SK10812003A3 - Spôsob regulácie termodynamického procesu, predovšetkým procesu spaľovania - Google Patents

Spôsob regulácie termodynamického procesu, predovšetkým procesu spaľovania Download PDF

Info

Publication number
SK10812003A3
SK10812003A3 SK1081-2003A SK10812003A SK10812003A3 SK 10812003 A3 SK10812003 A3 SK 10812003A3 SK 10812003 A SK10812003 A SK 10812003A SK 10812003 A3 SK10812003 A3 SK 10812003A3
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
state
boiler
process model
actions
computer
Prior art date
Application number
SK1081-2003A
Other languages
English (en)
Inventor
Franz Wintrich
Volker Stephan
Original Assignee
Powitec Intelligent Technologies Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=27214324&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=SK10812003(A3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Priority claimed from DE10110184A external-priority patent/DE10110184A1/de
Priority claimed from DE10112160A external-priority patent/DE10112160A1/de
Priority claimed from DE10160412A external-priority patent/DE10160412A1/de
Application filed by Powitec Intelligent Technologies Gmbh filed Critical Powitec Intelligent Technologies Gmbh
Publication of SK10812003A3 publication Critical patent/SK10812003A3/sk

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N5/00Systems for controlling combustion
    • F23N5/20Systems for controlling combustion with a time programme acting through electrical means, e.g. using time-delay relays
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N1/00Regulating fuel supply
    • F23N1/002Regulating fuel supply using electronic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1406Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method with use of a optimisation method, e.g. iteration
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B17/00Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02Systems involving the use of models or simulators of said systems electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413Controller structures or design
    • F02D2041/1415Controller structures or design using a state feedback or a state space representation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1404Fuzzy logic control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1405Neural network control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/44Optimum control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23NREGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
    • F23N2223/00Signal processing; Details thereof
    • F23N2223/52Fuzzy logic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Regulation And Control Of Combustion (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

Spôsob regulácie termodynamického procesu, predovšetkým procesu spaľovania
Oblasť techniky
Vynález sa týka spôsobu regulácie termodynamického procesu, predovšetkým procesu spaľovania, pri ktorom sa meria stav systému, porovnáva sa s optimalizačnými cieľmi a na reguláciu sa v systéme vykonávajú vhodné regulačné akcie.
Doterajší stav techniky
U známeho spôsobu tohto druhu sa zo stavových premenných a možných regulačných akcií vytvára pri zohľadnení optimalizačných cieľov zlučovaním kvalita. V rámci metódy Monte-Carlo sa, vychádzajúc zo starého stavu, vykonávajú regulačné akcie a určuje sa nový stav. Z toho vyplývajúca zmena kvality je mierou pre vhodnosť vykonávanej regulačnej akcie na dosiahnutie optimalizačného cieľa. Systém sa týmto spôsobom prispôsobí najbližšie sa nachádzajúcemu extrému, a to aj pri častých zmenách optimalizačných cieľov. Známy spôsob ale neplní všetky požiadavky.
Úlohou vynálezu je vylepšenie spôsobu vyššie opísaného druhu.
Podstata vynálezu
Túto úlohu rieši spôsob regulácie termodynamického procesu, predovšetkým procesu spaľovania, pri ktorom sa meria stav systému, porovnáva sa s optimalizačnými cieľmi, a na reguláciu sa v systéme vykonávajú vhodné regulačné akcie, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že sa zisťuje model procesu, nezávislý na optimalizačných cieľoch, ktorý opisuje účinky akcií na stav systému, a situačné zhodnotenie, nezávislé na modeli procesu, hodnotí pomocou funkcií kvality stav systému vzhľadom na optimalizačné ciele.
Ďalšie výhodné uskutočnia sú predmetom závislých nárokov.
Tým, že sa zisťuje model procesu, nezávislý na optimalizačných cieľoch, ktorý opisuje účinky akcií na stav systému, a situačné zhodnotenie, nezávislé na procese modelu, zhodnocuje pomocou funkcií kvality stav systému s ohľadom na optimalizačné ciele, je k dispozícii spôsob regulácie, spočívajúci na modeli, ktorý ako pri zhodnocovaní stavu systému, tak aj po väčších zmenách stavu, môže ďalej použiť informácie z minulosti. U známeho spôsobu musia byť na určenie kvality skoro všetky informácie získavané znovu, to znamená s adaptáciou na nový stav sa staré informácie zabudnú.
Na základe ušetreného výkonu počítača môžu byť „navigátorom procesu“ podľa vynálezu vopred výhodne spočítané stavy a uskutočnené na dosiahnutie optimalizačného cieľa len vhodné regulačné akcie. Pritom sa model procesu neustále zjemňuje, aby sa nabudúce dosiahol priaznivejší optimalizačný cieľ. Pri výhodnej manipulácii s modelom procesu sa v neurónovej sieti výhodne najskôr vykoná inicializácia so zvolenými stavmi a vyhladenou a ohodnotenou časovou reakciou systému, aby sa neskôr predišlo regulačným akciám, ktoré nevedú k cieľu.
Zahrnutím ovládania kotlového dúchadla (ofukovača) ako regulačnej akcie a/alebo veľkosti hrudiek paliva ako akčnej veličiny je k dispozícii viac akčných veličín na vykonanie regulácie. Súčasne už nové akčné veličiny nie sú rušivými zdrojmi, ktoré pri aktivovaní vyvolávajú vyššie náklady na reguláciu. Miesto oboch akčných veličín v kombinácii sa môže do regulácie zahrnúť tiež len jedna z týchto veličín. Výhodne sa vplyv nových akčných veličín meria vopred v iniciačnej fáze, aby sa regulácia, ktorá sa napríklad vykonáva pomocou neurónovej siete, adekvátne preverila. Toto zahrnutie podľa vynálezu je použiteľné u procesov spaľovania aj u iných termodynamických procesov.
U kotlového dúchadla sa rozhodnutie o jeho uvedení do činnosti výhodne vykonáva zhodnotením medzi úspechom a nákladmi, tým že sa napríklad definujú fiktívne náklady a integrujú cez časový interval, aby mohlo byť rozhodnutie uskutočnené automaticky. Pri zahrnutí veľkosti hrudiek paliva môže byť doplňujúco zohľadnené aj opotrebenie priradeného mlyna, aby sa regulácia zjemnila. Účinky rôznych veľkostí hrudiek sa výhodným spôsobom merajú pomocou fluktuácií v obraze žiarenia plameňa. So získanými informáciami o účinkoch uvedenia kotlového dúchadla do činnosti, veľkosti hrudiek paliva a opotrebovaní mlynu, môžu byť aj kotlové dúchadlo, prípadne mlyn sami o sebe regulované bez toho, aby sa okrem toho reguloval proces spaľovania.
Ak u systémov so zariadeniami na odoberanie skúšobných vzoriek stanoví počítač, spojený so senzormi, okamžik uvedenia zariadenia na odoberanie skúšobných vzoriek do činnosti, tak sa jednak šetria prostriedky, pretože musí byť uskutočnený len nutný počet vyhodnotení skúšobných vzoriek. Jednak je v kritických situáciách k dispozícii viac dát pre rozhodovací proces v počítači, čo napríklad umožní optimálnejšiu reguláciu. Odoberanie skúšobných vzoriek je teda plne zahrnuté do monitorovacieho procesu a výhodne do regulačného procesu. Okrem zariadenia na odoberanie skúšobných vzoriek sú mysliteľné ešte ďalšie offline senzory, ktoré spoločne s online senzormi dodávajú dáta do počítača. Uvádzanie zariadenia na odoberanie skúšobných vzoriek do činnosti môže prebiehať manuálne alebo strojovo.
Prehľad obrázkov na výkresoch
Vynález je v ďalšom bližšie opísaný a objasnený na príkladoch jeho uskutoční podľa pripojených výkresov, ktoré znázorňujú:
na obr. 1 schematickú konštrukciu príkladu uskutočnia spôsobu podľa vynálezu, na obr. 2 časový diagram príkladného parametra procesu cez viac intervalov čistenia, na obr. 3 časový diagram nákladov v modeli znečisťovania a čistenia, a na obr. 4 schematickú konštrukciu ďalšieho príkladu použitia.
Príklady uskutoční vynálezu
Príkladný proces prebieha ako proces spaľovania vo vykurovacom kotle uhoľnej elektrárne a má byť regulovaný tak, aby mal jednak určitú stabilitu a jednak určitú pružnosť, to znamená, aby sa prispôsobil daným okolnostiam. Stav v kotle sa opisuje (časovo závislými) stavovými premennými st, napríklad teplotami na rôznych miestach v kotle, štruktúrami plameňa a/alebo koncentráciami rôznych škodlivých látok vo výstupnom vzduchu, ktoré sa zisťujú vhodnými senzormi. Na opis procesu spaľovania pomocou vzorcov je treba chápať parametre a premenné, ako je napríklad st, ako viacrozmerné vektory. Stav st procesu spaľovania môže byť menený rôznymi akciami at, predovšetkým zmenou akčných veličín, akými sú napríklad prívod uhlia, jadrový vzduch alebo vyfukovaný vzduch, ale tiež kvalita uhlia. Pre proces spaľovania existujú optimalizačné ciele r1, napríklad aby koncentrácia oxidov dusíka NOX a oxidu uhoľnatého CO ležala pod vopred danými medznými hodnotami, alebo bola minimálna.
Pre online - sledovanie a reguláciu a predvídanie budúcich stavov kotla pomocou neurónovej siete sa podľa vynálezu jednak definuje model PM procesu, ktorý udáva zmenu stavu st procesu spaľovania ako reakciu na akciu at. Model PM procesu je nezávislý na optimalizačných cieľoch r* a operuje na časovom okne predchádzajúcich stavov procesu, aby sa integrovala časová súvislosť. V logických operáciách premenných sú obsiahnuté informácie o špecifických vlastnostiach kotla. Jednak sa pre situačné zhodnotenie SB definuje kvalita ut, ktorá zhodnocuje určitý aktuálny stav st pri zohľadnení optimalizačných cieľov r1. Táto definícia prebieha podľa hľadísk štandardných charakteristík a fuzzy logiky, teda v najjednoduchšom prípade je napríklad pre určitú koncentráciu škodlivých látok kvalita ut = 1 pri minimálnej koncentrácii škodlivých látok, ut = 0 pri dosiahnutí hornej medznej hodnoty koncentrácie škodlivých látok, a medzi nimi je daná lineárna závislosť. Situačné zhodnotenie SB je nezávislé na akciách at. Pre zhodnotenie v časovom bode t a krok k časovému bodu t+1 vyplýva:
ut
Σ u(r', st) (SB) st+i = f(st, at) (PM)
Oproti známej funkcii kvality, ktorá zlučuje stav systému, akcie a optimalizačné ciele, takže pri zmenách stavu musí byť znovu zisťovaná celková funkcia kvality, zostáva v spôsobe podľa vynálezu model PM procesu zachovaný. Pri numerickej realizácii pomocou neurónovej siete, to znamená, že pri strate informácií z minulosti nemusí byť celá neurónová sieť pri každej akcii novo adaptovaná, čo stojí kapacitu a čas počítača, ale informácie o modely procesu zostávajú zachované. V myslenom znázornení stavového priestoru, v ktorom je každý stav st symbolizovaný bodom v mape, pribúda na mape počet bodov bez toho, aby sa body strácali.
Ušetrený výkon počítača môže byť využitý na to, aby sa vypočítali budúce stavy systému, aby sa tak miesto lokálnej optimalizácie dosiahla globálna optimalizácia. Na to sa definuje celková kvalita Q, v ktorej sú zohľadnené kvality ut pre viac vopred vypočítaných situačných zhodnotení SB. Pri N predbežne spočítaných Časových krokoch vyplýva:
N
Qn(Si, at) = Σ Ut+n n=l
Na základe predbežných výpočtov už nie je nutné pomocou modelu s náhodnou cestou nechať kotol samotný nabiehať na rôzne stavy, aby sa našli podmienky pre optimálny proces spaľovania.
Aby sa model PM procesu vytvoril, tak sa pre sieťovú architektúru najskôr určia akčné veličiny a stavové veličiny, ktoré sú k dispozícii, vrátane všetkých technicky možných a za zmysluplné pokladaných medzných hodnôt, pričom sú výhodne uvažované možnosti rozšírenia. Pre merateľné stavové premenné sa pred zadaním do neurónovej siete definuje použiteľná šumová filtračná funkcia. Metódou optimálneho plánovania experimentu sa navrhne výskumný plán, ktorý v hraniciach medzných hodnôt, pokladaných za zmysluplné, zvolí niekoľko stavov (cca 500). Kotol sa teraz postupne za sebou uvedie pomocou cielených regulačných akcií aspoň približne do týchto stavov, ktoré sa potom v neurónovej sieti uložia do pamäte. Pri tomto skúmaní je zmysluplné po ovládacej akcii pri regresii na v pamäti uložené minulé hodnoty stavových premenných, ktoré sa vyhladia a ohodnotia (pomer stavových veličín pred, počas a po regulačnej akcii), vytvoriť viackanálovú časovú funkciu, ktorá potom môže byť využitá na to, aby vyvolala riadne zmeny stavu.
Vychádzajúc z tohto iniciačného modelu PM procesu, tak sa v bežnej prevádzke kotol optimálne reguluje tým, že sa najskôr v neurónovej sieti v závislosti na optimalizačných cieľoch rj, vychádzajúc z aktuálneho stavu, vopred numericky vyhľadajú globálne optimá systému a regulačné akcie optimálne na dosiahnutie tohto cieľa. Optimálne regulačné akcie môžu byť získané nasledovne: Vychádzajúc z aktuálneho stavu st, sa zistia účinky rôznych akcií aj, predovšetkým zmien signifikantných akčných veličín, to znamená, že sa cez model PM procesu spočítajú vopred stavy s't+i, a potom cez situačné zhodnotenie SB kvality u't+i, poprípade viac časových krokov. Kvalita u't+i, poprípade celková kvalita Qj, potom automaticky určí, ktorá akční veličina má byť zmenená.
st s't+l u‘t+1
Q1 s t+1
U t+1
Q1
Ak sú zistené optimálne regulačné akcie a1, tak regulačná elektronika kotla tieto regulačné akcie a1 vykoná, napríklad tým, že sa ako akčná veličina zmení ovládaný prívod rozličných prevádzkových látok. Pritom sa v kotle stále vykonáva zber a validácia dát stavových premenných, aby sa preverovaním neurónovej siete zvyšovala hustota známych stavov st v mape stavového priestoru.
Ak sa po dosiahnutí optima vyskytujú ďalšie akcie at, to znamená plánované regulačné akcie alebo neplánované poruchy, je žiaduca nová optimalizácia pomocou opísaných krokov. Pri tomto preverovaní modelu PM procesu môže byť zmysluplné alebo potrebné sieťovú architektúru rozšíriť, napríklad pomocou rozšírenia od medzných hodnôt, pokladaných za zmysluplné, k technicky možným medzným hodnotám, ak sa pri vyhľadávaní optima neurónová sieť často dostáva k medznej hodnote, pokladanej za zmysluplnú. Pomocou signifikantnej skúšky sa bežne zisťuje, ktoré akčné veličiny majú najväčší vplyv na stav systému, takže ich zmena sa pri vyhľadávaní optima zohľadní prednostne, predovšetkým ak je nutná väčšia zmena stavu.
Principiálne by na reguláciu kotla stačilo, ak by sa z akcií zohľadnili (obvyklé) akčné veličiny a zo stavových premenných niekoľko charakteristických parametrov procesu. Ak sa ale tiež vyskytujú poruchové veličiny, ako je napríklad kolíšuca kvalita uhlia alebo opotrebovanie kotla K, ktoré majú do procesu modelu vstúpiť ako zadanie, je nutné pozorovanie vnútra kotla, napríklad pomocou pozorovania plameňa. V nasledujúcom je opísaných niekoľko príkladov použitia.
V prvom prípade použitia prebieha regulovateľný proces spaľovania systému vo vykurovacom kotle i tepelnej elektrárne. Pred kotlom i je zapojený mlyn 3_ na uhlie, ktorý melie uhlie určené na spaľovanie, ktoré sa potom privádza do kotla L Do kotla 1 sa ďalej privádza jadrový vzduch a vyfukovaný vzduch. Vznikajúci výstupný vzduch sa vedie z kotla von. Početné senzory 5. na prívodoch ku kotlu 1, na odbočkách a na vnútorných stenách kotla, napríklad pre privádzaný vzduch a uhlie, pre koncentrácie škodlivých látok vo výstupnom vzduchu, teploty v kotle 1, charakteristiky plameňa a podobné veličiny, merajú relevantné parametre procesu. Na čistenie vnútornej steny kotle je umiestnené takzvané kotlové dúchadlo 6, pri ktorého činnosti sa spaľujú usadeniny na stenách kotla.
Senzory 7 sú spojené s počítačom 9, na ktorý sú napojené rôzne ovládacie zariadenia 13, čím je vytvorený regulačný okruh. Zmenou akčných veličín, napríklad prúdu uhoľnej hmoty alebo prúdu vzduchu, sa ovplyvňuje proces spaľovania, to znamená že sa menia parametre procesu. Činnosť ovládacích zariadení £3, ako napríklad ventilu v prívodnom vedení vzduchu, sa v nasledujúcom označuje ako akcia. V počítači 9 je implementovaná samo sa kalibrujúca a samo sa učiaca, rekurentná alebo Time-Delayd neurónová sieť vyššie opísaného druhu. Takto vytvorený systém sa použije na optimalizáciu procesu spaľovania, to znamená že počítač 9 vyhodnocuje do neho privádzané informácie a adekvátne riadi ovládacie zariadenia 13.
Príkladne sa uvedenie kotlového dúchadla 6 do činnosti spracováva ako akcia. Okrem toho sa v iniciačnej fáze overuje, ako rýchlo sa kotol i pri rôznych druhoch uhlia a zaťažkávacích stavoch znečistí a ako dobré sú výsledky čistenia po uvedení kotlového dúchadla 6 do činnosti, v závislosti na rôznych časových intervaloch At medzi dvoma uvedeniami kotlového dúchadla 6 do činnosti. Výsledok čistenia môže byť definovaný pomocou rôznych akčných konzekvencií, napríklad pomocou zmeny koncentrácie C škodlivých látok vo výstupnom vzduchu, normovane k prúdu množstva vzduchu alebo zmene stupňa účinnosti.
Neurónová sieť sa túto technickú stránku modelu znečisťovania a čistenia, to znamená formu konzekvencií pre dve možné akcie, totiž uvádzať kotlové dúchadlo 6 do činnosti či nie, naučí. Doplnkovo sa neurónová sieť pre model znečisťovania a čistenia naučí nákladovú stránku, to znamená pre použitie kotlového dúchadla 6, napríklad pomocou strát energie alebo prestojov sa tiež definujú náklady, a to ako pre špatný stupeň účinnosti, tak aj pre prekročenie prípustných medzných hodnôt škodlivých látok vo výstupnom vzduchu.
Ak sa neurónová sieť model znečisťovania a čistenia naučila, môže sa uvádzanie kotlového dúchadla 6 do činnosti použiť na reguláciu procesu spaľovania. Vychádzajúc z aktuálnych parametrov procesu, tak neurónová sieť vyhodnotí, ktoré konzekvencie pre parametre procesu má uvádzanie alebo neuvádzanie kotlového dúchadla 6 do činnosti, a aké náklady z týchto oboch prípadov vyplývajú. V závislosti na vopred danom intervale At plánovania sa naintegrujú náklady K pre oba prípady. Na obr. 3 je integrál nákladov s uvedením kotlového dúchadla 6 do činnosti šikmo vyšrafovaný a integrál nákladov bez uvedenia kotlového dúchadla 6 do činnosti je vyšrafovaný zvislo. Počítač 9 sa potom v závislosti na tomto zhodnotení rozhodne, či má byť kotlové dúchadlo 6 uvedené do činnosti alebo nie.
Ako ďalšia akčná veličina sa spracováva veľkosť hrudiek pomletého uhlia, to znamená akciami pre zmenu tejto akčnej veličiny sú rôzne ovládacie procesy v riadení mlyna 3. na uhlie, ktoré pôsobia na jemnosť pomletého uhlia, napríklad otáčky valcov, uhol nastavenia klapiek, prítlačný tlak valcov alebo teplota vynášaného vzduchu. Príslušné ovládacie zariadenia sú napojené na ten istý počítač 9, v ktorom je implementovaná neurónová sieť.
V iniciačnej fáze sa adekvátne preskúšava, ako sa parametre procesu menia v závislosti na veľkosti hrudiek uhlia. Napríklad môže byť na jednom (miestne a) časovo rozlíšenom meraní vyžarovania plameňov v kotle 1_ vykonávaná frekvenčná analýza v priestore miesto - čas, napríklad pomocou neurónovej siete Time-Delay alebo takzvaných w-flats. Z tvaru, výšky, šírky a poprípade posunutí špičiek môžu byť získané informácie o fluktuácii a tým o veľkosti hrudiek uhlia, ktoré spôsobujú tieto fluktuácie v obraze plameňa.
Neurónová sieť sa tento model mlyna, získaný z iniciačnej fázy, naučí a v prevádzke ho vylepšuje pomocou poznatkov sprostredkovaných senzormi 7. Ako ďalší informačný zdroj je v mlyne 3 na uhlie nainštalované na kalibráciu meracie zariadenie, napríklad (špeciálna) videokamera, ako je napríklad CCD kamera, hĺbkové snímacie meracie zariadenie alebo meracie zariadenie pre štruktúru skúšobných vzoriek, ktoré pri každom uvedení mlynu 3. na uhlie do pokoja, napríklad pri príležitosti údržbárskych prác, poskytne správu o stave, ktorá sa potom v počítači 9 podrobí znakovej analýze, predovšetkým s ohľadom na opotrebovanie. Takto získané informácie sa korelujú s inými informáciami o procese spaľovania a sú k dispozícii pre proces učenia sa neurónovej siete. Model mlyna sa preto tiež používa na reguláciu procesu spaľovania.
Regulácia môže v modifikovanej podobe zahrnúť - okrem obvyklých akčných veličín - model znečisťovania a čistenia kotlovým dúchadlom 6, ale bez zohľadnenia veľkosti hrudiek uhlia, alebo model mlyna bez kotlového dúchadla
6.
V ďalšom príklade uskutočnia sa v kotle 1_ pece na spaľovanie odpadu bežne zisťuje proces spaľovania pomocou viacerých senzorov 5, napríklad kamerou 7, ktorá sníma obraz plameňa, a senzormi 8 odpadového plynu, ktoré zisťujú plynné produkty spaľovaní. Rôzne senzory 5. sú napojené na počítač 9, v ktorom je implementovaná neurónová sieť vyššie uvedeného druhu, ktorá zo signálov senzorov 5. zisťuje stav pece na spaľovanie odpadu. Tento stav sa zobrazuje na monitore, napríklad medzi iným ako živý obraz.
Aby sa proces spaľovaní dal regulovať, napríklad s ohľadom na čo možno najnižšie koncentrácie škodlivých látok v produktoch spaľovania, môže počítač 9 riadiť rôzne ovládacie zariadenia 13, ktoré napríklad definujú prívod vzduchu alebo prívod doplnkového paliva. Zmenou týchto akčných veličín, vypočítanou počítačom, sa potom mení stav v kotle 1_.
Okrem uvedených online pracujúcich senzorov 5. je ako offline pracujúci senzor umiestnené zariadenie 15 na odoberanie skúšobných vzoriek s napojeným vyhodnocovačom 17 skúšobných vzoriek. Ak počítač 9 zistí, že sa stav v kotle J. blíži kritickému stavu a ďalšie dáta pre stratégiu regulácie sú tomu nápomocné, tak počítač 9 k ním stanovenému časovému bodu vydá signál na uvedenie zariadenia 15 na odoberanie skúšobných vzoriek do činnosti.
V najjednoduchšom prípade sa zariadenie 15 na odoberanie skúšobných vzoriek po vyskytnutí sa povelu na odobratie na monitore 11 ovláda manuálne a vybratá skúšobná vzorka sa privedie do vyhodnocovača 17 skúšobných vzoriek. V automatickej verzii sa zariadenie 15 na odoberanie skúšobných vzoriek, riadené počítačom 9, ovláda strojovo a vybraté skúšobné vzorky sa automaticky privádzajú do vyhodnocovača 17 skúšobných vzoriek. Vo všetkých prípadoch poskytuje vyhodnocovač 17, skúšobných vzoriek výsledok vyhodnotenia, výhodne chemickej analýzy, do počítača 9, ktorý dáta použije v procese regulácie.

Claims (12)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Spôsob regulácie termodynamického procesu, predovšetkým procesu spaľovania, pri ktorom sa meria stav (st) systému, porovnáva sa s optimalizačnými cieľmi (r1), a na reguláciu sa v systéme vykonávajú vhodné regulačné akcie (a‘), vyznačujúci sa tým, že sa zisťuje model (PM) procesu, nezávislý na optimalizačných cieľoch (r1), ktorý opisuje účinky akcií (at) na stav (st) systému, a situačné zhodnotenie (SB), nezávislé na modeli (PM) procesu, hodnotí pomocou funkcií (ut) kvality stav (st) systému vzhľadom k optimalizačným cieľom (r1).
  2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa pred skutočným vykonaním regulačných akcií (a1) v systéme numericky vypočítajú s modelom (PM) procesu účinky rôznych regulačných akcií (a1) na stav (st) systému a zhodnotia sa situačným zhodnotením (SB), a potom sa v systéme vykonajú optimálne regulačné akcie (a‘).
  3. 3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že sa s predstihom niekoľkých časových krokov (t) vypočítajú účinky rôznych regulačných akcií (a1) na stav (st) systému a zhodnotí sa celková kvalita (Q).
  4. 4. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že model (PM) procesu sa priebežne zjemňuje informáciami z priebežných meraní stavu (st) systému.
  5. 5. Spôsob podľa nároku 4, vyznačujúci sa tým, že výsledky priebežných meraní sa pred zadaním do modelu (PM) procesu podrobia šumovému filtru.
  6. 6. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že model (PM) procesu sa ukladá do pamäte v neurónovej sieti, ktorá sa priebežne preskúšava.
  7. 7. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že pred začiatkom trvalej prevádzky systému sa na inicializáciu modelu (PM) procesu vykoná skúmanie niekoľkých zvolených stavov (st) systému.
  8. 8. Spôsob podľa nároku 7, vyznačujúci sa tým, že skúmanie zohľadní vyhladenú a ohodnotenú časovú reakciu systému na regulačnú akciu (a1).
  9. 9. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že funkcia (ut) kvality sa nastaví podľa pravidiel fuzzy-logiky.
  10. 10. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že pri regulácii procesu spaľovania v kotle (1) vykurovanom pevným palivom, sa použijú ako akčné veličiny uvedenie kotlového dúchadla (6) do činnosti a/alebo veľkosť hrudiek paliva.
  11. 11. Spôsob podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že proces spaľovania prebiehajúci v kotle (1), sa priebežne sníma aspoň jedným senzorom (5) a vyhodnocuje počítačom (9), napojeným na senzor (5), a pomocou zariadenia (15) na odoberanie skúšobných vzoriek sa odoberá z pece (1) skúšobná vzorka, pričom okamžik uvedenia zariadenia (15) na odoberanie skúšobných vzoriek do činnosti stanovuje počítač (9).
  12. 12. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa ktoréhokoľvek z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že zahrnuje senzory (5) na meranie stavu (st) systému, počítač (9) na použitie modelu (PM) procesu na situačné zhodnotenie (SB) a spätnú väzbu na systém na vykonávanie regulačných akcií (a‘).
SK1081-2003A 2001-03-02 2002-02-28 Spôsob regulácie termodynamického procesu, predovšetkým procesu spaľovania SK10812003A3 (sk)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10110184A DE10110184A1 (de) 2001-03-02 2001-03-02 Verfahren zur Regelung eines Verbrennungsprozesses
DE10112160A DE10112160A1 (de) 2001-03-14 2001-03-14 Verfahren und Vorrichtung zur Regelung eines Verbrennungsprozesses
DE10160412A DE10160412A1 (de) 2001-12-10 2001-12-10 Verfahren zur Überwachung eines Verbrennungsprozesses und Vorrichtung hierzu
PCT/EP2002/002136 WO2002077527A1 (de) 2001-03-02 2002-02-28 Verfahren zur regelung eines thermodynamischen prozesses, insbesondere eines verbrennungsprozesses

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SK10812003A3 true SK10812003A3 (sk) 2004-01-08

Family

ID=27214324

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK1081-2003A SK10812003A3 (sk) 2001-03-02 2002-02-28 Spôsob regulácie termodynamického procesu, predovšetkým procesu spaľovania

Country Status (14)

Country Link
US (1) US7035717B2 (sk)
EP (1) EP1364163B1 (sk)
KR (1) KR100812491B1 (sk)
AT (1) ATE393360T1 (sk)
BR (1) BR0207733A (sk)
CA (1) CA2438046A1 (sk)
CZ (1) CZ20032262A3 (sk)
DE (1) DE50212144D1 (sk)
ES (1) ES2304446T3 (sk)
HU (1) HUP0303894A3 (sk)
MX (1) MXPA03007505A (sk)
PL (1) PL200961B1 (sk)
SK (1) SK10812003A3 (sk)
WO (1) WO2002077527A1 (sk)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6505475B1 (en) 1999-08-20 2003-01-14 Hudson Technologies Inc. Method and apparatus for measuring and improving efficiency in refrigeration systems
US20050137995A1 (en) * 2002-08-16 2005-06-23 Powitec Intelligent Technologies Gmbh Method for regulating a thermodynamic process by means of neural networks
EP1391655A1 (de) * 2002-08-16 2004-02-25 Powitec Intelligent Technologies GmbH Verfahren zur Überwachung eines thermodynamischen Prozesses
US8463441B2 (en) * 2002-12-09 2013-06-11 Hudson Technologies, Inc. Method and apparatus for optimizing refrigeration systems
EA200500945A1 (ru) * 2002-12-09 2005-12-29 Хадсон Текнолоджиз, Инк Способ и устройство для оптимизации холодильных систем
GB0304306D0 (en) * 2003-02-26 2003-04-02 Evans Thomas H Furnace
US7536232B2 (en) * 2004-08-27 2009-05-19 Alstom Technology Ltd Model predictive control of air pollution control processes
US20060047607A1 (en) * 2004-08-27 2006-03-02 Boyden Scott A Maximizing profit and minimizing losses in controlling air pollution
US7293388B2 (en) * 2005-05-13 2007-11-13 Armatron International, Inc. Adaptive control system
PL1850069T3 (pl) 2006-04-25 2009-01-30 Powitec Intelligent Tech Gmbh Sposób i układ regulacji procesu spalania
EP1890207B1 (de) 2006-08-17 2009-12-30 Powitec Intelligent Technologies GmbH Verfahren zum Erstellen eines Prozessmodells
ES2473592T3 (es) 2006-09-30 2014-07-07 Steag Powitec Gmbh Procedimiento para la regulaci�n de un proceso de combustión
EP1967792B1 (de) 2007-03-01 2014-12-17 STEAG Powitec GmbH Regelkreis zur Regelung eines Verbrennungsprozesses
WO2009021954A1 (de) * 2007-08-14 2009-02-19 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur steuerung für ein prozessleitsystem und leitsystem zur steuerung eines industrieprozesses
DE502007005484D1 (de) * 2007-10-12 2010-12-09 Powitec Intelligent Tech Gmbh Regelkreis zur Regelung eines Prozesses, insbesondere Verbrennungsprozesses
EP2080953B1 (de) 2008-01-15 2014-12-17 STEAG Powitec GmbH Regelkreis und Verfahren zum Erstellen eines Prozessmodells hierfür
DE102008056674A1 (de) * 2008-11-11 2010-05-12 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen der Verbrennung eines Kraftwerks auf der Grundlage einer realen Konzentrationsverteilung eines Stoffes
EP2246755A1 (de) * 2009-04-22 2010-11-03 Powitec Intelligent Technologies GmbH Regelkreis
US8219247B2 (en) * 2009-11-19 2012-07-10 Air Products And Chemicals, Inc. Method of operating a furnace
US8538963B2 (en) * 2010-11-16 2013-09-17 International Business Machines Corporation Optimal persistence of a business process
CZ304253B6 (cs) * 2011-09-27 2014-01-29 I & C Energo A. S. Způsob řízení spalování s využitím pravděpodobnostního modelování a zařízení k provádění tohoto způsobu
DE102016204759A1 (de) * 2016-03-22 2017-09-28 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren, Vorrichtung und mobiles Anwendergerät zur Anpassung einer Kraftstoffversorgung zumindest eines Fahrzeugs
CN107346353B (zh) * 2017-06-05 2020-07-03 民政部一零一研究所 一种固体燃烧物燃烧过程仿真方法及服务器
US10746470B2 (en) * 2017-06-29 2020-08-18 Air Products & Chemicals, Inc. Method of operating a furnace
EP3474090A1 (de) 2017-10-20 2019-04-24 aixprocess GmbH Verfahren zur regelung eines prozesses innerhalb eines systems, insbesondere eines verbrennungsprozesses in einem kessel oder ofen
IT201800010468A1 (it) 2018-11-20 2020-05-20 Aixprocess Gmbh Metodo e dispositivo per controllare un processo all'interno di un sistema, in particolare un processo di combustione all'interno di una centrale elettrica
KR102106827B1 (ko) 2018-11-30 2020-05-06 두산중공업 주식회사 보일러 연소의 최적화를 위한 시스템 및 방법
US12050441B2 (en) 2019-04-10 2024-07-30 Aixprocess Gmbh Method for controlling a process within a system, particularly a combustion process in a boiler or furnace
CN114729743B (zh) 2019-09-03 2023-04-11 Sl技术有限公司 具有优化烟道气体处理的生物质加热系统
EP4056899B1 (de) * 2021-03-09 2023-07-05 SL-Technik GmbH Drehrost mit einer brennstoffunabhängigen reinigungseinrichtung für eine biomasse-heizanlage und verfahren zum abreinigen des drehrostes

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5353207A (en) * 1992-06-10 1994-10-04 Pavilion Technologies, Inc. Residual activation neural network
US5517424A (en) * 1994-03-31 1996-05-14 Electric Power Research Institute, Inc. Steam turbine fuzzy logic cyclic control method and apparatus therefor
US5933345A (en) * 1996-05-06 1999-08-03 Pavilion Technologies, Inc. Method and apparatus for dynamic and steady state modeling over a desired path between two end points
US6122557A (en) * 1997-12-23 2000-09-19 Montell North America Inc. Non-linear model predictive control method for controlling a gas-phase reactor including a rapid noise filter and method therefor
US6505475B1 (en) * 1999-08-20 2003-01-14 Hudson Technologies Inc. Method and apparatus for measuring and improving efficiency in refrigeration systems

Also Published As

Publication number Publication date
CZ20032262A3 (cs) 2003-12-17
MXPA03007505A (es) 2003-12-04
KR20030077662A (ko) 2003-10-01
CA2438046A1 (en) 2002-10-03
PL363043A1 (en) 2004-11-15
WO2002077527A1 (de) 2002-10-03
ES2304446T3 (es) 2008-10-16
ATE393360T1 (de) 2008-05-15
BR0207733A (pt) 2004-03-23
HUP0303894A3 (en) 2004-08-30
US7035717B2 (en) 2006-04-25
DE50212144D1 (de) 2008-06-05
PL200961B1 (pl) 2009-02-27
KR100812491B1 (ko) 2008-03-11
HUP0303894A2 (hu) 2004-03-01
EP1364163B1 (de) 2008-04-23
EP1364163A1 (de) 2003-11-26
US20040044423A1 (en) 2004-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SK10812003A3 (sk) Spôsob regulácie termodynamického procesu, predovšetkým procesu spaľovania
KR101480130B1 (ko) 열정산 및 설계프로그램과 운전원(Operater)의 운전형태 분석을 통한 소각시설과 고형 연료보일러의 진단과 제어 및 설비생애주기관리 시스템 및 방법
KR20090037829A (ko) 프로세스, 특히 연소 프로세스를 조절하기 위한 제어 루프
US8340789B2 (en) System for monitoring and optimizing controllers for process performance
CN110762540A (zh) 垃圾焚烧炉的燃烧决策方法和自动燃烧控制方法及系统
US8019446B2 (en) Control loop for regulating a combustion process
US20090182441A1 (en) Control loop and method of creating a process model therefor
US7610252B2 (en) Method for developing a process model
KR100422962B1 (ko) 증기발전설비에서연소를제어하기위한방법및장치
KR101390917B1 (ko) 연소 프로세스를 조절하기 위한 방법
He et al. A novel self-organizing TS fuzzy neural network for furnace temperature prediction in MSWI process
CN116906910A (zh) 一种基于深度卷积神经网络的高效燃烧控制方法及系统
JP6782203B2 (ja) 発熱量推定方法、発熱量推定装置、及びごみ貯蔵設備
KR101858860B1 (ko) 고로 노열 제어 장치
Nougués et al. Identification of a pilot scale fluidised-bed coal gasification unit by using neural networks
CN113532137A (zh) 反应炉的运行控制方法、装置、介质与电子设备
JP5179163B2 (ja) 燃焼炉の燃焼制御システムおよびその燃焼制御方法
El Asri et al. Process control in municipal solid waste incinerators: survey and assessment
US10378765B2 (en) Apparatus and method for detecting furnace flooding
Trofimov et al. Generalized structure of an intelligent control system for technological objects and experience of its use
US12031717B2 (en) Method and device for regulating a process within a system, in particular a combustion process in a power station
Stephan et al. Application of action dependent heuristic dynamic programming to control an industrial waste incineration plant
Kamas et al. Predictive emissions monitoring systems: a low-cost alternative for emissions monitoring [in cement industry]
JP2000234717A (ja) 燃焼炉の炉内圧力制御方法とその制御装置
JP6899766B2 (ja) 情報処理装置、および情報処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
FD9A Suspended procedure due to non-payment of fee