بخشی از مقاله
چکیده:
امروزه تکنیکهاي مختلفی براي تشخیص عیب در فرآیند هاي صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد. فرآیند مورد نظر در این مقاله "واحد بویلر نیروگاه نکا" و موضوع مقاله حاضر تعیین روش مناسب مدلسازي و شناسایی بویلر نیروگاه با هدف تشخیص نشتی در این فرآیند است. بویلرهاي نیروگاه نکا داراي این ویژگی هستند که از نوع once through بوده و نیازي به مخزن - drum - ندارند. روش مورد استفاده دراین مقاله براي شناسایی سیستم بویلر، روش مدل دینامیکی فازي - Fuzzy Dynamical Model - است.
براي بدست آوردن پارامتر هاي مربوط به این مدل از الگوریتم کمترین مربعات بازگشتی استفاده شده است. پس از شناسایی سیستم، با استفاده از تحلیل آماري باقیمانده - خطاي بین مدل و سیستم واقعی - ، کشف عیب صورت گرفته است. نتایج نشان می دهد: در سیستمهاي غیرخطی نظیر بویلرهاي once through که رفتار غیر خطی شدیدي از خود نشان نمی دهند روش مدل دینامیکی فازي براي تشخیص عیب روش مطلوبی است.
-1مقدمه:
گرچه اکثر فرایندهاي صنعتی تا حدودي رفتار غیر خطی از خود به نمایش می گذارند ولی استراتژي کنترلی این سیستمها عمدتاً مبتنی بر مدل خطی فرآیند طراحی و پایه ریزي می شود. روشهاي مختلفی براي مدلسازي سیستم هاي پیچیده پیشنهاد شده اند که مدلسازي فازي از آن جمله است. تا کاگی وسوگنو نوعی مدل فازي پیشنهاد کردند[1]، که بخش نتیجه گیري قوانین با یک تابع غیر فازي تحلیلی مشخص می شود.
این مدل نوعی تلفیق از مدلهاي خطی محلی، در بازه اي مشخص از شرایط کار سیستم، می باشد. مدل دینامیکی فازي نیز مانند مدل سوگنو نوعی خطی سازي اطراف نقاط کاري سیستم ولی با این تفاوت است که در این خطی سازي ازروشهاي کنترل کلاسیک نیز استفاده می شود. این ویژگی باعث می شود که بتوان از ابزارهاي کنترل کلاسیک نیز براي تحلیل عملکرد مدل استفاده کرد.[2]
چنگ - Cheng - و همکارش [3] از این روش براي شناسایی سیستم بویلر نیروگاه بخار استفاده کردند. تشخیص عیب نشتی در بویلر نیروگاه بخار با استفاده از روش مدل دینامیکی فازي علاوه بر شناسایی سیستم، از روش مدل دینامیکی فازي براي تشخیص عیب نشتی در یک سیستم چندین تانک ذخیره آب متصل به هم [4] و در هیتر نیروگاه بخار [5] استفاده شده است. در این مقاله از مدل دینامیکی فازي براي شناسایی سیستم به منظور کشف عیب نشتی دیگ بخار نیروگاه استفاده شده است.
-2 معرفی بویلر
-2-1 معرفی سیستم گردش آّب در بویلر
بویلر نیروگاه نکا از نوع یک طرفه - once through - میباشد. این نوع بویلرها فاقد درام یا مخزن می باشند. سوخت اصلی این بویلر گاز طبیعی و سوخت کمکی آن مازوت می باشد. این بویلر که ارتفاع آن 28 متر می باشد از دو قسمت تبخیر کننده یا اواپراتور - - evaporator و سوپرهیترها تشکیل شده است - شکل. - 1 در کف اواپراتور یا اتاق احتراق - با ابعاد 7/85*18 متر - 14 مشعل قرار گرفته است. در خروجی اطاق احتراق ممکن است مخلوط آب و بخار وجود داشته باشد.
این امرهنگام راه اندازي در بارهاي کمتر از 170مگاوات - حداکثر توان خروجی برابر 440 مگاوات است - روي می دهد. در جدا کننده - separator - آب و بخار از هم جدا می شوند. بخار اشباع از طریق گذرگاه افقی - - lateral pass وارد سوپر هیترها می شود که در آنجا با حرارت گازهاي حاصل از احتراق گرم می شود تا دماي آن به 530 درجه سانتی گراد برسد و از انتهاي سوپرهیتر 4 از بویلر خارج می شود.
در بویلر دو رهیتر - باز گرمکن - وجود دارد که بخار خروجی از طبقه فشار قوي توربین - HP_Turbine - را دوباره تا دماي 530 درجه گرم می کند و به طبقه فشار متوسط توربین - IP_Turbine - میفرستد. در انتهاي سوپرهیترها اکونومایزر - economizer - قرار دارد در آنجا گازهاي حاصل از احتراق آخرین انرژي خود را به آب ورودي بویلر - خروجی از هیترفشار قوي - 2 می دهد و دماي آن را بالا می آورد .[6]
-2-2 معرفی مدل
سیستم بویلر مدلسازي شده شامل قسمتهاي ذکر شده در بخش قبل می باشد و مدلسازي براي حالت کارکرد عادي بویلر - یعنی حالت پس از راه اندازي معادل بارهاي بالاتر از 170 مگاوات - صورت گرفته است - لازم به ذکر است که در هنگام راه اندازي تمامی آب ورودي به بویلر به بخار تبدیل نمی شود و مصرف آب بویلر با حالت عادي تفاوت زیادي دارد - . این سیستم را فقط با توجه به داده هاي ورودي خروجی در نظر گرفته و مشخصات آن را بدین صورت تعریف می کنیم.
ورودیهاي مدل عبارتند از دبی آب ورودي - F_in - بر حسب تن بر ساعت - T h - و دبی سوخت ورودي گاز طبیعی - - O_in بر حسب متر مکعب بر ساعت - - m3 h انتخاب این ورودیها بدین دلیل بوده است که فرمان افزایش بار از سیستم کنترل بار واحد برروي کنترلر دبی سوخت و دبی آب ورودي بویلر عمل می کند - بدلیل نوع once through بودن و فشار متغیر بودن این بویلر و دما و فشار آب ورودي با توجه به تغییرات کل سیستم تغییر میکند - . توجه شود که سیستم کنترل در این نیروگاه از نوع آنالوگ و سلسله مراتبی - Cascade - می باشد - شکل. - 2 کنترلر فشار و دماي سوخت ورودي فقط وظیفه ثابت نگه داشتن این کمیت ها را دارد.
ذکر این نکته مهم است که درصد بسیار کمی از آب تغذیه بویلر از اکونومایزر و اواپراتور عبور نمی کند. این مقدار شامل آب اسپري خنک کننده براي کنترل دماي بخار خروجی سوپر هیتر و رهیتر می باشد زیرا این دماها باید در 530 درجه سانتی گراد ثابت نگه داشته شوند. این آب از قبل وبعد از هیترهاي فشار قوي گرفته می شود وپارامترهاي محیطی اثر چندانی روي آن ندارند و با توجه به تغییرات متغیرهاي خود سیستم تغییر میکند..[6]
