4.2.1 Hệ thống điều khiển bao hơi
Hơi nước là môi chất truyền năng nượng, để đảm bảo hiệu suất biến đổi năng lượng được tốt cần phải quan tâm tới các thông số cơ bản của hơi nước là: lưu lượng hơi, nhiệt độ hơi và áp suất sinh hơi.
Áp suất hơi:
Áp suất hơi cũng là một thông số của hệ điều khiển, với mọi giá trị yêu cầu của tải thì áp suất hơi được điều chỉnh ở một giá trị ổn đinh.
Giữa áp suất hơi và lưu lượng hơi có mối quan hệ qua lại với nhau. Khi lưu lượng hơi tăng thì ngay lập tức áp suất hơi sẽ giảm do hơi từ bao hơi chưa cung cấp kịp cho sự thay đổi của yêu cầu hơi. Vì vậy sự thay đổi của áp suất hơi khi có yêu cầu thay đổi tải lò còn d ng làm tín hiệu tính toán yêu cầu nhiên liệu.
Khi áp suất ổn định chứng tỏ lượg hơi tiêu thụ và lượng hơi sinh ra cân bằng nhau. Áp suất hơi giảm tức là hơi tiêu thụ nhiều tăng lên, nên cần phải tăng thêm nhiêu liệu để tăng sản lượng hơi, còn khi áp suất hơi tăng lên thì quá trình xảy ra ngược lại,
Tóm lại nhiệt độ, lưu lượng và áp suất hơi quá nhiệt trước khi vào tuabin là các thông số quan trọng của hệ thống điều khiển hơi. Việc tối ưu hoá các giá trị
này như một giải pháp nâng cao hiệu suất của nhà máy và chất lượng điện phát ra.
Hệ thống điều khiển hơi có hai hệ điều khiển được phân ly: hệ điều khiển nhiệt độ và hệ điều khiển áp suất – lưu lượng.
Hệ điều khiển áp suất hơi: Đại lượng yêu cầu điều khiển ở đây là áp suất
hơi phải giữ không đổi với mọi giá trị tải yêu cầu, trong khi đó lưu lượng lại luôn thay đổi phụ thuộc vào công suất tải yêu cầu. Để thực hiện điều khiển được hai đại lượng đó thì phải điều khiển tới yêu cầu nhiên liệu.
4.2.2 Đối tượng điều khiển trong mô hình: Điều khiển áp suất
Phân tích bài toán điều khiển ổn định áp suất bao hơi:
Hình 4.1 Đối tượng trong điều khiển áp suất
- Đầu vào (tăng áp suất bao hơi): Lượng hơi cấp từ bình gia nhiệt, phụ thuộc vào mức nước bình gia nhiệt và nhiệt lượng cấp từ bộ gia nhiệt.
- Đầu ra (tiêu thụ áp suất làm giảm áp suất bao hơi):
oVan điều khiển CV03: Thay đổi góc mở tương ứng với thay đổi tải (van này có thể điều khiển, lập trình)
oVan điều khiển CV02: Cấp hơi nóng đến bộ gia nhiệt để gia nhiệt nước cấp.
oVan điều khiển bằng tay: Thay đổi góc mở bằng tay tương ứng với nhiễu tác động vào hệ thống.
Bao hơi
Van điều khiển (Thay đổi tải) Hơi nước cấp từ
bình gia nhiệt
Van điều khiển đưa hơi nóng đến bộ gia nhiệt nước cấp Van xa tay Bình gia nhiệt Bộ gia nhiệt
Như vậy ta có thể thấy được là tất cả các tham số trong quá trình điều khiển mô hình nhà máy nhiệt điện đều tác động đến áp suất bao hơi hay chính là công suất phát điện của nhà máy nhiệt điện (trên thực tế).
4.2.3 Tìm hiểu hệ thống điều khiển lưu lượng.
Hình 4.2: Những đối tượng trong bài điều khiển mức
Các thiết bị tham gia trong quá trình điều khiển:
-Các thiết bị cảm biến mức: Cảm biến siêu âm, cảm biến chênh áp,… phản hồi mức nước thực tế trong bình.
-Các thiết bị cấp nước vào bình: Bơm nước (P01, P02)
Phân tích bài toán ổn định lưu lượng cấp nước:
Ổn định lưu lượng:
-Điều khiển duy nhất biến tần để điều khiển bơm 01
-Tín hiệu phản hồi: Cảm biến lưu lượng thực tế cấp nước vào bình nước cấp.
Cấu trúc điều khiển lưu lượng:
Ổn định lưu lượng là quá trình ổn đinh lưu lượng nước cấp vào bình nước cấp TK01 nhằm đảm bảo đủ nước cấp vào bình gia nhiệt. Để ổn định lưu lượng ta điều khiển tốc độ bơm BP01 thông qua biến tần theo giá trị lưu lượng đặt trước.
Bình nước cấp
Bình gia nhiệt
CB mức
CB mức
Cấu trúc vòng điều khiển:
Cảm biết lưu lượng PID PvL eF SL Pump_01
Hình 4.3 Cấu trúc vòng điều khiển
4.3. Tiến hành thí nghiệm:
Như phần 4.1 đã có nhận xét về hệ điều khiển lưu lượng nó gần giống 1 kênh điều khiển trong tháp chưng cất cồn mà luận văn đã nghiên cứu tính toán và khảo sát. Vậy trong phần này tiến hành kiểm nghiệm mô phỏng để so sánh với phần lý thuyết đã thực hiện ở trên.
4.3.1 Trình tự tiến hành thí nghiệm khi xét sự ảnh hưởng của bộ tham số KP, KI, KD số KP, KI, KD
* Cài đặt thông số và vận hành hệ thống
Trên màn hình giám sát:
Bật bơm 01:
Click trái chuột vào biểu tượng bơm 1 Bảng điều khiển bơm 01 hiện ra như sau:
Hình 4.4 Bảng điều khiển bơm 1
Chế độ bằng tay Chế độ tự động Tắt bơm Bật bơm Click
Chọn chế độ: Bằng tay rồi bật bơm, sau đó chuyển sang chế độ tự động.
Bật khung điều khiển Cascade mức bình cấp: Click trái chuột vào biểu tượng
khung hiển thị số dưới bơm 01.
Bảng điều khiển Cascade xuất hiện như sau:
Hình 4.5 Bảng điều khiển Cascade
Click Chế độ thường Chế độ mở rộng Chế độ bằng tay Chế độ tự động Bộ tham số PID vòng ngoài Bộ tham số PID vòng trong Click chọn chế độ mở rộng Chọn vòng điều khiển là vòng ngoài Chọn vòng điều khiển là vòng trong Tap hiển thị đồ thị của các tham số điều khiển PID: Pv,
* Thay đổi thông số quá trình và quan sát kết quả.
Tham khảo hoạt động với bộ tham số PID như sau:
Hình 4.6 Khảo sát hoạt động với bộ tham số PI
4.3.2 Kết quả thực hiện mô phỏng
Khi tiến hành d ng mô hình thí nghiệm để mô phỏng với các thông số PID đã cho ta thấy được đường đặc tính điều khiển lưu lượng và cho ta thấy quá trình đóng mở van áp suất như sau:
* Các bảng điều khiển
Hình 4.7 Bảng điều khiển chính
Hình 4.9 Các thông số PID
Hình 4.11 Đặc tính khi điều khiển lưu lượng
4.3.3 Nhận xét dánh giá
Mặc d chưa phải là thiết bị thí nghiệm chưng cất. Nhưng thông qua hệ thống thiết bị của thí nghiệm, sơ đồ cấu trúc điều khiển, quá trình thí nghiệm, thay đổi thông số bộ điều khiển và kết quả nhận dạng đường cong mô phỏng hoàn toàn tương tự giống đường cong của đỉnh hoặc của đáy tháp chưng cất.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận.
Với đề tài “ Nghiên cứu khảo sát tính toán tháp chưng cất trong dây chuyền sản xuất cồn, rượu ở Phú Thọ”. Bản luận văn đã được trình bày đầy đủ nội dung và được viết thành 4 chương kèm theo phần mở đầu và kết luận kiến nghị. Nội dung của bản luận văn đã chứa đựng đầy đủ các yêu cầu của mục tiêu đề tài cũng như mục tiêu nghiên cứu. Những kết quả này được thể hiện cụ thể như sau:
-Trên cơ sở nghiên cứu tháp chưng cất cồn trong nhà máy sản xuất Ethanol ở Phú Thọ và vận dụng lý thuyết điều khiển quá trình đã xây dựng được mô hình toán học của tháp chưng cất cồn. Giúp cho việc khảo sát tính toán hệ điều khiển này.
- Ứng dụng lý thuyết điều khiển tách kênh để nâng cao chất lượng hệ điều khiển của tháp chưng cất. Sau khi mô phỏng đã cho ta thấy việc tách kênh tốt hơn hẳn khi không có tách kênh.
-Đã thí nghiệm thành công hệ điều khiển lưu lượng trong mô hình điều khiển quá trình nhà máy nhiệt điện ở phòng thí nghiệm Điện – Điện tử của Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên đã giúp cho việc kiểm chứng, so sánh đánh giá với lý thuyết.
Với các kết quả trên có thể khẳng định luận văn đã hoàn thành tốt nội dung của đề tài. Và đề tài vừa có tính lý thuyết và tính thực nghiệm.
Tuy vậy sự hạn chế của luận văn chỉ nghiên cứu mô phỏng tương tự tháp chưng cất chứ không phải là một tháp chưng cất cụ thể vì vậy chưa đánh giá được cụ thể chất lượng của tháp khi tính toán.
2. Kiến nghị.
Để hoàn thiện được đề tài này thì cần phải tiếp tục nghiên cứu và thí nghiệm trên một mô hình cụ thể của tháp chưng cất cồn. Từ đó ứng dụng vào sản xuất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Cơ sở điều khiển quá trình – Hoàng Minh Sơn.
2. Hệ thống điều khiển quá trình Phan Chí Chính - NXB KHKT - 2010 3. Lý thuyết điều khiển tự động – Phạm Công Ngô
( nhà xuất bản khoa học kỹ thuật).
4. Lý thuyết điều khiển tuyến tính – Nguyễn Doãn Phước ( Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật).
5. Một số tài liệu, sơ đồ trong các nhà máy.
6. Đồ án tốt nghiệp - Đào Văn Tiệp - K34KSCLC07I -TĐH- 2012
Tiếng Anh
7. Centum CS3000 Engineering course.
8. Yokogawa Electric corporation Centum CS3000 manuals. 9. Online Manua l Yokogawa.
Các trang wed
10. http:/ www. Yokogawa.com 11. http:/ www.ABB.com