| dc.description.abstract | En Varme-til-Kraft syklus er ofte benyttet i kraftindustrien for å konvertere termisk energi til elektrisk energi. Syklusen kan deles inn i tre hovedprosesser: forbrenning, vann/damp og generator, under antagelse om at vann er utnyttet som arbeidsmedium. Syklusen har mange interaktive tilstander slik som temperatur og trykk som kan gjøre den vanskelig å regulere med enkel-in-enkel-ut (SISO) PID-regulatorer. I dag er det meste av forskningen innenfor Varme-til-Kraft regulering innenfor fler variabel regulering selv om de vanligste regulatorene innenfor prosessindustrien er SISO PI/PID-regulatorer.
Det første målet med denne masteren er å modellere Varme-til-Kraft syklusen i simuleringsverktøyet Simulink i MATLAB. Forbrenningssiden av syklusen er ikke medregnet i simuleringen, kun vann-/damp-siden. Syklusen var modellert ved å bruke trykk-strøm nettverksmodellen som lager en stiv modell med kort og rask dynamikk. Dette gjøres ved å posisjonere dynamiske og statiske komponenter annethvert i systemet. Når man modellerer et stivt system i Simulink kreves ode15s-løseren for integrering av differensielle likninger.
Det andre målet er å lage en desentralisert kontrollstruktur for Varme-til-Kraft syklusen med god ytelse. Dette kan gjøres ved å anvende "the plantwide procedure" på den modellerte Varme-til-Kraft syklusen. "The plantwide control procedure" er en åtte stegs metode for å konstruere en optimal kontrollstruktur for kjemiske anlegg. Varme-til-Kraft syklusen er i dette tilfelle påkrevd å levere kraft til det elektriske rutenettet, som gjør at innstillingspunktet til kraften blir gjennomstrømningsmanipulatoren (TPM) til systemet. Røykgass strømmen og ventilstillingen før turbinen ble koblet igjennom fem kontrollstrukturer. De tre første: kjel-drevet, turbin-drevet og flytende trykk, ble innstilt ved hjelp av tre forskjellige innstillingsstrategier: selvstendig, tau1- og tauc-sekvensielt.
Den turbin-drevne kontrollstrukturen var den eneste kontrollstrukturen til å gi god ytelse fra den desentraliserte selvstendige regulatorinnstillingen, noe som indikerer en lavere kopling mellom regulerings sløyfer i denne kontrollstrukturen. Den tau1-sekvensielle regulatorinnstillingen ble bestemt ut i fra åpen sløyfe konstantene for hver kontroll struktur i den selvstendige regulatorinnstillingen og gav gode resultater for de turbin-drevne og flytende trykk reguleringsstrukturene. tauc-sekvensen ble funnet fra de lukkede sløyfe konstantene fra hver kontrollstruktur i den selvstendige regulatorinnstillingen. Det var kun den kjel-drevne kontrollstrukturen som fikk bedre ytelse av denne sekvensmetoden og ble forbedret med hensyn på tid brukt på å nå innstillingspunkt og responskurve i kraftproduksjonen. En sterk kopling ble funnet mellom røykgasstrømmen og kondensator temperaturen for kontrollstrukturene.
Den fjerde kontrollstrukturen som ble implementert var parallell kraftregulering. Parallell kraftregulering ble funnet til å gi jevn kraftregulering, men på bekostning av tid det tok for kraften å nå innstillingspunkt. Den femte kontrollstrukturen som ble implementert var ventilposisjonskontroll. Ventilposisjonskontrolleren forbedret den turbin-drevne kontrollstrukturen med hensyn på ventilmetning samtidig som den opprettholdte rask kraftregulering. Den totale ytelsen av kontrollstrukturen ble redusert av at kraftproduksjonen opplevde overskridelse av innstillingspunkt, noe som mest sannsynligvis ble forårsaket av koplingen mellom kraft og ventilinnstillings sløyfene.
Målet med å utforme en desentralisert kontrollstruktur for en Varme-til-Kraft syklus ble fullført, men på en bekostning hos hver enkelt kontrollstruktur. Ved å godta en liten overskridelse av innstillingspunkt fra ventilinnstillingskontrolleren fører til en konklusjon med en desentralisert tauc-sekvensiell kontrollinnstilling av en turbin-dreven kontrollstruktur, med ventilinnstillingskontroll med "clamping" som type integral-oppvikling som den optimale kontrollstrukturen for rask og fast kraftregulering. | |
