Пристрій дозування гідразину для пароводяного контуру

1. Пристрій дозування гідразину для пароводяного контуру (22), який відрізняється тим, що містить перший вимірювальний елемент (14) для визначення першого виміряного значення (6с) концентрації кисню в живильній воді після конденсатора (26), другий вимірювальний елемент (12) для визначення другого виміряного значення (6а) концентрації кисню в живильній воді перед парогенератором (24), третій вимірювальний елемент (13) для визначення третього виміряного значення (6b) концентрації гідразину в живильній воді перед парогенератором (24), експертну систему (31), що одержує як вхідні сигнали щонайменше визначені C2 2 76713 1 3 76713 4 Оператор має за рахунок цього можливо всебічформувати відповідну регулюючу дію на виконавний огляд про взаємозв'язки актуально виникаючої чий елемент пристрою дозування для гідразину, і несправності і може тоді цілеспрямовано протидіелемент вибору максимального значення, виконаяти несправності за допомогою ручних комутаційний зі здатністю вибирати найбільшу за значенням них операцій. Недоліком у цьому способі є те, що регулюючу дію і перемикати її на виконавчий елерозробка придатних стратегій для усунення немент. справності і вживання протидіючих заходів віднеЗа рахунок одночасного застосування бази сені до сфери відповідальності оператора так, що знань експертної системи для діагнозу і регулююлюдина особливо при критичних за часом процечої дії на технічну установку експертні знання, що сах легко перевантажується. є в розпорядженні, використовуються послідовно і В DE 4421245 А1 описаний пристрій для моаналіз двома шляхами, що був би необхідним у делювання режиму роботи технічної установки. разі роздільної реалізації діагнозу і вироблення Пристрій містить програмно-керований моделююрегулюючої дії, стає значною мірою зайвим, а мочий модуль і правила про технологічні знання. З жливо джерела помилок, що з'являються за рахувхідних даних моделювання утворюють симптоми, нок цього виключаються. Крім того, за рахунок що підводять до моделюючого модулю, і який виєдиного рішення діагнозу і регулюючої дії зв'язок робляє з них діагноз. Обробка даних усередині між обома є дуже доступним для огляду і таким, пристрою при цьому може спостерігатися крок за що можна добре представити, наприклад, на конткроком. У залежності від підготовленого діагнозу рольному екрані оператора технічної установки. потім може здійснюватися зворотний зв'язок на Крім того, розширення діагностичних можливостей модельований режим роботи установки. При цьоможе бути додатково використане також для пому можна детально простежити, які зміни в роболіпшення регулюючої дії. чому стані технічної установки викликаються за При цьому експертна система виробляє діагдопомогою викликаних відповідно діагнозу мір ноз за допомогою виміряних даних з технічної зворотного зв'язку. установки і визначає регулюючу дію щонайменше В вищезгаданому описі, однак, немає ніяких з одного з виміряних значень і/або щонайменше з вказувань про стратегії, що могли б застосовуваоднієї виведеної з виміряних значень величини. тися до модельованого процесу при зворотному Тим самим для вироблення діагнозу і для визназв'язку діагнозу, щоб відновити бажаний нормальчення регулюючої дії можна звертатися до тієї ж ний режим роботи. самої бази даних виміряних значень. В основі винаходу тому лежить задача розроПереважним чином в якості виведених з вимібки пристрою дозування гідразину для пароводяряних значень величин утворюють непогодженість ного контуру, здатного надійно і швидко протидіяти і/або його зміну. Також тут можна залучати базу надходженню кисню. даних виміряних значень як для вироблення діагЗгідно з винаходом ця задача вирішена у принозу, так і для визначення регулюючої дії. строї дозування гідразину для пароводяного конПереважно база знань цілком задає регулюютуру, який містить перший вимірювальний елемент чу дію. Це означає, що для двох задач - діагноз і для визначення першого виміряного значення регулююча дія для усунення несправності - повинконцентрації кисню в живильній воді після конденна залучатися для рішення тільки одна єдина база сатора, другий вимірювальний елемент для визнань. значення другого виміряного значення концентраКраща форма виконання винаходу полягає в ції кисню в живильній воді перед тому, що база знань експертної системи сформупарогенератором, третій вимірювальний елемент льована відповідно до методів нечіткої логіки. Ексдля визначення третього виміряного значення пертні системи, в яких моделювання знань є можконцентрації гідразина в живильній воді перед паливим за подібними методами, є в продажі рогенератором, експертну систему, що одержує як (наприклад, DIWA або DIGEST фірми Сіменс АГ). вхідні сигнали щонайменше визначені вимірюваЗастосування подібної експертної системи дозвольними елементами виміряні значення, виконану ляє концентруватися на важливій задачі надання в зі здатністю формування діагнозу несправності розпорядження технологічної бази знань і звільняє щодо небажаного надходження кисню в пароводявід роздумів у зв'язку з формалізмами при формуний контур за допомогою наявних у базі знань люванні бази знань. симптомів і правил, щонайменше один перший, Переважно нечітка логіка, що застосовується другий і третій регулятори нечіткої логіки, причому при формулюванні бази знань містить специфічні, до першого регулятора нечіткої логіки підведене лінгвістичні правила ЯКЩО...ТО. Спосіб дій при перше виміряне значення, а також відповідне пеформулюванні подібних правил є відомим. Знання рше задане значення, до другого регулятора нечіяк для діагнозу, так і для регулюючої дії можуть ткої логіки підведене друге виміряне значення, а таким чином реєструватися й оброблятися уніфітакож відповідне друге задане значення, і до трековано. тього регулятора нечіткої логіки підведене третє Переважно непогодженість і/або виведену з виміряне значення, а також відповідне третє заданеї величину підготовляють для рішення методане значення, причому регулятори нечіткої логіки ми нечіткої логіки. Під цим розуміють перетворенвиконані зі здатністю із застосуванням наявних у ня фізично релевантних вхідних величин у так базі знань симптомів і правил відповідно до діагзвані асоційовні величини. Асоційовні величини в нозу несправності, сформованого експертною сиссвою чергу визначають ступінь активування пратемою за допомогою щонайменше одного першовила. Деталі і принципи нечіткої логіки можуть буго, другого і третього виміряного значення, ти, наприклад, одержані з джерела [Ханс-Хайнріх 5 76713 6 Боте "Методи нечіткої логіки" (Hans-Heinrich Bothe: дію на технічну установку. В каскаді попередньої "Neuro-Fuzzy-Methoden"), видавництво Шпрингер, обробки W формують застосовані для регулюванБерлін і ін., 1998]. Як інше літературне джерело ня величини непогодженість є і зміну de непогопропонується також [Димитер Дрянков і ін.: „Введженості є, причому застосовують також задане дення в регулювання на принципах нечіткої логіки" значення w величини, що підлягає регулюванню. (Dimiter Driankov u.a.: „An Introduction to Fuzzy Величини - непогодженість є і зміна de непогоджеControl"), видавництво Шпрингер, Берлін, Гейності є - потім за відомими методами підготовлюдельберг, 1993]. Підготовка названих величин для ють для рішення методами нечіткої логіки в настурішення методами нечіткої логіки має перевагу, пному каскаді обробки FZZ і в якості підготовлених що таким чином підготовлені дані тоді можна обдля рішення методами нечіткої логіки величин e' робляти в регуляторі нечіткої логіки для визначенабо, відповідно, de' підводять до регулятора FR. ня регулюючої дії. Таким чином обидві постановки Цей регулятор FR виконаний в вигляді регулятора задачі - діагноз і визначення регулюючої дії - монечіткої логіки, що має доступ до тієї ж бази знань жуть бути вирішені єдиними засобами, причому WB, що застосовується також для вироблення також таким чином необхідні для визначення регудіагнозу 9. Регулятор нечіткої логіки FR поставляє люючої дії величини присутні в кращому виді. підготовлену для використання нечіткої логіки виПриклад виконання винаходу пояснюється за конавчу величину u', що в наступному каскаді зводопомогою прикладених креслень. На них зобраротної обробки нечіткої логіки DFZ за рахунок нажено: ступного зворотного перетворення перетворюють Фіг.1 схематичне представлення суттєвих в чітке вихідне значення u. Це чітке вихідне знакомпонентів експертної системи в поєднанні з техчення u використовують для керування щонайменічною установкою для одночасного вироблення нше одного з виконавчих елементів SG технічної діагнозу робочого стану технічної установки і виустановки. Регулюючий вплив на технічну устанозначення регулюючої дії на технічну установку, вку триває так довго, поки не буде досягнутий баФіг.2 технічна установка з відповідними регужаний нормальний стан. ляторами і діагностичною системою, і Фіг.2 показує нормальний випадок, коли техніФіг.3 відповідний винаходові пристрій дозучна установка 2 має множину вимірювальних елевання гідразину для пароводяного контура технічментів MG і виконавчих елементів SG. У поєднанні ної установки, причому після діагнозу аварійного з цією технічною установкою 2 знаходиться експенадходження кисню експертною системою виробртна система 1, що діагностує робочий стан техніляється автоматичне додаткове дозування гідрачної установки і здійснює в разі несправності одну зину для запобігання корозії, що загрожує важлиабо декілька регулюючих дій і на технічну установвим компонентам пароводяного контуру. ку 2. Робочий стан технічної установки передаєтьФіг.1 показує експертну систему 1, що зв'язана ся за допомогою виміряних значень 6, що поставз технічною установкою 2. Експертна система ляються експертній системі 1 від вимірювальних сприймає при цьому задачі діагнозу робочого стаелементів MG технічної установки 2. ну і визначення регулюючої дії для автоматичного Експертна система 1 складається з головних усунення несправності. Технічна установка при компонентів: цьому складається з одного або декількох об'єктів діагностичного блоку D, бази знань WB і однорегулювання RS, одного або декількох вимірюваго або декількох регуляторів нечіткої логіки FR1 льних елементів MG і одного або декількох викоFRn. Експертна система 1 на основі знань симпнавчих елементів SG. Позицією 3 позначено, що томів, що містяться в базі, S і правил R виробляє на об'єкти регулювання RS можуть впливати не діагноз робочого стану технічної установки 2. Яктільки виконавчі дії, що задаються від виконавчих що ідентифікується несправність, то автоматично елементів SG, але і також величини перешкод, що виявляються одна або декілька регулюючих дій і за деяких умов навіть не зареєстровані вимірюваза допомогою щонайменше одного з регуляторів льною технікою. Вимірювальні елементи MG поснечіткої логіки FR1 - FRn на технічну установку 2. тавляють виміряні значення 6 до експертної сисРегулятор або регулятори нечіткої логіки для фотеми 1, що запам'ятовуються там у базі даних MW. рмування однієї або декількох виконавчих величин Виміряні значення за відомими методами перетu удаються до тієї ж бази знань WB, що викорисворюють в обробному каскаді FZ для використантовується також для вироблення діагнозів. Утвоня нечіткої логіки. База знань WB містить симпторені регулятором або регуляторами нечіткої логіки ми S і правила R, що сформульовані на основі виконавчі величини u діють на виконавчий елетехнологічних експертних знань за відомими мемент або виконавчі елементи SG технічної устанотодами нечіткої логіки. На основі актуально наяввки 2 так, що знову створюється нормальний стан. них, підготовлених для рішення методами нечіткої Вся технічна установка 2 контролюється таким логіки виміряних значень і симптомів S і правил R чином експертною системою 1, виробляються діабази знань WB у діагностичній логіці D вироблягнози про робочий стан і в разі ідентифікованої ється діагноз 9 про актуальний робочий стан технесправності автоматично виконуються одна або нічної установки і виводиться як текст діагнозу в декілька регулюючих дій u на технічну установку 2 блоці індикації, наприклад, у діагностичному полі за допомогою одного або декількох регуляторів DT зображення екрана. База знань WB постачає нечіткої логіки, поки знову не буде відновлений паралельно до діагностичного блоку D також касбажаний нормальний стан. Таким чином автомакад попередньої обробки W регулятора нечіткої тично регулюються несправності, викликані збоялогіки виміряними значеннями 8, що перероблями в технічній установці 2. ються регулятором нечіткої логіки FR в регулюючу Фіг.3 показує відповідний винаходові пристрій 7 76713 8 дозування гідразину для пароводяного контура 22 режиму роботи, і якщо виміряне значення 6b окистехнічної установки, причому після діагнозу авалювально-відновного потенціалу на вимірювальрійного надходження кисню експертною системою ному елементі 13 зменшується, то це є показником приводиться в дію автоматичний пристрій дозудля аварійного випадку надходження кисню в павання 23, що вводить в пароводяний контур 22 роводяний контур 22. Експертна система виробляє гідразин для запобігання корозії, що загрожує сутз цих виміряних значень - з залученням додаткотєвим компонентам. Пароводяний контур 22 місвих виміряних значень катіонної електропровіднотить головні елементи: парогенератор 24, турбіну сті в пароводяному контурі 22 на вимірювальних 25, конденсатор 26, один або декілька насосів 27, елементах 10, 11, 15 і 16 - діагноз несправності, ємність живильної води 28, вимірювальні елеменпричому для вироблення діагнозу використовути 10-16 і дозуючий клапан 17 як виконавчий елеються символи, що містяться в базі знань 29, і мент пристрою дозування 23. Можливе надхоправила. Виміряні значення 6а, 6b і 6с концентрадження кисню в пароводяний контур 22 унаслідок ції кисню й окислювально-відновного потенціалу течі являє собою аварійний випадок, що викликає передаються паралельно також на три регулятори проблему корозії важливих компонентів установки нечіткої логіки 18а, 18b, 18с, що після ідентифікації пароводяного контуру 22. Наслідки подібного надаварійного надходження кисню за допомогою ексходження кисню можуть бути усунуті за допомогою пертної системи обчислюють автоматично регудозованої подачі гідразину хімічної формули N2H4, люючі дії 21а, 21b, 21с на виконавчий елемент 17 що з'єднується у пароводяному контурі 22 з наявпристрою дозування 23. Всі три регулятори нечітним унаслідок течі киснем і тим самим перешкокої логіки - які також забезпечуються необхідними джає йому запустити в хід хімічну реакцію корозії. заданими значеннями 32а, 32b, 32с - при цьому При дозуванні гідразину слід стежити за тим, щоб для створення відповідної регулюючої дії користуне дозувати більше гідразину, ніж необхідно, тому ються наявними в базі знань 29 симптомами і пращо надлишок гідразину викликає іншу проблему, а вилами, що застосовуються також для вироблення саме одержання заліза в вигляді зваженої речовидіагнозу несправності. ни і зв'язане з цим відкладення зважених частинок Перший регулятор нечіткої логіки 18с обробзаліза, зокрема, в парогенераторі 24. Тому потрібляє виміряне значення 6с концентрації кисню в но прагнути до компромісу між надійною нейтраліпароводяному контурі після конденсатора 26 і обзацією кородуючої дії кисню за рахунок достатньої числює після ідентифікації несправності регулююподачі гідразину і можливо гарним запобіганням чу дію 21с на виконавчий елемент 17 для привідкладення зважених частинок заліза. строю дозування 23 гідразину. Розгляд об'єкта Вимірювальні елементи 1-16, що розподілено регулювання, що підлягає регулюванню цим перзнаходяться в пароводяному контурі 22 технічної шим регулятором нечіткої логіки 18с показує, що установки, поставляють експертній системі вимідля утворення регулюючої дії 21с є достатнім, форяні значення про робочий стан. Для діагнозу авармувати в каскаді попередньої обробки 34с цього рійного надходження кисню в пароводяний контур першого регулятора нечіткої логіки непогодженість 22 технічної установки в основному використову35с, перетворювати в каскаді обробки 36с для ється виміряне значення 6а концентрації кисню в можливості обробки методами нечіткої логіки й живильній воді перед парогенератором 24, що обробляти далі в регуляторі. Регулятор обчислює знімається з вимірювального елемента 12, отрив перетвореному для можливості обробки метомане в тім же місці на вимірювальному елементі дами нечіткої логіки виді виконавчу величину 41с, 13 виміряне значення 6b окислювально-відновного що потім у каскаді обробки 37с перетворюється потенціалу, що є мірою для концентрації гідразину, назад з виду, що використовується для нечіткої що присутній в пароводяному контурі 22 і наявне в логіки, в чітке значення для регулюючої дії 21с. розпорядженні на вимірювальному елементі 14 Другий регулятор нечіткої логіки 18а обробляє виміряне значення 6с концентрації кисню після виміряне значення 6а концентрації кисню в живиконденсатора 26. Інші вимірювальні елементи в льній воді перед парогенератором. Внаслідок троосновному служать для виміру катіонної електропхи більш складної структури об'єкта регулювання, ровідності; отримані там виміряні значення є дощо підлягає регулюванню цим другим регулятором датковими критеріями, що підтверджують надхонечіткої логіки 18а, в відповідному каскаді попередження кисню в пароводяний контур 22 і дньої обробки 34а обчислюють непогодженість обмежують місце надходження кисню. В нормаль35а і її зміну 38а і потім перетворюють в каскаді ному режимі роботи відносно висока концентрація обробки 36а для можливості обробки методами гідразину забезпечує низький вміст кисню і підтринечіткої логіки. Зміна 38а непогодженості 35а мує як буфер вміст кисню низьким також у разі складається при цьому з диференційованої й інтевходу повітря. Цей запас гідразину ("гідразинний грованої складових, котрі подають інформацію про буфер") має величину, що встановлюється відпоповодження непогодженості 35а в минулому. Друвідно до досвіду експлуатації технічної установки. гий регулятор нечіткої логіки 18а обчислює з переРекомендується зберігати цей гідразинний буфер, творених для можливості обробки методами нечітщо являє собою захист від корозії суттєвих елемекої логіки величин - непогодженість і зміну нтів пароводяного контуру, також у разі несправнепогодженості 39а або, відповідно, 40а регулююності, щоб по-можливості надійно уникнути корозії. чу дію 21а на виконавчий елемент 17 пристрою Експертна система одержує названі вище видозування 23 гідразину. При цьому другий регуляміряні значення. Якщо в вимірювальних елементах тор нечіткої логіки 18а обчислює спочатку вико12 і 14 вимірюють концентрації кисню 6а або, віднавчу величину 41а в вигляді, перетвореному для повідно, 6с, що лежать вище значень нормального можливості обробки методами нечіткої логіки, що 9 76713 10 потім у каскаді обробки 37а перетвориться назад у регулюючої дії 21b. чітке значення для регулюючої дії 21а. Для визнаОбчислені трьома регуляторами нечіткої логічення регулюючої дії 21а другий регулятор нечіткої ки 18а, 18b і 18с з використанням методів нечіткої логіки користується симптомами, що стоять в розлогіки виконавчі величини 41а, 41b і 41с потім пепорядженні в базі знань 29 і правилами, що засторетворяться назад в каскадах обробки 37а, 37b і совуються також для вироблення діагнозу неспра37с і включаються в якості чітких виконавчих веливності. чин 21а, 21b, 21с на підлеглий трьом регуляторам Третій регулятор нечіткої логіки 18b одержує нечіткої логіки елемент 33 для утворення максивиміряне значення 6b окислювально-відновного мального значення. Якнайбільше з наявних на потенціалу в живильній воді перед парогенератоцьому елементі 33 значень регулюючої дії перекром 24. Вимір цього виміряного значення 6Ь являє лючається і впливає на виконавчий елемент 17 собою надлишковість щодо виміру концентрації пристрою дозування 23 гідразину. Для підвищення кисню на вимірювальному елементі 12 на тім же надійності щодо корозійної стійкості попередньо місці з застосуванням виміряного значення іншого ще можна сумарно додавати надлишкову частину виду, що також являє собою показник аварійного гідразину 30. Тоді за рахунок вибору максимальнонадходження кисню. В каскаді попередньої обробго значення з трьох обчислених регулюючих дій і ки 34b, що стосується цього третього регулятора добавки додаткової надлишкової частини гідразинечіткої логіки 18b також як і в разі другого регуляну 30 виникає достатня надійність щодо корозії тора нечіткої логіки 18а утворюється непогоджесуттєвих компонентів пароводяного контуру 22 ність 35b і її зміна 38b і потім у каскаді обробки 36b технічної установки, без необхідності мати вже в перетворюється для використання методів нечітнормальному режимі роботи непотрібно великий кої логіки. З залученням наявних у базі знань 29 гідразинний буфер у пароводяному контурі 22. симптомів і правил - які застосовуються також для Дозування гідразину відбувається так довго, поки вироблення діагнозу несправності - третій регулявеличина гідразинного буфера в пароводяному тор нечіткої логіки 18b обчислює регулюючу дію контурі не досягне заздалегідь заданого значення 21b на виконавчий елемент 17 пристрою дозуванабо, відповідно, буде мати ще тільки припустиме ня 23 для гідразину. При цьому третій регулятор відхилення від нього. нечіткої логіки 18Ь спочатку обчислює виконавчу Під регулюванням у цьому зв'язку розуміють величину 41b в вигляді, придатному для викорисвплив на технічну установку, що забезпечує, щоб тання методів нечіткої логіки, що потім до каскаді контрольована величина залишалася в заданій обробки 37b перетворюється в чітке значення для смузі допуску. 11 Комп’ютерна верстка О. Гапоненко 76713 Підписне 12 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601