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Weitere Verbesserungen bei der Dampftemperaturregelung
Spezielle Ausprägung der Zustandsregelung
Die Dampftemperaturregelung
Über die Regelung der Dampftemperatur am Überhitzer ist bereits ausgiebig berichtet worden. Da jedoch diese
Regelaufgabe ein gutes Beispiel dafür ist, wie mit einer besseren Regelgüte wirtschaftlichere Lösungen zu
erreichen sind, soll hier eine neu erarbeitete Lösung bekannt gemacht werden.
Wirtschaftliche Bedeutung
Die Regelgüte moderner Methoden gibt sogar Anlass bauliche Vereinfachungen des Überhitzers zu erwägen. Die
häufig anzutreffende Unterteilung in zwei oder sogar mehr geregelte Überhitzerbereiche könnte entfallen.
Aber auch bei bestehenden Anlagen ergeben sich Vorteile. Je höher die Dampftemperatur desto höher ist der Wirkungsgrad.
Zu hohe Dampftemperaturen jedoch beeinträchtigen die Zeitstandsfestigkeit der Dampferzeuger und Rohrleitungen beachtlich.
Daher muss der Sollwert für die Dampftemperatur immer um einen Sicherheitsabstand tiefer unter die maximal zulässige
Temperatur gesetzt werden. Kann nun eine Verbesserung der Regelgüte erreicht werden, so ist durch die mögliche Verringerung
des Sicherheitsabstandes eine Verbesserung des Wirkungsgrades erreichbar.
Eine Aufrüstung dieser Regelfunktion auf ein besseres Verfahren kann sich bereits in weniger als einem Jahr
bezahlt machen!
Zustandsregler
Die Bedeutung einer gut arbeitenden Dampftemperaturregelung ist bekannt. Daher werden bei vielen Anlagen heute bereits
Zustandsregler anstelle der üblichen PID-PI-Kaskade eingesetzt.
Hier soll eine spezielle Ausprägung der Zustandsregelung mit rückgekoppelten Zustandsabweichungen vorgestellt werden.
Für diese Anordnung wählten wir den Begriff State Deviation Control oder abgekürzt SDC.
Der Beobachter
Einfache Modellierungen dieser Regelstrecke teilen den gesamten Überhitzer in Gedanken in mehrere hintereinanderliegende
Rohrbündelsegmente, die alle gemeinsam haben, als Verzögerungsglied
erster Ordnung mit der Temperatur am Ausgang des gedachten Segmentes auf Temperatursprünge am Eingang zu reagieren. Diese Idee
liegt den gängigen Beobachtern bereits zu Grunde. Aber in jedem Element findet auch eine Wärmeübertragung statt, die
den Dampf am Ausgang heißer entläßt, als er am Eingang eintritt.
Die Abbildung zeigt einen abgewandelten Beobachter, der so auch noch die Temperaturspanne als Störung ermitteln kann.
Die Rückkopplung der Zustandsabweichungen
Die Abbildung unten zeigt die Bildung der Sollwerte. Von rechts gehen in die Schaltung die Regelgröße x, also die
Temperatur nach Überhitzer, und die dazugehörige Führungsgröße w ein. Von links kommt die
Eingangsgröße des Beobachters Tinj
, also die gemessene Eingangsgröße der Regelstrecke, die hier die Temperatur vor Überhitzer ist, welche
wiederum die Temperatur hinter der Einspritzung darstellt. Die Anordnung liefert dann einen Sollwert für diese Temperatur
Winj, die ein unterlagerter Regelkreis durch Betätigung des Einspritzregelventiles einstellen muss.
Es ist leicht abzulesen, wenn x gleich w sein soll, muss der unterlagerte
Regler einfach Tinj gleich Winj einregeln.
Um die dynamischen Eigenschaften noch zu verbessern, muss Winj "überreagieren". Dies geschieht, wenn man die
Zustandsrückkopplung zu dem gerechneten Sollwert hinzuaddiert. Die neue Form der Rückkopplung der Zustandsabweichungen
sorgt ja dafür, dass der Rückkoppelwert im ausgeregelten Zustand null ist und damit der gerechnete Sollwert alleine
wirksam ist.
Fügt man dem oben dargestellten Sollwertzweig noch die Zustandsrückkopplung hinzu erhält man die Gesamtstruktur
des überlagerten Regelkreises. Der unterlagerte Regelkreis sollte als PI-Regler realisiert sein. Er sorgt dafür, dass
Tinj möglichst gleich Winj wird.
Sie benötigen weitere Informationen?
Lesen Sie in VGB KraftwerksTechnik 02/2000 über Details dieser Regelung und die Erfahrungen im praktischen Einsatz.
Oder fordern Sie den Sonderdruck dazu an:
info@proconsol.de
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Letzte Aktualisierung 01.07.2017
