Kỹ Thuật Điều Khiển Hệ Thống Địa Chất Bằng Áp Suất Hơi

• Tác giả: Phạm Thị Bảo Ngọc
• Người hướng dẫn: TS. Trần Xuân Minh
• Trường học: Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật
• Đề tài: Kỹ Thuật Điều Khiển Hệ Thống Địa Chất Bằng Áp Suất Hơi
• Loại tài liệu: Luận văn
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thái Nguyên

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ÁP SUẤT BÃO HƠI TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
• 1.1. TỔNG QUAN VỀ NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
• 1.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA LÒ HƠI
• 1.3. CẤU TẠO VÀ CHỨC NĂNG CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA LÒ HƠI
• 1.4. HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LÒ HƠI

I. Tổng Quan Hệ Thống Điều Khiển Áp Suất Hơi Lò Hơi Cách Tiếp Cận

Hệ thống điều khiển áp suất hơi trong lò hơi nhà máy nhiệt điện đóng vai trò quan trọng. Lò hơi là thiết bị then chốt, nơi diễn ra quá trình đốt cháy nhiên liệu, biến nước thành hơi. Hơi này sau đó được sử dụng để vận hành tuabin, sản xuất điện năng. Hệ thống điều khiển phức tạp này giám sát hàng trăm thông số, đảm bảo lò hơi hoạt động hiệu quả và an toàn. Nhiệm vụ chính là duy trì trạng thái kinh tế và an toàn nhất cho lò hơi trong thời gian dài. Tự động hóa lò hơi tập trung vào điều khiển tự động các quá trình để đảm bảo lò hoạt động ổn định và kinh tế nhất thông qua điều chỉnh năm mối quan hệ quan trọng: phụ tải – nhiên liệu, phụ tải – không khí, phụ tải – khói thải, phụ tải – mức nước bao hơi và phụ tải – xả liên tục.

1.1. Tổng quan về lò hơi và vai trò trong nhà máy điện

Lò hơi là trái tim của nhà máy nhiệt điện, chịu trách nhiệm sản xuất hơi nước áp suất cao. Quá trình này bắt đầu bằng việc đốt nhiên liệu (than đá, dầu mỏ, khí đốt tự nhiên) trong buồng đốt. Nhiệt lượng tỏa ra được truyền sang nước, biến nó thành hơi. Hơi nước này sau đó được dẫn đến tuabin, nơi nó làm quay các cánh quạt, tạo ra cơ năng. Cơ năng này tiếp tục được chuyển đổi thành điện năng thông qua máy phát điện. Lò hơi là một hệ thống phức tạp với nhiều đầu vào (nhiên liệu, không khí, nước) và đầu ra (hơi, khói thải, tro xỉ). Việc điều khiển lò hơi đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa các bộ phận để đảm bảo hiệu suất và an toàn.

1.2. Tầm quan trọng của điều khiển áp suất hơi ổn định

Việc duy trì áp suất hơi ổn định là yếu tố then chốt để đảm bảo hiệu suất và an toàn của lò hơi. Áp suất hơi quá cao có thể gây ra nổ, trong khi áp suất hơi quá thấp có thể làm giảm hiệu suất của tuabin và gây hư hỏng thiết bị. Hệ thống điều khiển áp suất hơi phải phản ứng nhanh chóng với các thay đổi trong phụ tải và điều chỉnh lượng nhiên liệu, không khí và nước cấp vào lò để duy trì áp suất hơi ổn định trong phạm vi cho phép. Điều này đòi hỏi sự chính xác và độ tin cậy cao của các cảm biến, bộ điều khiển và van điều khiển.

II. Vấn Đề Thách Thức Điều Khiển Hệ Thống Áp Suất Hơi Khó khăn

Điều khiển hệ thống áp suất hơi không hề đơn giản. Lò hơi là một hệ thống phức tạp, phi tuyến tính và thay đổi theo thời gian. Các yếu tố như chất lượng nhiên liệu, độ ẩm không khí và sự hao mòn thiết bị có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của lò hơi. Ngoài ra, hệ thống điều khiển phải đối phó với các nhiễu loạn từ bên ngoài, chẳng hạn như thay đổi phụ tải và biến động điện áp. Việc thiết kế một hệ thống điều khiển mạnh mẽ và linh hoạt, có thể hoạt động ổn định trong mọi điều kiện là một thách thức lớn. Việc nâng cấp hệ thống điều khiển cho các lò hơi thế hệ cũ cũng là một vấn đề cấp thiết.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến áp suất hơi trong lò hơi

Nhiều yếu tố ảnh hưởng đến áp suất hơi. Chất lượng nhiên liệu biến động ảnh hưởng đến nhiệt trị. Độ ẩm không khí thay đổi làm thay đổi hiệu quả đốt cháy. Sự tích tụ cặn bẩn trên bề mặt truyền nhiệt làm giảm khả năng truyền nhiệt. Thay đổi phụ tải đòi hỏi hệ thống phải phản ứng nhanh chóng. Các yếu tố này làm cho việc điều khiển áp suất hơi trở nên phức tạp.

2.2. Sự phức tạp của mô hình hóa hệ thống lò hơi

Mô hình hóa lò hơi là một thách thức do tính phi tuyến của hệ thống. Các phương trình toán học phức tạp được sử dụng để mô tả các quá trình vật lý và hóa học diễn ra trong lò hơi. Mô hình phải tính đến các yếu tố như truyền nhiệt, dòng chảy chất lỏng và phản ứng hóa học. Việc xác định các tham số mô hình chính xác cũng là một khó khăn, đòi hỏi các thí nghiệm và phân tích dữ liệu phức tạp. Mô hình hóa chính xác là rất quan trọng để thiết kế một hệ thống điều khiển hiệu quả.

2.3. Yêu cầu về độ chính xác và ổn định của hệ thống điều khiển

Hệ thống điều khiển áp suất hơi phải đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt về độ chính xác và ổn định. Độ chính xác đảm bảo rằng áp suất hơi được duy trì trong phạm vi cho phép, trong khi tính ổn định đảm bảo rằng hệ thống không bị dao động hoặc mất kiểm soát. Các yêu cầu này đòi hỏi việc sử dụng các thuật toán điều khiển tiên tiến và các thiết bị đo lường chính xác. Hệ thống cũng phải có khả năng tự động điều chỉnh các tham số để bù đắp cho các thay đổi trong điều kiện hoạt động.

III. Phương Pháp PID Điều Khiển Áp Suất Hơi Ưu Điểm Hạn Chế

Bộ điều khiển PID (Proportional-Integral-Derivative) là một trong những phương pháp điều khiển phổ biến nhất trong công nghiệp, bao gồm cả điều khiển áp suất hơi. PID sử dụng ba thành phần (tỷ lệ, tích phân, vi phân) để điều chỉnh tín hiệu điều khiển dựa trên sai lệch giữa giá trị đặt và giá trị thực tế. Mặc dù đơn giản và dễ triển khai, PID có thể gặp khó khăn trong việc điều khiển các hệ thống phi tuyến và thay đổi theo thời gian. Vì vậy, cần có các phương pháp cải tiến để nâng cao hiệu quả của PID.

3.1. Nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển PID trong hệ thống lò hơi

Bộ điều khiển PID tính toán tín hiệu điều khiển dựa trên sai lệch giữa giá trị áp suất hơi đặt và giá trị đo được. Thành phần tỷ lệ (P) tạo ra tín hiệu điều khiển tỷ lệ với sai lệch hiện tại. Thành phần tích phân (I) loại bỏ sai lệch tĩnh bằng cách tích lũy sai lệch theo thời gian. Thành phần vi phân (D) dự đoán sai lệch trong tương lai bằng cách tính toán tốc độ thay đổi của sai lệch. Ba thành phần này được kết hợp để tạo ra tín hiệu điều khiển, điều chỉnh lượng nhiên liệu, không khí và nước cấp vào lò hơi.

3.2. Ưu điểm và hạn chế của điều khiển PID truyền thống

PID có ưu điểm là đơn giản, dễ hiểu và dễ triển khai. Tuy nhiên, PID có thể gặp khó khăn trong việc điều khiển các hệ thống phi tuyến, thay đổi theo thời gian và có nhiễu loạn. Việc điều chỉnh các tham số PID (Kp, Ki, Kd) cũng là một thách thức, đòi hỏi kinh nghiệm và kiến thức chuyên môn. PID cũng có thể không đáp ứng được các yêu cầu khắt khe về độ chính xác và ổn định trong một số ứng dụng.

3.3. Các phương pháp tuning PID phổ biến ví dụ Ziegler Nichols

Có nhiều phương pháp tuning PID khác nhau, chẳng hạn như phương pháp Ziegler-Nichols, phương pháp Cohen-Coon và phương pháp Chien-Hrones-Reswick. Phương pháp Ziegler-Nichols là một phương pháp kinh nghiệm, dựa trên việc xác định các tham số PID dựa trên đáp ứng bước của hệ thống. Phương pháp Cohen-Coon dựa trên việc xác định các tham số PID dựa trên mô hình gần đúng của hệ thống. Phương pháp Chien-Hrones-Reswick cung cấp các quy tắc tuning để tối ưu hóa các tiêu chí hiệu suất khác nhau.

IV. Điều Khiển Mờ PID Thích Nghi Giải Pháp Nâng Cao Chất Lượng

Để khắc phục những hạn chế của PID truyền thống, một giải pháp hiệu quả là sử dụng điều khiển mờ PID thích nghi. Phương pháp này kết hợp logic mờ và PID để tự động điều chỉnh các tham số PID dựa trên điều kiện hoạt động của lò hơi. Điều khiển mờ PID thích nghi có khả năng xử lý các hệ thống phi tuyến, thay đổi theo thời gian và có nhiễu loạn tốt hơn PID truyền thống. Bài viết này sẽ đi sâu vào thiết kế và triển khai bộ điều khiển mờ PID thích nghi cho hệ thống áp suất hơi.

4.1. Giới thiệu về logic mờ và ứng dụng trong điều khiển

Logic mờ là một phương pháp xử lý thông tin không chắc chắn và không chính xác. Logic mờ sử dụng các tập mờ để mô tả các khái niệm ngôn ngữ như “nhiệt độ cao” hoặc “áp suất thấp”. Các quy tắc mờ được sử dụng để ánh xạ các biến đầu vào vào các biến đầu ra. Logic mờ được sử dụng rộng rãi trong điều khiển, đặc biệt là trong các hệ thống phức tạp và khó mô hình hóa.

4.2. Thiết kế bộ điều khiển mờ để điều chỉnh tham số PID

Bộ điều khiển mờ được thiết kế để tự động điều chỉnh các tham số PID (Kp, Ki, Kd) dựa trên các biến đầu vào như sai lệch, tốc độ thay đổi của sai lệch và tích phân của sai lệch. Các quy tắc mờ được xây dựng dựa trên kinh nghiệm vận hành và kiến thức chuyên môn. Ví dụ, nếu sai lệch lớn, Kp nên được tăng lên để tăng tốc độ phản ứng. Nếu sai lệch nhỏ nhưng tích phân của sai lệch lớn, Ki nên được tăng lên để loại bỏ sai lệch tĩnh. Nếu tốc độ thay đổi của sai lệch lớn, Kd nên được tăng lên để giảm dao động.

4.3. Ưu điểm của điều khiển mờ PID thích nghi so với PID truyền thống

Điều khiển mờ PID thích nghi có nhiều ưu điểm so với PID truyền thống. Nó có khả năng xử lý các hệ thống phi tuyến, thay đổi theo thời gian và có nhiễu loạn tốt hơn. Nó không yêu cầu mô hình chính xác của hệ thống. Nó có thể tự động điều chỉnh các tham số để tối ưu hóa hiệu suất. Nó dễ dàng được triển khai và bảo trì. Điều khiển mờ PID thích nghi là một giải pháp hiệu quả để nâng cao chất lượng điều khiển trong hệ thống lò hơi.

V. Ứng Dụng Thực Tế Nghiên Cứu Điều Khiển Áp Suất Hơi tại Nhà Máy

Nghiên cứu này tập trung vào việc ứng dụng bộ điều khiển mờ PID thích nghi vào hệ thống điều khiển áp suất hơi tại một nhà máy nhiệt điện cụ thể. Mục tiêu là nâng cao chất lượng điều khiển, giảm thiểu sai lệch và ổn định áp suất hơi trong mọi điều kiện hoạt động. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy bộ điều khiển mờ PID thích nghi vượt trội so với PID truyền thống về độ chính xác, tốc độ đáp ứng và khả năng chống nhiễu.

5.1. Mô tả hệ thống lò hơi tại nhà máy nhiệt điện được nghiên cứu

Hệ thống lò hơi tại nhà máy nhiệt điện được nghiên cứu là một hệ thống phức tạp, với nhiều thành phần tương tác lẫn nhau. Hệ thống bao gồm buồng đốt, bộ sinh hơi, bộ quá nhiệt, bộ hâm nước và hệ thống điều khiển. Nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốt, tạo ra nhiệt lượng. Nhiệt lượng này được truyền sang nước, biến nó thành hơi. Hơi sau đó được làm quá nhiệt và dẫn đến tuabin. Hệ thống điều khiển giám sát và điều khiển các thông số quan trọng như áp suất hơi, nhiệt độ hơi, lưu lượng hơi và mức nước.

5.2. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm so sánh PID và mờ PID

Kết quả mô phỏng và thực nghiệm cho thấy bộ điều khiển mờ PID thích nghi có hiệu suất vượt trội so với PID truyền thống. Bộ điều khiển mờ PID thích nghi có độ chính xác cao hơn, tốc độ đáp ứng nhanh hơn và khả năng chống nhiễu tốt hơn. Nó cũng có khả năng tự động điều chỉnh các tham số để thích ứng với các thay đổi trong điều kiện hoạt động. Các kết quả này chứng minh tính hiệu quả của việc sử dụng điều khiển mờ PID thích nghi trong hệ thống lò hơi.

5.3. Phân tích hiệu quả kinh tế của việc nâng cấp hệ thống điều khiển

Việc nâng cấp hệ thống điều khiển bằng bộ điều khiển mờ PID thích nghi mang lại nhiều lợi ích kinh tế. Nó giúp giảm thiểu sai lệch áp suất hơi, từ đó giảm tổn thất năng lượng và tăng hiệu suất của tuabin. Nó cũng giúp giảm thiểu sự cố và bảo trì, kéo dài tuổi thọ của thiết bị. Các lợi ích này dẫn đến tiết kiệm chi phí đáng kể cho nhà máy nhiệt điện.

VI. Kết Luận Hướng Phát Triển Kỹ Thuật Điều Khiển Áp Suất Hơi Tương Lai

Nghiên cứu này đã chứng minh tính hiệu quả của việc sử dụng điều khiển mờ PID thích nghi trong hệ thống điều khiển áp suất hơi. Trong tương lai, các kỹ thuật điều khiển tiên tiến hơn, chẳng hạn như điều khiển dự đoán mô hình (MPC) và điều khiển thông minh (AI), có thể được áp dụng để nâng cao hơn nữa hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống lò hơi. Việc kết hợp các kỹ thuật điều khiển này với các cảm biến thông minh và hệ thống giám sát trạng thái có thể tạo ra các hệ thống lò hơi tự động và tự tối ưu hóa, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao về hiệu quả và an toàn.

6.1. Tóm tắt những ưu điểm của điều khiển mờ PID thích nghi

Điều khiển mờ PID thích nghi đã chứng minh được nhiều ưu điểm so với điều khiển PID truyền thống trong việc điều khiển áp suất hơi. Khả năng tự điều chỉnh tham số PID dựa trên các quy tắc mờ cho phép hệ thống thích ứng với sự thay đổi của tải và các yếu tố môi trường. Điều này dẫn đến độ chính xác cao hơn, thời gian đáp ứng nhanh hơn và khả năng chống nhiễu tốt hơn. Hơn nữa, nó không yêu cầu mô hình toán học chính xác của hệ thống.

6.2. Triển vọng áp dụng các kỹ thuật điều khiển tiên tiến MPC AI

Các kỹ thuật điều khiển tiên tiến như điều khiển dự đoán mô hình (MPC) và điều khiển thông minh (AI) hứa hẹn mang lại những cải tiến đáng kể cho hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống lò hơi. MPC sử dụng mô hình dự đoán để tối ưu hóa tín hiệu điều khiển trong tương lai, giúp hệ thống phản ứng nhanh chóng và chính xác hơn với các thay đổi của tải. AI có thể được sử dụng để học hỏi từ dữ liệu lịch sử và đưa ra các quyết định điều khiển thông minh, giúp hệ thống tự động tối ưu hóa hiệu suất.

6.3. Hướng nghiên cứu tiếp theo để nâng cao hiệu quả hệ thống lò hơi

Các hướng nghiên cứu tiếp theo có thể tập trung vào việc kết hợp các kỹ thuật điều khiển tiên tiến (MPC, AI) với các cảm biến thông minh và hệ thống giám sát trạng thái. Điều này sẽ tạo ra các hệ thống lò hơi tự động và tự tối ưu hóa, có khả năng tự động điều chỉnh các tham số và phát hiện sớm các sự cố tiềm ẩn. Nghiên cứu cũng có thể tập trung vào việc phát triển các mô hình toán học chính xác hơn của hệ thống lò hơi và thiết kế các thuật toán điều khiển mạnh mẽ hơn, có khả năng chống nhiễu và thích ứng với sự thay đổi của môi trường.

Tổng quan nghiên cứu

Nhà máy nhiệt điện đóng vai trò quan trọng trong ngành sản xuất điện năng của đất nước, chiếm một thị phần lớn trong tổng công suất phát điện quốc gia. Quá trình chuyển đổi năng lượng từ nhiên liệu hóa thạch thành điện năng tại các nhà máy nhiệt điện trải qua nhiều giai đoạn phức tạp, trong đó lò hơi là thiết bị trung tâm sản sinh và vận hành hơi nước để tạo ra năng lượng. Theo ước tính, lò hơi chiếm phần lớn trong hệ thống điều khiển của nhà máy nhiệt điện với hàng trăm tham số cần giám sát và điều khiển nhằm đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả.

Vấn đề nghiên cứu tập trung vào thiết kế bộ điều khiển ổn định áp suất bão hơi trong lò hơi bằng bộ điều khiển mờ sử dụng tham số PID. Áp suất bão hơi là một chỉ tiêu quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ an toàn của nhà máy. Mục tiêu cụ thể của luận văn là phát triển và thử nghiệm bộ điều khiển PID mờ nhằm nâng cao chất lượng điều khiển áp suất bão hơi, giảm thiểu dao động và tăng độ ổn định trong vận hành lò hơi tại Trung tâm thí nghiệm Đại học Kỹ thuật Nông nghiệp Thái Nguyên.

Phạm vi nghiên cứu bao gồm mô hình toán học và thực nghiệm trên lò hơi nhà máy nhiệt điện, tập trung vào điều khiển áp suất bão hơi trong khoảng thời gian nghiên cứu năm 2014. Ý nghĩa của nghiên cứu được thể hiện qua việc cải thiện các chỉ số kỹ thuật như độ ổn định áp suất, giảm sai số điều khiển và tăng hiệu suất vận hành, góp phần nâng cao tuổi thọ thiết bị và giảm tổn thất nhiên liệu.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai lý thuyết chính: lý thuyết điều khiển tự động và lý thuyết điều khiển mờ (fuzzy control). Lý thuyết điều khiển tự động cung cấp cơ sở cho việc thiết kế bộ điều khiển PID, trong khi điều khiển mờ giúp xử lý các tín hiệu không chính xác và phi tuyến trong hệ thống lò hơi. Mô hình nghiên cứu sử dụng mô hình toán học của lò hơi nhà máy nhiệt điện, bao gồm các khái niệm chính như:

• Áp suất bão hơi: áp suất hơi nước ổn định trong lò hơi, ảnh hưởng đến hiệu suất và an toàn.
• Bộ điều khiển PID: bộ điều khiển tỷ lệ - tích phân - vi phân truyền thống dùng để điều chỉnh tham số hệ thống.
• Bộ điều khiển mờ: phương pháp điều khiển dựa trên logic mờ, xử lý các tín hiệu không rõ ràng và phi tuyến.
• Mô hình toán học lò hơi: mô tả quá trình chuyển đổi năng lượng và các tham số vận hành.
• Tham số PID mờ: tham số PID được điều chỉnh linh hoạt dựa trên luật mờ nhằm tối ưu hóa hiệu suất điều khiển.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính được thu thập từ Trung tâm thí nghiệm Đại học Kỹ thuật Nông nghiệp Thái Nguyên, bao gồm dữ liệu vận hành thực tế của lò hơi và các thông số áp suất bão hơi. Cỡ mẫu nghiên cứu là khoảng 100 bộ dữ liệu vận hành trong các điều kiện tải khác nhau, được chọn mẫu ngẫu nhiên nhằm đảm bảo tính đại diện.

Phương pháp phân tích sử dụng mô phỏng mô hình toán học kết hợp với thử nghiệm thực nghiệm để kiểm chứng hiệu quả bộ điều khiển PID mờ. Quá trình nghiên cứu được thực hiện trong vòng 12 tháng, bao gồm các bước: xây dựng mô hình toán học, thiết kế bộ điều khiển PID mờ, mô phỏng trên phần mềm chuyên dụng, thử nghiệm thực tế và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Hiệu quả điều khiển áp suất bão hơi: Bộ điều khiển PID mờ giảm sai số điều khiển áp suất xuống còn khoảng 3%, so với 7% của bộ điều khiển PID truyền thống, nâng cao độ ổn định áp suất trong lò hơi.

2. Giảm dao động áp suất: Biến động áp suất bão hơi giảm 25% khi sử dụng bộ điều khiển mờ, giúp duy trì áp suất ổn định hơn trong các điều kiện tải thay đổi.

3. Tăng hiệu suất vận hành: Hiệu suất chuyển đổi năng lượng của lò hơi tăng khoảng 4% nhờ kiểm soát áp suất chính xác hơn, góp phần tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải.

4. Thời gian phản hồi nhanh hơn: Bộ điều khiển mờ rút ngắn thời gian đáp ứng của hệ thống xuống còn khoảng 1,5 giây, so với 3 giây của bộ điều khiển truyền thống, giúp hệ thống thích ứng nhanh với các biến đổi tải.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân của các cải tiến trên là do bộ điều khiển PID mờ kết hợp ưu điểm của điều khiển PID và logic mờ, cho phép điều chỉnh tham số linh hoạt theo trạng thái thực tế của hệ thống. So với các nghiên cứu trước đây chỉ sử dụng bộ điều khiển PID cố định, phương pháp này giảm thiểu sai số và dao động hiệu quả hơn.

Kết quả mô phỏng và thực nghiệm được trình bày qua biểu đồ dao động áp suất và bảng so sánh sai số điều khiển, minh họa rõ ràng sự vượt trội của bộ điều khiển mờ. Ý nghĩa của nghiên cứu không chỉ nâng cao hiệu suất vận hành mà còn góp phần đảm bảo an toàn và tuổi thọ thiết bị trong nhà máy nhiệt điện.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai bộ điều khiển PID mờ trong các nhà máy nhiệt điện: Áp dụng bộ điều khiển này để nâng cao chất lượng điều khiển áp suất bão hơi, giảm tổn thất nhiên liệu và tăng tuổi thọ thiết bị. Thời gian thực hiện dự kiến trong vòng 1 năm, do phòng kỹ thuật vận hành chủ trì.

2. Đào tạo nhân viên vận hành về công nghệ điều khiển mờ: Tổ chức các khóa đào tạo chuyên sâu nhằm nâng cao năng lực vận hành và bảo trì hệ thống điều khiển mới. Thời gian đào tạo kéo dài 3 tháng, do phòng đào tạo phối hợp với nhà cung cấp thiết bị.

3. Nâng cấp hệ thống giám sát và thu thập dữ liệu: Cải tiến hệ thống SCADA để thu thập dữ liệu vận hành chính xác và kịp thời, hỗ trợ tối ưu hóa điều khiển. Thời gian thực hiện 6 tháng, do phòng công nghệ thông tin và kỹ thuật phối hợp thực hiện.

4. Nghiên cứu mở rộng ứng dụng điều khiển mờ cho các tham số khác: Tiếp tục phát triển bộ điều khiển mờ cho nhiệt độ, lưu lượng và các tham số quan trọng khác trong nhà máy nhằm tối ưu toàn diện hệ thống. Thời gian nghiên cứu dự kiến 2 năm, do phòng nghiên cứu và phát triển đảm nhận.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư vận hành nhà máy nhiệt điện: Nắm bắt công nghệ điều khiển hiện đại để nâng cao hiệu quả vận hành và đảm bảo an toàn thiết bị.

2. Nhà nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực điều khiển tự động: Tham khảo phương pháp thiết kế bộ điều khiển PID mờ và ứng dụng thực tiễn trong hệ thống phức tạp.

3. Sinh viên và học viên cao học ngành kỹ thuật điều khiển và tự động hóa: Học tập mô hình toán học và phương pháp điều khiển mờ trong môi trường công nghiệp thực tế.

4. Các nhà quản lý kỹ thuật và hoạch định chính sách năng lượng: Đánh giá hiệu quả công nghệ mới trong nâng cao hiệu suất và giảm phát thải tại các nhà máy nhiệt điện.

Câu hỏi thường gặp

1. Bộ điều khiển PID mờ khác gì so với PID truyền thống?
   Bộ điều khiển PID mờ kết hợp logic mờ để điều chỉnh tham số PID linh hoạt theo trạng thái hệ thống, giúp giảm sai số và dao động so với PID cố định. Ví dụ, áp suất bão hơi được duy trì ổn định hơn trong các điều kiện tải thay đổi.

2. Tại sao áp suất bão hơi lại quan trọng trong lò hơi?
   Áp suất bão hơi ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất chuyển đổi năng lượng và an toàn vận hành. Áp suất ổn định giúp tránh hiện tượng quá nhiệt hoặc áp suất thấp gây tổn hại thiết bị.

3. Phương pháp nghiên cứu sử dụng dữ liệu thực tế như thế nào?
   Dữ liệu vận hành lò hơi được thu thập từ Trung tâm thí nghiệm Đại học Kỹ thuật Nông nghiệp Thái Nguyên, với cỡ mẫu khoảng 100 bộ dữ liệu, đảm bảo tính đại diện và độ tin cậy cho mô phỏng và thử nghiệm.

4. Bộ điều khiển mờ có thể áp dụng cho các hệ thống khác không?
   Có, điều khiển mờ phù hợp với các hệ thống phi tuyến, có nhiều tham số và tín hiệu không chính xác, như điều khiển nhiệt độ, lưu lượng trong các nhà máy công nghiệp khác.

5. Làm thế nào để triển khai bộ điều khiển PID mờ trong nhà máy?
   Cần nâng cấp hệ thống điều khiển hiện tại, đào tạo nhân viên vận hành và tích hợp bộ điều khiển mờ vào hệ thống SCADA để giám sát và điều chỉnh tham số tự động.

Kết luận

• Bộ điều khiển PID mờ nâng cao hiệu quả điều khiển áp suất bão hơi, giảm sai số xuống còn khoảng 3%.
• Giảm dao động áp suất bão hơi khoảng 25%, giúp vận hành lò hơi ổn định hơn.
• Tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng lò hơi khoảng 4%, góp phần tiết kiệm nhiên liệu.
• Thời gian phản hồi hệ thống rút ngắn còn 1,5 giây, cải thiện khả năng thích ứng tải.
• Đề xuất triển khai, đào tạo và nâng cấp hệ thống điều khiển nhằm ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy nhiệt điện.

Tiếp theo, cần tiến hành thử nghiệm mở rộng và đánh giá hiệu quả trong điều kiện vận hành thực tế tại các nhà máy khác. Mời các chuyên gia và kỹ sư quan tâm liên hệ để trao đổi và hợp tác phát triển công nghệ điều khiển mờ trong ngành năng lượng.