EP1344001A1 - Method and device for operating a multiple component technical system, particularly a combustion system for producing electrical energy - Google Patents

Method and device for operating a multiple component technical system, particularly a combustion system for producing electrical energy

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EP1344001A1
EP1344001A1 EP01272002A EP01272002A EP1344001A1 EP 1344001 A1 EP1344001 A1 EP 1344001A1 EP 01272002 A EP01272002 A EP 01272002A EP 01272002 A EP01272002 A EP 01272002A EP 1344001 A1 EP1344001 A1 EP 1344001A1
Authority
EP
European Patent Office
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components
burners
value
component
technical system
Prior art date
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EP01272002A
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German (de)
French (fr)
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EP1344001B1 (en
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Stefan Schlicker
Roland Schreiber
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Publication of EP1344001A1 publication Critical patent/EP1344001A1/en
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Publication of EP1344001B1 publication Critical patent/EP1344001B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00—Regulating fuel supply
    • F23N1/002—Regulating fuel supply using electronic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00—Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/08—Microprocessor; Microcomputer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2237/00—Controlling
    • F23N2237/02—Controlling two or more burners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00—Systems for controlling combustion
    • F23N5/24—Preventing development of abnormal or undesired conditions, i.e. safety arrangements

Definitions

  • Method and device for operating a technical system comprising several components, in particular a combustion system for generating electrical energy
  • the invention relates to a method for operating a technical system, which comprises several components. It also relates to a device for operating such a system.
  • the technical installation is preferably an incineration installation for generating electrical energy.
  • Technical systems usually include several components, which e.g. either implement a specific function of the technical system or which jointly perform a specific function.
  • An example of a technical system in which components with different functions interact is e.g. a power plant for generating electrical energy.
  • a power plant for generating electrical energy.
  • the interaction of numerous components with different tasks is necessary:
  • the most important components here are e.g. the turbines, the generators, the protection systems and the control system. An efficient operation of such a technical system is only possible if the use of the components mentioned is coordinated.
  • a control program would then have to contain associated control instructions for each of these possible operating states in order to approach the desired operating state. It is often not possible to record all possible operating states of a technical system in a control program beforehand, so that in some cases the operating personnel of the technical system have to manually operate the components of the technical system.
  • An example of such a technical system is a combustion system for generating electrical energy, which comprises a plurality of burners arranged in a combustion chamber.
  • the burners should be used in such a way that the fuel supplied is used as efficiently as possible in order to generate the required amount of electrical energy and to operate the system economically.
  • careful operation of such a system is to be aimed for, which can be achieved, for example, by an even distribution of fire in the combustion chamber.
  • linkage and step controls are used in many power plants, in which corresponding control commands are only provided for a subset of all possible operating states. Due to this deliberate restriction to defined operating cases, such controls are not very flexible and human intervention is still necessary for all those operating cases for which no control commands are provided in the controls. For example, the problem of an even distribution of fire in one To solve the combustion chamber of an incineration plant, solutions are also conceivable in which additional measuring devices are provided, for example for measuring the temperature profile in the combustion chamber, in order then to evaluate these measurements and thus to control the use of the burners.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for operating a system comprising a plurality of components, in particular a combustion system for generating electrical energy, which overcome the disadvantages mentioned and enable the technical system to be operated as economically as possible.
  • Each component that goes into or out of operation triggers an evaluation of at least one other component with a value number. 2. The value numbers of each component are added up.
  • an important aspect of this method according to the invention is that the operating state of the components of a technical system is determined by a number of value numbers, each because they are assigned to a component.
  • the value numbers can be decimal numbers, for example.
  • a change in the operating state of the technical system due to components going into or out of operation results in a change in at least one value number of at least one component of the technical system.
  • the entirety of the value numbers of all components at a certain time of operation thus describes the current operating state of the technical system.
  • the totalized value numbers of each component express a priority with which the relevant components are to be switched on or off next in order to achieve a desired operating state.
  • the method according to the invention is therefore a method in which the operating state of a technical system and changes in the operating state are expressed by a number of numbers, for example decimal numbers, which are further processed (sum formation) in order to determine the next operating state of the technical system therefrom.
  • the components are advantageously of the same type.
  • the evaluation of at least one other component with a value number in the event of changes in operating state is particularly simple, since the values of the value numbers with which the relevant components are evaluated do not depend on the function of one Component must be in itself, but only on the role of the component in question, which it plays in a certain operating state of the technical system with regard to the desired economic operation of the system.
  • This training means that when determining the
  • the switching on or off of components achieves a uniform, in particular symmetrical, spatial distribution of components in operation.
  • actuators which exert forces on a raw material to be processed, on a positioning device or conveying devices or the like, then a uniform spatial distribution of those actuators which are just exerting a force in a certain operating state is advantageous since the load on the person concerned Substance or the device concerned is cheaper compared to an uneven load, for example as a result of internal stresses caused by force gradients, undesirable deformations, breaks or even destruction.
  • the technical system is an incineration system with a number of burners, which are arranged, for example, along the inner wall of a combustion chamber, spatial distribution of burners in operation is particularly advantageous since this achieves a homogeneous temperature profile in the combustion chamber and the fuel supplied is used particularly efficiently and the system is operated economically and gently.
  • those components which are each arranged practically at the same spatial distance from the component which is going into or out of operation are evaluated with the same value number.
  • the above-mentioned evaluation is particularly advantageous, for example, if force is exerted on a raw material, a product or a device by the components of a system, since a uniform force action minimizes the risk to the raw material, the product or the device , Likewise, such an evaluation is advantageous in the above-mentioned incineration plant with a number of burners arranged in a combustion chamber, since here too, a uniform distribution of burners in operation is desired with regard to a uniform temperature profile in the combustion chamber and can be easily achieved in this way.
  • a number of value numbers each assigned to a component can be stored in at least one computing unit, that the computing unit is trained when it goes into or out of operation triggering a component an evaluation of at least one other component with a value number and adding up the value numbers of each component and that the arithmetic unit is further trained to determine from the added value numbers those components which are to be switched on or off next.
  • the components are advantageously of the same type.
  • those components which are each arranged at the same spatial distance from the component going into or out of operation are evaluated with the same value number.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment for the processing unit 35 according to FIG. 2.
  • the device 9 comprises a computing unit 20 which is connected to the burners 1, 2, 3,... 8 via command lines 22 and sensor lines 24.
  • the computing unit 20 receives the operating state values of the burners 1, 2, 3,... 8 via the sensor lines 24
  • These operating state values contain e.g. Information about whether the respective burner is currently switched on or off.
  • Each change in the operating state as a result of the burner 1, 2, 3,... 8 going into or out of operation triggers an evaluation, so that each burner is evaluated with a number of value numbers at each time of operation of the technical system, which is stored in the computing unit 20 get saved.
  • the computing unit 20 contains a summation unit ⁇ , which adds up the currently assigned value numbers for each burner.
  • the summed up values of each burner 1, 2, 3, ... 8 describe a priority for each burner with which a certain burner is to be switched on or off next.
  • the arithmetic unit 20 also determines commands ZI, Z2, Z3, ... Z8 from these priorities, which are output to the burners 1, 2, 3, ..., 8. These commands can be, for example, switch-on or switch-off commands to the individual burners in order to continuously ensure economical operation of the technical system 10.
  • 2 shows an example of the case in which burners 1 and 2 of the combustion system according to FIG. 1 have been switched on, the evaluation of other burners triggered thereby.
  • the computing unit 20 receives from the burners 1 and 2 their operating state values S1 and S2, respectively, which in the present case carry at least the information that the burner 1 or 2 in question has been switched on.
  • the operating state values S1 and S2 are switched to signal preprocessing stages VV1 and VV2 of the computing unit 20.
  • the signal preprocessing stages take the information mentioned above from the operating state values S1 and S2 and, each connected to the exemplary operating state of burners 1 and 2, each assign an operating state number, for example the constant value 1.
  • the operating state number of each burner is switched on the multiplier 30 assigned to the respective burner.
  • These multipliers each receive at least one value number WZ1, WZ2 or WZ3 as a further input signal.
  • the connected burner 1 triggers an evaluation of the other burners 2, 8, 3, 7, 4 and 6; the connected burner 2 triggers an evaluation of the other burners 1, 3, 4, 8, 5 and 7.
  • the evaluation by the connected burner 1 takes place in the present exemplary embodiment in that the summers ⁇ 2, ⁇ 8, ⁇ 3, ⁇ 7, ⁇ 4 or ⁇ assigned to the other burners 2, 8, 3, 7, 4 and 6 are the output signals of the multipliers 30 as shown in FIG 2 received as input signals.
  • Each of the summers ⁇ l, ⁇ 2, ⁇ 3, ... ⁇ 8 sums up its associated input signals and transfers the respective sum value to downstream signal postprocessing stages NV1, NV2, NV3, ... NV8.
  • ⁇ 8 can be post-processed by, for example, only switching the output of the summer upstream of the respective signal postprocessing stage to a processing unit 35 downstream of the signal processing stages if the the respective signal postprocessing stage or the burner assigned to the respective summer is not in operation; if the respective burner is already in operation, the signal post-processing stage in question can, for example, instead of the output value of the respective summer, transfer a value other than the current evaluation 40 to the processing unit. Rather, this value can be selected so that the processing unit 35 detects burners that are already in operation and thus prevents them from receiving a (useless) switch-on command as command ZI, Z2, Z3,... Z8.
  • the main task of the processing unit 35 is to determine from the output signals of the signal postprocessing stages NV1, NV2, NV3, ... NV8 those burners which are to be switched on or off next using the commands ZI, Z2, Z3, ... Z8 , Whether the respective command ZI, Z2, Z3, ... Z8 is a switch-on or switch-off command depends on the next operating state from the current operating state of the technical system, for example in order to achieve economical plant operation. If the system is to be brought from a current operating state to an operating state which requires a higher combustion output, the processing unit 35 determines switch-on commands as commands ZI, Z2, Z3, ... Z8 for the burners in order to ensure economical operation of the system achieve, for example by switching on the burners that are connected in connection with the Ensure burners that have already been switched on ensure a homogeneous temperature profile in combustion chamber 15.
  • the processing unit 35 determines shutdown commands as commands ZI, Z2, Z3,... Z8 for the burners, so that burners in operation are specifically switched off in this way that the remaining burners in operation ensure economic operation of the technical system, for example by generating a homogeneous temperature profile in the combustion chamber.
  • the processing unit 35 is thus trained to specifically generate both switch-on and switch-off commands as commands ZI, Z2, Z3 ... Z8, depending on the requirements for a next operating state.
  • Burners 1 and 2 are said to have been switched on. This is reported to the signal preprocessing stages VV1 and VV2 using the operating state values S1 and S2.
  • the signal preprocessing stage VV1 generates the value one from the operating state value S1 of the burner 1 and switches this to three of the multipliers 30 according to FIG. 2.
  • the multiplier 30a is used to evaluate the two burners 2 and 8 adjacent to the burner 1, the multiplier 30b or 30c of the evaluation of the burners 3 and 7 or 4 and 6.
  • the burner 5 is not evaluated by the burner 1 or with the value number zero.
  • the values supplied to these three multipliers 30a, 30b, 30c as multipliers WZ1, WZ2, WZ3 are the constant values six, three and one, respectively.
  • multiplier 30a consequently supplies the value six and feeds it to summer ierer2 (which is assigned to burner 2) and to summer ⁇ 8 (which is assigned to burner 8).
  • the output of the multiplier 30b supplies the value three, which is applied to the summers ⁇ 3 (which is assigned to the third burner) and ⁇ 7 (which is assigned to the seventh burner).
  • the output of the third multiplier 30c supplies the value one, which is switched to the summer ⁇ 4 (which is assigned to the fourth burner) and to the summer ⁇ 6 (which is assigned to the sixth burner).
  • the evaluation of the other burners triggered by the burner 2 is to be carried out in an analogous manner, so that the value six is applied to the summers ⁇ l and Drei3, the value three to the summers ⁇ 4 and ⁇ 8 and to the summers ⁇ 5 and ⁇ 7 the value one.
  • the summers ⁇ l, ⁇ 2, ⁇ 3, ⁇ 4, ⁇ 5, ⁇ , ⁇ 7 and ⁇ 8 determine the values six, six,
  • the processing unit 35 determines connection commands as commands ZI, Z2, Z3 ... Z8 for the burners in such a way that the burners in operation in the next operating state are one have uniform spatial distribution in the combustion chamber 15 in order to achieve a homogeneous temperature profile. Since the burners 1 and 2 are already in operation, the signal preprocessing stages VV1 and VV2 do not switch the outputs of the summers ⁇ l and ⁇ 2 to the processing unit 35, but rather, for example, the constant value thousand; the outputs of the remaining summers ⁇ 3, ⁇ 4, ⁇ 5, ... ⁇ 8 are applied unchanged to the processing unit 35 by the subsequent signal postprocessing stages NV3, NV4, NV5, ... NV8.
  • the processing unit 35 has eight input signals available to determine the burners to be switched on in the next step.
  • the processing unit 35 can now determine the burners to be connected in the next step by determining the one or more minima of their input values and in the next step switching on the burners belonging to these minima; in the following example, this would mean that burners 5 and 6 are switched on in the next step. When burners 5 and 6 are switched on, burners 1, 2, 5 and 6 are in operation.
  • FIG. 1 shows that the described connection of the burners 5 and 6 to the burners 1 and 2 that are already in operation ensures uniform firing of the combustion chamber 15, since the spatial burner arrangement according to FIG - At the point of the combustion chamber 15 opposing pairs of burners are operated, which leads to a uniform firing of the combustion chamber 15 and thus to an economical operation of the technical system.
  • the principle of the evaluation shown in FIG. 2 can easily be generalized: one chooses a specific burner as the reference burner and defines a first one for this second and third pair of neighboring burners.
  • the first pair of neighboring burners defined in this way is the pair of burners formed by burners 2 and 4
  • the second pair of burners is the pair of burners formed by burners 5 and 1
  • the third pair of neighboring burners is the pair of burners formed by burners 6 and 8.
  • the burner 3 now goes into operation, it triggers, for example, an evaluation of the burners 2 and 4 with the value six, an evaluation of the burners 5 and 1 with the value three and an evaluation of the burners 6 and 8 with the value one. If another burner now goes into operation, it is selected as the reference burner and, analogously, a further first, a further second and a further third pair of neighboring burners are formed.
  • FIG. 3 shows an exemplary embodiment for the processing unit 35 from FIG. 2.
  • the current evaluations 40 are connected to a selection module AB of the processing unit 35;
  • an auxiliary value can also be applied, which is used, for example, by the selection module AB to also determine burners that are to be switched on or off when the evaluation of the current evaluations 40 e.g. as a result of a
  • the current evaluations 40 are given in parallel to their connection to the selection module AB each as a threshold level 44 to a threshold value module SB.
  • the selection module AB can now be configured, for example, as a minimum value module, which selects the minimum from the current evaluations 40 and outputs this as its output signal to the summer 42 as an input signal.
  • the summer 42 combines the output of the selection module AB with a constant K to form a sum, which is simultaneously switched to the inputs of all threshold value modules SB. Because that too the threshold levels 44 associated with the respective threshold value modules differ in their values, the input signal is the same for all threshold value modules SB, only those threshold value modules deliver an output signal other than zero as commands ZI, Z2, Z3,... Z8, in which the constant K is increased Input signal exceeds the value of the associated threshold value.
  • the selection module AB as a minimum value module can be used particularly advantageously when determining components of the technical system to be connected.
  • the selection module AB is preferably designed as a maximum value module. This ensures that - if the evaluation is carried out similarly as described in FIG. 2 - those components are determined as components to be switched off in the next step which have the greatest value as current evaluations 40.

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Abstract

The method of operating a furnace for an electric power station involves free running of each component (1-8) and giving each component a value number (WZ1-3). The values of the individual components are summed. From the summed values, the connection or disconnection of each component is determined. An Independent claim is also included for a control circuit for carrying out the method.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer mehrere Komponenten umfassenden technischen Anlage, insbesondere einer Verbrennungsanlage zum Erzeugen von elektrischer EnergieMethod and device for operating a technical system comprising several components, in particular a combustion system for generating electrical energy
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer technischen Anlage, welche mehrere Komponenten umfasst. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zum Betrieb einer derartigen Anlage. Bevorzugt ist die technische Anlage eine Verbrennungsanlage zum Erzeugen elektrischer Energie.The invention relates to a method for operating a technical system, which comprises several components. It also relates to a device for operating such a system. The technical installation is preferably an incineration installation for generating electrical energy.
Technische Anlagen umfassen in der Regel mehrere Komponenten, welche z.B. entweder jeweils eine spezielle Funktion der technischen Anlage realisieren oder welche gemeinschaftlich eine bestimmte Funktion erfüllen.Technical systems usually include several components, which e.g. either implement a specific function of the technical system or which jointly perform a specific function.
Ein Beispiel für eine technische Anlage, bei der Komponenten mit unterschiedlichen Funktionen zusammenwirken, ist z.B. ein Kraftwerk zum Erzeugen von elektrischer Energie. Um in einer derartigen technischen Anlage elektrische Energie erzeugen zu können, ist das Zusammenspiel zahlreicher Komponenten mit jeweils unterschiedlicher Aufgabe notwendig:An example of a technical system in which components with different functions interact is e.g. a power plant for generating electrical energy. In order to be able to generate electrical energy in such a technical system, the interaction of numerous components with different tasks is necessary:
Als wichtigste Komponenten seien hier z.B. die Turbinen, die Generatoren, die Schutzsysteme und das Leitsystem genannt. Ein effizienter Betrieb einer derartigen technischen Anlage ist nur möglich, wenn der Einsatz der genannten Komponenten aufeinander abgestimmt ist.The most important components here are e.g. the turbines, the generators, the protection systems and the control system. An efficient operation of such a technical system is only possible if the use of the components mentioned is coordinated.
In modernen technischen Anlagen wird das genannte Zusammenspiel der Komponenten der technischen Anlage üblicherweise durch ein computergestütztes Leitsystem koordiniert und überwacht. Der Automatisierungsgrad ist dabei oftmals sehr hoch, so dass menschliche Eingriffe in den Betrieb der technischen Anlage nur noch dann notwendig sind, wenn die automatische Steuerung einen aktuellen Betriebszustand der technischen An- läge beherrschen muss, für den in den Steuerungsprogrammen des Leitsystems keine Lösung oder Verfahrensweise vorgesehen ist. Es kann sich dabei z.B. um Störfälle handeln, welche beim Entwurf des Leitsystems nicht in allen Einzelheiten be- rücksichtigt werden konnten, aber auch um an sich - aus menschlicher Sicht - einfache Betriebsübergänge während des Betriebs der technischen Anlage, welche aber oftmals nur mit erheblichem Aufwand als steuerungstechnische Programme abgebildet werden können. Dies kann z.B. dann der Fall sein, wenn während des Betriebs der technischen Anlage eine Vielzahl von möglichen Betriebszuständen auftreten kann und es aus jedem dieser Betriebszustände möglich sein soll, einen gewünschten Betriebszustand zu erreichen.In modern technical systems, the above-mentioned interaction of the components of the technical system is usually coordinated and monitored by a computer-aided control system. The degree of automation is often very high, so that human intervention in the operation of the technical system is only necessary if the automatic control system detects a current operating state of the technical must be mastered for which no solution or procedure is provided in the control programs of the control system. These can be, for example, malfunctions which could not be considered in detail in the design of the control system, but also - from a human point of view - simple operational transitions during the operation of the technical system, which, however, often only involve considerable effort can be mapped as control engineering programs. This can be the case, for example, if a large number of possible operating states can occur during the operation of the technical system and it should be possible to achieve a desired operating state from each of these operating states.
Ein Steuerungsprogramm müsste dann für jeden dieser möglichen Betriebszustände zugehörige Steueranweisungen enthalten, um den gewünschten Betriebszustand anzufahren. Die Erfassung aller möglichen Betriebszustände einer technischen Anlage in einem Steuerprogramm ist oftmals vorab nicht möglich, so dass in manchen Fällen das Betriebspersonal der technischen Anlage das Bedienen der Komponenten der technischen Anlage manuell übernehmen muss.A control program would then have to contain associated control instructions for each of these possible operating states in order to approach the desired operating state. It is often not possible to record all possible operating states of a technical system in a control program beforehand, so that in some cases the operating personnel of the technical system have to manually operate the components of the technical system.
Bei einer technischen Anlage, bei der eine Anzahl von Kompo- nenten zusammenwirken, um eine bestimmte Funktion zu erfüllen, liegen die vorher beschriebenen Probleme ähnlich. Ein Beispiel für eine derartige technische Anlage ist eine Verbrennungsanlage zum Erzeugen von elektrischer Energie, welche eine Mehrzahl von in einem Brennraum angeordnete Bren- ner umfasst. Der Einsatz der Brenner soll dabei derart geschehen, dass der zugeführte Brennstoff möglichst effizient ausgenutzt wird, um eine geforderte Menge an elektrischer E- nergie zu erzeugen und die Anlage wirtschaftlich zu betreiben. Des Weiteren ist ein schonender Betrieb einer derartigen Anlage anzustreben, welcher beispielsweise durch eine gleichmäßige Feuerverteilung im Brennraum erreicht werden kann. Um den zugeführten Brennstoff möglichst effizient auszunutzen, ist es erforderlich, besonders beim Zu- und Abfahren der technischen Anlage und im Teillastbereich - wenn also nicht die maximal mögliche Erzeugungsmenge an elektrischer Energie von der Verbrennungsanlage abgefordert wird und alle Brenner gleichzeitig feuern -, die Brenner derart gezielt zu- bzw. abzuschalten, dass eine möglichst gleichmäßige Feuerverteilung im Brennraum zu jedem Zeitpunkt des Betriebs der technischen Anlage gewährleistet ist.In a technical system in which a number of components work together to perform a certain function, the problems described above are similar. An example of such a technical system is a combustion system for generating electrical energy, which comprises a plurality of burners arranged in a combustion chamber. The burners should be used in such a way that the fuel supplied is used as efficiently as possible in order to generate the required amount of electrical energy and to operate the system economically. Furthermore, careful operation of such a system is to be aimed for, which can be achieved, for example, by an even distribution of fire in the combustion chamber. In order to utilize the supplied fuel as efficiently as possible, it is necessary to burn the burner in this way, especially when closing and shutting down the technical system and in the partial-load range - if the maximum possible amount of electrical energy is not required from the incineration system and all burners are firing at the same time Switch on and off in a targeted manner so that the fire distribution in the combustion chamber is as uniform as possible at all times during operation of the technical system.
Die Betriebspraxis vieler Kraftwerke zeigt, dass z.B. bei der Lösung des oben genannten Problems der gleichmäßigen Feuerverteilung in einem Brennraum oftmals auf eine automatische Zu- bzw. Abschaltung der Hauptbrenner verzichtet wird, da die üblicherweise zur Lösung derartiger Aufgaben eingesetzten Verknüpfungs- oder Schrittsteuerungen nur mit sehr großem Aufwand realisierbar sind, wobei die dabei gegebenenfalls eingesetzten Steuerprogramme darüber hinaus sehr unübersichtlich sind. Der hohe Aufwand ist darin begründet, dass beim Betrieb einer Verbrennungsanlage mit einer Mehrzahl von Brennern praktisch jeder Betriebszustand zwischen Leerlauf und Volllast einschließlich' der zugehörigen Zu- und Abfahrvorgänge vorliegen kann. Ein Steuerprogramm müsste dann für jeden dieser zahlreichen Betriebszustände entsprechende Steueran- Weisungen ausführen können, um einen effizienten Betrieb der technischen Anlage zu gewährleisten.The practice of many power plants shows that, for example, when solving the above-mentioned problem of uniform fire distribution in a combustion chamber, the main burner is often not switched on or off automatically, since the linkage or step controls that are usually used to solve such tasks are very difficult a great deal of effort can be achieved, the control programs which may be used are also very confusing. The high cost is due to the fact that, during operation of a combustion system having a plurality of burners virtually any operating condition between idling and full load, including 'of the associated inlet and shut-down can be present. A control program would then have to be able to execute appropriate control instructions for each of these numerous operating states in order to ensure efficient operation of the technical system.
Um das beschriebene Problem des hohen Aufwands wenigstens teilweise zu umgehen, sind in vielen Kraftwerken Verknüpf- ungs- und Schrittsteuerungen im Einsatz, bei welchen nur für eine Untermenge aller möglichen Betriebszustände entsprechende Steuerbefehle vorgesehen sind. Durch diese bewusste Beschränkung auf definierte Betriebsfälle sind derartige Steuerung jedoch wenig flexibel und menschliches Eingreifen ist weiterhin für all diejenigen Betriebsfälle notwendig, für die in den Steuerungen keine Steuerbefehle vorgesehen sind. Um z.B. das Problem einer gleichmäßigen Feuerverteilung in einem Brennraum einer Verbrennungsanlage zu lösen, sind auch Lösungen denkbar, bei welchen zusätzliche Messvorrichtungen vorgesehen sind, z.B. zur Messung des Temperaturprofils im Brennraum, um dann diese Messungen auszuwerten und damit den Ein- satz der Brenner zu steuern.In order to at least partially circumvent the described problem of high expenditure, linkage and step controls are used in many power plants, in which corresponding control commands are only provided for a subset of all possible operating states. Due to this deliberate restriction to defined operating cases, such controls are not very flexible and human intervention is still necessary for all those operating cases for which no control commands are provided in the controls. For example, the problem of an even distribution of fire in one To solve the combustion chamber of an incineration plant, solutions are also conceivable in which additional measuring devices are provided, for example for measuring the temperature profile in the combustion chamber, in order then to evaluate these measurements and thus to control the use of the burners.
Nachteilig dabei ist, dass zusätzliche Einrichtungen, wie z.B. die genannten Messeinrichtungen zur Ermittlung des Temperaturprofils, notwendig sind. Weiterhin müssen diese zu- sätzlichen Messungen ausgewertet werden, um daraus Steuerbefehle für den Einsatz der Brenner abzuleiten. Der Zusatzaufwand ist dabei oftmals beträchtlich. Außerdem werden der technischen Anlage durch das Hinzufügen von zusätzlichen Messeinrichtungen Störquellen aufgezwungen, welche bei Nicht- funktion zum Stillstand der technischen Anlage führen können.The disadvantage here is that additional facilities such as the measuring devices mentioned for determining the temperature profile are necessary. Furthermore, these additional measurements must be evaluated in order to derive control commands for the use of the burners. The additional effort is often considerable. In addition, interference sources are forced on the technical system by adding additional measuring devices, which can lead to the technical system coming to a standstill if it does not function.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer mehrere Komponenten umfassenden Anlage, insbesondere einer Verbrennungsanlage zum Erzeugen von elektrischer Energie, anzugeben, welche die genannten Nachteile überwinden und einen möglichst wirtschaftlichen Betrieb der technischen Anlage ermöglichen.The invention is therefore based on the object of specifying a method and a device for operating a system comprising a plurality of components, in particular a combustion system for generating electrical energy, which overcome the disadvantages mentioned and enable the technical system to be operated as economically as possible.
Bezüglich des Verfahrens der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch folgende Schritte gelöst:With regard to the method of the type mentioned at the outset, the object is achieved according to the invention by the following steps:
1. Laufend löst jede Komponente, die in oder außer Betrieb geht, eine Bewertung mindestens einer anderen Komponente mit einer Wertzahl aus. 2. Die Wertzahlen jeder Komponente werden aufsummiert.1. Each component that goes into or out of operation triggers an evaluation of at least one other component with a value number. 2. The value numbers of each component are added up.
3. Aus den aufsummierten Wertzahlen werden diejenigen Komponenten ermittelt, welche als nächstes zu- oder abzuschalten sind.3. The components which are to be switched on or off next are determined from the summed value numbers.
Ein wichtiger Aspekt dieses erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Betriebszustand der Komponenten einer technischen Anlage durch eine Anzahl von Wertzahlen, die je- weils einer Komponente zugeordnet sind, beschrieben wird. Die Wertzahlen können dabei beispielsweise Dezimalzahlen sein. Eine Änderung des Betriebszustands der technischen Anlage durch in oder außer Betrieb gehende Komponenten resultiert in einer Änderung mindestens einer Wertzahl mindestens einer Komponente der technischen Anlage. Die Gesamtheit der Wertzahlen aller Komponenten zu einem bestimmten Betriebszeitpunkt beschreibt also den aktuellen Betriebszustand der technischen Anlage.An important aspect of this method according to the invention is that the operating state of the components of a technical system is determined by a number of value numbers, each because they are assigned to a component. The value numbers can be decimal numbers, for example. A change in the operating state of the technical system due to components going into or out of operation results in a change in at least one value number of at least one component of the technical system. The entirety of the value numbers of all components at a certain time of operation thus describes the current operating state of the technical system.
Die aufsummierten Wertzahlen jeder Komponente drücken je nach Wert dieser Summe eine Priorität aus, mit welcher die betreffenden Komponenten als nächstes zu- oder abzuschalten sind, um in einen gewünschten Betriebszustand zu gelangen.Depending on the value of this sum, the totalized value numbers of each component express a priority with which the relevant components are to be switched on or off next in order to achieve a desired operating state.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich also um ein Verfahren, bei welchem der Betriebszustand einer technischen Anlage sowie Betriebszustandsänderungen ausgedrückt sind durch eine Anzahl von Zahlen, beispielsweise Dezimalzahlen, welche weiterverarbeitet werden (Summenbildung) , um daraus den nächsten Betriebszustand der technischen Anlage zu ermitteln.The method according to the invention is therefore a method in which the operating state of a technical system and changes in the operating state are expressed by a number of numbers, for example decimal numbers, which are further processed (sum formation) in order to determine the next operating state of the technical system therefrom.
Auf diese Weise ist selbst bei unvorteilhaften Einsatzbedingungen, wie z.B. einer unsymmetrischen geometrischen Anord- nung der Brenner, unterschiedlichen Brennerleistungen (z.B. der Zünd- und Hauptbrenner) eine einfache Realisierung eines gleichmäßigen Betriebsprofils - beispielsweise eines symmetrischen Flammenprofils - erreicht.In this way, even in unfavorable operating conditions, e.g. an asymmetrical geometrical arrangement of the burners, different burner outputs (e.g. the pilot and main burner) a simple implementation of a uniform operating profile - for example a symmetrical flame profile - is achieved.
Vorteilhaft sind die Komponenten untereinander von gleicher Art.The components are advantageously of the same type.
Durch die Gleichartigkeit der Komponenten untereinander ist die Bewertung mindestens einer anderen Komponente mit einer Wertzahl bei Betriebszustandsänderungen besonders einfach, da die Werte der Wertzahlen, mit denen die betreffenden Komponenten bewertet werden, nicht abhängig von der Funktion einer Komponente an sich sein müssen, sondern nur von der Rolle der betreffenden Komponente, welche diese in einem bestimmten Betriebszustand der technischen Anlage im Hinblick auf einen anzustrebenden wirtschaftlichen Betrieb der Anlage spielt. Diese Weiterbildung bedeutet, dass bei der Festlegung derDue to the similarity of the components to one another, the evaluation of at least one other component with a value number in the event of changes in operating state is particularly simple, since the values of the value numbers with which the relevant components are evaluated do not depend on the function of one Component must be in itself, but only on the role of the component in question, which it plays in a certain operating state of the technical system with regard to the desired economic operation of the system. This training means that when determining the
Werte der Wertzahlen, mit welchen die Bewertung anderer Komponenten erfolgt, weniger Aufwand getrieben werden muss, da keine Besonderheiten, durch welche sich die Komponenten untereinander unterscheiden könnten, berücksichtigt werden müs- sen.Values of the value numbers with which the evaluation of other components are carried out require less effort since no special features by which the components could differ from one another need to be taken into account.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung wird durch die Zu- oder Abschaltung von Komponenten eine gleichmäßige, insbesondere symmetrische, räumliche Verteilung von sich im Betrieb befindlichen Komponenten erreicht.In a further advantageous embodiment of the invention, the switching on or off of components achieves a uniform, in particular symmetrical, spatial distribution of components in operation.
Wenn es sich bei den Komponenten der technischen Anlage z.B. um Aktoren handelt, welche beispielsweise auf einen zu verarbeitenden Rohstoff, auf eine Positioniereinrichtung oder För- dereinrichtungen oder dergleichen Kräfte ausüben, so ist eine gleichmäßige räumliche Verteilung derjenigen Aktoren, welche in einem bestimmten Betriebszustand gerade eine Kraft ausüben, vorteilhaft, da die Belastung des betreffenden Stoffes oder der betreffenden Einrichtung dabei günstiger ist im Ver- gleich zu einer ungleichmäßigen Belastung, bei der es z.B. infolge von inneren Spannungen verursacht durch Kraftgradienten, zu unerwünschten Verformungen, Brüchen oder sogar zur Zerstörung kommen kann.If the components of the technical system e.g. If actuators are involved, which exert forces on a raw material to be processed, on a positioning device or conveying devices or the like, then a uniform spatial distribution of those actuators which are just exerting a force in a certain operating state is advantageous since the load on the person concerned Substance or the device concerned is cheaper compared to an uneven load, for example as a result of internal stresses caused by force gradients, undesirable deformations, breaks or even destruction.
Wenn es sich bei der technischen Anlage um eine Verbrennungsanlage mit einer Anzahl von Brennern handelt, welche beispielsweise entlang der Innenwand eines Brennraums angeordnet sind, so ist eine räumliche Verteilung sich im Betrieb befindlicher Brenner besonders vorteilhaft, da dadurch ein ho- mogenes Temperaturprofil im Brennraum erreicht wird und der zugeführte Brennstoff dadurch besonders effizient genutzt und die Anlage wirtschaftlich und materialschonend betrieben wird.If the technical system is an incineration system with a number of burners, which are arranged, for example, along the inner wall of a combustion chamber, spatial distribution of burners in operation is particularly advantageous since this achieves a homogeneous temperature profile in the combustion chamber and the fuel supplied is used particularly efficiently and the system is operated economically and gently.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden diejenigen Komponenten, welche jeweils praktisch im gleichen räumlichen Abstand zu der in oder außer Betrieb gehenden Komponente angeordnet sind, mit der gleichen Wertzahl bewertet.In a further advantageous embodiment of the invention, those components which are each arranged practically at the same spatial distance from the component which is going into or out of operation are evaluated with the same value number.
Auf diese Weise ist eine gleichmäßige räumliche Verteilung von sich im Betrieb befindlichen Komponenten besonders leicht erreichbar, da schon bei der Bewertung der Komponenten berücksichtigt wird, dass zu einem Bezugspunkt - nämlich dem Anordnungsort einer zu- oder abgeschalteten Komponente - gleich beabstandete Komponenten gleich bewertet werden, wo- durch die angestrebte gleiche räumliche Verteilung bereits in die Bewertung einfließt und nicht erst bei oder nach der Weiterverarbeitung der Wertzahlen (Aufsummieren) berücksichtigt wird.In this way, a uniform spatial distribution of components that are in operation is particularly easy to achieve, since even when evaluating the components it is taken into account that equally spaced components are equally valued at a reference point - namely the location of an activated or deactivated component. whereby the desired spatial distribution is already included in the evaluation and is not taken into account only during or after the further processing of the value numbers (summation).
Wie bereits ausgeführt, ist die genannte Bewertung beispielsweise dann besonders vorteilhaft, wenn durch die Komponenten einer Anlage Kraft auf einen Rohstoff, ein Erzeugnis oder eine Einrichtung ausgeübt wird, da hierbei eine gleichmäßige Krafteinwirkung die Gefährdung des Rohstoffs, des Erzeugnis- ses oder der Einrichtung minimiert. Ebenso ist eine derartige Bewertung bei der bereits genannten Verbrennungsanlage mit einer in einem Brennraum angeordneten Anzahl von Brennern vorteilhaft, da auch hier eine gleichmäßige Verteilung im Betrieb befindlicher Brenner im Hinblick auf ein gleichmäßiges Temperaturprofil im Brennraum gewünscht ist und auf diese Weise leicht erreicht werden kann.As already stated, the above-mentioned evaluation is particularly advantageous, for example, if force is exerted on a raw material, a product or a device by the components of a system, since a uniform force action minimizes the risk to the raw material, the product or the device , Likewise, such an evaluation is advantageous in the above-mentioned incineration plant with a number of burners arranged in a combustion chamber, since here too, a uniform distribution of burners in operation is desired with regard to a uniform temperature profile in the combustion chamber and can be easily achieved in this way.
Die Aufgabe wird bezüglich der Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in mindes- tens einer Recheneinheit eine Anzahl von jeweils einer Komponente zugeordneten Wertzahlen speicherbar sind, dass die Recheneinheit ertüchtigt ist, bei in oder außer Betrieb Gehen einer Komponente eine Bewertung mindestens einer anderen Komponente mit einer Wertzahl auszulösen und die Wertzahlen jeder Komponente aufzusummieren und dass die Recheneinheit weiterhin ertüchtigt ist, aus den aufsummierten Wertzahlen diejenigen Komponenten zu ermitteln, welche als nächstes zu- oder abzuschalten sind.The object is achieved according to the invention with respect to the device of the type mentioned at the outset in that a number of value numbers each assigned to a component can be stored in at least one computing unit, that the computing unit is trained when it goes into or out of operation triggering a component an evaluation of at least one other component with a value number and adding up the value numbers of each component and that the arithmetic unit is further trained to determine from the added value numbers those components which are to be switched on or off next.
Vorteilhaft sind die Komponenten untereinander von gleicher Art.The components are advantageously of the same type.
Es ist weiterhin vorteilhaft, dass durch die Zu- oder Abschaltung von Komponenten eine gleichmäßige, insbesondere symmetrische, räumliche Verteilung von sich im Betrieb befindlichen Komponenten erreicht ist.It is also advantageous that the switching on or off of components achieves a uniform, in particular symmetrical, spatial distribution of components in operation.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind diejenigen Komponenten, welche jeweils im gleichen räumlichen Abstand zu der in- oder außer Betrieb gehenden Komponente angeordnet sind, mit der gleichen Wertzahl bewertet.In a further advantageous embodiment of the invention, those components which are each arranged at the same spatial distance from the component going into or out of operation are evaluated with the same value number.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown below.
Es zeigen:Show it:
FIG 1 eine Verbrennungsanlage, welche mehrere, entlang der1 shows an incinerator, which several, along the
Innenwand eines Brennraums angeordnete Brenner umfasst,Comprises arranged inner wall of a combustion chamber burner,
FIG 2 eine schematische Darstellung der Bewertung anderer2 shows a schematic representation of the evaluation of others
Komponenten, wenn Brenner 1 und 2 der Verbrennungsanla- ge nach FIG 1 zugeschaltet worden sind, undComponents when burners 1 and 2 of the combustion system according to FIG. 1 have been switched on, and
FIG 3 ein Ausführungsbeispiel für die Verarbeitungseinheit 35 nach FIG 2.3 shows an exemplary embodiment for the processing unit 35 according to FIG. 2.
In FIG 1 ist eine Vorrichtung 9 zum Betrieb einer technischen Anlage 10 dargestellt, wobei letztere Komponenten 1, 2,1 shows a device 9 for operating a technical system 10, the latter components 1, 2,
3,...8 umfasst, welche als Brenner ausgebildet und in einem Brennraum 15 angeordnet sind. Die Vorrichtung 9 umfasst eine Recheneinheit 20, welche über Befehlsleitungen 22 und Sensorleitungen 24 mit den Brennern 1, 2, 3,...8 verbunden ist.3, ... 8, which are designed as burners and are arranged in a combustion chamber 15. The device 9 comprises a computing unit 20 which is connected to the burners 1, 2, 3,... 8 via command lines 22 and sensor lines 24.
Über die Sensorleitungen 24 erhält die Recheneinheit 20 von den Brennern 1, 2, 3,...8 jeweils deren BetriebszustandswerteThe computing unit 20 receives the operating state values of the burners 1, 2, 3,... 8 via the sensor lines 24
51, S2, S3,...S8. Diese Betriebszustandswerte enthalten z.B. Informationen darüber, ob der jeweilige Brenner gerade zu- oder abgeschaltet ist.51, S2, S3, ... S8. These operating state values contain e.g. Information about whether the respective burner is currently switched on or off.
In der Recheneinheit 20 werden die Betriebszustandswerte Sl,The operating state values S1,
52, S3,...S8 ausgewertet, um insbesondere ein in oder außer Betrieb Gehen eines oder mehrerer Brenner festzustellen. Wenn dies der Fall ist, wird in der Recheneinheit 20 mindestens ein anderer Brenner mit einer Wertzahl bewertet.52, S3, ... S8 evaluated, in particular to determine whether one or more burners are going into or out of operation. If this is the case, at least one other burner is evaluated with a value number in the computing unit 20.
Jede Betriebszustandsänderung infolge des in oder außer Betrieb Gehens von Brennern 1, 2, 3,...8 löst also eine Bewertung aus, so dass zu jedem Betriebszeitpunkt der technischen Anlage jeder Brenner mit einer Anzahl von Wertzahlen bewertet ist, welche in der Recheneinheit 20 gespeichert werden.Each change in the operating state as a result of the burner 1, 2, 3,... 8 going into or out of operation triggers an evaluation, so that each burner is evaluated with a number of value numbers at each time of operation of the technical system, which is stored in the computing unit 20 get saved.
Die Recheneinheit 20 enthält eine Summationseinheit Σ, welche jeweils für jeden Brenner dessen aktuell zugeordnete Wertzah- len aufsummiert.The computing unit 20 contains a summation unit Σ, which adds up the currently assigned value numbers for each burner.
Die aufsummierten Wertzahlen jedes Brenners 1, 2, 3,...8 beschreiben für jeden Brenner jeweils eine Priorität, mit welcher ein bestimmter Brenner als nächstes zu- oder abzuschal- ten ist.The summed up values of each burner 1, 2, 3, ... 8 describe a priority for each burner with which a certain burner is to be switched on or off next.
Die Recheneinheit 20 ermittelt weiterhin aus diesen Prioritäten Befehle ZI, Z2, Z3,...Z8, welche an die Brenner 1, 2, 3,..., 8 ausgegeben werden. Diese Befehle können z.B. Ein- o- der Ausschaltbefehle an die einzelnen Brenner sein, um laufend einen wirtschaftlichen Betrieb der technischen Anlage 10 sicherzustellen. FIG 2 zeigt beispielhaft für den Fall, dass Brenner 1 und 2 der Verbrennungsanlage nach FIG 1 zugeschaltet worden sind, die dadurch ausgelöste Bewertung anderer Brenner.The arithmetic unit 20 also determines commands ZI, Z2, Z3, ... Z8 from these priorities, which are output to the burners 1, 2, 3, ..., 8. These commands can be, for example, switch-on or switch-off commands to the individual burners in order to continuously ensure economical operation of the technical system 10. 2 shows an example of the case in which burners 1 and 2 of the combustion system according to FIG. 1 have been switched on, the evaluation of other burners triggered thereby.
Die Recheneinheit 20 erhält von den Brennern 1 und 2 jeweils deren Betriebszustandswerte Sl bzw. S2, welche im vorliegenden Fall mindestens die Information tragen, dass der betreffende Brenner 1 bzw. 2 zugeschaltet worden ist.The computing unit 20 receives from the burners 1 and 2 their operating state values S1 and S2, respectively, which in the present case carry at least the information that the burner 1 or 2 in question has been switched on.
Die Betriebszustandswerte Sl und S2 werden auf Signalvorverarbeitungsstufen VV1 bzw. VV2 der Recheneinheit 20 geschaltet. Die Signalvorverarbeitungsstufen entnehmen die vorher genannte Information aus den Betriebszustandswerten Sl bzw. S2 und ordnen dem beispielhaft vorliegenden Betriebszustand Brenner 1 und 2 zugeschaltet je eine Betriebszustands- zahl, beispielsweise den konstanten Wert 1, zu.The operating state values S1 and S2 are switched to signal preprocessing stages VV1 and VV2 of the computing unit 20. The signal preprocessing stages take the information mentioned above from the operating state values S1 and S2 and, each connected to the exemplary operating state of burners 1 and 2, each assign an operating state number, for example the constant value 1.
Die Betriebszustandszahl jedes Brenners wird auf dem jeweili- gen Brenner zugeordnete Multiplizierer 30 geschaltet. Als weiteres Eingangssignal erhalten diese Multiplizierer jeweils noch mindestens eine Wertzahl WZl, WZ2 bzw. WZ3.The operating state number of each burner is switched on the multiplier 30 assigned to the respective burner. These multipliers each receive at least one value number WZ1, WZ2 or WZ3 as a further input signal.
Diese Wertzahlen WZl, WZ2 bzw. WZ3 können z.B. den konstanten Werten 6, 3 bzw. 1 entsprechen.These value numbers WZl, WZ2 or WZ3 can e.g. correspond to the constant values 6, 3 and 1.
Im vorliegenden Fall löst der zugeschaltete Brenner 1 eine Bewertung der anderen Brenner 2, 8, 3, 7, 4 und 6 aus; der zugeschaltete Brenner 2 löst eine Bewertung der anderen Bren- ner 1, 3, 4, 8, 5 und 7 aus.In the present case, the connected burner 1 triggers an evaluation of the other burners 2, 8, 3, 7, 4 and 6; the connected burner 2 triggers an evaluation of the other burners 1, 3, 4, 8, 5 and 7.
Die Bewertung durch den zugeschalteten Brenner 1 erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel dadurch, dass die den anderen Brennern 2, 8, 3, 7, 4 und 6 zugeordneten Summierer Σ2, Σ8, Σ3, ∑7, Σ4 bzw. ∑β die Ausgangssignale der Multiplizierer 30 wie in der FIG 2 dargestellt als Eingangssignale erhalten. Jeder der Summierer ∑l, Σ2, Σ3, ...Σ8 summiert seine zugehörigen Eingangssignale auf und übergibt den jeweiligen Summenwert an nachgeordnete Signalnachverarbeitungsstufen NV1, NV2, NV3, ... NV8. In den Signalnachverarbeitungsstufen kann z.B. eine Nachbearbeitung des Ausgangssignals des jeweiligen Summierers ∑l, Σ2, Σ3, ...Σ8 erfolgen, indem z.B. der Ausgang des der jeweiligen Signalnachverarbeitungsstufe vorgeschalteten Summierers nur dann zu einer den Signalverarbeitungsstufen nachgeschalteten Verarbeitungseinheit 35 durchgeschaltet wird, wenn der der jeweiligen Signalnachverarbeitungsstufe bzw. dem jeweiligen Summierer zugeordnete Brenner nicht in Betrieb ist; wenn der jeweilige Brenner bereits in Betrieb ist, so kann die betreffende Signalnachverarbeitungsstufe z.B. anstelle des Ausgangswertes des jeweiligen Summierers einen anderen Wert als aktuelle Bewertung 40 an die Verarbeitungseinheit übergeben. Dieser Wert kann vielmehr so gewählt werden, dass die Verarbeitungseinheit 35 bereits in Betrieb befindliche Brenner erkennt und so verhindert, dass diese eine (nutzlosen) Einschaltbefehl als Befehl ZI, Z2, Z3, ...Z8 erhalten.The evaluation by the connected burner 1 takes place in the present exemplary embodiment in that the summers Σ2, Σ8, Σ3, ∑7, Σ4 or ∑β assigned to the other burners 2, 8, 3, 7, 4 and 6 are the output signals of the multipliers 30 as shown in FIG 2 received as input signals. Each of the summers ∑l, Σ2, Σ3, ... Σ8 sums up its associated input signals and transfers the respective sum value to downstream signal postprocessing stages NV1, NV2, NV3, ... NV8. In the signal postprocessing stages, for example, the output signal of the respective summer ∑l, Σ2, Σ3, ... Σ8 can be post-processed by, for example, only switching the output of the summer upstream of the respective signal postprocessing stage to a processing unit 35 downstream of the signal processing stages if the the respective signal postprocessing stage or the burner assigned to the respective summer is not in operation; if the respective burner is already in operation, the signal post-processing stage in question can, for example, instead of the output value of the respective summer, transfer a value other than the current evaluation 40 to the processing unit. Rather, this value can be selected so that the processing unit 35 detects burners that are already in operation and thus prevents them from receiving a (useless) switch-on command as command ZI, Z2, Z3,... Z8.
Die Hauptaufgabe der Verarbeitungseinheit 35 besteht darin, aus den Ausgangssignalen der Signalnachverarbeitungsstufen NVl, NV2, NV3, ...NV8 diejenigen Brenner zu ermitteln, welche als nächstes mittels der Befehle ZI, Z2, Z3,...Z8 zu- oder abgeschaltet werden sollen. Ob der jeweilige Befehl ZI, Z2, Z3,...Z8 ein Ein- oder Ausschaltbefehl ist, hängt davon ab, in welchen nächsten Betriebszustand ausgehend vom aktuellen Betriebszustand der technischen Anlage übergegangen werden soll, um z.B. einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage zu erreichen. Wenn die Anlage ausgehend von einem aktuellen Betriebszustand auf einen Betriebszustand gebracht werden soll, welcher eine höhere Feuerungsleistung erfordert, so ermittelt die Verarbeitungseinheit 35 Zuschaltbefehle als Befehle ZI, Z2, Z3,...Z8 für die Brenner, um einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage zu erreichen, beispielsweise indem diejenigen Brenner zugeschaltet werden, welche in Verbindung mit den bereits zugeschalteten Brennern ein homogenes Temperaturprofil im Brennraum 15 gewährleisten.The main task of the processing unit 35 is to determine from the output signals of the signal postprocessing stages NV1, NV2, NV3, ... NV8 those burners which are to be switched on or off next using the commands ZI, Z2, Z3, ... Z8 , Whether the respective command ZI, Z2, Z3, ... Z8 is a switch-on or switch-off command depends on the next operating state from the current operating state of the technical system, for example in order to achieve economical plant operation. If the system is to be brought from a current operating state to an operating state which requires a higher combustion output, the processing unit 35 determines switch-on commands as commands ZI, Z2, Z3, ... Z8 for the burners in order to ensure economical operation of the system achieve, for example by switching on the burners that are connected in connection with the Ensure burners that have already been switched on ensure a homogeneous temperature profile in combustion chamber 15.
Wird hingegen ausgehend vom aktuellen Betriebszustand ein Be- triebszustand gefordert, welcher mit einer niedrigeren Feuerungsleistung erfordert, so ermittelt die Verarbeitungseinheit 35 Abschaltbefehle als Befehle ZI, Z2, Z3,...Z8 für die Brenner, so dass im Betrieb befindliche Brenner gezielt so abgeschaltet werden, dass die verbleibenden in Betrieb be- findlichen Brenner einen wirtschaftlichen Betrieb der technischen Anlage gewährleisten, in dem sie beispielsweise ein homogenes Temperaturprofil in der Brennkammer erzeugen.If, on the other hand, an operating state is required based on the current operating state, which requires a lower combustion output, the processing unit 35 determines shutdown commands as commands ZI, Z2, Z3,... Z8 for the burners, so that burners in operation are specifically switched off in this way that the remaining burners in operation ensure economic operation of the technical system, for example by generating a homogeneous temperature profile in the combustion chamber.
Die Verarbeitungseinheit 35 ist also ertüchtigt, gezielt je nach Anforderung an einen nächsten Betriebszustand sowohl Zu- als auch Abschaltbefehle als Befehle ZI, Z2, Z3...Z8 zu erzeugen.The processing unit 35 is thus trained to specifically generate both switch-on and switch-off commands as commands ZI, Z2, Z3 ... Z8, depending on the requirements for a next operating state.
Die in FIG 2 beispielhaft erläuterte Bewertung soll nun noch zur weiteren Verdeutlichung mit konkreten Zahlenwerten für die Wertzahlen WZl, WZ2 und WZ3 sowie für die Ausgänge der Signalvorverarbeitungsstufen VV1 und VV2 gezeigt werden.The evaluation explained by way of example in FIG. 2 is now to be shown for further clarification with specific numerical values for the value numbers WZ1, WZ2 and WZ3 and for the outputs of the signal preprocessing stages VV1 and VV2.
Die Brenner 1 und 2 sollen zugeschaltet worden sein. Dies wird mittels der Betriebszustandswerte Sl und S2 an die Signalvorverarbeitungsstufen VV1 bzw. VV2 gemeldet. Die Signalvorverarbeitungsstufe VV1 erzeugt aus dem Betriebszu- standswert Sl des Brenners 1 den Wert Eins und schaltet diesen gemäß FIG 2 auf drei der Multiplizierer 30. Der Multipli- zierer 30a dient der Bewertung der beiden dem Brenner 1 benachbarten Brenner 2 und 8, der Multiplizierer 30b bzw. 30c der Bewertung der Brenner 3 und 7 bzw. 4 und 6. Der Brenner 5 wird durch den Brenner 1 nicht bzw. mit der Wertzahl Null bewertet. Die diesen drei Multiplizierern 30a, 30b, 30c als Multiplikatoren WZl, WZ2, WZ3 zugeführten Werte seien die konstanten Werte Sechs, Drei bzw. Eins. Diese Werte entsprechen etwa dem Einfluss der zu bewertenden Brenner auf die Un- Symmetrie des Flammenbildes, d.h. den Abständen des bewertenden Brenners 1 von den zu bewertenden Brennern. Der Ausgang des Multiplizierers 30a liefert folglich den Wert Sechs und führt diesen dem Summierer Σ2 (welcher dem Brenner 2 zugeord- net ist) und dem Summierer Σ8 (welcher dem Brenner 8 zugeordnet ist) zu.Burners 1 and 2 are said to have been switched on. This is reported to the signal preprocessing stages VV1 and VV2 using the operating state values S1 and S2. The signal preprocessing stage VV1 generates the value one from the operating state value S1 of the burner 1 and switches this to three of the multipliers 30 according to FIG. 2. The multiplier 30a is used to evaluate the two burners 2 and 8 adjacent to the burner 1, the multiplier 30b or 30c of the evaluation of the burners 3 and 7 or 4 and 6. The burner 5 is not evaluated by the burner 1 or with the value number zero. The values supplied to these three multipliers 30a, 30b, 30c as multipliers WZ1, WZ2, WZ3 are the constant values six, three and one, respectively. These values correspond approximately to the influence of the burners to be assessed on the Symmetry of the flame image, ie the distances of the burner 1 to be evaluated from the burners to be evaluated. The output of multiplier 30a consequently supplies the value six and feeds it to summer ierer2 (which is assigned to burner 2) and to summer Σ8 (which is assigned to burner 8).
Der Ausgang des Multiplizierers 30b liefert den Wert Drei, welcher auf die Summierer ∑3 (welcher dem dritten Brenner zu- geordnet ist) und Σ7 (welcher dem siebten Brenner zugeordnet ist) aufgeschaltet wird.The output of the multiplier 30b supplies the value three, which is applied to the summers ∑3 (which is assigned to the third burner) and Σ7 (which is assigned to the seventh burner).
Der Ausgang des dritten Multiplizierers 30c liefert den Wert Eins, welcher auf den Summierer ∑4 (welcher dem vierten Bren- ner zugeordnet ist) und auf den Summierer Σ6 (welcher dem Sechsten Brenner zugeordnet ist) geschaltet wird.The output of the third multiplier 30c supplies the value one, which is switched to the summer ∑4 (which is assigned to the fourth burner) and to the summer Σ6 (which is assigned to the sixth burner).
In analoger Weise soll die durch den Brenner 2 ausgelöste Bewertung der anderen Brenner erfolgen, so dass auf die Summie- rer ∑l und Σ3 der Wert Sechs aufgeschaltet wird, auf die Summierer ∑4 und ∑8 der Wert Drei und auf die Summierer Σ5 und Σ7 der Wert Eins.The evaluation of the other burners triggered by the burner 2 is to be carried out in an analogous manner, so that the value six is applied to the summers ∑l and Drei3, the value three to the summers ∑4 and ∑8 and to the summers Σ5 and Σ7 the value one.
Als Ausgangswerte ermitteln die Summierer ∑l, Σ2, Σ3, Σ4, Σ5, ∑β, Σ7 und Σ8 durch Aufsummation die Werte Sechs, Sechs,The summers ∑l, Σ2, Σ3, Σ4, Σ5, ∑β, Σ7 and Σ8 determine the values six, six,
Neun, Vier, Eins, Eins, Vier bzw. Neun. Diese Werte werden auf die entsprechend nachfolgenden Signalnachverarbeitungsstufen NV1, NV2, NV3,...NV8 aufgeschaltet .Nine, four, one, one, four or nine. These values are applied to the corresponding signal postprocessing stages NV1, NV2, NV3, ... NV8.
Bei einem nächsten zu erreichenden Betriebszustand soll eine Erhöhung der Feuerungsleistung gefordert sein, so dass durch die Verarbeitungseinheit 35 Zuschaltbefehle als Befehle ZI, Z2, Z3 ... Z8 für die Brenner derart ermittelt werden, dass die sich im nächsten Betriebszustand in Betrieb befindlichen Brenner eine gleichmäßige räumliche Verteilung im Brennraum 15 aufweisen, um dadurch ein homogenes Temperaturprofil zu erreichen. Da die Brenner 1 und 2 sich bereits in Betrieb befinden, schalten die Signalvorverarbeitungsstufen VV1 bzw. VV2 nicht die Ausgänge der Summierer ∑l und Σ2 auf die Verarbeitungseinheit 35, sondern z.B. den Konstanten Wert Tausend; die Ausgänge der übrigen Summierer ∑3, ∑4, Σ5,...Σ8 werden durch die nachfolgenden Signalnachverarbeitungsstufen NV3, NV4, NV5, ...NV8 unverändert auf die Verarbeitungseinheit 35 aufgeschaltet.When the next operating state is to be reached, an increase in the firing capacity should be required, so that the processing unit 35 determines connection commands as commands ZI, Z2, Z3 ... Z8 for the burners in such a way that the burners in operation in the next operating state are one have uniform spatial distribution in the combustion chamber 15 in order to achieve a homogeneous temperature profile. Since the burners 1 and 2 are already in operation, the signal preprocessing stages VV1 and VV2 do not switch the outputs of the summers ∑l and Σ2 to the processing unit 35, but rather, for example, the constant value thousand; the outputs of the remaining summers ∑3, ∑4, Σ5, ... Σ8 are applied unchanged to the processing unit 35 by the subsequent signal postprocessing stages NV3, NV4, NV5, ... NV8.
Im vorliegenden Beispiel stehen der Verarbeitungseinheit 35 also acht Eingangssignale zur Verfügung, um die im nächsten Schritt zuzuschaltenden Brenner zu ermitteln.In the present example, the processing unit 35 has eight input signals available to determine the burners to be switched on in the next step.
Bei der beispielhaft dargestellten Wahl der Wertzahlen WZl, WZ2 und WZ3 kann die Verarbeitungseinheit 35 nun die im nächsten Schritt zuzuschaltenden Brenner dadurch ermitteln, indem sie das oder die Minima ihrer Eingangswerte ermittelt und im nächsten Schritt die jeweils zu diesen Minima zugehö- rigen Brenner zuschaltet; im folgenden Beispiel würde dies bedeuten, dass im nächsten Schritt die Brenner 5 und 6 zugeschaltet werden. Nach Zuschaltung von Brenner 5 und 6 befinden sich die Brenner 1, 2, 5 und 6 in Betrieb.With the selection of the value numbers WZ1, WZ2 and WZ3 shown as an example, the processing unit 35 can now determine the burners to be connected in the next step by determining the one or more minima of their input values and in the next step switching on the burners belonging to these minima; in the following example, this would mean that burners 5 and 6 are switched on in the next step. When burners 5 and 6 are switched on, burners 1, 2, 5 and 6 are in operation.
Ein Blick auf FIG 1 zeigt, dass durch die beschriebene Zuschaltung der Brenner 5 und 6 zu den bereits in Betrieb befindlichen Brennern 1 und 2 eine gleichmäßige Befeuerung des Brennraums 15 gewährleistet ist, da bei der räumlichen Brenneranordnung nach FIG 1 auf diese Weise bezüglich des Mittel- punkts des Brennraums 15 gegenüberliegende Brennerpaare betrieben werden, was zu einer gleichmäßigen Befeuerung des Brennraums 15 und damit zu einem wirtschaftlichen Betrieb der technischen Anlage führt.A look at FIG. 1 shows that the described connection of the burners 5 and 6 to the burners 1 and 2 that are already in operation ensures uniform firing of the combustion chamber 15, since the spatial burner arrangement according to FIG - At the point of the combustion chamber 15 opposing pairs of burners are operated, which leads to a uniform firing of the combustion chamber 15 and thus to an economical operation of the technical system.
Das in FIG 2 dargestellte Prinzip der Bewertung kann leicht verallgemeinert werden: Man wählt einen bestimmten Brenner als Bezugsbrenner und definiert zu diesem ein erstes, ein zweites und ein drittes Nachbarbrennerpaar. Zum Brenner 3 ist das so definierte erste Nachbarbrennerpaar das durch die Brenner 2 und 4 gebildete Brennerpaar, das zweite Brennerpaar das durch die Brenner 5 und 1 gebildete Brennerpaar und das dritte Nachbarbrennerpaar das durch die Brenner 6 und 8 gebildete Brennerpaar.The principle of the evaluation shown in FIG. 2 can easily be generalized: one chooses a specific burner as the reference burner and defines a first one for this second and third pair of neighboring burners. For burner 3, the first pair of neighboring burners defined in this way is the pair of burners formed by burners 2 and 4, the second pair of burners is the pair of burners formed by burners 5 and 1 and the third pair of neighboring burners is the pair of burners formed by burners 6 and 8.
Geht nun der Brenner 3 in Betrieb, so löst beispielsweise er eine Bewertung der Brenner 2 und 4 mit dem Wert Sechs, eine Bewertung der Brenner 5 und 1 mit dem Wert Drei und eine Bewertung der Brenner 6 und 8 mit dem Wert Eins aus. Geht nun ein anderer Brenner in Betrieb, so wählt man diesen als Bezugsbrenner und bildet in analoger Weise ein weiteres erstes, ein weiteres zweites und ein weiteres drittes Nachbarbrenner- paar.If the burner 3 now goes into operation, it triggers, for example, an evaluation of the burners 2 and 4 with the value six, an evaluation of the burners 5 and 1 with the value three and an evaluation of the burners 6 and 8 with the value one. If another burner now goes into operation, it is selected as the reference burner and, analogously, a further first, a further second and a further third pair of neighboring burners are formed.
In FIG 3 ist ein Ausführungsbeispiel für die Verarbeitungseinheit 35 aus FIG 2 dargestellt.FIG. 3 shows an exemplary embodiment for the processing unit 35 from FIG. 2.
Die aktuellen Bewertungen 40 sind dabei auf einen Auswahlbaustein AB der Verarbeitungseinheit 35 aufgeschaltet; zusätzlich kann auch noch ein Hilfswert aufgeschaltet sein, welcher beispielsweise vom Auswahlbaustein AB dazu benutzt wird, auch dann zu- oder abzuschaltende Brenner zu ermitteln, wenn die Auswertung der aktuellen Bewertungen 40 z.B. infolge einerThe current evaluations 40 are connected to a selection module AB of the processing unit 35; In addition, an auxiliary value can also be applied, which is used, for example, by the selection module AB to also determine burners that are to be switched on or off when the evaluation of the current evaluations 40 e.g. as a result of a
Störung nicht möglich ist. Die aktuellen Bewertungen 40 werden parallel zu ihrer Aufschaltung auf den Auswahlbaustein AB jeweils als Schwellenhöhe 44 auf je einen Schwellwertbaustein SB gegeben.Disturbance is not possible. The current evaluations 40 are given in parallel to their connection to the selection module AB each as a threshold level 44 to a threshold value module SB.
Der Auswahlbaustein AB kann nun z.B. ausgestaltet sein als Minimalwertbaustein, welcher aus den aktuellen Bewertungen 40 das Minimum auswählt und dieses als sein Ausgangssignal auf den Summierer 42 als Eingangssignal gibt. Der Summierer 42 verknüpft den Ausgang des Auswahlbausteins AB mit einer Konstanten K zu einer Summe, welche gleichzeitig auf die Eingänge aller Schwellwertbausteine SB geschaltet wird. Da die zu den jeweiligen Schwellwertbausteinen zugehörigen Schwellhöhen 44 in ihren Werten unterschiedlich sind, das Eingangssignal für alle Schwellwertbausteine SB gleich ist, liefern nur diejenigen Schwellwertbausteine ein Ausgangssignal ungleich Null als Befehle ZI, Z2, Z3,...Z8, bei denen das um die Konstante K angehobene Eingangssignal den Wert der jeweils zugehörigen Schwellwerthöhe überschreitet.The selection module AB can now be configured, for example, as a minimum value module, which selects the minimum from the current evaluations 40 and outputs this as its output signal to the summer 42 as an input signal. The summer 42 combines the output of the selection module AB with a constant K to form a sum, which is simultaneously switched to the inputs of all threshold value modules SB. Because that too the threshold levels 44 associated with the respective threshold value modules differ in their values, the input signal is the same for all threshold value modules SB, only those threshold value modules deliver an output signal other than zero as commands ZI, Z2, Z3,... Z8, in which the constant K is increased Input signal exceeds the value of the associated threshold value.
Die vorher beschriebene Ausprägung des Auswahlbausteins AB als Minimalwertbaustein ist besonders vorteilhaft bei der Ermittlung von zuzuschaltenden Komponenten der technischen Anlage einsetzbar. Zur Ermittlung von abzuschaltenden Komponenten der technischen Anlage ist der Auswahlbaustein AB bevorzugt als Maximalwertbaustein ausgeprägt. So ist gewährleis- tet, dass - wenn die Bewertung ähnlich wie in FIG 2 beschrieben durchgeführt wird -, diejenigen Komponenten als im nächsten Schritt abzuschaltende Komponenten ermittelt werden, welche als aktuelle Bewertungen 40 den größten Wert aufweisen. The previously described form of the selection module AB as a minimum value module can be used particularly advantageously when determining components of the technical system to be connected. For determining components of the technical system to be switched off, the selection module AB is preferably designed as a maximum value module. This ensures that - if the evaluation is carried out similarly as described in FIG. 2 - those components are determined as components to be switched off in the next step which have the greatest value as current evaluations 40.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betrieb einer mehrere Komponenten (1, 2, 3, ...8) umfassenden technischen Anlage (10), insbesondere einer Verbrennungsanlage zum Erzeugen von elektrischer E- nergie, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h folgende Schritte:1. Method for operating a technical system (10) comprising several components (1, 2, 3, ... 8), in particular a combustion system for generating electrical energy, the following steps being carried out:
a) Laufend löst jede Komponente, die in oder außer Betrieb geht, eine Bewertung mindestens einer anderen Komponente mit einer Wertzahl (WZl, WZ2, WZ3) aus, b) die Wertzahlen (WZl, WZ2, WZ3) jeder Komponente werden aufsummiert, und c) aus den aufsummierten Wertzahlen werden diejenigen Kom- ponenten ermittelt, welche als nächstes zu- oder abzuschalten sind.a) On an ongoing basis, every component that goes into or out of operation triggers an evaluation of at least one other component with a value number (WZl, WZ2, WZ3), b) the value numbers (WZl, WZ2, WZ3) of each component are added up, and c ) those components which are to be switched on or off next are determined from the summed value numbers.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Komponenten (1, 2, 3,...8) untereinander von gleicher Art sind.2. The method according to claim 1, wherein the components (1, 2, 3, ... 8) are mutually of the same type.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei durch die Zu- oder Abschaltung von Komponenten (1, 2, 3...8) eine gleichmäßige, insbesondere symmetrische, räumliche Verteilung von sich im Betrieb befindlichen Komponenten erreicht wird.3. The method according to claim 1 or 2, wherein by switching on or off components (1, 2, 3 ... 8) a uniform, in particular symmetrical, spatial distribution of components in operation is achieved.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei diejenigen Komponenten, welche jeweils im gleichen räumlichen Abstand zu der in o- der außer Betrieb gehenden Komponente angeordnet sind, mit der gleichen Wertzahl bewertet werden.4. The method according to claim 3, wherein those components which are each arranged at the same spatial distance from the component which is in or out of operation are evaluated with the same value number.
5. Vorrichtung zum Betrieb einer mehrere Komponenten (1, 2, 3...8) umfassenden technischen Anlage (10), insbesondere einer Verbrennungsanlage zum Erzeugen von elektrischer E- nergie, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass in mindestens einer Recheneinheit (20) eine Anzahl von jeweils einer Komponente zugeordneten Wertzahlen (WZl, WZ2, WZ3) speicherbar sind, dass die Recheneinheit (20) ertüch- tigt ist, beim in oder außer Betrieb Gehen einer Komponente (1, 2, 3...8) eine Bewertung mindestens einer anderen Komponente mit einer Wertzahl (WZl, WZ2, WZ3) auszulösen und die Wertzahlen jeder Komponente (1, 2, 3,...8) aufzu- summieren und dass die Recheneinheit (20) weiterhin ertüchtigt ist, aus den aufsummierten Wertzahlen diejenigen Komponenten zu ermitteln, welche als nächstes zu- oder abzuschalten sind.5. Device for operating a plurality of components (1, 2, 3 ... 8) comprising technical system (10), in particular a combustion system for generating electrical energy, characterized in that in at least one computing unit (20) a number of Value numbers (WZ1, WZ2, WZ3) each assigned to a component can be stored so that the computing unit (20) it is necessary to trigger an evaluation of at least one other component with a value number (WZl, WZ2, WZ3) and the value numbers of each component (1, 2, 3 , ... 8) and that the arithmetic unit (20) is still capable of determining those components from the summed value numbers which are to be switched on or off next.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Komponenten (1, 2, 3...8) untereinander von gleicher Art sind.6. The device according to claim 5, wherein the components (1, 2, 3 ... 8) are mutually of the same type.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder β, wobei durch die Zu- oder Abschaltung von Komponenten (1, 2, 3...8) eine gleichmäßige, insbesondere symmetrische, räumliche Verteilung von sich im Betrieb befindlichen Komponenten erreicht ist .7. The device according to claim 5 or β, wherein by connecting or disconnecting components (1, 2, 3 ... 8) a uniform, in particular symmetrical, spatial distribution of components in operation is achieved.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei diejenigen Komponenten, welche jeweils im gleichen räumlichen Abstand zu der in oder außer Betrieb gehenden Komponente angeordnet sind, mit der gleichen Wertzahl bewertet sind. 8. The device according to claim 7, wherein those components which are each arranged at the same spatial distance from the component going into or out of operation are rated with the same value number.
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