tin tức - sự kiện

 

Hình 4 - Kết quả mô phỏng trên Matlab

   So sánh kết quả mô phỏng và thông số thực tế trên màn hình điều khiển cho thấy kết quả hoàn toàn tương tự với góc nghiêng của các đường surge line (màu đỏ), control line (màu vàng), deadband line (màu xanh lá).
Với chương trình mô phỏng  trên Matlab như Hình 4, người vận hành có thể khảo sát một cách dễ dàng ảnh hưởng của các thông số công nghệ, thông số điều khiển đến surge margin hay giá trị tín hiệu điều khiển van surge. Thông số đầu vào của chương trình ngoài các thông số công nghệ như áp suất vào/ ra, nhiệt độ vào/ ra và lưu lượng còn có các hệ số của mô hình đa thức bậc 2, control line factor, deadband factor. Kết quả tính toán gồm : surge margin, giá trị setpoint, chênh áp giữa đầu ra và vào, lưu lượng tức thời và giá trị tới hạn surge. Trên màn hình mô phỏng còn thể hiện phương trình bậc 2, mô hình giới hạn surge và điểm làm việc để có thể quan sát được khả năng xẩy ra hiện tượng surge.

Hình 5 - Màn hình điều khiển máy nén (HMI)

5.      Đánh giá ảnh hưởng của thông số công nghệ.

​Với mô hình toán học sử dụng đa thức bậc 2, xuất phát từ 02 phương trình h₁ và setpoint (SP):             

​Sau khi thực hiện đạo hàm riêng theo từng thông số và thay giá trị của các thông số khác ta xác định được ảnh hưởng của thông số đó. Vì vậy, phương pháp mô phỏng toán học giúp chúng ta dễ dàng khảo sát ảnh hưởng của các thông số đến những giá trị đặc trưng điều khiển van surge.

a.         Áp suất vào / ra (Suction / Discharge Pressure).

Bảng 1 – Tương quan giữa áp suất và surge margin, setpoint

Theo bảng kết quả trên ta thấy khi áp suất vào tăng (các thông số khác không đổi) Surge Margin & Setpoint giảm. Khi áp suất ra tăng, giá trị lưu lượng h₁ tăng. Tuy nhiên giá trị X₁ tăng nhiều hơn nên surge margin giảm.

b.          Nhiệt độ đầu vào/ ra (Suction/ Discharge Temprature)

Bảng 2 – Tương quan giữa nhiệt độ và surge margin, setpoint

Nhiệt độ khí đường vào không ảnh hưởng nhiều đến surge margin. Nhiệt độ khí đường ra tăng sẽ làm tăng giá trị surge margin, tuy nhiên nhiệt độ này bị giới hạn bởi bởi rơ le bảo vệ mức cao.​ 

c.          Lưu lượng đầu ra (Discharge Flow h2)

Bảng 3 – Tương quan lưu lượng và surge margin, setpoint

Khi lưu lượng ra chỉ cần tăng 5%, giá trị surge margin đã tăng đáng kể.

d.         Tổng hợp ảnh hướng của thông số công nghệ.

Bảng 4 – Tương quan giữa thông số công nghệ và surge margin, setpoint

Qua kết quả mô phỏng cũng như phân tích nguyên nhân gây surge ta thấy quá trình vận hành cần tránh việc gây sốc đối với áp suất đường vào và ra; thường xuyên kiểm tra các phần tử thứ cấp và nhị cấp của thiết bị đo lưu lượng.

6.      Ảnh hưởng của các hệ số điều khiển

a.      Chế độ điều khiển

-          Control Line Mode: HPCSGCONSP (HPC_KCL*h1+Bias ) ≤ P2-P1

Van Surge mở với các thông số điều khiển KP: KPFAST, KIFAST      

-          Deadband Hold Mode: HPCSGCONDB (HPC_KDB*h1+Bias) ≥ P2-P1

Van Surge đóng với các thông số điều khiển Kp=KPSLOW, Ki=KISLOW

-          Deadband Line Mode: HPCSGCONDB (HPC_KDB*h1+Bias) > P2-P1

Setpoint = CONSP – (P2-P1).

 ​

b.         Hệ số điều khiển và hệ số trễ  (Control & Factor, Dead band Factor).

Bảng 5 – Tương quan giữa hệ số điều khiển và các thông số đặc trưng điều khiển surge

c.          Hệ số khuếch  đại & Tích phân (Proportional Factor & Intergal Factor )

             CVKp = CV0 + Ki*t*(Error0 + Error1)/2

             CVKi = Ki*t*(Error0 + Error1) + CVKi

                                  CV:  Surge Valve control value, tín hiệu đóng van.

Giá trị Kp & Ki phụ thuộc vào khả năng cho phép trong quá trình vào tải. Nếu van surge đóng nhanh, tốc độ NPT không đổi sẽ dẫn đến hiện tượng surge. Để chọn được  giá trị tối ưu cần kiểm tra đường đặc tính của van surge lắp đặt trong hệ thống theo tài liệu thiết kế van surge của hãng cung cấp (Surge Valve Design)

7.      Kết luận.

Với những kết quả nghiên cứu về thuật toán điều khiển surge với mô hình giới hạn surge bậc 2 đang được sử dụng trong 5 máy nén giàn Nén khí trung tâm và mô phỏng bằng phần mềm matlab giúp người vận hành:

-          Dễ dàng liên hệ thuật toán và nhiệm vụ của các dòng lệnh trong PLC P5 nhờ đó có thể dễ dàng thay đổi các hệ số trong các dòng lệnh.

-          Mô phỏng trạng thái hệ thống trong quá trình khởi động, vào tải để có thể thay đổi các thông số phù hợp để quá trình vào tải được tối ưu.

-          Mô phỏng trạng thái hệ thống trước và sau khi xảy ra hiện tượng surge, nhờ vậy có thể xác định nguyên nhân gây surge.

-          Trước khi thay đổi trực tuyến các hệ số điều khiển trong PLC, phương pháp mô phỏng có thể xác định được sự biến thiên của các thông số điều khiển và quá trình công nghệ, nhờ đó có thể tiết kiệm được thời gian dừng máy nén và giảm đáng kể số lần khởi động.

 Tác giả bài viết: Vũ Đức Vinh – Nguyễn Minh Đức