Demonstration of a grey-box approach towards the diagnostics of a feedwater heater (Part I) - model development

Work related to the first-principle modeling of a boiler feedwater heater operating in a power unit is presented, along with theoretical discussion concerning its structural simplifications, parameter estimation, and dynamical validation. The objectives of this work are as follows: (i) formulate a moderately complex first-principle model of a feedwater heater to reproduce operational measurements in real-time simulations, (ii) develop a tuning method for this model, (iii) propose key indicators of heater performance using a model-based approach, and finally (iv) automate the calculation process of the indicators. The first objective has been addressed in this paper while the remaining objectives are dealt with in the second paper. In the first part of this work, the development process of such a model is presented, including necessary simplifications for improving its performance and functionality. As a result of the proposed simplifications, performance approximate to the real-time was achieved on a regular PC workstation for a series of six low- and high-pressure heaters.

Artykuł przedstawia proces modelowania podgrzewacza regeneracyjnego pracującego w systemie bloku energetycznego z wykorzystaniem równań fizycznych. Artykuł zawiera dyskusje dotycząca uproszczeń struktury modelu, estymacji jego parametrów oraz walidacji. Celami pracy jest: (i) sformułowanie umiarkowanie złożonego modelu wymiennika odtwarzającego dane pomiarowe w rzeczywistej skali czasu, (ii) przedstawienie metody strojenia modelu, (iii) zaproponowanie wskaźników użyteczności podgrzewacza na podstawie podejścia wspartego modelem, oraz (iv) automatyzacja procesu wyznaczania tych wskaźników. Pierwszy z celów zawiera się w tej części pracy, a pozostałe w części drugiej. Pierwsza cześć pracy opisuje proces tworzenia modelu z uwzględnieniem koniecznych uproszczeń w celu podniesienia jego użyteczności oraz funkcjonalności. W wyniku zaproponowanych uproszczeń, uzyskano użyteczność zbliżoną do czasu rzeczywistego na stacji roboczej klasy PC, dla modelu obejmującego zespół sześciu wymienników nisko i wysokociśnieniowych.