Regulace kotlů na biomasu

1. Regulace kotlů na biomasu Habilitační přednáška Martin Fajman 28.4.2014

2. Osnova • Biomasa – obecná východiska • hoření biomasy • východiska regulace • Kotel jako regulovaný systém • Aplikace spojitých regulátorů • PID regulace, limitace PID regulace, modifikace PID regulace • Praktická ukázka • Rozvoj oboru • Pedagogická oblast • Oblast VaV

3. Biomasa • Suchá biomasa lignocelulózového charakteru • Výhřevnost • obsah vody • chemické složení a podíl základních komponent • podíl těkavé hořlaviny a fixního uhlíku • Fyzikální transformace biomasy • manipulovatelnost • homogenita ovlivňuje kinetiku hoření - regulovatelnost

4. Hoření biomasy • Rozlišují se fáze hoření: • Sušení • Pyrolýza • Hoření těkavých látek • Dohoření fixního uhlíku • Otevřená x uzavřená ohniště (rošt) • Přebytek O2 • Teplota plamene • Míra emisí • ÚČINNOST

5. Kotel jako regulovaný systém • Uzavřené ohniště - topeniště • Regulace • Palivo – přísun, kontinuálně x dávkově • Regulace přívodu spalovacího vzduchu a/nebo odvodu spalin • Primární vzduch • Sekundární (terciární) • Odvod spalin • Kotel jako součást systému vytápění • Regulace (s/bez akumulace) • Požadovaný výkon – tepelná ztráta objektu • Výstupní teplota

6. Kotel jako regulovaný systém • Diskrétní (dvoustavová regulace) • Spojitá regulace (pseudospojitá regulace) • Palivo - rozmístění paliva na roštu x hořáky (retorta) • Pohony s frekvenčními měniči • Časová závislost • Vzdušniny - regulace ventilátorů • Škrcení • Regulace otáček • Frekvenční měnič • PWM – pulzně šířková modulace – SSR • Kalibrace dle paliva – matice (3D) • Vztah nastavení jednotlivých akčních členů • Dle vztahu požadavku regulace (SP) a aktuálních podmínek extrapolace v řádcích matice pro aktualizaci nastavení akčních členů

7. Spojitá regulace - PID • PID – proporčně integrační a derivační regulátor • Doba odezvy systému • Hystereze

8. Modifikace PID • „Predikce“ vývoje systému - derivace průběhu teploty těla spalinového výměníku

9. Praktická ukázka • Realizace modifikovaného PID

10. Software řízení

11. Praktické výstupy

12. Shrnutí • Realizace spojité regulace s modifikací dynamické složky odstraňuje nevýhody • Stavové regulace a spojité regulace standardního PID • Relativně malý požadovaný výpočetní výkon • Komfort obsluhy srovnatelný s plynovými kotli • Dosažení vysoké účinnosti i v přechodových režimech – minimalizace emisí • Software umožňuje • Experimentální činnosti • Praktické úlohy pro studenty

13. Rozvoj oboru • Pedagogická oblast: • rozvoj komplexního myšlení • systematický důraz na podstatné odborné kompetence • vazba na představy klíčových zaměstnavatelů • jazyková připravenost formou předmětu ve studijním plánu v cizím jazyce • zavedení discipliny „Inovace v oboru“ – dle ARI – PEF

14. Rozvoj oboru DSP • vyšší míra využití projektové podpory • podpora zapojení studentů do odborné činnosti ústavu • „udržení“ zájmu studentů o studium • vyšší orientace studentů v oblasti metodologie • potenciální zavedení povinného předmětu z oblasti metodologie a informační gramotnosti

15. Oblast VaV • Publikační aktivita + 57 časopisů AGRICULTURE,MULTIDISCIPLINARY dle WoS

16. Oblast VaV • komplexní projekty • propojení odborností • další ústavy AF • univerzity v ČR (Brno - VUT, UNOB) • zahraniční univerzity • sdílení výsledků prostřednictvím vybavení • spolupráce s komerční sférou • důraz na inovace a spolupráci s aplikační sférou - TT

17. Děkuji za pozornost