Đang tải... (xem toàn văn)
Tự động hóa bước phát triển logic khí hóa sản xuất Nếu khí hóa thay lao động bắp cho người tự động hóa bước tiếp tục phát triển thay quan cảm giác logic người Nhờ ứng dụng phương tiện kỹ thuật tiên tiến, đại dụng cụ, thiết bị máy điều khiển cho phép thực q trình cơng nghệ theo chương trình tạo dựng, phù hợp với tiêu chuẩn cho trước Có thể nói việc ứng dụng hệ thống điều khiển thiết bị toàn hệ thống sản xuất bước tiến dài nghiệp phát triển làm tăng ổn định hiệu sử dụng Chính yêu cầu đặt sinh viên ngành Tự động hóa phải nắm vững kiến thức lý thuyết, phải có thực tế để bắt nhịp với công nghệ tiên tiến Để củng cố kiến thức học, đạo môn tạo điều kiện cho sinh viên tìm hiểu kỹ vấn đề hình thành sản xuất khí dầu mỏ hóa lỏng – LPG Nhà máy Hazira
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TPHCM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN MÔN CHUYÊN NGÀNH TỰ ĐỘNG HỐ CƠNG NGHIỆP ĐỀ TÀI SỰ HÌNH THÀNH VÀ Q TRÌNH SẢN XUẤT KHÍ LPG Giáo viên hướng dẫn : Ths Nguyễn Thị Chính Sinh viên thực : Hồng Quốc Bình MSSV : 1751050056 Lớp: TD17B Nhóm TP.Hồ Chí Minh, tháng 8/2021 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chuyên Môn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 KHÍ TỰ NHIÊN 2.1.1 Khái niệm 2.1.2 Nguồn gốc 2.1.3 Xử lí khí tự nhiên 2.2 SỰ HÌNH THÀNH KHÍ LPG 2.2.1 Khái niệm khí LPG 2.2.2 Lịch sử khí LPG 2.2.3 Đặc tính khí LPG: 2.2.4 Nguồn gốc 2.3 Q TRÌNH SẢN XUẤT KHÍ LPG 2.3.1 Nguyên liệu sản xuất trình sản xuất LPG Nhà máy Hazira 2.3.2 Các chế độ q trình sản xuất khí LPG công ty Hazira 11 2.4 ỨNG DỤNG TỰ ĐỘNG HOÁ 14 2.4.1 Điều khiển trình 14 2.4.2 Mục đích chức điều khiển trình 14 2.4.3 Các thành phần hệ thống điều khiển trình 14 2.4.4 Cấu tạo hệ thống điều khiển trình 15 2.4.5 Các điều khiển tiêu biểu 16 2.4.6 Ứng dụng tự động hoá tháp chưng cất (LEF COLUMN) 20 2.4.7 Hệ thống SCADA công nghiệp 22 TỔNG KẾT 25 Page | GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn MỤC LỤC HÌNH Hình 2-1 Khí tự nhiên tự nhiên Hình 2-2 Nhà máy chế biến khí tự nhiên Hình 2-3 Quy trình sản xuất khí LPG nhà máy Hazira 10 Hình 2-4 HP GAS SECTION 11 Hình 2-5 LIQUID SECTION 12 Hình 2-6 LEF COLUMN LPG COLUMN 13 Hình 2-7 Các thành phần hệ thống điều khiển trình 14 Hình 2-8 Cấu tạo hệ thống điều khiển trình 15 Hình 2-9 Hệ thống Condensate Fractionation Unit 20 Hình 2-10 Hệ thống SCADA công nghiệp 22 Hình 2-11 Hệ thống SCADA nhà máy Hazira 24 Page | GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chuyên Môn LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, hầu hết ngành kinh tế, kỹ thuật, ngành công nghiệp áp dụng tự động hóa vào điều khiển thiết bị dây chuyền sản xuất Có thể nói tự động hóa làm thay đổi diện mạo tất ngành sản xuất, cơng nghiệp hóa học nơi địi hỏi cần có xác cao q trình điều khiển Việc ứng dụng rộng rãi tự động hóa q trình cơng nghệ yếu tố then chốt để thúc đẩy tiến độ khoa học kỹ thuật ngành công nghệ Tự động hóa bước phát triển logic khí hóa sản xuất Nếu khí hóa thay lao động bắp cho người tự động hóa bước tiếp tục phát triển thay quan cảm giác logic người Nhờ ứng dụng phương tiện kỹ thuật tiên tiến, đại dụng cụ, thiết bị máy điều khiển cho phép thực q trình cơng nghệ theo chương trình tạo dựng, phù hợp với tiêu chuẩn cho trước Có thể nói việc ứng dụng hệ thống điều khiển thiết bị toàn hệ thống sản xuất bước tiến dài nghiệp phát triển làm tăng ổn định hiệu sử dụng Chính yêu cầu đặt sinh viên ngành Tự động hóa phải nắm vững kiến thức lý thuyết, phải có thực tế để bắt nhịp với công nghệ tiên tiến Để củng cố kiến thức học, đạo môn tạo điều kiện cho sinh viên tìm hiểu kỹ vấn đề hình thành sản xuất khí dầu mỏ hóa lỏng – LPG Nhà máy Hazira Em xin chân thành cảm ơn Nhà trường, giáo viên hướng dẫn giúp em hoàn thành đợt thực tập Page | GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chuyên Mơn NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 KHÍ TỰ NHIÊN 2.1.1 Khái niệm Khí tự nhiên dạng lượng sạch, an tồn hữu ích sống ngày Khí tự nhiên hydrocarbon Có nghĩa tạo thành từ hợp chất hydro cacbon Hydrocarbon đơn giản mêtan,nó chứa nguyên tử cacbon bốn ngun tử hydro Khí tự nhiên tìm thấy kết hợp với dầu Nó khơng màu khơng mùi thực hỗn hợp hydrocarbon Trong chủ yếu khí mê-tan Các hydrocarbon khác bao gồm ethane, propan butan Nước, dầu, lưu huỳnh, carbon dioxide, nitơ tạp chất khác trộn với khí khỏi mặt đất Những tạp chất loại bỏ trước khí tự nhiên đưa đến khách hàng sử dụng doanh nghiệp thương mại Thực tế khí tự nhiên dễ bay Nó dễ cháy nguồn lượng khác Điều giúp củng cố vị trí Coi nguồn lượng sử dụng nhiều 2.1.2 Nguồn gốc Khí tự nhiên nhiên liệu hóa thạch Điều có nghĩa bắt nguồn từ phần lại thực vật động vật sống cách hàng triệu năm Những sinh vật bị chôn vùi bị phơi nhiễm với nhiệt Do nén sâu bên hàng ngàn mét đất đá Những lực biến đổi sinh vật sống thành khí tự nhiên Khí tự nhiên tìm thấy hồ chứa bên bề mặt trái đất Các lớp đá lớn bẫy khí tự nhiên trơi lên bề mặt Mặc dù khu vực mà khí bị bẫy gọi hồ bơi Các phân tử khí tự nhiên thực giữ lỗ nhỏ vết nứt suốt trình hình thành đá Page | GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn Hình 2-1 Khí tự nhiên tự nhiên 2.1.3 Xử lí khí tự nhiên Khi khí thiên nhiên khai thác khỏi mặt đất, vận chuyển đường ống dẫn khí đến nhà máy tinh lọc xử lý, nơi chế biến Khí thiên nhiên chế biến thiết bị tách lọc khí để loại bỏ hợp chất hydrocarbon, đặc biệt hydro sulfide cacbon dioxide Hai trình sử dụng cho mục đích hấp thụ hút bám (absorption and adsorption) Quá trình hấp thụ sử dụng chất lỏng hấp thụ khí tự nhiên tạp chất phân tán chúng chất lỏng Trong trình gọi hấp thụ hóa học, tạp chất phản ứng với chất lỏng hấp thụ Khí thiên nhiên sau khỏi chất hấp thụ chất hấp thụ tạp chất lại chất lỏng Các chất lỏng hấp thụ thường sử dụng nước, dung dịch amin nước (aqueous amine) cacbonat natri Quá trình hút bám q trình đặc khí tự nhiên bề mặt chất rắn chất lỏng để loại bỏ tạp chất Một chất thường sử dụng cho mục đích cacbon (than), chất có diện tích bề mặt đơn vị trọng lượng rộng Ví dụ, hợp chất lưu huỳnh phí tự nhiên bề mặt hấp thụ cacbon giữ lấy Các hợp chất lưu huỳnh kết hợp với hydro oxi để tạo thành axit sulfuric loại bỏ Sau tạp chất loại bỏ thiết bị tách lọc, khí thiên nhiên vận chuyển đến nhà máy chế biến nơi hợp chất etan, butan chất khác tách để sử dụng cho nhiều mục đích khác Các chất êtan, propan, butan sử dụng rộng rãi ngành hóa dầu Page | GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn Hình 2-2 Nhà máy chế biến khí tự nhiên 2.2 SỰ HÌNH THÀNH KHÍ LPG 2.2.1 Khái niệm khí LPG Khí ga dầu mỏ (LPG) hay khí tự động tên gọi chung cho hỗn hợp hidrocacbon (là kết hợp 70% butan (C4H10), 30%(C3H8)) mà tồn dạng khí điều kiện bình thường chuyển sang dạng lỏng cách áp dụng áp suất vừa phải Khi lưu trữ áp suất trở thành chất lỏng đậm đặc cho phép lượng lớn khí lưu trữ khoảng không gian nhỏ Hàm lượng lượng tương tự xăng Vốn dĩ có đặc tính đốt sạch, LPG biết đến tồn giới khí tự động, cho bạn cuốc sống mang lại nhiều lợi ích Khí tự động có độ phổ biến đứng thứ nguyên liệu ô tô nguyên liệu thay đứng thứ giới 2.2.2 Lịch sử khí LPG Khí dầu mỏ hố lỏng tìm thấy vào năm 1912 Dr Walter Snelling, nhà khoa học người Mỹ, nhận khí chuyển thành dạng lỏng lưu trữ áp suất vừa phải Từ 1912 đến 1920, việc sử dụng khí LPG phát triển Đầu tiên bếp ga LPG sản xuất vào năm 1912, nguyên liệu LPG cho ô tô phát tiển vào năm 1913 Nền cơng nghiệp khí LPG bắt đầu vào khoảng trước chiến tranh giới I Vào thời điểm đó, vấn đề q trình phân phối khí ga Page | GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn xuất Dần dần sở tạo để làm mát nén khí để chuyển dạng lỏng (bao gồm propan C3H8 butan C4H10).LPG bán thương mại vào 1920 2.2.3 Đặc tính khí LPG: Dễ cháy nặng khơng khí Năng lượng nhiên liệu cao Lưu trữ áp suất dạng chất lỏng Tỉ lệ chất lỏng lớn Nó dạng khí điều kiện mơi trường Khi đặt xylanh, lưu trữ dạng chất lỏng Nó nhẹ Khơng ăn mịn Nó giống nước tích tự nơi sâu mặt đất chỗ khác Lưu ý : có hai lưu ý sử dụng khí LPG Thứ nổ hỗn hợp khí LPG khơng khí khơng có nguồn lửa Thứ hai ngạt thở LPG đẩy khơng khí ra, điều làm giảm khí oxy Ngoài ra, chất tạo mùi trộn với LPG dùng mục đích nhiên liệu tìm dễ dàng chỗ rị rỉ Số lượng lớn khí LPG lưu trữ bình chôn mặt đất 2.2.4 Nguồn gốc LPG sản phẩm ngành công nghiệp lượng lớn : chế biến khí tự nhiên lọc dầu thơ Trong chế biến khí tự nhiên : Khi khí tự nhiên hút từ trái đất, hỗn hợp vài khí dung dịch Metan, bán cơng ty khí đốt dạng "khí tự nhiên", chiếm khoảng 90% hỗn hợp 10% lại , 5% propan 5% khí khác butan etan Trong tinh chế dầu thô : LPG sản phẩm sản xuất để chế tạo nhiên liệu nặng diesel, nhiên liệu máy bay, dầu, xăng Khoảng 3% thùng dầu thơ điển hình tinh chế thành LPG, có tới 40% thùng dầu chuển thành LPG Trên toàn giới, lọc dầu thô nguồn cung cấp khoảng 40% nguồn cung cấp LPG Page | GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn 2.3 Q TRÌNH SẢN XUẤT KHÍ LPG Về bản quy trình sản xuấ t LPG gờ m các bước sau: Làm khí: loại bỏ tạp chất phương pháp lắng, lọc Sau loại bỏ tạp chất, khí nguyên liệu lại chủ yếu hydrocarbon etan, propan, butan Tách khí: hỗn hợp khí nguyên liệu cần tách riêng khí để sử dụng pha trộn cho mục đích sử dụng khác Có thể dùng phương pháp tách khí phương pháp nén, hấp thụ, làm lạnh bậc, làm lạnh giãn nở khí…Qua hệ thống dây chuyền tách khí thu propan butan tương đối tinh khiết với nồ ng đô ̣ từ 96-98% Pha trộn: khí thu riêng biệt lại pha trộn theo tỷ lệ thể tích khác tùy theo yêu cầu Hiện thị trường Việt Nam có nhiều loại LPG khác hãng cung cấp với tỷ lệ propan: butan 30:70, 40:60, 50:50 Sau em xin sử dụng q trình sản xuất khí Nhà máy Hazira 2.3.1 Nguyên liệu sản xuất trình sản xuất LPG Nhà máy Hazira 2.3.1.1 Nguyên liệu đầu vào Khí (sweet gas) từ hệ thống GSU (Gas Sweetening Unit) : Khí khí tự nhiên có chứa khơng chứa hydro sunfua H2S khơng mong muốn độc tính ngồi việc ăn mòn tất kim loại sử dụng thiết bị xử lý, xử lý vận chuyển khí Việc khơng có H2S ăn mịn làm cho khí thân thiện với mơi trường hơn, ngồi chi phí sản xuất đường ống thiết bị kèm thấp chi phí lắp đặt bảo trì thấp Hệ thống GSU có mục tiêu loại bỏ khí H2S từ khí chua (Sour gas) để cung cấp khí cho người dùng nguyên liệu cho hệ thống sản xuất LPG Nước ngưng tụ (Condensate) từ hệ thống DPD (Dew Point Depression Unit) Khí khí khơ xử lý hệ thống DPD để làm giảm mực độ sương khí hydrocacbon đến nhiệt độ mức thấp Khí cấp làm lạnh thiết bị trao đổi nhiệt tiếp tục làm lạnh tới độ C thiết bị làm lạnh Nước ngưng tụ chứa hydrocacbon sau tách bơm đến nhà máy LPG Page | GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn 2.3.1.2 Q trình sản xuất khí LPG Nhà máy Hazira Hình 2-3 Quy trình sản xuất khí LPG nhà máy Hazira Mơ tả q trình sản xuất khí LPG: Hệ thống sản xuất khí LPG cơng ty Hazira có sản phẩm khí nạc HP (HP Lean Gas), khí nạc LP (LP Lean Gas) , LPG ARN Hệ thống có trình Q trình : Xử lí khí (Sweet Gas) cung cấp từ GSU Trong trình này, khí đưa đến phận xấy khô (Drying) trước đưa tới hệ thống làm lạnh (Chilling) Ở trình sinh sản phẩm Sản phẩm khí nạc HP làm lạnh đưa tới nơi dự trữ Sản phẩm thứ dòng chất lỏng chứa khí cần thiết q trình sản xuất khí LPG đưa tới tháp chung cất để kết hợp với dịng chất lỏng q trình Q trình 2: Xử lí dịng chất lỏng ngưng tụ (Sweet Condensate) từ DPD Trong q trình này, dịng chất lỏng ngưng tụ xấy khô đưa Page | 10 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chuyên Môn đến Tháp chưng cất Ở tháp chưng cất sử dụng hệ thống tách lọc khí để tách khí LPG ARN 2.3.2 Các chế độ q trình sản xuất khí LPG cơng ty Hazira 2.3.2.1 HP gas section Hình 2-4 HP GAS SECTION Mơ tả q trình sản xuất khí HP Gas Section: Khí cung cấp từ GSU với hàm lượng MMSCMD nhiệt độ 28 độ C sau qua thiết bị trao đổi nhiệt E122 chứa bồn chứa V101 Một phần khí làm lạnh ngưng tụ hoá lỏng cung cấp cho chế độ Liquid Section Phần lại đưa qua hệ thống sấy khơ khí (gas dryer) D101AB Khí sau sấy khô lọc X101A/B trước làm lạnh Cold Box tới nhiệt độ -30 độ C chứa V102 Một phần khí bồn V102 tách đưa qua Turbo-Expander làm giản nở đẳng hướng đến nhiệt độ -54 độ C lưu trữ bồn V-103 Các chất khí nặng C3+ bồn ngưng tụ thành dạng lỏng cung cấp tới chế độ Tháp chưng cất (LEF COLUMN) để sản xuất khí LPG Ngồi sản phẩm chế độ khí nạc HP (HP Lean Gas) sản xuất cách trích xuất phần khí cung cấp sau qua hệ thống COMP (compressor), khí nén lại đẳng hướng, nhiệt độ khí từ 28 độ C tăng Page | 11 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn lên 54 độ C, sau qua thiết bị làm lạnh lưu trữ bồn V-104 Khí nạc nén tuỳ theo yêu cầu sử dụng khách hàng 2.3.2.2 LIQUID SECTION Hình 2-5 LIQUID SECTION Mơ tả q trình sản xuất LIQUID SECTION Nước ngưng tụ cung cấp từ DPD làm lạnh thông qua E115 kết hợp với khí làm lạnh ngưng tụ thành dạng lỏng đưa vào dự trữ V115 Một phần hỗn hợp V115 đưa tới người sử dụng thơng qua phân phối, phần cịn lại lọc thông qua X102A/B X103 đưa tới hệ thống sấy dung dịch (LIQUID DRYER) Sau sấy dung dịch đưa tới tháp chưng cất (LEF COLUMN) để sản xuất khí LPG Page | 12 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn 2.3.2.3 LEF COLUMN LPG COLUMN Hình 2-6 LEF COLUMN LPG COLUMN Mơ tả q trình sản xuất LEF COLUMN LPG COLUMN Ba dung dịch cung cấp từ HP SECTION LIQUID SECTION lưu trự Tháp chưng cất (LEF COLUMN) Tháp chưng cất sử dụng hệ thống chưng cất (Condensate Fractionation Unit) để tách khí nạc LP (LP lean gas)bằng cách điểm cuối tháp có gắn hệ thống tạo nhiệt Khi dung dịch đưa vào tháp nằm đáy tháp, dung dịch trích xuất qua hệ thống tạo nhiệt để làm bay LP Lean Gas LP Lean Gas đưa lại vào tháp, dung dịch lại qua thành tách đưa đến tháp LPG (LPG COLUMN) Khí LP Lean Gas sau đưa trở lại tháp chưng cất (LEF COLUMN) ngưng tụ lưu trữ bồn V108 để cung cấp cho người sử dụng Dung dịch sau đưa vào tháp LPG làm nóng thơng qua E109 Khí LPG tách khỏi dung dịch đưa trở lại tháp LPG Một phần dung dịch không qua E109 phân tách tháp LPG làm lạnh để lưu trữ gọi khí NAPTHA Khí LPG sau đưa tháp LPG làm lạnh ngưng tự thành dạng lỏng lưu trữ bồn V109 Một phần khí LPG bồn V109 trích xuất để đưa tới tháp tách Propan, phần lại đưa tới người sử dụng Page | 13 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn 2.4 ỨNG DỤNG TỰ ĐỘNG HỐ 2.4.1 Điều khiển q trình Điều khiển trình tác động vào đối tượng công nghệ thông qua cấu chấp hành nhằm đảm bảo thông số công nghệ nằm giới hạn yêu cầu Hệ thống điều chỉnh tự động thiết bị, mà hoạt động phụ thuộc vào tác động bên ngồi Khi có thay đổi tác động từ bên ngoài, hệ thống điều chỉnh tự động đưa phản ứng thích hợp để trì thơng số điều chỉnh 2.4.2 Mục đích chức điều khiển q trình Nhiệm vụ điều khiển trình đảm bảo điều kiện vận hành an toàn, hiệu kinh tế cho q trình cơng nghiệp Tồn chức hệ thống điều khiển q trình phân loại xếp để phục vụ mục đích sau đây: Đảm bảo vận hành hệ thống ổn định, trơn tru Đảm bảo suất chất lượng sản phẩm Đảm bảo vận hành hệ thống an tồn Bảo vệ mơi trường Nâng cao hiệu kinh tế 2.4.3 Các thành phần hệ thống điều khiển trình Hình 2-7 Các thành phần hệ thống điều khiển q trình Page | 14 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chuyên Môn Thiết bị đo : Cung cấp tín hiệu tỉ lệ theo nghĩa với đại lượng đo Một thiết bị đo gồm thành phần cảm biến (sensor) thành phần chuyển đổi đo (transducer) Thiết bị điều khiển : thiết bị tự động thực chức điều khiển, thành phần cốt lõi hệ thống điều khiển công nghiệp Tuỳ theo dạng tín hiệu vào phương pháp thể luật điều khiển, thiết bị điều khiển xếp loại thiết bị điều khiển tương tự (analog controller), thiết bị điều khiển logic (logic controller), thiết bị điều khiển rời rạc (Digital controller) Thiết bị chấp hành : Một hệ thống/thiết bị chấp hành nhận tín hiệu từ điều khiển thực tác động can thiệp đến biến điều khiển Các thiết bị chấp hành tiêu biểu công nghiệp van điều khiển, động cơ, máy bơm, quạt gió 2.4.4 Cấu tạo hệ thống điều khiển trình Hình 2-8 Cấu tạo hệ thống điều khiển trình Các giá trị hệ thống điều khiển trình Reference Input (r(t)): tín hiệu vào giá trị mà q trình điều khiển cần đạt tới Đây giá trị mà người điều khiển mong muốn, giá trị q trình cơng nghệ hoạt động ổn định System Output(c(t)) : thơng số cần điều chỉnh, nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, tốc độ…Mục đích q trình điều khiển đưa giá trị c(t) giá trị r(t) thay đổi xung quanh giá trị r(t) System Input (u(t)) : tín hiệu điều khiển đưa tới thiết bị chấp hành để thực Tín hiệu phụ thuộc tín hiệu input r(t) tín hiệu hồi tiếp cht(t) Measured Ouput (cht(t)) : tín hiệu hồi tiếp tín hiệu output hệ thống mà thiết bị đo đo chuyển đổi với tỉ lệ đo tương ứng Error (e(t)) : tín hiệu sai số tín hiệu input (c(t)) tín hiệu hồi tiếp (cht(t)) để đưa vào điều khiển với mục đích tính tốn giá trị hợp lí cho hệ thống Page | 15 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chuyên Môn 2.4.5 Các điều khiển tiêu biểu 2.4.5.1 Bộ điều khiển dạng đóng mở (Digital On/Off) Đây dạng cổ điển nhất, nguyên lý hoạt động chúng đóng mở giá trị cht(t) vượt qua giá trị r(t) Khi xảy hai trường hợp u(t) = cht(t) > r(t) u(t) = 100 % cht(t) < r(t); Cũng thiết lập u(t) = 0% cht(t) < r(t) u(t) = 100% cht(t) > r(t) Điều khiển đóng mở không phổ biến thiếu có vai trị quan trọng, đặc biệt ứng dụng start up, shutdown, an toàn nhà máy 2.4.5.2 Bộ điều khiển dạng tuyến tính (P- only) Khác với dạng đóng mở, dạng tuyến tính bắt đầu giảm dao động biến điều khiển trình tác động nhiễu, OP dạng định nghĩa sau: u(t)=u+K p e(t) (1) u giá trị mà e(t) = 0, tức cht(t) r(t) Kp hệ số tuyến tính Từ phương trình (1) thấy giá trị e(t) u(t) u , Kp vô lớn Tuy nhiên Kp lớn vơ Kp q lớn dẫn đến dao động mạnh làm q trình hoạt động khơng bền vững Ưu điểm: Quá trình phản ứng với tác động biến nhiễu nhanh, nguyên lý hoạt động đơn giản Nhược điểm: Do trình hoạt động liên tục, ln có tác động biến nhiễu, nên u(t) u điều có nghĩa giá trị e(t) khác Khi tồn khoảng giá trị cht(t) e(t), gọi Steady State Error Page | 16 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn Dạng tuyến tính Chính nhược điểm mà tín hiệu điều khiển dạng tuyến tính phù hợp sai lệch cht(t) r(t) khơng quan trọng , sai lệch mức cho phép 2.4.5.3 Bộ điều khiển dạng tuyến tính tích phân PI ( Proportional Integral) Để cải thiện tính sai lệch dạng tuyến tính người ta đưa thêm vào phương trình số hạng tích phân, tăng khả khử nhiễu Khi u(t) xác định sau u(t)=u+K p e(t)+ Kp Ti e(t)dt Mặc dù thành phần tích phân làm cho giá trị e(t) đạt tới lại làm tăng tính dao động tín hiệu điều khiển, đồng thời làm chậm phản ứng trình điều khiển tới đối tượng điều khiển Ti gọi số thời gian tích phân (integral time) Ti có mối quan hệ tương hỗ với khả kích hoạt hàm tích phân Giảm Ti làm tăng thời gian phản ứng điều khiển trình, làm cho q trình trở lên khó bền vững, tăng Ti làm giảm khả kích hoạt hàm tích phân, giảm khả ảnh hưởng hàm tích phân tới u(t) Do phải chọn Ti cách phù hợp với loại biến điều khiển Đồng thời nên chọn lại giá trị Kp thấp trường hợp có thêm thành phần tích phân Dạng PI dạng tín hiệu điều khiển cơng nghệ hóa học vừa kết hợp tính hội tụ tới r(t) vừa có thời gian phản ứng đủ nhanh Page | 17 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn Dạng tuyến tính – tích phân 2.4.5.4 Bộ điều khiển dạng tuyến tính – tích phân- vi phân (Proportional Integral Derivative) Đây dạng đầy đủ phương trình u(t), phương trình có thêm thành phầ n vi phân : u(t)=u+K p e(t)+ Kp Ti e(t)dt+K pTd de(t) dt Td : số vi phân Thành phần vi phân thêm vào có tác dụng tăng tốc độ thay đổi e(t) để tiến tới 0, có nghĩa thời gian hội tụ trình điều khiển giảm Tuy nhiên dạng điều khiển không phù hợp với nguồn tín hiệu vào q nhiễu thành phần vi phân khơng có tác dụng với q trình Lúc dạng tín hiệu PI phù hợp Dạng tuyến tính – tích phân- vi phân Page | 18 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chuyên Môn 2.4.5.5 Lựa chọn thông số điều khiển cơng nghệ hóa học Việc lựa chọn số Kp, Ti, Td quan trọng, ba tham số điều khiển, định đến khả bền vững mơ hình, ảnh hưởng đến khả phản ứng hệ thống tác động nhiễu Trong cơng nghệ hóa học có số thơng số thường điều khiển là: điều khiển dòng (FIC), điều khiển áp suất (PIC), điều khiển mức chất lỏng (LIC) điều khiển nhiệt độ (TIC) Bảng 6.1 Giá trị số Kp, Ti, Td Biến điều khiển Kp Ti Td Nhiệt độ 1-10 (1) 2-10 (10) 0-5 (0) Áp suất 2-10 (2) 2-10 (2) sử dụng sử dụng sử dụng Mức chất lỏng (dạng PI) 2-10 (2) 1-10 (10) sử dụng Lưu lượng 0,1-0,65 (0,1) 0,05-0,25 (0,2) không sử dụng Mức chất lỏng (dạng P- only) ( ) giá trị hay sử dụng nhiều trường hợp Các tác động điều chỉnh chủ yếu tháp chưng thường chọn lưu lượng V lưu lượng hồi lưu N Các tác động nhiễu thuộc nhóm kiểm tra lưu lượng vào đĩa tiếp liệu F, nồng độ cấu tử dễ bay dịch vào, entanpi riêng phần cấp nhiệt, lưu lượng nước làm lạnh cấp vào thiết bị ngưng tụ nhiệt độ nước làm lạnh cấp vào thiết bị ngưng tụ nhóm tác động nhiễu khơng kiểm tra Nhóm gồm có nhiệt tổn thất vào mơi trường xung quanh, thay đổi hiệu suất đĩa, thiết bị truyền nhiệt thiết bị khác Tuy nhiên phần lớn trường hợp tác động nhiễu xuất khoảng thời gian dài, mà nghiên cứu chế độ không ổn định người ta thường bỏ qua Các tác động nhiễu thuộc nhóm kiểm tra được, tuỳ thuộc vào đối tượng cụ thể thể kiểu khác Đặc trưng số tác động nhiễu lưu lượng, nồng độ nhiệt độ dung dịch vào đĩa tiếp liệu vận tốc dòng tháp Page | 19 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn Các thơng số điều khiển chọn nhiệt độ, nồng độ pha nồng độ pha lỏng vùng kiểm tra, áp suất, nồng độ sản phẩm đỉnh đáy, lưu lượng sản phẩm đỉnh sản phẩm đáy, nhiệt độ sản phẩm đỉnh sản phẩm đáy, nhiệt độ nước làm lạnh sau thiết bị ngưng tụ, mức chất lỏng tháp 2.4.6 Ứng dụng tự động hoá tháp chưng cất (LEF COLUMN) Tháp chưng cất (LEF COLUMN) sử dụng hệ thống Condensate Fractionation Unit với mục đích tách khí LP Lean Gas khỏi hỗn hợp dung dịch khí LPG để đạt khí LPG có hiệu suất tốt Hình 2-9 Hệ thống Condensate Fractionation Unit Để đảm bảo hiệu suất thu hồi LPG cao, tháp chưng cất phải đảm bảo yêu cầu thiết kế cách chặt chẽ Ở tháp chưng cất cơng nghiệp dầu khí có hình dạng trụ đứng Vật liệu làm tháp thiết kế dựa độ ăn mòn nguyên liệu di chuyển bên tháp, áp suất , nhiệt độ làm việc, nhiệt độ môi trường Tuy nhiên, thông thường tháp chưng cấtđược làm thép Chiều cao tháp thiết kế dựa tổng số đĩa thực tế khoảng cách chúng Thường đường kính tháp nằm khoảng đến m chiều cao tháp dao động khoảng từ 15 – 38 m Bên tháp hệ thống đĩa (mâm), cịn có thêm cửa để quan sát vệ sinh tiến hành sửa chữa, lắp đặt Đường kính: chủ yếu phụ thuộc vào cơng suất tháp chưng cất, hay nói cách khác lưu lượng dòng dòng lỏng vào bên tháp Thông số đường Page | 20 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn kính tháp thiết kế phù hợp cho tháp làm việc khơng xảy tượng ngập lụt hay theo dòng lỏng lên đĩa Đĩa ( Tray): Là phần bên tháp chưng cất đặt nằm ngang để tạo điều kiện cho pha lên pha lỏng xuống bên tháp tiếp xúc với thời gian đủ lâu để trao đổi nguyên liệu xảy cách hoàn hảo Tùy vào yêu cầu sản phẩm chế độ công nghệ mà số đĩa tháp thay đổi cho phù hợp Trên đĩa bao gồm thành phần: Gò chảy tràn: vách ngăn có chiều cao cố định thấp gờ chắn ống hơi.Mục đích gờ chảy tràn giữ cho mực chất lỏng bên đĩa, tạo điều kiện cho pha lỏng pha tiếp xúc Ống chảy truyền: Tiết diện hình trịn, số ống phụ thuộc vào kích thước tháp lưu lượng lỏng Có thể bố trí ống nhiều hơn, hai bên hay đĩa,ổng chảy truyền phải kéo sát đến gần đĩa ( phải thấp gờ chảy tràn đĩa ) để giữ lớp chất lỏng ống, ngăn khơng cho pha qua Ngun lí hoạt động: Nguyên liệu dạng lỏng – đưa vào tháp trở xuống (để dòng lỏng có thời gian xuống vùng chưng tháp) Phần đĩa nhập liệu gọi vùng chưng, phần đĩa nhập liệu vùng cất Tại dòng lỏng chạy từ vùng chưng xuống đáy tháp Tại mức chất lỏng ln trì cung cấp nhiệt để bay hơi, bay lên giàu cấu tử dễ bay so với dòng lỏng Hơi sục vào phần lỏng đĩa phái Ở đó, lỏng thực trình trao đổi pha Kết tạo dòng giàu cấu tử dễ bay hơn, chất lỏng giàu cấu tử khó bay chảy xuống đáy tháp lại tiếp tục trao đổi nhiệt với dòng bay lên đĩa mà dòng lỏng xuống Cứ tiếp tục qua nhiều bậc, khỏi đỉnh tháp chưng cất chứa nhiều cấu tử dễ bay hơn.Phần lỏng giàu cấu tử khó bay theo dòng lỏng khỏi đáy tháp chưng cất Dòng lỏng phần đưa vào thiết bị tái đun sơi, đun sơi bay phần dẫn trở lại tháp với mục đích cung cấp nhiệt cho q trình đun sơi đáy tháp Dòng bay lên đỉnh tháp qua đĩa lên đỉnh tháp, sau hồi lưu phần bơm thùng chứa sản phẩm Page | 21 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chuyên Môn 2.4.7 Hệ thống SCADA công nghiệp 2.4.7.1 Khái niệm SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) hiểu hệ thống quản lý tự động hóa quy trình cơng nghiệp với chức điều khiển giám sát thu thập liệu Mục đích hệ thống SCADA kết nối đến hệ thống điều khiển công nghiệp để thu thập, giám sát, điều khiển lưu trữ xử lý liệu Để làm điều hệ thống SCADA phải có khả kết nối đến nhiều thiết bị, hệ thống thống nhằm đưa nhìn tổng quan hệ thống can thiệp sâu vào hệ thống cần thiết SCADA ứng dụng rộng rãi tất lĩnh vực bao gồm: Hệ thống quản lý sản xuất: sản xuất điện, thép, dệt may, dược phẩm, hóa chất… Hệ thống quan trắc từ xa: trạm bơm, xử lý nước thải… Hệ thống giám sát tòa nhà: nhiệt độ – độ ẩm, điều hịa khơng khí, chiếu sáng, điện tiêu thụ Hình 2-10 Hệ thống SCADA cơng nghiệp 2.4.7.2 Thành phần cấu tạo hệ thống SCADA Mọi hệ thống SCADA có cấp thành phần cấu tạo chính: Cơ cấu chấp hành: Bao gồm thiết bị đo lường cảm biến, chuyển đổi tín hiệu đo lường, truyền tín hiệu đo thiết bị chấp hành động cơ, biến tần, van điều khiển van Vai trị: Các thiết bị có nhiệm vụ đo đạc thông số trực tiếp điều khiển Page | 22 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chun Mơn Cấp điều khiển: Thiết bị trạm đầu xa RTU (Remote Terminal Unit) thiết bị điều khiển logic PLC + HMI Vai trị: nhận tín hiệu từ thiết bị đo lường lệnh từ trung tâm điều khiển để trực tiếp điều khiển cấu chấp hành Cấp giám sát thu thập liệu Bao gồm hệ thống máy chủ hình giao diện HMI Vai trò: giám sát hoạt động hệ thống, trực tiếp gửi lệnh điều khiển cho cấp điều khiển thu thập liệu từ hệ thống 2.4.7.3 Lợi ích sử dụng hệ thống SCADA Hệ thống SCADA ứng dụng nhiều ngành công nghiệp đại lượng, thực phẩm, dầu khí, vận tải, xử lý nước rác thải, v.v với nhiều ưu bật như: Cải tiến quy trình hoạt động: thơng qua việc thu thập, lưu trữ phân tích liệu, nhà quản lý có sở để cải thiện quy trình tốt với chi phí thấp mà lại hiệu Nâng cao suất: nhờ q trình phân tích quy trình sản xuất, nhà quản lý dùng thông tin để nâng cao suất sản xuất Cải thiện chất lượng sản phẩm: thơng qua việc phân tích hoạt động, xử lý tình kịp thời, nhà quản lý tìm cách hạn chế, ngăn chặn sai sót, giảm lượng sản phẩm lỗi hỏng trình sản xuất Giảm thời gian chi phí vận hành, bảo trì: giảm thiểu nhân giám sát, phát kịp thời cố hỏng hóc giúp doanh nghiệp chủ động phương án giảm chi phí bảo trì Tăng tính an toàn: hệ thống SCADA thay người giám sát, điều khiển máy móc khu vực nguy hiểm, độc hại, đồng thời hạn chế cố q trình vận hành Bảo tồn vốn đầu tư: chủ doanh nghiệp ln cân nhắc tốn chi phí – lợi ích xem xét đầu tư nâng cấp hệ thống để đảm bảo tính hoạt động lâu dài, hiệu Một hệ thống SCADA thiết kế mở cho phép chủ đầu tư chỉnh sửa, thay đổi tùy theo quy mơ sản xuất, nhờ giúp loại bỏ tính thời, tiếp tục đầu tư nâng cấp với chi phí thấp nhiều Page | 23 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chuyên Môn 2.4.7.4 Hệ thống SCADA điều khiển giám sát sản xuất khí gas Hình 2-11 Hệ thống SCADA nhà máy Hazira Trong nhà máy dầu khí việc hiệu chỉnh điều khiển q trình hoạt động loại động – van phân bổ rộng khắp khu vực khai thác Cho nên việc sử dụng hệ thống scada việc tắt bật loại động – máy bơm loại van điều khiển khí nén – tuyến tính giám sát tốc độ dịng chảy lưu lượng dầu khí – nhiệt độ – áp suất lượng dầu khí nhà máy điều cần thiết Cơ chế thu thập liệu: Trong hệ SCADA, trình thu thập liệu thực trước tiên q trình RTU qt thơng tin có từ thiết bị chấp hành nối với chúng Thời gian để thực thi nhiệm vụ gọi thời gian quét bên Các máy chủ quét RTU (với tốc độ chậm hơn) để thu thập liệu từ RTU Để điều khiển, máy chủ gửi tín hiệu yêu cầu xuống RTU, từ cho phép RTU gửi tín hiệu điều khiển trực tiếp xuống thiết bị chấp hành thực thi nhiệm vụ Page | 24 GVHD: Nguyễn Thị Chính Báo Cáo Thực Tập Chuyên Môn TỔNG KẾT Tự động hố q trình mang lại nhiều lợi ích đáng kể, hạn chế lao động chân tay tăng suất đáng kể Cảm ơn Nguyễn Thị Chính giúp đỡ em q trình hồn thành báo cáo thực tập chuyên môn Do thời gian hạn chế đồng thời không tiếp xúc với thiết bị nên báo cáo không tránh sai sót Em mong nhận bảo, giúp đỡ thầy cô Page | 25 ... 2.3.1.2 Q trình sản xuất khí LPG Nhà máy Hazira Hình 2-3 Quy trình sản xuất khí LPG nhà máy Hazira Mơ tả q trình sản xuất khí LPG: Hệ thống sản xuất khí LPG cơng ty Hazira có sản phẩm khí nạc... 2.2.2 Lịch sử khí LPG 2.2.3 Đặc tính khí LPG: 2.2.4 Nguồn gốc 2.3 QUÁ TRÌNH SẢN XUẤT KHÍ LPG 2.3.1 Nguyên liệu sản xuất trình sản xuất LPG Nhà máy Hazira... tách lọc khí để tách khí LPG ARN 2.3.2 Các chế độ trình sản xuất khí LPG cơng ty Hazira 2.3.2.1 HP gas section Hình 2-4 HP GAS SECTION Mơ tả q trình sản xuất khí HP Gas Section: Khí cung
