Luận Án tiến sĩ xây dựng hệ Điều khiển phụ tải nhiệt phục vụ vận hành tối Ưu nhà máy nhiệt Điện Đốt than Áp suất cận tới hạn

TANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TÁT CÁC kY HIỂU A ạè — DiệnHehEuyến nhiệt giữa thanh ông sinh boi va nước xuống CG J4&g°K Nhiệt dưng riêng của khói ra khỏi lò & J/

BỘ GIÁO DỰC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘT

LOI CAM DOAN

Tôi xia cam đoan đây là công trình nghiên cửu của cá nhân tôi đưới sự hưởng dẫn cửa giáo viên hướng dẫn Các số liệu và kết quả nghiên cứu lá trung

thực và chưa từng được a1 công bồ trên bât cứ một công trình nào khác

Hà Nội, tháng 11 năm 2021

LỜI CÁM ƠN

Tôi xin chân thành câm ơn Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội dã cho

phép Lỗi thực hiện luận án này Cảm ơn Phòng đào tạo, Viện Kỹ thuật điều khiển

và Tự động hóa, Viện Điện đã luôn hỗ trợ và tạo mọi điêu kiện thuận lợi cho tôi

trong suốt quá trình tôi thực hiện luận án này,

Tôi xin trân trọng gửi lời căm ơn sâu sắc đến người thầy, người giáo viên

hưởng dần của tôi là PGS.T8 Bủi Quốc Khánh đã luôn tân tâm, tận lực hỗ trợ,

động viên, hướng, dẫn vẻ mặt chuyên môn trong suốt quả trình tôi thực hiện luận

án này

Xin chân thành cảm ơn tập thế lãnh dao, can bộ vận hành của Công ty Cổ

phần Nhiệt điện Hải Phòng đã luôn tạo điều kiện để nghiên cứu sinh dược thực tập tại nhà máy và tìm hiểu tài liệu, lấy số Hệu sản xuất từ nhà máy phục vụ việc

nghiên cứu Đặc biệt, nghiên cứu sinh vô củng cảm en sự giúp đỡ chân thành,

nhiệt tình và quý báu của hai cán bộ tại nhà máy: anh Ngỗ [léng Phong, Pho

quân đốc Phân xưởng vận hành 2 và sanh Triệu Quốc Hưng, Trưởng kịp diện,

Phan xưởng Điện tự động của Công ty Cổ phân Nhiệt điện Hải Phòng Hai anh

và rất nhiều cán bộ kỹ thuật của Nhà máy nhiệt điện Hải Phòng đã luôn hỗ trợ

nhiệt tỉnh, sẵn sảng trao đổi thông tia và trá lời những thắc mắc rnà nghiên cửu sinh băn khoăn về hoại động điều khiển của Nhà máy nhiệt điện, luôn sẵn sảng: cung cân đữ liệu cho nghiên cứ sinh đủ bât kẻ thời gian nào, Điều này làm cho tôi biết ơn vô cùng Chính nhờ sự giúp đỡ này nên Nghiên cứu sinh mới có thể hoàn thành được nội dung luận án cúa mình ngảy hôm nay

Tôi xin chân thành cắm ơn các cản bộ nghiên cứu của Viện Kỹ thuật diệu khiển và Tự động hóa và các giảng viên của Bộ môn Tự động hóa công nghiệp, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã đưa ra những góp ý, chỉ đẫn piứp tôi hoàn thảnh mô hình thứ nghiệm phần cửng cho hận án cứa mình

Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Diện — Diện tử, Bộ mỏn Diều khiển học, Trường đại học Giao thông vận tâi đã tạo điều kiệu cho tôi được luan gia chương trình đảo tạo này

Tôi xin bày tô lòng biết em sãu sắc đến các thấy phân biện, các thây trong hội đồng châm luận án đã đồng ý đọc duyệt và góp các ý kiến quý báu để tôi có thể hoàn thiện luận án này và dịnh lướng nghiên cửu trong tương lai

Xm gửi lời cám ơn chân thảnh tới gia đình (chồng và hai con trai của tôi)

và bạn bè đã luôn ở bên động viên, giúp đỡ trong suối quá trình tối tham gia khóa hoe nay

Nghiên gứa sinh

MAY NHIET DIEN DOT THAN

1.1,4 Nguyên lý làm việc cơ bản của NMINĐ đốt than phun áp suất cận tới

1.2,2 Câu trúc tống quát hệ điển khiến pha tải nhiệt - - 8

1.2,3 Các cầu trúc điều khiển của hệ phụ tải nhiệt trong nhả máy nhiệt điện] I

1.3 Tổng quan những vân đề nghiên cứu hệ điều khiển phụ tải nhiệt 14

1.3.1 Những nghiên cửu cơ bản cầu trúc điều khiển phối hợp L4 1,3,2 Cấu trúc điều khiển phối hợp thưởng, dùng trong thực t 1§ 1,3.3 Những công trình nghiên cứu về thiết kế hệ điều khiển phụ tái nhiệt nhá

máy nhiệt diện đốt than pÏra,

KFT LUAN CHUONG 1 21 CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ DIEU KATEN PHY TAT

nông d số nhỏ máy nhiệt điện Hải Phòng

2.1,1 Phương pháp xây dựng mỏ hình diều khiển phụ tải nhiệt

2,1,3 Phương pháp xây đựng các mạch vòng cơ bản điều khiến lò hoi 25 2,1,4 Phương pháp xây đựng mỗ hình quá trình truyền nhiệt sinh hơi 25

2,1,5 Phương pháp xây đựng mô hình hệ tuabin — máy phát 26 2.2 Xây dựng mô hình điền khiển lò hơi theo thông số nhà máy nhiệt điện Hải Phòng,

2.2.1 Yêu cầu than cấp vào lò

2.2,2 Cân bằng nhiệt tổng quát trong lỏ hơi eo 27 2,2,3 Động học quá tình truyền nhiệt sinh hei - 39

2,2.4 Mạch vòng diễu khiển cấp liệu ào esses 2T

2,3,6 Mạch vòng điều khiến cấp nước che lò hơi - - 37

2.3 Xây đựng mô hình điền khiên tuabin vã máy phát Al 2.3.1 Dộng học các quá trình trong tuabint essences Al

2,8,1 Đề xuất cầu trúc điểu khiển phối hợp mới - 48

2.5.2 Thiết kế các bộ điều khiển trong câu trúc điền khiến phối hợp mới 49

2,5,3 Mê phông và đánh giá cdu tric điều khiển phổi hẹp mới với các cầu

3.1 Ung dung mary Noron - Furzy dé thiét ké diéu khién bù nhiều

3,1,1 Ánh hưởng của nhiễu đến hệ điều khiễn phụ tải nhiệt và đề xuất giải pháp khắc phục

3.1.2 Ủng dụng mạng Noron - Fuzzy để thiết kế điều khiển bủ nhiễu 71 3.13 Thiết kế mô bình mẫu sử dụng mạng nơron ¬. - TB

3.1.4 Thiết kế khâu bù nhiễu lò bơi và tuabin 16

4.1 Khai quat chumg thiét bi mé phéng thời gian thực Ø1

4,1,1 Nguyên lý về thiết bị mô phỏng thời gian thực 91

4.1/2 Chọn cấu hình thiết bị mê hông th thời gian thưc để đánh giá hệ điển

4.2 Nghiên cửu đảnh giá điều khiển hệ phụ tái nhiệt trên thiết bị mô phỏng thời

gian tHựC ii cucoeeerroee khien 98

42,1 Sơ đỗ nguyễn lý của thiết bị mô phông thời gimn thực DSP 1104 - AC

4.2.2 Cấu trúc thiết bị mô phỏng thời gian thực với AC8O0M-DSP 1104 94 4.2.3 Kết quả xây đựng mô hình - 9 4.3 Nghiên cứu đánh giá điều khiển bủ nhiều cho hệ phụ tái nhiệt trên thiết bị mô phỏng thời gian thực - - - %8 KAT LUAN CHƯƠNG 4 - - - ~s TỐT

KẾT LUẬN VÀ KIÊN NGHỊ

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHULUCL CAC VĂN DẺ TIIÉT KÉ HỆ PHỤ TÁI NIIẸT

PHỤ LỤC 1L NÂNG CAO CHẤT LƯỢNG BỘ ĐIỀU KHIỂN PLU TAL

NHIỆT

PHU LUC Wt XAY DUNG THIET BI MO PHONG THOT GIAN TAUC

DE KIEM CHUNG KET QUA NGHIEN CUU HE DIEU KHIEN PHU TAI NHIỆT

TANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TÁT

CÁC kY HIỂU

A ạè — DiệnHehEuyến nhiệt giữa thanh ông sinh boi va

nước xuống

CG J4&g°K) Nhiệt dưng riêng của khói ra khỏi lò

& J/kg.°K) - Nhiệt dung riêng của xỉ than ra khỏi lò

Cit kl4kg“K) Nhiệt dịng riêng của hơi bão hỏa

Cha kl&kg°K) Nhiệt dưng riêng của hơi quá nhiệt

Cr kl/&g°K) Nhiệt dưng riêng của dòng nhiên liệu đưa vào lỏ

E 1 Nhiệt nang trong bao hơi

Gen 136 diéu khién céng suat phat

Gm Bộ điều khiển fecd[orward lượng đặt

Tr klkg — Khiệtti làm việc củanhiênliệuthan

h kJ/Kg Eintanpy riéng phan

Iw % Chỉ tiêu bám lượng đặt công suấi

Tt Ke/kWh Chitiêu chỉ phí nhiên liệu

Ky, Ki, Ko 1Iệ số khuếch đại, tích phân, vi phân

kẽ, Ket KWAK Hệsố truyền nhiệt búc xạ, dối lưu dã quy đòi

ki kW& Fe af nen niiệi giữa thành dng sinh hơi và

NN MW — Céng suat dit, céng suat dién

Neo, Naien, Na kW Công suất cơ, điện, hơi

Nom New Xen KW Cong suit co do tuabin cao áp trung áp, hạ áp

Ph, Pa” MPa Ấp suất hơi, áp suất hơi đặt

Ped Pa Ấp suất đo đầu ra bưởng lò

%œQ kW Nhiệt của khói củatrovàxithanra khối lò

Qp Qua, Quuạc kW Nhiệt lượng của nhiên liệu, gió, nước

Qn, Ons kW ——_ Nhiét tich lũy tường lò và không khí trong lò

1

Qn KW Nhiét ciia dan dng sinh hoi

Qu kW Nhiệt lượng nhận từ lỏ của dân ông sinh hơi

Nhiệt lượng nhận cia dong rước xuống đàn Ống

Que KW inh hoi tir thanh ống sinh hơi

'Tín hiệu công suất nhiệt lây ra từ lỏ hơi, yêu cầu

Te °K Nhiệt độ khói ra khỏi lò

Th °G Nhiệt độ xỉ than ra khỏi là

Thom ‘Ks Nhiét d6 hoi bao héa

Lg °K Nhiét d hơi quả nhiệt

Tr Ta °K Nhiệt độ nhiên liệu, không khi đưa vào lò

Tw, Te *K ie độ ngon lứa, võ kim loại ông đàn ống sinh

Tụ s "Thời gian quá dộ

Ty Hang s6 quan tinh ctia rotor

tr Re Nei ig của nước cấp vào bae hơi, của hoi đi ra

Wi We Kg/s Lưu lượng nhiên liệu, lưu lượng nhiên liệu đặt

Wa Kes Lure lnong gid vao buông đốt

Wan, War Ke/s Luu lượng nước ngưng, nước oập

- rủ Làm lượng nước xuống ông sinh hơi, từ ỗng sinh Was, Wat Kes dung lạc meee °

Win, Wir Ke/s Lưu lượng heivàovà hưu lượng hoira bao hơi

We Kgis Luu lueng khoi ra khdi lo

W Kg/s Luưulượng trovà xỉthan ra khỏi lò

Wit Ke/s Lum iuong hai bao hoa

Winn Ke/s — Luưulượng hei quá nhiệt

496, Gmr % Độ quả điều chính, sai lệch áp suất cực đại

AP, AN Biển thiên công, suất, biến thiên áp suất

@ radis Tốc độ quay tuabin

FC Bộ điều khiên lưu lượng nước cấp vào bao hơi

fụaC Bộ điều khiển lưu lương gió đưa vào lò hơi

Poa Bộ diễu khiên áp suất âm buông, đốt

Tac Bộ diều khiên nhiệt độ hơi quá nhiệt

PC Bộ điều khiến áp suất hơi của lò hơi

Ne Bộ điều khiến công suất điện

Các căm biến do lưu lượng, dơ mức, do nhiệt độ,

budng đối, đo áp sual

do công suất, do áp su hoi lò hơi

in

CÁC CHỮ VIỆT TAT

Ký hiệu Nội dung, ý nghĩa

PID Proportional Integral Derivative

PC Pulverized Coal

CFB Circulating Flnidized Bed

DEB Direct Unergy Balance

FDF Forced Draft Fan

IDF Induced Draft Fan

cv Control Valve

GA Genetic Algorithm

IMC intemal Model Control

HIL Hardware In the Loop

si Software In the Loop

DCS Distributed Control System

TLC Programmable Logic Controller

ADC Analog-to-Digital Converter

DAC Digital-to-Analog Converter

DANH MUC BANG BLEU

Bang 2.1 Bang dank gi

Bing 2.2 Bang đánh gì

Bảng 2.3 Giá trị các chỉ tiêu JN (%), Jf (Kg (than)/kWh) tix két qua mé phéng 61

Bảng 3.1 So sảnh đánh giá của đáp ứng công suất

Bảng 3.2 Sơ sánh đánh giá của đắp ứng áp suất

Bang 3.3 Gié tri cdc chi tigu IN (%), Jf Ke/Kwh) từ kết quả mô 5 phang eee OF Bang 3.4 Các quy tắc bù nhiễu của hệ phụ tấi nhiệt

Bảng 3.5 Bảng dành giá chất lượng đáp ửng công suất

Bang 3.6 Bang đánh giá chất lượng đáp ứng áp suất

Bang 4.1 Bang phan cổng vao ra

láng 4.2 Bang tin higu gidm sat

độ

Bang 4.4 Bang chất lượng đáp ứng áp suất của hai chế độ

Bang 4.3 Bảng chất lượng đáp ứng công của hai chỉ Bang 1.5 Bảng đánh gia chất lượng của đáp ứng công suất sọ

Bang 4.6 Dánh giá chất lượng của đáp ng áp suất - 100

Bang PL.IILL Các thông số kĩ thuật quan trọng - - 26 Bang PL.IIL2 Bảng đặc tá của đường vào ra /O số - 30

Bảng PLHL3 Bảng so sánh chất lượng sếp ứng công suất trên DS1104 và

Bang PL.IL.4 Bảng so sánh chất học, đáp ứng áp suất trên D2S1104 và Matlab

35

C HÌNH VỀ

Hình 1.1 Câu hình diễn hinh một tổ máy NMNĐ 6

é céng nghé (Process Diagram) ciia m6 a may NMNĐ 7

Hình 1.3 Quả trình biến dỗi năng lượng của hệ phụ tải nhiệt _—

Hình 1.4 Cầu trúc tổng quát mö hình hệ điều khiển phụ tải nhiệt 2 Hinh 1.5 Cấu trúc diễu khiển phụ tái nhiệt theo tuabin (turbine Ki ollowing

Hình 1.13 8ơ đỗ nguyễn lý câu trúc điều khiểu nghi bếp (3) Đặc tính ham bù áp

Tlinh 1.13 Câu trúc điều khiển phỏi hợp tại các nhà máy nhiệt điện đốt than phun

Tinh 1.14 Tang quan tỉnh hình Lnghién ¢ cứu xây y đụng mồ hình điều khiển hệ phụ

tải nhiệt cho nhà máy nhiệt tiện đốt than - - 17

Hinh 2.1 So dé diéu khién P&1D nhà máy nhiệt diện Hải Phòng seo 23

Hinh 2,2 So dé khéi hệ điều khiến phụ tâi nhiệt 24 Hinh 2.3 Gian dé céng nghệ (PD-Process Diagram) mô tả các quả trình cơ bản

Hình 2.5 Sơ đồ P&ID điều khiến cập liệu cho buồng lửa - 32

THỉnh 2.6 Sơ đỗ cầu trúo điều khiến cấp liện 32

Hình 2.9 Sơ đồ P&ID của hệ điểu khiển khái giỏ - 35 Hình 2.10 Sơ đỏ câu trúc điển khiển khói gid - - 36

Hinh 2.11 So dé P&ID điều khiến mức nước bao hơi 37

Hinh 2.12 Mach vàng điêu khiển mức nước bao hơi - - 38

Hình 2.13 Lưu đỏ P&TD điền khiển nhiệt độ hơi quá nhiệt - - 39

Hình 2.14 Mạch vòng điều khiển nhiệt độ hơi quá nhiệt - - 40

vì

Tình 3.15 Sơ đồ nguyên lý của hệ Iusbin - máy phát 41

Hinh 2.17 Sơ đẻ mô tâ nguyên lý hoạt động của tuabin - - 42

Hinh 2.18 So dé thay thé mang hoi cla iuabin - 43 Hình 2.19 Sơ đỗ câu trúc điều khiến tuabin 44

Hinh 2.21 Cau tric điều khiển phdi hop ciia uha may nhiệt điện - 46

Hình 2.22 Đường cơng vận hành của tổ máy số 2 nhà máy nhiệt điện Hải Phòng

Hình 2.23 Đáp ứng của mô hình mô phông hệ phụ tải nhiệt - 47

Tình 2.24 Câu trúc điều khiển phối hợp theo FlynmL 48 Hình 3.25 Câu trúc điều khiến phi tải nhiệt mới được phát triển từ cầu trúc của

Ilinh 3.26 Câu trúc mạch vòng điều khiển áp guất hơi —

Hinh 2.29 Pap ứng công suất khi chỉnh định kbp (a) và độ mỏ van tuabin mí) s4

công suất Gơn và bộ điều khiển áp sual Gep trong hệ điểu khiển phối hợp mới 64

ủa giải thuật dĩ truy

Hình 3.3 Các dáp ng mô phỏng của chế độ diễu khiến sử dụng GA

Hình 3.4 Câu trúc điều khiển bù nhiều

Tình 3.2 Hàm mục tiêu J giản: dần qua 30 thé

Hình 3.5 Phương pháp huấn luyện mạng, 22-

Hình 3.8 Dữ liệu dầu ra mang norou céng suai

Hình 3.9 Dữ liệu dầu ra mạng nơron áp suất

Hình 3.10 Huắn luyện mạng noron trên Matlab ec

[inh 3.11 Kết quả huấn luyện xuạng noron công suất phát sản

Hình 3.12 Cấu trúc bộ diễu khiển mở àcoie no

Hình 3.13 Mở hóa giá trị đầu vào sai lệch công suải 79

Hình 3.14 Mờ hóa giá trị đầu vào Lộc độ sai lệch công suá - 79

Hình 3.15 Mờ hóa đầu vào sai lệch áp suắt - - 79

Hình 3.16 Mờ Hóa giá trị đầu vào lốc độ sai lệch áp suất - 80 Hình 3.17 Các lập mờ chuẩn hóa đầu ra điều khiến độ mở van tiabin Ut 80

Hình 3.21 Luật hợp thành cho hé bit nhiéu trén Simulink - 85

Tình 3.22 Nhiễu ngẫu nhiên của quá trình truyền nhiệt ginh hơi 85

Hình 3.25 Cấu trúc điều khiển bù nhiều mô phỏng trên Simulink 86 Hình 3.26 Đáp ứng công suất khi có nhiễu và khi được bù nhiễu - 7

Hình 4.6 Đáp ửng áp suất ở hai chế độ mô phỏng os 97

Tlinh 4.7 C4u tric diéu khién plu tai nhiét 06 b6 be nhi 98

Linh 4.8 Dáp ứng của bộ điều khiển công suất trong cả hai trường hợp khi có

Hình 4.9 Đáp ứng của bộ diều khiển áp suất trong cả hai trường Họp có nhiễu túc

động và khi có bù nhiều trên D81 1041 100

Tình PT.1.1 Sơ đỗ cầu trúc điều khiển cấp than

Hình PI.L.2 Nhận đụng bám truyền cí

Hình PI,.1.3 Sơ dễ cầu trúc diễu khiển khỏi gió

Tình PT.1.4 Nhận dang lam truyén cap gid 2

Hinh PL.1.5 Whan dang ham truyén qua trinh chay

Hình PT.1.6 Sơ dé md phong mach vong điều khiển nông độ

Tình PI.L7 Kết quả đáp ứng của mông độ oxi dư ở tốc độ lăng lãi 3MW/phú, 4 Tình PT,1.8 Nhân đạng bảm truyền khói 5 Hình PL 1.9 Sơ để mô phông mạch vỏng điều khiến áp suất âm buông á đốt 6

Tình PI.IL10 Đáp ứng mạch vòng áp suất buồng đốt ứng với lốc độ lăng lãi

Tình PL.1.11 Câu trúc điển khiển mạch vòng cấp nước 6

Hình PL.1.13 Sœ đồ mồ phỏng mạch vòng cấp nước 8 Tình PT,1.14 Đáp ứng mức nước bao hơi ở tắc độ tăng lãi 3MW/ghú - 8 Hinh PL 1.15 Đặc tỉnh đáp ứng của nhiệt độ của quá trình quả nhiệt giảm ôn 9

Tình PT.1.16 Câu trúc điều khiên nhiệt độ hơi quá rihiệt 10

Tình PT.L.17 Nhận dang ham truyén phun nude giam ôn 10

Hình PL L18 Cân bing i khối a ame (2) và cân bằng công suất trang hệ tuabin (b)

Hinh PL.L19 So đồ câu trúc tuabin — máy sy phác - - 2 Ilinh PL.1.20 Nhan dạng hàm truyền tuabin — máy phát - - 2 Hình PL.L21 Đặc tỉnh của quả trinh truyền nhiệt - - 13

Hình Pĩ 1.23 Đặc tỉnh xác định quan hệ áp suất hơi và hưu lượng nhiên liện 14

Hình PL.1L21 Sa để mô phỏng hệ điều khiển phụ tải nhiệt - l§

Hình PI.1.25 Sơ đỗ mô phông các quả trình trong nhà máy nhiệt điện 15

Hình PL 1.26 Se đỗ câu trúc điều khiến phụ tải nhiệt - 16

Hình PI.I.3 Cách thúc thiết lập các TO mổ rộng 24 Hình PI.IIL3 Bộ điểu khiển AC 800M sử dụng trong mô hình 26 Hình PI.I.4 Từ trái qua phải AI810, AO810, DIE10, DO810 - 27

Hình PLIH.7 Mó bình nhà máy nhiệt điện dược xây đựng trên Matlab&:Simulink

al

Hinh PLITS Cau trúc điểu khiến phối hợp được xây dụng trên

TTinh PL.IH.11 Biên dịch chương trình cho DSI 1041 32

Hình PL III.12 Giao dién Control Desk lay đề thị đáp ứng, 33

Hình PL 1H13 Các đặc tỉnh công suất trên D81 104 và matlab 34

Tỉnh PT.IT.14 Các đặc Lính áp suất trên DS1104 va Matlab 35 Hình PI.TTH.15 Các đặc lính của 4 mạch vòng, điều khiển trên DS1104 và Matlab

36

Hinh PL IIL.17 Board dau vao ra card DS1104 37 Tlinh PL _III.18 Bang i cdc tin hiéu vaorra 38 Hình PL TII.19 Thiết kê đỗi tượng trên Matlab 38 Hình PT.III20 Các khôi vảo ra trong thư viện của DS1 104 39

Hình PY.11.21 Tao project trén phan mém Control Builder M Professional 39

Hinh PL IIL 22 Thém thu vign vio project - - 40

Hình PT.1II.24 Kết nối thư viện với chương trình 41

Hình TT.1T.26 Tổng quan về ngôn ngữ lập trinh Control Module 42 Hình PL 1H27 Kết nói cac khéi Control Module trén chuong trinh 4

Hình PY 117.28 Kết nối các biển giá Irị vào khối Gontrel Module - 43 Hình PL.IIL.29 Câu hình phần cứng cho bộ diễu khiển - 43 Hình PT IIT.30 Kết nói các biển tới công vào ra 44

Hình PT.ITI.31 Giao điện phần mềm Plant Explorer Workplace - 45 Hình PL.IHL.32 Giao diện vận bành seeererrersoeer 46

Hình PL.IH.34 Cầu trúc mạng hr0 cớ nnntnerrereeure 47

Hình PL.1136 Dữ liệu dầu ra mạng nơron công suất - 47

Hình P1.1II.37 Dữ liêu dầu ra mạng nơron áp suất 48 Hinh PL.UL38 Huan luyện mạng noron trên Matlab/Simulink 48 Hình PL.1II.39 Kết quả huần luyện mạng nơron công suất phát 48

MO DAU

1 Tinh cấp thiết của luận án

liiện nay, cỏ rất nhiều nhả máy nhiệt điện đết than tại Việt Nam (cá những

nha me

và những nhà máy mới được xây dựng), đóng góp một vai trở rất lớn trong việc đâm bảo an ninh năng lượng Theo quy hoạch điện 7 (Quyết định 428/QD-TTg ngày 18/3/2016), tính riêng nhà máy nhiệt điện đốt than đã cỉ

42,6% tổng công suất diện và chiếm 53.2% tổng sân lượng diện Quốc giá vào

tăm 2030 Dự báo, nhủ dẫu tiêu thụ điện tại Việt Nam tăng 1094 mỗi rằm trong giai đoạn 2010 - 2030 và được đáp ứng bằng việc tăng công suất điện than Cụ

thể, trong năm 2015 - 2016 nhiệt điện chiếm 34% và sẽ chiếm lên đến 49,39%

Một vẫn đề cho các nhà máy nhiệt điện đốt than ở nước ta hiện nay đó là:

Toản bộ các nhà tuáy nhiệt điện biện ray đến do các công ty nước ngoài lắp đặt

và thiết kế Do đó, về mặt công nghệ, chúng ta phụ thuộc hoàn toàn vào nước

ngoài Nêu xảy ra sự cổ gỉ hoặc có những yêu câu chuẩn đoán, hiện chỉnh, sửa

chữa, nâng cấp thì đều phải phụ thuộc vào nước ngoài Diễu này dẫn đến chỉ phí giả thành sản xuất cho mỗi MW điện năng cao hơn hẳn các nước khác Vì vậy thiểu sức cạnh tranh treng lĩnh vực năng lượng điện và thiếu tỉnh tự chô trong sẵn xuất năng lượng điện Vẫn để là vậy nhưng những nghiên cứu đành cho nhà máy nhiệt điện đốt than hiện nay còn rất ít, nhỏ lé và chí tập trang vào một vải khâu nhỏ: điểu khiển mức nước bao hơi, điêu khiển máy nghiên, Các nghiên cứu

khoa hoe về nhiệt điện than nảy còn chưa đáp ứng được yêu cầu vẻ thiết kề, chế

tao vận hành cho nhà rnáy nhiệt điện than, chưa có những để tải lớn, giải quyết những nhiệm vụ nghiên cửu lớn của nhiệt điện than như xác dink và chuẩn hoa

số làm cơ sở cho việc thiết lập đự án nhiệt điện than (như các thông số

về khí tượng thủy văn, về động đất, về các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật, v.v), về xây dựng các chế độ vận hành tdi ưu mả hiệu quả của nó có thể tiết kiệm hàng triệu

tắn thaưnšm, về nghiên cứu quá trình đốt cháy các loại than khác nhau và kiến

nghi chọn loại than thiết kẻ cho mỗi loại nhà máy nhiệt điện than, về các nghiên

cửu cơ băn khác, v.v Các nội dung cụ thể về nghiên cửu khoa học đáp img di như cầu phát triển nhiệt điện than của dit made cần dược dưa vào các chương

trình nghiên cửu khoa học và công nghệ trọng điểm nhà nước như các chương

trình vẻ năng lượng, về cơ khí chế tạo, về vật liệu, về vận hành tối ưu nâng cao hiệu quá sản xuất và tiết kiệm nhiên liệu, v.v Việc tiết kiệm nhiên liệu trong

sản xuất điện năng có ý nghĩa rất lớn trong sẵn xuất điện năng và bảo vệ môi

trường, do đó cần có những chính sách khuyên khích để có thể để xuất ra những

biện pháp tích kiệm nhiên liệu trong sản xuất điện cúa nhà máy nhiệt điện

'Trong hoạt động của nhà máy nhiệt điện đốt than, hệ phụ tải nhiệt đóng vai trỏ quan trọng nhất Nó có nhiệm vụ đảm bảo cúng cấp đủ công suất hơi theo yêu câu của công suất phát điện của cụm Tuabin - Máy phái Để đấp ứng đủ công

suất hơi theo yêu cầu công suất điện thi hệ điều khiến phụ tải nhiệt phải điều

khiển lỏ hơi dễ sắn xuất ra công suất hơi, dám bảo diễu khiển các dại lượng dẫu

1

vào là hưu lượng nhiên liệu, gió vả nước, để đáp ứng yêu cầu phụ tải nhiệt đầu ra

là công suất hơi với các đại lượng 1ä nhiệt độ hơi, áp suất hơi và lưu lượng hơi

Để vận hành hệ phụ tải nhiệt nhà máy hoạt động thi hiện nay tại các nhà máy

cỏ nhiễu cảu trúc diễểu khiển dẻ thực hiện nlư:: Điểu khiển theo lò bơi (Boiler

Following Control), diéu khiển thee tusbin (Turbme Following Conlrol), điểu khiến phối hợp lò hơi — tuabin (Coordinated Control) Nếu có được giải pháp tôi

ưu để có thể giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu trên mỗi Kg hơi sản xuất ra thì hệ này

sẽ mang lại rất nhiều những lợi ích về mắt kinh tế và nôi trường, Nhu vay, van

thành tối ưu nhà máy nhiệt điện đốt than chính là vận hành hệ phụ tải nhiệt sao

cho tôi ưu, bám lượng đặt công suất và lượng đặt áp suất nhanh nhất, giảm thiểu suất tiêu hao nhiên liệu trên mỗi KWh diện sẵn xuất ra l2o đỏ, tác giá đẻ xuất dễ

lai “Xây dựng hệ điều khiển phụ tãi nhiệt phục vụ vận lành tốt ra nhà mắp

nhiệt điện đốt than áp suất cận tới hạn” nhằm xây dựng được một mô hình điền

khiến hệ phụ tải nhiệt đáp mg được yêu cầu vận hành tối tru tại nhà máy nhiệt

điện đốt than, sao cho có thể vừa nàng cao hiệu quả sản xuất (bám nhanh lượng đặt công suất và lượng đt áp suất) mà tiết kiệm được niên liệu tiêu thụ chú rỗi kWh san xuat ra

2 Mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cửu

ø_ Mục tiêu cũu luận án

Nghiên cửu xây dựng hệ didu khiển phự tải nhiệt của nhà máy nhiệt điện đốt

Than áp suất cận tới hạn đề đăm bảo vận hành ôn định và tiết kiệm nhiên liệu

ĐI trợng nghiên cửa

Hệ điển khiến phụ tải nhiệt nhà máy nhiệt điện đốt than phím, tuahbin ngưng

hơi và áp suất hơi cận tới hạn

1 Phạưm vì nghiên cứu cña đề tài

Thiết kế hệ điều khiến phụ tải nhiệt theo cấu trúc phổi hợp cho 01 tổ máy của nhà máy nhiệt điện dốt than phun, tuabin ngưng hơi và áp suất hơi cận bởi hạn với giá thiết các quả trình ngưng hơi, khử khí và quá trùnhh hãm nước làm việc

đáp ứng lôi theo yêu câu hệ phụ tấi nhiệt và được bồ qua trong luận án này

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết kết hợp thực nghiệm

-_ Xây dựng mô hình điều khiển phụ tái nhiệt có xét đến các quá trình cơ ban sủa hệ lò hơi — tuabia — máy phát, từ đỏ di thiết kế hệ diều khiến phụ tải nhiệt

Tới theo tiêu chuận tối mu vận bành tiết kiệm nhiên Hệu

- Kiểm chứng kết quả nghiên cửa đựa trên mô hình hóa mô phông bằng

Matlab& Simulink va bing mé hinh thye nghiệm mê phóng thời gian thực Mô tình thựo nghiệm mô phông thời gian thực được xây dựng trên bộ điều khiển céng nghiép ACBOOM va DSI101 _

3 _ Ý nghĩa khon học vả thực tiễn của luận ám:

-_ Đưa ra một phương pháp thiết kẻ hệ diểu khiển phụ tải nhiệt cầu trúc phổi hop theo tiêu chuẩn vận hành tối tru tiết kiêm nhiên liệu cho nhà máy nhiệt điện

đốt than tuabin ngưng hơi

kà

-_ Cấu trúc điều khiến hệ điều khiến phụ tải nhiệt để xuất có khả năng ứng dụng vào cho hệ điều khiển nhà máy nhiệt điện đốt than tuabin ngưng hơi

4 Đúng gắp mới của để tài nghiên cứu

-_ Để xuất câu trúc diễu khiển phổi hợp mới và thiết kế hệ diều khiển phụ tâi

nhiệt cho nhà máy nhiệt điện đốt than

-_ Xác định thông sỏ tối ưa cho bộ điều khiển bằng cách áp dụng, giải thuật dị

truyền GA

- Áp đựng mạng norơn-mờ đẻ ước lượng va bù nhiễu nhằm nâng cao chất

lượng hệ diều khiên phụ tái nhiệt cho nhá máy nhiệt diện

5 Cấu trúc của luận án

Luận án được cầu trúc thành bến chương, bao gồm:

Chương 1: Tổng quan hệ diễu khiển phụ tâi nhiệt trong nhà máy nhiệt diện đốt

than

Chương 2: Nghiên cửu thiết kế hệ điều khiển phụ tải nhiệt

Chương 3: Ủng dụng mạng Nơron Fuzzy dé bu nhiễu cho hệ diều khiển phụ

tải nhiệt

Chương 4: Xây dụng thiết bị mô phỏng thời gian thực để kiểm chứng, đánh

giá chất lượng hệ điều khiển phụ tái nhiệt nhà máy nhiệt điện

Sau đó là phản kết luận nêu những dóng góp mới của luận an và đẻ xuất

theo Tiếp theo là phần tại liệu tham khảo, các công trình

Thưởng nghiên cứu

khoa học đã công bể liên quan đến luận án và các phụ lục 1, I, LL

CHUONG 1, TONG QUAN HE DIEU KHLEN PHU TAL NHLET

NHA MAY NHIET DIEN DOT THAN

Dat vin dé

Nhà mày diện nhiệt (NMNĐ) dột than gồm tập hợp rất nhiều thiết bị trong các quá trình đề biến đối năng lượng: Chuyến hóa nhiệt năng từ đột cháy các loại nhiên liệu hóa thạch (than, đâu, khí ) trong lò hơi, tưyền nhiệt cho môi chất là nước để hóa hơi, sau đó hơi sẽ được din đi đến tuabin máy phát để sinh công

và phát điện năng Như vậy lò hơi là nguồn phát nhiệt, tuabin — mây phát là hộ

phụ tải tiêu thụ nhiệt Hệ điều khiến phụ tải nhiệt được hiểu là với một yêu cầu

công suất điện cân phải, ta phái điều khiển các đại lượng đầu vào lỏ bơi (than, giỏ, nước) và điều khiển các quá trình biên dỏi năng lượng trong 16 hei tạo ra năng hrong nhiệt cấp cho hệ tuabin — máy phát (hộ tiêu thụ nhiệt) phát ra công suất điện đáp từng theo yêu cầu Vì vậy, hệ điều khiển phụ tải nhiệt là cết lõi của

hệ điều khiển nhà máy nhiệt điện, nó ảnh hướng tới ổn định va chất lượng của sản xuất điện nắng trong nhà máy điện Trong chương này sẽ đi nghiên cửu lông quan cáo cấu trúc điểu khiển trong hệ phụ tải nhiệt và các vẫn đề nghiên cửu nang cao chất lượng cho hệ điều khiển phụ tái nhiệt, từ đó xác định phạm vì

nghiên cửu và mục tiêu của luận án

1.1 Tổng quan về công nghệ nhiệt điện

1,1,1 Phân loại [1]]2]I3]I4IIS]I6]

1.1.1.1, Công nghệ đốt than phun (Pulverized Coal PC)

Công nghệ đốt than phun là công nghệ truyền thống được áp dung rộng rãi nhất trong, các NMTXĐ dốt than và chiếm chủ yếu trong các NMNĐ ở Việt Nam

Trong lò hơi công nghệ này, nhiên liệu khí (giỏ), nhiên liệu lỏng (dau) phun thành bụi, nhiên liệu rắn (then) nghiền thành bột được phun vào buồng lứa, hỗn

hợp với không khi và tiền lảnh các giai đoạn của quả trình cháy trong không gian buông lửa

T,ê hơi đối than phun được sẵn xuất với rất nhiều loại công suất, từ vải chục đến cỡ 1300MIW Các lò hoi đang vận hành hiện nay phố biển lả trong dai cng

suất từ 300-600MW thông số cận tới hạn (16,7MPa, 538°C/538°C), tuy nhién xu

hưởng hiện nay của thể giới là sử dụng các tổ máy lớn với thông số siêu tới hạn

(24.2MPa, 566°C/566°C) và trên siêu tới hạn (31MPa, 600%C/650%C)

11.1.2 Công nghệ đốt tầng sôi hiẩn hoàn (CD)

Céng nghé ting séi tuin hoin (Circulating Fluidized Bed — CFB) hiện nay

là dạng công nghệ tầng sồi phổ biến nhất cá trong công nghiép cing ult NMND

Lò CEB có nguyên liệu là than và đá vôi dập nhỏ dược dưa déng thoi vào phần đưới buỗng đốt có nhiệt độ từ 8509 Ở đến 950°C

Các là CFB che phép sử đụng các loại nhiên liệu biển thiên trong đãi rộng:

than xâu, than bùn, than antraxit, than bitum, Gan diy cùng đã xuất hiện lò

4

CFB siêu tới hạn với công suất lớn được đưa vào van hanh (vi du tai Lagisza, Ba

Lan, thông số 28,3 MPa, 563°C/582°C, công suất 460MW bởi Foster Wheeler)

1.1.2 Phân loại NMNĐ theo loại tuabin [1]|2]3]I6][7]

Tuabin ngưng hơi: Phụ tải nhiệt chỉ dùng để phát điện Đối với tuabin loại nảy, 100% lưu lượng hơi vảo tuabim đề sinh công, sau khi ra khỏi tuabm áp suất hơi thấp (gan áp suất khí quyên) được ngưng thành nước quay trở lại lò hơi Loại

tuabin nay ding cho nha may phat điện công suât lớn

Tuabm đối áp: Phụ tải nhiệt gồm hai đại lượng: Điện năng va nhiệt năng

Lưu lượng hơi sau khi ra khỏi tầng cao áp của tuabin sẽ trích một phan lưu lượng

hơi với áp suất cao để dân đi tới các hộ phụ tải nhiệt dé gia nhiệt (say, niu v.v )

Nhà máy điện tuabin đi áp được dùng trong các nhả máy hóa chất, các nhà máy chế biển thực phẩm v.v , thường có công suất nhỏ cỡ 30MW

1.1.3 Phân loại NMNĐ theo áp suất hơi [3][7]

Dựa theo thông số quan trọng là áp suất hơi, lò hơi được phân chia thành

các loại: Thông số hơi cận tới hạn (Suberitical), siêu tới hạn (Supereritical) và

trên siêu tới hạn (Ultra-supercritical) Có nhiều phân chia khác nhau vẻ ranh giới

giữa siêu tới hạn và trên siêu tới hạn, dưới đây là các thông số điển hình cho các loại nhả máy cân tới hạn, siêu tới hạn vả trên siêu tới hạn trên thề giới

¢ Can tdi han (Subcritical): áp suất hơi quả nhiệt 16,7MPa, nhiệt độ quá nhiệt/

tai nhiét 538°C/538°C

© Siéu tdi han (Supercritical): ap suat hoi qua nhiét 24,2MPa, nhiệt độ quá

nhiệt/ tải nhiệt 566°C/566°C

œ Trên siêu tới hạn (Ultra-supercritical): áp suât hơi quá nhiệt 31 MPa, nhiệt

đô quá nhiệt/ tải nhiệt 600°C/600°C

Hiện nay trên thể giới, các nhả máy nhiệt điện thông số hơi cận tới hạn vẫn

là chủ đạo kẻ cả ở những nước phát triển, nhưng xu hướng sử dụng thông số siêu

toi han ngay cang phổ biển, nhất là ở những noi gia nhiên liệu đắt và phải chiu nhiều sức ép cắt giảm khi phát thải nhả kinh Thông số hơi trên siêu tới hạn cũng

rất được quan tâm, nhưng còn gặp nhiêu trở ngại vẻ việc phát triển các vật liệu cao cấp cho ché tao 16 hoi va tuabin

Trong phạm vi nghiên cứu của luận án, tác giả nghiên cửu hệ phụ tải nhiệt

nhả máy nhiệt điện lò hơi đốt than phun, tuabin ngưng hơi, áp suất cận tới hạn lả

16,7MPa, nhiệt độ hơi quả nhiét la 538 - 541°C

1.1.4 Nguyên lý làm việc cơ bản của NMNĐ đốt than phun áp suất cận tới

hạn [3]I4]IS]I8]I9][10]

'NMNĐ đết than phun bao gồm các thiết bị chính: Lò hơi - Tuabin — May phát (Boiler/Turbine/Generator) thường được gọi là khối tỏ máy (amiÐ) và các hệ thông phụ trợ khác: ngưng hơi, hâm, khử khi, Hình 1.1 đưa ra một câu hình điển hình của một nhà máy nhiệt điện:

rie TẾ Phẩu ro 12 Boeumnnet 33 Bộ hàm nước 34, BS dying ahi 2

Hình 1.1 Cau hình điển hình một tổ máy NMNĐJ3]J9]

Sơ đỏ nhiệt nguyên lý (mặt cắt đứng) một tổ máy nhiệt điện được thẻ hiện

tại hình 1.1, và hình 1.2 thể hiện giản đỏ công nghệ của một tổ máy trong nhà

may nhiệt điện gồm: một lỏ hơi, một tuabin-mảy phát Day là tổ máy cỏ lò hơi

đốt than phun, có bao hơi (Drum) Nguyên lỷ vận hành cho tổ máy như sau:

Nhiên liêu gồm than (Wÿ) và gid (Ws) được đưa vào buông đốt với lưu

lượng tủy theo công suất đặt Nước từ bao hơi (BH) đi xuống các đường ống sinh:

hơi (SH) được bỏ trí xung quanh thành lò, nước sẽ nhận nhiệt năng từ quá trình

đốt cháy nhiên liệu trong lò và trở thành hơi bão hòa Hơi nước bão hòa sé được gia nhiệt từ các bộ quá nhiệt trần, quả nhiệt hộp, quả nhiệt tường phân chia, quá

nhiệt cấp 1, quá nhiệt cấp 2, quả nhiệt cấp 3 và được phun giảm ôn đề điều chỉnh nhiệt độ khoảng 541°C đề có thẻ đi tiếp vảo tuabin cao áp (HP) sinh công (các bộ

quả nhiệt, giảm ôn được vẽ tượng trưng trên hỉnh vẽ QN) Hơi đi vào tuabim cao

áp có nhiệt độ là 541°C và áp suất là khoảng 16,7Mpa và hơi ra từ tuabin cao áp

có áp suất giảm còn 4,3MPa đồng thời nhiệt độ hơi cũng giảm còn khoảng hơn 350°C (Do hoi da mat di một lượng nhiệt lớn đề sinh công làm quay cảnh tuabin

cao áp) Vì vậy hơi này được đưa về bộ tái nhiệt (TN) đề gia nhiệt bằng khói để

đạt được nhiệt độ khoảng 540°C và áp suất khoảng 4,1 MPa, sau đỏ được đưa

vào tuabin trung áp (TP) để tiếp tục sinh công Sau khi ra khỏi tuabin trung áp, dong hoi sé di tiếp đến tuabin hạ áp (LP) đẻ sinh công lân cuối Tuabin quay sẽ

lam quay may phat (G) và phát điện, tốc độ quay của máy phát được giữ 3000v/p

để đảm bảo tân số lưới là S0Hz Hơi sau khi sinh công từ tuabin hạ áp lúc nảy có

áp suất xáp xỉ áp suất khi quyền (khoảng 1atm), nhiệt độ đã giảm nhiều so với

dong hơi chỉnh vào tuabin cao áp, tuy nhiên vân là rất cao và được đưa xuống

bình ngưng để ngưng (BN) trở lại thành nước Bình ngưng có hệ thông nước làm mát tuần hoàn và hệ thông hút chân không làm cho hơi nước được ngưng tụ

nhanh chóng Tại đây, nước ngưng kết hợp với nước từ hệ thống khử hóa Wi, đề

6

đưa vào bao hơi Sau đó, nước được bơm trở lai bing bom By, dang mrdc Wan

được qua bộ hâm (1TN) để gia nhiệt rồi được quay trở lại bao hơi theo điều khiến mức nước bao hơi Trên hình vé ta thy có đường nói tắt sau bơm quay trở lại

tình ngưng nhằm hao vệ trảnh bẹp bình ngìmg khi mà lưu lượng nước ra lớn hơn

so với lượng hơi vào gây chênh lệch áp suải Và thực tế thì nước sau khi ra khối

bình ngưng thì nước còn phải qua các bộ gia nhiệt hạ áp và cao áp bằng hơi trích

từ các tuabin cao áp, trung áp, hạ áp và bộ khử khí, trước khi nước di vào bộ hâm nude

bơm thêm vào để đảm báo nước tuần hoàn trong chu trinh Khói được hút bằng,

quai khói (QK), sau khi khói gia nhiệt cho lợi trong các bộ quả nhiệt và tái nhiệt, gia nhiệt chơ nước trang bộ hâm thì sẽ được cho qua bộ lọc bụi tĩnh điện rồi mới

đưa ra ống khói đề thải ra môi trường với một lưu lượng Wu,

1.2 Tổng quan về hệ điền khiển phụ tải nhiệt

1,2,1 Các quả trình và các mạch vòng diều khiển cư bản của hệ phụ tái

nhiệt [11-15]

Trên Hình 1.3 mô tả các quá Irình biển đối năng lượng của hệ phụ tôi nhiệt,

có hai tổ hợp: Lò hơi - tuabia máy phát Lò hơi nhận nhiên liệu gồm: than, g; nước để tạo thảnh nhiệt năng qua các quá trình biển đổi cơ bắn: Quả trình cấp nhiên liệu-giỏ, quá trình cấp nước, quả trình cháy, truyền nhiệt sinh hoi va qua

trình quá nhiệt Tổ họp tuabin-máy phát có hai quá trình biển đổi từ nhiệt năng

thành cơ năng vả cơ năng thành điện năng

Gna tin quả nhiệt

“Quả trìhh truyền nhiệt

sinh bồi

oe (Qui teu cập nhiên liêu | N,= Nụ Tran

và gi Nie Quá trìth cấp nước,

(Quétnnh biển di nhi nấc | Tác xi hành bơ năng

Qui vành tiễn đi nhiên “idw hoa thech thin obit ng Quê nica tn de cog

“han én năng Hình 1.3 Qud trình biển dội năng lượng của hệ phụ tát nhiệt [4-6]/S]J141111116]

ễ dâm bảo các quá trình biến dôi trong hệ phụ tải nhiệt ta cần thiết lập các mach véng điêu khiến cơ bản: Điều khiến cấp liệu, điều khiển khói gió, điển khiển mức nước bao hơi (đảm bảo quá trình cháy truyền nhiệt sinh hơi), điều khiển hơi quả nhiệt, điều khiển ngưng hơi, điều khiển hàm nước và khứ khi, điều khiển tốc đô tuabin (điều tần- công suất táo đụng) và điều khiển kích từ máy phát

(điều khiển điện áp máy phát - công suất phân kháng)

1.2.2 Cầu trúc tổng quát hệ diều khiển phụ tải nhỉ

Nhà + dụng 100% nhiên liệu là than thường chi van thành ở chế độ phát công suất vào lưới điện (70+100)% Táo [2](4][S][8]I10] vì vậy trong phạm vi nghiên cứu hệ điều khiển phụ tái nhiệt của luận án này chỉ

nghiên cứu diểu khiển phát công suất vào lưới điện Đối với lò hơi, quá trình ngưng hơi và hâm nước khử khí eó tính độc lập tương đổi với điều khiến phụ tải

nhiệt [4][S][S][10-14] Vì vậy để giảm tính phức tạp của hệ ta coi hai quá trình điệu khiển này vin hanh én dinh va dim báo các yêu cầu về chất lượng điều

khiển Từ giả thiết đỏ la có cầu trúc tổng quái gủa hệ phụ tãi nhiệt dược trình bay

dưới đạng sơ đỏ khối tổng quát trên hình 1.4 Trong câu trúc tổng quát này, hệ

điêu khiển phụ tái nhiệt là vùng đóng khung —- gồm các đại lượng đầu vào là: Công suất đặt, áp suất đặt, Các dại lượng đàu ra dâu ra là: công suất nhiệt yêu cầu cho lò (lưu lượng nhiêu liệu), tt hiệu điều khiển góc mở van hơi vào Iuabim

ảy rửuệt điện kh

khiến nước cắp và điều khiến hơi quá nhiệt

Các dại lượng nhiễu ¿23 thì có nhiều khả năng gây ra nhưng trong đỏ quan

trọng nhất là nhiều ảnh hưởng quá trình cháy, nhiều biển thiên của nhiệt trị và thành phản hóa học của than Cầu hình điều khiến phụ tải nhiệt được xây dựng

theo cau tric mở dễ có thẻ lập cầu hình diễu khiển theo ba chế n hank: Điều

khiển theo lò hai, diéu khiển theo tuabim, điểu khiến phổi hợp, Xót các hệ điều khiến trong hệ phụ tái nhiệt như sau:

` Hệ diễu khiển công suất hơi của hệ phụ tải nhiệt

“rong hệ điểu khiến công suất hơi (lỏ hơi) có các đại lượng đâu vào là lưu, lượng nhiên liệu, lưu lượng không khi, lưu lượng nước cấp vào lò và dẫu ra là

công suất hơi gốm ba tham số: Áp suất hơi, nhiệt đô hơi, lưu lượng hơi Các cơ câu chấp bảnh là các van điều chỉnh [1][5]Ï[8][0] Các mạch vòng điều khiên

gém: Điều khiển mức nước bao hơi (nước cấp cân bằng với hơi lấy ra), điều

khiển giỏ 1 tỷ lệ với nhiên liệu, diễu khiển gió 2 cho quá trình cháy, diều khiển

áp guất chân không buồng đốt thông qua điên khién lưu hượng khói, điêu khiển

nhiệt độ hơi quá nhiệt bằng điểu khiển lưu lượng nước giảm ôn TZI[4li5I[SITIOIIT1] Để có công suất hơi dầu ra ta cần điều khiển các quả trình

đổ như sau

+ Quả trình cấp nhiên liệu: Dâm báo chất lượng than về nhiệt độ, độ âm,

kích thước hạt than (do máy nghuễn than thực hiện) Lưu lượng than được tính từ

tổng lượng nhiệt yêu câu, được ký hiệu W; và thường thiết lập mạch vỏng điều khiển lưu lượng than, cơ câu chấp hảnh lả van nhiên liệu

© Quá trình cháy: Đảm bảo than vào lò được cháy hết, ta cỏ hệ điều khiển giỏ và khói Điều khiển gió để cấp đủ lượng không khí cho quá trình cháy Điều khiển khói đề tạo phân bỏ áp suất âm trong lỏ cho quá trình cháy

© Qua trinh cap nude: Đảm bảo lượng hơi tiêu thụ cân bằng lượng nước cap cho lò Điều khiển nước cấp do mạch vòng điều khiển mức nước bao hơi thực

s# Hệ điều khiên công suất điện của hệ phụ tải nhiệt

Điều khiển công suất điện là hệ điều khiến tổ hợp Tuabin - Máy phát, có đại lượng đầu vào lả lưu lượng hơi (,), đại lượng dau ra là công suất điện (MW), co cau chap hanh la van diéu chỉnh lưu lượng hơi vảo tuabin

[4II5IISI10]

Công suất hơi là tích của lưu lượng vả entanpy hơi (X, = H,J,), trong đỏ lưu lượng hơi là biển tác động của quá trình điều khiển công suất điện, entanpy

hơi (tỷ lệ với áp suất hơi) được chon là đại lượng cân điêu khiên của lỏ hơi)

Như vậy, hệ điều khiển phụ tải nhiệt là hệ cỏ hai đối tượng: Lo hoi va Tuabin - Máy phát [4][S][S][10] Hai đại lượng cần điều khiên là áp suất hơi 7,

va céng suat phat N,, Hai co cau chap hành: Van nhiên liệu „và van hơi Ï7: Có

hai lượng đặt: Công suất phát N.` và áp suất hơi Ø; Trước đây áp suất đặt thường

được giữ không đổi Ngày nay, để tăng công suất người ta dùng lượng đặt theo dang công suất trượt Z =Ƒ(XN,), trong đó vùng công suất < 70% áp suất đặt

không đổi, khi công suất từ (70% +100%a)Pa» thì áp suất cỏ tăng theo công suất

đặt là quan hệ tuyển tính biến thiên trong vùng hẹp tương ứng (76-+80)% Pmax

Từ phân tích ở trên, ta thấy đề nghiên cứu điều khiển phụ tải nhiệt ta cần phải nghiên cứu các mạch vỏng điều khiển khỏi - gió, mạch vòng điều khiển mức nước bao hơi, mạch vòng điều khiển hơi quả nhiệt Đây là các vòng điều khiển rất quan trọng đề tạo thành hệ điều khiên phụ tải nhiệt và được gọi là các vòng điều khiển cơ bản (các vong trong) Vì vậy khi thiết kế hệ điều khiển phụ tải nhiệt, các mạch vỏng này phải được dam bảo yêu càu chất lượng

Mạch vòng phụ tải nhiệt là mạch vòng cấp trên, có hai đổi tong: Lo hoi có quán tính lớn tác động châm và tuabin-máy phát tác động nhanh Lò hơi cần điều khiển áp suất hơi (đầu ra la áp suất hơi, đầu vào là lưu lượng nhiên liệu); Tuabin- máy phát cần điều khiển công suất (đầu ra lả công suất, đầu vảo là lưu lượng

10

hei) Mach vòng, phụ tải nhiệt có bai bé diéu khiển: G„ điều khiển áp suất và

Gạ, diễu khiển công suất Như vậy, hệ diễu khiển hệ diều khiển phụ tái nhiệt là

hệ điều khiển đa biển tác động xen kênh

1.2.3 Các cầu trúc điều khiến của hệ phụ tải nhiệt trong nhà máy nhiệt điện

Như đã phản tich ở trên (hình 1.4), hệ điều khiển phụ tãi nhiệt có bai đối

tượng: Lò hơi và Tuabin-máy phát, Hai bộ diễu khiển: Bỏ điểu khiển áp suất hơi

(cm) và bộ điều khiển công suất (Ga) Hiện nay, có ba câu trúc cơ bản điều

khiển phụ tải nhiệt |4||5IIS]I10]: Điều khiển đơn biến theo tuabin, điều khiển

đơn biên theo lỏ hơi và điều khiển đa biến: Phổi hợp Lê hoi-Tuabin

1.2.3.1 Cấu trúc dơn biển dễ diều khiển phụ tải nhiệt theo tuabin

(Turbine Following Control]

Điều khiển phụ tải nhiệt sử dung cau tric don biến theo tuabin được trình bây trên hình 1.5 |2|I4|I5|Í8-14] Trong đó bộ điều khiển công suất G¿y được bê trí & cum điều khiển tuabin — máy phát để điều khiển độ mở văn tuabin nạ, dưa lưu lượng hơi vào tuabin theo yêu câu công suất điện Bộ điều khiển áp suất Gap được đặt ở phía điều khiển lò hơi, đưa tín hiển điểu khiển độ mổ van nhiên liệu cấp vào lò hơi Vg dap ứng yêu cần công suất hơi theo yêu cầu công suất điện

Hoạt dộng của hệ theo nguyên lý lò hơi dáp ứng theo tuabin, vi dy ta ting công

suất đặt), gÒc mở van hơi tăng lưu lượng hơi Mf, ting

đặt Tuy nhiên, do quản tính lò lớn niên công suất hơi tăng chậm hơn so với yêu

cầu công suất ra của tuabin, vì vậy khi luu lượng hơi vào tuabin tăng dẫn đến áp suất hơi giảm, tác động ngược lại làm giảm lưu lượng hơi vào tuabim Hiện tượng

xảy là tác dóng xen kênh giữa bai hệ điều khiển lò hơi vả tuabin |2](11]\12/114J

No gay ra dao động giai đoạn đầu khi lắng, giảm công suấi hoặc có hiểu tác

động vao

Dic tinh dap ứng với yêu câu tải thay đổi của chê độ này thể hiện trên

hình 1.6 Khi tăng tái thì áp suất hơi bị tụt xuống do yêu cầu lưu lượng hơi tăng

11

mả yêu cầu nhiệt chưa đáp ứng kịp thời bởi quản tính của lỏ (quả trình cháy

truyền nhiệt sinh hơi) lớn Khi công suất đạt giá trị đặt, do trễ quá trình điều khiển vả quản tính của quá trình cung cấp nhiên liệu vẫn tăng nên áp suất cỏ độ quá điều chỉnh lả tương đối lớn Nhưng bù lại ta thấy thời gian ôn định của áp suất dài, công suất phát được đáp ứng nhanh khi cỏ thay đổi của tải [2]I4](S]Í8-

Đặc tỉnh đáp ứng của điều khiển phụ tải nhiệt theo lò hơi được thể hiện trong hình 1.8 Khi có tin hiệu lượng đặt công suất thay đổi áp suất hơi tăng lên

do bộ điều khiển công suất điều khiển trực tiếp quả trình chảy lo hoi Áp suất

tăng lên đạt giá trị ngưỡng thì bộ điều khiển van tuabin thay đổi làm tăng lưu

lượng hơi đưa vào tuabin Khi đó, công suất tăng lên đạt giá trị đặt, đồng thời áp, suất cũng tụt xudng ve gia trị ôn định Do quán tinh của quá trình cấp nhiên liệu lớn nên đáp ứng của công suất máy phát với yêu cầu tải lả khả chậm so với chế

độ điều khiển lò hơi theo tuabin nhưng bù lại áp suất hơi được giữ không đổi đảm bảo được chất lượng hơi [2][4][5]Í8-14]

Hình 1.9 Điều khiển phụ tải nhiệt theo cẩu trúc phối hơp (Coordinated) [2][4][5]IS-14]

Giá trị công suất đặt

„ Giá trị áp suất đặt

Hình 1.10 Đáp ứng của điều khiển phụ tải nhiệt theo cdu trite phổi hợp [11-14]

Hệ thông hoạt động ở chế độ điều khiển phối hợp thì khi cỏ tín hiệu tải yêu cầu sẽ được đưa đòng thời tới cả hệ điêu khiến van tuabin va bộ điều khiển quá trình cháy nhờ bộ điều khiên phối hop [2][4][5][8-14] Với chế độ điều khiển nảy, áp suất hơi được giữ ổn định hơn, đảm bão được chất lượng hơn Mặt khác,

do đồng thời điều khiên cả quả trình chảy va van tuabin nên tốc độ đáp ứng với mỗi thay đôi của hệ thông nhanh Khi tín hiệu công suất thay đổi thì áp suất tăng,

lên do bộ điều khiển tác động trực tiếp lên bộ điều khiên nhiên liệu, đồng thời bộ

điều khiển cũng tác động vào bộ điều khiển van áp suất làm cho lưu lượng hơi

tăng lên Công suất may phát đáp ửng nhanh hơn và cũng giữ được áp suất được đâm bảo không đôi on định [2][4][5][8-14]

13

Cấu trúc điều khiển phỏi hợp là hệ điều khiễn đa biển, bù xen kênh tạo nền

đồng bộ giữa lò hơi - tuabin, trong khi hai cầu trúc còn lại chỉ là điều khiển đơn biến và không đồng bộ giữa lò hơi - tuabim Tác giá tiến hành mô phóng thứ nghiém (st dung phan mém Matlab& Simulink) cho ca ba cau tnic dang đơn biến

va da bién véi sé ligu va dit liệu được thu thập từ nha máy nhiệt điện TIải Phòng,

kết quả đã chứng mninh được tính ưu việt của câu trúc điều khiển phổi hợp (công

bổ số 2 trong danh mục tuyển tập các công trình công bố của luận án) Do đó, tác giả xác định câu trúc điều khiển phôi hợp lä phạm vị nghiên cứu của luận án nảy

1.3 Tổng quan những vẫn dễ nghiên cứu hệ điều khiển phụ tải nhiệt

Do tỉnh tu việt đã được chứng múnh [2|I4IS|]8|J10-14| nên hệ diễu khiển phụ tải nhiệt với câu trúc phối hợp được sử dụng chủ yếu trong hệ điều khiển nhà xmáy nhiệt điện Tuy nhiên, hiện nay có rất nhiều để xuất thiết kế điều khiến phụ

tải nhiệt của các tác giá trên thể giới và cũng dã dạt được nhiều thành tựu ]15- 18]

I2911301131J132J|33J Dưới đây, tác giá đưa ra tổng quan những nghiên cứu về hệ điều khiến phối hợp,

1,3,1 Những nghiên cứu cơ bản cấu trúc diều khiểu phdi hop

“rong các tải liệu giáo trình và sách điều khiển lò hơi trong nước và nước ngoài đã đưa ra nguyên lý điêu khiến phụ tải nhiệt theo cấu trúc phổi hợp 6 dang

sơ đề khối nhy hinh 1 9 [2][11-14] Một số câu trúc điển hình nhĩ sau:

$® Trên hình 1.11 [141], bệ điều khiển công suất Ởơn đặt ở điêu khiển tuabin, kết hợp với feedforward lượng dat Grr (dim bao công suất bam hong dit) va co

bù xen kênh của biến thiên áp suất ÁP; Đối với hệ điều khiển lò hơi có có bộ điều

khiển Gœ kết hợp với eedforward céng sual dit Gr (dian bảo công suất hơi

bám lượng đặt) và bú xen kênh của biến thiên công suất AM [14] Câu trúc nay

trước đây có sử dụng nhưng, hiệu quả khử xen kênh ít nên ngày nay không còn được tiếp Lục triển khai triển khai ứng dung,

Hình 1.11 Sơ đồ nghyên lý điều khuẩn phối hạp của hệ phụ tài nhiệt theo [ HE]

% Hình 1.12a trình bày cấu trúc điều khiển phối hợp hệ phụ tải thiết theo để

xuất của [12] với ý tưởng về câu trúc điều khiển phổi hợp có một lượng đặt công

suất phát NỶ cho cả hai hệ diều khiển công suất diện và điều khiển cỏng suất hơi

14

Ngoài ra, cấu trúo đó có điều khiến feedforward áp suất là hàm phí tuyến g(AP) (hình 1.12b) để bù tác động xen kênh giữa lò hoi và tuabin Trong edu tric na

lưu lượng nhiên liệu được tính trực tiếp qua công, suất đặt nhân với tín hiệu đầu

Ta của bộ điểu khiển áp suất (hiện chỉnh tăng và giâm theo áp suất hơi), đo đó

làm tăng độ nhạy của mạch vòng cấp nhiên liệu cho lò Câu trúc này cho phép

bám nhanh công suất đặt và có thể ngăn cáo tỉnh huồng nguy hiểm (đao động lò,

xung động tuabin, ) théng qua ham phi tuyén tinh g(AP) [13] Trong trường

hợp hoạt động binh thường, hệ điểu khién & ché dé 16 hei theo tuabin (Boiler Following Turbine mode), tin higu feedforward cua céng suất tải dựa trên hệ điệu khiển cấp liệu cho bất kỳ sự biển đổi tải nào và giảm biển thiên áp suất Khi xuất thiện những điều kiện khắc nghiệt, chế độ tuabin theo lò được lựa chọn theo như cầu trúc trên hình 1.12a và một hàm phi tuyển tĩnh g(AP) (hình 1.12b) hạn chế

ke: lượng hơi khi áp suất lăng vượt quá giá trị ngưỡng bềo vệ

Tuy nhiên, trong cấu tric nay, tac gid [12] moi chi để xuất ra cầu trúc nhưng chưa chứng mình tỉnh hiệu quả của cấu trúc này trong điều khiển cũa nhá máy nhiệt điện Mặt khác giới hạn của hàm phi tuyến tĩnh g(AP) tác giả này mới chỉ đừng lại ở ý tưởng nhưng chưa được chứng mình và dẫn ra việc thiế

thông số

1,3,2 Cấu trúc diều khiển phối hựp thường ding trang thực tế

Hình 1.13 trình bày cẫu trúc thực tế các nhà máy nhiệt điện mước ta thường,

sử dưng J4J|SJI8II10|

Trong đỏ, bộ điều khiến công suat Gen đặt ở điều khiến tuabin, kết họp với

feedforward lượng đặt Guy dé ting téc độ đáp ủng theo yêu cầu điều khiến công suất (đâm bảo sông suất bám lượng đặt) và một tín hiệu xen kênh, bù áp suất được tính bằng tỷ lệ giữa áp suất hơi và áp suất đặt Pụ„* Trong hệ điều khiến

lò hơi, hộ điều khiển áp suất đáp kết hợp với feedforward gia tri yéu cau tai Gre

dé dam bao céng suất hơi bảm lượng đặt

Câu trúc diều khiến phổi hợp của nhả máy hiện nay sử dụng, tỷ lệ giữa áp

sual (hực của lò hơi với áp guất đặt (Pụ/Pu) để làm tín hiệu bù lác động xen kênh

giữa điều khiến lò hơi và tuabin [4][S][8][L0] Khi áp suật cận tới hạn thì áp suật hơi tỷ lệ với lưu lượng hơi, do vậy khi áp suất tăng hoặc giảm dẫn đến thay đỗi

độ mở van tuabim, lương Ứng với thay dỗi công sát phái Tuy nhiên tín hiệu nảy

phát, đặc biệt khi tốc độ tăng lượng đất lớn vả khí có nhiễu về nhiệt trị than hay nhiễu quá trình cbáy, truyền nhiệt trong lò thủ hiện tượng đao động cảng thể hiện

rõ [4I[5I8I9I

1.3.3 Những công trình nghiên cứu về thiết kế hệ diễu khiển phụ tải nhiệt

nhà máy nhiệt điện đốt than phun

Từ thập miên 60 của thể kỹ XÄX đếu nay, các vấn dé trong điển khiến các quá trình của nhà máy nhiệt nhắm nâng cao chất lượng điều khiến các qua trình, tăng hiệu suất phát điện, cải thiện chất lượng điện, cải thiện môi trường,

đã được nghiên cửu rất nhiều trên thể giới [12-14][24-36] và ở cả trong nước

[2II3I[T1N37-73] Nhờ vào những nghiên cứu đó, đã có nhiều nghiên cứu được 'ứng dụng vào trong thực tế sản xuất như hiện nay và góp phân nâng cao hiệu quả

sản xuất cho các nha may nhiệt điện đốt than [15-18][24-36]

16

tình 1.14 Tẳng quan tình hình nghiên củu xây dựng mã hình điều khiân hề phụ tôi nhiệt

cho nhà máy nhiệt điện đốt đuan

$* Phương pháp xây dựng mô hình vật ly

Mô hình vật lý cho lò hơi [12-14](35]i36]I38]139] thường sử dụng để thiết

é lo hei déng thời để kiếm tra thông số vận hành lẻ hơi Trong rnô hình nay có đây dủ các quả trình trong hoạt déng của một nhà máy nhiệt diện dốt than: Quả trình nghiền than, quá trình chảy, quá Irinh sắp nước, Mô hình này dã được một

số hãng xây dựng các phần mêm mô phông đề phục vụ việc kiếm tra, đảo tạo, thử

nghiệm vận hành của các nhà máy nhiệt điện [8] Tuy nhiên, mô hình nảy rất

céng kénh, tốn kém và khẻ thực hiện do chỉ phí đầu tư rất lớn, chỉ phù hợp cho

việc xây dựng nhà máy nhiệt điện

® Phương pháp xâ dựng mô hình điều khiên

Những năm gần đây có rất nhiều tác giả đưa ra các dạng mô bình điều

khiển cho nhà máy nhiệt điện đốt than nhưng, phản lớn đều là những nghiên cứu

cộng bố đưới dang các bài bảo đến từ Trung Quốc [16-18] 23]131-34]140]141]

[48][53]I5Z][66] và một số đến từ Hàn Quốc [19-2125J[27]J44]145]I61][6S], Nhật [22] và một số nước khác [28-30138][42][46]ƒ52l[S5-59][62][68] Gần đây

là một số nghiền cửu của các tác giả tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

3]I7]|?3] Những nghiên cứu này gần như đều md tã nặng về thực nghiệm sa không sát vat lý [L5-18][40][41][13-45] hoặc quy hoạt đông điều khiển của nhà xmáy lả một hệ phương trình trạng thải rồi sau đỏ từ điều khiển vá chứng mình nó tốt theo toán học và theo nguyên lý diéu khiển |3J|15-20]|25J|29- 33][37][40-45][73] Trong những nghiên cứu nảy, các quá trình cơ bản trong hệ

phy tai nhiệt không được khảo sát chỉ tiết và không xét sự ảnh hướng của nhiễu lên mô hình Một số các nghiên cứu diễn hinh cho phương, pháp xảy dựng mô

tình điều khiến như sau

- Nghiên cứu xây dựng gần đúng cho bam truyền pủa đối tượng lò hơi trong:

hệ phụ tải nhiệt với đầu vào là nhiên liệu và đầu ra lá áp suất, thông qua thí nghiệm thực tế dễ phục vụ chính dịnh bộ diều khiển riêng, lé [45]

17

-_ Xây dựng mô hình động lực học của hệ theo phương pháp cân bằng trực

tiếp DEB (Directed Energy Balanee) Đây lả phương pháp xây dựng phương

trình động lực học dựa trên sự cân bằng trực tiếp nang lượng và khối lượng tại

điểm khảo sát vào — ra, phương pháp này được đẻ xuất từ khoảng gần 10 năm

gần đây [15-18][40][41]Í43-45], phương pháp nay chỉ cỏ ý nghĩa xây dựng được

mô hình điểu khiên xắp xi đẻ thiết kế điều khiển, không phục vụ cho việc nghiên

cửu thiết kế lò hơi Thường được áp dụng để nghiên cửu hệ điều khiển phụ tải

nhiệt một cách tổng thể Tuy nhiên phương pháp này bắt buộc phải dựa trên một đổi tượng nhà máy cụ thể Từ phương pháp DEB có các công trình nghiên cứu

sau

*_ Trong [33](45], các tác giả xuất phát từ phân tích quả trình vật lý và thực

nghiệm để đưa ra phương trình trạng thái sảu biển trạng thái (1.1): Lưu lượng nhiên liệu qr, lưu lượng hơi bão hỏa Du, lưu lượng hơi quả nhiệt Dr vả áp suất bao hoi Pb, ap suat dau vao tuabin Pr ap suat tang canh Py Hai bien diéu khien la

góc mỡ van nhiên liệu up và gỏe mở van hơi juụ, hai bien ra la ap suat pr va cong

Các hệ số œ của phương trình (1 2) đều được xác định băng việc quan

sát thực nghiệm rồi sau đỏ thiết kế phi tuyển [33][45] và nêu đầu vảo có biến

nhiều thì sử dụng khâu bù nhiều ESO (Extended State Observer) [33] Két qua

nghiên cửu được kiểm chứng đừng lại ở mô phỏng bằng công cụ mỏ phỏng trên Matlab&Simulink Tuy nhiên việc lấy ba biến áp suất hai biển lưu lượng hơi từ

18

đầu ra của bao hơi, cho thấy các công trinh này quan tâm nhiều vào quá trình hơi qua nhiệt, nhưng lại bỏ qua quá trình quan trợng nhất trong lò hơi là quá trinh chảy, truyền nhiệt sinh hơi, quá trình sinh công phát điện của tuabin- máy phat

Do vậy việc mô hinh mỏ tả chưa bao quát được quả trình cơ bản trong lò hơi Ưu điểm của phương pháp này có thể giúp ích cho việc phản tich chính định điều khiển bộ điều khiển áp suất hơi

= Phuong phép DEB cén duge nhiều tác giả khác sứ dụng để thiết hiệu chỉnh cấu trúc lai bộ diều khiển rong hệ điều khiển phụ tấi nhiệt như

[15I17][ISII3LJ3I1I401f41]43-45]- Trong đó, điền bình là nghiên cứu [31] xây đựng một mô hình điều khiến phi tuyến mô tả động học của hệ điều khiến phụ tải

nhiệt theo thực nghiệm như trong phương trình (1.3) dudi dây:

#óo mỡ van nhiên liệu, góc mở van hơi và #„lã góc mở van nước cấp Biển

dầu ra là áp suất P„, công suất Ä, và mức nước bao hơi L Từ dó di thiết kế hệ da biến theo phương pháp diễu khiển phi tuyển Mô hình này cũng dược nhiều tác

giả khai thác và đi theo hướng nghiên cứu này |31-33] rong đó oó tác giả |31]

đã sứ dụng đề thiết kế hệ điều khiển phi tuyến

Nhược điểm của mô hình động học này là không mã tả và đánh giá được

bản chất các quá trình trong lò hơi và tuabrn Thay dỗi lượng đặt mức nước bao

đợi không phù hợp với thực tế vận hành là mức nước bao hơi có lượng đặt không

đổi (điều khiến mức nước là điều khiển cân bằng khối lương hơi lây ra và nước

cấp vào) Đặc biệt vẻ nhiều các quá trình không được mnö tả nhất lá nhiễu vẻ quả trình chảy truyền nhiệt sinh hơi hâu như không tính đến Kết quả nghiên cứu chi

được mình chứng qua mô phỏng off lme, chưa chỉ được khả năng triển khai để ving đụng vào thực tế

+ hướng nghiên cứu khác là dựa trên câu trúc của điều khiển phổi hợp dùng điều khiên PLD, két hop với việc chính định than sé bằng fuzzy

ŒD -Fuzzy) |15J Phương pháp này có tính khả thí dễ ứng dụng vì để thực hiện

đơn giản hiệu quả cho từng bộ điều khiển

= Diéu khiển tối ưu hóa đa mục tiêu (thay đổi lượng đặt Áp suit, mức nước bao bơi, và công, suất kết hợp với diều khiển feedforward lượng dặt

ding ne von fuzzy nelwork |15|44 - 46] Tuy nhiên trong cấu rúc tác giả chưa

19

lý giải thay đối lượng đặt mức nước bao hơi có ảnh hưởng tới cân bằng khôi

lượng của hơi - nước cấp và giới hạn cho phép của mức nước trong bao hơi

Nhận xét chung: Các công trình nghiên cứu trên mở ra hướng nghiên cửu điều

khiển phi tuyển cho dại lượng áp suất hơi nhưng chưa bao quát được các quá

trình cơ bản ong lô hơi như cấp nhiên Hiệu, chảy, truyền nhiệt, sinh hơi, sinh

công, phát điện Mô hình điều khiến không đi theo hướng bám sát với câu trúc điều khiển của nhà máy nên hạn chế khả năng umg dung để nâng cao chất lượng,

bệ điều khiển phụ tải nhiệt trong thực tế

1.4 Định hướng nghiên cứu

Từ phân tích khái quát cáo cảng trình nghiên cửa đã công bổ, luận án chọn

định hưởng nghiên cứu như sau:

1- Đi xây dựng mô hình diễểu khiển phụ tải nhiệt theo phương pháp IDEB bám sát theo cầu trúc điểu khiển nhà máy,

cơ bản trong lò hoi và xét được các nhiều chính tác động đến quá trình

2- Dựa trên mô hình điều khiển phụ tải nhiệt, nghiên cứu cải thiện cấu trúc diễu khiển phụ tải nhiệt

3- Áp đựng mạng Nơ ron-Fuzy Neiwodk để nâng cao chất lượng hệ điều khiển phụ tải nhiệt theo hướng vận hành tối ưu

bao quát được các quá Irình biển dễi

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1

Nội đưng chương 1 đã trình bày các vẫn để sau:

—_ Khái quát được cầu trúc đặc điểm cũng như âu đổi với hệ điêu khiển phụ tải nhiệt trong thực tế của nhà máy nhiệt điện đót than

- Phan tich khái quát các công trinh nghiên cứu đã công bổ dễ tìm huểu dược phương pháp luận cũng như khả năng phái triển ứng dụng kết quả nghiên

cửu vào thực tế

-_ Để xuất định hưởng nội dung nghiên cửu để đạt mục tiêu đề ra

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THIẾT KẺ HỆ DIŸU KHLEN PHU

TÁI NHIỆT

Dat vin dé

Hệ diễu khiển phụ tái nhiệt lá cốt lõi của diều khiển nhá máy nhiệt diện dét than Hoạt động của hệ phụ tâi nhiệt có tính quyết định tới Õn định và chất lượng của cả hệ điều khiển nhà máy Trong đó, câu trúc điều khiển phối hợp được ứng

dụng rộng rãi trong cáo nhá máy nhiệt điện đốt than hiện nay Tuy nhiền, từ

nghiên cứu thục lễ vận hành tại các nhà ruáy rhiệt điện đốt than cho thấy có hai

vấn đẻ cân nghiên cứu: Tính ốn định của hệ điều khiến khi có nhiễu táo động và

ảnh hướng của bộ điều khiển phụ tải nhiệt tới suất tiêu thụ than

'Trong phạm vi chương 2, nội dung tập trung nghiên cửu thiết

diều khiển phối hợp mới được kiểm chứng theo tiêu chuẩn tối ưu vận hành:

mm lượng đặt và giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu kg than/kWh Để nghiên cứu

thiết kẻ điều khiển phụ tải nhiệt cần xây dựng mô hình điều khiển hệ phụ tải nhiệt Mô hình dược xảy dựng dựa trên phương pháp kết hợp mô tả dộng học

quả trình với việc thu thập đữ liệu và các thông số vận hành của nhà máy nhiệt

phi tuyến Ngày nay các hãng chế tạo nhà máy nhiệt điện đền xây đựng riêng cho

zrinh thiết bị ra phỏng nhà máy dựa trên mô hinh vat ly dé thiét ké nha may

Các nhả nghiên cứu điều khiển dều dựa trên hoạt déng nha may dang van

mình ]15-18]

[41]43-45] Với mục tiêu nghiên cứu tăng cao chất lượng hệ điều khiển phụ tâi nhiệt với định hướng ứng dung vac van hanh tối ưa theo tiểu chuẩn tiết kiệm nhiên liệu, trong mục nảy sẽ lựa chọn cầu hình diều khiển của nhà máy nhiệt điện

Hai Phong,

Tiành đề xuất cae mo hinh điêu khiển theo nuặc tHểu nghiền ota

2,1,1 Phương pháp xây dựng mô hình diều khiển phụ tải nhiệt

Mô hình điều khiển phụ tái nhiệt xây dựng dụa trên sơ đồ điều khiến cơ bán

của hệ điều khi

phụ tải nhiệt nhà máy nhiệt điện Hải Phòng trên hình 2]

Trong mô hình nảy gồm có các mạch vòng chính: Điều khiến khói gió (nông độ oxy dư và áp suất buông dé xà khiến mức nước bao hơi; Diễu khiên hơi quá nhiệt, Điều khiến cấp liệu Hệ điều khiển phụ tải nhiệt theo cấu trúc phối hợp với hai bộ điều khiển: Bộ điêu khiến áp suất hơi và bộ điều khiển công suất phái, vẫn

hành theo chẻ độ phát cộng suất Hai mạch vòng điểu khiển ngưng hoi va ham

nước khứ khí có Ít liên quan nên không đưa vào mô hinh nhưng được giá thiết hai mạch vòng hoạt dộng tốt, dáp ứng theo yêu cầu công nghệ

Trên hình 2.3 an tả sơ đỏ khói của mô bình hệ điều khiển phụ tôi nhiệt Trong sơ

đổ này, bộ điều khiển phụ tải nhiệt là bộ điểu khiến cập trên Các mạch vòng: Điều khiển cấp than, điều khiển nằng độ oxy dự, điều khiển áp suất buông đốt, điều khiển mức nước bao hơi, diều khiển hơi quá nhiệt được gọi là các bộ điều khiển cấp dưới

của hệ điều khiển phụ tãi nhiệt

Hệ điều khiển phụ tải nhiệt với cấu trúc phốihợp « — ŸŸ Ápaatđịt

-Bộ diều khiển úp suất GCP

1 -Bộ điễu khiển công suất Gow ~— Ñ tông siất đại

- Điều khiển lơ

~~ Điều khiển nồng

45.8 xy de

Gow, fot "Điều khiển

u Ấp suất buồng lừa

Wy 1,

Tình 2.2 So dé khôi hệ điều khiển plus tai nhiệt

3,1,2 Các quá trình cơ hắn trong lò hơi

Các quả trình co băn trong lỏ hơi được nghiên củu, trình bảy trên giản đổ công

nghệ hình 2.3 gồm:

- Quá trình cấp than

- Quá trình cháy, quả trình truyền nhiệt sinh hoi

- Quả trình cấp nước

- Quá trình khói gió

- Quả trình cuá rữiệt

- Quả trình xử lý nhiên liệu và quả trình ngưng hơi, quá trình hầm nước được giả thiết hoạt động đáp ứng yêu cầu công nghệ không đưa vào nội dung để giảm khỏi

lượng nghiên cứu

34