Gőzkazán fuzzy logikai vezérlése

1. Gőzkazán fuzzy logikai vezérlése Készítette: Ormos László

2. Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányítása A gőztermelés technológiája hierarchikus folyamatok sorozata. A gőzkazán technológiai rendszere irányítástechnikai szempontból két részre bontható, melyek • a dob vízszintjének szabályozó rendszere, • a tüzeléstechnikai berendezések szabályozó rendszere, • a gőz hőmérsékletének szabályozó rendszere.

3. Gőz generátor  mst1(pst1, Tst1)  mfw Dob vízszint szabályozás  mfw  mst1  Vfl Boiler Hőmérséklet szabályozás  mst2(pst2, Tst2)  minj  mfa  mfg  mfa Befúvatás és elszívás  mfo Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányítása A gőzkazán rendszertechnikai felépítése és szabályozott paraméterei

4. Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányítása A gőzfejlesztés folyamatát a Van der Waals-féle P-V-T diagram írja le. Maxwell törvénye szerint adott hőmérsékleten a P-V görbe kiegyenlíthető a területegyenlőség elve alapján, így állandó nyomáson a sűrűség változása jól követhető. A P-V-T felület azon pontok halmaza, amely egy adott hőmérsékleten megadja az adott nyomáshoz tartazó közeg sűrűségét.

5. Water Steam P (Tn) P(Pc, Tc) (Tj) (Ti) C pn=const. pj=const. pi=const. T Bifurkációs zóna Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányítása Thom katasztrófa-tétele érvényes a Van der Waals féle állapotegyenletekre is. A víz-gőz keverék hőmérséklettől függő összetételét jól fejezi ki a m(T)tagsági függvény.

6. Water Steam P (Tn) P(Pc, Tc) (Tj) (Ti) C pn=const. pj=const. pi=const. T Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányítása A gőztermelés technológiája fuzzy logikai irányításának szabályai a következők: • ha(P,T) a bifurkációs zónán kívül van, ésTnagyobb, • mint Tc akkor a közeg telítetlen gőz; • ha(P,T) a bifurkációs zónán belül van, akkor a közeg • forró víz és gőz keveréke; • ha(P,T) a bifurkációs zónán kívül van, ésTkisebb, • mint Tc akkor a közeg forró víz.

7. Water Steam P (Tn) P(Pc, Tc) (Tj) (Ti) C pn=const. pj=const. pi=const. T Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányítása Figyelembe véve Maxwell területegyenlőségi (kiegyenítési) szabályát, amikor a nyomást állandónak tekintjük, a gőztermelés irányítási rendszerének szabályai egyszerűsödnek: • haTnagyobb, mint Tc akkor a közeg telítetlen gőz; • haT a bifurkációs zónán belül van, akkor a közeg • forró víz és telített gőz keveréke; • haTkisebb, mint Tc akkor a közeg forró víz.

8. Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányítása Az előbbiek alapján a gőzkazánok technológiai folyamatait fuzzy logikai rendszer irányíthatja. Az alkalmazott fuzzy logika a Takagi és Sugeno által kidolgozott Sugeno-szabály szerint működik: IF x1=a1AND x2= a2AND … AND xn= an THEN z=m(xn) f(x1, x2,…, xn; a1, a2,…, an)

9. h pfw uszelep Tápvíz mennyiség szabályozása nfa Friss levegő mennyiség szabályozás uszelep Tüzelőanyag mennyiség szabályozás pst2 pst2 urq Terhelés elosztás változtatás kérés nfe Füstgáz elszívás szabályozása pfo nfa Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában Az irányítástechnikai rendszer felépítése a következő:

10. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A dob vízszintjének szabályozása A dobban lévő tápvíz mennyisége - a folyadékszint magassága, - a mindenkori gőzterhelés függvénye. A dobban uralkodó nyomás állandó, ha a gőzterhelés nem változik. A gőzterhelés változása esetén a víz szintje is változik: minél gyorsabb a terhelés változása, annál gyorsabban változik a víz szintje. Megjegyzés: ha a terhelés változása nagy mértékű, akkor a víz szintje ugrásszerűen megnőhet a dob belső nyomásának csökkenése miatt.

11. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A dob vízszintjének szabályozása Tagsági függvény a vízszint szabályozáshoz A vízszint A szint változás sebessége (terhelés függő)

12. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A dob vízszintjének szabályozása A szabályozási tartomány Ha a vízszint meghaladja a felső határértéket vagy az alsó határérték alá süllyed, akkor a tápvíz szelep gyorsan záródik. Ha a szintváltozás sebessége pozitív, vagyis nő a szintmagasság, akkor a tápvíz szelep lassan záródik. Ha a szintváltozás sebessége negatív, vagyis csökken a szintmagasság, akkor a tápvíz szelep lassan nyit.

13. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A tüzeléstechnikai rendszer szabályozása A tüzeléstechnikai rendszer részei: égőfej(ek)- tüzelőanyag mennyiségének szabályozása, befúvató ventillátor – táplevegő mennyiségének szabályozása, füstgáz elszívó ventillátor – füstgáz elszívás és a tűztér nyomásának szabályozása.

14. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A tüzeléstechnikai rendszer szabályozása A tüzeléstechnikai rendszer beállítási paramétereit a kibocsátott gőz nyomása, hőmérséklete és a gőzterhelés nagysága határozza meg. A gőzterhelés mértékének változása hatást gyakorol a gőz többi paraméterére.

15. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A tüzeléstechnikai rendszer szabályozása A tüzeléstechnikai rendszerre érvényes tagsági függvények : A kibocsátott gőz nyomása A gőzterhelés

16. Ha a gőzterhelés a technikai minimum alá csökken, akkor a hőenergia termelést le kell állítani, a tüzelőanyag szelepeket el kell zárni. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A tüzeléstechnikai rendszer szabályozása A tüzelőanyag mennyiség szabályozása: Az elégetett tüzelőanyag mennyisége határozza meg a termelt gőz által tárolt hőenergiát. A felhasznált tüzelőanyag mennyiségét a kibocsátott gőz nyomása és mennyisége határozza meg.

17. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A tüzeléstechnikai rendszer szabályozása A levegő mennyiség szabályozása: A befúvatott levegő mennyiségét a légfelesleg tényező és az elégetett tüzelőanyag mennyisége határozza meg. A befúvatott levegő mennyisége hatással van a tűztérben uralkodó nyomás nagyságára és a keletkező füstgáz mennyiségére.

18. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A tüzeléstechnikai rendszer szabályozása Terhelés megosztás kérés: A szélsőséges terhelési viszonyok miatt szükség van a terhelés nagyságának és a terhelés kazánok közötti megoszlásának figyelésére. Az egyes kazánok terhelését a kazánok névleges terhelésének arányában célszerű beállítani. Ha egy kazán terhelése a technikai minimum alá csökken, akkor a kazánt le kell állítani.

19. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A tüzeléstechnikai rendszer szabályozása A tűztér nyomásának szabályozása: A tűztérben uralkodó nyomás a befúvatott friss levegő és a keletkezett füstgáz mennyiségétől függ. A tűztér nyomását a légbefúvó ventilátor és a füstgáz elszívó ventilátor fordulatszámának változtatásával lehet beállítani a kívánt értékre. Mivel a befúvatott levegő mennyisége arányos az elégetett tüzelőanyag mennyiségével, a légbefúvó ventilátor fordulatszámát eszerint kell beállítani, ezért a tűztér nyomását a füstgáz elszívó ventilátor fordulatszámának változtatásával lehet szabályozni.

20. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A tüzeléstechnikai rendszer szabályozása A tűztér nyomásának szabályozása: A tűztér nyomása A befúvató ventilátor fordulatszáma

21. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A tüzeléstechnikai rendszer szabályozása A füstgáz elszívó ventilátor fordulatszámának szabályozása: A füstgáz elszívó ventilátor fordulatszámának szabályozásával lehet beállítani a kívánt nyomást a tűztérben. A mért nyomás alapján kell az elszívó ventilátor fordulatszámát módosítani, hogy a nyomás optimális értéket vegyen fel.

22. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A kibocsátott gőz hőmérsékletének szabályozása A gőz hőmérséklete a mindenkori gőzterheléstől függ. A telített gőz hőmérséklete a kimeneti túlhevítő előtt A gőzterhelés

23. Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításában A kibocsátott gőz hőmérsékletének szabályozása A túlhevített száraz gőz hőmérsékletét víz befecskendezésével szabályozzák. A befecskendezett víz mennyisége a száraz gőz hőmérsékletétől és a gőzterheléstől függ. A kibocsátott gőz hőmérsékletét a kimeneti túlhevítőben állítják be.

24. Vége