Ứng dụng điều khiển đa biến tách kênh tháp chưng cất dẩu mỏ trong nhà máy lọc dầu sô 01 dung quất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN CÔNG LONG ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN ĐA BIẾN TÁCH KÊNH THÁP CHƯNG CẤT DẦU MỎ TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU SỐ 01 DUNG QUẤT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT NGUYỄN CÔNG LONG ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN ĐA BIẾN TÁCH KÊNH THÁP CHƯNG CẤT DẦU MỎ TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU SỐ 01 DUNG QUẤT Chuyên ngành: Tự động hóa Mã số: 60.52.60 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS Đào Văn Tân HÀ NỘI - 2010 -1- LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi, có hỗ trợ từ Thầy hướng dẫn người cảm ơn Các nội dung nghiên cứu kết đề tài trung thực chưa công bố cơng trình Hà Nội, ngày 11 tháng 11 năm 2010 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Công Long -2LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học lớp cao học khoá 06 Trường Đại học Mỏ - Địa Chất tiếp cận cách có hệ thống kiến thức khoa học tiên tiến đại ngành Tự động hố xí nghiệp cơng nghiệp hướng dẫn bảo tận tình thầy PGS.TS Đào Văn Tân – Trường Đại Học Mỏ - Địa chất tiến hành nghiên cứu đề tài: “ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN ĐA BIẾN TÁCH KÊNH THÁP CHƯNG CẤT DẦU MỎ TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU SỐ 01 DUNG QUẤT” Nay luận văn tơi hồn thành Nhân dịp xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Đào Văn Tân - Thầy giáo hướng dẫn trực tiếp, người đưa hướng nghiên cứu tận tình giúp đỡ, bảo tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận văn Tơi xin cảm ơn tất Thầy Cô giáo Trường Đại Học Mỏ Địa – Chất không ngại đường xá xa xôi vào sở đào tạo Vũng tàu tham gia giảng dạy, giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nâng cao trình độ kiến thức Tơi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, tất bạn bè, đồng nghiệp người thân giúp đỡ suốt trình vừa qua Vì điều kiện thời khả thân có hạn nên luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót Tơi mong thầy cô bạn đồng nghiệp góp ý sửa đổi, bổ xung thêm để luận văn thêm hoàn thiện -3MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI MỞ ĐẦU 11 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY LỌC DẦU SỐ 01 DUNG QUẤT 13 1.1 Giới thiệu 13 1.2 Hoạt động nhà máy lọc dầu 15 1.2.1 Nhập tàng trữ dầu thô 15 1.2.2 Quá trình chế biến 16 1.2.3 Pha trộn, tàng trữ xuất sản phẩm 19 1.2.3.1 Pha trộn sản phẩm 19 1.2.3.2 Tàng trữ xuất sản phẩm 22 1.2.4 Sơ đồ cơng nghệ điển hình Nhà máy lọc dầu Dung Quất 23 1.3 Các thành phần nhà máy 24 1.3.1 Cơng trình lượng, phụ trợ 25 1.3.2 Cơng trình ngoại vi 25 1.3.3 Cơng trình chung 26 1.4 Công nghệ chưng cất dầu thô 26 1.4.1 Nguồn gốc dầu mỏ khí 26 1.4.1.1 Nguồn gốc vô cơ: 27 1.4.1.2 Nguồn gốc hữu 27 1.4.2 Nguyên liệu chưng cất 28 1.4.3 Nguyên lý hoạt động tháp chưng cất dầu thô 29 1.4.3.1 Nguyên lý chưng cất 29 1.4.3.2 Sơ đồ hệ thống chưng cất dầu thơ khí 29 1.4.4 Mô tả sơ đồ công nghệ 30 -4Chương 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TRONG NHÀ MÁY LỌC DẦU SỐ 01 DUNG QUẤT 34 2.1 Hệ thống điều khiển an toàn nhà máy 34 2.2 Hệ thống điều khiển trình 35 2.2.1 Hệ thống điều khiển phân tán DCS nhà máy lọc dầu đại 35 2.2.2 Chức thành phần hệ thống điều khiển 37 2.2.3 Quá trình điều khiển 38 2.2.4 Điều khiển đóng mở 39 2.3 Điều khiển trình 40 2.3.1 Sách lược điều khiển sử dụng nhà máy 40 2.3.1.1 Điều khiển hồi tiếp Feed back control 40 2.3.2.2 Điều khiển tầng (Cascade control) 41 2.3.2.3 Điều khiển sớm Feed forward control: 42 2.3.2.4 Sự kết hợp Feed back Feed forward 44 2.3.5 Kỹ thuật điều khiển computer 44 2.3.6 Kỹ thuật điều khiển có lựa chọn Override control: 44 2.4 Phân tích hệ thống điều khiển tháp chưng cất nhà máy lọc dầu số 01 Dung Quất 45 2.4.1 Hệ thống điều khiển trình nhiệt dịng sản phẩm Kerosene 47 2.4.1.1 Mục đích điều khiển 47 2.4.1.2 Phân tích sách lược điều khiển áp dụng 47 2.4.2 Hệ thống điều khiển nhiệt độ đỉnh tháp 48 2.4.2.1 Mục đích điều khiển 48 2.4.2.2 Phân tích sách lược điều khiển áp dụng 48 2.4.3 Hệ thống điều khiển trình mức đáy tháp 50 2.4.3.1 Mục đích điều khiển 50 2.4.3.2 Phân tích sách lược điều khiển áp dụng 50 2.5 Các yêu cầu phân tích hệ thống điều khiển 52 2.5.1 Hiểu biết tính ổn định hệ thống 52 2.5.2 Hiểu biết sai lệch tĩnh (sai lệch giá trị đặt SP giá tri thực tế PV) 52 -52.5.3 Hiểu biết thời gian độ độ điều chỉnh 52 2.5.4 Hiểu biết tính bền vững 52 2.6 Bộ điều khiển PID 53 2.6.1 Vai trò điều khiển PID 53 2.6.2 Bộ điều kiển PID mơ tả mơ hình vào theo phương trình sau 53 2.6.3 Tác động tỉ lệ P 54 2.6.4 Tác động tích phân I 54 2.6.5 Tác động vi phân D 55 2.6.6 Lựa chọn khâu tác động thông số đặt trưng cho PID 57 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP TÁCH KÊNH HỆ ĐA BIẾN TRONG THÁP CHƯNG CẤT DẦU MỎ 58 3.1 Tổng quan nguyên lý tách kênh 58 3.1.1 Phương pháp tách kênh 59 3.1.1.1 Nội dung toán điều khiển tách kênh 59 3.1.1.2 Hai phương pháp tách kênh 59 3.1.2 Điều khiển tách kênh miền tần số 61 3.1.2.1 Mô hình ma trận hàm truyền 61 3.1.2.2 Đánh giá tương tác kênh 63 3.1.2.3 Điều khiển tách kênh phản hồi trạng thái 64 3.1.3 Thuật toán điều khiển tách kênh trình đa biến 65 3.1.4 Mục đích việc tách kênh 66 3.2 Phương pháp tách kênh dựa mơ hình hàm truyền đạt 66 3.2.1 Tách kênh hệ đa biến vào 66 3.2.2 Đưa vào hai phần tử tách kênh 67 3.2.3 Điều khiển tách kênh đa biến hệ 2x2 cho tháp chưng cất đầu thô nhà máy lọc dầu số 01 Dung Quất 71 3.2.3.1 Thành lập sơ đồ PID hệ đa biến tách kênh đầu mỏ cho tháp chưng cất dầu thô 71 3.2.3.2 Mô hệ thống điều khiển tách kênh hệ đa biến tháp chưng cất nhà máy lọc dầu số 01 Dung Quất 74 -63.2.4 Điều khiển tách kênh đa biến hệ 3x3 cho tháp chưng cất đầu thô nhà máy lọc dầu số 01 Dung Quất 78 3.2.4.1 Tách kênh hệ đa biến ngõ vào ngõ 78 3.2.4.3 Nhận xét 92 Chương 4: NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG ĐIỀU KHIỂN THÁP CHƯNG CẤT DẦU THÔ 94 4.1 Lựa chọn luật điều khiển 94 4.2 Các phương pháp dựa đặc tính đáp ứng 97 4.2.1 Phương pháp dựa đáp ứng bậc thang 97 4.2.2 Phương pháp dựa đặc tính dao động tới hạn 98 4.2.3 Phương pháp tự chỉnh phản hồi rơle 100 4.2.4 Phương pháp Tyreus Luyben 101 4.3 Thiết kế điều khiển PID cho tháp chưng cất dầu thô 101 4.3.1 Chọn tham số cho điều khiển PID 101 4.3.2 Khảo sát tìm tham số tối ưu hệ đa biến 2x2 tách kênh cho tháp chư cất dầu thơ 103 4.3.3 Khảo sát tìm tham số tối ưu hệ đa biến 3x3 tách kênh cho tháp chưng cất dầu thô 106 KẾT LUẬN 108 PHỤ LỤC 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 -7DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Đặc tính ngun liệu dầu thơ Bạch Hổ dầu thô Dubai: 14 Bảng 1.2: Đặc tính sản phẩm nhà máy lọc dầu số 01 Dung Quất 20 Bảng 2.1: Cơng thức tính giá trị khâu PID 56 Bảng 2.2: Khoảng kinh nghiệm khâu PID 57 Bảng 4.1: Luật chỉnh định Ziegler-Nichols thứ (ZN-1) 97 Bảng 4.2: luật chỉnh định tính tốn tham số PID 99 Bảng 4.3: Chọn tham số PID theo Tyreus Luyben 101 -8DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1-1: Sơ đồ Nhà máy lọc dầu số 01 Dung Quất 15 Hình 1-2: Ảnh tổng thể nhà máy lọc dầu số 01 Dung Quất 22 Hình 1-3: Sơ đồ cơng nghệ chế biến dầu nhẹ 24 Hình 1-4: Sơ đồ chưng cất dầu thô 30 Hình 1-5: Sơ đồ nguyên lý trình tách muối 31 Hình 1-6: Sơ đồ dịng cơng nghệ nhà máy lọc dầu Dung Quất 31 Hình 2-1: Sơ đồ khái quát hệ thống điều khiển nhà máy 35 Hình 2-2 Mơ hình hệ thống điều khiển DCS 36 Hình 2-3: Hình ảnh phịng điều khiển trung tâm nhà máy lọc dầu 38 Hình 2-4 Sơ đồ điều khiển kiểu Feed back 40 Hình 2-5 Ví dụ điều khiển Cascade 41 Hình 2-6: Ví dụ điều khiển Feed forward 43 Hình 2-7: Mơ hình điều kiển kết hợp Feed back Feed forward 44 Hình 2-8: Ví dụ minh hoạ điều khiển có lựa chọn Override control 45 Hình 2-9: Sơ đồ P&ID hệ thống điều khiển tháp chưng cất 46 Hình 2-10: Sơ đồ khối cho hệ thống điều khiển trình nhiệt dịng Kerosene 47 Hình 2-11: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển nhiệt độ lưu lượng hồi lưu dòng sản phẩm đỉnh 48 Hình 2-12: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển mức đáy tháp 50 Hình 2-13: Sơ đồ hoạt động khâu PID 53 Hình 2-14: Hoạt động khâu tỉ lệ P 54 Hình 2-15: So sánh hoạt động khâu tỉ lệ P khâu PI 55 Hình 2-16 So sánh hoạt động khâu tỉ lệ PI khâu PID 55 Hình 2-17 Đồ thị quan hệ giá trị PV, OP theo thời gian 56 Hình 3-1: Hệ thống điều khiển đa biến mxm đặc trưng (MIMO) 58 Hình 3-2: Phân ly hệ thống đa biến 59 Hình 3-3: Tách kênh hệ thống đa biến 60 Hình 3-4: Thiết kế điều khiển tách kênh theo Smith – McMillan 63 - 101 Hagglund đưa kỹ thuật nắn đường đặc tính tần số hệ hở để thoả mãn tiêu độ dự trữ biên độ dự trữ pha Cũng dựa phương pháp phản hồi rơle, hàng loạt kỹ thuật cải tiến đề xuất áp dụng 4.2.4 Phương pháp Tyreus Luyben Trong phương pháp đặc tính dao động tới hạn, Ziegler-Nichols đưa luật chỉnh định dựa kinh nghiệm để đạt hệ số tắt dần xấp xỉ ¼ Do đó, đáp ứng hệ kín với giá trị đặt có xu hướng dao động mạnh cho độ điều chỉnh lớn Hơn nữa, điều khiển thường bền vững với sai lệch mơ hình Để khắc phục vấn đề , Tyreus Luyben sửa lại công thức chỉnh định theo hướng giảm hệ số khuyếch đại, tăng thời gian vi phân thời gian tích phân, th bảng 3-5 Bộ điều khiển nhận cho biên độ đỉnh hàm nhạy thấp, hệ kín bền vững với sai lệch mơ hình Bảng 4.3: Chọn tham số PID theo Tyreus Luyben 4.3 Thiết kế điều khiển PID cho tháp chưng cất dầu thô 4.3.1 Chọn tham số cho điều khiển PID Tên gọi PID chữ viết tắt ba thành phần có điều khiển (hình 4-1) gồm khâu khuếch đại P (Proportional), khâu tích phân I (Integral), khâu vi phân D (Derivative) người ta thường nói PID tập thể hoàn hảo bao gồm ba tính cách khác nhau: - Phục tùng thực xác nhiệm vụ giao (P) - Làm việc có tích lũy kinh nghiệm để thực tốt nhiệm vụ (I) - Ln có sáng kiến phản ứng nhanh nhạy với thay đổi tình trình thực nhiệm vụ (D) Từ lưu đồ P&ID sơ đồ khối tháp chưng cất dầu thô ta đưa cấu trúc tổng quát hệ thống có dạng - 102 - Hình 4-3: Điều khiển với điều khiển PID Bộ điều khiển PID sử dụng rộng rãi để điều chỉnh đối tượng điều kiển theo nguyên lý hồi tiếp Lý 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 số cho trình độ thỏa mãn yêu cầu chất lượng: - Nếu sai lệch e(t) lớm thơng qua thành phần uc(t), thành tín hiệu điều chỉnh u(t) lớn (vai trò khuếch đại kc) - Nếu sai lệch e(t) chưa thơng qua thành phần ui(t), PID cịn tạo tín hiệu điều chỉnh (vai trị tích phân τi) - Nếu thay đổi sai lệch e(t) lớn thơng qua thành phần ud(t), phản ứng thích hợp u(t) nhanh(vai trò vi phân τd) Bộ điều khiển PID mơ tả mơ hình vào – ra: (4.5) Trong e(t) tín hiệu đầu vào, u(t) tín hiệu đầu ra, kc gọi hệ số khuếch đại, τi số tích phân τd số vi phân Từ mơ hình vào – ta có hàm truyền đạt điều khiển PID (4.6) Chất lượng hệ thống phụ thuộc vào tham số kp , TI , TD Muốn hệ thống có chất lượng mong muốn phải phân tích đối tượng sở chọn tham số cho phù hợp Trong chương đưa số phương pháp để xác định tham số kp , TI , TD cho điều khiển PID Do thời gian nghiên cứu luận văn hạn chế nên đưa hai phương pháp xác định tham số PI PID Ziegler- Nichols số phương pháp khác nghiên cứu sau - 103 4.3.2 Khảo sát tìm tham số tối ưu hệ đa biến 2x2 tách kênh cho tháp chư cất dầu thô Như biết PID sử dụng rộng rãi hệ thống tự động nhằm thay phương pháp điều khiển khác Bộ điều khiển PID điều khiển có hàm trễ lớn, cấu trúc đơn giản đặc biệt bền vững tham số cho điều khiển thường tính tay hay việc chọn theo kinh nghiệm việc chọn tham số khó khăn thời gian Như việc thiết kế tối ưu cho hệ thống điều khiển hệ đa biến 2x2 tách kênh dầu mỏ cho tháp chư cất dầu thô sử dụng phần mềm Matlab – Simulink để tìm hệ số Kp, Ki, Kd cho điều khiển PID việc khả thi sau: Hình 4-4: Mơ tối ưu hóa hệ đa biến 2x2 tách kênh cho tháp chư cất dầu thơ - Khối Step: Đây tín hiệu lưu lượng dòng làm lạnh đỉnh tháp ban đầu cần đặt Giá trị 0.5% Cửa sổ khai báo tham số khâu bước nhảy cửa sổ đây: Hình 4-5: Khối Step đó: Step time: bước thời gian - ta chọn Final value: Giá trị đặt – ta chọn 0.5% Sample time: Thời gian lấy mẫu – ta chọn - 104 - Transfer Fcn hàm truyền tốn học mơ khai báo cửa sổ đây: Hình 4-6: Khối Transfer Fcn Cách thức điều khiển PID yếu tố định đến ổn định, chất lượng hệ thống tự động Việc nghiên cứu chất ảnh hưởng luật điều khiển thông số điều khiển PID đến trình điều khiển việc cần thiết Đây sở phân tích tổng hợp điều khiển Từ mơ hình đối tượng ta có cửa sổ khai báo tham số cho điều khiển PID - PID controller: thực chất khâu điều khiển quan trọng điều khiển áp suất Khâu có sơ đồ cấu trúc hình 4-7 Hình 4-7: Khối PID sơ đồ cấu trúc khâu PID controller Với giá trị Kp; KI Kd giá trị mà ta cần tìm Tuy nhiên hệ thống điều khiển tự động nên ta gán cho giá trị khảo sát giá trị PID với mục tiêu tìm số PID có giá trị tối ưu cho điều khiển - Actuator constraint: khối chức dùng để tối ưu hố việc tính tốn nhằm tìm thơng số Kp, KI Kd mong muốn Ngồi khối cịn giúp có đường đáp ứng áp suất đầu gần giống với đồ thị hiển thị áp suất cửa sổ - 105 scope Khối theo Matlab cịn gọi “Simulink Respone Optimization” có nghĩa tối ưu hóa đáp ứng việc miêu tả phần mềm simulink nhằm nhanh chóng tìm thông số Kp, KI Kd Khối miêu tả cửa sổ đây: Hình 4-8: khối Actuator constraint Simulink Respone Optimization (SRO) dùng để giúp đỡ giao diện đồ họa nhằm hỗ trợ tính tốn tối ưu hóa đáp ứng hín hiệu theo thời gian Với tiện ích điều chỉnh mơ hình Simulink phi tuyến nhằm đạt yêu cầu thời gian việc đáp ứng tín hiệu theo dạng cưỡng ép ban đầu Các biến simulink bao gồm biến vô hướng, véc tơ ma trận khai báo cách nhập tên biến vào hộp thoại thích hợp Để sử dụng SRO, ta nối khối Simulink Constraint đến tín hiệu mơ hình để xác nhận ta muốn đặt vài dạng ép buộc ban đầu SRO SRO tự động chuyển đổi cưỡng thời gian thành toán tối ưu giải toán công cụ tối ưu lấy từ “Optimization Toolbox” Simulink Bài tốn tối ưu đưa thành cơng thức tối ưu tính tốn lặp lặp lại SRO cần thiết cho việc mô Matlab So sánh kết qủa qúa trình mơ với đối tượng tham chiếu sử dụng phương pháp gradient để điều chỉnh tham số tìm tham số tối ưu cho đối tượng điều khiển hệ thống Việc tối ưu hố cho ta giá trị lớn nhỏ giá trị mà ta mong muốn sai số khơng nhiều khả đáp ứng tốt Để dùng cửa sổ “Actuator constraint” trước tiên ta phải lấy khối từ phần mềm Simulink “Simulink Respone Optimization” sau gắn vào mơ hình Matlab điều - 106 Bước ta click vào ô “Optimization”, click tiếp vào “Tuned Parameters”, xuất cửa sổ khai báo tham số, lúc ta click vào “Add” xuất cửa sổ - Multiplot graph: dùng để hiển thị đồ thị đa biến sau chạy chương trình ta thu đồ thị hiển thị hình 4-9: Hình 4-9: Kết mơ tối ưu hóa hệ đa biến 2x2 tách kênh dầu mỏ tháp chưng cất dâu thô Nhận xét: Qua việc mô tối ưu PID phần mềm Simulink Matlab ta nhận thấy thời gian đáp ứng nhanh (khoảng 60 giây so hình 3-19 100 giây), dao động không đáng kể giá trị đầu bám sát vào giá trị đặt Việc thay đổi thơng số đầu vào giá trị đầu đáp ứng 4.3.3 Khảo sát tìm tham số tối ưu hệ đa biến 3x3 tách kênh cho tháp chưng cất dầu thô Tương tự khảo sát tối ưu hệ đa biến 3x3 tách kênh cho tháp chư cất dầu thô mục 4.3.2 tính tốn ta thành lập sơ đồ điều khiển hệ đa biến 3x3 tách kênh dầu mỏ cho tháp chư cất dầu thô sau: - 107 - Hình 4-10: Mơ tối ưu hóa hệ đa biến 3x3 tách kênh cho tháp chư cất dầu thơ Hình 4-11: Kết mơ tối ưu hóa hệ đa biến 3x3 tách kênh dầu mỏ tháp chưng cất dâu thô Nhận xét: Qua việc mô tối ưu PID phần mềm Simulink Matlab ta nhận thấy thời gian đáp ứng nhanh (khoảng 50 giây so hình 3-19 120 giây), dao động vượt lố khơng cịn giá trị đầu bám sát vào giá trị đặt Việc thay đổi thơng số đầu vào giá trị đầu đáp ứng - 108 KẾT LUẬN Với phương pháp nghiên cứu dựa lý thuyết điều khiển tuyến tính ta đưa phương pháp nghiên cứu hệ thống thực tế đưa thơng số áp dụng trực tiếp vào hệ thống nhằm cải tạo hệ thống thực tế cách nhanh chóng có độ tin cậy cao Ứng dụng vào phương pháp tách kênh hệ đa biến đảm bảo việc loại bỏ ảnh hưởng tách động chéo đầu vào đầu Như cần hiệu chỉnh hay thay đổi thông số đầu vào cho ngõ vào đơn giản khơng cần hiệu chỉnh lại tồn hệ thống Tuy nhiên khâu tách kênh loại bỏ tương tác hồn tồn vịng điều khiển hệ thống trạng thái xác lập.Việc thực phức tạp ma trận mơ hình đa biến có bậc cao Cũng mà khối lượng tính tốn nhiều hơn, phức tạp thành lập mơ hình khơng chí xác hệ thống sinh giao động lớn xác lập Dựa vào công thức (3.13) (3.19) ta thấy có vấn đề cơng thức tính phần tử ma trận D có tượng nghịch đảo mơ hình, phần tử gij có đặc tính đáp ứng ngược, tức gij có điểm không nằm bên phải trục ảo, điểm cực lại trở thành điểm cực không ổn định khâu gij-1 Từ kết mơ q trình điều khiển tháp chưng cất cho thấy việc ứng dụng lý thuyết điều khiển tách kênh để thiết kế điều khiển đa biến cho hệ thống điều khiển tháp chưng cất khắc phục ảnh hưởng qua lại kênh Điều cho phép nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển tháp chưng cất, đối tượng đa biến phức tạp công nghiệp Trong điều khiển đơn biến khó làm điều Việc thiết kế thêm tách kênh làm giảm đáng kể ảnh hưởng lẫn kênh (như trên) Sau có tách kênh áp dụng phương pháp thiết kế điều khiển đơn biến PI,PID cho kênh riêng biệt phương pháp hiệu thường áp dụng nhiều thiết kế điều khiển đa biến Bộ bù tách kênh có tính chất khâu truyền thẳng nên khơng thể làm ổn định hệ thống không ổn định - 109 PHỤ LỤC Hình 3-14: Các điều khiển PID Hình 3-30a: Kết mơ q trình công nghệ hệ đa 3x3 biến tháp chưng cất thay đổi sản phẩn đỉnh - 110 - Hình 3-30b: Kết mơ q trình cơng nghệ hệ đa 3x3 biến tháp chưng cất thay đổi sản phẩn sườn Hình 3-30c: Kết mơ q trình cơng nghệ hệ đa 3x3 biến tháp chưng cất thay đổi sản phẩn đáy - 111 - Hình 3-32: Sơ đồ đóng gói rut gọn Khâu D(s) * Thực giải thuật toán phần mềm Matlab: g11 = tf(0.66, [0.67 1], 'IOdelay', 2.6); g12 = tf(-0.61, [8.64 1], 'IOdelay', 5.0); g13 = tf(-0.0049, [9.06 1], 'IOdelay', 5.0); g21 = tf( 11.1, [3.25 1], 'IOdelay', 6.5); g22 = tf(2.36, [5 1], 'IOdelay', 3.0); g23 = tf(-0.01, [7.09 1], 'IOdelay', 1.2); g31 = tf(-34.68, [8.15 1], 'IOdelay', 9.2); g32 = tf(46.2, [10.9 1], 'IOdelay', 9.4); g33 = tf([10.10 0.87], [73.13 22.69 1], 'IOdelay', 1.0); G = [g11 g12 g13 g21 g22 g23 g31 g32 g33]; G = setmpcsignals(G, 'MD', 2); pade(G,[],[],[0 0;0 0;0 0]) >Assuming unspecified input signals are manipulated variables Transfer function from input to output 0.66 #1: -0.67 s + - 112 - 11.1 #2: -3.25 s + -34.68 #3: -8.15 s + Transfer function from input to output -0.61 #1: -8.64 s + 2.36 #2: 5s+1 46.2 #3: -10.9 s + Transfer function from input to output -0.0049 #1: -9.06 s + -0.01 #2: -7.09 s + 10.1 s + 0.87 #3: 73.13 s^2 + 22.69 s + Input groups: Name Channels Measured Manipulated 1,3 Output groups: Name Channels Measured 1,2,3 - 113 - g11 = tf(0.66, [0.67 1]); g12 = tf(-0.61, [8.64 1]); g13 = tf(-0.0049, [9.06 1]); g21 = tf( 11.1, [3.25 1]); g22 = tf(2.36, [5 1]); g23 = tf(-0.01, [7.09 1]); g31 = tf(-34.68, [8.15 1]); g32 = tf(46.2, [10.9 1]); g33 = tf([10.10 0.87], [73.13 22.69 1]); G = [g11 g12 g13 g21 g22 g23 g31 g32 g33]; G = setmpcsignals(G, 'MD', 3); d31=(g21*g32-g31*g22)/(g22*g33-g23*g32); d21=(g31*g23-g21*g33)/(g22*g33-g23*g32); d32=(g12*g31-g32*g11)/(g33*g11-g13*g31); d12=(g13*g32-g12*g33)/(g33*g11-g13*g31); d23=(g13*g21-g23*g11)/ (g22*g11-g12*g21); d13=(g12*g23-g13*g22)/ (g22*g11-g12*g21); Transfer function d31: 6.724e008 s^7 + 7.229e008 s^6 + 3.222e008 s^5 + 7.694e007 s^4 + 1.059e007 s^3 + 8.379e005 s^2 + 3.507e004 s + 594.7 2.903e006 s^7 + 3.069e006 s^6 + 1.336e006 s^5 + 3.119e005 s^4 + 4.232e004 s^3 + 3342 s^2 + 142.2 s + 2.515 Transfer function d21: -1.807e008 s^8 - 1.969e008 s^7 - 9.109e007 s^6 - 2.338e007 s^5 - 3.643e006 s^4 - 3.529e005 s^3 - 2.074e004 s^2 - 675.6 s - 9.31 -2.762e007 s^8 + 3.36e007 s^7 + 1.716e007 s^6 + 4.81e006 s^5 + 8.099e005 s^4 + 8.389e004 s^3 + 5212 s^2 + 177.1 s + 2.515 Transfer function 32: -7.209e006 s^7 - 1.564e007 s^6 - 8.566e006 s^5 - 2.073e006 s^4 - 2.624e005 s^3 - 1.81e004 s^2 - 646 s - 9.337 2.488e005 s^7 + 5.266e005 s^6 + 2.713e005 s^5 + 6.437e004 s^4 + 8314 s^3 + 608.8 s^2 + 24.04 s + 0.4043 - 114 Transfer function 12: 1.684e006 s^8 + 3.842e006 s^7 + 2.411e006 s^6 + 7.118e005 s^5 + 1.175e005 s^4 + 1.156e004 s^3 + 678.1 s^2 + 22.01 s + 0.3043 3.019e007 s^8 + 2.783e007 s^7 + 1.076e007 s^6 + 2.292e006 s^5 + 2.963e005 s^4 + 2.394e004 s^3 + 1189 s^2 + 33.31 s + 0.4043 Transfer function 23: -6.023 s^6 - 44.81 s^5 - 78.66 s^4 - 44.33 s^3 - 10.77 s^2 - 1.18 s - 0.04779 -9290 s^6 + 2.702e004 s^5 + 2.611e004 s^4 + 1.111e004 s^3 + 2289 s^2 + 224.1 s + 8.329 Transfer function 13: 92.63 s^6 + 221.2 s^5 + 152.3 s^4 + 47.27 s^3 + 7.431 s^2 + 0.5778 s + 0.01766 -1.843e005 s^6 + 2.625e005 s^5 + 1.344e005 s^4 + 3.374e004 s^3 + 4491 s^2 + 305 s + 8.329 - 115 TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Văn Tân tác giả (2002), Giáo trình cảm biến cơng nghiệp mỏ dầu khí, NXB Khoa học kỹ thuật Đào Văn Tân, Giáo trình, Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ thuật Hoàng Minh Sơn (2002), Cơ sở lý thuyết điều khiển tự động trình, NXB Khoa học kỹ thuật Hoàng Minh Sơn (1996), Mạng truyền thơng cơng nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật Hồng Minh Sơn (2006), Hệ thống điều khiển phân tán, NXB Khoa học kỹ thuật Nguyễn Phùng Quang (2005), Matlab & Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động, NXB Khoa học kỹ thuật Tài liệu thiết kế kĩ thuật nhà máy lọc dầu Dung Quất: 8474L-011-SP-1511-10-E, 8474L-011-ML-001-A, 8474L-011-DW-1513-001-A, 8474L-011-DW-1513-101-A, 8474L-011-DW-1513-102-A Ahmad and A Wahid (2007), Application of model predictive control tuning strategy in multivariable control of distillation column-Universiti Teknologi Malaysia, Johor Control Systems Simulation Using Matlab and Simulink - University of California at Berkeley 10 C R Cutler and D L Ramaker, (1980), “Dynamic matrix control a computer control algorithm” Proceedings of the JACC 1980 San Francisco 11 Carlos A Smith & Armando B Corripio (1997), Principles and Practice of Automatic Process Control, John Wiley & Sons, Inc 12 Daniel R Lewin (2001), Process Control System Design, , Haifa, Israel 13 Huang et al (2003), A direct method for multi-loop PI/PID controller design 14 Gregory K McMillan, Process industrial instruments and controls handbook 15 Pontus Nordfeldt (2005), PID Control of TITO Systems – Lund University 16 Ogunnaike, et al., (1983), “Advanced Multivariable Control of a Pilot-Plant Distillation Column” AlChE Journal 17 Thomas J Monica, Cheng-Ching Yu, and William L Luyben (1988), “Improved Multiloop Single-Input/Single-Output (SISO) Controllers for Multivariable Processes” 18 Tain-Sou Tsay, Sequential Design Method for Multivariable Feedback Control Systems National Formosa University tstsay@nfu.edu.tw 19 P Albertos, A.Sala (2004), Multivariable Control Systems, Polytechnic University of Valencia 20 Jams G.speigjt (2002), Petroleum Refining Process, Marcel Dekker Inc ... hệ đa biến tách kênh đầu mỏ cho tháp chưng cất dầu thô 71 3.2.3.2 Mô hệ thống điều khiển tách kênh hệ đa biến tháp chưng cất nhà máy lọc dầu số 01 Dung Quất 74 -63.2.4 Điều khiển tách. .. chưng cất dầu mỏ nhà máy lọc dầu số 01 Dung Quất - Tách kênh toàn phần hệ đa biến 2x2 chế độ tĩnh động Tách kênh toàn phần hệ đa biến 3x3 chế độ tĩnh tháp chưng cất dầu thô nhà máy lọc dầu số 01 Dung. .. 3.2.1 Tách kênh hệ đa biến vào 66 3.2.2 Đưa vào hai phần tử tách kênh 67 3.2.3 Điều khiển tách kênh đa biến hệ 2x2 cho tháp chưng cất đầu thô nhà máy lọc dầu số 01 Dung Quất