Optymalizacja pracy paleniska fluidalnego w warunkach niestacjonarnych
Wariant tytułu
Optimization of the fluidized bed boiler operation in nonstationary conditions
Autor
Porzuczek, Jan
Promotor
prof. dr hab. inż. Stanisław Kandefer
Data wydania
2009
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
Kotły fluidalne są szeroko wykorzystywane do spalania paliw kopalny, odpadów czy biomasy. W rozprawie przedstawiono optymalizacyjną metodę regulacji temperatury złoża która jest najważniejszym parametrem pracy w kotłach fluidalnych małej mocy. Szczególną uwagę poświęcono problemom związanym z dużą zmiennością właściwości spalanego paliwa, takich jak wartość opałowa czy wilgotność. Zmienność ta powoduje, że klasyczne algorytmy regulacji (np. PID) nie dają dobrych rezultatów.
Zaproponowane rozwiązanie bazuje na warstwowej strukturze systemu sterowania, wykorzystującej algorytmy regulacji adaptacyjnej. Na podstawie bilansu energii przedstawiono model procesu w postaci transmitancji operatorowej. Opracowano eksperymentalną metodę pozwalającą na estymację parametrów tego modelu oraz procedurę jego walidacji. Z powodu dużej inercji cieplnej czujnika temperatury złoża konieczne było zaproponowanie metody korekcji dynamiki czujnika. Nieliniowość układu regulacji, w szczególności związana z charakterystyką (typu nasycenie) dozownika paliwa, wymagała zastosowania metod optymalizacji nieliniowej. Do rozwiązania problemu optymalizacji zastosowano algorytm sekwencyjnego programowania kwadratowego.
Na podstawie badań przeprowadzonych na przemysłowych instalacjach kotłów fluidalnych można stwierdzić, że rozwiązanie przedstawione w dysertacji pozwala na znaczną poprawę jakości regulacji temperatury złoża, a przez to stabilności pracy kotła fluidalnego.
Fluidized bed boilers are widely used for multi-fuel combustion of fossil fuels, waste and biofuels. In the doctor's thesis the method for optimal control of the bed temperature, which is the most significant process variable in small-scale fluidized bed boiler, has been developed. Problems which are results of high changeability of fuel properties (like calorific value or moisture contents) were the focus of attention. This changeability is main cause that applying of the classic algorithms of process control (for example PID) cannot show a good results.
Proposed solution is based on the multi-layer structure of control system which utilize the adaptive control algorithms. Transfer function model based on energy balance was investigated and the experimental methods for estimate model parameters and its validation were presented. Due to high thermometric lag of the bed temperature sensor, the procedure for correction of sensor thermal inertia needs to be applied. Nonlinearity of considered problems, specially connected with saturationtype characteristic of fuel feeder had required use of nonlinear optimization. In this part the Sequential Quadratic Programming algorithms was applicated.
According to the industrial experiments, the solution considered in the dissertation showed satisfactory performance and various improvements to the boiler operation and controllability were achieved.
Klasyfikacja PKT
447900 Automatyzacja w energetyce
397321 Badania układów automatyki i sterowania. Badania układów pomiarowych
440000 Energetyka
397300 Badania elementów i układów automatyki i sterowania
