Gesamtbericht. Dr.-Ing. P. Deeskow. Dipl.-Ing. C. Mehrkens. Dipl.-Ing. G. Artinger. Dipl.-Ing. E. Lenz. Dr.-Ing. J. Wolf. R. Faber. Dr.-Ing.

Transkript

1 VATTENFALL EnEff: Wärme: bei Wartung und Verfügbarkeit von Fernwärmeerzeugungs anlagen Projekt Nr A Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit unter dem Förderkennzeichen A gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren. Gesamtbericht Dr.-Ing. P. Deeskow Dipl.-Ing. C. Mehrkens Dipl.-Ing. G. Artinger Dipl.-Ing. E. Lenz Dipl.-Ing. E. Edvardsson Dr.-Ing. J. Wolf Dr.-Ing. R. Faber Dipl.-Ing. A. Handke Dr.-Ing. J. Helmig Vattenfall Europe Wärme AG

2 INHALTSVERZEICHNIS 0 KURZBESCHREIBUNG DES PROJEKTES 1 1 EINFÜHRUNG Marktsituation Weiterentwicklung der Online-Überwachung Zielsetzung des Projektes 6 2 TECHNISCHER HINTERGRUND OSl-Pl System EBSILON und SR::EPOS Ebsilon Modell für den Block Wedel Key Perfomance Indicator Neue IT-Struktur mit SRx Beschreibung von SRx Neue IT-Struktur 21 3 STAND DES WISSENS Literaturübersicht zu Gütegraden Zustandsüberwachung von Wärmeübertragern Zustandsüberwachung von Pumpen Durchgeführte Projkete zur Gütegradüberwachung Gütegradüberwachung im Kraftwerk Wedel Gütegradüberwachung im Kraftwerk Jänschwalde Literaturübersicht zum Thema Fouling Fouling in Wärmeübertragern Fouling Mechanismen Fouling Überwachung und Bestimmung des Foulinggrades 60 4 METHODEN Allgemeine Beschreibung 62 VATTENFALL j >

3 4.2 Künstliche Neuronale Netze Grundlagen Multi-Layer-Perceptr'on (mehrschichtiges Perceptron) Selbstorganisierende Karten Überwachung durch Stresswellen- und Frequenzanalyse Stand der Technik zur Mühlendiagnostik SWAN-Technologie Statistische Prozesskontrolle (SPC) Grundlagen der statistischen Prozesskontrolle Einsatzbereiche und Potenzial von SPC 95 5 SPC MODULE Einführung in SPC Beschreibung der Prozessqualität durch KPIs (Multivariate Analyse) Filterung und Glättung von KPIs (Signalfilterung) Erkennen von signifikanten Änderungen der KPIs (Kontrollkartengenerator) Einsatzbereich und Potenzial von SPC Prozessgüteüberwachung (process quality control) Ausfall-/Zustandsüberwachung (faults detection) Sensorüberwachung (sensor Validation) Ein erstes Anwendungsbeispiel für SPC mit historischen Daten Schritt 1: Multivariate Prozessanalyse Schritt 2: Signalfilterung (und -glättung) Schritt 3: Kontrollkartengenerator SPC bei der Evonik STEAG GmbH KPI ÜBERWACHUNG UND PROGNOSE Heizvorwärmer Allgemeine Beschreibung Berechnung der Wärmeübertragungsleistung Modellerstellung zur Überwachung des Foulingverhaltens Herleitung einer Verschlechterungsfunktion Anwendung der Ergebnisse auf das Kraftwerk Tiefstack 169 VATTENFALL

4 6.2 Turbinenkondensator Allgemeine Beschreibung Auslegung von Kondensatoren Allgemeines Betriebsverhalten von Kondensatoren Auslegungskurven für den Kondensator im HKW Wedel Messdaten für den Kondensator im HKW Wedel KPI-Herleitung aus einem physikalischen Modell KPI-Herleitung über die Auslegungskurven KPI-Herleitung über Neuronale Netze Rückschlüsse aus dem Betriebsverhalten Abschätzung der wirtschaftlichen Auswirkungen Darstellung des KPI im SPC-System Rauchgaswärmetauscher Bauformen regenerativer Gas-Gas-Wärmetauscher Der GAVO in Wedel Fouling in regenerativen Gas-Gas-Wärmetauschern Modellierung Wärmeübergang GAVO Modellierung Druckverlust GAVO KPI Modell und Validierung Ebsilon Modell Offline-Ergebnisse KPI GAVO Speisewasserseitiges Fouling Aufgabenstellung Prozessanalyse Datenanalyse und Modellbildung Offline-Tests Ergebnisse der Online-Tests und Betriebserfahrungen Abschätzung der wirtschaftlichen Auswirkungen Kohlemühlen Beschreibung der Kohlemühlen Versuchsdurchführung Versuchsergebnisse Mögliche Zuordnung zwischen SWE-Messwerten und bestimmten Betriebsweisen Mögliche Zuordnung zwischen SWE-Messwerten und bestimmten Schadensereignissen Modellbildung Darstellung der Ergebnisse im SPC 287 III VATTEN FALL fi*

5 - Beispiel Forschungsprojekt: Zusammenfassende Bewertung der SWAN-Technik Kesselspeisewasserpumpen Aufgabenstellung Prozessanalyse Datenanalyse und Modellbildung Offline-Tests und Online-Betriebserfahrungen Abschätzung der wirtschaftlichen Auswirkungen Dampfturbine Allgemeine Beschreibung der Dampfturbine Wirkungsgradbestimmung für die Hochdruckturbine KPI Bestimmung für die Hochdruckturbine Darstellung der Ergebnisse im SPC Alarmcenter und Pl-System VERLUSTBERECHNUNG UND INSTANDHALTUNGSOPTIMIERUNG Verlustberechnungen für den Rauchgaswärmetauscher Modellierung für den Saugzug Auswirkungen auf den weiteren Rauchgasweg Prognostizierte Verlustberechnung Rauchgaswärmetauscher Verlustberechnung Heizkondensatoren zur Fernwärmeauskopplung Berechnungsmethode zur Prognoseerstellung Preis- und Lastprognosen Vergleich zwischen zustands- und zeitorientierter Instandhaltung einer Prognoserechnung ÖKONOMISCHE BEWERTUNG DES GESAMTKONZEPTES Wirtschaftlichkeit für das OoMaA-System in Wedel Übertragung der Wirtschaftlichkeitsrechnung auf andere Kraftwerke BEWERTUNG UND EMPFEHLUNGEN 370 IV VATTENFALL jfe