2. Xây dựng mô hình toán và mô phỏng bằng Matlab Simulink đối tượng điều
2.2 Khảo sát mô hình đối tượng Gas Heater bằng Matlab Simulink
2.2.1 Các hàm chuyển đổi trên Matlab Simulink:
- Hàm đối tượng van điều khiển: là một khâu quán tính bậc nhất, đối với một van
điều khiển lưu lượng dòng khí cho buồng đốt có hàm đặc tính là Kv như sau: Kv = 1 05 . 0 1 + s ;
- Hàm nhiên liệu khí fuel gas sau van điều khiển đi vào buồng đốt có đặt tính là khâu quán tính bật nhất Kf như sau:
Kf = 1 4 . 0 1 + s ;
- Hàm đặc trưng của thiết bị cảm biến nhiệt độ Thermal couple có đặt tính là một khâu quán tính bật nhất Kd như sau:
Kd = 1 5 . 2 1 + s ;
2.2.3 Các đường đặc tuyến từ mô hình khảo sát của matlab Simulink:
Từ mô hình trên, với nhiệt độ setpoint Tsp là 40oC và thông số Kp , Ki của bộđiều khiển PI ứng với điểm cực P3.
a) Các đường đặc tuyến ứng với hệ số tải là 1, khi đó lưu lượng dòng khí công nghệở
mức vận hành trung bình
- Đặc tuyến độ mởđáp ứng của Van điều khiển lưu lượng Fuel Gas Heater (Hình 4.11):
Hình 4.11: Đặc tuyến độ mở đáp ứng của Van điều khiển lưu lượng dòng Fuel gas
Hình 4.12: Đặc tuyến nhiệt độ khí đầu ra của Gas Heater với hệ số tải là 1
b) Các đường đặc tuyến ứng với hệ số tải là 0.8, khi đó nhiệt độđầu ra của khí công nghệ sẽ giảm đi do lưu lượng dòng khí công nghệ tăng lên 20%.
- Đặc tuyến độ mởđáp ứng của Van điều khiển lưu lượng Fuel Gas Heater (Hình 4.13):
- Đường đặc tuyến nhiệt độ khí đầu ra của Gas Heater (Hình 4.14) :
Hình 4.14: Đặc tuyến nhiệt độ khí đầu ra của Gas Heater với hệ số tải là 0.8
c) Nhận xét về các đặc tuyến đáp ứng của Van điều khiển lưu lượng dòng Fuel Gas vào buồng đốt Gas Heater khi có sự thay đổi lưu lượng dòng khí công nghệ.
- Khi ứng với hệ số tải là 1 (Hình 4.11), lưu lượng của dòng khí công nghệ ở
mức vận hành trung bình đường đặc tuyến đáp ứng của Van điều khiển lưu lượng dòng Fuel Gas vào buồng đốt mở rất nhanh độ mở của van tăng gần như một đường thẳng tuyến tính trong khoảng 125 giây đầu với hệ số góc là …., sau đó độ mở của van được
điều chỉnh tăng chậm lại đến khoảng 200 giây, sau đó bắt đầu được điều chỉnh giảm, quá trình điều chỉnh giảm lúc đầu bằng với so với quá trình điều chỉnh tăng ở giai đoạn sau (từ sau 125 giây) đến khoảng 275 giây thì có sự điều chỉnh giảm chậm hơn quá trình giảm lúc đầu và sau đó giảm đến khoảng 375 giây thì độ mở của van được giữ
nguyên đến khoảng 435 giây thì bắt đầu quá trình điều khiển van tăng trở lại đến khoảng 565 giây thì đạt giá trịổn định đáp ứng giá trị nhiệt độ setpoint đầu ra của Gas Heater . Ở quá trình điều chỉnh tăng độ mở của van giai đoạn từ 435 giây Æ 565 giây
là rất chậm, và độ mở của van thay đổi trong khoảng thời gian này là rất nhỏ chỉ tăng khoảng 2% output.
- Đường đặc tuyến nhiệt độ khí công nghệ đo đầu ra của Gas Heater gần giống với đường đặc tuyến của van điều khiển, ban đầu sau thời gian trể của hệ thống Gas Heater (41,25 giây). Nhiệt độ khí công nghệ bắt đầu tăng rất nhanh trong khoảng thời gian từ giây thứ 50 Æ giây 225 (tương ứng với độ mở của van nhanh giai đoạn đầu đến giây thứ 125), sau đó nhiệt độ khí tăng chậm lại cho đến giây thứ 315 thì không tăng nữa (tương ứng với độ mở của van từ giây 125 Æ200). Nhiệt độ khí lúc này đã vượt quá giá trị nhiệt độ Tsp khoảng 10% (44oC) và giữ tại giá trị này (trong khoảng 20 giây)
đến giây thứ 340 thì bắt đầu giảm đến giây thứ 475 thì giảm về giá trị Tsp và tiếp tục giảm rất chậm xuống dưới nhiệt độ setpoint khoảng 2,5% (1oC) thì không giảm nữa và giữ tại giá trị trong khoảng thời gian 70 giây, đến giây thứ 580 thì nhiệt độ khí bắt đầu tăng lại rất chậm đến giây thứ 625 thì về lại giá trị Tsp và ổn định quanh giá trị nhiệt độ
setpoint này.
Như vậy, ta nhận thấy quá trình gia nhiệt của Gas Heater có quán tính rất lớn thể
hiện rất rõ từđặc tuyến đáp ứng của độ mở van điều khiển lưu lượng dòng Fuel Gas và
Hình 4.15: Đặc tuyến của Van điều khiển và đặc tuyến đáp ứng của nhiệt độ khí gia nhịêt đầu khi hệ số tải là 0.8 (lưu lượng khí tăng 0%).