1. Trang chủ >
  2. Thạc sĩ - Cao học >
  3. Kỹ thuật >

1 Chọn lựa phương pháp nhận dạng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.5 MB, 86 trang )


đồ nồng độ Ôxy xem hình 5.1.1-1). Như vậy, việc duy trì được nồng độ Ôxy tối ưu

đồng nghĩa với quá trình cháy là tốt nhất, lúc này ta chỉ cần quan tâm đến ảnh hưởng

của nhiệt lượng lên đến chất lượng hơi, hay nói cách khác chính là cần xác định được

ảnh hưởng của lưu lượng nhiên liệu đến nhiệt độ và áp suất của hơi quá nhiệt. Do vậy,

vòng điều khiển ii. được xem như là vòng điều khiển độc lập và ta không xét đến nó

trong việc thiết lập mô hình cho lò hơi ở luận văn này.



Hình 5.1.1-10: Nồng độ Ôxy tối ưu đối với từng mức tải của lò hơi.



Vấn đề iii. được giải quyết bằng cách dùng một dòng nước làm mát phun thẳng vào

đường ống hơi để điều tiết nhiệt độ của dòng hơi quá nhiệt ở ngõ ra, như được mô tả

trong mục 3.2.2. Giá trị đặt cho bộ điều tiết lưu lượng nước FIT8252 được lấy từ bộ

điều khiển TIC8253 và tín hiệu feed forward của nhiên liệu FI8201.

Vấn đề iv. được kiểm soát thông qua lưu lượng nhiên liệu vào buồng đốt FI8201 như

đã đề cập trong mục 3.2.3. Tuy nhiên bên cạnh ngõ ra của PIC4048, giá trị đặt cho bộ

điều khiển FIC8201 còn phải được cộng thêm vào độ biến thiên lưu lượng hơi ở ngõ ra

FI8253.

Như vậy, trong khuôn khổ của luận văn này, việc nhận dạng lò hơi chỉ thực hiện cho

quá trình trao đổi nhiệt và sinh hơi, mà không quan tâm đến quá trình cháy và quá

trình duy trì mực chất nước trong bao hơi vì chúng độc lập với quá trình trao đổi năng

lượng trong lò hơi. Bên cạnh đấy ta cũng giả thiết là các vòng điều khiển i. (mức nước

trong bao hơi) và ii. (quá trình đốt cháy nhiên liệu) đang hoạt động ở chất lượng tốt



nhất và ổn định. Lúc này hai biến đầu vào là lưu lượng nhiên liệu ở ngõ vào buồng đốt

FI8201 và lưu lượng nước làm mát FI8252 (quench water) ở bộ Desuperheater và hai

biến ngõ ra là nhiệt độ TI8253 và áp suất của hơi quá nhiệt ở ngõ ra PI4048.

Hệ thống chịu tác động của nhiễu đo và nhiễu tải (lưu lượng khối lượng hơi quá nhiệt

FI8253). Thực tế, nhiễu đo bao gồm chủ yếu 3 thành phần: nhiễu do nhiệt độ môi

trường tác động lên thiết bị đo, nhiễu do trường điện từ cao tần phát từ các động cơ

điện và nhiễu do chính bản thân phương pháp đo gây ra. Do bức xạ từ buồng đốt, bao

hơi và các ống dẫn hơi mà nhiệt độ quanh lò hơi khá cao (từ 25 oC đến 60 oC hoặc cao

hơn nếu như có xảy rò hơi), điều này có thể làm cho các thiết bị đo hoạt động không

ổn định. Bên cạnh đấy trường điện từ do các động cơ điện sinh ra khá mạnh có thể tác

động lên thiết bị đo làm sinh ra các điện áp cảm ứng bên trong các phần tử tích cực

trong thiết bị đo mà làm sai lệch kết quả đo. Đối với phương pháp đo lưu lượng bằng

tấm lỗ orrifice, sai số gây ra từ nhiễu loạn áp suất tạo bởi cảm biến tấm lỗ orrifice tác

động lên là ngẫu nhiên và có thể lên đến 1%. Chính vì thế, ta xem nhiễu đo cũng chính

là nhiễu trắng có kỳ vọng bằng 0, do đó ta xem như quá trình chỉ chịu tác động của

nhiễu trắng và nhiễu tải.



Hình 5.1.1-11: Quá trình và các biến quá trình được sử dụng trong mô hình.



5.1.2 Chọn lựa phương pháp thiết lập mô hình

Như đã xác định trong mục tiêu của luận văn (mục 1.1), mô hình lò hơi được thiết

lập nhằm hướng tới mục đích tối ưu hoạt động của lò hơi. Do vậy, người thực hiện

mặc định lựa chọn phương pháp ứng dụng nguyên lý bình phương tối thiểu để đảm



bảo mô hình có độ chính xác tương đối cao. Mặc khác, phương pháp bình phương tối

thiểu còn có ưu điểm lớn đó là nó rất hiệu quả trong việc tìm cực tiểu toàn cục của

hàm tối ưu, cho nên kết quả thu được có độ tin cậy cao.

Do tính liên tục của quá trình sản xuất và vai trò quan trọng của lò hơi đối với quá

trình sản xuất (là nguồn cung cấp năng lượng cho các turbine) nên yêu cầu về chất

lượng hơi khá nghiêm ngặt. Quá trình vận hành luôn yêu cầu hơi nước quá nhiệt ở ngõ

ra phải bảo đảm được cả chất lượng (nhiệt độ, áp suất) và số lượng (để cung cấp đầy

đủ và kịp thời cho tải là các hệ thống máy động dùng turbine). Chính vì vậy, việc thực

hiện thu thập dữ liệu để nhận dạng hệ thống bắt buộc phải thực hiện trong lúc lò hơi

đang hoạt động, tức là phải thực hiện nhận dạng trong vòng kín.

Các biến quá trình chủ yếu là các đại lượng áp suất, nhiệt độ và lưu lượng đều là

các đại lượng chịu ảnh hưởng của nhiễu đo mạnh mẽ. Ví dụ đối với thiết bị đo áp suất,

giá trị áp suất đo được là áp suất tương đối, do đó trước tiên nó chịu ảnh hưởng của áp

suất khí quyển, bên cạnh đấy việc đo lưu chất có nhiệt độ cao làm chính bản thân thiết

bị đo nằm trong môi trường có nhiệt độ cao hơn bình thường mà tác động của nhiệt độ

lên các linh kiện bán dẫn trong mạch đo cũng gây ra sai số đáng kể. Đối với thiết bị đo

nhiệt độ, mặc dù sử dụng cảm biến là RTD có độ tin cậy cao, nhưng nó vẫn phải chịu

tác động của nhiệt độ môi trường. Bên cạnh ảnh hưởng của môi trường, thiết bị đo lưu

lượng (sử dụng cảm biến là tấm lỗ orifice, đo theo nguyên lý chênh áp) còn phải chịu

nhiễu loạn áp suất do chính cảm biến orifice gây ra, mà nhiễu loạn này thuộc về bản

chất của phương pháp đo và không khắc phục được.

Đối với quá trình chịu ảnh hưởng của nhiễu, mô hình được đề nghị là ARMAX và

BJ. Hai mô hình này có khả năng thiết lập được mô hình nhiễu, điều đấy làm chúng trở

nên linh hoạt với tác động của nhiễu (xem mục 4.2.4); đối với ARMAX mô hình nhiễu

được thể hiện qua C ( q −1 ) còn đối với BJ là



C (q −1 )

. Nhờ vào việc thiết lập mô hình

D(q −1 )



cho nhiễu mà các mô hình ARMAX và BJ (nếu như bài toán tối ưu cho kết quả hội tụ)

có khả năng phân lập được ảnh hưởng của thành phần nhiễu ra khỏi mô hình quá trình

ˆ

dẫn đến kết quả là mô hình thu được có độ chính xác cao hơn (lúc này y (t ) → y (t ) và



ε (t ) → e(t ) ). Mô hình ARMAX nên được sử dụng nếu nhiễu tác động vào đầu vào của



quá trình (hay nhiễu tải (load disturbances)), còn đối với nhiễu đo (measurement

disturbances) nên dùng mô hình BJ để thể hiện.



5.2 Thu thập dữ liệu nhận dạng

Như trong sơ đồ hệ thống điều khiển nhiệt độ ngõ ra (Hình 5.2.1-1) và sơ đồ điều

khiển áp suất ngõ ra (Hình 5.2.2-1), ta nhận thấy chúng không đơn thuần là vòng điều

khiển cascade chuẩn mà là sự kết hợp giữa điều khiển cacscade và điều khiển

feedforward. Sự kết hợp giữa chúng được thể hiện ở khối TY8253 đối với vòng điều

khiển nhiệt độ (giá trị là TY8253A.CPV) và khối FY8250 đối với vòng điều khiển áp

suất (là giá trị lưu lượng hơi quá nhiệt ở ngõ ra FI8253.PV). Do vậy, ta không thể tính

toán mô hình quá trình một cách gián tiếp từ mô hình của hệ thống trong vòng kín.

Chính vì thế mà dữ liệu sẽ được thu thập để sử dụng bằng phương pháp nhận dạng trực

tiếp trong vòng kín.

Hệ thống lò hơi được duy trì trong trạng thái vận hành, các vòng điều khiển vẫn

để ở chế độ auto. Việc thu thập dữ liệu được bắt đầu bằng việc thay đổi setpoint của

từng vòng điều khiển (ở chế độ auto) trong khi vòng điều khiển còn lại bị khống chế ở

chế độ manual. Các thay đổi của các biến quá trình và biến điều khiển được ghi nhận

với tần số lấy mẫu là 1 giây. Như vậy với mỗi lần làm cho một vòng điều khiển ta thu

được dữ liệu mô tả ảnh hưởng của biến ngõ vào đó tới hai biến ngõ ra.

Các dữ liệu sau khi được thu thập cần phải loại bỏ giá trị trung bình để thực hiện

nhận dạng.



5.2.1 Ảnh hưởng của lưu lượng nước làm mát FI8252

Đối với ảnh hưởng của lưu lượng nước làm mát (quench water FI8252) tới nhiệt

độ và áp suất của hơi quá nhiệt ở ngõ ra, ta thực hiện thay đổi setpoint của bộ điều

khiển nhiệt độ TIC8253. Trong lúc đấy, setpoint cho FIC8201 được giữ cố định để

tránh thay đổi lưu lượng nhiên liệu vào buồng đốt. Các dữ liệu được thu thập chính là

các biến ngõ vào/ngõ ra của FIC8252, TIC8253 và áp suất của hơi quá nhiệt PI4048.



Hình 5.2.1-12



Sơ đồ khối của vòng điều khiển nhiệt độ TIC8253



Như đã nêu trong mục 3.2.2, ta thấy rằng khối FLOW PROCESS thực ra mô tả

quá trình duy trì lưu lượng nước làm mát của bộ điều khiển thứ cấp FIC8252 của vòng

cascade điều khiển nhiệt độ. Do đó, khi xem lưu lượng nước làm mát FIC8252.PV là

biến ngõ vào và TIC8253.PV là biến ngõ ra thì FLOW PROCESS và

TEMPERATURE PROCESS thực ra là sự phân tách chi tiết của quá trình điều khiển

nhiệt độ. Nói cách khác, khối G11 (hình 5.1.1-2) chỉ là quá trình TEMPERATURE mà

không bao gồm quá trình FLOW (hình 5.2.1-1). Tương tự khối G12 chỉ là quá trình

PRESSURE mà không bao gồm quá trình FLOW.

Các dữ liệu thu thập (đã được loại bỏ giá trị trung bình) được như dưới đây:

Luu luong nhien lieu FIC8201.PV vao buong dot (exp1fic8201pv)

120



100



80



60



40



20



0



-20



-40



-60



-80

0



500



1000



1500



2000



2500



3000



3500



4000



4500



5000



Xem Thêm
Tải bản đầy đủ (.doc) (86 trang)

×