Gőzkazán fuzzy logikai vezérlése

Gőzkazán fuzzy logikai vezérléseGőzkazán fuzzy logikai vezérlése

Készítette: Ormos László

Gőzkazánok technológiai folyamatainak Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányításairányítása

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.

Gőzkazánok technológiai folyamatainak Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányításairányítása

A gőzkazán rendszertechnikai felépítése és szabályozott paraméterei

Gőz generátor

Befúvatás és elszívás

mfa

mfo

mfa

mfg

Dob vízszint szabályozás

mfw

mfw

mst1

mst1(pst1, Tst1)

Boiler

Vfl

mst2(pst2, Tst2)Hőmérséklet szabályozás

minj

Gőzkazánok technológiai folyamatainak Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányításairányítása

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 elvealapján, így állandó nyomáson a sűrűség változásajól követhető.

A P-V-T felület azon pontok halmaza, amely egy adott hőmérsékleten megadja az adott nyomáshoz tartazó közeg sűrűségét.

Gőzkazánok technológiai folyamatainak Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányításairányítása

Thom katasztrófa-tétele érvényes a Van der Waals féle állapotegyenletekre is.

T

(Ti)

Water

Steam P(Pc, Tc)

pi=const.

(Tj)

(Tn)

pj=const.pn=const.

C

P

Bifurkációs zóna

A víz-gőz keverék hőmérséklettől függő összetételét jól fejezi ki a tagsági függvény.

• ha (P,T) a bifurkációs zónán belül van, akkor a közeg forró víz és gőz keveréke; • ha (P,T) a bifurkációs zónán kívül van, és T kisebb, mint Tc akkor a közeg forró víz.

Gőzkazánok technológiai folyamatainak Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányításairányítása

A gőztermelés technológiája fuzzy logikai irányításának szabályai a következők:

T

(Ti)

Water

Steam P(Pc, Tc)

pi=const.

(Tj)

(Tn)

pj=const.pn=const.

C

P

• ha (P,T) a bifurkációs zónán kívül van, és T nagyobb,

mint Tc akkor a közeg telítetlen gőz;

Gőzkazánok technológiai folyamatainak Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányításairányítása Figyelembe véve Maxwell területegyenlőségi (kiegyenítési)

szabályát, amikor a nyomást állandónak tekintjük, a gőztermelés irányítási rendszerének szabályai egyszerűsödnek:

• ha T nagyobb, mint Tc akkor a közeg telítetlen gőz; • haT a bifurkációs zónán belül van, akkor a közeg

forró víz és telített gőz keveréke; • ha T kisebb, mint Tc akkor a közeg forró víz.

T

(Ti)

Water

Steam P(Pc, Tc)

pi=const.

(Tj)

(Tn)

pj=const.pn=const.

C

P

Gőzkazánok technológiai folyamatainak Gőzkazánok technológiai folyamatainak irányításairányítása

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=a1 AND x2= a2 AND … AND xn= an THEN z=xnf(x1, x2,…, xn; a1, a2,…,

an)

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításában

Az irányítástechnikai rendszer felépítése a következő:

h

pfw

uszelep Tápvíz mennyiség szabályozása

pfo

nfa

Füstgáz elszívás szabályozásanfe

pst2

pst2

Tüzelőanyag mennyiség szabályozás

uszelep

Friss levegő mennyiség szabályozásnfa

Terhelés elosztás változtatás kérésurq

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításában

A dob vízszintjének szabályozásaA 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.

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításában

A dob vízszintjének szabályozása

Tagsági függvény a vízszint szabályozáshoz

A vízszint

A szint változás sebessége(terhelés függő)

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításábanA 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.

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításában

A tüzeléstechnikai rendszer részei:

A tüzeléstechnikai rendszer szabályozása

befúvató ventillátor – táplevegő mennyiségének szabályozása,

füstgáz elszívó ventillátor – füstgáz elszívás és a tűztér nyomásának szabályozása.

égőfej(ek) tüzelőanyag mennyiségének szabályozása,

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításábanA 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.

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításábanA tüzeléstechnikai rendszer szabályozása

A tüzeléstechnikai rendszerre érvényes tagsági függvények :

A kibocsátott gőz nyomása

A gőzterhelés

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításábanA 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.

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 Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításábanA 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.

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításábanA 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.

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításábanA 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.

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításábanA tüzeléstechnikai rendszer szabályozása

A tűztér nyomásának szabályozása:

A tűztér nyomása

A befúvató ventilátor fordulatszáma

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításában

A tüzeléstechnikai rendszer szabályozásaA 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.

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításában

A kibocsátott gőz hőmérsékletének szabályozása

A telített gőz hőmérséklete a kimeneti túlhevítő előtt

A gőzterhelés

A gőz hőmérséklete a mindenkori gőzterheléstől függ.

Fuzzy logika a gőztermelés technológiai Fuzzy logika a gőztermelés technológiai rendszerének irányításábanrendszerének irányításábanA 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.

VégeVége