Luận Văn Phương pháp tổng hợp bộ điều khiển nước bao hơi trong nhà máy nhiệt điện

LỜI NÓI ĐẦU

Với nhu cầu nâng cao chất lượng điều khiển quá trình công nghệ, các hệ điều khiển nhiều vòng được áp dụng rộng rãi. Chất lượng điều chỉnh của hệ nhiều vòng đã đem đến kết quả rất khả quan trong điều chỉnh công nghiệp đặc biệt là trong các quá trình nhiệt, khi đối tượng điều khiển có quán tính lớn và chịu ảnh hưởng mạnh của tác động nhiễu. Từ khi kỹ thuật vi xử lý và điều khiển số ra đời người ta càng quan tâm nhiều hơn đến việc tổng hợp hệ thống điều khiển số nhiều vòng, song vì tính phức tạp của đối tượng (nhất là đối tượng nhiệt) cho nên lời giải nhận được của hệ thống không đem lại kết quả mong muốn hoặc kết quả không tối ưu do đó khi đặt tham số hệ thống người ta phần lớn dựa trên kinh nghiệm là chính. Trong bối cảnh đó quan điểm tổng hợp cấu trúc bền vững cao [1] ra đời là cơ sở lý luận để tổng hợp hệ thống điều chỉnh liên tục. Theo phương pháp này cho phép thiết kế bộ điều chỉnh có độ ổn định rất cao, sai số điều chỉnh nhỏ, quá trình quá độ đảm bảo hệ số tắt cao trong trường hợp đối tượng có sự thay đổi. Đối với bộ điều chỉnh số, chúng ta cũng có thể áp dụng được quan điểm trên, song chúng ta cần phát triển một số vấn đề cho phù hợp với đặc điểm của bộ điều khiển số.
Xuất phát từ thực tế quá trình điều khiển mức nước bao hơi của nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 không tốt. Biên độ dao động lớn, thời gian điều chỉnh kéo dài nhất là khi có sự thay đổi về phụ tải. Độ quá điều chỉnh lớn dẫn đến mức nước bao hơi vượt ngoài khoảng cho phép, do đó hệ thống bảo vệ tác động có khi phải dừng cả tổ máy đem lại thiệt hại lớn về kinh tế. Mặt khác thời gian điều chỉnh kéo dài làm hư hỏng thiết bị. Một trong những nguyên nhân chính đó là quá trình hiệu chỉnh tham số điều chỉnh không tốt. Hệ thống hiệu chỉnh mức nước bao hơi ở nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2 sử dụng phương pháp truyền thống mà chủ yếu sử dụng phương pháp Ziegle – Nichols có đôi chỗ sử dụng thuật toán thích nghi nhưng kết quả mức nước vẫn dao động lớn. Trong đồ án này sẽ trình bày phương pháp phân tích và tổng hợp hệ thống điều khiển số mức nước trong nhà máy nhịêt điện, cụ thể chọn nhà máy nhiệt điện Phả Lại 2. Phương pháp này, dựa trên quan điểm tổng hợp bền vững tối ưu chất lượng cao. Đề tài “Phương pháp tổng hợp bộ điều khiển nước bao hơi trong nhà máy nhiệt điện” giải quyết những vấn đề sau:

- Chương 1: Tổng quan về phương pháp điều chỉnh.
- Chương 2: Phương pháp hiệu chỉnh hệ thống đang làm việc.
- Chương 3: Tổng hợp bộ điều chỉnh.
- Chương 4: Thí nghiệm trên mô hình vật lý.


MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH. 3
1.1. ĐIỀU CHỈNH MỨC VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH. 3
1.1.1 Vai trò và nhiệm vụ của hệ thống tự động điều chỉnh cấp nước lò hơi. 3
1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến sự thay đổi mức nước bao hơi. 4
1.1.3. Các sơ đồ tự động điều chỉnh mức nước bao hơi. 8
1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG VỚI ĐỐI TƯỢNG KHÔNG CÓ TỰ CÂN BẰNG. 16
1.2.1. Tổng hợp và thiết kế theo phương pháp thứ nhất của Ziegler–Nichols. 16
1.2.2. Tổng hợp, thiết kế theo phương pháp Chien–Hrones–Reswick– Kuhn. 17
1.2.3. Tổng hợp và thiết kế theo phương pháp Reinisch. 17
1.3. TỔNG QUAN SƠ LƯỢC VỀ PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH BỀN VỮNG. 20
1.3.1 Cấu trúc chất lượng cao. 20
1.3.2. Cấu trúc bền vững cao. 22
1.3.3. Cấu trúc bền vững chất lượng cao. 22
1.3.5. Tham số tối ưu của bộ điều chỉnh bền vững cao. 24
CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP HIỆU CHỈNH HỆ THỐNG ĐANG LÀM VIỆC 31
2.1. PHƯƠNG PHÁP NHẬN DẠNG MÔ HÌNH ĐỐI TƯỢNG ĐANG LÀM VIỆC. 31
2.1.1 Đặt bài toán nhận dạng hệ nhiều tầng. 32
2.1.2 Xác định ảnh của tín hiệu hàm thời gian. 34
2.1.3 Xác định hàm truyền của đối tượng. 35
2.1.4 Sai số mô hình hóa và mô hình bất định. 36
2.2. NHẬN DẠNG ĐỐI TƯỢNG THEO SỐ LIỆU VẬN HÀNH BÌNH THƯỜNG TẠI NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN PHẢ LẠI 2. 39
2.2.1. Khái quát chung về sơ đồ điều khiển mức nước bao hơi của nhà máy. 39
2.2.1. Nhận dạng đối tượng. 40

CHƯƠNG 3: TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN 46
3.1. PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN SỐ CHO HỆ HAI VÒNG. 46
3.2. TỔNG HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN MỨC NƯỚC BAO HƠI CỦA NHÀ MÁY ĐIỆN PHẢ LẠI 2 52
3.2.1. Bộ điều chỉnh vòng trong R2(z). 53
3.2.2. Bộ điều chỉnh vòng ngoài R1(z). 54
3.3. TỔNG HỢP BỘ KHỬ NHIỄU. 59
3.4. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ. 61
CHƯƠNG 4: THÍ NGHIỆM TRÊN MÔHÌNH VẬT LÝ 62
4.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÔ HÌNH VẬT LÝ. 62
4.2. CÁC PHẦN TỬ CƠ BẢN TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU CHỈNH MỨC NƯỚC 65
4.2.1. Bộ điều chỉnh khả lập trình PLC. 65
4.2.2. Van điều chỉnh điện. 78
4.3. TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC TRÊN MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM 80
4.3.1. Nhận dạng đối tượng mức trong mô hình thí nghiệm. 80
KẾT LUẬN 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92