Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt MỤC LỤC Chương 1. ĐỀ BÀI……………………………………………………… 3 Chương 2. NỘI DUNG BÀI THUYẾT TRÌNH…… … … 6 2.1. Xác Định Mô Hình Đối Tượng Điều Chỉnh……………….7 2.1.1. Xác định mô hình điều chỉnh mức nước………………7 2.1.2. Xác định mô hình điều chỉnh nhiệt độ……….……… 9 2.2. Xác Định Bộ Điều Chỉnh Bền Vững………………………12 2.2.1. Xác định bộ điều chỉnh bền vững tối ưu R 1 cho vòng điều chỉnh mức nước ………… …………… ….10 2.2.2. Xác định bộ điều chỉnh bền vững tối ưu cho vòng điều chỉnh nhiệt độ … ……………………… 13 Chương 3. ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG… 14 3.1. Đánh Giá Chất Lượng Của Hệ Thống Điều Chỉnh Mức Nước………………………………… 14 3.2. Đánh Giá Chất Lượng Của Hệ Thống Điều Chỉnh Nhiệt Độ……………………………………… 18 Chương 4. ĐÁNH GIÁ ĐỘ BẤT ĐỊNH CỦA HỆ THỐNG… 21 Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 SHSV : 20081625 1 stt: 37 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt 4.1. Xác Định Độ bất Định Của Đối Tượng Điều Chỉnh Mức Nước…………………………………… 21 4.2. Xác Định Độ bất Định Của Đối Tượng Điều Chỉnh Nhiệt Độ……… ……………………… 23 …………………… Tài liêu tham khảo …………………….27 Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 SHSV : 20081625 2 stt: 37 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt BÀI TẬP LỚN TỰ ĐỘNG HÓA QUÁ TRÌNH NHIỆT Cho bộ chao đổi nhiệt chỉnh cấp nước nóng liên tục cho hộ tiêu thụ (hình 1) với các thông số công nghệ như sau: - H - mức nước trong bình trao đổi nhiệt,[ m] - θ - nhiệt độ nước ra, [ 0 C] - μ 1 - độ mở van V 1 , điều chỉnh nước cấp vào. - q 1 - lưu lượng nước cấp vào - q r - lưu lượng nước ra tiêu thụ - μ 2 - độ mở van V 2 , điều chỉnh dòng môi chất trao đổi nhiệt - q 2 – lưu lượng môi chất trao đổi nhiệt các thông số ở trạng thái cân bằng : H 0 , θ 0 , μ 1 0 , μ 2 0 , q 1 0 , q 2 0 , q r 0 =q 1 0 q 1 [m 3 /h] q 2 [m 3 /h] ∆ H,[m] Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 SHSV : 20081625 3 stt: 37 , θ [ 0 C] Hình 1. Bộ trao đổi nhiệt cung cấp nước nóng cho hộ tiêu thụ q 1 V 1 V 2 q 2 µ 2 µ 1 H ∆ H 0 q r R 2 R 1 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt ∆ θ ,[ 0 C] Hình 2. Đặc tính của van V 1 Hình 3. Đặc tính của van V 2 Hình 5. Đặc tính quá độ của Đối tượng 0 11 :q 1 → H t, phút t, phút 2 4 6 75 25 50 75 30 20 10 µ 2 ,[%] µ 1 ,[%] Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 SHSV : 20081625 4 stt: 37 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt 50 25 0,75 0,25 0,50 7,5 5,0 2,5 0,3 0,2 0,1 6 4 2 Hình 4. Đặc tinh quá độ của đối tượng 0 22 → θ V 1 V 2 H 0 θ 0 Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 SHSV : 20081625 5 stt: 37 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt µ 1 µ 2 H θ q 1 q 2 ε 1 ε 2 0 11 0 21 0 22 Hình 6. Hệ thống điều chỉnh bộ trao đổi nhiệt hai chiều. bình nhiệt có hai đối tượng trên kênh thẳng: 0 11 ,0 22 và trên một kênh liên hệ chÐo: 0 21 . R 2 R 1 Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 SHSV : 20081625 6 stt: 37 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt NHIỆM VỤ • Mô hình hóa theo các kênh điều chỉnh mức nước và kênh điều chỉnh nhiệt độ • Xác định các bộ điều chỉnh bền vững tối ưu đối với từng kênh điều chỉnh nói trên • Đánh giá chất lượng điều chỉnh theo từng kênh điều chỉnh nói trên • Xác định độ bất định của các đối tượng theo từng kênh dắc tính phi tuyến của van gây ra Cho biết độ mở của các van có thể biến thiên trong khoảng - Van V 1 trong khoảng ∆μ 1 = ±15% xung quanh điểm cân bằng đã cho - Van V 2 trong khoảng ∆μ 2 = ±25% xung quanh điểm cân bằng đã cho Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 SHSV : 20081625 7 stt: 37 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt BÀI LÀM Đây là bộ trao đổi nhiệt cung cấp nước nóng liên tục cho hộ tiêu dùng Hệ này chia làm hai vòng điều chỉnh riêng biệt : - Vòng điều khiển mức nước : đối tượng điều chỉnh kênh thẳng O 11 . - Vòng điều khiển nhiệt độ : đối tượng điều chỉnh là kênh thẳng O 22 . Hai vòng điều khiển này liên hệ bằng kênh liên hệ chéo O 21 . Từ phân tích trên ta có sơ đồ hệ thống của bộ trao đổi nhiệt cung cấp nước nóng liên tục cho hộ tiêu thụ trên như sau. Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 SHSV : 20081625 8 stt: 37 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Hình 7 . Sơ đồ hệ thống tương đương của bộ trao đổi nhiệt hai chiều Đối tượng điều chỉnh của hệ thống điều chỉnh mức nước là: O 1 = V 1 O 11 V 1 – là van điều chỉnh, là khâu tỷ lệ ( đầu vào μ 1 đầu ra q 1 ) với đặc tính cho trên hình 2 ; O 11 – đối tượng công nghệ theo kênh q 1 →H với đặc tính cho trên hình 4 Đối tượng điều chỉnh của hệ thống điều chỉnh nhiệt độ là: O 2 = V 2 O 22 Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 SHSV : 20081625 9 stt: 37 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt V 2 – là van điều chỉnh, là khâu tỷ lệ ( đầu vào μ 2 đầu ra q 2 ) với đặc tính cho trên hình 3 ; O 22 – đối tượng công nghệ theo kênh q 2 →θ với đặc tính cho trên hình 5 II. XÁC ĐỊNH MÔ HÌNH ĐỐI TƯỢNG ĐIỀU CHỈNH II.1 Xác Định Mô Hình Điều Chỉnh Mức Nước O 1 (s) Ta có sơ đồ hệ thống của khâu điều chỉnh mức nước như sau. Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 SHSV : 20081625 10 stt: 37 [...]... SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt −6,08 s −6,08 s = 0,171 III 0,91.e ( 1 + 5, 68s ) ( 1 + 5, 68s ) = 0,16.e ( 1 + 5, 68s ) ( 1 + 5, 68s ) XÁC ĐỊNH BỘ ĐIỀU CHỈNH BỀN VỮNG 3.1 Xác Định Bộ Điều Chỉnh Bền Vững Tối Ưu R1 Cho Vòng Điều Chỉnh Mức Nước Từ mô hình hàm truyền của khâu O1(s) ta có mô hình của bộ điều chỉnh bền vững tối ưu R1 cho vòng điều chỉnh mức nước là : ∗ R1... chỉnh mức nước là 6,13.103 (1 + 0,8s) 1 = 2.2 Xác Định Bộ Điều Chỉnh Bền Vững Tối Ưu Cho Vòng Điều Chỉnh Nhiệt Độ Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 18 stt: 37 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Từ mô hình hàm truyền của khâu O2(s) ta có mô hình của bộ điều chỉnh bền vững tối ưu R2 cho vòng điều chỉnh mức nước là : ∗ R 2( s ) = 1 −1 O PT (2)( s) θ2 s Lấy chỉ số... 22 stt: 37 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Đồ thị đáp ứng thời gian của vòng điều chỉnh mức nước và đặc tính tần số biên độ theo kênh đặt và kênh nhiễu Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 23 stt: 37 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Trên đồ thị đặc tính đáp ứng thời gian của hệ thống điều khiển mức nước theo kênh đặt, với tín... Nhiệt Lạnh 1- k53 20 stt: 37 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Đặc tính mềm của hệ thống sau khi phần mềm CASCAD tự tổng hợp bộ điều chỉnh tối ưu Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 21 stt: 37 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Từ đồ thị đặc tính mềm của hệ hở của vòng điều chỉnh mức nước ta thấy đường cong này không bao điểm... k53 19 stt: 37 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt IV ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG HỆ THỐNG Phần này chúng ta sử dụng phần mềm CASCAD để vẽ các đặc tính của hệ thống 3.1 Đánh Giá Chất Lượng Của Hệ Thống Điều Chỉnh Mức Nước Từ dạng của mô hình đối tượng ta đã tính toán được ở phần “1.2 “ với sơ đồ hệ thống điều chỉnh ta tổng hợp được bộ điều chỉnh mức nước tối ưu trên phần mềm CASCAD... 1,506 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt 3.2 Đánh Giá Chất Lượng Của Hệ Thống Điều Chỉnh Nhiệt Độ Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 25 stt: 37 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Đặc tính mềm của hệ thống sau khi phần mềm CASCAD tự tổng hợp bộ điều chỉnh tối ưu Từ đồ thị đặc tính mềm của hệ hở của vòng điều chỉnh nhiệt độ ta thấy... 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt II.2 Xác Định Mô Hình Điều Chỉnh Nhiệt Độ Nước Ra O2(s) Ta có sơ đồ hệ thống của khâu điều chỉnh nhệt độ nước ra như sau Ta có thể coi tín hiệu của q1 là nhiễu ảnh hưởng đến O2 K 22 O 22 ( s ) = ( 1 + T1s ) ( 1 + T2 s ) e τ 2s − Từ Hình 5 đồ thị đặc tính quá độ của khâu O22(s) ta nhận thấy đối tượng O22 là một khâu quán tính bậc hai có trễ Mô hình. . .Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 11 stt: 37 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Từ Hình 4 đặc tính quá độ của đối tượng O11 có dạng của một đối tượng tích phân có quán tính và trễ Do đó mô hình của đối tượng có O11 = K11 −τ s e 1 s (1 + T1s) dạng như... k53 26 stt: 37 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Đồ thị đáp ứng thời gian và đặc tính tần số của vòng điều chỉnh nhiệt độ đưới tác dụng của kênh đặt và kênh nhiễu Sinh viên : LÊ THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 27 stt: 37 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Trên đồ thị đặc tính đáp ứng thời gian của hệ thống điều khiển nhiệt độ, với tín hiệu... THẾ LỢI Lớp: Nhiệt Lạnh 1- k53 15 stt: 37 SHSV : 20081625 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt τ2= tU –Ta (1 + 2, 4δ ) e ( 1 + 2, 4.0,145 ) e =14,75 – 17,48 ∆θ ( ∞ ) ∆µ 2 =6,08 phút 8 8,8 Hệ số truyền của mô hình là K22= = =0,91 Thay tất cả các giá trị vừa tìm được vào biểu thức mô hình của đối tượng O22: Mô hình của đối tượng điều chỉnh nhiệt độ O22 là : O 22 ( s ) = 0,91 −6,08 s ( 1 + . 6 stt: 37 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt NHIỆM VỤ • Mô hình hóa theo các kênh điều chỉnh mức nước và kênh điều chỉnh nhiệt độ • Xác định các bộ điều chỉnh bền vững. Định Bộ Điều Chỉnh Bền Vững Tối Ưu R 1 Cho Vòng Điều Chỉnh Mức Nước Từ mô hình hàm truyền của khâu O 1 (s) ta có mô hình của bộ điều chỉnh bền vững tối ưu R 1 cho vòng điều chỉnh mức nước là. stt: 37 Bài tập lớn : Lí Thuyết Điều Chỉnh Quá Trình Nhiệt Từ mô hình hàm truyền của khâu O 2 (s) ta có mô hình của bộ điều chỉnh bền vững tối ưu R 2 cho vòng điều chỉnh mức nước là : 1 2 (2) 2 1 (