• Happy

Nguyên lý điều khiển và cách vận hành PCV

Updated: 6 days ago

Ở phần trước mình đã giới thiệu các bạn cấu tạo PCV (https://www.pipingdesigners.vn/post/cum-van-dieu-ap-pcv-pressure-control-valve). Hôm này mình sẽ giới thiệu cho các bạn : Nguyên lý điều khiển và cách vận hành PCV.


1. Vòng điều khiển van điện-khí nén


  • Mạch điều khiển vòng ngoài (1) là mạch điều khiển áp suất:

Hệ thống PCS sẽ làm nhiệm vụ thực hiện thuật toán điều khiển PID trong bộ điều khiển thông qua phần mềm điều khiển (software) và chương trình điều khiển (program).

Tín hiệu phản hồi áp suất được lấy ở đầu ra PCV và truyền về bộ điều khiển từ các PIT.

Tín hiệu đầu ra từ bộ điều khiển là tín hiệu AO (4-20mA): là tín hiệu setpoint độ mở (vị trí) của PCV.

  • Mạch điều khiển vòng trong (2) là mạch điều khiển vị trí van:

Bộ điều khiển (điện khí nén – I/P converter) gắn trên van sẽ thực hiện nhiệm vụ này.

Tín hiệu phản hồi là vị trí van (hay độ đóng mở của van) thông qua cảm biến vị trí (travel sensor).

Bộ điều khiển vị trí van sẽ điều khiển độ mở của van dựa theo SP độ mở van. Như vậy sau khoảng thời gian quá độ T thì độ mở thực của van = SP độ mở van.



2. Vòng điều khiển van khí nén


  • Mạch điều khiển vòng ngoài (1) là mạch điều khiển áp suất:

Bộ điều khiển xuất tín hiệu đầu ra sau khi xử lý tín hiệu cài đặt (setpoint) và tín hiệu phản hồi về.

Tín hiệu phản hồi áp suất được lấy ở đầu ra PCV và truyền về bộ điều khiển.

Tín hiệu đầu ra từ bộ điều khiển là tín hiệu khí nén: là tín hiệu setpoint độ mở (vị trí) của PCV.

  • Mạch điều khiển vòng trong (2) là mạch điều khiển vị trí van:

Bộ điều khiển (Positioner hay Pneumatic position Transmitter) gắn trên van sẽ thực hiện nhiệm vụ này.

Tín hiệu phản hồi là vị trí van (hay độ đóng mở của van) thông qua hệ thống trục CAM.

Bộ điều khiển vị trí van sẽ điều khiển độ mở của van dựa theo SP độ mở van. Như vậy sau khoảng thời gian quá độ T thì độ mở thực của van = SP độ mở van.



3. Booster



Bộ booster cho phép tín hiệu dung tích thấp cung cấp đầu vào với dung tích đầu ra cao hơn với tỉ lệ áp suất giữ nguyên

4. Regulator



Bằng cách điều chỉnh núm xoay điều chính (1) ta sẽ nhận được tín hiệu áp suất đầu ra theo yêu cầu.

Ba thông số quan trọng nhất là PID được thể hiện như sau:

P: trong lý thuyết thường thể hiện bằng hệ số tỷ lệ nhưng ngày nay trong hầu hết các hệ thống người ta không sử dụng hệ số tỷ lệ K mà dùng một thông số khác gọi là dải tỷ lệ (proportional band – P band).

I: Được thể hiện theo đơn vị đo thời gian là giây. Thời gian càng nhỏ thể hiện tác động điều chỉnh tích phân càng mạnh, ứng với độ lệch càng bé.

D: Cũng được thể hiện theo đơn vị đo thời gian là giây. Thời gian càng lớn thì điều chỉnh vi phân càng mạnh, ứng với bộ điều chỉnh đáp ứng với thay đổi đầu vào càng nhanh.

Rất ít các mạch điều chỉnh yêu cầu sử dụng điều chỉnh D. Hầu hết mạch điều chỉnh PI đủ đáp ứng yêu cầu điều chỉnh.

Quá trình điều áp PCV trong bộ điều khiển PID như sau:

P: Bộ điều khiển so sánh giá trị đầu ra (PV) với giá trị cài đặt (SP) để tính toán độ mở van (biến điều khiển MV). Đây là khâu điều khiển Tỉ lệ (P control).

I: Khi áp đầu ra vượt quá hoặc thấp hơn (chưa đạt) giá trị SP thì bộ điều khiển sẽ tăng hoặc giảm độ mở để áp đầu ra đạt đến giá trị SP. Đây là khâu tích phân (I control).

D: Khi áp đầu ra dao động bộ điều khiển điều chỉnh giảm bớt dao động độ mở van. Đây là khâu vi phân (D control).

* Với van điều khiển điện-khí nén (remote): việc căn chỉnh PID được thực hiện trên bộ điều khiển trong phòng điều khiển. Các tín hiệu từ bộ điều khiển này được xuất ra bộ positioner. Tại positioner, hành trình của van sẽ được căn chỉnh (calibration) lại cho đúng bằng cách dùng một bộ nguồn bơm dòng (current source) 4-20 mA hoặc dùng Hart giả lập.

* Theo đó, với van loại Direct Acting, 4 mA ứng với độ mở 0% (van đóng), 20 mA ứng với độ mở 100% (mở hoàn toàn), một số giá trị dòng khác được căn chỉnh là 8 mA, 12 mA và 16 mA. Với loại Reverse Acting thì ngược lại: 4 mA ứng với độ mở 100%, 20 mA ứng với độ mở 0%.

* Đối với van điều khiển bằng khí nén (local) việc căn chỉnh PID thực hiện tại site ngay trên local controller bằng cách căn chỉnh tỉ lệ “PB Adj”.

Các trục trặc về điện có thể xảy ra?

  • Mất nguồn điện điều khiển do mất điện lưới lâu và máy phát hỏng, lỗi card điều khiển, đứt dây cấp từ bộ điều khiển ra van, lỗi phần mềm 🡪 gây đóng/mở van không kiểm soát.

  • Update lại chương trình điều khiển 🡪 reset trạng thái tất cả các van về vị trí đóng (0%).

  • Nhiễu tín hiệu điều khiển (tín hiệu ra van không còn là 4-20 mA) là sai lệch hoạt động của van.

  • Thay card điều khiển có thể gây mất điều khiển.

Nguyên lý hoạt động của một cụm van điều áp

Có 2 chế độ vận hành - Auto, Manual.

+ Auto: người vận hành đặt Setpoint, van sẽ tự động điều chỉnh độ mở.

+ Manual: người vận hành trực tiếp điều chỉnh độ mở của van.

  • Trên nhánh làm việc Van Monitor có setpoint áp suất cao hơn van Regulator khoảng 1 barg vì vậy khi làm việc bình thường van Monitor luôn ở trạng thái mở còn van Regulator ở trạng thái điều áp (độ mở của van tùy thuộc vào lưu lượng khí khách hàng đang sử dụng )

  • Trong trường hợp van Regulator bị sự cố mất điện/mất nguồn khí điều khiển hoặc hỏng màng van thì do thiết kế là loại Fail Open (FO) nên van van Regulator sẽ mở ra 1OO% lúc này áp suất phía sau van sẽ tăng đến áp suất cài đặt của Van Monitor, Van Monitor sẽ đóng vai trò điều áp

  • Trường hợp nếu van Monitor trên nhánh làm việc bị sự cố mất điện/mất nguồn khí điều khiển hoặc hỏng màng van thì do thiết kế là loại Fail Close (FC) nên van Monitor này sẽ đóng lại dẫn đến áp suất khí cấp cho khách hàng sẽ giảm dần đến áp suất setpoint của van Regulator trên nhánh dự phòng và van Regulator này sẽ dần dần mở ra và đóng vai trò van điều áp cho dây chuyền cấp khí đó

Các bước chuyển đổi nhánh và chế độ vận hành tại cụm PCV

Giả sử nhánh đang điều áp là nhánh A, nhánh dự phòng là nhánh B



Chuyển nhánh PCV Monitor (khi cụm PCV đang hoạt động ở chế độ Local/Auto)

  • Rà kim setpoint của PCV Monitor nhánh B từ từ lên hơn áp suất đầu ra khoảng 0.5 barg.

  • Đợi PCV Monitor này chạy chính và ổn định, PCV nhánh A đóng hoàn toàn.

  • Sau khi chuyển song đưa PCV Monitor nhánh A về giá trị dự phòng và PCV Monitor nhánh B về áp suất làm việc mong muốn

  • Giảm setpoint PCV Monitor nhánh A đi 0.5 barg.

  • Giảm setpoing PCV Monitor nhánh B đi 0.5 barg.

  • Theo dõi tình trạng đáp ứng đóng mở, hành trình của các van PCV.

Chuyển nhánh PCV Regulator (khi cụm PCV đang hoạt động ở chế độ Remote/Auto)

  • Rà kim setpoint PCV Monitor nhánh B về mức áp suất của PCV Monitor nhánh làm việc

  • Tăng từ từ setpoint PCV Regulator nhánh B, tăng 0.1 barg mỗi lần cho tới khi lớn hơn áp suất đầu ra 0.3 tới 0.5 barg.

  • Đợi PCV Regulator nhánh B chuyển sang điều áp chính, PCV Regulator nhánh A đóng hoàn toàn, tiến hành cài đặt áp suất PCV Regulator nhánh A về áp suất PCV Regulator nhánh dự phòng.

  • Rà tăng setpoint PCV Monitor nhánh A về áp suất của PCV Monitor nhánh dự phòng.

  • Đặt lại setpoint PCV Regulator nhánh B về áp suất PCV Regulator nhánh làm việc.

  • Theo dõi tình trạng đáp ứng đóng mở, hành trình của các van PCV.


Chuyển đổi chế độ PCV Local 🡪Remote

  • Đóng “núm xả khí điểu khiển”, mở van tay cấp khí điều khiển cho PCV Regulator nhánh B và

  • Trên HMI, test thử đáp ứng độ mở của PCV này (nếu cần), chuyển PCV về chế độ Auto, đặt setpoint nhỏ hơn áp làm việc khoảng 0.5 barg🡪 để PCV Regulator nhánh B đóng lại và sẵn sàng dự phòng

  • Đặt setpoint cho PCV Monitor nhánh B cao hơn áp làm việc 1 barg🡪 để van này mở ra

  • Tăng setpoint PCV Regulator nhánh B dần dần, mỗi lần 0.1 barg, tránh dội áp, tới khi lớn hơn áp suất làm việc khoảng 0.5 barg. 🡪Để PCV Regulator nhánh B điều áp.

  • Khi PCV Regulator nhánh B điều áp chính và PCV Monitor nhánh A đóng lại, test thử đáp ứng độ mở của PCV Regulator nhánh A (nếu cần), chuyển PCV này về chế độ Auto, đặt setpoint nhỏ hơn áp suất làm việc 0.5 barg.

  • Đặt Setpoint cho PCV Monitor nhánh A lên hơn áp suất làm việc 1.5 barg🡪Để PCV này mở ra 100% và sẵn sàng dự phòng.

  • Khi áp suất đầu ra cố định, giảm từ từ setpoint của PCV Regulator nhánh B tới khi bằng áp suất làm việc.

  • Theo dõi tình trạng đáp ứng đóng mở, hành trình của các van PCV.


Chuyển đổi chế độ PCV Remote 🡪 Local (Monitor + Monitor)

  • Đặt setpoint PCV Monitor nhánh B xuống thấp hơn áp làm việc 0.5 barg.

  • Khi PCV Monitor nhánh B đóng lại thì khóa khí điều khiển cấp cho PCV Regulator nhánh B, đồng thời mở núm xả áp khí điểu khiển trong van ra để van mở 100%.

  • Đặt lại setpoint cho PCV Monitor nhánh B cao hơn áp làm việc khoảng 0.5 barg

  • Khi PCV Regulator nhánh A đóng hoàn toàn, ta đặt lại setpoint cho PCV Monitor nhánh A thấp hơn áp làm việc 0.5 barg.

  • Tiến hành khóa khí điều khiển cấp cho PCV Regulator nhánh A, mở núm xả áp khí điều khiển trong van ra để van mở 100%.

  • Sau khi trend đã ổn định, giảm setpoint PCV Monitor nhánh B xuống áp làm việc.

  • Trên HMI chuyển 2 van Regulator về chế độ Manual, chỉnh OP=100.

  • Theo dõi tình trạng đáp ứng đóng mở, hành trình của các van PCV.

Vậy là seri bài hướng dẫn chi tiết cấu tạo cũng như cách vận hành cum valve Pressure Control Valve đến đây là hết. Chúc các bạn 1 ngày cuối tuần vui vẻ hạnh phúc thư giãn cùng gia đình và bạn bè người thân. Chào tạm biệt và hẹn gặp lại.


75610620_1210723459111670_53084058163641
© 2020. Proudly created with Piping Designers Team