Thạc Sĩ ứng dụng điều khiển quá trình nhằm khống chế nồng độ khí thải (co) trong môi trường

MỞ ĐẦU
Ngày nay khi các ngành công nghiệp phát triển mạnh mẽ thì kèm theo
những lợi ích mà nó mang lại chính là sự ô nhiễm môi trường, các nhà môi trường
trên thế giới đang lên tiếng cảnh báo về sự xuống dốc trầm trọng của môi trường
sống do lượng khí thải mà các loại máy móc mà phương tiện thải ra, trong đó có
một lượng lớn khí thải Cácbon monoxide (CO).
Khí CO là một loại khí không mùi, không mầu, không kích thích và không
gây tổn thương liên mạc do đó giác quan ít phát hiện ra khí này. Khí CO được tạo
thành chủ yếu do đốt cháy không hoàn toàn những chất có chứa cacbon. Có rất
nhiều nguồn tạo ra khí CO xung quanh nhà như lò nướng, bếp than, bếp ga, khí thải
của xe ôtô, xe gắn máy. Khói thuốc lá cũng là nguồn quan trọng tạo ra ô nhiễm khí
CO. Ở các nhà máy, công xưởng, hàm lượng Co thường đạt giá trị cao trong các
môi trường có diễn ra quá trình cháy như lò cao, khoang lò hơi, luyện kim, lọc dầu,
động cơ chạy bằng xăng dầu, máy phát điện, bãi đậu xe kín trong nhà .
Cơ chế về tính độc hại của CO được công nhận nhiều nhất là sự liên kết
mạnh mẽ của CO với Hemoglobin (Hb). Sự liên kết này làm giảm Hb và từ đó làm
giảm lượng O2 trong huyết do giảm vận chuyển O2 của các hồng cầu tới các bộ
phận của cơ thể và tăng sự phân ly O2 khỏi Hb trong mao mạch. Như vậy CO gây ra
thiếu O2 dẫn đến giảm chức năng của các cơ quan và tổ chức nhậy cảm như não,
tim, nội mạc, mạch máu và tiểu cầu, do đó ảnh hưởng đến sức khoẻ.
Khi lượng O2 trong không khí nhỏ, nạn nhân có thể mệt mỏi, hoa mắt, chóng
mặt, buồn nôn, đau đầu. khi nồng độ CO trong môi trường gia tăng, tim và não của
nạn nhân bị ảnh hưởng nặng nề có thể dẫn đến tử vong. Mức độ ngộ độc khí CO
phụ thuộc vào ba yếu tố; nồng độ khí CO trong môi trường, khoảng thời gian tồn tại
nồng độ đó và cường độ làm việc hay tốc độ tốc độ hít thở của mỗi người. Khi ở
trong môi trường mà nồng độ khoảng 80 đến 100ppm trong vòng 1 đến 2 giờ, có thể
làm giảm cường độ làm việc, tức ngực, loạn nhịp tim. Ở nồng độ 100 đến 200 ppm
ngộ độc khí CO có biểu hiện như nhức đầu, buồn nôn, đầu óc kém minh mẫn. Hệ
thống thần kinh trung ương bị tê liệt, hôn mê và dẫn đến tử vong với nồng độ CO ở
700ppm hoặc lớn hơn trong vòng 1 giờ.
Một số tổ chức an toàn và sức khoẻ thế giới đặt ra những giới hạn cho phép
nồng độ khí CO ở nơi làm việc, nhà xưởng, khu công nghiệp như sau:
- Tổ chức an toàn vệ sinh Hoa Kỳ (OSHA) đưa ra giới hạn chấp nhận được
với nồng độ khí CO là 65ppm trong 8 giờ làm việc.
- Viện an toàn sức khoẻ quốc gia Mỹ (NIOSHA) đề nghị giới hạn đối với
nồng độ khí CO là 35ppm trong 8 giờ làm việc.
Do khí CO là khí không mùi, không màu, không kích thích nên sự hiện diện
của khí CO trong không khí rất khó phát hiện và khi nạn nhân bị nhiễm độc khí CO
việc chuẩn đoán bệnh cũng rất khó khăn dẫn đến tình trạng tử vong nhanh chóng,
chính vì vậy CO được mệnh danh là “thủ phạm giết người lặng lẽ”
Việt nam, là một đất nước đang phát triển mạnh về công nghiệp nhưng việc
xử lý các chất thải không khí trong sản xuất còn chưa được quan tâm đúng mức. Vì
vậy đối với các nhà máy có lượng khí thải lớn như các nhà máy nhiệt điện đốt than,
các phân xưởng có quá trình nung phôi .là điều rất đáng lo ngại. Ở nước ta số
lượng các nhà máy nhiệt điện, các phân xưởng có quá trình nung, nấu phôi và các
phân xưởng , nhà máy có nồng độ khí thải độc hại lớn có số lượng tương đối nhiều.
Tuy nhiên hầu hết các đơn vị này mới chỉ dừng ở việc đo và cảnh báo nồng độ khí
thải chứ chưa có biện pháp giải quyết, xử lý và khống chế đồng thời để bảo đảm an
toàn cho người lao động
Hiện nay ở một số cơ sở sản xuất quy mô vừa và nhỏ có áp dụng các phương
pháp xử lý khí độc đơn giản như: tháp rửa khí, tháp hấp thụ bằng vật liệu rỗng tưới
nước hoặc dung dịch sữa vôi, nhưng nhìn chung các thiết bị và hệ thống xử lý khí ở
các khu công nghiệp này còn ở mức thấp do trình độ thiết kế, chế tạo, trình độ vận
hành của công nhân và ý thức tự giác của doanh nghiệp. Theo kết quả điều tra tại
các khu công nghiệp ở các tỉnh phía Nam có khoảng 5% các cơ sở sản xuất công
nghiệp có lò đốt nhiên liệu được lắp đặt hệ thống xử lý khí độc hại. Chỉ có một số
rất ít các cơ sở sản xuất mới xây dựng hiện đại có các hệ thống xử lý kèm theo dây
chuyền công nghệ, số còn lại hiện nay mới chỉ xây dựng phương án hoặc áp dụng
các biện pháp truyền thống như sử dụng các hệ thống thông gió trong nhà xưởng
hoặc trồng nhiều cây xanh nên không thể hoàn toàn chủ động trong việc khống chế
nồng độ của khí độc này.
Như vậy có thể thấy việc sử dụng các thiết bị đo, giám sát nồngđộ khí CO
trong nhà, công xưởng, môi trường, nơi làm việc và khống chế nó đã trở thành vấn
đề bức thiết mà bản luận văn này đề cập tới.
Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
- Nghiên cứu điều khiển quá trình
- Khảo sát tìm hiểu một số thiết bị đo nồng độ khí CO trong môi trường
- Thiết kế hệ thống tự động khống chế nồng độ khí CO trong môi trường
- Qúa trình nghiên cứu sẽ góp phần tăng nguồn tư liệu phục vụ cho công tác học tập
và giảmg dạy trong trường.
Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu lý thuyết điều khiển quá trình, tìm hiểu các phương pháp đo
nồng độ khí CO, thiết kế hệ thống tự động khống chế nồng độ khí CO, mô hình hoá
và tiến hành mô phỏng bằng phần mềm Matlab – Simulink. Hiệu chỉnh, nâng cao
chất lượng hệ thống bằng mờ lai.

TÓM TẮT LUẬN VĂN
Nội dung nghiên cứu của bản luận văn “Nghiên cứu điều khiển quá trình nhằm
khống chế nồng độ khí thải CO trong môi trường”bao gồm các phần chính sau:
- Trình bầy lý do lựa chọn đề tài: Tác hại của ô nhiễm môi trường, tác hại
của khí CO đến sức khoả của con người đặc biệt là với những người thường xuyên
phải lao động trong môi trường có nồng độ khí CO cao hơn mức cho phép.
- Nghiên cứu tổng quan về điều khiển quá trình, khái niệm cơ bản, cấu trúc,
ứng dụng của điều khiển quá trình vào một số hệ thống cụ thể như hệ thống pha chế
nước ngọt, tháp chưng trong nhà máy lọc dầu Tìm hiểu một số thiết bị đo sử
dụng trong điều khiển quá trình như các loại van, động cơ điện và cơ cấu điện từ,
các loại cảm biến đo nhiệt đọ, đo lưu lượng, đo áp lực, đo nồng độ
- Nghiên cứu các thuật toán của điều khiển quá trình, các bộ điều khiển P, I,
D, PI, PD, PID và các phương pháp điều khiển sử dụng trong điều khiển quá trình
như phương pháp điều khiển theo mô hình dự báo PMC, phương pháp dự báo
Smith. Cấu trúc điều khiển theo mô hình nội suy. Tổng hợp các mạch vòng điều
khiển quá trình.
- Tiến hành thiết kế và mô phỏng cho một hệ thống cụ thể là hệ thống tự
động khống chế nồng độ khí CO, giới thiệu tổng quan về hệ thống, đưa ra sơ đồ cấu
trúc hệ thống, hàm truyền đạt của các thiết bị trong hệ thống, tiến hành mô phỏng
bằng phần mềm matlap – simulink, lựa chọn bộ thông số của bộ PID cho hệ thống.
- Nghiên cứu lý thuyết điều khiển mờ, mờ lai và ứng dụng điều khiển mờ lai
để hiệu chỉnh thông số của bộ PID và nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển.

[charge=450]http://up.4share.vn/f/35040c0000030701/3LV_09_DHKTCN_TDHOA_HOANG THI THU GIANG.pdf.file[/charge]