Bài giảng điều khiển quá trình

ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH GV Biên soạn: Phạm Đức Hùng, Trần Thị Thường MỞ ĐẦU Học phần Điều khiển trình giảng dạy cho sinh viên năm cuối hệ đại học cho hai chuyên ngành Tự động hóa Đo lường Điều khiển tự động trường Đại học SPKT Hưng Yên Học phần địi hỏi có kiến thức mơn Lý thuyết ĐKTĐ, ngơn ngữ lập trình, q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm Hi vọng tập đề cương cung cấp kiến thức cần thiết cho bạn mơn học cịn mẻ Mọi ý kiến trao đổi thắc mắc xin gửi hòm thư: phamduchunghp@gmail.com thuonghd12@gmail.com chân thành cảm ơn! Tác giả xin MỤC LỤC MỞ ĐẦU TỔNG QUAN VỀ HỌC PHẦN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 1.1.Mở đầu 1.1.1.Khái niệm Điều khiển trình 1.1.2 Mục đích chức ĐKQT 1.1.3.Tầm quan trọng điều khiển trình 1.2 Nhiệm vụ điều khiển trình 1.3 Các thành phần hệ thống điều khiển trình 1.3.1 Thiết bị đo 1.3.2 Thiết bị chấp hành 11 1.3.3 Các điều khiển phản hồi 11 1.4 Trình tự phát triển hệ thống 12 1.4.1 Phân tích chức hệ thống 12 1.4.2 Xây dựng mơ hình tốn học 12 1.4.3 Xây dựng cấu trúc điều khiển 13 1.4.4 Thiết kế điều khiển 13 1.4.5 Lựa chọn giải pháp hệ thống 13 1.4.6 Phát triển phần mềm ứng dụng .14 1.4.7 Chỉnh định đưa vào vận hành 14 CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH HĨA Q TRÌNH, MƠ HÌNH HĨA LÝ THUYẾT&NHẬN DẠNG Q TRÌNH 16 2.1 Mơ hình mục đích mơ hình hóa 16 2.2 Mơ hình hóa lý thuyết 18 2.2.1 Trình tự mơ hình hóa theo lý thuyết 19 2.2.2 Các phương trình cân .26 2.2.3.Tuyến tính hóa mơ hình hàm truyền đạt 32 2.3 Nhận dạng hệ thống 42 2.3.1 Các bước nhận dạng 42 2.3.2 Các phương pháp nhận dạng 43 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN 48 3.1 Khảo sát đặc tính độ bình mức chất lỏng 48 3.2 Các phương pháp dựa đặc tính đáp ứng 51 3.2.1 Phương pháp dựa đáp ứng bậc thang 51 3.2.2 Phương pháp dựa đáp ứng dao động tới hạn 52 3.2.3 Các phương pháp dựa mơ hình mẫu 52 3.3 Mô Matlab- Simulink phương pháp thiết kế điều khiển 54 CHƯƠNG 4:THIẾT BỊ THU THẬP DỮ LIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 59 4.1 Mở đầu 59 4.2 Mơ hình tháp hệ thống điều khiển quản lý sản xuất 63 4.3 Thiết bị thu thập liệu 64 4.3.1 Nhiệm vụ thiết bị thu thập liệu 64 4.3.2 Thiết kế xây dựng thu thập liệu cho hệ thống cô đặc .65 CHƯƠNG 5:ĐIỀU KHIỂN CÁC QUÁ TRÌNH ĐA BIẾN 5.1 Xây dựng hệ thống thiết bị cô đặc dịch thực phẩm chịu nhiệt…………70 5.2 Kiểm sốt điều khiển q trình đặc dịch thực phẩm chịu nhiệt 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 TỔNG QUAN VỀ HỌC PHẦN Điều khiển q trình mơn khoa học nghiên cứu tĩnh động học biến đổi lý hóa q trình cơng nghệ sản xuất cơng nghiệp, phục vụ cho thiết kế thiết bị công nghệ hệ điều khiển q trình cơng nghệ Do điều khiển trình cốt lõi hệ tự đơng hóa q trình cơng nghệ Nghiên cứu ĐKQT có hai hướng tiếp cận: Hướng thứ thuộc nhà công nghệ nghiên cứu DKQT phục vụ khâu thiết kế dây chuyền thiết bị công nghệ đề xuất nhiệm vụ điều khiển q trình cơng nghệ Hướng thứ hai nhà nghiên cứu điều khiển tự đơng hóa nghiên cứu điều khiển q trình để thiết kế, lắp đặt, chỉnh định vận hành điều khiển tự động hóa q trình cơng nghệ CHƯƠNG trình bày khái niệm, định nghĩa phân loại điều khiển trình Các đặc điểm biến q trình u cầu điều khiển mạch vòng hệ điều khiển trình Trình bày phương pháp xây dựng phương trình cân trình CHƯƠNG nói đặc tính thiết bị đo cấu chấp hành“ trình bày khía qt ngun lý, đặc tính thiết bị đo cấu chấp hành trình phục vụ cho việc ứng dụng vào hệ điều khiển công nghiệp CHƯƠNG mơ tả động học q trình , tập trung nghiên cứu động học trình đường ống, mạch vòng điều khiển lưu lượng, động lực học trình sấy, động học q trình đặc CHƯƠNG giới thiệu khái quát chung điều khiển phản hồi ứng dụng điều khiển q trình Chương tóm lược lý thuyết điều khiển PID, phương pháp thiết kế chỉnh định PID phương pháp đánh giá hệ điều khiển CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 1.1.Mở đầu Điều khiển tự động phát triển theo hai hướng lý thuyết ứng dụng, hướng lý thuyết phát triển theo hướng tìm điều khiển thơng minh (mờ, nơron, thích nghi…), cịn hướng ứng dụng tìm giải pháp vận hành, điều khiển q trình cơng nghệ cụ thể thực tiễn Điều khiển trình ứng dụng kỹ thuật điều khiển vào ngành công nghiệp chế biến (cơng nghệ hóa học, sinh học thực phẩm), kết nối chặt chẽ tảng lý thuyết điều khiển tự động với qui trình cơng nghệ q trình sản xuất Để học mơn học sinh viên cần có kiến thức mơn học: Hóa học, Vật lý, Đo lường cảm biến LT ĐKTĐ thực tế quan sát dây chuyền công nghệ sản xuất nhà máy, xí nghiệp thực tập ngồi doanh nghiệp 1.1.1.Khái niệm Điều khiển trình Điều khiển trình điều khiển, vận hành giám sát q trình cơng nghệ, nhằm đảm bảo chất lượng sản phẩm, hiệu sản xuất an toàn cho người, máy móc mơi trường 1.1.2 Mục đích chức ĐKQT - Đảm bảo hệ thống vận hành ổn định trơn tru: Giữ cho hệ thống ổn định điểm làm việc chuyển chế độ cách trơn tru, đảm bảo điều kiện theo yêu cầu chế độ vận hành, kéo dài tuổi thọ máy móc, vận hành thuận tiện - Đảm bảo suất chất lượng sản phẩm: đảm bảo lưu lượng sản phẩm theo kế hoạch sản xuất trì thơng số liên quan đến chất lượng sản phẩm - Đảm bảo hệ thống vận hành an toàn: Giảm thiểu nguy xảy cố bảo vệ cho người, máy móc, thiết bị môi trường trường hợp xảy cố - Bảo vệ môi trường: Giảm ô nhiễm môi trường thơng qua giảm nồng độ khí thải độc hại, giảm nước sử dụng nước thải, hạn chế lượng bụi khói, giảm tiêu thụ nguyên nhiên liệu - Nâng cao hiệu kinh tế: Đảm bảo suất chất lượng theo yêu cầu giảm chi phí nhân cơng, ngun liệu nhiên liệu, thích ứng nhanh với yêu cầu thị trường 1.1.3.Tầm quan trọng điều khiển trình - ĐKQT ảnh hưởng trực tiếp đến an tồn tính tin cậy trình - ĐKQT định chất lượng sản phẩm trình sản xuất - ĐKQT ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành trình 1.2 Nhiệm vụ điều khiển trình Nhiệm vụ điều khiển trình can thiệp biến vào trình kỹ thuật cách hợp lý để biến thỏa mãn tiêu cho trước, đồng thời giảm thiểu ảnh hưởng xấu trình kỹ thuật người môi trường xung quanh Hơn nữa, diễn biến trình kỹ thuật tham số, trạng thái hoạt động thành phần hệ thống cần theo dõi giám sát chặt chẽ Tuy nhiên, q trình kỹ thuật khơng phải biến vào can thiệp khơng phải biến cần phải điều khiển Đại lượng điều khiển (controlled variable, CV) biến biến trạng thái trình điều khiển, điều chỉnh cho gần với giá trị đặt (setpoint, SP) bám theo tín hiệu chủ đạo (reference signal) Các đại lượng điều khiển liên quan hệ trọng tới vận hành ổn định, an toàn hệ thống chất lượng sản phẩm Các biến biến trạng thái cịn lại q trình khơng điều khiển, ghi chép hiển thị Nhiệt độ, mức, áp suất nồng độ đại lượng điều khiển tiêu biểu hệ thống điều khiển trình 1.3 Các thành phần hệ thống điều khiển trình Hình 1.1: Các thành phần hệ thống điều khiển trình 1.3.1 Thiết bị đo Hình 1.2: Hệ thống thiết bị đo trình Hệ thống thiết bị đo trình bao gồm: Cảm biến, điều hịa truyền phát tín hiệu báo để biến đổi đại lượng không điện (nhiệt độ, áp suất ) thành đại lượng điện - Measurement device: Thiết bị đo - Sensor: Cảm biến (ví dụ cặp nhiệt, ống venturi, siêu âm, ) - Sensor element: Cảm biến, phần tử cảm biến - Signal conditioning:Điều hịa tín hiệu, chuyển đổi đo - Transmitter: Điều hịa tín hiệu + truyền phát tín hiệu chuẩn - Transducer: Bộ chuyển đổi theo nghĩa rộng (ví dụ áp suất-dịch chuyển, dịch chuyểnđiện áp), sensor sensor + transmitter Đặc tính thiết bị đo: Đặc tính vận hành, phạm vi đo dải đo, độ phân giải, dải chết độ nhạy, độ tin cậy, ảnh hưởng tác động môi trường, sai số độ xác, độ tuyến tính, đặc tính động học, đáp ứng bậc thang, đáp ứng tín hiệu dốc Chúng ta cần quan tâm đến chuẩn truyền tín hiệu sau: Tín hiệu tương tự: Điện: 0-20 mA, 10-50 mA, 0-5V, 1-5V Khí nén: 0.2-1 bar (3-15 psig) Tín hiệu logic: 0-5VDC, 0-24 VDC, 110/120VAC, 220/230 VAC Tín hiệu xung/số: Tín hiệu điều chế độ rộng xung, tần số xung Chuẩn bus trường: Foundation Fieldbus, Profibus –PA Chuẩn nối tiếp thông thường: RS-485, Các loại cảm biến thơng dụng điều khiển q trình a Cảm biến mức Hình 1.3: Cảm biến báo mức đo mức Mức chất lỏng bình chứa luôn đại lượng cần điều khiển Trong nhiều trường hợp, người ta đòi hỏi vòng điều khiển mức nhanh để trì giá trị mức độ cố định nhằm giảm tương tác tới vòng điều khiển khác chậm Tuy nhiên, phép đo mức thường khơng địi hỏi độ xác cao áp suất, lưu lượng nhiệt độ Các phương pháp đo mức chất lỏng thơng dụng phân loại sau: - Phương pháp tiếp xúc bề mặt: Sử dụng phao, que dò phần tử cảm biến chuyển - Phương pháp điện học: Dựa tượng thay đổi điện dung điện cảm - Phương pháp chênh áp: Dựa phép đo chênh lệch áp suất hai vị trí có độ cao khác bình - Phương pháp siêu âm: Sử dụng cảm biến siêu âm đặt nắp bình chứa xác định khoảng cách bề mặt chất lỏng nắp - Phương pháp đo khối lượng: Sử dụng cảm biến trọng lượng tính tốn độ cao chất 10 nối với PLC PLC (15) kết nối với máy tính PC (14), cho phép thu thập xử lý liệu thí nghiệm Lưu lượng khơng khí vào thiết bị điều chỉnh tay giá trị lưu lương đo cảm biến đo vận tốc (4) 5.1.2 Các thiết bị linh kiện điều khiển hệ thông cô đặc * Calorifer Ta chọn calorifer điện, vỏ hộp làm vật liệu inox, bên có nhiệt Khơng khí vào hộp calorifer, qua nhiệt trở thành khơng khí khơ nóng Thanh gia nhiệt điều khiển PLC để trì giá trị nhiệt độ đặt *Quạt gió Để vận chuyển tác nhân hệ thống thường dùng hai loại quạt: quạt ly tâm quạt hướng trục Chọn loại quạt nào, số hiệu phụ thuộc vào đặc trưng hệ thống sấy, trở lực mà quạt phải khắc phục ∆p, suất mà quạt cần tải V nhiệt độ độ ẩm tác nhân Khi chọn quạt, giá trị cần phải xác định hiệu suất quạt, số vòng quay quạt Quạt ly tâm chia làm ba loại theo tổng cột áp mà tạo ∆p:  Quạt hạ áp: ∆p < 100 mmH2O  Quạt trung áp: ∆p = (100 ÷ 300) mmH2O  Quạt cao áp: ∆p > (300 ÷ 1500) mmH2O Căn vào vòng quay riêng nN ta chia chúng thành nhóm sau:  Quạt quay chậm : nN = 100 ÷ 200  Quạt quay vừa : nN = 200 ÷ 600  Quạt quay nhanh : nN = 600 ÷ 1200  Quạt quay đặc biệt nhanh : nN = 1200 ÷ 4000 73 Để tiện cho công việc lắp đặt theo yêu cầu sử dụng, người ta dùng quạt ly tâm có hai chiều quay với giá trị gá đỡ khác Nếu roto quạt quay theo chiều kim đồng hồ có loại quạt quay phải ngược lại ta có quạt quay trái Quạt ly tâm gắn trực tiếp với động điện qua bánh đai *Bơm tuần hồn Do u cầu cơng nghệ mà ta phải bơm tuần hoàn dịch Mật từ thùng chứa sản phẩm lên thùng chứa liệu đến Mật đạt nồng độ yêu cầu Người ta chia máy bơm nhiều loại dựa vào đặc điểm như: nguyên lý tác động cánh bơm vào dòng nước, dạng lượng làm chạy máy bơm, kết cấu máy bơm, mục đích bơm, loại chất lỏng cần bơm Trong thường dùng đặc điểm thứ để phân loại máy bơm Theo đặc điểm máy bơm chia làm hai nhóm: bơm động học bơm thể tích Do Thực phẩm loại dịch có độ nhớt cao nên ta sử dụng loại bơm bơm bánh Bơm bánh chia làm hai loại: kiểu bánh ăn khớp kiểu bánh ăn khớp Sơ đồ nguyên lý nguyên lý hoạt động hai kiểu bánh ăn khớp kiểu bánh ăn khớp thể Hình 5.2: Bơm bánh ăn khớp ngồi Bánh chủ động nối với trục bơm quay kéo theo bánh bị động quay Chất lỏng rãnh theo chiều quay bánh vận 74 chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy vòng theo vỏ bơm Khoang hút khoang đẩy ngăn cách với mặt tiếp xúc bánh ăn khớp xem kín Hình 5.3: Bánh ăn khớp Bánh chủ động bánh bị động đặt lệch tâm Khi bánh chủ động quay kéo theo bánh bị động quay chiều Stato Chất lỏng rãnh theo chiều quay bánh vận chuyển từ khoang hút đến khoang đẩy vòng theo vỏ bơm Khoang hút khoang đẩy ngăn cách với lưới chắn *Lọc khơng khí Trong cơng nghiệp, thiết bị cần thiết thiết bị lọc khơng khí trước vào hệ thống hạ thủy phần quy mơ phịng thí nghiệm ta khơng đưa thiết bị lọc vào Do khơng khí ngồi trời có nhiều bụi có số chất khí độc hại, khơng lọc khí tiếp xúc trực tiếp với màng dịch gây ảnh hưởng đến chất lượng Mật Ong Lọc khí chia làm ba cấp độ lọc lọc thơ, lọc tinh đến lọc HEPA Mỗi cấp độ lọc có kích thước, cấp độ lọc hiệu suất khác nên tùy nhu cầu điều kiện kinh tế mà chọn loại cấp độ lọc phù hợp  Lọc thô: vật liệu lọc thường làm sợi tổng hợp, phân chia bốn cấp độ lọc từ G1 – G4 75  G1: đạt hiệu suất lọc 65% hạt bụi thô  G2: đạt hiệu suất lọc từ 65 – 80%  G3: đạt hiệu suất lọc từ 80 – 90%  G4: đạt hiệu suất lọc 90% Ngồi sử dụng lọc cacbon với vật liệu lọc làm từ giấy than hoạt tính để loại bỏ chất gây nhiễm, mùi khói, mùi sơn, loại khí độc hại hay khí mùi thối  Lọc tinh: dây chuyền lọc thường dùng túi lọc khí, loại chia nhiều cấp độ lọc từ F5 – F8  F5: có khả lọc từ 40 – 60% hạt bụi (với phổ bụơi từ - 10μm)  F6: có khả lọc từ 60 – 80%  F7: có khả lọc từ 80 – 90%  F8: có khả lọc từ 90 – 95%  Lọc HEPA: lọc khơng khí hiệu cao công nghệ phát triển Ủy ban lượng nguyên tử Mỹ suốt năm 1940 với mục đích tạo phương pháp lọc hiệu hạt phóng xạ gây nhiễm HEPA phương pháp lọc hiệu quả, mà hạt lấy kính hiển vi từ khơng khí xung quanh qua lọc HEPA Vùng lọc HEPA với nhiều hiệu phụ thuộc vào kích thước hạt Lọc HEPA phân chia từ cấp độ lọc H10 – H14 U15 – U17  H10: có khả lọc 95% hạt bụi (với hạt bụi 0,3 μm)  H11: có khả lọc ≥ 98%  H12: có khả lọc ≥ 99,97%  H13: có khả lọc ≥ 99,99%  H14: có khả lọc ≥ 99,999% 76  U15: có khả lọc ≥ 99,9995% hạt bụi (với hạt bụi 0,12μm)  U16: có khả lọc ≥ 99,99995%  U17: có khả lọc ≥ 99,999995% *Bộ điều khiển lập trình PLC dụng cụ đo PLC PLC viết tắt Programmable Logic Controller điều khiển Logic lập trình cho phép thực linh hoạt thuật tốn điều khiển logic thơng qua ngơn ngữ lập trình PLC dụng để thay mạch relay thực tế PLC hoạt động theo phương thức quét trạng thái đầu đầu vào Khi có thay đổi đầu vào đầu thay đổi theo Hiện có nhiều hãng sản xuất PLC Siemens, Allen – Bradley, Mitsubishi Electric, Delta, Omron đặc biệt thiết bị đo lường điều khiển National Instrument (NI), thiết bị NI nhỏ gọn, giá thành vừa phải tiện lợi sử dụng qui mơ phịng thí nghiệm, thiết bị kết nối với máy tinh qua phân mềm dễ sử dụng LabView LabVIEW phần mềm lập trình theo hình ảnh nên thân thiện với người dùng dễ dàng thay đổi theo ý người sử dụng PLC sử dụng rộng rãi cơng nghiệp khả mở rộng chống nhiễu cao *Cảm biến nhiệt ẩm Để đo nhiệt độ độ ẩm khơng khí vào khỏi thiết bị ta sử dụng cảm biến JUMO 907021/40 sản xuất Đức Cảm biến tích hợp đo nhiệt độ độ ẩm khơng khí Cảm biến nhiệt ẩm có dây gồm: dây trắng, nâu, vàng, xanh ứng với dây dương, dây âm, dây tín hiệu nhiệt độ dây tín hiệu độ ẩm 77 Hình 5.4: Cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm Cảm biến nhiệt ẩm JUMO 907021/40 có thơng số kỹ thuật sau: Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật cảm biến JUMO 907021/40 Nhiệt độ -40oC ≤ t ≤ 60oC Độ ẩm 0% ≤ φ ≤ 100% Dạng tín hiệu – 10V Đường kính đầu đo 12 mm Chiều dài cam biến 84 mm Loại cảm biến PT1000 *Cảm biến đo vận tốc gió Sử dụng cảm biến đo tốc độ gió FST 200 – 2012111 Đặc tính:  Chống lại tác động, tình trạng tải, bị sốc xói mịn  Nhỏ gọn tinh tế, dễ dàng mang theo dễ lắp đặt  Làm chất liệu hợp kim, thiết kế cấu trúc hợp lý chất lượng tốt 78  Cốc gió làm thép khơng gỉ, tải trọng chống gió đạt tới 70m/s  Bắt đầu với vận tốc gió thấp  Thiết kế bảo vệ biến động Phạm vi áp dụng:  Làm việc cao để kiểm tra kiểm soát  Kỹ thuật kiểm tra máy kiểm sốt  Trạm khí tượng kiểm tra bảo vệ mơi trường kiểm sốt  Cảng bến kiểm tra mơi trường kiểm sốt  Tự động hóa ngành cơng nghiệp khác tốc độ gió thử nghiệm hướng kiểm sốt Thơng số kỹ thuật cảm biến đo tốc độ gió thể bảng 2.2 Bảng 2.2: Thông số kỹ thuật cảm biến đo tốc độ gió FST 200 – 2012111 Tham số Thơng số Đầu Tín hiệu xung (hz), – 5VDC, – 20mA Điện áp làm việc 5VDC, 24VDC, 12 ~ 36VDC (phổ biến 24VDC) Phạm vi thử nghiệm 0,5m/s – 50 m/s Tốc độ gió bắt đầu ≤ 0,5 m/s Tính xác ± 0,1 m/s Môi trường làm việc Nhiệt độ -20oC ~ +85oC, độ ẩm ≤ 95% Giới giạn tốc độ gió Max: 70m/s 30 phút 79 Hình 5.5: Cảm biến đo tốc độ gió 80 5.2 Kiểm sốt điều khiển q trình đặc dịch thực phẩm chịu nhiệt Thiết bị tách ẩm có đầu vào (tác nhân khơng khí ngun liệu cần cần hạ thủy phần) đầu (khơng khí khỏi thiết bị dịch bán thành phẩm bình chứa) Để điều khiển kiểm sốt q trình ta chuyển sơ đồ hệ thống hình 1.5 thành lưu đồ P&ID theo chuẩn ISA SP M IC SP T IC SP F IC FIC SP TIC MIC SP Hình 5.6: Sơ đồ P&ID thiết bị tách ẩm dạng màng mỏng 5.2.1 yếu tố ảnh hưởng đến trình trao đổi ẩm Quá trình hạ thủy phần chất trình trao đổi nhiệt ẩm trực tiếp hai dòng lưu thể khơng khí khơ màng mỏng dịch Hai dịng lưu thể 81 chuyển động ngược chiều xi chiều Sau ta phân tích ưu nhược điểm hai phương án trên:  Hai dịng lưu thể ngược chiều (tức khơng khí khơ nóng vào thiết bị cửa gió di chuyển từ lên thiết bị cửa gió trên, dịng dịch chảy màng từ xuống dưới): khơng khí nóng ban đầu có nhiệt độ cao độ ẩm thấp tiếp xúc với dịch Mật có độ ẩm nhỏ nhất, dọc theo chiều cao thiết bị khơng khí nóng giảm dần nhiệt độ độ ẩm tăng dần di chuyển lên phía cửa tiếp xúc với dịch có độ ẩm cao Ưu điểm : dịch lúc khỏi thiết bị có độ ẩm thấp hơn, q trình ẩm ngồi mơi trường nhanh khơng khí ln có xu hướng bay lên nên phương án q trình thải ẩm ngồi gặp trở lực  Hai dịng lưu thể chuyển động xi chiều (tức dịng khơng khí khơ nóng dịng dịch di chuyển từ xuống): dịch ban đầu có độ ẩm lớn tiếp xúc với khơng khí khơ ban đầu có nhiệt độ cao độ ẩm nhỏ nên bốc nhanh, không khí xuống thiết bị lúc chứa nhiều ẩm nên khả lấy ẩm từ dịch khó khăn, lấy ẩm -Nhược điểm: độ ẩm cuối dịch cao so với trường hợp hai dòng lưu thể ngược chiều, lực cản xu hướng bay lên khơng khí gây nên q trình ẩm ngồi mơi trường chậm Qua phân tích ta thấy rõ ràng phương án hai dòng lưu thể chuyển động ngược chiều hiệu so với chuyển động xuôi chiều Do ta chọn phương án cho hai dịng lưu thể chuyển động ngược chiều Quá trình trao đổi ẩm hai dòng lưu thể diễn sau: Khơng khí khơ nóng cấp vào thiết bị qua cửa gió vào bên thiết bị chuyển động ngược chiều với dòng dịch chảy màng từ xuống Khơng khí khơ nóng lướt qua bề mặt màng dịch, q trình khơng khí truyền nhiệt cho màng dịch, màng 82 dịch nhận nhiệt sau bay Do chênh lệch áp suất pha lỏng khí nên ẩm dịch có xu hướng thoát khỏi bề mặt dịch, mà cường độ bay nước dịch cao Không khí vào thiết bị liên tục lấy ẩm từ dịch bão hịa khơng chứa thêm ẩm ngồi mơi trường Trong q trình tách nước điều ta quan tâm lượng ẩm mà khơng khí lấy từ dịch Để biết lượng ẩm mà khơng khí lấy dựa vào hàm lượng ẩm khơng khí vào khỏi thiết bị, hàm lượng ẩm khơng khí khỏi thiết bị cao nhiều so với vào thiết bị chứng tỏ trình tách nước đạt hiệu suất cao ngược lại hàm lượng ẩm khơng khí cao so với vào q trình tách nước đạt hiệu suất thấp Ngoài yếu tố dịch khí yếu tố thiết bị ảnh hưởng đến hiệu suất tách ẩm trình Các yếu tố ảnh hưởng đến trình trao đổi ẩm thể hình 13 83 Hình 5.7: Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ tách ẩm Trong quy trình công nghệ vậy, để đạt hiệu cao cần tối ưu Ở ta cần giải hai tốn tối ưu tối ưu thiết bị tối ưu cơng nghệ Nhìn vào hình 13 ta thấy có nhiều yếu tố ảnh hưởng tới cường độ tách ẩm dịch, ta khảo sát tất yếu tố ảnh hưởng để tìm tối ưu khảo sát tất yếu tố nhiều thí nghiệm Trong yếu tố ảnh hưởng có yếu tố ảnh hưởng nhiều có yếu tố ảnh hưởng Nên trước tiên ta phân tích xem yếu tố ảnh hưởng nhiều, yếu tố ảnh hưởng đến cường độ tách ẩm Những yếu tố ảnh hưởng nhiều đến cường độ tách ẩm khảo sát để giải toán tối ưu Sau ta phân tích khảo sát yếu tố ảnh hưởng thiết bị q trình cơng nghệ ảnh hưởng đến cường độ bốc ẩm 5.2.2 Kiểm soát dịng khơng khí vào Dịng khơng khí trước vào hệ thống qua thiết bị xử lý không khí (1) thiết bị lọc khơng khí sử dụng phổ biến nhà máy thực phẩm, đặc biệt bệnh viện Calorife dùng để tạo khơng khí khơ tác nhân q trình tách ẩm Tuy nhiên để có tác nhân tiết kiệm nên chọn giải pháp tuần hồn khí thiết bị tạo thành vịng cung cấp khí kín Để có điều ta chọn bơm nhiệt thay cho calorife để công đoạn tách ẩm khỏi khơng khí hiệu Bơm nhiệt tách ẩm cung cấp khống khí khơ, nóng cho chu trình tách ẩm mà ta cần lấy khơng khí lần lúc ban đầu, sau tuần hồn thiết bị Phần khơng khí ban đầu lọc trước đưa vào bơm nhiệt Tuy nhiên đặc mật ong khơng khí qua bơm nhiệt bị bết, nên ta cần thu 84 phần mật cịn xót lại khơng khí trước đưa trở lại bơm nhiệt để làm nóng Khơng khí hút vào quạt hút gió (2) thay đổi theo độ mở van bơm thiết bị gia nhiệt 5.2.3 Kiểm sốt sản phẩm sau đặc Để kiểm tra chất lượng sản phẩm thường xuyên, nhằm xem sản phẩm có bị đổi màu biến tính khơng để điều chỉnh thơng số điều khiển cho chất lượng đạt yêu cầu Công việc cần thực thường xuyên có giám sát chặt chẽ khâu chất lượng 85 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Minh Sơn : Cơ sở hệ thống Điều khiển q trình , Hà Nội, 2009 [2] Nguyễn Dỗn Phước, Phan Xuân Minh: Nhận dạng hệ thống điều khiển, 2007 [3] Hồng Minh Sơn : Mạng truyền thơng cơng nghiệp, Hà Nội, 2009 [4] Springer-Verlag Multivariable Control Systems An Engineering Approach 86 21 ... CHƯƠNG trình bày khái niệm, định nghĩa phân loại điều khiển trình Các đặc điểm biến q trình u cầu điều khiển mạch vòng hệ điều khiển trình Trình bày phương pháp xây dựng phương trình cân trình. .. VỀ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 1.1.Mở đầu 1.1.1.Khái niệm Điều khiển trình 1.1.2 Mục đích chức ĐKQT 1.1.3.Tầm quan trọng điều khiển trình 1.2 Nhiệm vụ điều khiển. .. vòng điều khiển lưu lượng, động lực học trình sấy, động học q trình đặc CHƯƠNG giới thiệu khái quát chung điều khiển phản hồi ứng dụng điều khiển q trình Chương tóm lược lý thuyết điều khiển