Điều chỉnh hệ số không khí thừa buồng lửa lò hơi công suất nhỏ sử dụng bộ điều khiển ứng dụng luật P.I.D trong hệ điều khiển lò hơi

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG ------ *** ------ VÕ THÁI TRƯỜNG ĐIỀU CHỈNH HỆ SỐ KHƠNG KHÍ THỪA BUỒNG LỬA LỊ HƠI CƠNG SUẤT NHỎ SỬ DỤNG BỘ ĐIỀU KHIỂN ỨNG DỤNG LUẬT P.I.D TRONG HỆ ĐIỀU KHIỂN LỊ HƠI Chuyên ngành : Cơng nghệ Nhiệt Mã số : 60.52.80 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà nẵng – Năm 2011 - 2 - Cơng trình được hồn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học : PGS.TS. HỒNG NGỌC ĐỒNG Phản biện 1:……………………………………………………. Phản biện 2:……………………………………………………. Luận văn sẽ được bảo vệ tại Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ thuật họp tại Đại học Đà nẵng vào ngày ……. Tháng ….. năm 2011. Cĩ thể tìm hiểu luận văn tại : - Trung tâm Thơng tin – Học liệu, Đại học Đà Nẵng. - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng. - 3 - MỞ ĐẦU 1 - Lý do chọn đề tài Ở nước ta hiện nay các thiết bị lị hơi cơng suất nhỏ đang được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy, xí nghiệp cơng nghiệp và sinh hoạt. Trong đĩ phần lớn các lị hơi đốt than cơng suất nhỏ ghi thủ cơng hoặc ghi xích, chủ yếu được chế tạo tại Việt nam. Các lị vận hành với quạt cấp giĩ cĩ tốc độ vịng quay cố định và cĩ hoặc khơng cĩ điều chỉnh lưu lượng quạt. Vấn đề nâng cao hiệu quả của lị hơi – tiết kiệm nhiên liệu là một nhiệm vụ quan trọng. Tên đề tài: '' Điều chỉnh hệ số khơng khí thừa buồng lửa lị hơi cơng suất nhỏ sử dụng bộ điều khiển ứng dụng luật P.I.D trong hệ điều khiển lị hơi " 2 - Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu phương pháp điều chỉnh hệ số khơng khí thừa phía trên của buồng lửa lị hơi cơng suất nhỏ đốt than nằm trong dải tối ưu của lị hơi. 3 - Nội dung nghiên cứu - Lý thuyết hĩa mơ hình điều khiển từ các thiết bị và thơng số đã cĩ trên thực tế. - Xác định hàm truyền của từng khâu trong hệ thống được điều khiển. - Tìm hàm truyền của bộ điều khiển dạng tỉ lệ-tích-vi phân (P.I.D). Mơ phỏng quá trình điều chỉnh trên MATHLAB-SIMULINK. 4 - Phương pháp nghiên cứu - Sử dụng phương pháp thực nghiệm và lý thuyết để nghiên cứu. - 4 - 5 - Ý nghĩa thực tiễn - Áp dụng vào thực tế để điều chỉnh hệ số khơng khí thừa phía trên buồng lửa của lị hơi nằm trong dải hoạt động tối ưu của lị nhằm giảm tổn thất năng lượng nâng cao hiệu quả của lị hơi. 6 - Bố cục luận văn Chương 1 - Sơ đồ và thiết bị điều khiển lị hơi ghi xích đốt than bao gồm khâu điều chỉnh khơng khí thừa Chương 2 – Điều khiển lị hơi ghi xích đốt than và điều chỉnh hệ số khơng khí thừa buồng lửa lị hơi cĩ khâu P.I.D Chương 3- Điều khiển và điều chỉnh hệ số khơng khí thừa buồng lửa lị hơi ống lửa kiểu đứng đốt than cĩ khâu P.I.D Chương 1 SƠ ĐỒ VÀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN LỊ HƠI GHI XÍCH ĐỐT THAN BAO GỒM KHÂU ĐIỀU CHỈNH KHƠNG KHÍ THỪA 1.1 – Sơ đồ về điều khiển lị hơi ghi xích 1.1.1 – Mơ hình lị hơi ghi xích Sơ đồ các thiết bị cảm biến và chấp hành cho lị hơi đốt than ghi xích. Khơng khí cấp cho lị trong trường hợp này hồn tồn là khơng khí cấp I - thổi từ dưới gầm ghi vào buồng lửa. + Kiểu M01: - Động cơ kéo quạt giĩ, quạt khĩi, bơm nước, băng tải ghi xích được điều chỉnh tốc độ bởi biến tần. + Kiểu M02: - Lưu lượng của quạt được điều chỉnh bằng các cánh hướng đầu hút của quạt nhờ động cơ SERVO. - Động cơ kéo bơm nước, băng tải ghi xích được điều chỉnh tốc độ bởi biến tần. -Trong lị hơi cĩ nhiều hệ thống điều khiển trong Luận văn này chỉ - 5 - đề cập đến 03 hệ điều khiển chính là: Hệ điều khiển tỉ lệ than – giĩ và hệ số khơng khí thừa buồng lửa kiểu M02, hệ cấp nước vào lị hơi và hệ điều chỉnh áp suất buồng lửa. Hình 1.2: Mơ hình hĩa lị hơi đốt than ghi xích - Kiểu M02 1.1.2 – Hệ thống điều khiển tỉ lệ cấp than – giĩ thơng qua hàm lượng ơxi trong khĩi sau buồng lửa ( Hình 1.4 ) - Khi αbl =1,33 thì XO2=5,0 % - Khi αbl =1,5 thì XO2=6,75 % - 6 - Hình 1.3: Đồ thị tham chiếu hàm lượng Ơxi trong khĩi và sản lượng hơi - 7 - H ì n h 1 . 4 : S ơ đ ồ đ i ề u k h i ể n t h a n – g i ĩ v à h à m l ư ợ n g ơ x i t r o n g k h ĩ i s a u b u ồ n g l ử a T h e o m ơ h ì n h M 0 2 - 8 - 1.1.3 – Hệ thống điều khiển cấp nước vào bao hơi Hình 1.5: Sơ đồ điều khiển nước cấp vào lị hơi 1.1.4 – Hệ thống điều khiển áp suất buồng lửa Hình 1.6: Sơ đồ điều khiển áp suất buồng lửa lị hơi - 9 - 1.2 – Các thiết bị đo đếm, chấp hành liên quan đến việc điều khiển tự động lị hơi đốt than 1.2.1- Cặp nhiệt điện và cặp nhiệt điện loại K 1.2.1.1- Nguyên lý làm việc Hai dây dẫn kim loại cĩ bản chất khác nhau được nối chặt lại với nhau ở hai đầu và nếu nhiệt độ hai đầu nối khác nhau thì trong vịng dây sẽ xuất hiện dịng điện, được gọi là dịng nhiệt điện. Hình 1.7: Mơ hình cặp nhiệt điện Sức điện động trong vịng dây được xác định là: E = eAB(t)-eA(t,t0)-eAB(t0)+eB(t,t0) Điều kiện chuẩn khi chia độ các cặp nhiệt điện quy định t0=0oC và đặc tuyến của các cặp nhiệt được mơ tả dưới dạng: Ct oteE 00)( == thường được biểu diễn dưới dạng bảng số liệu. 1.2.1.2- Đo sức điện động của cặp nhiệt điện - Đo trong phịng thí nghiệm Để tạo mơi trường cĩ nhiệt độ t0=0oC làm đầu nhiệt độ chuẩn ta sử dụng bình nước đá đang tan . Sức điện động : )()()()( 00 teteteteE =+−= - 10 - - Đo trong Cơng nghiệp Hình 1.10: Mơ hình cặp nhiệt điện cơng nghiệp Sử dụng thiết bị bù với nhiệt độ tại đầu nối : )()( 00 tUte −= )()()()( 00 tetUteteE =+−= Cặp nhiệt điện loại K: ( Cromel- Alumel ) Dây dương là Cromel là hợp kim của: 89%Ni+9,8%Cr+1%Fe+0,2%Mn Dây âm là Alumel là hợp kim của: 94%Ni+2%Al+2,5%Mn+1%Si+0,5%Fe 1.2.2- Phương pháp đo lưu lượng 1.2.2.1- Các phương trình năng lượng quan trọng của dịng chảy 1.2.2.2- Phương pháp đo lưu lượng bằng ống co Lưu lượng thể tích và khối lượng được xác định như sau: PkPPAvAF v ∆=−== ...2.. 21222 αρ α ( 1.8 ) PkPPAvAF m ∆=−== ...2... '21222 αραρ ( 1.9 ) 1.2.3- Cảm biến áp suất với màng sọc co giãn kim loại Điện trở thay đổi của dây kim loại gắn trên màng co giãn áp suất: - 11 - εK R R R R = ∆ = ∆ 0 ( 1.17 ) Sensor áp suất với màng sọc co giãn kim loại được chia làm 3 loại tuỳ theo phương pháp chế tạo:- Màng sọc co giãn lá kim loại ; - Màng sọc co giãn màng mỏng; - Màng sọc co giãn màng dầy. 1.2.4- Cảm biến hàm lượng ơxi Loại cảm biến Zirconium dioxide Zr02. Gốm này được pha tạp với Yttriumoxit (Y203). Bên trong và bên ngồi ống gốm được phủ một lớp muội platin để làm điện cực. Ở nhiệt độ trên 600oC gốm này trở nên dẫn các ion oxy (0--). Giống như trong các chất điện giải Hình 1-17: Cấu trúc nguyên lý cảm biến ơxi. ở catơt (nơi cĩ áp suất riêng phần p2 của oxy lớn hơn) −−→+ 20402 e ở anơt (nơi cĩ áp suất riêng phần p1 của oxy thấp hơn) e4020 2 +→−− Với mạch điện hở ta cĩ một điện thế ở giữa hai điện cực. 1 21.. 4 1 P P n F RTV = ( 1. 18 ) R -là hằng số khí, T- nhiệt độ theo Kelvin và F- hằng số Faraday. - 12 - 1.2.5- Biến tần thay đổi tốc độ động cơ điện xoay chiều ba pha Ta biết rằng tốc độ đồng bộ của từ trường quay trong động cơ khơng đồng bộ xoay chiều ba pha là: p f n .60 = [ vịng/phút ] ( 1. 20 ) Trong đĩ : + f – tần số dịng điện xoay chiều ba pha + p – số cặp cực của động cơ khơng đồng bộ xoay chiều ba pha. Khi tần số dịng điện thay đổi thì làm cho tốc độ rơto động cơ nr thay đổi. Chương 2 ĐIỀU KHIỂN LỊ HƠI GHI XÍCH ĐỐT THAN VÀ ĐIỀU CHỈNH HỆ SỐ KHƠNG KHÍ THỪA BUỒNG LỬA LỊ HƠI CĨ KHÂU P.I.D 2.1 – Mơ hình điều khiển, tính tốn các khâu của sơ đồ điều khiển lị hơi ghi xích LT8/10XC 2.1.1 - Lị hơi và mơ hình Mơ hình hố với lị hơi đốt than ghi xích LT8/10XC của Cơng ty CP Nồi hơi Việt nam cĩ đặc điểm của như sau: - Năng suất sinh hơi: 8000 kg/h. - Áp suất làm việc ( dư ): 10 bar . - Quạt giĩ cung cấp cho lị: FQ=12000 m3/h ≈ 3,33 m3/s; Ptp=2000 pa; NQ=11,0 kW. - Quạt hút khĩi của lị: FQ =24000 m3/h ≈ 6,67 m3/s; Ptp =2500 pa; NQ=30,0 kW. 2.1.2- Thành phần nhiên liệu - Nhiên liệu - Than cám 5 Hịn gai: [ 1, tr. 23 ] - Thể tích khơng khí lý thuyết: okkV =5,743 m3tc/kg than. - Thể tích khĩi lý thuyết: Vokhĩi = 6,07546 m3tc/kg than. - 13 - Qlvt= 21892,3 kJ/kg =5229,6 kcal/kg. 2.1.3 - Quán tính nhiệt và phương trình thay đổi áp suất trong lị 2.1.3.1- Một số giả thiết 2.1.3.2- Quán tính nhiệt của lị hơi QT =ε3.Vn + ε4.Vh + ε5.Gkl [ kJ.MN/m2 ]. QT = 1396115 kJ / MN/m2 . 2.1.3.3- Phương trình thay đổi áp suất trong lị hơi Phương trình thay đổi áp suất trong lị hơi là: ** * DD d dPT qP −=τ ( 2.7 ). Với: sPQ QTT m m P .6,287. == Vi phân nhiệt lượng trong lị hơi phụ thuộc biến thiên lưu lượng hơi và đạo hàm biến thiên áp suất trong lị: ⇔ τd PdDQ ∆+∆=∆ .1396115.3,2403 [ kJ/s ] ( 2.8 ) 2.1.4- Các tổn thất của lị hơi Đồ thị biểu diễn tổn thất q2, hàm lượng O2 và CO2 trong khĩi thải theo hệ số khơng khí thừa. Hình 2-1 - 14 - 2.1.5- Sơ đồ điều khiển – điều chỉnh hệ số khơng khí thừa buồng lửa lị hơi thơng qua hàm lượng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa Tính tốn, mơ phỏng tại điểm làm việc của lị hơi được mơ hình hĩa là mang tải định mức kiểu M02 ( Hình 1.2 ) với vịng điều khiển lưu lượng giĩ theo sơ đồ ( Hình 1.4 ) được rút gọn theo hình 2.2: Hình 2.2 2.1.5.1- Quan hệ lưu lượng khơng khí cung cấp vào lị và nồng độ ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa Lị hơi a - Tính tốn lưu lượng khơng khí cung cấp, lượng nhiên liệu tiêu thụ, lưu lượng khĩi và nồng độ ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa lị hơi Dải làm việc tối ưu của hệ số khơng khí thừa phía trên buồng lửa lị hơi đốt than ghi xích [ 6, tr. 105 ]: α = 1,3 ÷ 1,5. Lưu lượng khơng khí cung cấp vào lị: o kkC O Ok kk V qB X XkF ). 100 1.(. 21,0 ).1(21,0 4 2 2 − − −+ = [ m3/s ] ( 2.10 ) Hệ số khơng khí thừa phía trên của buồng lửa: 2 2 21,0 ).1(21,0 O Ok X Xk − −+ =α ( 2.11 ) - 15 - 058,1 743,5 07546,6 === o kk o kh k V Vk -Quan hệ giữa lượng nhiên liệu đốt cháy, lưu lượng hơi nước sinh ra và tốc độ thay đổi áp suất trong lị hơi ở điểm làm việc: τd PdDBC ∆ +∆=∆ .03,85.1464,0 [ kg/s ] ( 2.13 ) b – Tác động của việc cung cấp khơng khí vào buồng lửa lị hơi đến sự thay đổi nồng độ ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa - Phương trình trạng thái của sản phẩm cháy trong lị: pobl.Vbl=Mkbl.Rkbl.Ttbbl Biến đổi nồng độ ơxi trong buồng lửa [ 1, tr. 24-26 ] 22 2 ....21,0).( OkbloblkhOkkO o bl XkVFXF d XVd −−= τ ( 2.15 ) Trong đĩ : kblk - hệ số Arrhenius, 2. Okblpu Xkv = - vận tốc phản ứng cháy. - Lưu lượng khĩi ra khỏi buồng lửa lị hơi: o kkCkkkkh V qBkFF .) 100 1.().1( 24−−+= ( 2.19 ) Hình 2.3 - 16 - * - Khi khơng kể đến sự biến đổi của chất lượng than V0kk , lượng than đang cháy BC , lượng than khơng cháy hết q4 ta cĩ: Hàm truyền buồng lửa: )(. 1.723,0 0174,0)(. 1. )( su s su sT K sy BL BL + = + = ( 2.26 ) ** - Khi kể đến sự biến đổi của chất lượng than V0kk , lượng than đang cháy BC , lượng than khơng cháy hết q4 ta cĩ: )(.)(.)( sdGsuGsy dp += ( 2.30 ) Trong đĩ Gd là ma trận hàng và d(s) là ma trận cột: 1.723,0 0174,0 1. + = + = ssT KG BL G BL p ;       + − ++ −= −−− 1.723,0 10.5,79 1.723,0 10.4,10 1.723,0 10.6,1403 666 sss Gd 2.1.5.2- Thời gian trễ đo hàm lượng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa Thời gian trễ là: Tbl=Ltb/ωtb = 6,0/5,0=1,2s. 2.1.5.3- Thời gian trễ của quá trình giĩ cấp vào buồng lửa lị hơi và giĩ cấp từ quạt Mơ hình hố quá trình cấp khơng khí từ quạt vào buồng lửa như sau: Hình 2.4 - 17 - Ta cĩ : kkGQakkQ FFGGd dM .. ρρ τ −=−= ( 2.31 ) Phương trình trạng thái khơng khí: pG.V=M.R.TG . Lưu lượng giĩ đi qua lớp than cháy và xỉ trên ghi: ∆p=pG - pbl=ρG.kth.F2kk ( 2.33 ) Hàm truyền với các giá trị ở điều kiện tiêu chuẩn: )(. 1.226,0 1)( 00 su s sy + = ( 2.43 ) 2.2- Kết quả mơ hình điều chỉnh hệ số khơng khí thừa buồng lửa lị hơi ghi xích theo mơ hình M02 – và kết quả mơ phỏng 2.2.1- Hàm truyền đạt của bộ điều khiển quạt giĩ và động cơ servo mở cánh hướng giĩ đầu hút điều chỉnh lưu lượng quạt 1.5,0 034,0 1. )(1 +=+= ss K sW DKQ DKQ τ 2.2.2- Hàm truyền đạt của đường giĩ cấp vào buồng lửa 1.226,0 1)(2 += ssW 2.2.3- Hàm truyền đạt của buồng lửa lị hơi ghi xích Theo cơng thức ( 2.30 ): )(.)(.)( sdGsuGsy dp += 2.2.4- Hàm truyền đạt trễ của khĩi ra khỏi buồng lửa lị hơi SesW .2,14 )( −= . 2.2.5- Hàm truyền đạt của thiết bị đo hàm lượng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa lị hơi ghi xích 1.03,0 320 1. )(5 +=+= ss K sW m m τ 2.2.6- Sơ đồ hàm truyền của mơ hình điều khiển và khâu điều chỉnh - 18 - Hình 2.7: Mơ hình cĩ nhiễu. 2.2.7- Hàm truyền của mơ hình điều khiển khơng cĩ nhiễu 1.01,0 320 .. 1.723,0 0174,0 . 1.226,0 1 . 1.5,0 034,0)( .2,1 ++++ = − s e sss sG S 2.2.8- Tính chọn hàm truyền của bộ điều khiển P.I.D s s sk s kkW diCDIP .466,0 05,1404,1. .. ++=++= 2.2.9- Kết quả mơ phỏng và nhận xét Giá trị mơ phỏng quan sát hàm lượng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa: Hình 2.8: Thời gian mơ phỏng 200 giây - 19 - Giá trị mơ phỏng quan sát điều khiển lưu lượng giĩ của quạt: Giá trị mơ phỏng quan sát lưu lượng giĩ qua ghi vào lị hơi: Hình 2.9: Thời gian mơ phỏng 200 giây Hình 2.10: Đồ thị Nyquist của hệ hở của vịng điều chỉnh khơng khí - Nhận xét: + Theo đồ thị mơ phỏng trên MathLab-Simulink ta thấy rằng hàm lượng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa ổn định và như vậy hệ số khơng khí thừa phía trên buồng lửa ổn định. - 20 - Chương 3 ĐIỀU KHIỂN VÀ ĐIỀU CHỈNH HỆ SỐ KHƠNG KHÍ THỪA BUỒNG LỬA LỊ HƠI ỐNG LỬA KIỂU ĐỨNG ĐỐT THAN CĨ KHÂU P.I.D 3.1 - Lị hơi và mơ hình 3.1.1 - Thơng số của lị hơi mơ hình Mơ hình hố với lị hơi ống lửa kiểu đứng đốt than trên ghi cố định loại LT0,5/8D3 của Cơng ty CP Nồi hơi Việt nam cĩ đặc điểm của như sau: - Năng suất sinh hơi: 500 kg/h. - Áp suất làm việc ( dư ): 8,0 bar. - Quạt giĩ cung cấp cho lị: FQ=800 m3/h ≈ 0,222 m3/s; Ptp=350 pa; NQ=0,37 kW. - Quạt hút khĩi của lị: FQ =2100 m3/h ≈ 0,583 m3/s; Ptp =650 pa; NQ=1,1 kW. - Nhiên liệu đốt: Than cục 4b-HG. 3.1.2 - Một số biểu đồ thơng số của lị hơi khi tốc độ quạt là hằng số, quạt giĩ và quạt khĩi khơng cĩ điều chỉnh lưu lượng 3.2 – Mơ hình điều khiển, tính tốn các khâu của sơ đồ điều khiển lị hơi đốt than ghi cố định LT0,5/8D3 3.2.1- Mơ hình điều khiển và ghi chú mơ hình - 21 - Hình 3.3: Mơ hình hĩa lị hơi đốt than LT 0,5/8D3 - Kiểu M02 3.2.2- Sơ đồ và thuật tốn điều khiển 3.2.2.1- Cung cấp khơng khí cho lị hơi đốt than Hình 3.4: Đặc tính về khơng khí trong một chu kỳ cháy nhiên liệu - 22 - Thuật tốn cung cấp khơng khí cho lị hơi ghi cố định: Trường hợp TT Áp suất hơi nước P Nhiệt độ khĩi Tkh Quạt giĩ Quạt khĩi Mục tiêu 1 P < 0,8Pm FG=FG max P ↑ 2 FG ↑↓ α=const 3 P = 0,8÷1,0.Pm Tkh > 450OC FG ↓ Tkh ≤ 450OC 4 P > Pm Dừng FK= 0,05 FK Max 5 Tkh ≤ 250OC Phát tín hiệu để cĩ thể bổ sung than 6 Khi bổ sung than Dừng FK= 0,5 FK Max 3.2.2.2- Sơ đồ hệ thống phụ trợ điều khiển lị hơi đốt than 3.2.3- Thành phần nhiên liệu Nhiên liệu - Than cục 4b Hịn gai: Thể tích khơng khí lý thuyết okkV =7,675 m3tc/kg than. Thể tích khĩi lý thuyết: Vokhĩi = 8,024 m3tc/kg than. Qlvt= 29431 kJ/kg =7030,8 kcal/kg. Tốc độ nhiên liệu đang cháy trung bình với sản lượng hơi định mức: == ∆ = 3600 500 . 29431.7,0 6,2647 3600. m t lv m C D Q iB η 0,01785 kg/s = 64,26 kg/h 3.2.4- Sơ đồ điều khiển – điều chỉnh hệ số khơng khí thừa buồng lửa lị hơi thơng qua hàm lượng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa Tính tốn, mơ phỏng với điểm làm việc của lị hơi được mơ hình hĩa là mang tải định mức: D=500 kg hơi/h; Áp suất làm việc dư 8,0bar; Hệ số khơng khí thừa phía trên của buồng lửa là hằng số: α=1,5 thì nồng độ ơxi trong khĩi: XO2 = 0,068= 6,8 % - 23 - 3.2.4.1- Quan hệ lưu lượng khơng khí cung cấp vào lị và nồng độ ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa lị hơi 3.2.4.2- Tác động của việc cung cấp khơng khí vào buồng lửa lị hơi đến sự thay đổi nồng độ ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa 3.2.4.3- Thời gian trễ của phép đo lượng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa đến đầu đo hàm lượng ơxi 3.2.4.4- Thời gian trễ của quá trình giĩ cấp vào buồng lửa lị hơi và giĩ cấp từ quạt 3.2.5- Kết quả mơ hình điều chỉnh hệ số khơng khí thừa buồng lửa lị hơi ghi cố định theo mơ hình M02 – và kết quả mơ phỏng 3.2.5.1- Hàm truyền đạt của bộ điều khiển quạt giĩ và động cơ servo mở cánh hướng giĩ đầu hút điều chỉnh lưu lượng quạt 3.2.5.2- Hàm truyền đạt của đường giĩ cấp vào buồng lửa 3.2.5.3- Hàm truyền đạt của buồng lửa lị hơi ghi cố định 3.2.5.4- Hàm truyền đạt trễ của khĩi ra khỏi buồng lửa lị 3.2.5.5- Hàm truyền đạt của thiết bị đo hàm lượng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa lị hơi ghi cố định 3.2.5.6- Sơ đồ hàm truyền của mơ hình và khâu điều chỉnh 3.2.5.7- Hàm truyền của mơ hình điều khiển Hàm truyền của mơ hình của đối tượng của phần điều chỉnh khơng khí là: 1.03,0 3,235 .. 1.309,0 224,0 . 1.0077,0 1 . 1.5,0 00429,0)( .488,0 ++++ = − s e sss sG S ( 3.6 ) 3.2.5.8- Tính chọn hàm truyền của bộ điều khiển P.I.D s s sk s kkW diCDIP .17,0 047,1863,0. .. ++=++= ( 3.8 ) - 24 - 3.2.6- Bảng tính các thơng số hàm truyền của mơ hình cần điều khiển khi tốc độ cháy nhiên liệu khác nhau Hàm truyền mơ hình đối tượng được điều chỉnh: + Khi tốc độ nhiên liệu đang cháy: BC =110% BCm là: 1.03,0 3,235 .. 1.203,0 281,0 . 1.0077,0 1 . 1.5,0 0052,0)( .444,0 ++++ = − s e sss sG S + Khi tốc độ nhiên liệu đang cháy: BC =50% BCm là: 1.03,0 3,235 .. 1.447,0 617,0 . 1.0077,0 1 . 1.5,0 0024,0)( .977,0 ++++ = − s e sss sG S + Khi tốc độ nhiên liệu đang cháy: BC =25% BCm là: 1.03,0 3,235 .. 1.894,0 235,1 . 1.0077,0 1 . 1.5,0 0012,0)( .95,1 ++++ = − s e sss sG S . 3.2.7- Kết quả mơ phỏng và nhận xét 3.2.7.1- Kết quả mơ phỏng 3.2.7.2- Nhận xét Khi xây dựng điều khiển P.I.D ta tính tốn mơ hình với tốc độ nhiện liệu cháy ở giá trị trung bình của tải định mức của lị hơi. Sau đĩ áp dụng bộ điều khiển cĩ được với các giá trị tốc độ nhiên liệu cháy khác nhau trong dải hoạt động của lị hơi. Ở trên miền thời gian được mơ phỏng thấy rằng hàm lượng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa lị hơi ổn định theo giá trị đặt là 6,8 % nghĩa là hệ số khơng khí thừa trong buồng lửa được giữ ở giá trị α=1,5 ổn định. Ở trên miền tần số độ thị Nyquist của hệ điều khiển và mơ hình hở khơng bao quanh điểm (-1,0j ) và cũng khơng đi qua điểm này chứng tỏ hệ điều chỉnh kín ổn định ở trên miền tần số. Và như vậy mơ hình và hệ điều khiển ổn định. - 25 - KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 1- Kết luận Luận văn đã thực hiện được: - Mơ hình hĩa thiết bị lị hơi trong thực tế thành mơ hình lý thuyết. - Đưa ra sơ đồ tổng quát điều khiển tự động lị hơi đốt than trên ghi xích và nguyên lý hoạt động của hệ thống. - Tìm được quan hệ giữa lượng than đang cháy trong lị thơng qua sản lượng hơi và đạo hàm của biến thiên áp suất trong lị, - Khái quát nguyên lý hoạt động và các phương trình lý thuyết liên quan đến các thiết bị đo đếm chấp hành trong điều khiển lị hơi. - Xây dựng đồ thị tổn thất năng lượng qua khĩi thải ra khỏi lị hơi đốt than. Xây dựng được quan hệ giữa hàm luợng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa và hệ số khơng khí thừa phía trên buồng lửa. - Tính tốn hàm truyền các khâu của hệ thống điều chỉnh khơng khí của lị, tính tốn hàm truyền dạng P.I.D của bộ điều khiển ở điểm làm việc mang tải định mức và áp suất trong lị ở giá trị định mức của lị hơi đốt than ghi xích. - Mơ phỏng vịng điều chỉnh khơng khí thừa trên MathLab- Simulink: Giá trị hàm lượng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa ổn định - tức hệ số khơng khí thừa phía trên buồng lửa của lị hơi đốt than ghi xích - ổn định trong dải tối ưu. - Đưa ra sơ đồ tổng quát hệ thống tự động hỗ trợ điều khiển lị hơi đốt than trên ghi cố định. - Đưa ra phương pháp điều khiển quạt giĩ và quạt khĩi hỗ trợ cho quá trình cháy của lị hơi đốt than ghi cố định thủ cơng. - 26 - - Tính tốn hàm truyền các khâu của hệ thống điều chỉnh khơng khí của lị ở các tốc độ nhiên liệu cháy khác nhau, tính tốn hàm truyền dạng P.I.D của bộ điều khiển ở điểm làm việc với tốc độ nhiên liệu cháy cĩ giá trị trung bình tải định mức của lị hơi đốt than ghi cố định. - Mơ phỏng vịng điều chỉnh khơng khí thừa trên MathLab- Simulink: Giá trị hàm lượng ơxi trong khĩi ra khỏi buồng lửa ổn định – tức hệ số khơng khí thừa phía trên buồng lửa của lị hơi đốt than ghi cố định - ổn định trong dải tối ưu với tốc độ nhiên liệu cháy khác nhau. 2- Hướng phát triển đề tài - Xây dựng bằng thực nghiệm giá trị quán tính QT với các giá trị khác nhau của tải lị hơi đốt than ghi xích ở các điểm giá trị khác nhau của áp suất phía trong lị hơi. - Từ đĩ xây dựng được phương trình quan hệ giữa lượng nhiệt của nước và hơi nước trong lị nhận được phụ thuộc giá trị sản lượng hơi và thay đổi áp suất phía trong lị hơi ở các giá trị khác nhau của áp suất phía trong lị. - Xây dựng phương pháp điều chỉnh khơng khí thừa của lị hơi với nhiều vịng điều chỉnh đan xen với các vịng điều chỉnh khác của lị hơi. - Ứng dụng các phương pháp được xây dựng để điều chỉnh hệ số khơng khí thừa buồng lửa lị hơi trong thực tế.