توضیحات
Tuning of PID controllers for boiler-turbine units
ترجمه فارسی موضوع مقاله: تنظیم ضرایب کنترلر PID برای واحد های بویلر – توربین
قسمتی از ترجمه مقاله:
چکیده :
در این مقاله مدلی ساده وبه فرم دو در دو برای واحد بویلر- توربین ارائه می شود.
این مدل می تواند دینامیک های ضروری واحد را پوشش دهد.
طراحی کنترلر مربوطه بر اساس این مدل انجام می شود.
ساختار کنترلر استفاده شده به فرم PID بوده و فرایند تنظیم پارامتر های آن نیز مد نظر قرار دارد.
نتایج شبیه سازی نشان می دهد که این روش به راحتی قابل پیاده سازی است و می تواند نتایج قابل قبولی را ارائه نماید.
1- مقدمه :
یکی از رایج ترین روش های تولید انرژِی الکتریکی استفاده از بویلرهای مخزنی است که برای تولید بخارو تغذیه توربو ژنراتورها بکار می روند.
دو روش قرارگیری بویلر در واحد عبارت است از:
- از یک Header برای جمع آوری بخار های تولید شده از بویلر های متعدد استفاده می شود و بخار جمع آوری شده به توربین های متعدد توزیع می گردد. ظرفیت بویلر های استفاده شده در این روش معمولا کوچک می باشد. بخار تولید شده می تواند برای تولید انرژی الکتریکی و یا سایر کاربردها بکار رود. این شکل از سیستم ها معمولا در واحد های صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند.
- یک بویلر واحد جهت تغذیه بخارژنراتور مستقیم به توربین متصل می شود. به این حالت اصطلاحا واحد بویلر- توربین می گویند. ظرفیت بویلر ها استفاده شده در این روش در مقایسه با حالت قبل بسیار بیشتر می باشد.
در این مقاله تمرکز ما بر روی مدل واحد بویلر-توربین می باشد که با توجه به پاسخ دهی سریع واحد به درخواست های شبکه قدرت در نیروگاه های امروزی بسیار پر کاربرد می باشد.
سیستم کنترلی مورد استفاده در این واحد باید انتظارات زیر را برآورده نماید:
- انرژی الکتریکی تولید شده باید متناسب با درخواست های ارسال شده به واحد باشد.
- سوپاپ فشار باید علی رغم تغییرات بار ثابت نگه داشته شود.
- دمای بخار باید در مقدار ایده آل خود قرار گیرد تا از گرمایش بیش از حد و ورود ظرات بخار به توربین جلوگیری نماید.
- ترکیب هوا و سوخت در اتاقک احتراق باید در حد استاندار باقی بماند تا ایمنی و بازدهی بیشتری را به همراه داشته باشد.این کار با کنترل حجم اکسیژن ورودی به محفظه انجام می گیرد.
اسامی
پارامتر توضیحات
B نرخ درخواست سوخت بویلر
M موقعیت گاورنر
N الکتریسیته تولیدی
PT فشار سوپاپ
PD فشار درام
SG بخار تولیدی
SF جریان بخار توربین
CB ثابت ذخیره سازی بویلر
KSH ثابت سوپرهیت
جهت مدل سازی سیستم های پیچیده معمولا سیستم کنترل به زیرسیستم های مختلفی تقسیم بندی می شود.
برای مثال زیر سیستم کنترل فیدفروارد برای تنظیم سطح درام بکار می رود.
زیر سیستم کنترل دما برای تنظیم دمای بخار و زیر سیستم کنترل هوا برای کنترل اکسیژن ورودی استفاده می شود.
تا زمانی که بین متغیر های حالت سطح درام ، دمای بخار و اکسیژن ورودی تداخل زیادی وجود ندارد ، این سه قسمت می توانند به صورت جداگانه طراحی گردند. بنابراین مدل بویلر – توربین می تواند به صورت یک سیسنم دو در دو مدل شود.
دو ورودی عبارتند از نرخ سوخت رسانی بویلر ( نرخ جریان سوخت ، فرض بر این است که جریان هوا به وسیله حلقه کنترلی آن تنظیم می شود) و موقعیت ولو گاورنر.
دو خروجی عبارتند از توان خروجی و فشار سوپاپ .
دو روش قدیمی برای کنترل واحد بویلر – توربین عبارتند از :
- بویلر پیرو توربین (BFT) : موقعیت ولو گاورنر برای دنبال کردن درخواست انرژی و نرخ سوخت رسانی برای کنترل فشار سوپاپ بکار می رود.
- توربین پیرو بویلر (TFB) : نرخ سوخت رسانی وظیفه کنترل انرژی خروجی و ولو گاورنر برای کنترل فشار سوپاپ را دارد.
توجه به این نکته ضروری است که در هر دو کنترلر های از کنترلر های تک حلقه استفاده می شود ولی روش های کنترلی می تواند متفاوت باشد.
تا زمانی که بین خروجی ها یعنی توان و فشار تداخل وجود ندارد ، کنترلر های پیشرفته متمرکز نتایج بهتری نسبت به کنترلر های غیر متمرکز دارند.
این روش که به کنترل هماهنگ در نیروگاه معروف است وظیفه هماهنگ سازی ورودی های کنترلی با خروجی های مربوطه را داراست.
در سال های گذشته طراحی کنترلر برای سیستم توربین – بویلر توجه زیادی را به خود معطوف کرده است.
از تکنیک های کنترل مدرن برای ارتقا عملکرد واحد استفاده شده است.
از جمله LQG/LTR ، کنترل Hinf و کنترل پیش بین که نتایج حاصله رضایت بخش بوده است.
با این حال (3) استفاده از کنترلر کلاسیک PID کاهش یافته را برای کنترل مرکزی پیشنهاد داده است و نشان می دهد که عملکرد کنترلر PI نهایی برای واحد بویلر – توربین نسبت به کنترلر شکل دهی حلقه Hinf کاهش عملکرد محصوصی ندارد.
از این رو این مقاله تنظیم ضرایب PID را مد نظر قرار داده است. تنظیم ضرایب PID برای یک سیستم تک حلقه شناخته شده است.
مقالات (12) و (14) به تنظیم ضرایب PID برای سیستم چند متغیره دو در دو می پردازد.
با این حال مدل بررسی شده در این مقالات که به صورت یک مدل درجه اول فرض شده است متفاوت با مدل بویلر – توربین مورد نظر می باشد. جستجوی ما جهت پیدا کردن روشی برای تنظیم ضرایب PID برای واحد بویلر-توربین نتیجه ای در بر نداشت.
توجه به این نکته ضروری است که استفاده از کنترلر های مدرن نسبت به کنترلر های سنتی PID عملکرد بهتری را نسبت به خود نشان می دهد.
ترکیب PID سنتی با روش های جدید مانند MPC ، LQG ، Hinf در مقالات متعددی بررسی شده اند.
به طور کلی کنترلر های PID دارای مزیت هایی چون راحتی اعمال کنترلر و تنظیم آن می باشد و مزیت اصلی کنترلر های مدرن ارتقا عملکرد سیستم می باشد.
معمولا بین هزینه و راحتی استفاده کنترلر ها در پیاده سازی و تنظیم باید مصالحه صورت گیرد.
در قسمت دوم مقاله مدل ساده ای از یک واحد بویلر – توربین ارائه شده است.
در بخش 3 طراحی کنترلر برای این مدل صورت گرفته می شود و ساختار کنترلر مشخص خواهد شد.
همچنین روشی برای تنظیم پارامترهای PID مشخص می شود. مثال هایی در بخش 4 برای تست و شرح روش های ذکر شده ارائه شده اند و نتایج در بخش 5 نمایش داده شده است.
در این مقاله از نماد DELTA جهت نشان دادن دیفرانسیل استفاده شده است.
گزارش شبیه سازی با متلب
مدل مربوط به واحد بویلر – توربین به صورت شکل 1 به صورت توابع تبدیل شبیه سازی شده است.
…
شکل 1 – شماتیک شبیه سازی مدل بویلر – توربین به همراه کنترلرو دیکوپلر
شکل 2 – پاسخ سیستم برای مدل مثال اول
شکل 3 – سیگنال های کنترلر (مثال اول)
شکل 4 – پاسخ سیستم برای مدل مثال دوم
شکل 5 – سیگنال های کنترلر (مثال دوم)
شکل 6 – پاسخ سیستم برای مدل مثال سوم
شکل 7 – سیگنال های کنترلر (مثال سوم)
شکل 8 – پاسخ سیستم با انئازه گیری همراه با نویز
کلید واژه:
Boiler-turbine unit, PID tuning, Robustness, Industrial applications
شبیه سازی مقاله Tuning of PID controllers for boiler-turbine units
توسط کارشناسان سایت متلبی تهیه شده است و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.
سفارش انجام پروژه مشابه
درصورتیکه این محصول دقیقا مطابق خواسته شما نمی باشد،. با کلیک بر روی کلید زیر پروژه دلخواه خود را سفارش دهید.
دیدگاهها
هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.