Luận văn:Nghiên cứu thiết kế mô hình điều khiển turbine hơi trong dự án tận dụng nhiệt tại nhà máy xi măng sông Gianh

Chia sẻ: Nguyen Vang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

157
lượt xem 35
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tuabin hơi TC2F40 (50Hz, 3000rpm) là loại 2 xylanh hàng dọc, tái sấy ngưng hơi đơn và thoát hơi theo 2 hướng do MHI thiết kế, chế tạo và lắp đặt lần đầu tiên tại Việt Nam từ năm 2001 thông qua dự án Nhà máy nhiệt điện Chu trình hỗn hợp Phú Mỹ 1. Được đánh giá là tổ máy vận hành ổn định, có độ tin cậy và hiệu suất cao, TC2F40 có công suất thiết kế 390MW ở cấu hình 3-3-1 (3GTs, 3HRSGs, 1ST), vận hành nhiên liệu gas với nhiệt độ môi trường là 32o và...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn:Nghiên cứu thiết kế mô hình điều khiển turbine hơi trong dự án tận dụng nhiệt tại nhà máy xi măng sông Gianh

2 B GIÁO D C VÀ ĐÀO T O Công trình ñư c hoàn thành t i Đ I H C ĐÀ N NG Đ I H C ĐÀ N NG Ngư i hư ng d n khoa h c: PGS.TS. TR N XUÂN TÙY HOÀNG TI N PHƯ NG NGHIÊN C U THI T K MÔ HÌNH ĐI U KHI N Ph n bi n 1: PGS.TS. Ph m Đăng Phư c TURBINE HƠI TRONG D ÁN T N D NG NHI T DƯ Ph n bi n 2: PGS.TS. Nguy n Văn Y n T I NHÀ MÁY XI MĂNG SÔNG GIANH Chuyên ngành: S N XU T T Đ NG Lu n văn ñã ñư c b o v t i H i ñ ng ch m Lu n văn t t Mã s : 60.52.60 nghi p Th c sĩ K thu t h p t i Đ i h c Đà N ng vào ngày 05 tháng 12 năm 2011. TÓM T T LU N VĂN TH C SĨ K THU T Có th tìm hi u lu n văn t i: - Trung tâm thông tin – H c li u, Đ i h c Đà N ng - Trung tâm H c li u, Đ i h c Đà N ng. Đà N ng - Năm 2011 -1- -2-
3 4 M Đ U phát…Đ tài “Nghiên c u thi t k mô hình ñi u khi n turbine hơi 1. TÍNH C P THI T C A Đ TÀI trong d án t n d ng nhi t dư t i nhà máy xi măng Sông Gianh” là Vi t Nam hi n nay ñang là nư c ñ ng ñ u Asian v s n xu t bư c nghiên c u ban ñ u ñ l p d án cũng như n m b t sơ ñ công xi măng v i s n lư ng s n xu t trong năm 2010 ñ t 63 tri u t n và ngh , làm ch h th ng khi ñ u tư vào s n xu t. hơn 60 dây chuy n s n xu t xi măng lò khô ñã ñư c xây d ng. Tuy 2. M C ĐÍCH NGHIÊN C U nhiên, ngành công nghi p xi măng Vi t Nam nói chung và công ty xi Nghiên c u lý lu n t ng quan, phương pháp thi t k , xây măng COSEVCO Sông Gianh nói riêng hi n ñang ph i ñ i m t v i d ng b ñi u t c turbine hơi trên cơ s ñó ng d ng cho d án thu nh ng thách th c l n như giá ñi n, than d u tăng liên t c làm nh h i nhi t khí th i ñ phát ñi n ph c v cho nhà máy xi măng hư ng t i hi u qu s n xu t kinh doanh công ty. Bên c nh ñó, tình COSEVCO Sông Gianh. tr ng thi u ñi n x y ra trong m t th i gian dài cũng ñã làm nh 3. PH M VI VÀ N I DUNG NGHIÊN C U hư ng ñ n s n lư ng s n xu t và tiêu th c a nhà máy. Đ ng trư c - Nghiên c u nguyên lý thu h i nhi t t i ưu trong nhà máy nh ng thách th c l n ñó, vi c t n d ng nhi t dư th a trong lò xi s n xu t xi măng. măng ñ phát ñi n là m t vi c làm thi t th c và có ý nghĩa r t l n ñ i - Nghiên c u thi t k h th ng ñi u khi n t c ñ turbine hơi. v i nhà máy xi mang COSEVCO Sông Ganh, nh t là trong b i c nh - Xây d ng sơ ñ công ngh c a h th ng. hi n nay khi mà ngành ñi n trong nư c ch ñ m b o ñư c 80% năng - Tính toán, thi t l p các thông s h th ng ñ ñi u khi n t c lư ng ñi n cho ngành xi măng t nay ñ n năm 2020, còn l i 20% ñ turbine hơi. ngành xi măng ph i t lo. Do ñó, vi c nghiên c u, tính toán, thi t k , - Xây d ng mô hình mô ph ng h th ng trên máy tính. ñ u tư xây d ng d án t n d ng nhi t dư th a c a lò xi măng ñ phát 4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN C U ñi n là vi c làm b t bu c ñ i v i nhà máy xi măng COSEVCO Sông - Tính toán lý thuy t và mô ph ng h th ng trên máy tính. Gianh. Các tính toán ñã ch ra, khi l p ñ t h th ng này trong nhà 5. Ý NGHĨA KHOA H C VÀ TH C TI N máy xi măng có th ti t ki m 20% chi phí ñi n năng hàng năm và -Thi t l p mô hình ñi u khi n t c ñ turbine hơi ng d ng gi m ñáng k khí CO2 th i ra môi trư ng ngoài. Hi n t i các nhà máy cho d án thu h i nhi t khí th i ñ phát ñi n t i nhà máy xi măng xi măng trên th gi i ñã ñưa vào s d ng h th ng s d ng nhi t dư COSEVCO Sông Gianh. ñ phát ñi n, trong nư c ñã có m t s nhà máy ñưa vào khai thác 6. D KI N K T QU Đ T ĐƯ C & KH NĂNG NG như: Nhà máy xi măng Hà Tiên 2, nhà máy xi măng Công D NG Thanh…Turbine hơi là thi t b quan tr ng trong d án thu h i nhi t - Xây d ng mô hình ñi u khi n t c ñ turbine hơi khí th i, vi c ñi u ch nh n ñ nh t c ñ turbine hơi quy t ñ nh các ch - T i ưu hóa h th ng ñi u khi n turbine hơi tiêu k thu t c a h th ng phát ñi n, kh năng n ñ nh t n s c a máy -3- -4-
5 6 - Mô ph ng h th ng thu h i nhi t trên máy tính ph c v chô CHƯƠNG 1 công tác ñào t o trư c khi ñưa dây chuy n vào s d ng. T NG QUAN 7. C U TRÚC LU N VĂN 1.1. CÁC NGU N NHI T DƯ T I CÁC NHÀ MÁY S N Ngoài ph n m ñ u, k t lu n và kh năng ng d ng c a ñ XU T XI MĂNG tài, danh m c tài li u tham kh o và các ph l c, n i dung chính c a H Ö th èn g va n lu n văn ñư c chia thành 4 chương như sau: ® iÒ u ch Øn h Chương 1: T ng quan T h ¸ p tra o ® æ i n hiÖ t Gi i thi u các ngu n nhi t dư th i ra môi trư ng c a các nhà máy xi măng hi n nay. D a vào nh ng ñ c tính công ngh ñ xây K h Ý th ¶ i T = 3 0 0-3 5 0 C d ng lên mô hình thu h i nhi t làm máy phát ñi n ph c v cho ngu n Q ô a t ID ñi n s thi u h t c a nhà máy trong tương lai. Chương 2: Các thi t b chính trong dây chuy n thu h i nhi t dư o K h Ý th ¶i T = 80 -1 0 0 C L ß nu n g Gi i thi u m t s thi t b chính trong dây chuy n. Nguyên lý làm G iµ n lµ m l¹ nh vi c c a các thi t b và chu trình nhi t hóa hơi. Lä c b ô i Chương 3: Thi t k mô hình ñi u khi n t c ñ c a turbine hơi Trong ph n này gi i thi u v mô hình toán h c ñi u khi n t c ñ turbine hơi, xây d ng mô hình ñi u khi n t c ñ turbine b ng Hình 1.1. Sơ ñ khí th i ra môi trư ng c a nhà máy s n xu t xi măng thu t toán PID c ñi n t ñó ch nh ñ nh các tham s c a b ñi u 1.1.1. Nhi t dư th i ra môi trư ng c a nhà máy xi măng Sông khi n PID b ng b ñi u khi n fuzzy m . Gianh Chương 4: Mô ph ng h th ng b ng WINCC ph c v cho công tác 1.1.2. Nhi t dư th i ra môi trư ng sau tháp trao ñ i nhi t ñào t o 1.1.3. Nhi t dư th i ra môi trư ng sau giàn làm l nh clanhke Mô ph ng quá trình thu h i nhi t b ng wincc, quá trình thi t 1.2. V N Đ THI U H T NĂNG LƯ NG, Ô NHI M MÔI k và gi i thi u ch c năng c a các thi t b trên mô hình ñi u khi n TRƯ NG VÀ PHƯƠNG HƯ NG X LÝ 1.3. CÔNG NGH PHÁT ĐI N T N D NG NHI T DƯ NHI T Đ TH P TH H TH NH T CHO LÒ QUAY XI MĂNG TRÊN TH GI I 1.3.1. Đ nh nghĩa và ñ c ñi m cơ b n 1.3.1.1. Đ nh nghĩa -5- -6-
7 8 HÖ thèng van o H¬i nuíc T=330-435 C 1.3.1.2. Đ c ñi m cơ b n o KhÝ th¶i T=300-350 C ®iÒu chØnh 1.3.2. Các ñi m tr ng y u c a công ngh và c u trúc h th ng M¸y ph¸t Tua bin h¬i nuíc ®iÖn nhi t ñ ng ThiÕt bÞ Nåi h¬i SP 1.3.2.1. Các ñi m tr ng y u c a công ngh o ngu ng tô T=190-220 C 1.3.2.2. C u trúc h th ng nhi t ñ ng Qôat ID Läc bôi Lß nung T=500-550 C o HÖ thèng khö Oxi o HÖ thèng van H¬i nuíc T=330-435 C Giµn lµm l¹nh cÊp nuíc cho nåi h¬i o KhÝ th¶i T=300-350 C ®iÒu chØnh M¸y ph¸t ®iÖn Nåi h¬i Tua bin h¬i nuíc AQC ThiÕt bÞ ngung tô Nåi h¬i SP o Läc bôi T=80-100 C o T=190-220 C Qôat ID Läc bôi Hình 1.5. Mô hình t n d ng nhi t dư bù hơi ña áp T=500-550 C o HÖ thèng khö Oxi 1.3.3. Các ñ c trưng c a công ngh cÊp nuíc cho nåi h¬i Lß nung Giµn lµm l¹nh 1.4. CÔNG NGH PHÁT ĐI N T N D NG NHI T DƯ Nåi h¬i AQC NHI T Đ TH P CHO LÒ QUAY XI MĂNG TH H TH HAI TRÊN TH GI I 1.4.1. Đ nh nghĩa và ñ c trưng o Läc bôi T=80-100 C Hình 1.3. Mô hình thu h i nhi t ki u không bù hơi ñơn áp 1.4.1.1. Đ nh nghĩa Là công ngh chuy n ñ i nhi t dư sinh ra t khí th i t h th ng ti n trao ñ i nhi t và ph n làm mát clinker c a lò quay xi măng ki u m i ( ñây g i là lò quay ng n) thành ñi n, tua bin s d ng hơi o H¬i nuíc T=330-435 C o HÖ thèng van KhÝ th¶i T=300-350 C ®iÒu chØnh áp su t 1,27 - 3,43 MPa, nhi t ñ 340 - 4350C, vi c phát ñi n không Tua bin h¬i nuíc M¸y ph¸t ®iÖn làm nh hư ng t i công su t, ch t lư ng clinker, không h th p hi u ThiÕt bÞ Nåi h¬i SP o ngung tô su t ho t ñ ng c a lò, không ph i thay ñ i thi t b và quá trình công T=190-220 C H¬i nuíc Qôat ID Läc bôi ngh s n xu t xi măng, không tăng su t tiêu hao ñi n và nhi t c a s n o HÖ thèng xu t clinker. T=500-550 C Lß nung khö Oxi Giµn lµm l¹nh cÊp nuíc 1.4.1.2. Đ c trưng cho nåi h¬i Nåi h¬i Công ngh phát ñi n t n d ng nhi t dư nhi t ñ th p th h AQC th hai cho lò quay xi măng có hai ho c nhi u ñ c ñi m cơ b n ngoài o Läc bôi T=80-100 C Hình 1.4. Mô hình ki u bù hơi s d ng hơi th c p h i lưu -7- -8-
9 10 ñ nh nghĩa trên như sau : CHƯƠNG 2 - T i sàn làm ngu i có hai ñi m rút khí th i nhi t dư và k t CÁC THI T B CHÍNH TRONG DÂY CHUY N THU H I qu là công su t phát l n hơn. NHI T DƯ - M t n i hơi quá nhi t là ñư c ñ t g n n i hơi AQC, v i gi i 2.1. N I HƠI pháp này nhi t ñ c a hơi sơ c p s ñư c ñi u ch nh nhưng không b 2.1.1. Khái ni m cơ b n nh hư ng b i nhi t ñ khí ra t lò quay. 2.1.2. Các lo i n i hơi - M t n i hơi quá nhi t ñ c l p s ñư c ñ t trong C1 (T ng 2.2. TURBINE HƠI cu i cùng c a h th ng ti n trao ñ i nhi t) ñ tăng thêm hi u su t 2.2.1. L ch s phát tri n v n hành, tính n ñ nh c a nhà máy ñi n 2.2.2. Khái ni m - H th ng nư c c p cho n i hơi AQC và SP là song song 2.2.3. Phân lo i không nh hư ng l n nhau và hoàn toàn ñ c l p. 2.2.4. Cách nâng cao hi u su t c a chu trình - H th ng kh ôxy c a nư c c p n i hơi s d ng nhi t dư nhi t ñ th p dư i 1450C, không c n tiêu hao hóa ch t và năng lư ng 2.3. DÒNG CH Y TRONG CÁC LO I NG ñi n ngoài. 2.3.1. Dòng ch y trong ng phun lý tư ng `- Có m t b ñi u ch nh l p t i ñ u ra c a n i hơi SP ñ ñi u 2.3.2. ng tăng t c ch nh nhi t ñ khí ñ u ra ñ th a mãn các yêu c u s y khác nhau trong 2.4. NH N XÉT các ñi u ki n ñ m môi trư ng khác nhau t i các mùa khác nhau. Trong chương này gi i thi u các thi t b chính trong dây - Khí làm mát t sàn làm ngu i s ñư c tu n hoàn. chuy n h th ng t n d ng nhi t dư c a nhà máy xi măng. M t s v n 1.4.2. Các ñi m tr ng y u c a công ngh ñ v nhi t ñ ng h c ch t khí cũng như các lo i ng phun trong dây 1.4.3. Đ c trưng c a công ngh chuy n. 1.5. NH N XÉT Trong chương này, gi i thi u các ngu n nhi t th i ra môi trư ng c a các nhà máy xi măng trên th gi i nói chung và xi măng Sông Gianh nói riêng. V n ñ thi u h t năng lư ng và ô nhi m môi trư ng mà các nhà máy ñang g p ph i. Gi i thi u s phát tri n c a h th ng thu h i nhi t th h th nh t và th h th hai cho lò quay xi măng, các h th ng thu h i nhi t trên th gi i ñã ñư c áp d ng. Phân tích ưu như c ñi m c a t ng mô hình thu h i nhi t và các ñi m tr ng y u c a công ngh thu h i nhi t dư nhi t ñ th p lò quay xi măng. -9- - 10 -
11 12 CHƯƠNG 3 Ntt là t n th t công su t trên các tr c và t n th t nhi t trong máy THI T K MÔ HÌNH ĐI U KHI N T C Đ phát. C A TURBINE HƠI T (3.2) ta th y: Ph t i trên các c c c a máy phát ñi n Nd 3.1. KHÁI NI M V ĐI U CH NH TURBINE HƠI ph i luôn luôn cân b ng v i công Nhd trên tr c turbine. Nghĩa là s Turbine hơi trong nhi t ñi n dùng ñ kéo máy phát ñi n ñ thay ñ i ph t i trên các c c c a máy phát ph i phù h p v i s thay s n xu t ñi n năng. Ch t lư ng dòng ñi n càng cao khi t n s dòng ñ i công su t trên tr c turbine. M i giá tr ph t i xác ñ nh trên c c ñi n càng n ñ nh, nghĩa là t c ñ quay c a máy phát càng n ñ nh. c a máy phát tương ng v i m t giá tr mô men quay trên tr c c a Vì v y, turbine - máy phát ph i làm vi c v i s vòng quay không ñ i turbine, nghĩa là tương ng v i m t lưu lương hơi qua turbine. Khi ñ ñ m b o cho t n s c a dòng ñi n luôn luôn n ñ nh. ph t i thay ñ i s t o ra s m t cân b ng gi a mô men c n và mô Mômen quay c a roto turbine do công c a dòng hơi sinh ra, men quay, do ñó d n ñ n s vòng quay c a rô to thay ñ i. còn mômen c n c a máy phát do ph t i ñi n sinh ra trên các c c Khi ñang tr ng thái cân b ng, n u ph t i Nd c a máy phát c a máy phát. thay ñ i trong khi mô men quay c a turbine chưa thay ñ i (t c Nhd Công su t c a turbine ñư c tính theo công th c: chưa thay ñ i) s t o ra s m t cân b ng gi a công su t c a turbine Ni = GHi , [kw] (3.1) và công su t c a máy phát, theo (3.2) thì t c ñ turbine - máy phát Ho c Ni = GH0ηtd s thay ñ i. ñây: H0 là nhi t dáng lý thuy t c a turbine (không k ñ n Rõ ràng khi Nd tăng thì s vòng quay gi m ñi. Đ duy trì t n th t) (kJ/kg); Hi là nhi t dáng th c t c a turbine; ηtd là hi u su t = const, c n ph i tăng lư ng hơi vào turbine ñ tăng công su t Nhd trong tương ñ i c a turbine. c a turbine lên tương ng. Tóm l i b t kỳ m t s thay ñ i nào c a T (3.1) ta th y công su t turbine t l thu n v i lưu lư ng ph t i ñi n cũng s kéo theo s thay ñ i s vòng quay c a turbine hơi và nhi t dáng. S cân b ng gi a công su t hi u d ng trên kh p (t c ñ quay c a rô to turbine - máy phát). S vòng quay s thay ñ i tr c turbine v i ph t i ñi n ñư c bi u di n b ng phương trình: ñ n ch ng nào mà cơ c u phân ph i hơi chưa làm thay ñ i lưu lư ng dΩ hơi vào turbine, nghĩa là chưa thi t l p ñư c s cân b ng m i gi a Nhd = Nd + Ntt + (Jt + Jmf) Ω (3.2) dτ mô men c n c a ph t i ñi n và mô men quay, t c là gi a công su t Trong ñó: Jt, Jmf là mô men quán tính c a rô to turbine và c a turbine và công su t c a máy phát. máy phát, Vi c ph c h i l i s cân b ng c a phương trình (3.2) v i b t Nhd là công su t hi u d ng trên kh p tr c turbine, kỳ s thay ñ i nào c a ph t i Nd là nhi m v c a b ñi u ch nh t c Nd là công su t ñi n trên các c c c a máy phát (ph thu c ñ (t c là ñi u ch nh s vòng quay). B ñi u ch nh t c ñ ñư c n i vào ph t i tiêu th bên ngoài) - 11 - - 12 -
13 14 liên ñ ng v i cơ c u t ñ ng ñi u ch nh van phân ph i hơi c a turbine ñ ñi u ch nh lư ng hơi vào turbine phù h p v i ph t i ñi n. Pist«ng Van tiÕt luu x Khi ph t i ñi n thay ñ i, c n ph i thay ñ i lưu lư ng hơi A m Qt Turbine h¬i Khíp nèi M¸y ph¸t ®iÖn vào turbine ñ thay ñ i công su t turbine cho phù h p v i s thay ñ i P Tèc kÕ Qh (Kc) Mmp ph t i ñi n. Q Lưu lư ng hơi ñư c thay ñ i nh h th ng phân ph i hơi và n h th ng ñi u ch nh c a turbine. U, I 3.2. MÔ HÌNH C A H TH NG ĐI U T C TURBINE HƠI Van servo T c ñ hay công su t c a turbine hơi ñư c ñi u khi n b i lưu PS i P lư ng hơi ñi vào turbine thông qua vi c ñi u khi n van ñi n - thu _ F1 + - F2 +u E2 e l c. H th ng ñi u t c là m t vòng l p kín, b t c s sai l ch t c ñ , KA E1 + I + + Bé ®iÒu sai l ch công su t và sai l ch áp su t ñ u ñư c ñi u khi n b i van khiÓn PID D ñi u khi n lưu lư ng hơi. Trong hình 3.1 là sơ ñ nguyên lý ñi u khi n t c ñ c a turbine – máy phát. Trong ñó: m – kh i lư ng cánh van ñi u khi n lưu lư ng Hình 3.1. Sơ ñ nguyên lý ñi u khi n t c ñ c a turbine – máy phát. hơi; A – di n tích c a piston; P – áp su t bu ng trong bu ng c a xylanh; PS – áp su t vào c a van; Q – lưu lư ng vào c a xylanh; KA – e + E2 u E1 i Van servo x Van Qt Turbine PI KA h s khu ch ñ i c a b khu ch ñ i; KC – h s khu ch ñ i c a khâu +xylanh khí -máy phát D - F2 - F1 ph n h i c m bi n v trí; I – dòng ñi n ñi u khi n van servo; e – ñi n C m bi n áp ñi u khi n; x – hành trình c a cánh van có kh i lư ng m; n – s v trí vòng quay c a tr c turbine; - v n t c góc c a tr c turbine; Mmp – momen trên tr c c a máy phát ñi n; Qt – lưu lư ng hơi vào turbine; T ck K - H s khu ch ñ i c a khâu ph n h i t c ñ turbine. Hình 3.2. Sơ ñ kh i ch c năng c a h th ng ñi u khi n t c ñ turbine T sơ ñ kh i ch c năng hình 3.2. ta thi t l p ñư c sơ ñ kh i như hình 3.3. - 13 - - 14 -
15 16 P ist« ng x C ¸ nh van e(s) + E2(s) u(s) x(s) Qt(s) (s) A m WPID(s) G1(s) KQ G2(s) P - F2(s) Q (K c) K F1 _ i E1 +u KA e(s) + E2(s) u(s) (s) WPID(s) W(s) V an servo - F2(s) PS u+ E1 i Van Q x B C m pittông K kh ch servo KV Và van hơi ñ i KA - Hình 3.3. Sơ ñ kh i bi n ñ i hàm truy n (s)/e(s) Trong ñó : WPID((s) – Hàm truy n c a b ñi u khi n PID; G1(s) – hàm truy n c a c m van servo – xylanh ñi u khi n van hơi; C m bi n v trí G2(s) – hàm truy n c a c m turbine – máy phát; KQ – h s quan h lưu lư ng khí và hành trình ñóng m van hơi. W(s) = G1(s).KQ.G2(s) (3.3) Hình 3.4. Sơ ñ m ch ñi u khi n c m van servo – xylanh ñi u khi n van hơi 3.2.1. C m van servo - xylanh ñi u khi n van hơi Mô hình nghiên c u ñư c thi t l p như hình 3.4. ñây là m t Ta có các phương trình (3.4) và (3.5) h th ng t ñ ng th y l c chuy n ñ ng t nh ti n ñi u khi n b ng c m dx Q = KV .i − K 0 . p = A. (3.4) servo – xylanh dt d 2x A. p = m ; E1.KA=I (3.5) dt 2 Phương trình Laplace c a (3.4) và (3.5) s là : Q(s) = KV.i(s)-K0.p(s) = A.s.x(s) A.p(s) = m.s2.x(s) (3.6) E1(s).KA = i(s) - 15 - - 16 -
17 18 x(s) u(s) + E1(s) A.K A KV Trong ñó : Dt – th tích c a kh i turbine S ( A2 + K 0 .m.S ) Dt - Dt0 – th tích trên 1 rad, Dt 0 = 2π Jt – giá tr mô men quán tính kh i lư ng c a tr c KC rôto c a turbine và máy phát ft – h s ma sát trên tr c c a turbine và máy phát. Kmp – h s t l mô men c a máy phát. Hình 3.6. Sơ ñ kh i c a c m van servo – xylanh ñi u khi n van hơi = 2π.n R – h s t n th t hơi x( s ) A.K A .KV Dt 0 G1 ( s ) = = (3.7) C= - h s ñàn h i c a hơi trong turbine u ( s ) K 0 .m.s + A2 .s + A.K A .KV .KC 2 B 3.2.2. C m turbine – máy phát B – Mô ñun ñàn h i c a hơi Mô hình nghiên c u ñư c thi t l p như hình 3.7. N u chuy n qua laplace thì các phương trình (3.11) và (3.12) thành các phương trình (3.13) và (3.14) như sau : V an tiÕt luu x Qh(s) = Dt0. (s)+(R+C.s).ph(s) (3.13) m Qt Turbine h¬i Dt.ph(s) = (Jt.S+ft). (s)+Mmp(s) (3.14) K híp nèi M ¸y ph¸t ®iÖn Ph f Qh (K c) Mmp Qh(s) + (s) Dt n ( R + C.S )( J t .S + f )t - U, I 0 Dt Hình 3.7. Sơ ñ nguyên lý c a c m turbine – máy phát dph Hình 3.8. Sơ ñ kh i c a c m turbine – máy Phươngtrìnhlưulư ng: Qh = Ω.Dt 0 + R. ph + C (3.11) dt phát Phương trình mô men : ph .Dt = M ms + M qt + M mp T sơ ñ kh i hình 3.8. ta có hàm truy n (3.15) c m turbine dΩ = f t .Ω + J t + I .K mp (3.12) – máy phát dt Ω(s) Dt (3.15) G2 (s) = = Qh (s) (R + C.s)(Jt .s + ft ) + Dt .Dt 0 - 17 - - 18 -
19 20 V y ta có hàm truy n W(s) c a b ñi u t c turbine là: Theo K. Gowrishankar, Vasanth Elancheralathan Rajiv Gandhi College Of Engg. & tech., Puducherry, India K x Kt KQ W(s)=G1(s).KQ.G2(s)= V i: KW = 1; α3=0; α2=1; α1=5 thì (3.20) s là: (τ 1s 2 + τ 2 s + 1)(T1 s 2 + T2 s + 1) Ks 1 = (3.17) W( s ) = (3.21) τ1Ts + (τ1T2 +τ2T1)s + (τ2T2 +T1)s2 + (τ2 +T2 )s +1 1 4 3 s ( s + 1)( s + 5) Trong ñó : Ks = KxKtKQ 3.2.3. X p x hàm truy n c a quá trình ñi u t c 3.3.THI T K B ĐI U KHI N PID Ta th y c m turbine – máy phát có kh i lương r t l n so v i 3.3.1. Gi i thi u c m servo – xylanh ñi u khi n van hơi và nó nh hư ng r t l n t i b 3.3.2. T i ưu hoá b ñi u khi n PID ñi u khi n t c ñ turbine. 3.3.2.1. Phương pháp th nh t Do ñó ta có th b qua kh i lư ng m c a cánh van ñi u khi n 3.3.2.2. Phương pháp th hai lưu lư ng hơi vào turbine. T các phương trình (3.7) ta có các B ñi u khi n PID ñi u ch nh theo phương pháp th hai c a phương trình như (3.18) Ziegler-Nichols cho quy t c. x( s) A.K A .KV K WPID(s)=Kp(1+1/Ti.s+Td.s) G1 ( s ) = = 2 = G1 (3.18) u ( s ) A .s + A.K A .KV .K C s + α 3 =0,6.Kp(1+1/0,5.Pcr.s+0,125.Pcr.s) K .K K .K .K =0,075.KcrPcr(s+4/Pcr)2/s V i: K G1 = A V ; α 3 = A V C Ta có sơ ñ kh i b ñi u khi n PID cho t c ñ turbine như A A hình 3.15. T phương trình (3.15) ta phân tích như phương trình (3.19) E2(s) 1 (s) e(s) + WPID(s) Kt Kt s ( s + 1)( s + 5) G2 ( s ) = = (3.19) G (s) T1s + T2 s + 1 ( s + α1 )( s + α 2 ) 2 - 1 1 V i: T1 = ; T2 = (α + α ) α1.α 2 α1.α 2 1 2 K Thay (3.18) và (3.19) vào (3.3) ta có: W(s)=G1(s)KQG2(s)= Hình 3.15. B ñi u khi n PID ñi u khi n t c ñ turbine Khi cho Ti = ∞ và Td = 0, K =1, ta nh n ñư c hàm truy n K G1 .K t .K Q KW = (3.20) thu g n như sau : ( s + α 3 )( s + α1 )( s + α 2 ) ( s + α 3 )( s + α 2 )( s + α1 ) - 19 - - 20 -
21 22 Ω( s ) Kp 3.4.1. Ch nh ñ nh m tham s PID cho b ñi u t c = e( s ) s ( s + 1)( s + 5) + K p B ch nh ñ nh m tham s PID B ng 3.3 B ng tiêu chu n n ñ nh Routh B 3 FUZZY s 1 5 de(t)/dt s 2 6 Kp KP KI KD s1 (30-Kp)/6 0 Servo B PID Turbine s 0 Kp 0 + Motor - T ñó ta có hàm truy n c a b ñi u khi n PID là : WPID(s)=Kp(1+1/Ti.s+Td.s)= 1 6.3223( s + 1.4235)2 Hình 3.21. Sơ ñ ñi u khi n s d ng PID m ñi u khi n = 18(1 + + 0.35124s ) = t c ñ turbine 1.405s s Thi t k khâu FUZZY ñư c th hi n trong hình 3.22. 3.3.3. Phân tích thi t k b ñi u khi n theo phương pháp c ñi n 3.4. CH NH Đ NH M THAM S PID CHO B ĐI U T C TURBINE HƠI H u h t các b ñi u khi n t c ñ turbine ñ u s d ng b ñi u khi n PID, các b ñi u khi n này chưa t i ưu ho c ít b n v ng ñ i v i s thay ñ i các tham s trong quá trình v n hành. T c ñ c a turbine hơi b nh hư ng b i quá nhi u thông s , và các thông s này thay ñ i liên t c trong quá trình v n hành (áp su t hơi, lưu lư ng hơi, t i c a lư i, n i hơi,...) nên s d ng b ñi u khi n m là m t trong Hình 3.22. Kh i thi t k khâu FUZZY nh ng phương pháp so sánh ñ l a ch n phương pháp ñi u khi n có ch t lư ng cao và ñáp ng v i s thay ñ i các tham s trong quá 3.4.2. K t qu mô ph ng trình v n hành. S d ng ph n m m Matlab – Simulink, th c hi n mô ph ng quá trình v i b ñi u khi n PID kinh ñi n và b ñi u khi n m PID Hình 3.22. So sánh các ñáp ng thu ñư c như hình 3.27. - 21 - - 22 -
23 24 CHƯƠNG 4 MÔ PH NG H TH NG B NG WIN CC PH C V CHO CÔNG TÁC ĐÀO T O 4.1. GI I THI U 4.1.1. So n th o projec WINCC 4.1.2. Ch n PLC ho c Drivers t Tag Management 4.2.3. Hi u ch nh hình nh qúa trình (Process Picture) 4.2.3.1. T o hình nh quá trình 4.2.3.2 C a s Graphic Desiger 4.2.3.3. T o nút nh n Hình 3.27. Mô hình hóa b ñi u khi n t c ñ trong Matlab- 4.2.3.4. Thi t l p thu c tính ch y th c. Simulink 4.2. GI I THI U GIAO DI N C A H TH NG THU H I NHI T DƯ Mô hình t ng quát h th ng thu h i nhi t ñư c áp d ng trong d án c a nhà máy ñư c th hi n như hình 4.1. Hình 3.28. Đáp ng ñ u ra v i ñ u vào là hàm n c thang ñơn v 3.5. NH N XÉT Đã xây d ng ñư c mô hình ñi u t c turbine hơi, vi t hàm truy n Hình 4.1. Mô ph ng t ng quan h th ng thu h i nhi t dư làm máy cho b ñi u t c. So sánh b ñi u khi n PID c ñi n so v i ñi u khi n m phát ñi n ta th y r ng ñáp ng c a b ñi u khi n PID m nhanh hơn b ñi u PID khi n kinh ñi n, ñ v t l c a b ñi u khi n PID m cũng t t hơn. - 23 - - 24 -
25 26 4.3. GI ITHI U CHI TI T CÁC MÀN HÌNH GIAO DI N K T LU N 4.3.1. N i hơi SP, AQC 1. K t lu n 4.3.2. H th ng WHB Wind Đã tính toán thi t k và phân tích sơ ñ thu h i nhi t t i ưu, 4.3.3. H th ng RAC WATER thi t k mô ph ng sơ ñ thu h i nhi t dư c a nhà máy. Xây d ng mô 4.3.4. H th ng ST STATE hình ñi u khi n t c ñ turbine hơi cho máy phát ñi n. Trong ñó ñã 4.3.5. H th ng ST SYSTEM gi i quy t và phân tích m t s v n ñ : 4.3.6. H th ng ñi n cao áp 1) Phân tích m t s mô hình thu h i nhi t dư c a nhà máy xi 4.3.7. H th ng ñi n h áp măng ñ l a ch mô hình t i ưu nh t cho nhà máy. 4.4. NH N XÉT 2) Thi t k mô hình ñi u khi n t c ñ turbine hơi b ng b ñi u Đã xây d ng b ng wincc mô hình thu h i nhi t dư ñ ph c v khi n PID công tác ñào t o cán b k thu t c a nhà máy khi d án b t ñ u tri n 3) V ñ th ñáp ng c a h b ng ph n m m Matlab. khai. Gi i thi u và tìm hi u nguyên lý làm vi c c a các mô hình ñã 4) Đưa ra phương án ch nh ñ nh m tham s PID cho h th ng tri n khai thành công Vi t Nam. ñi u khi n t c ñ turbine hơi. So sánh ch t lư ng c a b ñi u khi n PID m so v i b ñi u khi n PID kinh ñi n. 5) Thi t k mô ph ng b ng WinCC mô hình ñi u khi n và giám sát h th ng thu h i nhi t ph c v cho công tác ñào t o các cán b k thu t c a nhà máy. 2. Kh năng ng d ng c a ñ tài Tính toán thi t k h th ng ñi u khi n cho turbine hơi và ng d ng vào d án thu h i nhi t ñ phát ñi n t i nhà máy măng COSEVCO Sông Gianh. Trên cơ sơ này ng d ng cho các nhà máy xi măng khác trong nư c. 3. Hư ng phát tri n c a ñ tài T phương án ch nh ñ nh m tham s PID có th phát tri n h th ng ñi u khi n m chuyên gia cho toàn nhà máy. Đây s là m t hư ng ñi ñúng ñ n và m i m Vi t Nam. - 25 - - 26 -