Thiết kế bộ điều khiển feedforward theo nguyên lý cân bằng năng lượng toàn cục cho hệ điều khiển nhiệt độ hơi quá nhiệt của lò hơi ở nhà máy lọc dầu dung quất

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo NGUYỄN VĂN LUẬN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN FEEDFORWARD THEO NGUYÊN LÝ CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG TOÀN CỤC CHO HỆ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ HƠI QUÁ NHIỆT CỦA LÒ HƠI Ở NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Đà Nẵng, 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA oOo NGUYỄN VĂN LUẬN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN FEEDFORWARD THEO NGUYÊN LÝ CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG TOÀN CỤC CHO HỆ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ HƠI QUÁ NHIỆT CỦA LÒ HƠI Ở NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA Mã số: 8.52.02.16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS NGUYỄN ANH DUY Đà Nẵng, 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Những nội dung luận văn thực hướng dẫn trực tiếp thầy TS Nguyễn Anh Duy Mọi tham khảo dùng luận văn trích dẫn rõ ràng trung thực tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Người cam đoan NGUYỄN VĂN LUẬN TÓM TẮT THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN FEEDFORWARD THEO NGUYÊN LÝ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG TOÀN CỤC CHO HỆ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ HƠI QUÁ NHIỆT CỦA LÒ HƠI Ở NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Học viên: Nguyễn Văn Luận Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Khóa: 34 Trường Đại học Bách khoa - ĐHBK Tóm tắt: Luận văn trình bày phương pháp sử dụng kỹ thuật feedforward động theo nguyên lý cân lượng toàn cục để thiết kế điều khiển nhiệt độ nhiệt cho lò siêu cao áp Nhà máy lọc dầu Dung Quất, nhằm đảm bảo nhiệt độ đầu khỏi nhiệt (BQN) nằm giới hạn 505 +/- 5oC phụ tải lò thay đổi với tốc độ không 20% công suất định mức lị (MCR)/phút Kết mơ matlab simulink cho thấy điều khiển cho kết điều khiển tốt Từ khóa: Điều khiển nhiệt độ nhiệt, điều khiển GDFC, nguyên lý cân lượng tồn cục, lị DESIGN OF FEEDFORWARD CONTROLLER ACCORDING TO GLOBAL ENERGY BALANCING PRINCIPLES FOR HEAT-TEMPERATURE CONTROL FOR BOILER OF DUNG QUAT REFINERY Student: Nguyen Van Luan Specialization: Control and Automation Engineering Course: 34 Da Nang University of Technology - DUT Abstract: The thesis presents the method of using feedforward technique according to the principle of global energy balance to design a superheated steam temperature controller for super high pressure boiler in Dung Quat oil refinery, to ensure the output superheat steam temperature from the superheater (BQN) is within the 505 +/- 5oC limit when the boiler load changes at a rate not exceeding 20% of the boiler rated power (MCR)/min Simulation results on matlab simulink show that the new controller gives good control results Key words: Overheating steam control, GDFC controller, global energy balance, boiler LỜI CẢM ƠN Để hồn thành đề tài luận văn thạc sĩ cách hoàn chỉnh, bên cạnh nỗ lực cố gắng thân cịn có hướng dẫn nhiệt tình q Thầy Cô, động viên ủng hộ gia đình bạn bè suốt thời gian học tập nghiên cứu thực luận văn thạc sĩ Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy TS Nguyễn Anh Duy, người hết lòng giúp đỡ tạo điều kiện tốt cho tơi hồn thành luận văn Xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đến tồn thể q thầy mơn Tự động hóa, khoa Điện, trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng tận tình truyền đạt kiến thức quý báu tạo điều kiện thuận lợi cho tơi suốt q trình học tập nghiên cứu hoàn thiện đề tài luận văn Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn đến gia đình, anh chị bạn đồng nghiệp hỗ trợ cho nhiều suốt trình học tập, nghiên cứu thực đề tài luận văn thạc sĩ cách hoàn chỉnh Quảng Ngãi, tháng 12 năm 2018 Học viên thực NGUYỄN VĂN LUẬN MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu 4.1 Phương pháp lý thuyết 4.2 Phương pháp thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Cấu trúc luận văn Tổng quan tài liệu nghiên cứu CHƢƠNG TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ HƠI QUÁ NHIỆT TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT 1.1 Tổng quan lò nhà máy lọc dầu Dung Quất 1.1.1 Giới thiệu sơ lược lò NMLD Dung Quất 1.1.2 Vai trò lò NMLD Dung Quất 1.2 Cấu tạo, vai trò nguyên lý làm việc nhiệt 10 1.2.1 Cấu tạo nhiệt 10 1.2.2 Chức nhiệt 11 1.2.3 Nguyên lý làm việc hệ thống nhiệt 12 1.3 Ý nghĩa việc điều chỉnh nhiệt độ nhiệt 12 1.4 Các yếu tố ảnh hƣởng đến động học trình điều chỉnh nhiệt độ nhiệt 14 1.4.1 Ảnh hưởng phụ tải lò 14 1.4.2 Ảnh hưởng tốc độ thay đổi tải lò 15 1.4.3 Ảnh hưởng bám bẩn bề mặt trao đổi nhiệt 16 1.4.4 Ảnh hưởng vị trí lửa buồng đốt 17 1.4.5 Ảnh hưởng áp suất nước giảm ôn 17 1.4.6 Ảnh hưởng độ ẩm bão hòa 17 1.4.7 Ảnh hưởng hệ số khơng khí thừa 17 1.5 Nguyên lý điều chỉnh nhiệt độ nhiệt 18 1.6 Kết luận chương 19 CHƢƠNG 20 KHẢO SÁT HỆ THỐNG BỘ QUÁ NHIỆT LÒ HƠI SIÊU CAO ÁP TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT 20 2.1 Mơ hình q nhiệt 20 2.1.1 Một số giả thiết 20 2.1.2 Mơ hình tốn q nhiệt 21 2.1.3 Mơ hình tốn cấp nước giảm ơn 24 2.2 Mơ q trình cháy sinh lị 25 2.3 Kết thực nghiệm lò A4001A 26 2.3.1 Phương pháp thực nghiệm thu thập liệu 26 2.4 Mô hệ thống nhiệt 27 2.5 Mô điều khiển SFC 30 2.5.1 Xác định giá trị đầu cho hai bù feedforward tĩnh 31 2.5.2 Xác định tham số Kp, KI cho điều khiển TIC-04 TIC-12 32 2.6 Kết luận chương 33 CHƢƠNG 35 PHÂN TÍCH ƢU VÀ NHƢỢC ĐIỂM CỦA CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ HƠI QUÁ NHIỆT 35 3.1 Sơ đồ điều khiển nhiệt độ nhiệt nhà máy lọc dầu Dung Quất 35 3.2 Ưu nhược điểm điều khiển SFC 36 3.2.1 Ưu điểm 36 3.2.2 Nhược điểm 36 3.2.3 Nguyên nhân hạn chế ĐK SFC 38 3.3 Ưu nhược điểm điều khiển ADFC 38 3.3.1 Ưu điểm 38 3.3.2 Nhược điểm 40 3.3.3 Nguyên nhân hạn chế điều khiển ADFC 40 3.4 Đề xuất nâng cao chất lượng điều khiển nhiệt độ nhiệt 40 3.5 Kết luận chương 41 CHƢƠNG 42 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN FEEDFORWARD ĐỘNG THEO NGUYÊN LÝ CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG TOÀN CỤC (GDFC) 42 4.1 Sơ đồ điều khiển GDFC 42 4.2 Thuật toán Feedforward động theo nguyên lý cân lượng toàn cục (NLCBNLTC) 43 4.2.1 Cơng thức tính feedforward bù động nhiễu tải mh (GFF) 43 4.2.2 Tóm tắt thuật tốn feedforward động theo ngun lý cân lượng toàn cục: 46 4.3 Thiết kế điều khiển GDFC 46 4.3.1 Thu thập giá trị thông số cho điều khiển 46 4.3.2 Lập bảng tính enthalpy 46 4.3.3 Lập bảng ước lượng nhiệt lượng Q cấp cho hệ thơng qua lượng Fuel gas cấp cho lị ……………………………………………………………………………….47 4.3.4 Tính lưu lượng nước làm mát phun vào giảm ôn (mn) 48 Lưu lượng nước giảm ôn cần cung cáp vào giảm ôn xác định theo công thức (4.4); 48 4.3.5 Tính tín hiệu feedforward điều chỉnh độ mở van phun nước 48 4.4 Mô điều khiển GDFC 48 4.4.1 Mô bù động nhiễu tải GFF 48 4.4.2 Kết chạy mô điều khiển GDFC 50 a) Trường hợp tăng tải lò từ 50% lên 70% 50 b) Trường hợp giảm tải lò từ 80% xuống 60% 51 4.5 Mô ảnh hưởng tốc độ thay đổi phụ tải lò 53 4.5.1 Mô trường hợp tăng tải lò 10% 20% 53 4.5.2 Mô trường hợp giảm tải lò 10% 20% 55 4.6 Kết luận chương 56 CHƢƠNG 57 SO SÁNH, ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT GIỮA CÁC BỘ ĐIỀU KHIỂN GDFC- SFC VÀ GDFC-ADFC 57 5.1 So sánh đánh giá điều khiển GDFC SFC 57 5.1.1 So sánh tăng tải lò từ 50% lên 70% 57 5.1.2 So sánh giảm tải lò từ 80% xuống 60% 60 5.2 So sánh đánh giá điều khiển GDFC ADFC 62 5.2.1 Khi tăng tải lò từ 50% lên 70% 62 5.2.2 So sánh giảm tải lò từ 80% xuống 60% 65 5.4 Kết luận chương 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 Kết luận 69 Kiến nghị 69 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu Tên bảng Trang Bảng 2.1 So sánh mô hình với đối tượng thật điểm phụ tải khác 29 Bảng 2.2 Giá trị tham số mơ hình hệ thống q nhiệt 29 Bảng 2.3 Giá trị cài đặt FY-03A FY-03B 32 Bảng 2.4 Tham số điều khiển PI sơ đồ 33 Bảng 4.3.1 Enthalpy nhiệt theo nhiệt độ [P=10,7MPa] 47 Bảng 4.3.2 Ước lượng nhiệt lượng Q cấp cho nhiệt 47 59 Nhận xét: Khi tăng tải lò từ 50% lên 70% hai điều khiển GDFC SFC: - Nhiệt độ nhiệt khỏi nhiệt (T2):  Đối với điều khiển SFC nhiệt độ nhiệt đầu (T2) dao động khoảng từ 493,50C đến 5150C (có độ overhoot undershoot lớn), giá trị vượt giá trị cho phép (khoảng +/-50C) thời gian xác lập điểm 5050C sau khoảng 1200 giây Đối với điều khiển GDFC nhiệt độ nhiệt đầu (T2) dao động khoảng từ 503,50C đến 5080C (có độ overhoot undershoot nhỏ), giá trị nằm giá trị tiêu chuẩn cho phép (khoảng +/-50C) thời gian xác lập điểm 5050C sau khoảng 800 giây - Lƣợng nƣớc cấp giảm ôn mn độ mở van phun nƣớc giảm ôn vp:  Đối với điều khiển SFC lượng nước giảm ôn cần cấp giai đoạn độ cao khoảng 2,3kg/s, độ mở van phun tối đa khoảng 45%, đặc tính mở van mịn (khơng bị cưa)  Đối với điều khiển GDFC lượng nước giảm ôn cần cấp giai đoạn độ lớn khoảng 2,1kg/s, độ mở van phun tối đa khoảng 42%, đặc tính mở van khơng mịn (bị cưa) - Kết luận cho trƣờng hợp tăng tải lò từ 50% lên 70% @: Cùng lượng thay đổi tăng cơng suất lị (từ 50% lên 70%), điều khiển DGFC cho chất lượng nhiệt độ đầu khỏi nhiệt tốt hơn, thời gian xác lập điểm nhiệt độ mong muốn (Tsp) nhanh so với điều khiển SFC @: GDFC cần lượng nước phun vào so với SFC, đặc tính mở van GDFC bị cưa giai đoạn độ -> ảnh hưởng đến cấu chấp hành (van phun) 60 5.1.2 So sánh giảm tải lò từ 80% xuống 60% Thực mô hai điều khiển GDFC SFC lên Matlab Simulink để so sánh, đánh giá số (như sơ đồ hình 5.1.1): Hình 5.1.2a So sánh đặc tính T2 BĐK GDFC-SFC giảm tải lị từ 80% xng 60% Hình 5.1.2b So sánh đặc tính mn BĐK GDFC-SFC giảm tải lị từ 80% xng 60% Hình 5.1.2c So sánh đặc tính vp BĐK GDFC-SFC giảm tải lị từ 80% xng 60% 61 Nhận xét: Khi thực giảm tải lò từ 80% xuống 60% hai điều khiển GDFC SFC: - Nhiệt độ nhiệt khỏi nhiệt (T2):  Đối với điều khiển SFC nhiệt độ qua nhiệt (T2) giai đoạn độ dao động khoảng từ 4950C đến 513,50C (có độ overhoot undershoot lớn), giá trị vượt giá trị cho phép (khoảng +/-50C) thời gian xác lập điểm Tsp= 5050C sau khoảng 1500 giây  Đối với điều khiển GDFC nhiệt độ nhiệt (T2) giai đoạn độ dao động khoảng từ 502,50C đến 5060C (có độ overhoot undershoot nhỏ), giá trị nằm giá trị tiêu chuẩn cho phép (khoảng +/50C) thời gian xác lập điểm 5050C sau khoảng 1000 giây - Lƣợng nƣớc cấp giảm ôn mn độ mở van phun nƣớc giảm ôn vp:  Đối với điều khiển SFC lượng nước giảm ôn cần cấp thời gian độ dao động khoảng 0,5 đến 1,4kg/s, độ mở van phun dao động khoảng 10% đến 28%, thời gian xác lập sau khoảng 1000s, đặc tính mở van mịn (khơng bị cưa)  Đối với điều khiển GDFC lượng nước giảm ôn cần cấp thời gian độ dao động khoảng 0,7 đến 1,2kg/s, độ mở van phun dao động khoảng 15 đến 23%, thời gian xác lập sau khoảng 400s, đặc tính mở van khơng mịn (bị cưa) - Kết luận cho trƣờng hợp giảm tải lò từ 80% xuống 60% @: Cùng lượng thay đổi giảm công suất lị (từ 80% xuống 60%) điều khiển DGFC cho chất lượng nhiệt độ đầu khỏi nhiệt tốt hơn, thời gian xác lập điểm nhiệt độ mong muốn (Tsp) nhanh so với điều khiển SFC 62 @: GDFC SFC cần lượng nước phun vào tương đương nhau, thời gian xác lập GDFC nhanh hơn, đặc tính mở van GDFC bị cưa giai đoạn độ -> ảnh hưởng đến cấu chấp hành (van phun) 5.2 So sánh đánh giá điều khiển GDFC ADFC 5.2.1 Khi tăng tải lò từ 50% lên 70% Ta thực mô hai điều khiển GDFC ADFC lên Matlab Simulink để so sánh, đánh giá số: - Nhiệt độ nhiệt đầu T2 cho hai điều khiển - Lượng nước giảm ôn cấp vào cho nhiệt độ mở van phun nước giảm ơn vp Hình 5.2.1 Sơ đồ mơ hình mơ GDFC-ADFC tăng tải lị từ 50% lên 70% 63 Hình 5.2.1a Hình so sánh T2 BĐK GDFC-ADFC tăng tải lò từ 50% lên 70% Hình 5.2.1b Hình so sánh mn BĐK GDFC-ADFC tăng tải lò từ 50% lên 70% Hình 5.2.1c Hình so sánh độ mở van nước giảm ôn BĐK GDFC-ADFC tăng tải lò từ 50% lên 70% 64 Nhận xét: Khi tăng tải lò từ 50% lên 70% hai điều khiển GDFC ADFC - Nhiệt độ nhiệt khỏi nhiệt (T2):  Đối với ộ điều khiển ADFC nhiệt độ nhiệt đầu (T2) mức 5050C tăng tải lò, giá trị giá trị nhiệt độ đầu khoảng 503,50C, thời gian xác lập điểm 5050C dài sau khoảng 4000 giây  Đối với điều khiển GDFC nhiệt độ nhiệt đầu (T2) dao động khoảng từ 503,50C đến 508,50C (có độ overhoot undershoot nhỏ), giá trị nằm giá trị tiêu chuẩn cho phép +/-50C thời gian xác lập điểm 5050C sau khoảng 1500 giây - Lƣợng nƣớc cấp giảm ôn mn độ mở van phun nƣớc giảm ôn vp:  Đối với điều khiển ADFC lượng nước giảm ôn cần cấp thời gian độ dao động khoảng 1,6 đến 2,25kg/s, độ mở van phun lớn khoảng 45%, đặc tính mở van khơng mịn (bị cưa)  Đối với điều khiển GDFC lượng nước giảm ôn cần cấp thời gian độ dao động khoảng 1,05 đến 2,1kg/s, độ mở van phun khoảng 42%, đặc tính mở van khơng mịn (bị cưa) - Kết luận cho trƣờng hợp tăng tải lò từ 50% lên 70% @: Cùng lượng thay đổi tăng cơng suất lị (từ 50% lên 70%) điều khiển DGFC ADFC cho chất lượng nhiệt độ đầu khỏi nhiệt tương đồng (độ nhiệt độ trình điều chỉnh nằm giới hạn cho phép +/-5 0C), thời gian xác lập điểm nhiệt độ mong muốn (Tsp) GDFC ngắn nhiều so với điều khiển ADFC @: GDFC cần lượng nước phun vào tương đương so với ADFC, đặc tính mở van GDFC ADFC bị cưa giai đoạn độ -> ảnh hưởng đến cấu chấp hành (van phun) 65 5.2.2 So sánh giảm tải lò từ 80% xuống 60% Thực mô hai điều khiển GDFC ADFC lên Matlab Simulink để so sánh, đánh giá số (như sơ đồ hình 5.2.1): - Nhiệt độ nhiệt đầu T2 - Lượng nước giảm ôn cấp vào cho nhiệt mn độ mở van phun nước giảm ơn vp Hình 5.2.2a Hình so sánh T2 BĐK GDFC-ADFC giảm tải lò từ 80% xuống 60% Hình 5.2.2b Hình so sánh mn BĐK GDFC-ADFC giảm tải lò từ 80% xuống 60% 66 Hình 5.2.2c Hình so sánh vp BĐK GDFC-ADFC giảm tải lò từ 80% xuống 60% Nhận xét: Khi giảm tải lò từ 80% xuống 60% hai điều khiển GDFC ADFC: - Nhiệt độ khỏi nhiệt T2:  Đối với điều khiển ADFC nhiệt độ nhiệt đầu (T2) khoảng 5060C (giá trị cho phép khoảng +/-50C), thời gian xác lập điểm Tsp= 5050C dài sau khoảng 3000 giây  Đối với điều khiển GDFC nhiệt độ nhiệt đầu (T2) dao động khoảng từ 5020C đến 506,50C (có độ overhoot undershoot nhỏ), giá trị nằm giá trị tiêu chuẩn cho phép (khoảng +/- 50C) thời gian xác lập điểm 5050C sau khoảng 1400 giây - Lƣợng nƣớc cấp giảm ôn mn độ mở van phun nƣớc giảm ôn vp:  Đối với điều khiển ADFC lượng nước giảm ôn cần cấp thời gian độ dao động khoảng 0,45 đến 1,25kg/s, độ mở van phun dao động khoảng 9,5% đến 23%, thời gian xác lập sau khoảng 500s, đặc tính mở van không mịn (bị cưa) 67  Đối với điều khiển GDFC lượng nước giảm ôn cần cấp thời gian độ dao động khoảng 0,7 đến 1,25kg/s, độ mở van phun dao động khoảng 15 đến 23%, thời gian xác lập sau khoảng 500s, đặc tính mở van khơng mịn (bị cưa) - Kết luận cho trƣờng hợp giảm tải lò từ 80% xuống 60% GDFC ADFC nhƣ sau: @: Cùng lượng thay đổi giảm cơng suất lị (từ 80% xuống 60%) điều khiển DGFC cho chất lượng nhiệt độ đầu khỏi nhiệt tương đương với điều khiển ADFC, thời gian xác lập điểm nhiệt độ mong muốn (Tsp) GDFC nhanh nhiều so với điều khiển ADFC @: GDFC ADFC cần lượng nước phun vào tương đương nhau, thời gian xác lập tương đương nhau, đặc tính mở van GDFC ADFC bị cưa giai đoạn độ -> ảnh hưởng đến cấu chấp hành (van phun) 5.4 Kết luận chƣơng Qua kết khảo sát, đánh giá so sánh đặc tính (T2, mn, vp) 03 điều khiển nhiệt độ nhiệt, nhận xét: Bảng tóm tắt giá trị mô 03 điều khiển GDFC-SFC-ADFC sau: So sánh Yêu cầu GDFC SFC ADFC từ 503,50C đến từ 493,50C đến Từ 5000C đến 5080C 5150C 503,50C 500 giây 1200 giây 4000 giây Max=2,1kg/s Max=2,3kg/s Max=2,25kg/s Max=42% Max=45% Max=45% Khi tăng tải từ 50% lên 70% T2 ( nhiệt độ đầu ra) 5050C +/-50C Thời gian xác lập Tùy thuộc (giây) BĐK mn Tùy thuộc BĐK vpFF Tùy thuộc BĐK 68 Khi giảm tải từ 80% xuống 60% T2 ( nhiệt độ đầu ra) 5050C +/-50C Thời gian xác lập Tùy thuộc (giây) BĐK mn Tùy thuộc Từ 5020C đến từ 4950C đến Từ 5000C đến 506,50C 513,50C 5060C 1000 giây 1500 giây 3000 giây Max=1,25kg/s Max=1,4kg/s Max=1,25kg/s Max=23% Max=28% Max=23% BĐK vpFF Tùy thuộc BĐK Qua kết chạy mô để so sánh cho trường hợp điển “tăng tải lị từ 50% lên 70% giảm tải lò từ 80% xuống 60%” bao hàm cho tất tình xảy vận hành lị hơi, kết luận điều khiển feedforward động theo nguyên lý cân lượng tồn cục (GDFC) thiết kế có ưu điểm trội so với điều khiển feedforward tĩnh (SFC) động thích nghi (ADFC) sau: - Về chất lượng nhiệt độ nhiệt đầu điều khiển GDFC tốt hai điều khiển SFC ADFC, thời gian tiến giá trị nhiệt độ mong muốn (Tsp) nhanh - Về độ mở van phun nước giảm ơn hai điều khiển GDFC ADFC bị cưa, ảnh hưởng đến thiết bị van thời gian độ 69 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Luận văn đề xuất thuật toán điều khiển gọi feedforward động theo nguyên lý cân lượng toàn cục để điều khiển nhiệt độ nhiệt cho lò nhiệt điện công suất 196 t/h Nhà máy lọc dầu Dung Quất Sau thiết kế điều khiển, mơ hệ thống điều khiển phần mềm Matlab/Simulink Kết mơ phỏng/nghiên cứu thực nghiệm mơ hình mơ cho thấy chất lượng điều khiển (GDFC) có ưu điểm trội điều khiển sử dụng Nhà máy (SFC) Ở chế độ vận hành tăng giảm tải lò, điều khiển GDFC cho sai lệch nhiệt độ nhiệt đầu phạm vi cho phép (505 ± 5oC) thời gian xác lập giá trị mong muốn nhanh điều khiển SFC Phương pháp điều khiển feedforward động theo nguyên lý cân lượng toàn cục xây dựng sở mơ hình hóa trình nhiệt nhiệt vốn hệ thống phi tuyến, tham số bất định, trình có trễ, từ đưa thuật tốn bù nhiễu tải So với phương pháp tiếp cận điều khiển đại khác điều khiển mờ, nơ-ron, điều khiển dự báo GPC, điều khiển trượt tích hợp kỹ thuật kỹ thuật thực đơn giản hơn, kế thừa điều khiển PI nên phù hợp với hầu hết lò sử dụng điều khiển PI Cơng thức tính toán cần khối hàm đạo hàm, tích phân, lấy trễ… có sẵn hệ điều khiển PCS, DCS nhà máy nhiệt điện, nhà máy hóa chất Kiến nghị Từ kết nghiên cứu luận văn, tác giả đề nghị Lãnh đạo Cơng ty Lọc Hóa dầu Bình Sơn xem xét cho triển khai thiết kế áp dụng/cài đặt điều khiển feedforward động theo nguyên lý cân lượng tồn cục cho bốn lị siêu cao áp A-4001A/B/C/D Nhà máy lọc dầu Dung Quất Với điều khiển mới, chất lượng nhiệt độ nhiệt cải thiện đáng kể, 70 biên độ biến thiên nhiệt độ ống nhiệt cấp giảm đáng kể (gần 50%) so với điều khiển cũ hạn chế cố nổ ống nhiệt, nâng cao độ an toàn độ tin cậy cho lị tồn hệ thống mạng Nhà máy lọc dầu Ngoài ra, biên độ dao động nhiệt độ nhiệt giảm làm tăng hiệu suất tuabin phí vận hành giảm, làm tăng lợi nhuận cho Cơng ty Ngồi ra, điều khiển cho tín hiệu điều khiển van phun nước giảm ôn không trơn (dao động q trình q độ) Do việc nghiên cứu tìm nguyên nhân đưa giải pháp làm trơn tín hiệu điều khiển vấn đề kỹ thuật cần nghiên cứu để hoàn thiện chất lượng điều khiển 71 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Doãn Phước (2005), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, NXB KHKT [2] Đặng Quốc Phú (1999), Giáo trình truyền nhiệt, NXB GD [3] Nguyễn Bốn (2001), Các phương pháp tính truyền nhiệt, Giáo trình cao học, ĐHĐN [4] Bùi Hải (2001), Dương Hồng Đức Hà Mạnh Thư, Giáo trình thiết bị trao đổi nhiệt, NXB KHKT Hà Nội [5] Đỗ Văn Thắng (2010), Vận hành thiết bị lò tuabin nhà máy nhiệt điện, NXB GD [6] Đàm Xn Hiệp đồng tác giả (2007), Lị cơng nghiệp, NXB KHKT [7] Luận văn Thạc sỹ tác giả Nguyễn Trọng Hà (2016), “Điều khiển nhiệt độ nhiệt cho lò nhà máy lọc dầu Dung Quất phương pháp Feedforward động thích nghi” [8] Dung Quat refinery (DQR) project (2006), A- 4001 / A / B / C / D steam boiler package, Thermal Performance Curves and data, Cerrey Mexico [9] Dung Quat refinery (DQR) project (2006), A- 4001 / A / B / C / D steam boiler package, Steam temperature control system narrative, Cerrey Mexico [10] Sổ tay hướng dẫn vận hành bảo dưỡng lò siêu cao áp nhà máy Lọc dầu Dung Quất [11] Boiler equipment data sheet : 8474L-040-A1001-0151-001-016-0-C [12] A Chaibakhsh, A Ghaffari, A Rezaeifa (2008), “A New Approach for Temperature Control in Steam Power Plant”, 16th Mediterranean Conference on Control and Automation Congress Centre, Ajaccio, France June 25-27, pp 570-575 [13]A.M Duinea, D Rusinaru, “Some considerations about the supherheaters modeling of steam generator”, ISBN: 978-1-61804-324-5, 2013, pp 285-289 [14] Basu & Debnath (2014), Power Plant Instrumentation and Control Handbook, 1st Edition A Guide to Thermal Power Plants, Academic Press [15] Sam G Dukelow (1991),, The control of boiler, 2nd Edition, ISA 72 [16] G L Hou, J H Zhang, J Wang, Q.H Wu (2006), “Adaptive sliding mode and fuzzy gain scheduling control for steam temperature in power plants”, IEE Control Conference, UK [17] G L Hou, J H Zhang, J Wang, Q.H Wu (2006), “Adaptive sliding mode and fuzzy gain scheduling control for steam temperature in power plants”, IEE Control Conference, UK [18] H.Kim, E K Kim, J Kim, K S Lee, S Kim, Y Han (2015), “Prediction-based feedforward control of superheated steam temperature of a power plant”, Electrical Power and Energy Systems 71, pp 351–357 [19] Huiyong Kim at al (2015), “Prediction-based feedforward control of superheated steam temperature of a power plant”, Elsevier Ltd., [20] Imre Benyó, Jenő Kovács, Jari Mononen and Urpo Kortela (2006), “Modelling Of Steam Temperature Dynamics Of A Superheater”, University of Oulu, Finland [21] K Srinivasan, Ashwati M Menon (2015), “Control Of Boiler Steam Temperature Using Different Control Stratagies” IJIRT | Volume Issue 12 | ISSN: 23496002 [22] Marcin Trojan at al (2014), “Modeling Of Superheater Operation In A Steam Boiler”, Proceedings of the ASME 2014 Power Conference, Baltimore, Maryland, USA, July 28-31 [23] Mihai Draganescu, Shen Guo, Jacek Wojcik, Jihong Wang, Xiangjie Liu, Guolian Hou, Yali Xue, and Qirui Gao (2014), “Generalized Predictive Control for Superheated Steam Temperature Regulation in a Supercritical Coal-fired Power Plant”, Csee Journal of Power and Energy Systems, Vol 1, No 1, March [24] T Moelbak and J.H Mortensen (2003), Thermal Power Plant Simulation and Control, The Institution of Electrical Engineers, London [25] Technip (2008), “A-4001A/B/C/D Steam Package Boiler Steam Temperature Control System Narrative”, DQR Project 73 [26] X.-J.Liu and C.W.Chan (2006), “Neuro-Fuzzy Generalized Predictive Control of Boiler Steam Temperature”, IEEE Transaction on Energy Conversion, Vol 21, No.4 [27] Cyrus Taft, John Sorge and Jackson Willis (2010), “Thermocouple Response Time Study for Steam Temperature Control”, The International Society of Automation ... LUẬN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN FEEDFORWARD THEO NGUYÊN LÝ CÂN BẰNG NĂNG LƢỢNG TOÀN CỤC CHO HỆ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ HƠI QUÁ NHIỆT CỦA LÒ HƠI Ở NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Chuyên ngành: KỸ THUẬT ĐIỀU KHIỂN... NGUYỄN VĂN LUẬN TÓM TẮT THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN FEEDFORWARD THEO NGUYÊN LÝ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG TOÀN CỤC CHO HỆ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ HƠI QUÁ NHIỆT CỦA LÒ HƠI Ở NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT Học viên: Nguyễn... KHIỂN NHIỆT ĐỘ HƠI QUÁ NHIỆT TẠI NHÀ MÁY LỌC DẦU DUNG QUẤT 1.1 Tổng quan lò nhà máy lọc dầu Dung Quất 1.1.1 Giới thiệu sơ lược lị NMLD Dung Quất Hình 1.1a Photo lò nhà máy lọc dầu Dung Quất Cụm lò