Demonstration of a grey-box approach towards the diagnostics of a feedwater heater (Part II) - model tuning based on operational data

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 the first paper while the remaining objectives are dealt with in this paper. The paper discusses a nonlinear least-square optimization technique used to adjust the phenomenological parameters of the feedwater heater model, i.e. heat transfer coefficients. The model variables (e.g. variability of the power rate of energy exchange) and estimated parameter values were used to formulate key performance indicators intended for a model-driven diagnostics approach. The computational process was organized in an iterative process of updating model parameters and indicators. The validation was successfully performed using operational data from a 225MW coal-fired power unit.

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 pierwszej części pracy, a pozostałe w części drugiej. Artykuł zawiera dyskusję wyników zastosowania nieliniowej metod najmniejszych kwadratów w celu dostrojenia parametrów fenomenologicznych modelu podgrzewacza wody zasilającej, tj. współczynników wymiany ciepła. Zmienne modelu (np. chwilowy transfer energii) oraz wartości estymowanych parametrów zostały użyte w celu sformułowania wskaźników odpowiednich dla diagnostyki bloku energetycznego wspartej modelem. Proces obliczeniowy został zorganizowany w sposób iteracyjnego uaktualniania parametrów modelu oraz wskaźników, na podstawie danych operacyjnych pochodzących z 225 MW bloku opalanego węglem kamiennym.