Vesikattilan lieriön paineen säätö

Abstract

Työn aiheena oli vesikattilan lieriön paineen ja sen säätämisen tutkiminen. Työ tehtiin Rovaniemen Energia Oy:lle ja se oli osa laajempaa vesikattilan prosessitutkimusta. Tarkoituksena oli saada tietoa vesikattilan lieriön painesäätimen käyttäytymisestä. Tavoitteena oli lieriön paineen mahdolli-simman hyvä hallinta eri kuormitustilanteissa. Vesikattila on leijupetityyppinen. Polttoaineena katti-lassa käytetään turvetta, haketta sekä öljyä. Lieriön painetta ohjataan PID-säätimellä. Työssä kerättiin tietoa lieriön paineen vaihtelusta, painesäätimen toiminnasta sekä lieriön painee-seen vaikuttavista tekijöistä. Tietoa kerättiin MetsoDNA CR -automaatiojärjestelmän Info-palvelimen avulla. Tietoa analysoitiin graafisesti Aspen Process Explorer -ohjelmistolla. Kerättyä tietoa käytettiin matemaattisesti hyväksi MatLab-ohjelmistossa. MatLab-ohjelmistolla laskettiin pro-sessin siirtofunktio ja testattiin painesäätimen toimintaa virtuaalisesti. MetsoDNA CR -automaatiojärjestelmän suunnittelutyökalujen avulla lieriön painesäätimeen tehtiin muutoksia ja testattiin toimintaa käytännössä. Tallennetun tiedon sekä käytännössä tehtyjen kokeiden perusteella suunniteltiin säätimeen kompensointipiiri. Kompensointipiirillä haluttiin kumota polttoaineen laadusta sekä syötöstä aiheutuvat häiriöt. MatLab-ohjelmistolla suoritettujen prosessin mallinnusten ja simulointien avulla laskettiin lieriön painesäätimelle uudet parametrit. Tehtyjen käytännön kokeiden perusteella voidaan todeta lieriön paineen käyttäytyvän stabiilimmin. Lieriön paine pysyy paremmin asetusarvossaan polttoaineen ja kaukolämpötehon muutoksista huolimatta.

The purpose of this final year project was to survey the pressure and control of a water boiler plant barrel. The final year project was made for Rovaniemi Energy Ltd. Good controlling of the barrel pressure was the main goal of this final year project. In this case, good controlling means good pressure stability. In changing conditions, the barrel pressure should stay at its set point. The water boiler is of the BFB (bubbling fluidized bed) type of plant and it burns peat, wood chips and oil. Rovaniemi Energy Ltd. uses the MetsoDNA CR automation system. The pressure is controlled by a PID controller. The final year project was done by studying the behaviour of the barrel pressure and its control circuit. Information of the process was collected by the MetsoDNA CR automation system. Information was analyzed with Aspen Process Explorer, which is a graphic analysis tool. Mathematic calculation was made with MatLab. The transfer function of the barrel pressure was calculated with MatLab’s System Identification Toolbox. The process model was made and simulated with MatLab’s Simulink. Practical circuit designing was implemented with the MetsoDNA CR’s designing tool. The result of the studies was a compensation circuit and new PID parameters. The compensation circuit was designed to repeal the interference caused by quality and feeding of the fuel. New PID parameters were calculated on the basis of process modelling and simulation. The results showed that the pressure is more stable and easier to handle.