DE10160412A1 - Optimisation control of a thermodynamic process using state comparison and a process model - Google Patents

Optimisation control of a thermodynamic process using state comparison and a process model

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Abstract

The state of a thermodynamic system eg a combustion process is measured and is then compared with optimisation targets and thresults used to s adjust the operation. This uses a model of the system to which the actions are applied to predict the effect of the actions.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Verbrennungsprozesses mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1 und eine Vorrichtung hierzu mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 4. The invention relates to a method for monitoring a combustion process the features of the preamble of claim 1 and a device for this with the Features of the preamble of claim 4.

Bei einem bekannten Verfahren mit einer bekannten Vorrichtung dieser Art, welches bei Müllverbrennungsöfen eingesetzt wird, wird der Verbrennungsvorgang laufend durch verschiedene Sensoren überwacht. Zusätzlich wird in regelmäßigen Abständen dem Ofen eine Probe entnommen, welche zusätzliche Informationen liefert. In a known method with a known device of this type, which at Incinerators are used, the incineration process is ongoing various sensors monitored. In addition, the oven is at regular intervals taken a sample which provides additional information.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 und durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 4 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche. The present invention has for its object a method and a To improve the device of the type mentioned. This task is accomplished through a process with the features of claim 1 and by a device with the features of claim 4 solved. Further advantageous embodiments are the subject of Dependent claims.

Dadurch, daß der Rechner den Zeitpunkt zur Betätigung der Probenentnahmevorrichtung festlegt, werden zum einem die Ressourcen geschont, da nur die benötigte Anzahl von Probenauswertungen durchgeführt werden muß. Zum anderen stehen in kritischen Situationen mehr Daten für einen Entscheidungsprozeß im Rechner zur Verfügung, was beispielsweise eine optimalere Regelung ermöglicht. Die Probenentnahme ist somit vollständig in den Überwachungsvorgang und gegebenenfalls Regelungsvorgang einbezogen. Außer der Probenentnahmevorrichtung sind noch weitere "offline"-Sensoren denkbar, welche zusammen mit den "online"-Sensoren Daten an den Rechner liefern. Die Betätigung der Probenentnahmevorrichtung kann manuell oder maschinell erfolgen. The fact that the computer the time to operate the sampling device determines, on the one hand, the resources are conserved, since only the required number of Sample evaluations must be carried out. Second, are in critical Situations more data is available for a decision making process in the computer what for example, allows more optimal control. The sampling is thus fully involved in the monitoring process and, if necessary, the control process. In addition to the sampling device, other "offline" sensors are also conceivable, which deliver data to the computer together with the "online" sensors. The The sampling device can be operated manually or mechanically.

Im folgenden ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt die einzige Figur The invention is based on one shown in the drawing Embodiment explained in more detail. It shows the only figure

einen schematischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, a schematic structure of the device according to the invention,

In einem Müllverbrennungsofen 1 wird der Verbrennungsvorgang durch mehrere Sensoren 5 laufend erfaßt, beispielsweise durch eine Kamera 7, welche das Flammenbild aufnimmt, und durch Abgassensoren 8, welche die gasförmigen Verbrennungsprodukte erfassen. Die verschiedenen Sensoren 5 sind an einen Rechner 9 angeschlossen, in welchem ein neuronales Netz implementiert wird, welches aus den Signalen der Sensoren 5 den Zustand im Müllverbrennungsofen 1 ermittelt. Dieser Zustand wird beispielsweise auf einem Monitor 11 angezeigt, beispielsweise unter anderem als Live-Bild. In a waste incinerator 1 , the combustion process is continuously detected by several sensors 5 , for example by a camera 7 , which records the flame image, and by exhaust gas sensors 8 , which record the gaseous combustion products. The various sensors 5 are connected to a computer 9 , in which a neural network is implemented which determines the state in the waste incinerator 1 from the signals from the sensors 5 . This state is displayed, for example, on a monitor 11 , for example as a live image, for example.

Um den Verbrennungsvorgang zu regeln, beispielsweise hinsichtlich einer möglichst geringen Schadstoffkonzentration in den Verbrennungsprodukten, kann der Rechner 9 verschiedene Stellvorrichtungen 13 ansteuern, die beispielsweise die Luftzufuhr oder die Zufuhr von Zusatzbrennstoffen definieren. Durch eine vom Rechner 9 berechnete Änderung dieser Stellgrößen ändert sich dann der Zustand im Müllverbrennungsofen 1. In order to regulate the combustion process, for example with regard to the lowest possible concentration of pollutants in the combustion products, the computer 9 can control various actuating devices 13 which, for example, define the air supply or the supply of additional fuels. A change in these manipulated variables calculated by the computer 9 then changes the state in the waste incinerator 1 .

Außer den genannten, "online" arbeitenden Sensoren 5 ist als ein "offline" arbeitender Sensor eine Probenentnahmevorrichtung 15 mit angeschlossener Probenauswertung 17 vorgesehen. Wenn der Rechner 9 feststellt, daß der Zustand im Müllverbrennungsofen 1 sich einem kritischen Zustand nähert und weitere Daten für die Regelungsstategie hilfreich sind, gibt der Rechner 9 zu einem von ihm festgelegten Zeitpunkt das Signal zur Betätigung der Probenentnahmevorrichtung 15. In addition to the above-mentioned "online" sensors 5 , a sampling device 15 with connected sample evaluation 17 is provided as an "offline" sensor. If the computer 9 determines that the state in the waste incineration furnace 1 is approaching a critical state and further data are helpful for the control strategy, the computer 9 gives the signal to actuate the sampling device 15 at a time determined by it.

Im einfachsten Fall wird die Probenentnahmevorrichtung 15 nach Erscheinen des Entnahmebefehls auf dem Monitor 11 manuell betätigt und die entnommene Probe der Probenauswertung 17 zugeführt. In einer automatisierten Version wird die vom Rechner 9 angesteuerte Probenentnahmevorrichtung 15 maschinell betätigt und die entnommene Probe automatisch der Probenauswertung 17 zugeführt. In allen Fällen liefert die Probenauswertung 17 das Ergebnis der Auswertung, vorzugsweise einer chemischen Analyse, an den Rechner 9, welche die Daten in den Regelungsvorgang einbezieht. In the simplest case, the sampling device 15 is actuated manually after the removal command appears on the monitor 11 and the sample taken is fed to the sample evaluation 17 . In an automated version, the sampling device 15 controlled by the computer 9 is operated mechanically and the sample taken is automatically fed to the sample evaluation 17 . In all cases, the sample evaluation 17 delivers the result of the evaluation, preferably a chemical analysis, to the computer 9 , which includes the data in the control process.

Claims (8)

1. Verfahren zur Überwachung eines Verbrennungsprozesses, bei dem der in einem Ofen (1) stattfindende Verbrennungsvorgang durch wenigstens einen Sensor (5) laufend erfaßt und von einem an den Sensor (5) angeschlossenen Rechner (9) ausgewertet wird, wobei mittels einer Probenentnahmevorrichtung (15) eine Probe aus dem Ofen (1) entnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (9) den Zeitpunkt zur Betätigung der Probenentnahmevorrichtung (15) festlegt. 1. A method for monitoring a combustion process, in which the combustion process taking place in an oven ( 1 ) is continuously detected by at least one sensor ( 5 ) and evaluated by a computer ( 9 ) connected to the sensor ( 5 ), with a sampling device ( 15 ) a sample can be removed from the oven ( 1 ), characterized in that the computer ( 9 ) determines the point in time for actuating the sampling device ( 15 ). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (9) die Betätigung der Probenentnahmevorrichtung (15) festlegt, wenn sich der Zustand im Ofen (1) einem kritischen Zustand nähert. 2. The method according to claim 1, characterized in that the computer ( 9 ) determines the actuation of the sampling device ( 15 ) when the condition in the furnace ( 1 ) approaches a critical condition. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (9) das Ergebnis einer Auswertung der Probe für eine Regelung des Verbrennungsvorgangs verwendet. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the computer ( 9 ) uses the result of an evaluation of the sample for controlling the combustion process. 4. Vorrichtung zur Überwachung eines Verbrennungsprozesses, insbesondere unter Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Ofen (1) für den Verbrennungsvorgang, wenigstens einem Sensor (5) zur Überwachung des Verbrennungsvorgangs, einem Rechner (9) zur Auswertung der Signale des Sensors (5) und einer Probenentnahmevorrichtung (15), dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (9) ein Signal zur Betätigung der Probenentnahmevorrichtung (15) gibt. 4. Device for monitoring a combustion process, in particular using a method according to one of claims 1 to 3, with an oven ( 1 ) for the combustion process, at least one sensor ( 5 ) for monitoring the combustion process, a computer ( 9 ) for evaluating the Signals from the sensor ( 5 ) and a sampling device ( 15 ), characterized in that the computer ( 9 ) gives a signal to actuate the sampling device ( 15 ). 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (9) die maschinelle Betätigung der Probenentnahmevorrichtung (15) ansteuert. 5. The device according to claim 4, characterized in that the computer ( 9 ) controls the mechanical actuation of the sampling device ( 15 ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Probenauswertung (17) die von der Probenentnahmevorrichtung (15) entnommene Probe auswertet und das Ergebnis dem Rechner (9) übermittelt. 6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that a sample evaluation ( 17 ) evaluates the sample taken from the sampling device ( 15 ) and transmits the result to the computer ( 9 ). 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (9) den Verbrennungsvorgang im Ofen (1) regelt, wozu der Rechner (9) wenigstens eine Stellvorrichtung (13) ansteuert. 7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the computer ( 9 ) controls the combustion process in the furnace ( 1 ), for which purpose the computer ( 9 ) controls at least one actuating device ( 13 ). 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung im Rechner (9) ein neuronales Netz implementiert ist. 8. The device according to claim 7, characterized in that a neural network is implemented for control in the computer ( 9 ).
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