CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG GIAO DIỆN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG KHÓI GIÓ
4.3. Thiết kế vòng điều chỉnh cho hệ thống khói gió
4.3.1. Điều khiển nhiệt độ gió cấp 1
a. Phân tích sơ đồ ềđi u khi n nhiể ệ ộ gió cất đ p 1
Gió cấp 1 là hỗn hợp của 2 luồng gió nóng (từ bộ sấy không khí) và gió lạnh (từ quạt gió FD), khi độ mở cánh hướng của các Damper gió nóng và gió lạnh thay đổi thì tỉ lệ gió nóng và gió lạnh trong hỗn hợp thay đổi, điều này dẫn tới nhiệt độ gió cấp 1 thay đổi. Vì vậy, điều khiển nhiệt độ gió cấp 1 đƣợc thực hiện thông qua điều chỉnh lưu lượng 2 luồng gió nóng và gió lạnh trên.
Hình 4.9: Sơ đồ điều khiển gió cấp 1
Hình 4.9 thể hiện sơ đồ điều khiển nhiệt độ gió cấp 1, đây là sơ đồ điều khiển phản hồi sử dụng tín hiệu feedforward về lưu lượng gió sơ cấp. Nhiệt độ của hỗn hợp gió nóng và gió lạnh đƣợc đo tại đầu vào của quạt gió sơ cấp, tín hiệu này đƣợc dùng làm tín hiệu phản hồi cho bộ điều chỉnh nhiệt độ. Đầu ra của bộ điều chỉnh nhiệt độ được đưa tới bộ tổng, tại đây nó được kết hợp với tín hiệu đón trước là % độ mở của cánh hướng quạt gió sơ cấp (qua đó cho ta lưu lượng gió sơ cấp). Tín
79
hiệu từ bộ tổng sẽ được lấy làm tín hiệu điều khiển cho cánh hướng quạt gió nóng.
Đầu ra của bộ điều chỉnh sẽ có một tín hiệu gửi tới bộ sai lệch. Tại bộ sai lệch, tín hiệu % độ mở cánh hướng quạt gió sơ cấp trừ đi tín hiệu % độ mở quạt gió nóng cho ta tín hiệu điều khiển quạt gió lạnh.
Tín hiệu đón trước về % độ mở quạt gió sơ cấp có tác dụng loại trừ sai lệch điều khiển giữa lưu lượng gió nóng và gió lạnh đồng thời nó còn làm giảm thời gian đáp ứng cũng như độ trễ điều khiển giữa 2 tín hiệu điều khiển cánh hướng gió nóng và gió lạnh. Điều đó có nghĩa là khi có sự thay đổi về lưu lượng gió cấp 1, bộ điều chỉnh nhiệt độ sẽ nhanh chóng đưa ra tín hiệu điều khiển để thay đổi lưu lượng gió nóng và gió lạnh đảm bảo nhiệt độ hỗn hợp gió đáp ứng yêu cầu hệ thống đặt ra.
b. Xây dựng chương trình mô phỏng
- Tìm hiểu về quá trình nhiệt xảy ra khi gió nóng trộn với gió lạnh :
Nhƣ ta đã biết hỗn hợp của gió nóng và gió lạnh đƣợc trộn theo một tỉ lệ nhất định để có lưu lượng và nhiệt độ thích hợp hỗn hợp gió này là gió cấp 1. Nhiệt độ - gió cấp 1 được điều chỉnh theo độ mở các cánh hướng quạt gió nóng và quạt gió lạnh, còn lưu lượng gió cấp 1 được điều chỉnh theo tải lò.
Nếu ta coi quá trình trao đổi nhiệt xảy ra tức thời, khi đó ta có thể xác định được nhiệt độ của hỗn hợp gió theo độ mở các cánh hướng quạt gió nóng và quạt gió lạnh nhƣ sau :
Ta có nhiệt năng của gió nóng tỏa ra khi giảm từ nhiệt độ ban đầu (tn) xuống nhiệt độ của hỗn hợp gió (thh) là :
Qn = mnC (tn - thh) (1) C: nhiệt dung riêng của gió
mn: khối lƣợng gió nóng. ới việc điều khiển bằng Damper thì m V n tỉ lệ với phần trăm độ mở van gió nóng (%Vn): mn = %Vn.mmax
Nhiệt năng của gió lạnh thu vào khi tăng từ nhiệt độ ban đầu (tl) đến nhiệt độ của hỗn hợp gió (thh) là:
Ql = mlC (thh - tl) (2) C: nhiệt dung riêng của gió
ml: khối lƣợng gió lạnh. Với việc điều khiển bằng Damper thì ml tỉ lệ với phần trăm độ mở van gió lạnh (%Vl): ml = %Vl.mmax
Do nhiệt năng gió nóng tỏa ra bằng nhiệt năng gió lạnh nhận đƣợc nên khi đặt (1) = (2), ta tìm đƣợc công thức xác định nhiệt độ của hỗn hợp gió sau khi trộn:
1 1 1 1
%
%. % . .
%V tV VVV t t
n n n
hh
- Tiến hành xây dựng vòng điều ch nh nhiỉ ệ ột đ gió cấp 1:
T ừ sơ đồ điều khi n 4.9 ể ở trên ta xây dựng vòng điều ch nh nhiỉ ệt độ gió cấp 1 trên phần mềm CS3000 nhƣ sau (DR0001 - FCS0101) :
80
Hình 4.10: Sơ đồ khối bộ điều khiển nhiệt độ gió cấp 1 Phân tích sơ đồ :
MLD103: khối đặ ảt t i b ng tay tằ ạo ta tín hiệu nhiệt độ (%) gió lạnh vào bộ tính toán BTT
MLD102: khối đặ ả ằt t i b ng tay tạo ra tín hiệu nhiệt độ (%) gió nóng vào bộ tính toán BTT
BOTRUYEN (PVI): truyền tín hiệu biến quá trình tính toán từ khối BTT đến b ộ điều khi n nhiể ệ ột đ TIC100
KHOITRE (LAG): t o s ạ ự trễ ề v thời gian trong quá trình truyền tín hiệu TIC100.MV từ ộ điề b u khi n t i khể ớ ối tính toán BTT. Sự ễ này xảy ra khi tín hiệ tr u đƣợc truyền đi trong các thiế ị đầt b u cu i hoố ặc trong các dây nối.Nh ờ có khối LAG này mà đáp ứng m m mề ại hơn
TIC100 (PID): là khối điều khi n nhiể ệt độ,khối này thực hi n vi c so s nh ệ ệ á giữa giá trị ủ c a biến quá trình PV và giá trị đặ t SV, t ừ đó đƣa ra giá trị điều khiển MV, tín hiệu điều khiển này đƣợc k t h p vế ợ ới độ m ở damper sơ cấp điều khi n ể cánh hướng gió nóng và gió lạnh
BTT (CALCU): khối tính toán, khối này thực hi n việ ệc mô phỏng quá trình trao đổi nhi t, nhệ ận tín hiệu % độ ở van gió nóng lạnh, tính toán nhiệt độ gió hỗ m n h p rợ ồi gửi biến quá trình PV đến b TIC100 ộ
Lập trình trong khối BTT : Program
if ( PID201.PV == 0 ) then BTT.CPV = MLD103.MV else
P01 = ( BTT.RV + PID201.PV ) /2 P02 = ( - BTT.RV + PID201.PV )/2
P03 = ( P01 * BTT.RV3 + P02 * BTT.RV4 ) / ( P01 + P02 )
81 BTT.CPV = P03
end if end Giải thích :
P01: % độ ở van cánh hướng gió nóng m P02: % độ ở van cánh hướng gió lạ m nh
PID201.PV: % độ ở damper sơ cấ m p (l y t ấ ừDR0002)
H s ệ ố “/2”: Để đả m b o tả ổng % độ ở van cánh hướng gió nóng và gió lạ m nh phải bằng % độ ở damper sơ cấ m p