Download miễn phí Xây dựng giao diện và mô hình hóa mô phỏng hệ điều khiển khói gió nhà máy nhiệt điện Na Dương
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG 1: NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN NA DƯƠNG
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY 1
1.1.1. Giới thiệu về nhà máy 1
1.1.2. Thông số kĩ thuật nhà máy 1
1.2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT NHIỆT ĐIỆN 8
1.3. LÒ HƠI TẦNG SÔI TUẦN HOÀN 11
1.3.1. Giới thiệu về lò hơi 11
1.3.2. Phân loại lò hơi 12
1.3.3. Hệ thống lò hơi tầng sôi tuân hoàn 14
CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
2.1. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN PHÂN TÁN 23
2.1.1. Các hệ thống điều khiển 23
2.1.2. Cấu trúc hệ thống điều khiển phân tán 25
2.1.3. Chức năng của hệ DCS 28
2.2. HỆ THỐNG DCS CS 3000 CỦA YOKOGAWA 28
2.2.1. Cấp quản lý nhà máy 28
2.2.2. Cấp giám sát - chỉ huy 29
2.2.3. Cấp điều khiển 30
2.2.4. Hệ thống mạng của CS 3000 31
CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG
3.1. ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH 33
3.1.1. Điều khiển quá trình 33
3.1.2. Các đặc trưng của quá trình 34
3.1.3. Phương pháp nhận dạng đối tượng 37
3.2. SÁCH LƯỢC ĐIỀU CHỈNH 40
3.2.1. Khái niệm về sách lược điều chỉnh 40
3.2.2. Điều khiển phản hồi – Feedback 40
3.2.3. Điều khiển truyền thẳng – Feedforward 42
3.2.4. Điều khiển tầng – Cascade 44
3.3. PHƯƠNG PHÁP CHỈNH ĐỊNH 47
3.3.1. Phương pháp đáp ứng bậc thang 48
3.3.2. Phương pháp dựa trên đặc tính dao động tới hạn 49
3.4. CÔNG CỤ THỰC HIỆN – PHẦN MỀM CS 3000 50
3.4.1. Phần mềm Graphics Builder 50
3.4.2. Phần mềm Control Drawing 51
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG GIAO DIỆN VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG KHÓI GIÓ
4.1. CÁC VÒNG ĐIỀU CHỈNH TRONG HỆ THỐNG KHÓI GIÓ 58
4.1.1. Hệ thống khói gió 58
4.1.2. Vòng điều chỉnh gió chính (Air Master) 59
4.1.3. Điều chỉnh gió sơ cấp 60
4.1.4. Điều chỉnh gió thứ cấp 62
4.1.5. Điều chỉnh áp suất buồng đốt 66
4.2. XÂY DỰNG GIAO DIỆN ĐỒ HỌA 67
4.3. LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG 68
4.3.1. Các quy ước 68
4.3.2. Vòng điều chỉnh áp suất gió sơ cấp tại đầu ra của bộ sấy 68
4.3.3. Vòng điều khiển lưu lượng gió sơ cấp đưa vào Winbox 69
4.3.4. Vòng điều chỉnh áp suất gió thứ cấp tại đầu ra của bộ sấy 69
4.3.5. Vòng điều khiển lưu lượng gió thứ cấp cấp vào lò 69
4.3.6. Vòng điều chỉnh gió chính (Air Master) 69
4.3.7. Vòng điều chỉnh áp suất buồng đốt 69
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền công nghiệp, nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng, kéo theo tình trạng thiếu điện ngày càng trầm trọng. Với những ưu điểm về nguồn nguyên liệu sẵn có, về thời gian xây dựng nhanh, hàng loạt các nhà máy nhiệt điện đã được xây dựng trong những năm gần đây. Các nhà máy này sử dụng các nguồn nguyên liệu đa dạng như: than, khí gas,
Hiện nay, trong các nhà máy nhiệt điện, mức độ tự động hóa ngày càng được nâng cao. Với việc sử dụng hệ DCS điều khiển cho nhà máy điện, có thể chỉ cần hơn 10 người cho một ca vận hành nhà máy. Các quá trình có thể được giám sát và điều khiển hoàn toàn từ xa tại phòng điều khiển trung tâm. Xuất phát từ thực tế đó, sau thời gian thực tập tại nhà máy Nhiệt điện Na Dương, được tiếp xúc, tìm hiểu quy trình sản xuất nhiệt điện, các quá trình công nghệ và hệ thống điều khiển DCS, em đã xin tiến hành thiết kế đồ án tốt nghiệp với đề tài : “Xây dựng giao diện và mô hình hóa mô phỏng hệ điều khiển khói gió nhà máy nhiệt điện Na Dương”. Mục đích của đồ án là xây dựng công cụ đào tạo cho các kĩ sư làm việc trong nhà máy nhiệt điện, giúp quá trình đào tạo được rút ngắn. Các kĩ sư nhà máy có điều kiện thực tập điều khiển các quá trình công nghệ ngay trên phần mềm của hệ thống điều khiển nhà máy, giảm bớt bỡ ngỡ khi đi vào làm việc với hệ thống thực. Với mục đích đó, đồ án được thực hiện bao gồm các nội dung sau:
- Giới thiệu về nhà máy nhiệt điện Na Dương và công nghệ lò hơi tầng sôi tuần hoàn sử dụng tại nhà máy.
- Hệ thống điều khiển nhà máy.
- Phương pháp mô phỏng.
- Xây dựng giao diện và mô phỏng hệ thống khói gió.
Trong thời gian thiết kế đồ án, em đã được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo PGS.TS. Bùi Quốc Khánh - Giám đốc trung tâm Hitech, KS. Phạm Hồng Sơn – Cán bộ nghiên cứu và các anh chị làm việc tại trung tâm Hitech. Em xin gửi lời Thank sâu sắc tới thầy cùng các anh chị ở trung tâm. Do kinh nghiệm hạn chế, giới hạn về mặt thời gian và kiến thức, đồ án này chắc chắn còn nhiều thiếu thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo để đồ án của em được hoàn thiện hơn.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
khỏi bình, dựa vào giá trị đó để điều chỉnh lưu lượng nước làm mát cấp vào hệ thống.Trong hệ thống này: Đại lượng cần điều khiển (CV) là nhiệt độ của dầu ra khỏi bình, đại lượng điều khiển (MV) là lưu lượng nước làm mát cấp vào hệ thống. Đại lượng nhiễu là lưu lượng dầu ấm cấp vào bình.
Các đặc trưng của quá trình
Thời gian trễ vận chuyển – Dead Time
Thời gian trễ vận chuyển là một đặc tính của một hệ vật lý, đặc tính này làm tín hiệu ra của hệ chậm so với tín hiệu vào một khoảng thời gian.
Thời gian trễ vận chuyển xảy ra khi trong hệ có sự vận chuyển vật chất hay năng lượng. Thời gian trễ không phụ thuộc vào tín hiệu tác động, chỉ phụ thuộc vào đặc tính vật lý của hệ là quãng đường vận chuyển và tốc độ vận chuyển.
Xét về góc độ điều khiển, thời gian trễ vận chuyển không làm thay đổi hệ số khuyếch đại của quá trình mà làm dịch pha giữa tín hiệu ra và tín hiệu vào.
Xét hệ thống cấp than vào buồng đốt trong nhà máy nhiệt điện: Hệ thống gồm một xilô chứa than, một băng tải vận chuyển than đến các vít cấp than và hệ thống cân định lượng đặt ở cuối băng tải. Lượng than cấp vào lò được điều chỉnh bởi tốc độ của van quay đặt dưới xilô. Hiện tượng trễ vận chuyển có thể nhận thấy khi hệ thống điều khiển nhà máy ra quyết định tăng lượng than cấp vào lò. Tuy nhiên, sau một thời gian nhất định hệ thống cân định lượng mới nhận biết được có sự thay đổi đó.
Hình 3.2: Đồ thị mô tả thời gian trễ vận chuyển
Hình 3.3: Quá trình xảy ra thời gian trễ vận chuyển
Yếu tố dung tích – Capacity
Yếu tố dung tích là đặc điểm của một hệ vật lý có khả năng tích trữ vật chất, năng lượng. Yếu tố dung tích xuất hiện dưới rất nhiều hình thức: đối với hệ thống điều khiển có đối tượng là chất lỏng, yếu tố dung tích thể hiện ở các bình chứa; khi đối tượng là các phần tử điện, yếu tố dung tích thể hiện ở các tụ điện; đối với các hệ cơ khí, yếu tố dung tích thể hiện ở yếu tố quán tính.
Hình 3.4: Hệ có yếu tố dung tích
Xét một bình chứa nước có lưu lượng nước chảy vào được điều chỉnh bằng van tay, nước trong bình được bơm ra ngoài nhờ một bơm có tốc độ không đổi. Do đó, lưu lượng nước vào bình có thể thay đổi được, lưu lượng nước ra khỏi bình luôn luôn không đổi. Giả sử tại thời điểm nào đó bình đang ở trạng thái ổn định, sau đó ta điều chỉnh độ mở của van một lượng, mức nước trong bình sẽ tăng lên cho đến khi tràn bình hay có thể cạn hết nước.
Hình 3.5: Đáp ứng của hệ có yếu tố dung tích
Đặc tính tự điều chỉnh – Self regulation
Khả năng tự điều chỉnh là đặc tính tự ổn định của hệ. Khi tín hiệu vào thay đổi tín hiệu ra cũng sẽ thay đổi nhưng sẽ ổn định ở mức mới. Khi bỏ bơm ở ví dụ về yếu tố dung tích, để nước tự chảy, ta sẽ được hệ có đặc tính tự điều chỉnh. Về mặt điều khiển, quá trình có đặc tính tự điều chỉnh có hàm truyền là khâu trễ bậc một (First order lag).
Hình 3.6: Đáp ứng của hệ tự điều chỉnh
(Self-regulation)
Phương pháp nhận dạng đối tượng
Nhận dạng hệ thống hay mô hình hóa thực nghiệm là phương pháp xây dựng mô hình toán học của hệ thống trên cơ sở các số liệu vào ra thực tế. Mô hình toán học đó phải biểu diễn được các đặc tính động và đặc tính quá độ của hệ thống từ đáp ứng của nó với một tính hiệu đầu vào xác định (Ví dụ: hàm bậc thang, tín hiệu xung, …)
Các phương pháp nhận dạng đối tượng
Phương pháp đường cong đáp ứng
Phương pháp được thực hiện trực tiếp trên đồ thị đáp ứng quá độ của đối tượng. Phương pháp này được áp dụng cho các quá trình có đáp ứng dạng chữ S (Các khâu quán tính có trễ). hay có đường cong tốc độ đáp ứng bậc thang hình chữ S (Các khâu quán tính có chứa thành phần tích phân). Có thể thấy phương pháp này áp dụng cho hầu hết các quá trình trong sản xuất công nghiệp, như: đáp ứng về nhiệt độ, đáp ứng về mức, đáp ứng về áp suất,…
Ưu điểm của phương pháp là trực quan, đơn giản trong quá trình thực hiện với các công cụ đồ họa trên máy vi tính.
Nhược điểm của phương pháp là ở mức độ chính xác của mô hình thu được bởi : Phương pháp thường sử dụng các mô hình đơn giản có bậc thấp để xấp xỉ và không giải quyết được vấn đề nhiễu.
Nước làm mát
Vận tốc nước
Đo nhiệt độ
Nước nóng
(Ra)
Hình 3.7: Quá trình đun nước
Ví dụ về quá trình điều khiển nhiệt độ của nước
Nhiệt độ
Thời gian
Hình 3.8: Đáp ứng quá trình đun nước
Đặc tính của quá trình thu được như sau:
Phương pháp dựa trên đáp ứng tần số
Phương pháp này phục vụ cho các phương pháp điều khiển trực tiếp trên miền tần số, ước lượng gián tiếp mô hình liên tục từ các số liệu thực nghiệm. Đặc tính đáp ứng tần số của quá trình được xác định tại những tần số quan tâm, thông qua việc thực nghiệm trực tiếp với tín hiệu kích thích hình sin hay các tín hiệu phù hợp khác. Phương pháp này trong thực tế ít khi được sử dụng.
Phương pháp bình phương tối thiểu
Phương pháp được áp dụng cho các quá trình phức tạp, những quá trình đòi hỏi cao về mặt chất lượng điều khiển. Thực chất, bài toán nhận dạng được đưa về bài toán tối ưu với hàm mục tiêu cần cực tiểu hóa là tổng bình phương sai lệch giữa các số liệu thực tế quan sát được và các giá trị tính toán ước lượng (Với một hệ số trọng lượng nào đó).
Ưu điểm của phương pháp là độ chính xác của mô hình thu được so với đối tượng thực. Phương pháp áp dụng được cho cả hệ tuyến tính, phi tuyến, điều khiển trên miền thời gian và miền tần số.
Nhược điểm của phương pháp là cần biết trước về bậc của mô hình (Bao gồm cả bậc tử số và mẫu số), khối lượng tính toán của phương pháp lớn, sử dụng thuật toán phức tạp, …
Do mục đích của đồ án và đặc điểm của quá trình công nghệ trong nhà máy hầu hết là dao động nhanh tắt dần, có thể xấp xỉ được với mô hình có đáp ứng dạng chữ S, nên đồ án lựa chọn phương án nhận dạng đối tượng là phương pháp đường cong đáp ứng.
Phương pháp đường cong đáp ứng
Hầu hết các quá trình cần điều khiển trong nhà máy điều có đặc tính dạng chữ S, mô hình sử đáp ứng tốt nhất cho các quá trình này là các mô hình bậc cao. Tuy nhiên, các mô hình bậc cao sẽ gây khó khăn trong việc thiết kế hệ thống điều khiển, do đó, để đơn giản hóa ta sẽ xấp xỉ các quá trình với một khâu quán tính bậc nhất có trễ. Mô hình của một khâu quán tính bậc nhất có trễ có hàm truyền như sau:
Trong đó: k – Hệ số khuyếch đại của đối tượng
Ti – Hằng số thời gian
q – Thời gian trễ
Do vậy, bài toán nhận dạng đối tượng ở đây là xác định các hệ số k, Ti, q ở trên cho các quá trình của nhà máy.
Các phương pháp để xác định các hệ số của mô hình quá trình bao gồm
Phương pháp kẻ tiếp tuyến.
Phương pháp hai điểm quy chiếu.
Phương pháp diện tích.
Ở đây, ta chọn phương pháp kẻ tiếp tuyến
Phương pháp được th...