Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

1 Dynamisk modellering og regulering av Brobekk forbrenningsanlegg Masteroppgave Vår 2008 Institutt for kjemisk prosessteknologi Fakultet for naturvitenskap.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "1 Dynamisk modellering og regulering av Brobekk forbrenningsanlegg Masteroppgave Vår 2008 Institutt for kjemisk prosessteknologi Fakultet for naturvitenskap."— Utskrift av presentasjonen:

1 1 Dynamisk modellering og regulering av Brobekk forbrenningsanlegg Masteroppgave Vår 2008 Institutt for kjemisk prosessteknologi Fakultet for naturvitenskap og teknologi Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet Helge Smedsrud

2 2 Veiledere Hovedveileder: Professor Sigurd Skogestad (NTNU) Medveileder: Ph.D. student Johannes Jäschke (NTNU) Ekstern veileder: Helge Mordt (Prediktor AS)

3 3 Temaer for presentasjonen Bakgrunn og motivasjon Oversikt over anlegget Masteroppgavens omfang Optimalisering Design av reguleringsstruktur Simuleringer Diskusjon og konklusjon

4 4 Bakgrunn og motivasjon Brobekk forbrenningsanlegg opplever tidvis utilfredsstillende regulering av temperaturen inn på kjelen Denne situasjonen er uheldig av to grunner: - lav temperatur  kondensering av etsende røykgass - høy temperatur  koking Fire årsaker synes sannsynlige: - for store topper i energietterspørselen - for lav kapasitet gjennom bypassventilen på Brobekks side - suboptimal parring av pådrag og utganger - bypassventilen på Vikens side er låst

5 5 Oversikt over anlegget Forenklet prosessflytskjema over Brobekk forbrenningsanlegg u 1 -u 8 ventilposisjoner; pumpeeffekt; vifteeffekt y 1 -y 5 temperaturer y 6 strømningshastighet d 1 temperatur d 2 strømningshastighet

6 6 Masteroppgavens omfang Videreutvikle en eksisterende dynamisk Simulink-modell av anlegget – utviklet forrige høst – slik at denne tar trykk i betraktning Gjennomføre en stasjonær optimalisering for å finne optimale verdier av pådrag og utganger for ulike forstyrrelseskombinasjoner Utvikle en desentralisert reguleringsstruktur for anlegget basert på resultatet fra optimaliseringen

7 7 Optimalisering – problemdefinisjon Objektfunksjon Minimalisere summen av alle pumpe- og vifteeffekter (u 6 + u 7 + u 8 ) Mål Å holde temperaturen inn på kjelen (y 1 ) og strømningshastigheten (y 6 ) på henholdsvis 126 °C og 250 t/h Forstyrrelser Temperatur fra Oslo (d 1 ): 65 til 90 °C Strømningshastighet (d 2 ): 500 til 900 t/h  Temperaturen mot Oslo/Viken Fjernvarme AS fikk variere mellom 90 og 135 °C

8 8 Optimalisering – resultater Driften av anlegget kan inndeles i fire regioner Vekslerventilen på Brobekks side (u 3 ) er alltid helt åpen Bypassventilen på Brobekks side (u 1 ) er aldri helt åpen Regionu1u1 u2u2 u3u3 u4u4 u5u5 u6u6 u7u7 α β γ δ MV-er tilgjengelig for regulering (=1) og ikke tilgjengelig for regulering (=0)

9 9 Regioner som funksjon av d 1 (y-akse) og d 2 (x-akse) Region α Bypassventilene på Brobekks og Vikens side er åpne; kjøleren er ikke i bruk; vekslerventilen på Vikens side varierer Region β Bypassventilen på Brobekks side er åpen; bypassventilen på Vikens side varierer; kjøleren er ikke i bruk; vekslerventilen på Vikens side er helt åpen Region γ Bypassventilen på Brobekks side varierer; bypassventilen på Vikens side er stengt; kjøleren er ikke aktiv; vekslerventilen på Vikens side er helt åpen Region δ Bypassventilene på Brobekks og Vikens side er stengt; kjøleren er aktiv; vekslerventilen på Vikens side er helt åpen

10 10 Design av reguleringsstruktur Basert på RGA-analyse og simuleringer ble følgende regulerings- strukturer valgt: Region βRegion α Pådragsresetting; u 1 regulerer y 1, og u 4 regulerer u 1 Pådragsresetting; u 1 regulerer y 1, og u 5 regulerer u 1

11 11 Region γ Standard SISO-regulering; u 1 regulerer y 1 Standard SISO-regulering; kjølerviften regulerer y 1, og u 2 regulerer y 4 Region δ

12 12 Simuleringer – region α

13 13 Simuleringer – region β

14 14 Simuleringer – region γ

15 15 Simuleringer – region δ

16 16 Diskusjon og konklusjon Optimaliseringen avslørte fire driftsregioner Alle reguleringsstrukturene lykkes med å regulere temperaturen inn på kjelen, samt strømningshastigheten på Brobekks side Bypassventilen på Brobekks side har nok kapasitet Vekslerventilen på Brobekks side bør alltid være helt åpen  Basert på vår kostadsfunksjon virker det mulig å forbedre reguleringsevnen til systemet (kjelinngangstemperaturen) og samtidig minimalisere slitasje og energibruk  Videre arbeid kreves vedrørende overgangen mellom regulerings- strukturene; når man skal bytte er uproblemtisk – hvordan synes å være mer komplisert

17 17 Takk til Helge Mordt for et flott samarbeid og for å ha bidratt med et interessant prosjekt Takk for oppmerksomheten Spørsmål?


Laste ned ppt "1 Dynamisk modellering og regulering av Brobekk forbrenningsanlegg Masteroppgave Vår 2008 Institutt for kjemisk prosessteknologi Fakultet for naturvitenskap."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google