การหาเอกลักษณ์และการควบคุมอุณหภูมิของกระบวนการสร้างลมร้อนจากหัวเผาชีวมวล (IDENTIFICATION AND TEMPERATURE CONTROL OF HOT AIR GENERATION PROCESS FROM BIOMASS BURNER)
Abstract
การสร้างลมร้อนจากหัวเผาชีวมวลถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย เนื่องจากเป็นการใช้พลังงานทดแทน ช่วยขจัดปัญหาเศษวัสดุเหลือใช้ทางการเกษตร และลดปัญหาสิ่งแวดล้อม อุณหภูมิของลมร้อนที่ได้ถือเป็นตัวแปรที่สำคัญในการบ่งบอกถึงเสถียรภาพและประสิทธิภาพของหัวเผาชีวมวล ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงนำเสนอการหาเอกลักษณ์และการควบคุมอุณหภูมิของกระบวนการสร้างลมร้อนจากหัวเผาชีวมวล โดยเอกลักษณ์ของกระบวนการจะเขียนเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ในรูปสมการเชิงอนุพันธ์อันดับหนึ่ง และใช้ตัวควบคุมแบบ พี ไอ เพื่อควบคุมอุณหภูมิของลมร้อนให้เป็นไปตามที่ต้องการ จากผลการทดลองพบว่า แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นสามารถจำลองผลการตอบสนองของระบบได้ดี และตัวควบคุมแบบ พี ไอ สามารถควบคุมอุณหภูมิของลมร้อนให้เป็นไปตามที่ต้องการโดยมีค่ารากที่สองของค่าความผิดพลาดกำลังสองเฉลี่ยเท่ากับ 2.23oC คำสำคัญ: หัวเผาชีวมวล กระบวนการสร้างลมร้อน การควบคุมอุณหภูมิลมร้อน The hot air generation from biomass burner is widely used, since it is a renewable, eliminate agricultural wastes and reduce environmental problems. The temperature of hot air is an important parameter in determining the stability and efficiency of the biomass burner. Therefore, this research presents the identification and temperature control of the hot air generation process from biomass burner. The identification of process is written as a mathematical model of first order differential equations. A PI controller is using to control the temperature of the hot air to meet the requirements. The experimental results shown that the developed mathematical model was able to simulate the system response as well. The PI controller can control the hot air temperature as needed with the average root mean square error of 2.23oC Keywords: Biomass burner, Hot air generation, Hot air temperature controlDownloads
References
Caputo, A. C., Palumbo, M., Pelagagge, P. M., and Scacchia, F. (2005, January). Economics of biomass energy utilization in combustion and gasification plants: effect of logistic variable. Biomass and Bioenergy, 28(1), 35-51.
Yang, Y. B., Sharifi, V. N., and Swithenbank, J. (2004, August). Effect of air flow rate and fuel moisture on the burning behaviours of biomass and simulated municipal solid wastes in packed beds. Fuel, 83(11-12), 1553-1562.
Babu, B. V., and Sheth, P. N. (2004). Modeling and simulation of downdraft biomass gasifier. In Proceedings of International Symposium & 57th Annual Session of IIChE in association with AIChE (CHEMCON-2004). pp. 170-176. Mumbai.
Chum, H. L., and Overend, R. P. (2001, June). Biomass and renewable fuels. Fuel Processing Technology, 71(1-3), 187-195.
Schuster, G., Loffler, G., Weigl, K., and Hofbauer, H. (2001, March). Biomass steam gasification – an extensive parametric modeling study. Bioresource Technology, 77(1), 71-79.
García-Bacaicoa, P., Serrano, S., Berrueco, C., and Ceamanos, J. (2004). Study on the gasification of sewage sludge for power production in a dual fueled engine. In The 2nd World Conf. and Technology Exhibition on Biomass for Energy, Industry and Climate Protection. Roma.
Altafini, C. R., Wander, P. R., and Barreto, R. M. (2003, October). Prediction of the working parameters of a wood waste gasifier through an equilibrium model. Energy Conversion and Management, 44(17), 2763-2777.
Baratieri, M., Baggio, P., Fiori, L., and Grigiante, M. (2008, October). Biomass as an energy source: Thermodynamic constraints on the performance of the conversion process. Bioresource Technology, 99(15), 7063-7073.
Sharma, A. K. (2011, February). Modeling and simulation of a downdraft biomass gasifier 1. Model development and validation. Energy Conversion and Management, 52(2), 1386-1396.
Baruah, D., and Baruah, D. C. (2014, November). Modeling of biomass gasification: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 39, 806-815.
Vijay Daniel P., and Sanjeevi Gandhi A. (2017). Design for Modeling and Control of Temperature Process in Downdraft Gasifier System: Simulation Studies. International Journal of Pure and Applied Mathematics, 117(10), 13-17.
Vijay Daniel P., and Sanjeevi Gandhi A. (2017). Design of Mathematical Modelling and Control of Downdraft Biomass Gasifier. International Journal of Control and Automation, 10(11), 175-184.
Sagüés, C., García-Bacaicoa, P., and Serrano, S. (2007, March). Automatic control of biomass gasifiers using fuzzy inference system. Bioresource Technology, 98(4), 845-855.
Prempain, E., Postlethwaite, I., and Sun, X. D. (2000). Robust control of the gasifier using a mixed sensitivity H1 approach. Journal of Systems and Control Engineering, 214(6), 415-427.
Pimparat, T., Tumruangsri, P., and Sandod, S. (2017). Development of Agricultural Residue Biomass Pellet Burner. Engineering Project Report, B.Eng. (Mechanical Engineering). Nakornnayok. Faculty of Engineering, Srinakharinwirot University.
Ramachandran, R. Lakshminarayanan, S., and Rangaiah, G. P. (2005). Process identification using open-loop and closed-loop step responses. Journal of The Institution of Engineers, 6(45), 1-13.
Ziegler, J. G., and Nichols, N.B. (1942). Optimum setting for automatic controllers. Trans. ASME, 64, 759-768.
Arisariyawong., S. (2005, September). PID Controller Tuning with Unknown Mathematical Model. Industrial Technology Review Magazine, 11(142), 92-95.
Downloads
Published
How to Cite
Issue
Section
License
Copyright (c) 2022 วารสารมหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ (สาขาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี)
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
