Tulistimen mitoitus, mallinnus ja loppulämpötilan säätö

Abstract

Työn tavoitteena on tehdä höyrykattilan tulistimesta simulointimalli, jonka pohjalta suunnitellaan tulistimen loppulämpötilan säätäjä. Työn ensimmäisessä osassa mitoitetaan tulistin, jotta saadaan mallinnettavalle tulistimelle järkevät arvot. Toisessa osassa tulistimelle tehdään simulointimalli. Mallissa paineen ja virtausnopeuden vaihteluiden huomioon ottaminen johtaa hitaaseen simulointiin, joten ne pitää jättää huomioon ottamatta. Kolmannessa osassa tutustutaan erilaisiin tulistimen loppulämpötilan säätömenetelmiin ja mitoitetaan tulistimelle PI-PID-kaskadisäädin sekä MPC-säädin, joita vertaillaan keskenään. Todetaan MPC-säätimen olevan kaskadisäädintä parempi. Osakuormalla molemmat säätömenetelmät toimivat mitoituspistettä huonommin, joskin kohtuullisesti, joten esitellään adaptiivisen MPC-säätimen suunnittelun vaihtoehdot Matlabilla, mutta adaptiivista säädintä ei mitoiteta.

The aim of this thesis is to make a steam boiler superheater simulation model, on the basis of which the superheater final temperature controller is designed. In the first part of the work, a superheater is dimensioned to provide reasonable values for the modeled superheater. In the second part, a simulation model is made for the superheater. Taking into account pressure and flow variations in the model results in slow simulations, so they must be ignored. The third section introduces various control methods for superheater temperature and the PI-PID Cascade Controller and the Model Predictive Controller are dimensioned, which are then compared. It is noted that the MP controller is better than the cascade controller. At partial load both control methods perform less well than at the design point, but stil reasonably, so the options for an adaptive MP controller design in Matlab is introduced, but the adaptive controller is not designed.