PL185983B1

PL185983B1 - System oceny temperatury łopatek w turbinie parowej

Info

Publication number: PL185983B1
Application number: PL97333952A
Authority: PL
Inventors: Nugroho I. Santoso; Thomas Petsche
Original assignee: Siemens Corporate Res
Priority date: 1996-12-13
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 2003-09-30
Also published as: EP0944866B1; CN1240521A; PL333952A1; CZ300956B6; DE69706563D1; US5832421A; KR100523382B1; JP2002501584A; ATE205310T1; ES2167023T3; WO1998026336A1; CZ212099A3; JP4005143B2; DE69706563T2; KR20000057472A; CN1105950C; RU2213997C2; EP0944866A1

Abstract

1. System oceny temperatury lopatek w turbinie parowej za pom oca sztucznej sieci neuronowej, który zawiera elementy do symulacji procesu dla pomiaru wszystkich wymaganych parametrów procesu oraz ele- menty do szkolenia sztucznej sieci neuronowej poczatko- wo przy zastosowaniu tych znanych wartosci parametrów procesu i elementy do otrzymywania, za pomoca sztucznej sieci neuronowej, w czasie rzeczywistym wartosci tempe- ratury, przy zastosowaniu wartosci pomiarowych wszyst- kich pozostalych parametrów procesu, znamienny tym, ze zawiera modulowy uklad tarcia o powietrze do oceny temperatury lopatek, zawierajacy szesc poziomów, a mianowicie poziom odbioru (1) modulu do zarzadzania procesem odbioru danych za pom oca kilku sterowników (2) z pamiecia program ow alna zawierajacy elementy do próbkowania danych pomiarowych, przetwarzania ich do postaci cyfrowej i przekazywania danych przez siec Et- hernetu, nastepny poziom komunikacyjny (II) do zarza- dzania za pom oca serwera komunikacyjnego (6) przesyla- niem informacji pomiedzy siecia 1 cyfrowymi stanowi- skami pracy, kolejny poziom administracyjny (III) stero- wania do obslugiwania zadaniem danych ze sterowania procesem tarcia o powietrze przez rozprzestrzenianie sie zadania w prawidlowym formacie do poziomu komunika- cyjnego (6) za pomoca modulu dystrybutora telegramu (12) oraz do zarzadzania danymi wejsciowym i.................. FIG. 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest system oceny wartości parametru w procesie, zwłaszcza temperatury łopatek w turbinie parowej, jak w przypadku turbogeneratorów, w których parametry robocze są utrzymywane w określonych granicach dla właściwej i bezpiecznej pracy w fazach rozruchu i przestoju.

Znane są z opisu patentowego USA nr 5 439 160 sposób i urządzenie do realizacji ustawień pieca przepływowego do lutowania płytek drukowanych, gdzie sztuczna sieć neuronowa jest zdolna do rozpoznawania cech cieplnych i fizycznych płytki drukowanej, potrzebnych do realizacji akceptowanego lutowania układu drukowanego. Podczas określania profilu temperatury pieca konfiguruje się ten piec przez określoną liczbę stref temperatury i zakres związanych z nimi prędkości taśmy przenośnika do przenoszenia płytek drukowanych przez piec. Określa się charakterystyki cieplne dla każdej z wielu reprezentacyjnych próbek płytek drukowanych, które przechodzą przez piec przepływowy. Porównuje się charakterystyki cieplne każdej próbki płytki drukowanej z jej możliwymi do identyfikacji charakterystykami

185 983 fizycznymi, aby uzyskać identyfikację i rozróżnienie cech wejściowych każdej próbki płytki drukowanej. Określa się dla każdej próbki płytki drukowanej prędkość taśmy i temperatury stref temperatury w celu realizacji akceptowanego lutowania, a te temperatury i prędko ść taśmy wyznacza się jako cechy wyjściowe dla każdej właściwej próbki płytki drukowanej. Bada się sieć neuronową przez sekwencyjne i iteracyjne dostarczanie tych cech wejściowych do węzłów wejściowych sieci i dostarcza się cechy wyjściowe do węzłów wyjściowych sieci dla każdej próbki płytki drukowanej. Dostarcza się także cechy wejściowe niepróbkowanej płytki drukowanej do sieci neuronowej, aby uzyskać jako wyjścia sieci neuronowej wymagane ustawienia prędkości taśmy i temperatury dla każdej strefy pieca i ustawić piec na lutowanie niepróbkowanej płytki drukowanej.

Zwykle podczas pracy turbogeneratorów turbina pracuje blisko pełnej mocy lub gdy pobór mocy jest niewystarczający, jest wyłączana. Szczególnie podczas pracy jako część dużej, ogólnokrajowej sieci energetycznej, jest wymagana praca przy mniejszym niż pełne obciążeniu. W takich warunkach występują złożone rozkłady temperatury, ciśnienia, wilgotności pary, przegrzewu międzystopniowego, rozprężania i sprężania, powodując ewentualnie nadmierną temperaturę łopatek turbiny. Takie warunki mogą spowodować uszkodzenie łopatek z ewentualnie fatalnymi skutkami. Kontrola pracy w warunkach, w których ciśnienie pary na wlocie jest równe lub niższe niż ciśnienie wyjściowe, ma znaczenie praktyczne i jest przedstawiona na przykład w publikacji W. W. Bathie'a „Podstawy turbin gazowych”, wydanej przez John Wiley and Sons, 1996, i w publikacji H. Herlocka „Turbiny osiowe: mechanika płynów i termodynamika”, wydanej przez Butterworth, Londyn, 1960.

Dobre modele matematyczne do symulacji zachowania pary w turbinie w jej całym zakresie pracy są niełatwe do uzyskania, szczególnie dla okresów, w których ciśnienie pary głównej jest bliskie lub niższe niż ciśnienie wylotowe. Podczas takich okresów przepływ płynu jest bardzo złożony, ponieważ składowa promieniowa prędkości staje się znaczna w porównaniu ze składową osiową prędkości. Osiągalne, uproszczone modele matematyczne do symulacji zachowania pary podczas normalnego obciążenia zwykle nie działają właściwie, gdy ciśnienie wlotowe jest bliskie lub niższe niż ciśnienie wyjściowe.

W nowych, dużych turbinach parowych urządzenia do pomiaru temperatury są instalowane w poszczególnych stopniach obudów wysokiego ciśnienia i niskiego ciśnienia. Te pomiary zapewniają wskazanie operatorowi lub inżynierowi nadzorującemu, kiedy temperatura łopatek przekracza wartość graniczną.

System według wynalazku zawiera modułowy układ tarcia o powietrze do oceny temperatury łopatek, zawierający sześć poziomów, a mianowicie poziom odbioru modułu do zarządzania procesem odbioru danych za pomocą kilku sterowników z pamięcią programowalną zawierający elementy do próbkowania danych pomiarowych, przetwarzania ich do postaci cyfrowej i przekazywania danych przez sieć Ethernetu, następny poziom komunikacyjny do zarządzania za pomocą serwera komunikacyjnego przesyłaniem informacji pomiędzy siecią i cyfrowymi stanowiskami pracy, kolejny poziom administracyjny sterowania do obsługiwania żądaniem danych ze sterowania procesem tarcia o powietrze przez rozprzestrzenianie się żądania w prawidłowym formacie do poziomu komunikacyjnego za pomocą modułu dystrybutora telegramu oraz do zarządzania danymi wejściowymi w pewnym formacie i kierowania danych z powrotem do sterowania procesem dla zapamiętania za pomocą modułu odbiornika telegramu, potem poziom działania do sterowania ciągłym procesem drugoplanowym i obliczaniem oraz przeprowadzania zarządzania wyjściowego dla badania ważności wyniku obliczania i porównania wyników estymatora sztucznej sieci neuronowej z wynikiem modułu analitycznego, kolejny poziom danych do obsługiwania wszystkich procesów dotyczących pamiętania i dostępu danych za pomocą serwera danych i bazy danych oraz w końcu poziom prezentacji do obserwacji za pomocą graficznego interfejsu użytkownika całej potrzebnej informacji w postaci bieżących wartości, wykresu trendu i wykresu Moliera.

Korzystnie dane pomiarowe są oparte na parametrach takich, jak ciśnienie strumienia głównego, temperatura strumienia głównego, ciśnienie w trzecim stopniu, ciśnienie wylotowe i prędkość obrotowa.

185 983

Korzystnie poziom administracyjny sterowania jest przystosowany do zarządzania procesem samokontroli układu alarmowego i kilkoma regulatorami czasowymi do kontroli stanu wszystkich procesów w systemie. .

Zatotą wynalazku jest zapewnienie kontroli temperatury łopatek mniejszych i starszych turbin, jak również bardziej praktycznych i ekonomicznych sposobów niż instalowanie czujników temperatury, dla uzyskania praktycznego systemu oceny w czasie rzeczywistym i kontroli temperatury łopatek turbiny podczas pracy.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia architekturę układu modułowego tarcia o powietrze według wynalazku, fig. 2A i 2B - schematy oparte na sztucznej sieci neuronowej do oceny temperatury łopatek według wynalazku, fig. 3 - procedurę szkolenia dla sztucznej sieci neuronowej według wynalazku, fig. 4A-4D - struktury interfejsu graficznego użytkownika, stosowanego w połączeniu z wynalazkiem i fig. 5A-5J - widoki interfejsu graficznego, stosowanego w połączeniu z wynalazkiem.

Figura 1 przedstawia architekturę układu modułowego tarcia o powietrze. Podczas działania turbiny parowej ogrzewanie łopatek w wyniku tarcia o powietrze jest utrzymywane w dopuszczalnych granicach. Moduły tarcia o powietrze dla turbin o wysokim ciśnieniu i niskim ciśnieniu według wynalazku dostarczają operatorowi ocenę temperatury łopatek w poszczególnych stopniach turbiny. Interfejs interakcyjny użytkownika obrazuje wartość w czasie rzeczywistym, wykres trendu tych wartości i poszczególne stany na wykresie Molliera. Z tej oceny i innych dostępnych wartości pomiarowych wnioskuje się o zaleceniach nadzorczych.

W turbinie o wysokim ciśnieniu, gdy nie ma żadnego przepływu pary przez turbinę przebywającą pewną drogę, stopień przekazywania energii zależy od ciśnienia i gęstości pary w turbinie. Przy drodze o pełnym obciążeniu początkowo występuje odpowiednio wysokie ciśnienie zimnego przegrzewacza wtórnego. W celu zapobiegania niedopuszczalnemu ogrzaniu w wyniku strat na tarcie o powietrze, wymagany jest właściwy zanik ciśnienia lub pewien przepływ pary chłodzącej. Krzywe rozprężania na wykresie Molliera pokazują korzyści przy wystarczającym przepływie turbiny o wysokim ciśnieniu po zmniejszeniu się obciążenia całkowitego do obciążenia zerowego. Operator jest znacznie lepiej informowany.

Pokazywanie podczas pracy krzywych rozszerzania-sprężania jest szczególnie korzystne dla innych części turbiny, które podlegają przegrzaniu w tym szczególnym przypadku w wyniku zjawiska tarcia o powietrze. W przypadku turbin z parą ogrzewającą, gdy zawory regulacyjne, na przykład na przecięciu nad krzywą dla dwóch dolnych grzejników, są zamknięte, turbina o niskim ciśnieniu wymaga zastosowania strumienia chłodzącego, aby utrzymać w dopuszczalnych granicach wzrost temperatury powodowany przez tarcie o powietrze w ostatnim stopniu. W tym stanie pracy strumień w turbinie o niskim ciśnieniu pochłania energię pochodzącą ze strat na tarcie o powietrze, które przeważały znacznie w ostatnich stopniach.

Ogólnie moduł tarcia o powietrze jest podobny do architektury modułowego układu kontrolnego DIGEST elektrowni, który cechuje modułowa architektura podzielona na sześć różnych poziomów wyjaśnionych krótko poniżej. Elementy modułu są zapisane ze znaczną elastycznością przy budowie dowolnej wybranej struktury.

W architekturze układu modułowego tarcia o powietrze z fig. 1 dwa pierwsze poziomy są już osiągalne jako część układu DIGEST. Dokonano modyfikacji poziomów administracyjnych i danych. Modyfikacje zarówno poziomu komunikacyjnego, jak i danych, obejmują wyszczególnienie parametru, który jest potrzebny do żądania specyficznych danych modułu przez szynę danych oraz do tworzenia serwera danych i bazy danych. Rozbudowa głównego modułu tarcia o powietrze jest dokonywana głównie na poziomach działania i prezentacji.

Na fig. 1 sześcioma poziomami w module tarcia o powietrze są:

1. Poziom odbioro -^ćioradza procasem odbioro danych, ntóiy zawiyra kiika steroavmków z pamięcią programowalną PLC 2 typu Siemens Simatic 5. Jego możliwości obejmują funkcje próbkowania sygnałów, przetwarzania A-C, ograniczonego obliczania, dokonywania sekwencyjnego działania procesowego, regulacji czasowej cyklu i komunikacji otwartej. Jest on stosowany w tym kontekście jako urpądcenib do odbioru danych, które próbkuje dane pomia185 983 rowe z określoną wstępnie szybkością, przetwarza je do postaci cyfrowej i przekazuje dane przez sieć Ethernetu w sposób asynchroniczny.

2. Poziom komunikacyjny jest głównie serwerem komunikacyjnym 6, który zarządza przesyłaniem informacji pomiędzy siecią i cyfrowymi stanowiskami pracy. Standardowy moduł DEC, który obsługuje wyjście komunikacyjne, jest nazywany OmniServer/DECnet Phase V. Procesy w DEC, które zarządzają przesyłaniem danych, są oznaczone przez DEC-S5 8 i S5-DEC 10. DEC-S5 zarządza przesyłaniem danych z poziomu administracyjnego do S5, a S5-DEC zarządza przesyłaniem danych z S5 do poziomu administracyjnego.

3. Poziom administracyjny sterowania obsługuje żądanie danych ze sterowania procesem tarcia o powietrze przez rozprzestrzenianie się żądania w prawidłowym formacie do poziomu komunikacyjnego, który jest dokonywany przez moduł dystrybutora 12 telegramu. Zarządza on również danymi wejściowymi w pewnym formacie i kieruje dane z powrotem do sterowania procesem dla zapamiętania. To jest dokonywane przez moduł odbiornika 14 telegramu. Inne funkcje obejmują zarządzanie pojemnością bufora de-log 16, procesem samokontroli układu alarmowego 18 i kilkoma regulatorami czasowymi - zegarami do celów przerywania regulacji czasowej 20. Proces samokontroli służy głównie do kontroli stanu wszystkich procesów w systemie i w razie potrzeby ponownego uruchomienia systemu.

4. Poziom działania steruje ciągłym procesem drugoplanowym i obliczaniem. Obejmuje on inicjację żądania danych - przesyłanie RQT, zarządzanie danymi wejściowymi RDT, pamiętanie danych, wszystkie procesy obliczeniowe i pamiętanie wyników. Bardziej szczegółowy opis tego poziomu jest podany w następnym akapicie. Ten poziom obejmuje także zarządzanie wyjściowe, które bada ważność wyniku obliczania. W tym schemacie wyniki estymatora hybrydowej, sztucznej sieci neuronowej ANN są zawsze porównywane z wynikiem modułu analitycznego. Ta weryfikacja jest wymagana do wykrycia możliwych złych wyników, które są zwykle powodowane przez wartości wejściowe znacznie oddalone od wszystkich próbek, które zostały przestawione podczas okresu badania sieci ANN. Duże rozbieżności wskazują, że dalsze, ponowne badanie jest w porządku.

5. Poziom danych obsługuje wszystkie procesy dotyczące pamiętania i dostępu do danych. Zawiera on serwer danych 22 i bazę danych 24. Cały dostęp do bazy danych jest dokonywany przez serwer danych 22. Po zapamiętaniu danych we właściwym formacie w bazie danych 24 jest do niej łatwy dostęp przez wszystkie poziomy.

6. Poziom prezentacji zapewnia graficzny interfejs użytkownika, który umożliwia użytkownikom widzenie całej potrzebnej informacji na kilka różnych sposobów, to jest bieżące wartości, wykres trendu i wykres Molliera. Składa się on z graficznego interfejsu 26 użytkownika dla tarcia o powietrze, swobodnej grafiki 28 i pamięci wspólnej 30 do pamiętania wartości parametru pośredniego, potrzebnych dla interfejsu użytkownika. Swobodna grafika jest niezależnym narzędziem graficznym do nanoszenia na wykres dowolnych wartości parametru, zapamiętanych w bazie danych. To narzędzie jest uzyskiwane jako część pierwotnego systemu DlGEST.

Informacja jest przedstawiona w kilku warstwach, począwszy od głównego obrazowania na ekranie tarcia o powietrze, które pokazuje temperatury łopatek. Kolejne warstwy przedstawiają szczegółowe warunki dla każdej sekcji turbiny. Te warstwy dostarczają informację przy wszystkich wartościach parametru, które są właściwie dla operatora do podjęcia decyzji dotyczących działania turbiny. Dalsze szczegóły procesu na tym poziomie są podane w następnych akapitach. Rozbudowany ekran jest dogodnie zapewniony dla dostępu do pewnego modułu wewnętrznego i parametrów lub procesów systemu, głównie z przyczyn bezpieczeństwa, przy czym ta cecha jest korzystnie pomijana w rzeczywistej wersji roboczej.

Proces kontroli nie zawsze jest koniecznie przeprowadzany z tą samą szybkością w każdym okresie czasu, lecz powinien zależeć od warunków roboczych turbiny. Jest określanych wstępnie kilka scenariuszy dla każdej specyficznej turbiny. Na przykład bez obciążenia, przy pełnym obciążeniu i małym obciążeniu podczas wolnego wyłączania, uruchamiania i eliminacji obciążenia. Cykl kontroli jest regulowany automatycznie w różnych warunkach, zależnie od wartości krytycznych i może być wprowadzone obrazowanie w miejscu kursora w celu pomocy operatorowi.

185 983

Moduł tarcia o powietrze ma przede wszystkim dwa główne procesy, proces drugoplanowy i interakcyjny proces obrazowania. Proces drugoplanowy jest odpowiedzialny za otrzymanie wymaganych wartości parametrów, obliczanie temperatury łopatek z określoną szybkością i zapis informacji we właściwej pamięci wspólnej i bazy danych. Interakcyjny proces obrazowania pokazuje graficznie potrzebną i wymaganą informację w dowolnym momencie czasu. Szybkość procesu jest ograniczona przez minimalną wartość czasu wymaganą przed wszystkimi pomiarami dla stabilizacji i zmienia się w oparciu o surowość warunków pracy turbiny. Praca w pobliżu krytycznej temperatury łopatek wymaga większej szybkości procesu.

Przed procesem kontroli musi być szkolona sztuczna sieć neuronowa ANN. Podstruktura szkoleniowa jest odpowiedzialna za wytwarzanie właściwych ciężarów i parametrów, które są stosowane w module kontrolnym. Ten proces jest dokonywany pośrednio i nie jest sterowalny przez graficzny interfejs 26. Sieć jest szkolona przy zastosowaniu symulowanych danych otrzymywanych przez obliczanie ocenianej temperatury przy zastosowaniu elementów analitycznych dla oczekiwanego, normalnego zakresu pracy, a dane rzeczywiste są otrzymywane na podstawie doświadczeń. Doświadczenia koncentrują się na wytwarzaniu danych w specyficznych warunkach przy małym strumieniu pary, jak wyłączanie, utrata obciążeń i uruchamianie. Oczekuje się, że ten układ jest w stanie ocenić temperaturę łopatek dla wszystkich zakresów roboczych turbiny. Minimalnymi wartościami wejściowymi estymatora są wartości pomiarów w czasie rzeczywistym ciśnienia pary głównej, temperatury pary głównej, ciśnienia trzeciego stopnia i ciśnienia wylotowego. Mogą być dowolnie dostarczane i oceniane dodatkowe wartości wejściowe.

W procesie drugoplanowym otrzymuje się dane pomiarowe, oblicza temperaturę łopatek i inne wymagane wartości oraz pamięta te wartości we właściwych miejscach w pamięci. Sekwencje procesu sąjak następuje:

Żądanie wymaganych danych pomiarowych dla poziomu odbioru przez poziom komunikacyjny z zastosowaniem protokołu DEC-S5 i administracyjny z dystrybutorem telegramu.

Odbiór danych pomiarowych następuje z systemu odbioru danych sterowników z pamięcią sterowalną PLC 2. Żądanie jest rozprzestrzeniane przez sieć Ethernet, transmitowane przy zastosowaniu protokołu S5-DEC i obsługiwane przez teleodbiór na poziomie administracyjnym. Lista parametrów pomiarowych obejmuje: Pms - ciśnienie pary głównej (bary), Tms - temperatura pary głównej (°C), P1 - ciśnienie pary przed ułopatkowaniem (bary), T1 temperatura pary przed ułopatkowaniem (°C), P3 - ciśnienie w trzecim etapie, Pex - ciśnienie wylotowe po przegrzewaczu wtórnym (bary), Peh - ciśnienie wylotowe przed przegrzewaczem wtórnym (bary), Teh - temperatura wylotowa przed przegrzewaczem wtórnym (°C), Tcb - temperatura obudowy dolnej (°C), Tcu - temperatura obudowy górnej (°C), Tci - temperatura obudowy wewnętrznej (°C), Tco - temperatura obudowy zewnętrznej (°C), N - prędkość obrotowa (obroty na minutę) i Pout - moc wyjściowa (MW).

Przetwarzanie wstępne danych wejściowych do wymaganego formatu interpretera polega głównie na odczycie łańcucha danych wejściowych i przeformatowaniu go do standardowego formatu ASCII.

Zapamiętanie danych w plikach pośrednich dla dalszego przetwarzania polega na tym, że estymator oblicza wartość temperatury łopatek przy zastosowaniu wartości pomiarowych. Wejściowymi wartościami pomiarowymi, stosowanymi do oceny temperatury łopatek, przynajmniej dla turbiny o wysokim ciśnieniu, są ciśnienie Pms pary głównej, temperatura Tms pary głównej, ciśnienie P3 w trzecim etapie, ciśnienie wylotowe Pex i prędkość obrotowa, pokazane na fig. 2A.

Figura 2A przedstawia, jak ocenia się bezpośrednio temperaturę łopatek przy zastosowaniu prostej, 3-warstwowej sieci ANN.

Figura 2B przedstawia, jak wykorzystuje się technikę hybrydową przez rozkład parametrów pośrednich, gdzie jeden parametr pośredni T3 jest obliczany analitycznie przy zastosowaniu równania (1):

185 983 (1)

Τ, = η„-1 vP₃y gdzie n₀ jest stałą związaną ze specyficznym wymiarem turbiny.

Inna stała pośrednia n jest obliczana przez szkoloną sieć ANN w oparciu o bieżące wartości wejściowe.

Przy zastosowaniu dwóch wartości pośrednich, bieżąca temperatura łopatek jest następnie obliczana przy zastosowaniu równania (2).

τ =_‘2_ łopatki _n -1 p

\^rex 7

W ten sposób jest utrzymywane oddzielenie modelu nieznanego matematycznie od modelu znanego, dzięki czemu zostaje zmniejszona złożoność i nieliniowość modelu czarnej skrzynki sieci ANN. Ponadto to także pomaga w zmniejszeniu zależności modelu sieci ANN od specyficznych parametrów turbiny oraz powoduje poprawę dokładności i solidności całego schematu oceny, włączając uogólnienie różnych turbin oraz umożliwia zachowanie elastyczności sposobu, takiej jak przy zmianie parametrów pośrednich w świetle nowej wiedzy, która dotyczy także parametrów wejściowych.

Ocena temperatury łopatek i inne parametry pomiarowe są następnie zapamiętywane w dwóch różnych miejscach: bazie danych i pośredniej pamięci wspólnej.

Wszystkie wartości są pamiętane w bazie danych przez serwer danych. Wartości wymagane do obrazowania w graficznym interfejsie 26 są także pamiętane w tymczasowej pamięci wspólnej.

Te wartości są następnie dostępne dla odczytu przez przetwarzanie w graficznym interfejsie 26.

Figura 3 pokazuje ogólny proces szkolenia, który znajduje zastosowanie w module ANN lub w rozwiązaniu bezpośrednim albo rozwiązaniu hybrydowym. Jedyna różnica występuje w parametrach wejściowych, jak pokazano w procesie drugoplanowym. Proces jest opisany jak następuje.

Pierwszym etapem jest tworzenie danych, podczas którego głównie łączy się dane otrzymane z symulacji przy zastosowaniu analizy cyklu woda-para i dane otrzymane z doświadczeń. Taka analiza jest wprowadzona na przykład w modułach termodynamicznych w systemie DIGEST. Analiza cyklu woda-para jest stosowana w module termodynamicznym w systemie DIGEST.

Następnie dane są ponownie formatowane tak, że stają się dopasowane do formatu wejściowego modułu sieci ANN. Dane są reorganizowane przez rozdzielenie danych na dwa oddzielne pliki danych, z których jeden jest stosowany w celach szkolenia i zatwierdzenia, a drugi w celu badania. Chociaż nie ma pewnej reguły do przegrupowania dostępnych danych, dane powinny być reorganizowane tak, że wszystkie obszary robocze powinny być dobrze reprezentowane. Według przykładowego wykonania 80% dostępnych danych jest wykorzystywanych do szkolenia i zatwierdzenia, a pozostała część do badania.

Struktura sieci ANN jest standardowo wielowarstwowa, z warstwą ukrytą. Liczba jednostek ukrytych może zmieniać się od 4 do 10 bez znacznej poprawy wydajności, a dla większej liczby jednostek ukrytych jest potrzebny dłuższy okres szkolenia i to może zwiększać niebezpieczeństwo nadmiernego dopasowania.

Na fig. 3 proces szkolenia jest rozpoczynany przy zastosowaniu początkowego zbioru parametrów szkoleniowych, w tym typu algorytmu optymalizacji, typu funkcji aktywacji,

185 983 liczby jednostek ukrytych, wartości progowych błędu. Stosowany algorytm optymalizacji jest standardową techniką dostępną w różnych metodach optymalizacji, lub sieci neuronowej.

Istnieje kilka technik w połączeniu z tym przykładowym wykonaniem, w tym spadek gradientu i kilka technik sprzężonego gradientu. Szybsza zbieżność jest otrzymywana przez zastosowanie jednej odmiany technik sprzężonego gradientu.

Jeżeli system ma zadawalającą zbieżność, a więc wartości progowe błędu zatwierdzenia są zadawalające, wówczas parametry sieci ANN łączy i wartości progowe jednostki są pamiętane w celu badania. Jeżeli system nie ma zbieżności, wówczas parametry szkolenia są modyfikowane, aż zostanie uzyskane rozwiązanie.

Powyższe procesy są dokonywane powtarzalnie, ponieważ jest ogólnie znane, ze system ma zbieżność do różnych rozwiązań przy różnych warunkach początkowych i parametrach szkoleniowych. Uzyskanie znacznej liczby rozwiązań zwiększa prawdopodobieństwo znalezienia ogólnego rozwiązania optymalnego.

Rozwiązania są badane przy zastosowaniu pliku kontrolnego danych. W procesie oceny, podczas procesu drugoplanowego, jest stosowane rozwiązanie o najmniejszym błędzie.

W uzupełnieniu do bieżących wartości i schematów trendów, interfejs graficzny użytkownika jest także w stanie pokazać warunki turbiny na schemacie Molliera zachowania pary. Ten schemat, nazywany również wykresem Molliera, wykresem entropii-entalpii lub wykresem całkowitego ciepła-entropii, stanowi znane środowisko dla każdego inżyniera termodynamika i lepsze przedstawienie warunków turbiny względem wszystkich znanych krytycznych, granicznych wartości roboczych. Zatem ta wizualizacja warunków turbiny podczas pracy bardziej pomaga użytkownikowi w podjęciu właściwych działań sterujących.

Figura 4A - 4D przedstawia proces przeprowadzany za pomocą graficznego interfejsu 26 użytkownika, inicjowany ogólnie przez użytkownika. Udostępnia on w razie potrzeby wartości zapamiętane przez proces drugoplanowy. Proces ten ma etapy pokazane na fig. 4a - 4D.

Moduł interfejsu graficznego użytkownika dla tarcia o powietrze jest inicjowany niezależnie lub przez system DIGEST. To powoduje automatyczne inicjowanie połączenia z jednostką pamięci wspólnej. Jednostka pamięci wspólnej jest głównie programem, który zarządza dostępem i przesyłaniem danych pomiędzy procesem graficznego interfejsu i dowolnym procesem na zewnątrz niego oraz zawiera przede wszystkim bufor.

Figura 5A przedstawia, że ze strony czołowej użytkownik wybiera przez menu turbiny dowolne z następujących okien turbiny: turbina HP, turbina LP1, turbina LP2 lub dowolne inne turbiny możliwe do zastosowania.

Dla każdej turbiny są pokazane trzy okna widzenia, które wybiera się przez menu schematu: przegląd turbiny na fig. 5B - 5D, wykres Molliera na fig. 5E - 5G lub okno wykresu trendu na fig. 5H - 5J.

Przegląd turbiny daje bieżącą wartość temperatury łopatki, jak również inne informacje, które mogą być ważne dla użytkownika do podjęcia jakiejkolwiek decyzji dotyczącej sterowania turbiną.

Wykres Molliera jest uzyskiwany w oparciu o standardowe obliczenia termodynamiczne. Stosowany jest program, który daje drugoplanową siatkę Molliera, a następnie nakłada dane rozszerzenia, które są obliczane z bieżących wartości pomiarowych na górze siatki.

Kilka cech wprowadzonych do okna wykresu Molliera obejmuje możliwość powiększenia na wykresie entalpii-entropii po prostu przez utworzenie, przez mysz skrzynki zamykającej wymagany obszar, chwilowego mini wykresu trendu, który jest aktywowany przez kliknięcie przy danej wartości parametru tablicy/skrzynki i interfejs opcji Molliera zapewnia sposoby określania parametrów przeglądania zgodnie z życzeniem użytkownika. Zapewnia on także ustalanie wartości progowej temperatury, które umożliwia użytkownikowi ustalenie pewnej wartości progowej do aktywacji etykiety ostrzegawczej i przesłanie sygnału alarmowego do operatora.

Wykres trendu umożliwia wybór do dziesięciu parametrów pokazywanych jednocześnie. Maksymalna liczba parametrów, która jest pokazana, jest zasadniczo nieograniczona, jednak dowolna liczba większa od dziesięciu stwarza trudności przy przeglądaniu samego

185 983 wykresu. Dokładną wartość na wykresie znajduje się przez kliknięcie w wymaganym punkcie. Dokładna wartość jest zobrazowana pod właściwą osią.

Z okna wykresu trendu użytkownik dalej analizuje dane przez wybór swobodnej grafiki, która daje użytkownikowi dostęp do całkowitej bazy danych. Ten element jest zapewniony w systemie DIGEST.

Proces obrazowania graficznego interfejsu 26 użytkownika udostępnia wymagane dane z pamięci wspólnej, z wyjątkiem programów swobodnych grafik, które udostępniają dane z bazy danych przez serwer danych.

FIG. 1

i_

185 983

FIG. 2A r

I

Pras '4*0 Tras 40

I

P3rd—+O

I

Pex—fO

I t

L

POŁĄCZENIA

WEJŚCIOWE

WARSTWA(Y)

JEDNOSTEK

UKRYTYCH

POŁĄCZENIA

WYJŚCIOWE łopatki .J

FIG. 2B

T łopatki

185 983

FIG. 3

185 983

FIG. 4A

STRONA GŁÓWNA MOLLIER TREND OBRAZ TURBINY

FIG. 4B

STRONA GŁÓWNA

HP LPl LP2

ETYKIETY PARAMETRU

PROGRAM WYKRES-

LANIA HP

PODOBNA STRUKTURA DLA LPl, LP2...

| ETYKIETY GLOBALNE

ZARZĄDZANIE PAMIĘCIĄ WSPÓLNĄ

185 583

FIG. 4C

SCHEMAT MOLLIERA

HP LPi LP2

ETYKIETY PARAMETRU

WYKRES MOLLIERA

PODOBNA STRUKTURA DLA LPI, LP2...

PROGRAM DANE DRUGOPLANOWY

PROGRAM

WYKREŚLANIA

---------------------,

ETYKIETY

GLOBALNE

DANE

WYKRESU

ZARZĄDZANIE PAMIĘCIĄ| WSPÓLNĄ ;

FIG. 4D

SCHEMAT TRENDU

HP LPi

LP2

ETYKIETY PARAMETRU WYKRES TRENDÓW

PODOBNA STRUKTURA DLA LPI, LP2...

DANE PROGRAM

WYKREŚLANIA j ETYKIETY DANE ZARZĄDZANIE PAMIĘCIĄ j

GLOBALNE WYKRESU WSPÓLNĄ J

185 983

ιη co ι-ł

u.

185 983

FIG. 5C

Tcy=416.57’C [

Tci=403.56*C

Tco=420.22‘C |

| Peh=t52.7 i rpc~| | refrM20.Q9bar |

185 983

FIG. 5D

185 983

SCHEMAT

SIEMENS OPOR O POWIETRZE-BTE CZW. GRUDZ. 12 07'. 20'. ii 1996

Lu to)

LO ł—i

U.

185 983

UD cn cn m

ćo

UT5

ĆD

O m

u o

s o

CU cq

Q □

Λ

O

Eh

H

CU <

O εύ

Z

O

X ω

Eh

CE) )

W

CS3

CC

Eh ω

w

O

CU o

ai

O

CU o

Eh

Z

H ca e:

z

Eh

Ci

Eh

U ω

W

Z ω

<

CU w

CU

U.

ID

CO »-i

Lu

185 983

co

ΙΌ

CO

Μ

U,

185 983

CD ·—ι U.

185 983

Siemens_opór o powietrze-bte_piąt. GRUPZ. 13 07:55:12 1996

PLIK PARAMETR TURBINA SCHEMAT HP LP1 LP2 KONTROLA POMOC w

to

Q < co U t- o <O t_)

i O <

r—i

’» ¹

Q

• ' ' Q

' ' O

-r Q

Q

LO

Q

LO

Q

LO

Q

LO

Q

to

Q

to

Q

LO

Q

to

co

Γ-»

Γ-*.

to

-«

^r

co

CJ

OJ

Q

' ' ' ¹ Q

Q

<—»

LO

O

LO

Q

to

Q

to

Q

LO

Q

to

Q

LO

Q

LO

co

r*·

p-.

to

LO

IO

-^r

^r

co

f’T

OJ

ί—Ί

”·: ·' I—i

” Γ’ · cz>

Q

' ' Q

Q

Ó

Q

i i 1 i i Q

O

Q

O

r—\

lO

o

LO

Q

LO

Q

to

Q

LO

Q

tO

Q

LO

Q

to

CO

I-'

r*.

CO

to

-^r

TT

co

OJ

r** i—»

o

Q

ł 1 1 1 1 Q

Q

r—-i

LO

o

LO

Q

LO

Q

LO

Q

LO

Q

LO

Q

LO

Q

LO

CO

Γ-»

----

to

CO

LO

-ςτ

-*3

co

co 1 ¹ · ! >

OJ r ' Ί

OJ

TZ··

T^-7-

C_

Oo _e-_><=>OOQC3OQQQQQQQQQQQQQQQSQ0S^^<:=>S co CX3 tO -ΪΓ CJ Q CO to 'rtTJOOOtO^rjOCOtO^CUOCOtO^f^ lo lo to 'w· m m co m co oj oj oj oj oj “* *’'* *·* *· _ . i | i i i') i [ i' | | » Γ* Γ*'~i ¹ '1 * I '1 ¹ T ’ 'Γ i ¹ [ ''' > ~i~^ł τ · i · » · ι~ * i · > ~ 1 <--»<“>g^OQOQQQQQQQQQQQQQCg^$=^>QQ^^^·*^ ^rdoauj^ojoco co oj o co co ·ττ oj o go co **r oj o q ua ·*γ oj lo lolo '*³' on m co co co oj oj oj oj oj —* w—w‘<=> ^2 Q LO co r-~

B®o

O

LO co o

to

LO o

o to

Q

Q co

O to

OJ

Q

OJ g

*00 □

H §3 ac

ŁiC ss

HO os Q

Q< '-S lo ć>

SX rt*

W x3X łJc· >412

SCHEMAT TRENDU LP1

H

ID

CO

U.

185 983 u

o s

o

Λ o

&

£-»

Z o

* .03 UU w °s

ZC 0*5;

o OJ 'er

o CU *<r

'—Τ' cu co m

T o uo m

o -T no

T cu OJ oo

o cu oo

CU co OJ

Τ’ o to OJ

T co T OJ

Τ’ cu OJ OJ

o o Cci

o CD

CU JO

Τ’ o T

Τ’ o OJ

T·’ CU cu

T CU CD

T CU UO

T CU T

o OJ

cxn,_ oto _n ^?§

O-.2

Λ

r~

Τ’ <o

Τ’ <03

Τ’ <ru

o

cu

Τ’ CU

Τ’ CZJ

Τ’ cu

CU

'1 ' CU

CU

o

CU

^Οα3!>

OJ

CU

ao

<n

^3

OJ

<ru

co

T

OJ

o

UJ

co

T

CU

CJ

CD

(JO

V \J

Ou

^r

'T

co

oo

m

oo

Oj

OJ

- ¹

-l ⁰³

,«7?

Τ’ o ΓΛ.1

—Γ cu o

Τ’ o co

Τ’ o fD

Τ’ <o ^r

cu Od

o c-u

O ao

o tn

Τ’ cu T

Τ’ CU OJ

T ’ o CU

<o CD

’ Γ” o (JO

o T

<o OJ

cu o

o 03

CU (JO

o T

o OJ

<=**> CD CO

Ί

-^r

τ

OU

oo

m

C\J

OJ

-1

c

<o> OJ

cu CU

Τ’ a CO

Τ’ cu (Ω

Τ’ CU ^3*

Τ’ cu Π.Ι

o o

cu co

Τ’ cu CO

Τ’ <cu T

CU OJ

CU C3

o co

CU uu

cu T

o OJ

CU o

o 03

CU co

cu

CU OJ

CU co co

o.

T

m

oo

OD

OJ

g©o {ld «E-i

Sf i4C

OJ

O &

>©o co

CD ao,'' ggOOOO

I·

B □ >

n5 ata ~U in co l—ł

U.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz. Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. System oceny temperatury łopatek w turbinie parowej za pomocą sztucznej sieci neuronowej, który zawiera elementy do symulacji procesu dla pomiaru wszystkich wymaganych parametrów procesu oraz elementy do szkolenia sztucznej sieci neuronowej początkowo przy zastosowaniu tych znanych wartości parametrów procesu i elementy do otrzymywania, za pomocą sztucznej sieci neuronowej, w czasie rzeczywistym wartości temperatury, przy zastosowaniu wartości pomiarowych wszystkich pozostałych parametrów procesu, znamienny tym, że zawiera modułowy układ tarcia o powietrze do oceny temperatury łopatek, zawierający sześć poziomów, a mianowicie poziom odbioru (I) modułu do zarządzania procesem odbioru danych za pomocą kilku sterowników (2) z pamięcią programowalną, zawierający elementy do próbkowania danych pomiarowych, przetwarzania ich do postaci cyfrowej i przekazywania danych przez sieć Ethernetu, następny poziom komunikacyjny (II) do zarządzania za pomocą serwera komunikacyjnego (6) przesyłaniem informacji pomiędzy siecią i cyfrowymi stanowiskami pracy, kolejny poziom administracyjny (III) sterowania do obsługiwania żądaniem danych ze sterowania procesem tarcia o powietrze przez rozprzestrzenianie się żądania w prawidłowym formacie do poziomu komunikacyjnego (6) za pomocą modułu dystrybutora telegramu (12) oraz do zarządzania danymi wejściowymi w pewnym formacie i kierowania danych z powrotem do sterowania procesem dla zapamiętania za pomocą modułu odbiornika telegramu (14), potem poziom działania (IV) do sterowania ciągłym procesem drugoplanowym i obliczaniem oraz przeprowadzania zarządzania wyjściowego dla badania ważności wyniku obliczania i porównania wyników estymatora sztucznej sieci neuronowej z wynikiem modułu analitycznego, kolejny poziom danych (V) do obsługiwania wszystkich procesów dotyczących pamiętania i dostępu danych za pomocą serwera danych (22) i bazy danych (24) oraz w końcu poziom prezentacji (VT) do obserwacji za pomocą graficznego interfejsu (26) użytkownika całej potrzebnej informacji w postaci bieżących wartości, wykresu trendu i wykresu Moliera.
2. System według zastrz. 1, znamienny tym, że dane pomiarowe są oparte na parametrach takich, jak ciśnienie strumienia głównego, temperatura strumienia głównego, ciśnienie w trzecim stopniu, ciśnienie wylotowe i prędkość obrotowa.
3. System według zastrz. 1, znamienny tym, że poziom administracyjny (III) sterowania jest przystosowany do zarządzania procesem samokontroli układu alarmowego (18) i kilkoma regulatorami czasowymi (20) do kontroli stanu wszystkich procesów w systemie.