Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển ổn định áp suất bao hơi bằng bộ điều khiển mờ lai

1
..

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
----------------------------

NGUYỄN THỊ NAM THẮNG

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO CHẤT LƢỢNG
HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT
BAO HƠI BẰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN MỜ LAI

Chuyên ngành: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa
Mã số: 60520216

TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

THÁI NGUYÊN - 2014
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

2
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Lị hơi là thiết bị có mặt gần như trong tất cả các xí nghiệp, nhà máy, để
sản xuất hơi nước phục vụ cho quá trình sản xuất điện năng trong các nhà máy
điện; phục vụ cho các quá trình đun nấu, chưng cất các dung dịch, sấy sản phẩm
trong các quá trình cơng nghệ ở các nhà máy hóa chất, đường, rượu, bia, nước
giải khát, thuốc lá, dệt, chế biến nông sản thực phẩm…………

Mặt khác, một số lò hơi thế hệ cũ ( như lò hơi dây truyền I nhà máy nhiệt
điện Phả Lại) có yêu cầu phải nâng cấp hệ thống điều khiển để cải thiện chất
lượng, bằng các bộ điều khiển mới hiện đại hơn.
Vì vậy, nghiên cứu thiết kế và chỉnh định hệ thống điều chỉnh lò hơi là
một yêu cầu cần thiết đối với các thiết bị kỹ thuật thuộc đối tượng điều khiển tự
động hóa, học viên chọn đề tài:
“ Nghiên cứu nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển ổn định áp suất
bao hơi bằng bộ điều khiển mờ lai”
2. Mục tiêu của nghiên cứu
Thiết kế bộ điều khiển PID để điều khiển một quá trình của lị hơi đó là:
Điều khiển ổn định áp suất. Mô phỏng và thực nghiệm để kiểm chứng kết quả
thiết kế ( với đối tượng đối tượng điều khiển là mơ hình lị hơi Nhà máy nhiệt
điện của trung tâm thí nghiệm Trường ĐHKTCN Thái Nguyên)
Đề xuất cải thiện chất lượng điều khiển bằng bộ điều khiển mới: Bô điều
khiển mờ lai
3. Nội dung của luận văn
Với mục tiêu đặt ra, nội dung luận văn bao gồm các chương sau:
Chương1: Giới thiệu về hệ thống điều khiển mức nước bao hơi trong nhà
máy nhiệt điện
Chương 2: Mơ tả tốn học phần điều khiển ổn định áp suất của mơ hình
lị hơi ở Trung tâm thí nghiệm – Trường ĐHKTCN Thái Nguyên
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

3
Chương 3: Thiết kế bộ điều khiển PID để điều khiển và ổn định áp suất
của bao hơi
Chương 4: Thiết kế bộ điều khiển mờ lai để cải thiện chất lượng điều
khiển và ổn định áp suất của bao hơi

Kết luận và kiến nghị

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

4
Chƣơng 1
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỨC NƢỚC BAO HƠI
TRONG NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN
1.1. Tổng quan về nhà máy nhiệt điện
Đất nước ta đang trong q trình cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa. Trong đó
điện năng đóng vai trị quan trọng. Điện năng khơng những cung cấp cho các
ngành công nghiệp mà nhu cầu sinh hoạt của người dân cũng tăng lên. Chính vì
lí do đó nên ngành điện luôn là ngành mũi nhọn của nhà nước. Ở nước ta thì các
nhà máy nhiệt điện vẫn cung cấp một lượng điện năng không nhỏ cho mạng lưới
điện quốc gia. Đối với các nhà máy nhiệt điện hiện nay thì nhiên liệu chính sử
dụng vẫn là than và khí thiên nhiên, các loại nhiên liệu lỏng ít được sử dụng do
nhiên liệu này hạn chế. Vì vậy việc nghiên cứu các phương pháp điều khiển hiện
đại nhằm nâng cao chất lượng các quá trình của nhà máy nhiệt điện là rất quan
trọng. Nhà máy nhiệt điện chiếm một thị phần quan trọng trong ngành sản xuất
điện năng của đất nước. Tùy theo loại năng lượng sử dụng mà người ta chia ra
các loại nhà máy điện chính như: nhà máy nhiệt điện, nhà máy thủy điện, nhà
máy điện nguyên tử, ngồi ra cịn khai thác các nguồn năng lượng khác để sản
xuất điện năng như nguồn năng lượng mặt trời, sức gió nhưng với quy mơ nhỏ
hơn. Hiện nay, trên thế giới và nước ta các nhà máy nhiệt điện vẫn tiếp tục được
xây dựng và không ngừng hiện đại hóa về kỹ thuật và cơng nghệ nhằm khai thác
tối đa về công suất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.
Với các nguồn nhiên liệu khai thác từ thiên nhiên như than đá, dầu mỏ và
khí dầu mỏ được sử dụng để tạo nhiệt năng cho các nhà máy nhiệt điện. Hiện

nay có hai loại hình nhà máy nhiệt điện cơ bản là:
- Nhà máy nhiệt điện tuabin hơi;
- Nhà máy nhiệt điện tuabin khí.
+ Nhà máy nhiệt điện tuabin hơi:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

5
Với nhà nhà máy nhiệt điện tuabin hơi thì các nhiên liệu hữu cơ chủ yếu
là than bột được đốt trong lị hơi tạo nhiệt làm hóa hơi nước trong các giàn ống
sinh hơi, hơi sinh ra được vận chuyển qua các hệ thống phân ly, quá nhiệt… để
đảm bảo nhiệt độ, áp suất, lưu lượng cần thiết cho việc sinh công tốt nhất phù
hợp với yêu cầu kĩ thuật và cơng suất thiết kế. Sau đó hơi (bão hịa) được đưa
vào các tầng cánh tuabin để sinh công tạo mômen quay hệ thống máy phát được
nối đồng trục với tuabin. Sau khi qua tuabin hơi nước được thu hồi tuần hồn
lại.
+ Nhà máy nhiệt điện tuabin khí:
Ở nhà máy nhiệt điện tuabin khí thì khơng khí ngồi trời sau khi được làm
sạch, loại bỏ hơi nước được hệ thống ống dẫn đưa vào một máy nén khí để nâng
áp suất của khí lên. Khí có áp suất cao được đưa vào buồng đốt và được đốt với
nhiên liệu (thường là khí gas). Chất khí sau khi đốt có nhiệt độ và áp suất cao
được đưa vào các tầng tuabin khí để sinh cơng. Tuabin quay làm quay máy phát
điện và ở đầu cực của máy phát ta cũng thu được năng lượng dưới dạng điện
năng.
1.1.1. Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện
Nguyên lý sản xuất điện của nhà máy nhiệt điện là chuyển hoá nhiệt năng
từ đốt cháy các loại nhiên liệu trong lò hơi thành cơ năng quay tuabin, chuyển
cơ năng của tuabin thành năng lượng điện trong máy phát điện. Nhiệt năng được
dẫn đến tuabin qua môi trường dẫn nhiệt là hơi nước. Hơi nước chỉ là môi

trường truyền tải nhiệt năng đi nhưng hơi nước vẫn phải đảm bảo chất lượng (
như phải đủ áp suất, đủ độ khô) trước khi vào tuabin để sinh cơng. Nhiệt năng
cung cấp càng nhiều thì năng lượng điện phát ra càng lớn và ngược lại. Điện áp
phát ra ở đầu cực máy phát điện sẽ được đưa qua hệ thống trạm biến áp để nâng
lên cấp điện áp thích hợp trước khi hồ vào mạng lưới điện quốc gia.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

6
Q trình chuyển hố năng lượng từ hố năng chứa trong nhiên liệu thành
nhiệt năng bởi quá trình đốt cháy nhiên liệu. Nhiệt năng của quá trình đốt cháy
nhiên liệu được cấp cho q trình tạo hơi bão hồ mang nhiệt năng. Hơi bão hồ
là mơi trường truyền nhiệt từ lò đến tuabin. Tại tuabin nhiệt năng biến đổi thành
cơ năng, sau đó từ cơ năng chuyển hố thành điện năng. Q trình chuyển hố
năng lượng đó có thể được thể hiện qua mơ hình sau:

Hình 1.1. Q trình chuyển hóa năng lượng

1.1.2. Chu trình nhiệt trong nhà máy nhiệt điện
Nhà máy nhiệt điện hoạt động dựa trên nguyên tắc chuyển hóa nhiệt năng
thành cơ năng rồi sau đó thành điện năng; nhiệt năng được tạo thành từ việc đốt
cháy các nhiên liệu: than đá, khí thiên nhiên, dầu mỏ... tại buồng đốt làm nước
trong lị hơi chuyển hóa thành hơi nước. Nước ngưng từ các bình ngưng tụ của
tuabin sẽ được bơm nước ngưng đưa vào các bình gia nhiệt hạ áp. Tại đây, nước
ngưng được gia nhiệt bởi hơi nước trích ra từ các cửa trích hơi qua tuabin. Nước
sau khi được sấy nóng bởi bộ gia nhiệt hạ áp đến 1400C, sẽ được đưa lên bình
khử khí 6at, tại đây nước sẽ được khử hết các bọt khí cịn lẫn trong nước. Nước
sau khi được khử khí, được các bơm cấp nước đưa qua các bình gia nhiệt cao áp

để tiếp tục được gia nhiệt bởi hơi nước trích ra từ các cửa trích hơi ở xilanh cao
áp của tuabin đến nhiệt độ 230oC. Sau khi được gia nhiệt ở gia nhiệt cao áp,
nước được đưa qua bộ hâm nước ở đi lị trước khi đi vào bao hơi.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

7
Nước ở bình bao hơi theo vịng tuần hồn tự nhiên chảy xuống các giàn
ống sinh hơi, nhận nhiệt năng từ buồng đốt của lò biến thành hơi nước và trở về
bình bao hơi. Trong bình bao hơi phần trên là hơi bão hịa ẩm, phía dưới là nước
ngưng. Hơi bão hịa trong bình bao hơi khơng được đưa ngay vào tuabin mà
được đưa qua các bộ quá nhiệt( bộ sấy hơi) và các bộ làm mát( bộ phun giảm
ôn). Hơi sau khi đảm bảo chất lượng được đưa sang quay tuabin. Sau khi sinh
công ở các tầng cánh tuabin hơi nước được ngưng tụ tại bình ngưng. Cơng do
tuabin sinh ra làm quay máy phát điện. Như vậy, nhiệt năng của nhiên liệu đã
biến đổi thành cơ năng rồi biến đổi tiếp thành điện năng, còn hơi nước là mơi
chất trung gian được biến đổi theo một vịng tuần hồn kín.

Hình1.2: Sơ đồ chu trình nhiệt của một tổ máy

1. 2. Lò hơi nhà máy nhiệt điện
1.2.1. Vai trò của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện
Trong nhà máy nhiệt điện, lò hơi sản xuất ra hơi để làm quay tua bin,
phục vụ cho việc sản xuất điện năng, địi hỏi phải có cơng suất lớn, hơi là hơi
q nhiệt có áp suất và nhiệt độ cao. Nhiên liệu đốt trong lị hơi có thể là nhiên
liệu rắn như than hoặc có thể là nhiên liệu lỏng như dầu nặng (FO), dầu diezen
(DO) hoặc nhiên liệu khí.
1.2.2. Nguyên lý làm việc của lò hơi trong nhà máy nhiệt điện
Trong các lò hơi nhà máy nhiệt điện, hơi được sản xuất ra là hơi quá

nhiệt. Hơi quá nhiệt nhận được nhờ các q trình: đun nóng nước đến sơi, sơi để
biến nước thành hơi bão hòa và quá nhiệt hơi để biến hơi bão hịa thành hơi q
nhiệt có nhiệt độ cao trong các bộ phận của lị. Cơng suất của lị phụ thuộc vào
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

8
lưu lượng, nhiệt độ và áp suất hơi. Các giá trị này càng cao thì cơng suất lị hơi
càng lớn.
Hiệu quả của quá trình trao đổi nhiệt giữa ngọn lửa và khói với mơi chất
trong lị hơi phụ thuộc vào tính chất vật lý của mơi trường (sản phẩm cháy) và
mơi chất tham gia q trình (nước hoặc hơi) và phụ thuộc vào hình dáng, cấu
tạo, đặc tính của các phần tử lị hơi.
Trên hình 1.3 trình bày ngun lý cấu tạo của lị hơi tuần hồn tự nhiên
hiện đại trong nhà máy điện.
Nhiên liệu và khơng khí được phun qua vòi phun số 1 vào buồng lửa số 2,
tạo thành hỗn hợp cháy và được đốt cháy trong buồng lửa, nhiệt độ ngọn lửa có
thể đạt tới 1 9000C. Nhiệt lượng tỏa ra khi nhiên liệu cháy truyền cho nước trong
dàn ống sinh hơi 3, nước tăng dần nhiệt độ đến sơi, biến thành hơi bão hịa. Hơi
bão hịa theo ống sinh hơi 3 đi lên, tập trung vào bao hơi số 5. Trong bao hơi số
5, hơi được phân li ra khỏi nước, nước tiếp tục đi xuống theo ống xuống 4 đặt
ngồi tường lị rồi lại sang ống sinh hơi 3 để tiếp tục nhận nhiệt. Hơi bão hòa từ
bao hơi số 5 sẽ đi qua ống góp hơi số 6 vào các ống xoắn sẽ nhận nhiệt từ khói
nóng chuyển động phía ngồi ống để biến thành hơi quá nhiệt có nhiệt độ cao
hơn và đi vào ống góp để sang tua bin hơi và biến đổi nhiệt năng thành cơ năng
làm quay tua bin.

Hình1.3: Nguyên lý cấu tạo của lị hơi
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

9

Ở đây, ống sinh hơi số 3 đặt phía trong tường lị nên mơi chất trong ống
nhận nhiệt và sinh hơi liên tục do đó trong ống sinh hơi 3 là hỗn hợp hơi và
nước, còn ống xuống 4 đặt ngồi tường lị nên mơi chất trong ống 4 khơng nhận
nhiệt do đó trong ống 4 là nước. Khối lượng riêng của hỗn hợp là hơi và nước
trong ống 3 nhỏ hơn khối lượng riêng của nước xuống ống 4nên hỗn hợp trong
ống 3 đi lên, còn nước trong ống 4 đi xuống liên tục tạo nên quá trình tuần hồn
tự nhiên.
Buồng lửa trên hình 1.3 là buồng lửa phun, nhiên liệu được phun vào và
cháy lơ lửng trong buồng lửa. Quá trình cháy nhiên liệu sảy ra trong buồng lửa
và đạt đến nhiệt độ rất cao, từ 13000C – 19000C, chính vì vậy hiệu quả trao đổi
nhiệt bức xạ giữa ngọn lửa và giàn ống sinh hơi rất cao và lượng nhiệt dàn ống
sinh hơi thu được từ ngọn lửa chủ yếu là do tra đổi nhiệt bức xạ. Để hấp thụ có
hiệu quả nhiệt lượng bức xạ của ngọn lửa đồng thời bảo vệ tường lò khỏi tác
dụng của nhiệt độ cao và những ảnh hưởng xấu của tro nóng chảy, người ta bố
trí các dàn ống sinh hơi 3 xung quanh tường buồng lửa.
Khói ra khỏi buồng lửa, trước khi vào bộ quá nhiệt đã được làm nguội
một phần ở cụm phecston, ở đây khói chuyển động ngoài ống truyền nhiệt cho
hỗn hợp hơi nước chuyển động trong ống. Khói ra khỏi bộ quá nhiệt, có nhiệt độ
cịn cao, để tận dụng phần nhiệt thừa của khói khi ra khỏi bộ q nhiệt, ở phần
đi lị người ta đặt thêm bộ hâm nước và bộ sấy không khí.
Bộ hâm nước có nhiệm vụ gia nhiệt cho nước để nâng nhiệt độ của nước
từ nhiệt độ ra khỏi bình gia nhiệt lên đến nhiệt độ sơi và cấp vào bao hơi 5. Đây
là giai đoạn đầu tiên của quá trình cấp nhiệt cho nước để thực hiện quá trìnhhóa
hơi đẳng áp nước trong lị. Sự có mặt của bộ phận hâm nước sẽ làm giảm tổng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

10
diện tích bề mặt đốt của lị hơi và sử dụng triệt để hơn nhiệt lượng tỏa ra khi
cháy nhiên liệu.
Như vậy hâm nước và bộ sấy khơng khí đã hoàn trả lại buồng lửa một
phần nhiệt đáng lẽ bị thải ra ngồi. Chính vì vậy người ta cịn gọi bộ hâm nước
và bộ sấy khơng khí là bộ tiết kiệm nhiệt.
Như vậy, từ khi vào bộ hâm nước đến khi ra khỏi bộ q nhiệt của lị hơi,
mơi chất ( nước và hơi) trải qua các bộ phận hấp thu nhiệt trong bộ hâm nước
đến sôi, sôi trong dàn ống sinh hơi, quá nhiệt trong bộ quá nhiệt.
1.2.3. Các đặc tính kỹ thuật của lị hơi
Đặc tính kỹ thuật chính của lị là đại lượng thể hiện số lượng và chất
lượng hơi được sản xuất ra. Số lượng hơi được sản xuất ra được xác định bằng
sản lượng hơi cịn chất lượng hơi được xác định bằng thơng số hơi.
+ Thơng số hơi của lị:
Đối với lị hơi của nhà máy điện, hơi sản xuất ra là hơi quá nhiệt nên
thơng số hơi của lị được biểu thị bằng áp xuất và nhiệt độ hơi quá nhiệt: P qn
(Mpa), tqn(0C).
+ Sản lượng hơi của lò:
Sản lượng hơi của lò là lượng hơi mà lò sản xuất ra được trong một đơn vị
thời gian (Kg/h hoặc Tấn/h). Thường dùng 3 khái niệm sản lượng:
- Sản lượng hơi định mức (Dđm): là sản lượng hơi lớn nhất lị có thể đạt
được, đảm bảo vận hành trong thời gian lâu dài, ổn định với các thông số hơi đã
cho mà không phá hủy hoặc gây ảnh hưởng xấu đến chế độ làm việc của lò.
- Sản lượng hơi cực đại (Dmax): là sản lượng lớn nhất lị có thể đạt được,
nhưng chỉ trong một thời gian ngắn, nghĩa là lị khơng thể làm việc lâu dài với
sản lượng hơi cực đại được. Sản lượng hơi cực đại bằng:

Dmax = (1,1 – 1,2) Dđm

(2-1)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

11
- Sản lượng hơi kinh tế là sản lượng hơi mà ở đó lị làm việc với hiệu quả
kinh tế cao nhất. Sản lượng hơi kinh tế bằng:
Dkt = (0,8 – 0,9) Dđm

(2-2)

+ Hiệu suất của lò:
Hiệu suất của lò là tỷ số giữa lượng nhiệt mà môi chất hấp thụ được ( hay
cịn gọi là nhiệt lượng có ích) với lượng nhiệt cung cấp vào cho lò.
Hiệu suất của lị ký hiệu bằng: 



'
D ( iqn ihn
)

BQtlv

(2-3)

Trong đó: D là sản lượng hơi (kg/h)
iqn là entanpi của hơi quá nhiệt (Kj/kg)
i’hn là entanpi của nước đi vào bộ hâm nước (Kj/kg)
B là lượng nhiên liệu tiêu hao trong một giờ (kg/h)
Qtlv là nhiệt trị thấp làm việc của nhiên liệu (Kj/h)
+ Nhiệt thể tích của buồng lửa:
Nhiệt thể tích của buồng lửa là nhiệt lượng sinh ra trong một đơn vị thời
gian trên một đơn vị thể tích của buồng lửa:

qv 

BQtlv
Vbl

(W / m3 )

(2-4)

Trong đó:
Vbl: thể tích buồng lửa (m3), B(kg/s)
Đối với các lò mhỏ hơn người ta cịn chú ý đến các đặc tính sau đây
+ Nhiệt thể diện tích trên ghi:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

12
Nhiệt thể diện tích trên ghi là nhiệt lượng sinh ra trong một đơn vị thời
gian trên một đơn vị diện tích bề mặt của ghi:

qr 

BQtlv
R

(W / m2 )

(2-5)

R: Diện tích bề mặt ghi (m2)
+ Năng suất bốc hơi của bề mặt sinh hơi:
Năng suất bốc hơi của bề mặt sinh hơi là khả năng bốc hơi của một đơn
vị diện tích bề mặt đốt (bề mặt sinh hơi) trong một đơn vị thời gian, ký hiệu là S

S

D
H

(kg / m2 h)

(2-6)

D: Sản lượng hơi của lò (kg/h)
H: diện tích bề mặt sinh hơi(bề mặt đốt) (m2)
1.2.4. Các hệ thống điều khiển lò hơi nhà máy nhiệt điện
Vận hành lị hơi là một cơng việc thao tác điều khiển phức tạp. Q trình
vận hành lị hơi khơng tách khỏi q trình vận hành chung tồn nhà máy. Mỗi
một sự thay đổi của một khâu nào đó trong nhà máy đều dẫn đến sự thay đổi chế

độ vận hành của lò hơi và đòi hỏi các thao tác điều khiển lị tương ứng.
Nhiệm vụ của cơng tác vận hành lị hơi là đảm bảo sao cho lò hơi làm
việc ở trạng thái kinh tế nhất, an toàn nhất trong một thời gian lâu dài. Cụ thể
khơng những trong q trình vận hành lị hơi khơng để xảy ra sự cố mà cịn phải
bảo đảm lị làm việc có hiệu suất cao nhất và tương ứng là lượng than tiêu hao
để sản xuất 1kg hơi là nhỏ nhất. Các thông số của lò hơi như áp suất hơi trong
bao hơi hoặc ở ống góp hơi chung, nhiệt độ hơi quá nhiệt, mức nước trong bình
bao hơi, hệ số khơng khí thừa, chân khơng buồng lửa, hàm lượng muối trong
nước cấp lị hơi và trong bao hơi… phải được giữ cố định và chỉ được phép thay
đổi trong một phạm vi giới hạn cho phép tương đối nghiêm khắc.
1.2.4.1. Lò hơi là một đối tượng điều khiển
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

13
Đầu ra của hệ thống điều khiển lò hơi là điện năng, được cung cấp lên
lưới điện tiêu thụ quốc gia. Chính vì vậy, giá trị cơng suất phát của nhà máy điện
thay đổi tùy thuộc nhu cầu sử dụng điện. Giá trị công suất công suất này được
yêu cầu từ trung tâm điều độ quốc gia. Đối với hệ thống điều khiển lị hơi, cơng
suất điện phát ra phụ thuộc vào lưu lượng hơi đưa đến tuabin của máy phát, lưu
lượng hơi dẫn vào tuabin nhiều thì nhiệt được truyền theo và sinh công càng
nhiều, do vậy điện năng sản xuất ra càng lớn (chuyển hóa năng lượng từ nhiệt
năng thành cơ năng và thành điện năng) làm cho công suất của máy phát tăng
lên và ngược lại. Nên khi có u cầu về cơng suất điện phát ra thay đổi thì phải
thay đổi lưu lượng hơi đưa vào tuabin, kéo theo đó là yêu cầu nhiệt năng tăng
lên, nhiên liệu đưa vào lò phải tăng lên và nước cấp vào bao hơi cũng phải tăng
lên để có được sản lượng hơi yêu cầu.
Lò hơi là một hệ thống có nhiều đầu vào và có nhiều đầu ra. Đầu vào của
lị hơi bao gồm nhiên liệu (than, dầu), gió đảm bảo cung cấp O2 cho quá trình

cháy và lượng nước cấp xuống từ bao hơi. Đầu ra của lò bao gồm hơi nước bã
hịa thốt ra từ bao hơi, lượng nước thừa đi xuống, lượng khói thải và xỉ (tro) từ
quá trình cháy. Như vậy năng lượng đưa vào lị chính là hóa năng có chứa trong
nhiên liệu. Năng lượng hữu ích đầu ra của lị được mang đi bởi hơi nước bão
hịa (nước là mơi chất truyền nhiệt năng). Đầu vào và ra có quan hệ mật thiết với
nhau, với mỗi yêu cầu thay đổi đầu ra là cơng suất máy phát điện thì cần phải
điều khiển nhiên liệu vào như than, gió đáp ứng được sản lượng hơi mong
muốn.
1.2.4.2. Giới thiệu chung hệ thống điều khiển lò hơi
Hệ thống điều khiển lò hơi nhà máy nhiệt điện là một hệ thống điều khiển
có cấu trúc phức tạp với hàng trăm mạch vòng điều khiển khác nhau, giám sát
và điều khiển hàng trăm tham số. Trong lò hơi các q trình điều khiển gió vào
lị, nhiên liệu, q trình cháy, hơi, nước cấp... đều có tác động và ảnh hưởng lẫn
nhau, để đạt được hiệu suất tối đa, đáp ứng yêu cầu tải thì cùng lúc phải phối
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

14
hợp điều khiển nhiều đối tượng với nhiều thông số. Điều này yêu cầu một hệ
thống điều khiển tổng thể, điều khiển giám sát và làm giảm được sự xen kênh
giữa các hệ điều khiển của các đại lượng trong hệ thống.
Các hệ điều khiển đó bao gồm nhiều mạch vòng điều khiển khác nhau
nhưng chúng được xếp vào hai loại điều khiển thực hiện hai nhiệm vụ chính sau
đây:
- Các mạch vịng điều khiển đảm bảo q trình chuyển hóa năng lượng.
- Các mạch vịng điều khiển đảm bảo chất lượng.
Các mạch vịng điều khiển đảm bảo q trình chuyển hóa năng lượng
Q trình chuyển đổi năng lượng trong nhà máy nhiệt điện như ta đã đề
cập ở phần trên bao gồm nhiều q trình chuyển hóa năng lượng: từ hóa năng

thành nhiệt năng, nhiệt năng lại chuyển hóa thành hóa năng và cơ năng, từ cơ
năng chuyển hóa thành thành điện năng. Tuy nhiên trong điều khiển thì quá
trình thường đi theo hướng ngược lại, từ yêu cầu của tải quyết định công suất
máy phát; từ công suất máy phát tính tốn ra tổng nhiệt năng theo u cầu. Tổng
nhiệt năng yêu cầu sẽ là lượng đặt điều khiển lượng than cấp vào và điều khiển
lượng khói gió cần thiết để đảm bảo quá trình cháy cung cung cấp nhiệt năng.
Ngồi ra, cơng suất máy phát là lượng đặt điều khiển lượng hơi cấp vào tuabin,
đồng thời cũng phải điều khiển nước cấp đảm bảo mức nước cân bằng trong bao
hơi. Tất cả các quá trình điều khiển đó đều nhằm mục đích là đảm bảo q trình
chuyển hóa năng trong lị.
Các mạch vịng điều khiển đảm bảo chất lượng
Để hiệu suất lò hơi cao nhất, đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất như tuổi
thọ của nhà máy và chất lượng điện phát ra thì phải đảm bảo được hai yêu cầu:
Chất lượng của quá trình cháy: Nhiên liệu cấp vào lị đủ mịn, lượng
khơng khí cấp vào đảm bảo nhiên liệu cháy hết tạo ra nhiệt năng lớn nhất.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

15
Chất lượng của hơi: Hơi có nhiệt độ, áp suất ổn định và lưu lượng đáp
ứng theo yêu cầu tải, ngồi ra hơi nước khơng được phép lẫn bụi hay các hạt
nước li ti tránh gây rỗ và hỏng cánh tuabin.
Tất cả các mạch vịng điều khiển đều có sự liên quan ràng buộc lẫn nhau.
Vì vậy điều khiển lị hơi là điều khiển phức tạp có nhiều đầu vào nhiều đầu ra
(MIMO) có tác động xen kênh lớn. Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển lị
hơi được trình bày như hình1.4 dưới:

Hình 1.4: Cấu trúc chung của hệ thống điều khiển lò hơi

1.3. Nghiên cứu về hệ thống điều chỉnh áp suất bao hơi trong nhà máy
nhiệt điện
1.3.1. Đặt vấn đề
Trong các nhà máy điện, lò hơi sản xuất ra hơi để làm quay tuabin, phục
vụ cho việc sản xuất điện năng và cũng là thiết bị lớn nhất và vận hành phức tạp
nhất, là một hệ thống có nhiều đầu vào và nhiều đầu ra. Hệ thống điều khiển lò
hơi là một hệ thống điều khiển phức tạp, giám sát và điều khiển hàng trăm tham
số. Hệ thống có có cấu trúc phức tạp với hàng trăm mạch vịng điều khiển khác
nhau.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

16
Vận hành lị hơi là một cơng việc thao tác điều khiển phức tạp. Q trình
vận hành lị hơi khơng tách khỏi q trình vận hành chung tồn nhà máy. Mỗi
một sự thay đổi của một khâu nào đó trong nhà máy đều dẫn đến sự thay đổi chế
độ vận hành của lò hơi và đòi hỏi các thao tác điều khiển lị tương ứng.
Nhiệm vụ của cơng tác vận hành lò hơi là đảm bảo sao cho lò hơi làm
việc ở trạng thái kinh tế nhất, an toàn nhất trong một thời gian lâu dài. Cụ thể
trong quá trình vận hành lị hơi khơng để xẩy ra sự cố và phải đảm bảo lị làm
việc có hiệu suất cao nhất, tương ứng là lượng than tiêu hao để sản xuất 1 kg hơi
là nhỏ nhất. Các thông số của lò hơi như áp suất hơi trong bao hơi hoặc ở ống
góp hơi chung, nhiệt độ hơi quá nhiệt, mức nước trong bao hơi, hệ số khơng khí
thừa, chân khơng buồng lửa, hàm lượng muối trong nước cấp lò hơi và trong bao
hơi… phải được giữ cố định và chỉ được phép thay đổi trong một phạm vi giới
hạn cho phép tương đối nghiêm khắc.
Việc tự động hóa lị hơi chủ yếu tập trung vào vấn đề điều khiển tự động

các q trình trong lị để đảm bảo cho lị làm việc ổn định và kinh tế nhất bằng
cách điều chỉnh năm quan hệ: phụ tải – nhiên liệu, phụ tải – khơng khí, phụ tải –
khói thải, phụ tải – mức nước bao hơi và phụ tải – xả liên tục.
Do nhiệt độ hơi quá nhiệt phụ thuộc rất ít đến phụ tải lị hơi nên việc điều
chỉnh nó được thực hiện độc lập chủ yếu bằng các bộ giảm ôn hỗn hợp.
Từ những chỉ tiêu đặt ra, hệ thống điều khiển lò hơi phải được cấu thành
từ một số bộ điều chỉnh tương đối độc lập với nhau gồm:
- Hệ thống điều chỉnh mức nước bao hơi.
- Hệ thống điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt.
- Hệ thống điều chỉnh quá trình cháy.
- Hệ thống điều chỉnh sản lượng hơi.
- Hệ thống điều chỉnh áp suất bao hơi.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

17
1.3.2. Hệ điều khiển bao hơi
Hơi nước chính là đối tượng mang nhiệt năng, hơi được dẫn đến tuabin để
sinh cơng (nhờ sự chuyển hố năng lượng từ nhiệt năng thành cơ năng). Bao hơi
là thiết bị gom hơi nước sau đó đưa đến tuabin.
Nước từ bao hơi được đưa xuống quanh lị bởi các ống dẫn (bao hơi đặt
phía trên lị, ở vị trí cao nhất). Buồng đốt được cấu tạo từ các dàn ống sinh hơi,
các dàn ông sinh hơi được đốt nóng trực tiếp bởi ngọn lửa trong lị, nước trong
các dàn ống sinh hơi sẽ sơi và sinh hơi. Hỗn hợp hơi nước bốc lên từ các dàn
ống sinh hơi tường hai bên lò tập trung vào các ống góp trên hai bên sườn trần
lị. Từ các ống góp này hỗn hợp hơi nước đi vào bao hơi bằng các đường ống
lên. Hơi nước vào bao hơi sẽ qua máy lọc hơi để lọc đi phần nước trong hỗn hợp
hơi nước rồi được đưa vào bộ quá nhiệt để khử ẩm cho hơi và đảm bảo chất
lượng hơi trước khi bắn vào tuabin.

Hơi nước là môi chất truyền năng nượng, để đảm bảo hiệu suất biến đổi
năng lượng được tốt cần phải quan tâm tới các thông số cơ bản của hơi nước là:
lưu lượng hơi, nhiệt độ hơi và áp suất sinh hơi.
Lưu lượng hơi:
Lưu lượng hơi là thông số biến đổi theo phụ tải. Lưu lượng hơi dẫn vào
tuabin càng nhiều thì cơng sinh ra càng lớn và công suất máy phát càng tăng lên
và ngược lại. Ở mỗi giá trị công suất điện phát ra cần có một lưu lượng hơi
tương ứng. Để điều chỉnh lưu lượng hơi phải điều chỉnh nhiên liệu đầu vào cho
q trình cháy trong lị hơi và điều chỉnh van tuabin. Khi điều chỉnh nhiên liệu
thì đồng thời tác động lên bộ điều khiển khơng khí cho phù hợp với chế độ kinh
tế nhất. Hệ thống điều chỉnh phụ tải nhiệt nhằm duy trì ổn định sản lượng hơi
ứng với giá trị yêu cầu.
Tuy nhiên lưu lượng hơi có thể bị thay đổi so với giá trị yêu cầu do nhiều
nguyên nhân như: sự thay đổi độ ẩm và nhiệt trị của nhiên liệu, nhiệt độ nước
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

18
cấp, cũng như sự biến động của nhiên liệu, … Những thay đổi đó là tín hiệu tác
động trở lại bộ điều chỉnh nhiên liệu để thay đổi lượng nhiên liệu từ đó duy trì
lượng hơi ổn định theo u cầu.
Nhiệt độ hơi:
Nhiệt độ hơi quá nhiệt là thông số quan trọng, thông số này cần được điều
chỉnh giữ ổn định tại mọi giá trị tải. Nhiệt độ hơi được duy trì ở một giá trị cố
định nhằm tiết kiệm năng lượng, tránh gây hư hại đường ống do dao động về
nhiệt, và tránh tổn thất nhiệt năng do có sự trao đổi nhiệt giữa hơi và đường ống
dẫn hơi. Hơi bão hồ ra khỏi bao hơi có nhiệt độ không ổn định do nhiều nguyên
nhân như sự thay đổi tải lò, sự biến đổi của bề mặt truyền nhiệt,…
Áp suất hơi:

Áp suất hơi cũng là một thông số của hệ điều khiển, với mọi giá trị yêu
cầu của tải thì áp suất hơi được điều chỉnh ở một giá trị ổn định.
Giữa áp suất hơi và lưu lượng hơi có mối quan hệ qua lại với nhau. Khi
lưu lượng hơi tăng thì ngay lập tức áp suất hơi sẽ giảm do hơi từ bao hơi chưa
cung cấp kịp cho sự thay đổi của yêu cầu hơi. Vì vậy sự thay đổi của áp suất hơi
khi có yêu cầu thay đổi tải lị cịn dùng làm tín hiệu tính tốn yêu cầu nhiên liệu.
Khi áp suất ổn định chứng tỏ lượg hơi tiêu thụ và lượng hơi sinh ra cân
bằng nhau. Áp suất hơi giảm tức là hơi tiêu thụ nhiều tăng lên, nên cần phải tăng
thêm nhiêu liệu đê tăng sản lượng hơi, còn khi áp suất hơi tăng lên thì q trình
xảy ra ngược lại.
Tóm lại nhiệt độ, lưu lượng và áp suất hơi quá nhiệt trước khi vào tuabin
là các thông số quan trọng của hệ thống điều khiển hơi. Việc tối ưu hoá các giá
trị này như một giải pháp nâng cao hiệu suất của nhà máy và chất lượng điện
phát ra.
Hệ thống điều khiển hơi có hai hệ điều khiển được phân ly: hệ điều khiển
nhiệt độ và hệ điều khiển áp suất – lưu lượng.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

19
Hệ điều khiển áp suất và lưu lượng hơi: Đại lượng yêu cầu điều khiển ở
đây là áp suất hơi phải giữ không đổi với mọi giá trị tải yêu cầu, trong khi đó lưu
lượng lại ln thay đổi phụ thuộc vào công suất tải yêu cầu. Để thực hiện điều
khiển được hai đại lượng đó thì phải điều khiển tới yêu cầu nhiên liệu.
1.3.3. Mục tiêu của nghiên cứu
Vấn đề quan trọng của các hệ thống điều khiển quá trình là bộ điều khiển.
Với các bộ điều khiển cho hệ thống điều khiển q trình có chất lượng thấp như
khơng thích nghi, khơng bền vững, tín hiệu điều khiển khơng bị chặn. Trên cơ
sở các tín hiệu vào là lưu lượng nước cấp, lưu lượng hơi tươi và mức nước bao

hơi, bộ điều chỉnh mức nước sẽ làm thay đổi độ mở van cấp nước một cách
tương ứng để duy trì ổn định mức nước trong bao hơi. Nếu có sự cố tràn mức,
các van xả sự cố sẽ tác động đến xả nước về bể chứa nước cấp. Yếu tố tác động
mạnh nhất gây ra sự mất ổn định mức nước bao hơi là lưu lượng hơi tươi cấp
cho tuabin. Do đó, yêu cầu đối với bộ điều chỉnh áp suất bao hơi là phải có độ
tác động nhanh phù hợp. Khi áp suất trong bao hơi thay đổi thì mức nước bao
hơi thay đổi theo quan hệ nghịch. Nếu áp suất tăng thì mức nước bao hơi giảm
và nếu áp suất giảm thì mức nước bao hơi sẽ tăng
Việc đưa ra phương pháp điều khiển hiện đại áp dụng cho một hệ thống
điều khiển quá trình, cụ thể là điều khiển áp suất bao hơi của nhà máy nhiệt
điện, đảm bảo khả năng hoạt động tốt trong mọi chế độ làm việc đòi hỏi các nhà
khoa học khơng ngừng phát triển nghiên cứu. Vì vậy nghiên cứu thiết kế bộ điều
khiển mờ lai nhằm nâng cao chất lượng cho hệ thống ổn định áp suất bao hơi là
cấp thiết. Mục tiêu của luận văn là:
- Mô tả toán học cho hệ thống điều khiển áp suất bao hơi.
- Thiết kế điều khiển mờ chỉnh định tham số PID để điều khiển hệ thống
áp suất bao hơi.
1.3.4. Dự kiến các kết quả đạt được
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

20
- Thiết kế được bộ điều khiển PID để điều khiển và ổn định áp suất của mơ
hình lị hơi nhà máy nhiệt điện ở Trung tâm thí nghiệm – Trường đại học KTCN
Thái Nguyên. Mô phỏng và thực nghiệm để kiểm chứng.
- Thiết kế bộ điều khiển mờ lai để cải thiện chất lượng điều khiển và mô
phỏng để kiểm chứng.
1.4. Kết luận chƣơng 1
Chương 1 đã giải quyết được một số vấn đề sau:

- Tổng quan được những nét cơ bản nhất về nhà máy nhiệt điện.
- Lựa chọn được đối tượng nghiên cứu là áp suất bao hơi
- Lựa chọn phương pháp điều khiển mờ lai để điều khiển áp suất bao hơi
trong lò hơi nhà máy nhiệt điện.
Trên cơ sở các nghiên cứu bước đầu về áp suất bao hơi, trong chương 2 sẽ
đi sâu nghiên cứu về áp suất bao hơi, làm cơ sở để mơ tả tốn học.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

21
Chƣơng 2
MƠ TẢ TỐN HỌC PHẦN ĐIỀU KHIỂN ỔN ĐỊNH ÁP SUẤT BAO HƠI
CỦA MƠ HÌNH LÕ HƠI Ở TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM – TRƢỜNG ĐH
KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP THÁI NGUN
2.1. Đặt vấn đề
Mơ tả tốn học của đối tượng là đưa đối tượng về một dạng mơ hình tốn
nào đó. Mơ hình là một hình thức mơ tả khoa học và cơ đọng các khía cạnh thiết
yếu của một hệ thống thực, có thể có sẵn hoặc cần phải xây dựng. Một mơ hình
phản ánh hệ thống thực từ một góc nhìn nào đó phục vụ hữu ích cho mục đích
sử dụng. Mơ hình khơng những giúp ta hiểu rõ hơn về thế giới thực, mà còn cho
phép thực hiện được một số nhiệm vụ phát triển mà không cần sự có mặt của
q trình và hệ thống thiết bị thực. Mơ hình giúp cho việc phân tích kiểm chứng
tính đúng đắn của một giải pháp thiết kế được thuận tiện và ít tốn kém, trước khi
đưa giải pháp vào triển khai.
Có thể phân loại thành hai phạm trù là mơ hình vật lý và mơ hình trừu
tượng. Mơ hình vật lý là một sự thu nhỏ và đơn giản hoá của hệ thống thực,
được xây dựng trên cơ sở vật lý - hoá học giống như các quá trình và thiết bị
thực.

- Mơ hình vật lý là một phương tiện hữu ích phục vụ đào tạo cơ bản và
nghiên cứu ứng dụng, nhưng ít phù hợp cho các công việc thiết kế và phát triển
của người kỹ sư điều khiển q trình.
- Mơ hình trừu tượng được xây dựng trên cơ sở một ngôn ngữ bậc cao,
nhằm mô tả một cách logic các quan hệ về mặt chức năng giữa các thành phần
của hệ thống. Việc xây dựng mơ hình trừu tượng của một hệ thống được gọi là
mơ hình hố. Mơ hình hố là một q trình trừu tượng hố trong đó thế giới thực
được mơ tả bằng một ngơn ngữ mơ hình hố và bỏ qua các chi tiết khơng thiết

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

22
yếu. Trong kỹ thuật điều khiển, ta quan tâm trước hết tới bốn dạng mơ hình trừu
tượng sau:
* Mơ hình đồ hoạ: Với các ngơn ngữ mơ hình hố đồ họa như lưu đồ công
nghệ, lưu đồ P&ID, sơ đồ khối, mạng Petri, biểu đồ logic,... Mơ hình đồ hoạ phù
hợp cho việc biểu diễn trực quan một hệ thống về cấu trúc liên kết và tương tác
giữa các thành phần.
* Mơ hình tốn học: Với ngơn ngữ của tốn học như phương trình vi phân
(khả năng biểu diễn mạnh, với mơ hình bậc cao thì khó sử dụng cho phân tích
thiết kế hệ thống), phương trình đại số, hàm truyền đạt, phương trình trạng thái
(áp dụng thống nhất cho phân tích, thiết kế hệ đơn biến và đa biến, khó tiến hành
nhận dạng trực tiếp, nhạy cảm với sai lệch thơng số, ít dùng cho điều khiển q
trình). Mơ hình tốn học thích hợp cho mục đích nghiên cứu sâu sắc các đặc tính
của từng thành phần cũng như bản chất của các mối liên kết và tương tác.
* Mơ hình suy luận: Là một hình thức biểu diễn thơng tin và đặc tính về
hệ thống thực dưới dạng các luật suy diễn, sử dụng các ngôn ngữ bậc cao.
* Mơ hình máy tính: Là các chương trình phần mềm mơ phỏng đặc tính

của hệ thống theo những khía cạnh quan tâm. Mơ hình máy tính được xây dựng
với các ngơn ngữ lập trình, trên cơ sở sử dụng các mơ hình tốn học hoặc mơ
hình suy luận.
Mơ hình tốn học, mơ hình suy luận và mơ hình máy tính được xếp vào
phạm trù mơ hình định lượng, trong khi mơ hình đồ hoạ thuộc phạm trù mơ hình
định tính. Mơ hình định tính thường quan tâm tới cấu trúc và mối liên quan giữa
các thành phần hệ thống về mặt định tính. Trong khi đó một mơ hình định lượng
cho phép thực thi các phép tính để xác định rõ hơn quan hệ về mặt định lượng
giữa các đại lượng đặc trưng trong hệ thống cũng như quan hệ tương tác giữa hệ
thống với mơi trường bên ngồi.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

23
Mặc dù cả bốn dạng mơ hình nói trên đều có vai trị quan trọng nhất định
trong lĩnh vực điều khiển q trình, các mơ hình tốn học đóng vai trò then chốt
trong hầu hết nhiệm vụ phát triển hệ thống. Trong các bước thực hiện nhiệm vụ
phát triển, mô hình tốn học giúp các cán bộ cơng nghệ cũng như cán bộ điều
khiển cho các mục đích sau đây:
- Hiểu rõ hơn về quá trình sẽ cần phải điều khiển và vận hành.
- Tối ưu hố thiết kế cơng nghệ và điều kiện vận hành hệ thống.
- Thiết kế sách lược và cấu trúc điều khiển.
- Lựa chọn bộ điều khiển và xác định các tham số cho bộ điều khiển.
- Phân tích và kiểm chứng các kết quả thiết kế.
- Mơ phỏng trên máy tính phục vụ đào tạo vận hành.
Xác định rõ mục đích sử dụng của mơ hình là một việc hết sức cần thiết,
bởi m
.

2.2. Mơ tả tốn học cho các thành phần trong hệ thống điều khiển điều
khiển áp suất bình bao hơi nhà máy nhiệt điện
2.2.1. Cấu trúc điều khiển hệ thống áp suất bình bao hơi
Cấu trúc cơ bản của một hệ thống điều khiển quá trình được minh họa
như hình

Hình 2.1: Sơ đồ khối một vòng của hệ thống điều khiển q trình

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

24
2.2.2. Xây dựng hàm truyền các thành phần của hệ thống
2.2.2.1. Thiết bị đo
a. Cấu trúc cơ bản:
Một thiết bị đo q trình có nhiệm vụ cung cấp thơng tin về diễn biến của
quá trình kỹ thuật và cho đầu ra là một tín hiệu chuẩn. Cấu trúc cơ bản của một
thiết bị đo quá trình được minh hoạ như trên hình 2.2.

Thành phần cốt lõi của một thiết bị đo là cảm biến. Một cảm biến có chức
năng chuyển đổi một đại lượng vật lý, ví dụ nhiệt độ, áp suất, mức, lưu lượng,
nồng độ sang một tín hiệu thơng thường là điện hoặc khí nén. Một cảm biến có
thể bao gồm một hoặc vài phần tử cảm biến, trong đó mỗi phần tử cảm biến lại
là một bộ chuyển đổi từ một đại lượng này sang một đại lượng khác dễ xử lý
hơn. Tín hiệu ra từ cảm biến thường rất nhỏ, chưa truyền được xa, chứa sai số do
chịu ảnh hưởng của nhiễu hoặc do độ nhạy kém của cảm biến, phi tuyến với đại
lượng đo. Vì thế sau phần tử cảm biến người ta cần các khâu khuếch đại chuyển
đổi, lọc nhiễu, điều chỉnh phạm vi, bù sai lệch và tuyến tính hố. Những chức
năng đó được thực hiện trong một bộ chuyển đổi đo chuẩn. Một bộ chuyển đo

đổi chuẩn đóng vai trị là một khâu điều hồ tín hiệu, nhận tín hiệu đầu vào từ
một cảm biến và cho đầu ra là một tín hiệu chuẩn để có thể truyền xa và thích
hợp với đầu vào của bộ điều khiển. Trong thực tế nhiều bộ chuyển đổi đo chuẩn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>

25
được tích hợp ln cả phần tử cảm biến, vì vậy khái niệm 'Trasmitter' cũng được
dùng để chỉ các thiết bị đo.
Thuật ngữ:
Measurement device: Thiết bị đo
Sensor: Cảm biến
Sensor element: Phần tử cảm biến, đầu đo
Signal conditioning: Điều hồ tín hiệ
Transmitter: Bộ chuyển đổi đo chuẩn
Transducer: Bộ chuyển đổi theo nghĩa rộng

Thiết bị đo áp suất

Lưu lượng kế

Hình 2.3: Một số hình ảnh thiết bị đo cơng nghiệp

Chất lượng

năng đo chi tiết vận hành và tác động môi trường. Đặc tính tĩnh biểu diễn quan
hệ giữa đại lượng đầu vào và giá trị tín hiệu đầu ra của thiết bị đo ở trạng thái
xác lập, trong khi đặc tính động học biểu diễn quan hệ giữa biến thiên đầu vào

và tín hiệu ra theo thời gian. Đặc tính tĩnh liên quan tới độ chính xác khi giá trị
của đại lượng đo không thay đổi hoặc thay đổi rất chậm. Ngược lại, đặc tính
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

/>