ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÙI VĂN BÌNH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHỐI HỢP NHIỀU LÔ SẤY NHẰM NÂNG CAO MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH ĐỘ ẨM CỦA GIẤY LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa THÁI NGUYÊN – 2015 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP BÙI VĂN BÌNH NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN PHỐI HỢP NHIỀU LÔ SẤY NHẰM NÂNG CAO MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH ĐỘ ẨM CỦA GIẤY Chuyên ngành: Kỹ thuật điều khiển tự động hóa Mã số: 60 52 02 16 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KHOA CHUYÊN MÔN TRƯỞNG KHOA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN VĂN CHÍ PHÒNG QUẢN LÝ ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN – 2015 Trang LỜI CAM ĐOAN Tên là: Bùi Văn Bình Sinh ngày tháng năm Học viên lớp cao học khoá 14 CH.TĐH 01 - Trường đại học kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên Hiện công tác : Tôi xin cam đoan luận văn “Nghiên cứu phương pháp điều khiển phối hợp nhiều lô sấy nhằm nâng cao mức độ ổn định độ ẩm giấy” thầy giáo TS Nguyễn Văn Chí hướng dẫn nghiên cứu với tất tài liệu tham khảo có nguồn gốc, xuất xứ rõ ràng Thái Nguyên, ngày tháng năm 2015 Học viên Bùi Văn Bình Trang LỜI CẢM ƠN Sau thời gian nghiên cứu, làm việc khẩn trương hướng dẫn tận tình giúp đỡ thầy giáo TS Nguyễn Văn Chí, luận văn với đề tài “ Nghiên cứu phương pháp điều khiển phối hợp nhiều lô sấy nhằm nâng cao mức độ ổn định độ ẩm giấy ” hoàn thành Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới: Thầy giáo hướng dẫn TS Nguyễn Văn Chí tận tình dẫn, giúp đỡ tác giả hoàn thành luận văn Các thầy cô giáo Trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên, số đồng nghiệp, quan tâm động viên, giúp đỡ tác giả suốt trình học tập để hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng hết sức, nhiên điều kiện thời gian kinh nghiệm thực tế thân ít, đề tài tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, tác giả mong nhận đóng góp ý kiến thầy giáo, cô giáo bạn bè đồng nghiệp cho luận văn hoàn thiện Tôi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày….tháng….năm 2015 Tác giả Bùi Văn Bình Trang MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU Chương GIỚI THIỆU VỀ QUÁ TRÌNH SẤY TRONG CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GIẤY 1.1 Cấu hình lô sấy công đoạn sấy khô 12 1.2 Hệ thống nước ngưng 13 1.3 Mạch vòng điều khiển độ ẩm 15 1.4 Các nhiễu loạn tác động lên phần sấy khô 19 1.5 Cách tính toán độ ẩm giấy 19 1.6 Kết luận chương 20 Chương 2.1 MÔ HÌNH HỆ THỐNG SẤY KHÔ Mô hình hệ thống nước ngưng 21 2.1.1 Cấu trúc mô hình hộp đen – hàm truyền IPZ 21 2.1.2 Điều khiển PID cho mạch vòng điều khiển 23 2.1.3 Điều khiển phản hồi trạng thái 31 2.1.4 Mô hình hai cực áp suất 35 2.2 37 Mô hình vật lý lô sấy 2.2.1 Mô hình lô sấy 37 2.3 45 Kết luận chương Chương 3.1 ĐIỀU KHIỂN ĐỘ ẨM CỦA GIẤY TRONG PHẦN SẤY KHÔ Mô hình phần sấy khô 46 3.1.1 Mô hình động học áp suất bão hòa vào lô sấy 47 3.1.2 Mô hình hệ thống thổi khí 48 3.2 Phương pháp Mid-Ranging 48 3.3 Điều khiển ổn định độ ẩm giấy sử dụng Mid-ranging hệ thống khí 51 Trang 3.3.1 Thiết kế mô hình điều khiển 51 3.3.2 Kết mô 54 3.4 56 Kết luận chương Chương KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM TẠI CÔNG TY GIẤY HVT 4.1 Giới thiệu hệ thống seo công ty HVT 57 4.2 Nhận dạng mô hình hệ thống đưa vào lô sấy 59 4.3 Kết điều khiển độ ẩm 61 4.4 Kết luận chương 63 Kết luận chung luận văn 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 Trang DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt IPZ Intergator Pole Zero Quá trình có khâu tích phân, điểm cực điểm không PPZ Pole- Pole Zero Quá trình có hai điểm cực điểm không IMC Internal Model Control Điều khiển dựa mô hình nội HVT Công ty cổ phần giấy Hoàng Văn Thụ CD Crossing Direction Hướng ngang máy MD Machine Direction Hướng dọc theo máy PID Proportional Integral Derivative Controller Bộ điều khiển PID PI Proportional Integral Controller Bộ điều khiển PI Trang LỜI NÓI ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Giấy đóng vai trò quan trọng sống giấy sử dụng hầu hết sản phẩm người Công nghệ sản xuất giấy công nghệ có thay đổi, mục đích hệ thống máy tạo giấy tạo giấy hút nước khỏi giấy để tạo giấy khô với độ ẩm xác định trước tương ứng với loại giấy khác Do độ ẩm thông số quan trọng, nói quan trọng trình sản xuất giấy Công đoạn sấy giấy để đạt độ ẩm cần thiết công đoạn tiêu tốn nhiều lượng trình sản xuất giấy Đối với nhà máy sản xuất giấy chí công ty lớn, việc xây dựng hệ thống máy sản xuất giấy khoản đầu tư lớn, việc tìm kiếm giải pháp để nâng cao vấn đề ổn định độ ẩm đặt thực tiễn Việc nâng cao độ ổn định thông qua giải pháp điều khiển cài đặt hệ thống sản xuất giấy có cung cấp hiệu mặt kinh tế chất lượng giấy, kể đến sau:  Khi độ ẩm giấy thay đổi nhiều (không ổn định) ảnh hưởng bất lợi đến đến công đoạn xử lý máy cán, máy tráng bóng, dây chuyền đóng gói, chí ảnh hưởng đến chất lượng in Trong suốt trình sản xuất, độ ẩm giấy luôn đo theo dõi liên tục Giấy bị loại bỏ độ ẩm giấy không nằm phạm vi cho phép Điều chỉnh độ ẩm cho ổn định thay đổi theo yêu cầu cho phép lượng giấy bị loại bỏ hơn, lượng sử dụng qua chất lượng giấy tăng lên nhiều  Việc giảm thiểu thay đổi độ ẩm dẫn tới việc giảm thiểu tác động điều chỉnh, qua cấu chấp hành vận hành trơn tru có độ bền cao Trang  Giấy có độ ẩm ổn định, dẫn tới khối lượng ổn định giá bán lô giấy ổn định (vì giấy bán theo khối lượng)  Độ ẩm giấy ổn định tiết kiệm nguyên nhiên liệu, ví dụ nhà máy có công suất 1000 giấy/ ngày, giảm 0.1% dao động độ ẩm tiết kiệm 365 nguyên liệu thô năm [1]  Muốn tăng số lượng sản xuất giấy giải pháp thường dùng tăng tốc độ máy seo, nhiên phần sấy khô điểm nghẽn yêu cầu ổn định nhanh độ ẩm, phần sấy khô điều chỉnh ổn định độ ẩm tốc độ cao đẩy xuất hệ thống lên nhiều Một số phương pháp nhằm điều khiển ổn định độ ẩm giấy năm vừa qua với việc áp dụng lý thuyết điều khiển phương pháp sử dụng lọc Kalman điều khiển tối ưu [3] Ngày với đặc điểm sử dụng máy tính để điều khiển, nên việc sử dụng lý thuyết điều khiển đại áp dụng cho toán điều khiển ổn định độ ẩm ví dụ điều khiển thay đổi cực tiểu [4], điều khiển tự chỉnh[5][6] Tuy nhiên phương pháp kể sử dụng chung mô hình cho tất lô sấy toàn trình(mà thực chất lô sấy có mô hình khác phụ thuộc vào độ ẩm giấy có từ lô sấy trước nó), chưa kể đến ảnh hưởng đồng thời áp suất vào lô sấy áp suất khí nén tới cấu chấp hành Chính việc tìm mô hình lô sấy cho phép có giải pháp điều khiển ổn định độ ẩm cách tốt [1] Mục tiêu nghiên cứu - Mục tiêu chung Trang Hiện công nghệ sản xuất giấy vấn đề điều khiển ổn định độ ẩm giấy công đoạn sấy toán điều khiển mang tính thời cấp bách Điều khiển ổn định độ ẩm qua nhiều lô sấy để đạt độ ẩm giấy sau khỏi phần sấy nhằm mục đích đảm bảo chất lượng giấy tiết kiệm lượng sấy đặc biệt lô sấy chạy tốc độ cao (>200 mét/phút) Như phần tổng quan nói, nhà máy giấy có công suất 1000 giấy ngày độ ẩm thay đổi không ổn định khoảng 0.1% theo khảo sát tiêu tốn thêm lượng nhiên liệu 365 tấn/năm Trong nhiều năm qua, đa số nhiệt độ lô sấy điều chỉnh tay cho lô sấy theo đường cong kinh nghiệm chuyển tiếp nhiệt độ lô sấy thường không ổn định phụ thuộc vào tốc độ, chất lượng nguyên liệu đầu vào, độ dày giấy, nhiệt độ môi trường quan trọng mô hình truyền nhiệt lô sấy chất độ làm việc khác dẫn tới độ ẩm giấy không ổn định Do việc nghiên cứu phương pháp điều khiển phối hợp nhiều lô sấy nhằm đảm bảo ổn định nhiệt độ giấy qua nâng cao chất lượng độ ẩm giấy tiết kiệm nhiên liệu gia nhiệt yêu cầu mang tính thời cấp bách Với vấn đề nêu, mục tiêu nghiên cứu đề tài nhằm: Tìm phương pháp điều khiển kết hợp nhiều lô sấy nhằm ổn định độ ẩm giấy qua nâng cao chất lượng giấy tiết kiệm nhiên liệu cho công đoạn gia nhiệt phần sấy - Mục tiêu cụ thể  Xác định cấu hình thành phần công đoạn sấy khô, nhiễu loạn tác động lên phần sấy khô  Xây dựng mô hình hệ thống nước ngưng, mô hình lô sấy  Áp dụng chiến lược điều khiển Mid- Ranging để điều khiển ổn định độ ẩm giấy thông qua điều khiển phối hợp áp suất đặt điều khiển lượng khí thổi vào buồng máy nhằm kiểm soát tốt thay đổi độ ẩm Trang 10 Quá trình bao gồm biến điều khiển độ ẩm giấy hai biến điều khiển áp suất lô sấy cấu chấp hành điều khiển lượng không khí phun vào buồng máy Tín hiệu điều khiển u1 tác động đến cấu chấp hành điều khiển lượng không khí đưa vào buồng máy u2 giá trị đặt mạch vòng điều khiển áp suất Vì trình sấy khô bao gồm khâu trễ vận chuyển, hai điều khiển C1(s), C2(s) thiết kế dựa điều khiển PID thông thường sử dụng mô hình nội, phương pháp hiệu để bù lại ảnh hưởng thời gian trễ cho trình ổn định với thời gian trễ lớn + Hàm truyền hệ thống khí (đầu vào lưu lượng không khí thổi vào buồng sấy, đầu độ ẩm giấy, hàm truyền xác định thông qua nhận dạng thực nghiệm) Do mo van khi(%) P1(s ) = M giay (s ) Pkhi (s ) = 0.2288s + 0.03887 -10s e 512.3s + 42.34s + (3.3) 60 40 20 0 50 100 150 50 100 150 200 250 300 350 200 250 300 350 Do am giay(%) 8.5 7.5 time(s) Hình 3-10 Đáp ứng bước nhảy hàm truyền từ độ mở van hệ thống khí đến độ ẩm giấy Bộ điều khiển C1(s) xác định C 1(s ) = P + I +D s N 0.19 = 52.29 + 1.258 + 389.16 s 1+N + 0.19 s s (3.4) + Hàm truyền trình áp suất (đầu vào áp suất lô sấy, đầu độ ẩm giấy bề mặt lô sấy) Trang 53 P2 (s ) = 0.1245 -42s e 67.3s + (3.5) P1 (s ) có động học nhanh thời gian trễ ngắn so với P2 (s ) Đáp ứng bước Ap suat hoi lo say(kPa) nhảy hàm truyền áp suất 460 440 420 400 100 200 300 400 500 600 100 200 300 time(s) 400 500 600 Do am giay(%) 14 12 10 Hình 3-11 Đáp ứng bước nhảy hàm truyền từ áp suất đặt đến độ ẩm giấy Bộ điều khiển C2(s) xác định C (s ) = -0.11483 - 0.00381 + 2.5214 s 0.0146 1 + 0.0146 s (3.6) 3.4.2 Kết mô PID(s) Do am dat In1 num(s) Out1 61.5s+1 PID Controller2 MACH VONG DIEU CHINH AP SUAT HOI TRONG LO SAY Transport Transfer Fcn1 Delay1 HAM TRUYEN QUA TRINH DO AM GIAY HE THONG DIEU KHIEN DO AM THUAN TUY SU DUNG DIEU CHINH AP SUAT HOI TRONG LO SAY PID(s) Luong hoi dat In1 Out1 C2(s) MACH VONG DIEU CHINH AP SUAT HOI TRONG LO SAY1 PID(s) Do am dat1 C1(s) num(s) 61.5s+1 Transfer Fcn4 Transport Delay2 HAM TRUYEN QUA TRINH DO AM GIAY 0.2288s+0.03887 521.3s2 +42.34s+1 Transfer Fcn Ket qua Transport Delay HAM TRUYEN QUA TRINH HOI TRONG BUONG SAY 7.5 Initial Moisture Constant Hình 3-12 Sơ đồ mô phỏng: độ ẩm giấy thông qua điều khiển trình áp suất sử dụng điều khiển Mid Ranging Trang 54 1/0.00178 Gain In1 232.6s+1 7.97s+1 97.37s+1 73.97s+1 Transfer Fcn3 Transfer Fcn4 FEEDFORWARD CONTROLLER (ADDED) 0.00178 97.37s+1 232.6s+1 7.97s+1 Transfer Fcn1 Transfer Fcn Transport Delay 7.97s+1 Transfer Fcn2 Transport Delay1 HAM TRUYEN QUA TRINH AP SUAT ZPP 9.15 8.7145 CONTROLLER (ADDER) Out1 Transfer Fcn5 Gain1 0.02513s 0.02513/20s+1 Transfer Fcn6 PID CONTROLLER Hình 3-13 Mạch vòng điều khiển áp suất lô sấy sử dụng feedback kết hợp feedforward cho mô hình ZPP Bộ điều khiển độ ẩm chiến lược điều khiển độ ẩm thông thường thiết kế với tham số C (s ) = 65.6437 + 0.8795 - 9.47.14359 s 0.0131 1 + 0.0131 s (3.7) Hình vẽ 3-14 kết mô so sánh hai chiến lượng điều khiển độ ẩm giấy chiến lược điều khiển túy áp suất bão hòa đưa vào lô sấy chiến lược điều khiển Mid – Ranging kết hợp điều khiển áp suất điều khiển lượng đưa vào buồng máy 8.1 Dieu khien Mid - Ranging Dieu khien am thuan Do am(%) 7.9 7.8 7.7 7.6 7.5 100 200 300 400 500 time(s) 600 700 800 900 1000 Hình 3-14 So sánh phương pháp điều khiển áp suất bão hòa túy (đường nét liền) chiến lược điều khiển Mid –Ranging với độ ẩm mong muốn 8% Trang 55 Từ kết mô cho thấy chiến lược điều khiển độ ẩm túy, thời gian độ độ ẩm thay đổi từ 7.5% đến 8% 500s, bị ảnh hưởng độ trễ trình 42s (đường nét đứt màu đỏ), sử dụng phương pháp điều khiển Mid Ranging (điều khiển đồng thời trình độ ẩm lưu lượng khí đưa vào buồng sấy) cải thiện đáng kể đặc tính đáp ứng: cụ thể thời gian độ giảm xuống khoảng 150s, độ trễ trình giảm xuống độ trễ P1(s) 10s, độ điều chỉnh nhỏ so với trường hợp điều khiển độ ẩm túy (8.03% so với 8.04%) Từ kết này, cách điều chỉnh hai trình, trình chậm trình điều chỉnh độ ẩm thông qua điều chỉnh bốc qua lô sấy trình nhanh trình thúc đẩy trình bay hệ thống khí sử dụng chiến lược điều khiển Mid – ranging mang lại hiệu rõ rệt cải thiện đáp ứng độ ẩm hệ thống sấy 3.5 Kết luận chương Chương đề tài nghiên cứu mô hình phần sấy khô, trình gồm 03 trình: Quá trình thứ điều chỉnh áp suất bão hòa vào lô sấy truyền nhiệt qua vỏ lô sấy truyền đến giấy, trình thứ hai trình truyền nhiệt qua giấy trình thứ ba điều chỉnh lưu lượng không khí thổi vào xung quanh lô sấy để làm cho nước bốc nhằm trì độ ẩm giấy Qua đề tài sử dụng phương pháp điều khiển Mid – Ranging nhằm điều khiển ổn định độ ẩm giấy thông qua điều khiển đồng thời hai trình điều chỉnh áp suất bão hòa vào lô sấy điều chỉnh lưu lượng không khí thổi vào xung quanh lô sấy để làm cho nước bốc nhằm trì độ ẩm giấy Kết mô cho thấy chiến lược điều khiển Mid – Ranging cho kết độ ẩm ổn định hơn, mức độ dao động giảm so với chiến lược điều khiển áp suất đưa vào lô sấy túy Chất lượng ổn định áp suất hiệu chỉnh cách lựa chọn tham số cùa điều khiển C1(s) C2(s) cho phù hợp Trang 56 Chương KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM TẠI CÔNG TY GIẤY HVT 4.1 Giới thiệu hệ thống seo công ty HVT Hệ thống seo công ty HVT hệ thống gồm 28 lô sấy, tốc độ 120m/phút chuyên sản suất giấy bao gói sản phẩm như: giấy bao gói xi măng, sản phẩm công nghiệp v.v Đây hệ thống sản xuất từ năm 1966 Châu Âu, qua nhiều năm hoạt động thiết bị hoạt động không xác cũ Hình vẽ sau hệ thống seo công ty Hình 4-1 Hệ thống seo công ty HVT Để điều khiển độ ẩm giấy, hệ thống nhà máy thực điều khiển lượng bão hòa đưa vào nhóm gồm 07 lô sấy, có 04 nhóm Hệ thống phần điều khiển lượng đưa vào buồng máy mà túy có quạt hút buồng máy chạy với tốc độ cố định Trang 57 Để đo độ ẩm, hệ thống dùng thiết bị quét từ trái sang phải đầu máy seo, trước giấy thành cuộn Hình 4-2 Hệ thống quét đo độ ẩm giấy thành phẩm Tín hiệu độ ẩm tốc độ máy seo chuyển thành chuẩn Profibus thông qua tủ điều khiển máy quét Tín hiệu qua cáp Profibus đưa tới tủ điều khiển độ ẩm thực chương trình giám sát máy tính Hình 4-3 Tủ điều khiển máy quét độ ẩm Chương trình giám sát kết nối với PLC s7, thực theo dõi ghi lại biến thiên độ ẩm Tính toán lượng áp suất cần thiết để đưa vào nhóm lô sấy để đưa điều khiển cấu chấp hành Các cấu chấp hành, tín hiệu đọc từ cảm biến giao tiếp với PLC Trang 58 Hình 4-4 Tủ điều khiển độ ẩm giấy Hình 4-5 Màn hình theo dõi giám sát độ ẩm, định lượng giấy thông số hệ thống 4.2 Nhận dạng mô hình hệ thống đưa vào lô sấy Vì điều kiện không cho phép từ nhà máy, tác giả luận văn sử dụng kết nhận dạng cho mô hình 06 lô sấy 01 nhóm với kết sau: Trang 59 Hình 4-6 Kết nhận dạng mô hình 06 lô sấy + Lô sấy G1(s ) = + Lô sấy G2 (s ) = + Lô sấy G2 (s ) = + Lô sấy G2 (s ) = 0.00178 (97.37s + 1) s (7.97s + 1) 0.00350 (44.69s + 1) s (2.61s + 1) e -1.0s (4.1) e -1.0s (4.2) 0.00158 (121.49s + 1) s (6.26s + 1) 0.00345 (44.98s + 1) s (3.70s + 1) e -1.0s (4.3) e -1.0s (4.4) Trang 60 + Lô sấy G2 (s ) = + Lô sấy G2 (s ) = 0.00112 (55.6s + 1) s (14.01s + 1) e -2.0s 0.00228 (90.10s + 1) s (14.93s + 1) e -1.0s (4.5) (4.6) Do không thực điều chỉnh cho lô sấy, phần cứng hệ thống seo không cho phép ta sử dụng hàm truyền có giá trị trung bình cho nhóm 06 lô sấy sau: GN (s ) = 0.0023 (75.705s + 1) s (8.2467s + 1) e -1.1667s (4.7) Theo cách thiết kế điều khiển 02 bậc tự phần 2.2.1 ta có hai khâu feedforward tính e -1.1667s + 90.5s (1 + 8.2467s ) s Mu = 0.0023 (1 + 75.705s ) + 90.5s My = 4.3 (4.8) Kết điều khiển độ ẩm Như trình bày chương luận văn giải pháp nâng cao độ ổn định độ ẩm sử dụng chiến lượng điều khiển Mid – Ranging, thực điều chỉnh đồng thời áp suất đưa vào lô sấy điều chỉnh lượng khí thồi vào buồng máy để kiểm soát tốt trình bay hơi, điều khiển tốt độ ẩm giấy Tuy nhiên nhà máy không sử dụng hệ thống điều chỉnh lượng khí thồi vào buồn máy, công nghệ cũ, không cho phép can thiệp cải tạo thêm từ phía người làm luận văn Chính kết thực nghiệm cài đặt thêm khâu feed forward trình bày chương hai để chuyển điều khiển PID nhóm lô sấy thành điều khiển hai bậc tự (phần 2.1.2) cách thêm vào hai khâu hiệu chỉnh Mu(s) My(s) tính công thức (4.8), thực cho nhóm lô sấy Sự hiệu chỉnh góp phần nâng cao chút độ ổn định giấy biểu đồ ghi lại máy tính theo dõi giám sát hình vẽ sau: Trang 61 Thời điểm chưa tác động hiệu chỉnh Thời điểm tác động hiệu chỉnh Hình 4-7 Kết thực nghiệm hiệu chỉnh điều khiển áp suất lô sấy đến độ ổn định độ ẩm Với độ ẩm đặt 7.1%, trước hiệu chỉnh điều khiển, dao động độ ẩm có thời điểm lên đến 1%, nhiên hiệu chỉnh điều khiển kết có tốt hơn, mức độ dao động độ ẩm 0.8% hình 4-7 Kết thông kê hình vẽ sau: Hình 4-8 Kết thống kê máy tính theo dõi giám sát Trang 62 4.4 Kết luận chương Chương tiến hành tìm hiểu hệ thống sấy công ty HVT, xác định cấu trúc điều khiển độ ẩm giấy túy điều khiển áp suất đưa vào lô sấy Vì điều kiện nhà máy không cho phép can thiệp sâu thêm vào hệ thống thồi khí để kiểm soát trình bay giải pháp trình bày chương Chính kết thực nghiệm cài đặt thêm khâu feed forward trình bày chương hai để chuyển điều khiển PID nhóm lô sấy thành điều khiển hai bậc tự cách thêm vào hai khâu hiệu chỉnh feedforward Mu(s) My(s) Sự hiệu chỉnh góp phần nâng cao chút độ ổn định giấy kết trình bày nội dung chương Trang 63 Kết luận chung luận văn Luận văn với tên đề tài ““Nghiên c u ph nhi u lô s y nh m nâng cao m c đ n đ nh đ ng pháp u n ph i h p m c a gi y” ” thực nội dung trình bày chương cách tóm tắt sau: Chương 1: Luận văn nghiên cứu cấu hình lô sấy công đoạn sấy khô, hệ thống nước ngưng, mạch vòng điều khiển độ ẩm giấy Cách đánh giá độ ẩm khối lượng giấy theo hao chiều CD MD sử dụng tiêu 2 độ lệch chuẩn Các hàm tính toán giá trị đặt cho nhóm sấy xác định thông qua giá trị đặt nhóm dẫn để điều khiển ổn định nhiệt độ thông qua điều chỉnh áp suất đưa vào nhóm sấy Chương xác định số nhiễu loạn tác động lên phần sấy khô làm ảnh hưởng đến độ ẩm giấy điều khiển Chương 2: Luận văn trình bày mô hình hệ thống nước ngưng, mô hình lô sấy Các mô hình mô tả quan hệ lưu lượng vào lô sấy độ mở van, quan hệ với biến thiên áp suất lô sấy biến thiên nhiệt độ trung bình xung quanh điểm làm việc Các mô hình biểu diễn dạng IPZ PPZ Chương trình bày nhược điểm điều khiển PID trình IPZ, độ điều chỉnh Cách khắc phục sử dụng điều khiển bậc tự sử dụng khâu feedforward (khâu truyền thẳng) để loại bỏ tượng Chương 3: Luận văn nghiên cứu mô hình phần sấy khô, trình gồm 03 trình: Quá trình thứ điều chỉnh áp suất bão hòa vào lô sấy truyền nhiệt qua vỏ lô sấy truyền đến giấy, trình thứ hai trình truyền nhiệt qua giấy trình thứ ba điều chỉnh lưu lượng không khí thổi vào xung quanh lô sấy để làm cho nước bốc nhằm trì độ ẩm giấy Qua luận văn sử dụng phương pháp điều khiển Mid – ranging nhằm điều khiển ổn định độ ẩm giấy thông qua điều khiển đồng thời hai trình điều chỉnh áp suất bão hòa vào lô sấy điều chỉnh lưu lượng không khí thổi vào Trang 64 xung quanh lô sấy để làm cho nước bốc nhằm trì độ ẩm giấy Kết mô cho thấy chiến lược điều khiển Mid – ranging cho kết độ ẩm ổn định hơn, mức độ dao động giảm so với chiến lược điều khiển áp suất đưa vào lô sấy túy Chất lượng ổn định áp suất hiệu chỉnh cách lựa chọn tham số t1, t2 Chương 4: Cài đặt thêm khâu feed forward trình bày chương hai để chuyển điều khiển PID nhóm lô sấy thành điều khiển hai bậc tự cách thêm vào hai khâu hiệu chỉnh feedforward Mu(s) My(s) Sự hiệu chỉnh góp phần nâng cao chút độ ổn định giấy Các vấn đề nghiên cứu luận văn là:  Nghiên cứu cách xây dựng mô hình mô tả quan hệ lưu lượng vào lô sấy độ mở van, quan hệ với biến thiên áp suất lô sấy biến thiên nhiệt độ trung bình xung quanh điểm làm việc Các mô hình biểu diễn dạng IPZ PPZ  Nghiên cứu cách thiết kế điều khiển bậc tự sử dụng khâu feedforward để khắc phục tượng điều chỉnh sử dụng điều khiển PID mô hình IPZ  Nghiên cứu cách sử dụng phương pháp điều khiển Mid – ranging nhằm điều khiển ổn định độ ẩm giấy thông qua điều khiển đồng thời hai trình điều chỉnh áp suất bão hòa vào lô sấy điều chỉnh lưu lượng không khí thổi vào xung quanh lô sấy để làm cho nước bốc nhằm trì độ ẩm giấy Hướng nghiên cứu tiếp:  Nghiên cứu cách hoàn thiện mô hình PPZ để biểu diễn trình sấy nhằm mô tả xác động học trình sấy  Nghiên cứu cách đưa cách lựa chọn thông số điều khiển Mid-ranging theo tham số thực tế hệ thống sấy nhằm nâng cao độ ổn định giấy -Trang 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ola Slätteke, (2006), “Modeling and Control of the Paper Machine Drying Section” Department of Automatic Control Lund University Lund, January 2006, PhD thesis [2] Dagens Industri (2004): “Skogsindustrierna tappar mark i tuff konkurrens.” Dagens Industri (a swedish daily paper), published 2004-02-14 [3] Dumont, G A., M S Davies, and K Natarajan (1993): “Estimation of moisture variations on paper machines.” IEEE Transactions on Control Systems Technology, 1(2) [4] Åström, K J (1967): “Computer control of a paper machine an application of linear stochastic control theory.” IBM Journal of Research and Development, 11(4) [5] Dumont, G A (1986): “Applications of advanced control methods in the pulp and paper industry: a survey.” Automatica, 22(2) [6] Bialkowski, W L (2000), “Advanced process control: Is it a cure for all process control needs”, The Entech Report, vol 12, no [7] Duncan, S (2003), “Transactions of the Institute of Measurements and Control”, 25(1), pp 1-2 [8] CEPI (2004), “European pulp and paper industry-Annual stastics” Confederation of European Paper Industry, 2004 [9] Fellers, C and B Norman (1998), “Papersteknik”, Institutionen for papersteknik, KTH [10] Natarajan, K., G A Dumont, and M S Davies (1988): “An algorithm for estimating cross and machine direction moisture profiles for paper machines.” IFAC/IFORS Symposium, pp 1091í1096, Beijing, PRC [11] Chen, S.-C., and R Subbarayan (1999): “Cross-machine direction response modeling with two-dimensional sheet variations measurements.” in Proceedings of American Control Conference, pp 3082í3086, San Diego, CA [12] Karlsson, M., and S Stenström (2005a): “Static and dynamic modelling of cardboard drying, part I: theoretical model.” Drying Technology,23(1í2), pp 143-163 [13] Allison, B J., and A J Isaksson (1998): “Design and performance of midranging controllers.” Journal of Process Control, 8(56), pp 469 -474 Trang 66 [14] Allison, B J., and S Ogawa (2003): “Design and tuning of valve position controllers with industrial applications.” Transactions of the Institute of Measurements and Control, 25(1) Trang 67 [...]... cú ca h thng, ta ch cn thờm vo hai khõu feedforward F (s ) v T (s ) hin tng quỏ iu chnh trong mch vũng iu chnh ỏp sut trong lụ sy ó c loi b, do vy mch vũng iu chnh m bờn ngoi s nõng cao hn c mc n nh, qua ú gúp phn nõng cao c cht lng trong quỏ trỡnh sy giy 2.1.3 iu khin phn hi trng thỏi Cỏch tip cn khỏc gii quyt vn quỏ iu chnh v hin tng nh l cú th dựng b iu khin phn hi trng thỏi Bng cỏch ny ta cú... quỏ trỡnh cụng ngh, lng nhit cũn li vn cú th tn dng c chy mỏy phỏt in t dựng, sau ú quay tr li gia nhit thờm v bt u mt chu trỡnh sinh cụng mi, iu ny lm gim chi phớ tng th ca quỏ trỡnh sn xut Giy cú m cao c dn qua mt lot cỏc lụ sy nh Hỡnh 1-1, cú 2 loi gm h thng lụ sy mt lp v h thng lụ sy hai lp[1] Hỡnh 1-1 Mụ hỡnh ca h thng lụ sy mt lp (bờn phi) v hai lp (bờn trỏi) Khi hi quỏ nhit i vo cỏc lụ sy, nú... vo im vn hnh v cỏc c im ca mỏy Sai lch ỏp sut gia hai nhúm sy c iu chnh bi b iu khin PDC, trong Hỡnh 1-3, nhúm B cú ỏp sut thp nht trong h thng v qua ú b cha B phi x hi ti b ngng t Nhúm sy cú im vn hnh cao hn p sut khớ quyn v phi cú b ngng t m bo trong b ngng cú ỏp sut thp hn Trang 14 B bự nhit Nhúm sy Ti b ngng t B cha Hỡnh 1-4 Minh ha h thng iu khin nc ngng 1.3 Mch vũng iu khin m iu khin cht lng... sut t cho mt nhúm no ú, c gi l nhúm dn chớnh, cỏc nhúm cũn li ỏp sut t s c tớnh toỏn theo mt cụng thc t l vi ỏp sut t ca nhúm dn chớnh Nh Hỡnh 1-8 v Hỡnh 1-9, nhúm sy 5 l nhúm dn chớnh, nú cú ỏp sut cao nht, nhúm ny nhn giỏ tr ỏp sut t t b iu khin ỏp sut, giỏ tr t ca cỏc nhúm cũn li c tớnh toỏn t giỏ tr t ca nhúm sy 5 nh Hỡnh 1-10 Hỡnh 1-10 Nguyờn lý xỏc nh giỏ tr t ca ỏp sut hi a vo tng nhúm sy Trong... ỗỗ ỗỗ T ữ T Ts Ts i i ỗỗ ỗỗ 1 + d s ữữữ 1+ d ố ố N ứ N ửữ ữữ ữữ (2.5) ữữ s ữữữ ứ trong ú N c chn t 2 n 20 Mc ớch ca vic thờm vo thnh phn D mt b lc thụng thp l ngn nga vic khuch i cỏc thnh phn nhiu bc cao nh hng n h thng xột ỏp ng ca h kớn, ta gi thit h thng cú mt khõu tớch phõn, hay 1 P (s ) = Pg (s ) s (2.6) vi Trang 24 Pg (s ) ạ 0, lim sPg (s ) = 0 (2.7) s 0 Vỡ E (s ) = R(s ) -Y (s ) = (1 - Gry... mt phng phỏp hiu qu sy khụ giy, nng lng s dng phng phỏp ny c chng minh l cú giỏ r hn ẳ so vi cỏc phng phỏp khỏc, ngoi ra phng phỏp ny cũn cú mt u im nh mc c hi thp, d dng vn chuyn v kh nng mang nhit cao Vỡ phn ln lng nhit to ra c tn ti di dng nhit n cho nờn lng nhit ln cú th truyn mt cỏch hiu qu ti mt nhit bng hng s no ú, õy l mt phng thc dựng ph bin khụng nhng trong ngnh giy m cũn trong rt nhiu