DD151806B1

DD151806B1 - Anzeigegeraet fuer spezifischen brennstoffwaermeverbrauch und brennstoffkosten von kraftwerksbloecken

Info

Publication number: DD151806B1
Application number: DD22207480A
Authority: DD
Inventors: Heinz Hartlepp; Bernd Kroedel
Original assignee: Zittau Ing Hochschule
Priority date: 1980-06-23
Filing date: 1980-06-23
Publication date: 1986-06-11
Also published as: DD151806A1

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung dient als Entscheidungshilfe und Kontrollinstrument zur Einsparung von Brennstoff und Brennstoffkosten bei der operativen Steuerung von Energieumwandlungsprozessen, insbesondere von Kraftwerksblöcken, in konventionellen und Kernkraftwerken sowie Heizkraftwerken und Industriekraftwerken. Darüber hinaus führt die Anwendung der Erfindung bei Kraftwerkstrainern zur Anerziehung einer bewußten brennstoffsparenden wirtschaftlichen Fahrweise von Kraftwerksblöcken.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen -

Ein Anzeigegerät, das simultan zum jeweiligen Betriebszustand eines Kraftwerkblockes den tatsächlichen gefahrenen spezifischen Brennstoffwärmeverbrauch in Abhängigkeit einer hinreichenden Menge von den spezifischen Brennstoffwärmeverbrauch beeinflussenden meßbaren technisch-physikalischen Parametern anzeigt, ist bisher nicht bekannt. Die bekannten technischen Lösungen zur manuellen und automatisierten Steuerung von Energieumwandlungsprozessen gehen von der Steuerung des technologischen Prozesses nach technisch-physikalischen Parametern aus, wobei jedem Prozeßparameter ein definiertes zulässiges Toleranzfeld zugeordnet ist. Die Zielfunktion dieser Steuerungssysteme ist auf die Stabilität des Prozeßablaufes gerichtet. Das dabei zulässige Feld möglicher Abweichungen der technisch-physikalischen Parameter vom jeweiligen Sollwert bietet jedoch noch Möglichkeiten zur Optimierung der Fahrweise nach ökonomischen Kriterien innerhalb des technisch-physikalischen Prozesses. Es wurden deshalb Lösungen entwickelt, die nach manueller oder rechnergestützter Auswertung des jeweils gefahrenen Betriebszustandes eine Korrektur der den Brennstoffverbrauch beeinflussenden Parameter ermöglichen. Solche Lösungen sind z. B. der Wärmerechenschieber, mit dem auf der Grundlage der gemessenen Abweichungen der Parameter vom jeweiligen Sollwert der Einfluß auf den spezifischen Brennstoffwärmeverbrauch manuell berechnet werden kann. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Nutzung eines Rechners oder eines Prozeßrechners im off- oder on-line-Betrieb zur Berechnung des spezifischen Brennstoffwärmebedarfs. Der Nachteil dieser Lösungen besteht in erster Linie darin, daß

— die Anzeige der ökonomischen Auswirkungen der Parameterabweichungen vom Optimalwert nicht simultan zum gefahrenen Betriebszustand, sondern mit einer Zeitverzögerung erfolgt;

— die Beachtung der ökonomischen Auswirkungen nicht zwangsläufig zu Handlungen des Bedienungspersonals führt;

— die Installation der erforderlichen Rechentechnik sehr aufwendig ist.

Im Fahrzeugmotorenbau sind Lösungen bekannt, bei denen ein Mikroprozensorsystem das für den jeweiligen Fahr- und Belastungszustand optimale Kraftstoff-Luftgemisch berechnet und in Abhängigkeit von der Gashebelstellung zusätzlich steuernde Eingriffe, z. B. am Vergaser, vornimmt und dadurch den jeweiligen optimalen Betriebspunkt gewährleistet.

Ziel der Erfindung

Durch eine zum Prozeßverlauf simultane kontinuierliche Anzeige, Signalisation und automatische Aufschreibung der Auswirkungen von Parameterabweichungen vom jeweiligen Sollwert auf den spezifischen Brennstoffwärmeverbrauch sollen dem Bedienungspersonal die ökonomischen Auswirkungen der Nichtbeachtung der Parameterabweichungen vom Sollwert sichtbar gemacht werden und damit Bedienungshandlungen zur ökonomisch optimalen Fahrweise aktivieren, um somit die Wirtschaftlichkeit des Blockbetriebes zu verbessern. Die automatische Aufschreibung der Abweichungen des spezifischen Brennstoffwärmeverbrauches vom jeweiligen Optimum in Abhängigkeit von der gefahrenen Last ist dabei eine objektive und praktikable Grundlage zur Wettbewerbsabrechnung. Sie stellt einen persönlichen Stimulus für das Bedienungspersonal dar.

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Darlegung des Wesens der Erfindung

Durch unmittelbaren Abgriff der Meßwerte der den Brennstoffwärmeverbrauch beeinflussenden Parameter in der Blockwarte und Vergleich mit den jedem Betriebszustand des Blockes entsprechenden Sollwerten werden die Abweichungen für jeden gewonnenen Parameter gebildet. Die daraus resultierende Abweichung des spezifischen Brennstoffwärmeverbrauches vom Optimalwert sowie die Abweichung der Brennstoffkosten werden dabei mit Hilfe eines hierarchischen Systems analog arbeitender Schaltkreise simultan zum Prozeßablauf kontinuierlich gebildet, angezeigt und automatisch geschrieben. Die fest programmierte logische Verknüpfung und additive Überlagerung der Teilwirkungen eines jeden Parameters erfolgt auf der Grundlage eines mathematisch-kybernetischen Modells der Wirksamkeitskenngrößen und Parameterveränderungen, das für

jeden Blocktyp gesondert zu berechnen ist. Die Wirksamkeitskenngrößen ergeben sich aus der Beziehung ^ worin U

den spezifischen Brennstoffwärmeverbrauch und P, den gemessenen Wert P des Parameters i darstellen. Die Parameterveränderung P, ergibt sich als Differenz zwischen dem gemessenen (gefahrenen) Wert und dem Sollwert des jeweiligen Parameters i. Die theoretische Grundlage hierzu ist in/1/ beschrieben. Die Umsetzung des mathematischkybernetischen Modells in ein konkretes System von Schaltkreisen erfolgt mit handelsüblichen Bauelementen der Elektronik bzw. Mikroelektronik, wie z. B. mit A/D-Wandlern, Zählern, Teilern, Schieberegistern und Differenziergliedern bzw. mit handelsüblichen Bausteinen der Systeme UNALOG, DRELOBA oder TRANSLOG. Damit ist die erfindungsgemäße Lösung sowohl an Schaltwarten mit elektrischer bzw. elektronischer Meßwertanzeige als auch an Schaltwarten mit hydraulischer bzw. pneumatischer Meßwertanzeige, wie das z. B. bei den Kraftwerkstrainern der Fall ist, anwendbar.

Ausführungsbeispiel

Da die erfindungsgemäße Lösung sowohl mit einer Struktur handelsüblicher Bauelemente der Elektronik als auch mit standardisierten pneumatischen Bausteinen verwirklicht werden kann, wird das Ausführungsbeispiel anhand eines Prinzipschaltbildes der Kopplung der einzelnen Funktionselemente erläutert, vgl. hierzu Fig. 1. Der besseren Übersicht wegen wurde eine Ausführung mit nur vier Parametern gewählt.

/1/ Kaiich, Krödel; „Erarbeitung einer Methodik zur komplexen Beurteilung von Aufgaben des wissenschaftlich-technischen Fortschritts und Demonstration ihrer Anwendung an Beispielen aus der Elektroenergieerzeugung" Dissertation A an der Ingenieurhochschule Zittau, 1977

Vom Schaltpunkt der Blockwarte (1) werden die analogen*Werte (Potentiale) der gemessenen Parameter Pj als permanent anliegende und sich in Abhängigkeit vom Betriebszustand des kraftwerksblockes dynamisch verändernde Eingangssignale für das Anzeigegerät abgegriffen. Im Ausführungsbeispiel sind das die Meßwerte (f₀), (a), (b) und (c). Der als Führungsgröße definierte Meßwert (f₀) wird über einen Signalwandler (2) auf die Sollwerte (f_a), (ft,) und (f_c) untersetzt. Sie stellen eine von (f_o) abhängige analoge Größe für den Sollwert der jweiligen Parameter (a), (b) bzw. (c) dar. Im Differenzglied (3) wird der Potentialunterschied zwischen dem anliegenden Sollwert (f_a) und dem Meßwert (a) gebildet und über das Potentialmeßglied (4) auf den Multiplikator (S) übertragen. Der Übertragungsfaktor des Multiplikators (5) entspricht dabei der für den Parameter (a) berechneten Wirksamkeitskenngröße. Das Ausgangspotential von (5) wird im Summierer (6) mit den in gleicher Weise für den Parameter (b) über das Differenzglied (7) Potentialmeßglied (8) und Multiplikator (9) und für den Parameter (c) über die entsprechenden Funktionseinheiten (10), (11) und (12) überlagert. Der Einfluß des Heizwertes des Brennstoffes wird über das einstellbare Proportionalitätsglied (13) durch den Faktor X_Hu und der Brennstoffmengenpreis durch den Faktor X_Ke im Proportionalitätsglied (14) berücksichtigt. Damit wird die Abweichung des spezifischen Brennstoffwärmeverbrauchs vom Optimalwert durch die Anzeigeeinheit (16) zum jeweiligen Zeitpunkt kontinuierlich und simultan zum jeweiligen Betriebszustand des Kraftwerksblockes dargestellt. Die an die Potentialmeßglieder (4), (8) und (11) gekoppelten Signalanzeigen (17), (18) und (19) leuchten bei Überschreitung der in Abhängigkeit von der an den Potentialmeßgliedern (4), (8) und (11) eingestellten ökonomisch noch vertretbaren Toleranzgrenze auf. Sie signalisieren damit eine ökonomisch nicht vertretbare Fahrweise des Kraftwerksblockes und fordern das Bedienungspersonal zu entsprechenden Bedienungshandlungen zur besseren Einhaltung der optimalen Parameter auf.

An das Proportionalitätsglied (13) ist weiterhin ein Schreibgerät für die Abweichung des spezifischen Brennstoffwärmeverbrauchs (20) sowie an das Proportionalitätsglied (14) ein Schreibgerät für die Kostenabweichung (21) gekoppelt. Weiterhin besteht die Möglichkeit zum Anschluß eines mehrspurigen Ja/Nein-Schreibers (22) an die Signalanzeigen (17), (18) und (19), um damit alle eingetretenen Abweichungen vom Sollwert zu igistrieren und fi. eine Qualitätsbewertung der Fahrweise des Bedienungspersonals zur Wettbewerbsabrechnung zu nutzen. Da das Erreichen der Optimalwerte objektiv vom physischen Verschleiß des Kraftwerksblockes abhängig ist, können die Sollwerte (f_a), (f_b) und (f_c) über eine mit dem Signalwandler (1) gekoppelte Recheneinheit (23) in Abhängigkeit von der bereits gefahrenen Laufzeit und Last sowie der Anzahl der An- und Abfahrvorgänge korrigiert werden.

Claims

-ι- 222 074 Patentanspruch:

1. Anzeigegerät für spezifischen Brennstoffwärmeverbrauch und Brennstoffkosten von Kraftwerksblöcken, dadurch gekennzeichnet, daß über eine in das Anzeigegerät eingebaute Zielbaumstruktur von Schaltkreisen zur Darstellung der Abweichung, Wirksamkeitskenngrößen zu bilden sind, wobei die elektrischen oder pneumatischen Potentiale der optimalen Sollwerte der Parameter in Abhängigkeit vom jeweiligen Last- und Betriebszustand (Anlagenzustand) über einen Signalwandler (2) und eine Recheneinheit (23) zu bilden sind und die Potentialdifferenz zwischen den optimalen Sollwerten (f_a), (fb)< (fc) und den Istwerten (a), (b), (c) der einzelnen Parameter über Differenzglieder (3), (7), (10) und Potentialmeßglieder (4), (8), (11) mit den Wirksamkeitskenngrößen über Multiplikatoren (5), (9), (12) zu multiplizieren ist und die Summe der Auswirkungen in einem Summierer (6) zu bilden ist sowie über ein Proportionalitätsglied (13) entsprechend dem Heizwert des Brennstoffes mit einem Faktor x_H„ zu korrigieren ist und die Abweichung des spezifischen Brennstoffwärmeverbrauchs vom Optimalwert über eine Anzeigeeinheit (15) sowie die sich daraus ergebende Abweichung der Brennstoffkosten über ein Proportionalitätsglied (14) und eine Anzeigeeinheit (16) anzuzeigen ist.

2. Anzeigegerät nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich mit Ankopplung von Linienschreibern (20) und (21) an die Proportionalitätsglieder (13) und (14) die Aufzeichnung des Parameterverlaufs automatisiert ist.

3. Anzeigegerät nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich mit Ankopplung von Signalanzeigen (17), (18), (19) und eines mehrspurigen Ja/Nein-Schreibers (22) an die Potentialmeßglieder (4), (8), (11) das Überschreiten einer Toleranzschwelle anzeigbar ist.