Verifikace modelu VT přehříváků na základě provozních měření

Transkript

1 Verifikace modelu VT přehříváků na základě provozních měření Jan Čejka TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií Tento materiál vznikl v rámci projektu ESF CZ.1.07/2.2.00/ , který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

2 Zadání Seznamte se s existujícími nelineárními simulačními modely VT přehříváků. Analyzujte dodaná provozní data. Z provozních dat zjistěte závislosti a vazby mezi měřenými výstupními veličinami a měřenou výstupní teplotou, případně dalšími veličinami. Pokuste se pomocí vhodně zvoleného modelu kvantifikovat vliv neměřeného tepelného toku. Zhodnoťte dosažené výsledky a využitelnost provozních dat.

3 Nelineární model vysokotlakého přehřívání páry v průtočném kotli Vznik matematicko-fyzikální analýzou popisuje koloběh vody a páry v průtočném kotli Vlastnosti předpokládá znalost dodaného tepelného příkonu popisuje nelineární soustavu v celém pracovním rozsahu

4 Měření reálného provozu průtočného kotle Měřené veličiny teplota, průtok, tlak, velikost akčního zásahu ventilu elektrický výkon turbíny Obr: Vysokotlaká část průtočného kotle za bifluxem Vlastnosti měření neobsahuje dodaný tepelný příkon průtok je měřen pouze na výstupu ze soustavy

5 Výpočet průtoku páry ve významných bodech

6 Stanovení dodaného tepelného příkonu Základní struktura zpětnovazebního zapojení určeného ke stanovení dodaného tepelného příkonu

7 Verifikace modelu VT přehříváků Simulační schéma vysokotlaké části průtočného kotle za bifluxem s řídicím systémem

8 Rozdělení měření na patnáct úseků A až O znázorněné na průběhu žádaného výkonu

9 Porovnání modelu a měření v úseku B (výstupní přehřívák)

10 Tepelný příkon do výměníku šoty I, šoty II a výstupního přehříváku v úseku B Jan Čejka: Verifikace modelu VT přehříváků na základě provozních měření

11 Chyba modelu šoty I, šoty II a výstupního přehříváku v úseku B

12 Kvantitativní ukazatele J [ C 2 ] Q str [MW] T str [ C] E str [ C] E max [ C] E min [ C] E var [ C 2 ] E std [ C] Šoty I 5,36E+05 9, ,055-1,105 13,613 2,10E-04 18,896 4,347 Šoty II 5,50E+05 9, ,107-1,716 13,960 9,64E-05 17,711 4,208 Výstupní přehřívák 4,90E+05 29, ,753-1,541 14,417 2,36E-04 16,008 4,001 Kvantitativní vyjádření rozdílu mezi modelem a měřením v úseku B J Q str [MW] T str [ C] E str [ C] E max [ C] E min [ C] E var [ C] E std [ C] Max 7,90E+05 30,27 577,89-0,11 23,82 8,42E-04 32,98 5,74 Min 4,23E+04 20,03 575,94-3,06 6,71 5,58E-06 1,61 1,27 Maximální a minimální hodnoty rozdílu mezi modelem a měřením výstupního přehříváku U výměníku šoty I je nejhorší možná chyba 4,44 % U výměníku šoty II je nejhorší možná chyba 3,99 % U výstupního přehříváku je nejhorší možná chyba 4,14 %

13 Identifikace Identifikace nelineární regulované soustavy přehřívání páry na základě provozního měření Problém identifikace v uzavřené smyčce přímá identifikace bez přídavného signálu pro konstantní úsek výkonové hladiny podmínky kladené na regulátor podmínky kladené na poruchu Lineární modely - ARX, ARMAX, BJ, OE, IV4 Nelineární modely NARX, Hammerstein Rekurzivní modely RARX

14 Výsledky identifikace Best fit [%] Lineární stochastické modely úsek měření L úsek měření H ARX 46,44 37,12 ARMAX 40,46 31,69 BJ 30,89 30,37 OE 34,83 31,71 IV4 35,31 31,05 Nelineární stochastické modely úsek měření L úsek měření H NARX 27,81-160,8 Hammerstein 31,04 17,32 Rekurzivní stochastické modely úsek měření L úsek měření H Rekurzivní ARX 99,82 99,93

15 Děkuji za pozornost

16 Můžete podrobněji popsat princip a konkrétní nastavení rekurzivní identifikační metody modelem ARX? V jaké formě je pak model? Dala by se tato metoda využít pro online identifikaci za provozu? Přenos: Diferenční rovnice: Vektor chyb v čase k: Metoda nejmenších čtverců: Metoda nejmenších čtverců s exponenciálním zapomínáním: Nastavení: Koeficient exponenciálního zapomínání φ = 0.98 Perioda vzorkování 1 s

17 Rekurzivní model ARX v úseku měření H

18 Je možné na základě Vašich výpočtů konstatovat, že tepelný příkon do jednotlivých výměníků je funkcí aktuálniho elektrického výkonu? Jak by bylo možné tuto závislost najít? Porovnání generovaného tepelného příkonu do výstupního přehříváku s žádanou hodnotou elektrického výkonu

19 Vámi nalezený tepelný příkon (např. obr na str. 33) výrazně kolísá a obsahuje velké množství špiček. Je to kolísání možné i v reálu? Čím může být způsobeno? Obr : Dodaný tepelný příkon do výměníků šoty I, šoty II a výstupního přehříváku v úseku A

20 Z jakého důvodu mají nelineární stochastické modely NARX a Hammerstein tak špatné identifikační vlastnosti oproti ostatním? Model Hammerstein a NARX v úseku L, výkonová hladina 200 MW