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.


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


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.


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.


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


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


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.


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.


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.


A tüzeléstechnikai rendszerre érvényes tagsági függvények :

A kibocsátott gőz nyomása

A gőzterhelés


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.


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.


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.


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.


A tűztér nyomásának szabályozása:

A tűztér nyomása

A befúvató ventilátor fordulatszáma


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.


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

Documents

Gőzkazán fuzzy logikai vezérlése