Verifikace modelu VT přehříváků na základě provozních měření

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.1.07/2.2.00/07.0247 Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření, který je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem ČR

Jan Čejka: Verifikace modelu VT přehříváků na základě provozních měření Reflexe požadavků průmyslu na výuku v oblasti automatického řízení a měření

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 kvantifikovat vliv neměřeného tepelného toku.



Zhodnoťte dosažené výsledky a využitelnost provozních dat.

modelu


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


Měření reálného provozu průtočného kotle

Obr: Vysokotlaká část průtočného kotle za bifluxem

Měřené veličiny  teplota, průtok, tlak,  velikost akčního zásahu ventilu  elektrický výkon turbíny

Vlastnosti  měření neobsahuje dodaný tepelný příkon  průtok je měřen pouze na výstupu ze soustavy


Výpočet průtoku páry ve významných bodech


Stanovení dodaného tepelného příkonu

Základní struktura zpětnovazebního zapojení určeného ke stanovení dodaného tepelného příkonu


Verifikace modelu VT přehříváků

Simulační schéma vysokotlaké části průtočného kotle za bifluxem s řídicím systémem


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


Porovnání modelu a měření v úseku B (výstupní přehřívák)


Tepelný příkon do výměníku šoty I, šoty II a výstupního přehříváku v úseku B


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


Kvantitativní ukazatele J [°C2]

Qstr [MW]

Tstr [°C]

Estr [°C] Emax [°C] Emin [°C] Evar [°C2] Estd [°C]

Šoty I

5,36E+05

9,177

450,055

-1,105

13,613

2,10E-04

18,896

4,347

Šoty II

5,50E+05

9,515

488,107

-1,716

13,960

9,64E-05

17,711

4,208

Výstupní přehřívák

4,90E+05

29,519

577,753

-1,541

14,417

2,36E-04

16,008

4,001

Kvantitativní vyjádření rozdílu mezi modelem a měřením v úseku B

J

Qstr [MW]

Tstr [°C]

Estr [°C]

Emax [°C]

Emin [°C]

Evar [°C]

Estd [°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 %


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


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

úsek měření L

úsek měření H

NARX

27,81

-160,8

Hammerstein

31,04

17,32

úsek měření L

úsek měření H

99,82

99,93

Nelineární stochastické modely

Rekurzivní stochastické modely Rekurzivní ARX


Děkuji za pozornost


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


Rekurzivní model ARX v úseku měření H


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


Vámi nalezený tepelný příkon (např. obr. 3.15 na str. 33) výrazně kolísá a obsahuje velké množství špiček. Je to kolísání možné i v reálu? Čím může být způsobeno?

Obr. 3. 15: Dodaný tepelný příkon do výměníků šoty I, šoty II a výstupního přehříváku v úseku A


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

Verifikace modelu VT přehříváků na základě provozních měření

Recommend Documents