Identyfikacja złożonych procesów cieplnych i energotechnologicznych

• Autorzy: Rusinowski H.

Warianty tytułu

EN

Identification of complex thermal and thermo-technological processes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Postęp w technikach pomiarowych i technologii komputerowej powoduje coraz szersze stosowanie modelowania matematycznego procesów z wykorzystaniem zarejestrowanych danych pomiarowych. Przetworzenie zbioru danych pomiarowych w model matematyczny opisujący najważniejsze właściwości procesu nosi nazwę identyfikacji procesów. W prezentowanej pracy rozpatrywano problem identyfikacji modeli parametrycznych, statycznych złożonych procesów cieplnych i energotechnologicznych. Identyfikowano modele liniowe i nieliniowe względem estymowanych parametrów. W celu estymacji parametrów modelu stosowano metody stochastyczne bazujące na estymacji statystycznie optymalnej. Otrzymany z estymacji parametrów model poddano ocenie i weryfikacji struktury. Istotność wyrazów w modelu badano testem F-Snedecora w procedurze regresji krokowej. Aby uzyskać najbardziej wiarygodne wartości wyników pomiaru i obliczeń, stosowano rachunek wyrównawczy do uzgadniania bilansów substancji i energii. Opracowaną metodę i programy komputerowe wykorzystano do identyfikacji: charakterystyki energetycznej kotła ciepłowniczego WR-5, charakterystyki energetycznej kotła wielopaliwowego ORG-32, energochłonności pieców anodowych stacjonarnych i obrotowych, przebiegu czasowego redukcji miedzi w piecu anodowym, przebiegu czasowego zapotrzebowania tlenu w procesie rafinacji ołowiu. Identyfikację procesów można przeprowadzić wykorzystując wyniki eksperymentów fizycznych lub numerycznych. Na. przykładzie procesu nagrzewania dmuchu wielkopiecowego przedstawiono wybrane problemy modelowania matematycznego i symulacji numerycznej. Opracowano model matematyczny przepływu ciepła w nagrzewnicy oraz algorytm symulacji układów sterowania. W wyniku dyskretyzacji zmiennych przestrzennych w zastępczym wypełnieniu płytowym układ o parametrach rozłożonych zastąpiono podukładami o parametrach skupionych. Równanie różniczkowe opisujące przepływ ciepła rozwiązano metodą dyskretnej transformacji spektralnej. Wyprowadzono rozwiązanie dla pracy nagrzewnicy w stanie pseudoustalonym. Wykonano eksperymentalną ocenę wiarygodności modelu i przeprowadzono obliczenia symulacyjne. Wyniki obliczeń symulacyjnych wykorzystano do identyfikacji cieplnej nagrzewnicy wielkopiecowej. W końcowej części pracy przedstawiono na przykładzie kotła ciepłowniczego, zespołu nagrzewnic wielkopiecowych oraz palnika pieca energotechnologicznego możliwości praktycznego wykorzystania wyników identyfikacji do optymalizacji bieżącej w systemach sterowania. System sterowania kotłem rusztowym został wdrożony w Ciepłowni Pyskowice. Wdrożenie systemu pozwoliło na obniżenie zużycia paliwa o 7 punktów procentowych.

EN

The progress in techniques of measurement and computer technology causes the increase of using mathematical modeling on the basis of acquired data. The conversion of an acquired data set into a mathematical model describing the most important properties of a process is called process identification. In the presented work the author considers the problems of static parametrical models of complex thermal and thermo-technological processes identification. Linear and non-linear models in relation to estimated parameters have been identified. For a model parameters estimation, the stochastic methods based on the statistically optimal estimation have been applied. The obtained model's structure has been verified and the significance of model terms has been tested with the application of the F-Snedecor test in a stepwise regression procedure. Similarly, the least squares adjustment method for mass and energy balances has been employed to obtain the most reliable values of the measurement and calculations. The developed method and applicable software has been applied to identify: - the energy characteristics of a WR-5 water boiler, - the energy characteristics of a ORG-32 multi-fuel boiler, - the energy consumption indices of anode rotary and chamber furnaces, - the time course of copper reduction in an anode furnace, - the time course of oxygen demand in the lead refining process. The identification of these processes might be carried out with using the results of physical and numerical experiments. Selected problems of mathematical modeling and numerical simulation have been presented on the basis of the hot-blast stove process. The mathematical model of heat transfer and the simulation algorithm of a controlling system for hot-blast stove has been developed. The differential equations describing the heat transfer has been solved with the use of the spectral discrete transformation. A solution for pseudo-steady state conditions of a hot-blast stove has been derived. The results of the simulating calculations has been applied to the thermal identification of a hot-blast stove. In the final part of the work the possibilities of practical use of identification results for on-line optimization in controlling the systems has been presented by means of following examples: a water boiler, hot-blast stoves system and a burner of a thermo-technological furnace. A water boiler controlling system has been applied in The Heating Plant Pyskowice. This reduced the fuel consumption by 7% percentage points.

Słowa kluczowe

PL

proces cieplny; proces energotechnologiczny; identyfikacja procesów; nagrzewnica wielkopiecowa; kocioł rusztowy; piec płomienny

EN

thermal process; thermotechnological process; process identification; cowper stove; stoker-fired boiler; open-fire furnace

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Śląskiej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Energetyka / Politechnika Śląska
• Rocznik: 2002
• Tom: z. 137
• Strony: 7--129
• Opis fizyczny: Bibliogr. 108 poz.

Twórcy

autor

Rusinowski H.

• Instytut Techniki Cieplnej Politechniki Śląskiej, 44-100 Gliwice, ul. Konarskiego 18, tel. [phone]