều so với độ trễ q trình chưng lun, thường nhỏ 5% so với số thời gian quán tính nên xấp xỉ vào khâu qn tính bậc (theo TLTK [9]) Thơng thường với tồn trao đổi nhiệt đầu vào điều khiển thường lưu lượng hai lưu thể(nóng lạnh), hai lưu thể(bài toán điều khiển đa tham số) Đáp ứng nhiệt độ lưu thể cần điều khiển, hai tham số nhiệt độ lưu lượng(bài toán điều khiển đa tham số) Tác động nhiễu: thay đổi nhiệt độ đầu vào hai lưu thể, thất thoát nhiệt môi trường xung quanh CV1 Cold CV1 Hot CV2 Object Model CV2 F_cold T_cold_out Hình 5.15 Đối tượng mơ hình đối tượng 109 Đây đối tượng đa kênh, có tác động chéo(tương hỗ) kênh điều khiển Để nâng cao chất lượng điều khiển cần có tách kênh cách hợp lý Đối tượng có tác động chéo CV1 (van điều khiển lưu lượng lưu thể lạnh) đến nhiệt độ lưu lượng lưu thể lạnh (T_cold_out), mà khơng có tác động chéo CV2 (van điều khiển lưu lượng lưu thể nóng) với lưu lượng lưu thể lạnh (F_cold) Ta tổng hợp, phân tích mơ số mạch vòng điều chỉnh với đối tượng điều chỉnh thiết bị gia nhiệt sơ cấp cho hai trường hợp với toán toán 2: Bài toán1: Chỉ ổn định nhiệt độ nguyên liệu cấp vào tháp: Hình 5.16 Ổn định nhiệt độ nguyên liệu cấp vào tháp Sơ đồ mơ phỏng: Hình 5.17 Sơ đồ mơ tốn 110 Kết mơ phỏng, chỉnh định, nhận xét: Tác động nhiễu mà thấy rõ với toán thay đổi bất thường lưu lượng nguyên liệu cần gia nhiệt để cấp đến tháp (đầu vào lạnh) Tác động nhiễu thường nhanh nhiều lần so với tác động điều khiển làm nóng Khả kháng nhiễu điều chỉnh thấy rõ qua kết mơ hình sau: Hình 5.18 Đáp ứng kháng nhiễu toán Bài toán2: Ổn định nhiệt độ điều chỉnh lưu lượng nguyên liệu cấp vào tháp: 111 TIC FIC TIT FIT CV1 Cold Hot CV2 Hình 5.19 Ổn định nhiệt độ điều chỉnh lưu lượng nguyên liệu cấp vào tháp Ta bỏ qua tác động nhiễu, mặt lý thuyết, dễ dàng nhận thấy chất lượng điều khiển trường hợp dùng điều khiển khơng có chống tác động chéo thu chất lượng thấp so với việc dùng điều khiển có chống tác động chéo (phân kênh) Kết mô cho đáp ứng nhiệt độ với điều chỉnh khơng có chống tác động chéo tương tự toán 1, ta dùng sơ đồ sau để kiểm chứng: Hình 5.20 Sơ đồ mơ tốn với điều chỉnh không chống tác động chéo 112 Đáp ứng lưu lượng thường nhanh, để hạn chế tác động chéo với nhiệt độ, đơi ta làm chậm đáp ứng Từ điều chỉnh nhiệt có đủ thời gian, ổn định nhiệt độ nguyên liệu cấp cho tháp cách tốt tác động nhiễu khơng biến đổi mạnh đột ngột trương hợp đáp ứng lưu lượng nhanh Trong nội dung tập trung vào việc tổng hợp điều chỉnh có khả chống tác động chéo Sơ đồ mơ phỏng: Hình 5.21 Sơ đồ mơ tốn với điều chỉnh chống tác động chéo Kết mơ phỏng, chỉnh định, nhận xét: Hình 5.22 Kết mơ tốn với điều chỉnh có chống tác động chéo 113 Ta nhận thấy: Khi có thay đổi lưu lượng nguyên liệu ra, đáp ứng nhiệt độ nguyên liệu hâù khơng có thay đổi nhờ chống tác động chéo điều khiển Thực chất đây, thiết kế điều chỉnh nhiệt độ, ta coi lưu lượng nhiễu, ta đo (quan sát) nhiễu này, triệt tiêu nhờ điều khiển bù Tuy vậy, tính thực tế thiết kế khơng cao, mơ hình đối tượng gần đúng, tuyến tính hóa quanh điểm làm việc, chất lượng điều khiển thực tế thấp nhiều so với mô 5.3 Thiết kế hệ thống điều khiển phân tán cho thiết bị gia nhiệt sơ cấp (cung cấp cho tháp chưng đầu – tháp tách sơ dầu thô) Khi thiết kế hệ thống điều khiển phân tán đại, thường gặp loại tín hiệu vào điều khiển phân tán sau: • Tín hiệu vào analog (AI) với loại tín hiệu: – (V), – (V), – 10 (V), – 20 (mA), loại tín hiệu thường gửi từ cảm biến kiểu cũ đo đại lượng vật lý liên tục từ môi trường không yêu cầu an toàn cháy nổ chặt chẽ điều khiển phân tán, phổ biến với tín hiệu truyền loại – 20 (mA) • Tín hiệu analog (AO) với loại tín hiệu: – (V), – (V), – 10 (V), – 20 (mA), loại tín hiệu thường gửi từ điều khiển phân tán tới thiết bị chấp hành van điều khiển liên tục với độ mở từ 0% đến 100% kiểu cũ, … lắp đặt môi trường không yêu cầu an toàn cháy nổ chặt chẽ, phổ biến loại – 20 (mA) • Tín hiệu vào rời rạc (DI) gửi từ nút bấm, cơng tắc hành trình, cơng tắc, chuyển mạch, rơ le mức, nhiệt độ, áp suất, 114 … Tín hiệu vào loại 220VAC, 110VAC, 24VDC, 5VDC, loại tiếp điểm rơ le cần cấp nguồn từ điều khiển • Tín hiệu rời rạc (DO) gửi đến thiết bị chấp hành (thường qua rơ le trung gian), đèn báo, chng – cịi, … Tín hiệu loại 220VAC, 110VAC, 24VDC, 5VDC, loại tiếp điểm rơ le cần cấp nguồn từ bên ngồi • Tín hiệu truyền thông số (qua đường truyền thông tin số nối tiếp – serial communication mạng công nghiệp): CAI (thường giá trị liên tục từ cảm biến hỗ trợ chuẩn truyền thông tin số phù hợp, tương thích), CAI (thường giá trị liên tục tới thiết bị chấp hành hỗ trợ chuẩn truyền thông tin số phù hợp, tương thích), CDI (thường giá trị logic rời rạc từ cảm biến hành trình, nút bấm, panel điều khiển, … hỗ trợ chuẩn truyền thơng tin số phù hợp, tương thích), CDO (thường giá trị logic rời rạc đến thiết bị chấp hành kiểu ON/OFF, … hỗ trợ chuẩn truyền thơng tin số phù hợp, tương thích) • Tín hiệu giao tiếp nội (Internal interface): IAI, IAO, IDI, IDO tín hiệu truyền lẫn điều khiển, điều khiển Chúng ta gặp loại tín hiệu như: giá trị điểm đặt điều khiển thứ cấp lấy từ đầu điều khiển sơ cấp mạch vịng điều khiển nối tầng, tín hiệu ON/OFF từ chuyển mạch, nút bấm, công tắc truyền qua giao diện, … • Tín hiệu đặt (set point: SP) 115 Bảng 5.1 Liệt kê tín hiệu vào hệ thống: Ký hiệu vào Loại Thiết bị trường gửi nhận LIT_1 CAI Thiết bị đo, hiển thị, truyền xa mức đặt thùng chứa dầu thô TIT_1 CAI Thiết bị đo, hiển thị, truyền xa nhiệt độ dầu khỏi thiết bị trao đổi nhiệt TIT_2 CAI Thiết bị đo, hiển thị, truyền xa nhiệt độ dầu vào thiết bị trao đổi nhiệt TIT_3 CAI Thiết bị đo, hiển thị, truyền xa nhiệt độ vào thiết bị trao đổi nhiệt TIT_4 CAI Thiết bị đo, hiển thị, truyền xa nhiệt độ khỏi thiết bị trao đổi nhiệt PIT_1 CAI Thiết bị đo, hiển thị, truyền xa áp suất cấp từ nồi đến thiết bị trao đổi nhiệt PIT_2 CAI Thiết bị đo, hiển thị, truyền xa áp suất dầu cấp từ thùng chứa dầu đến thiết bị trao đổi nhiệt FIT_1 CAI Thiết bị đo, hiển thị, truyền xa lưu lượng cấp từ nồi đến thiết bị trao đổi nhiệt FIT_2 CAI Thiết bị đo, hiển thị, truyền xa lưu lượng dầu cấp từ thùng chứa dầu đến thiết bị trao đổi nhiệt STEAM_CV1 CAO Tín hiệu điều khiển van CV1(khống chế đường cấp vào thiết bị trao đổi nhiệt) OIL_CV2 CAO Tín hiệu điều khiển van CV2(khống chế 116 đường cấp dầu vào thiết bị trao đổi nhiệt) PUMP_OUT DO Điều khiển khởi động bơm cấp dầu PUMP_STATU DI Trạng thái thực bơm cấp dầu PUMP_START IDI Nút khởi động bơm cấp dầu PUMP_STOP IDI Nút dừng bơm cấp dầu PUMP_ON_OF IDO Trạng thái yêu cầu với bơm cấp dầu FIC1_SP_TIC1 IAO Đầu TIC_1 cho FIC_1 OIL_TEM_SP SP Nhiệt độ đặt cho dầu khỏi thiết bị trao đổi S F nhiệt dầu cấp cho tháp chưng Lưu lượng đặt cho dầu khỏi thiết bị trao OIL_FLOW_SP SP đổi nhiệt dầu cấp cho tháp chưng Lưu đồ PI&D: LIT Oil_Tank FIC TIT Oil_Input PIT FIT 2 CV2 TIT Steam_Output (To reboiler) TIC TIT Oil_Output (To column) FIC TIT PIT FIT 1 CV1 Steam_Input (From boiler) Hình 5.23 Lưu đồ PI&D hệ thống trình – thiết bị gia nhiệt sơ cấp Thiết kế giao diện: 117 a)Giao diện b)Điều khiển giám sát lưu lượng dầu c)Điều khiển giám sát nhiệt độ dầu d)Giám sát thông số khác 118 e)Điều khiển bơm Hình 5.24 Các giao diện (a, b, c, d, e) Trên hình 5.24 trên, giao diện giám sát thông số điều khiển hệ thống gia nhiệt sơ cấp để đưa vào tháp chưng luyện thơ dầu mỏ Nó thực phần mềm IFix Đây công cụ gói phần mềm cho hệ DeltaV Hệ thống đo lường – điều khiển thiết bị gia nhiệt sơ cấp trình bầy qua sơ đồ PI&D hình 5.23 Thiết bị trao đổi nhiệt loại thuộc kiểu ống lồng ống để tăng tiết diện trao đổi nhiệt (bề mặt tiếp xúc với đường ống, đường ống với dầu thô), mà đảm bảo tốn diện tích Tuy nhiên, thiết bị kiểu có nhược điểm khó chế tạo, khó làm áp suất thường dễ bị tăng đường ống bị tắc cục Chính tham số lưu lượng, áp suất đường ống dầu, cần khống chế giám sát cách chặt chẽ Nhiệt độ dầu thô thường gia nhiệt đến 1350C trước vào tháp (nhiệt độ tùy theo thành phần dầu thô phân tích trước vào tháp, nhiệt độ nhỏ thành phần cấu tử nhẹ hơn) Để trì ổn định lưu lượng nhiệt độ dầu thô cấp vào tháp người ta dùng hai van CV1 van CV2 119 đặt đường ống cấp cấp dầu thô Các điều khiển nhiệt độ lưu lượng xây dựng phần mềm Control Studio DeltaV Dựa lưu đồ PI&D hình 5.23 xây dựng giao diện hình 5.24: Từ giao diện hình 5.24a, ta truy cập đến trang giao diện điều khiển giám sát lưu lượng dầu hình 5.24b, điều khiển giám sát nhiệt độ dầu hình 5.24c, giám sát thơng số khác hình 5.24d hệ thống điều khiển bơm hình 5.24e Tại hệ thống điều khiển bơm, thực khống chế bơm cấp dầu cách thủ công tự động theo chương trình hệ điều khiển DeltaV Với chế độ thủ cơng, ta khống chế bật tắt bơm Cũng giao diện này, ta thực việc giám sát chế độ hoạt động bơm thủ công, hay tự động chạy hay khơng Với giao diện hình 5.24b hình 5.24c, đặt lưu lượng, nhiệt độ đầu dầu sau thiết bị gia nhiệt trước vào tháp Tại giao diện ta giám sát thơng số lưu lượng hay nhiệt độ thực q trình thơng qua việc hiển thị giá trị tức thời giá trị thông số khoảng thời gian dài thông qua đồ thị (Trend) 120 ... dầu thơ lớn Nhưng, phải bán dầu thô nhập sản phẩm từ dầu thơ Vì vậy, việc xây dựng nhà máy lọc dầu cấp bách Hiện nay, Việt Nam xây dựng nhà máy lọc dầu lớn Dung Quất, … Việc tự động hóa nhà máy. .. TÁN CHO NHÀ MÁY LỌC DẦU 91 5.1 Tổng quan truyền thông với hệ thống điều khiển phân tán cho nhà máy lọc dầu ………………………………………………………………………….91 5.1.1 Yêu cầu chung truyền thông với hệ thống... ? ?Thiết kế hệ DCS cho nhà máy lọc dầu? ?? Nội dung luận văn em bao gồm chương sau: CHƯƠNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN: Giới thiệu chung hệ điều khiển phân tán, hệ điều khiển có cấu trúc phân tán CHƯƠNG HỆ