Översyn av reglersystemet i Jordbro - metodik och resultat

Transkript

1 Översyn av reglersystemet i Jordbro - metodik och resultat Konferens Värme- och Kraftföreningen Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

2 Uppdraget Uppdraget: studera Jordbro KVV under 1 vecka med en given lista av upplevda reglerproblem - efter inledande överslagsbedömning fokusera på de problem som ser ut att kunna ge mest nytta - åtgärda det som gick att göra direkt - ge förslag på förbättringar av det som kräver merarbete Resultat: - Vad var enkelt åtgärdat - vilka tecken skall man leta efter? - Vad krävde mer arbete och en längre studie? - Vilka resultat kan en enkel intrimning ge? 2 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

3 Jordbro KVV - systembeskrivning Bubblande fluidiserad bädd-pannanläggning, bränsleeffekt 69 MW - Turbin, eleffekt 20 MW - Fjärrvärmeeffekt 43 MW Ångdata - Ångflöde ut från pannan 24,6 kg/s - Ångdrifttryck efterpannan 82 bar(g) - Ångtemperatur efter pannan 473 C Ångpanna: självcirkulationstyp och försedd med en ångdom. Turbin: mottrycksturbin med avtappning. Bränsle: Rerturflis (RT-flis), Skogsflis, Bio-olja (start- och stödbrännare) 3 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

4 Problemlistan Långsam återstart efter cellmatartrippar, produktionsförlust Vattenutblåstankens kylning pulsar Orsak till panntripp pga LT kondensatpump Trippar pga O2 och ångtemp Övrigt? 4 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

5 Metodik - enklast möjliga Dokumentation Enkel anläggningsbeskrivning Funktionsbeskrivning för syfte och tanke bakom reglerstrategi PI schema för detaljer Rapporter och utredningar gjorda? Genomförande Diskussion med operatörer kring operatörsvy och problemställningar. Observationer och manuella åtgärder? Trendkurvor - Något som svänger, mättar, larmar, fel nivå, inte reagerar alls? - Följdverkningar eller grundorsak? Reglerproblem eller fysisk begränsning/felande utrustning? Regulator parametrar och börvärdeskurvor. - Justera värden trimma om och testa - Omdesign/programmering lämna förslag - Service/byte av felande utrustning lämna förslag 5 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

6 Cellmatar trippar Problem: Långsam återstart efter cellmatartrippar (30 minuter) ger förlorad elproduktion 1.3 MWh varje stopp. Förlust ca 1.2 MSEK/år. Trend över varvtal cellmatare visade en programmeringsteknisk miss vid återstart. PI-schema över återstart var inte fullt dokumenterad. 6 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

7 Feeder speed (0-100%) Cellmatartrippar långsam återgång till normaldrift Existing behaviour- trip of feeder 2 Increase at ramp rate 5 %/min (to 80 max 75%) After successful restart, setpoint is reset to original feeder speed. Too early, before average has reached original speed Feeder 2 reached 50% of setpoint -- Normal control activated but w ith setpoint at average of Feeder 1&2 -- Too low setpoint Feeders are balanced at equal speed and steam flow control is sw itched to auto. Feeder 1 Feeder 2 Average speed Feeder successfully Time (minutes) restarted. Increase at ramp rate 5 %/min Normal produktion efter 30 minuter. 7 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

8 Feeder speed (0-100%) Cellmatartrippar förslag till omprogrammering Increase at ramp rate 5 %/min (to max 75%) Design proposal After successful restart, setpoint is: SP Feeder 1 =min(75,sp_sum - Feeder 2) Feeders are balanced at "nearly" equal speed and steam flow control is sw itched to auto Tripped feeder is ramped up to 50% of SP_sum Feeder 1 Feeder 2 Average speed Feeder successfully Time (minutes) restarted. Increase at ramp rate 5 %/min Normal produktion efter 7 minuter. 8 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

9 MW Cellmatartrippar resultat efter omprogrammering 25 Generator effekt (aktiv) vid cellmatartrip 1 timme :00 09:07 09:14 09:21 09:28 09:36 09:43 09:50 09:57 okt-13 apr :00 13:07 13:14 13:21 13:28 13:36 13:43 13:50 13:57 1 timme Återgång till normaldrift efter 7 minuter (från 30 minuter) ger minskad förlust av elproduktion. Från 1.3 MWh förlust till 0.5 MWh (60% minskning) I snitt 1-3 cellmatartrippar/dygn ca ksek/år minskad förlust 0 9 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

10 Temperaturreglering av utblåsningskärl Problem: Pulserande kylning av utblåstank och onödigt låg temperatur för hög konsumtion av kylvatten. Orsak: inställning av regulatorer eller behov av pulserande kylning? Före (mars 2013) Temp utblåsningskärl o C Flöde stadsvatten för kylning 0-45 kg/s Puls ca 5 minuter lång var 60:e minut 10 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

11 Temperaturreglering av utblåsningskärl- åtgärder Före (mars 2013) Temp utblåsningskärl o C Flöde stadsvatten för kylning 0-45 kg/s Börvärde temperatur 60 o C det kyls för mycket, men max blir ändå för hög Kylningen reagerar för sent och drar sedan på för mycket. Borde börja kyla mer vid tendens till temperaturökning och bromsa så fort temperaturökningen bromsar in Typiskt läge för deriverande del i regulator Då kylningen reagerar i tid kan regulator förstärkningen minskas Integreringstiden 100s alldeles för kort. Skall inte hinna jobba mycket inom en puls (600s långa pulser) Det är ett varmt utblåsflöde som pulserar som behöver pulserande kylning (men lagom mycket i rätt tid). OBS, källan ännu okänd. Fortsatt arbete: hitta och åtgärda pulsbeteendet om möjligt. 11 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

12 Temperaturreglering av utblåsningskärl - resultat Före (mars 2013) Temp utblåsningskärl o C Flöde stadsvatten för kylning 0-45 kg/s Efter (Juni 2013) Temp utblåsningskärl o C Flöde stadsvatten för kylning 0-16 kg/s Medeltemperatur har ökat från ca 43 o C till 58 o C. Kylvattenbehovet har minskat med ca 60% Normalt kylvattenbehov (medel över periodiska svängingarna) har varit ca 2-3 kg/s och har minskat till ca kg/s Om källan till pulserande utblås hittas och åtgärdas kan kylflödet troligtvis styras kontinuerligt runt 1 kg/s. 12 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

13 Nivåreglering matarvatten tank lösning utöver lista I sökandet efter orsaker till pulserande kylbehov utblåstank hittades självsvängning i nivåreglering av spädvatten till matarvatten tank, periodtid ca 1h. Följdverkningar: Temperatur MaVa varierar ca 6 o C Varierande HTförvärmning för att kompensera 0.5MW. Pumparna slits med on/off Före Efter Nivå MaVa Ångflöde Flöde spädvatten 13 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

14 Tankegång för trimning nivåreglering MaVa Självsvängning runt börvärde i snitt rätt flöde spädvatten Vilket medelvärde skall flödet vara ungefär? I detta fall är medelvärde 1/3 av toppvärde. En högre förstärkning i nivåreglering stabiliserar svängningar men till priset av för ryckig reglering av pumparna. Förstärkningen kan inte höjas. En längre integreringstid stabiliserar svängningarna och ger mjukare styrning av flöde med mindre översläng av flöde. - Tar längre tid att vända nivå vid en stor störning som vid ångsotning, men spädvattenflöde ökar mjukare under lite längre tid och hamnar inte i självsvänging. I-tid ändras från 125s till 375s för att vid samma tidpunkt som nuvarande maxvärde ha 1/3 lägre flöde (dvs flöde = slutvärde, nivå stabiliseras) 14 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman

15 Tack för mig! En siffra i styrsystemet kan betyda många kronor i resultatet. Enkla åtgärder om problemet hittas. Engagerad personal som identifierade listan av problem var grunden till det lyckade resultatet. 15 Översyn av reglersystemet i Jordbro Katarina Boman