ISBN 978-3-8439-1334-8

978-3-8439-1334-8, Reihe Energietechnik

Robert Preusche
Untersuchung wissensbasierter Diagnoseverfahren zur Identifikation und Lokalisierung von Falschlufteinbrüchen in Oxyfuel-Kraftwerksanlagen im Rahmen einer zustandsorientierten Instandhaltung

161 Seiten, Dissertation Technische Universität Dresden (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Das Oxyfuel-Verfahren ist eine vielversprechende Technologie für die Abscheidung von Kohlendioxid aus dem Kraftwerksprozess. Da in großen Teilen des Rauchgassystems von Oxyfuel-Kraftwerken ein leichter Unterdruck herrscht, kommt es im Falle von Undichtheiten zu Falschlufteinbrüchen. Deren Minimierung spielt eine entscheidende Rolle für die Wirtschaftlichkeit eines Oxyfuel-Kraftwerks, da jede Verunreinigung das Rauchgas verdünnt und anschließend unter hohem Energieaufwand wieder entfernt werden muss. Daher muss der Falschluftanteil während des Betriebs der Anlage gezielt überwacht werden, was aufgrund der Prozessgestaltung jedoch schwierig ist.

Die vorliegende Arbeit widmet sich erstmals gezielt der Fragestellung, wie Falschlufteinbrüche möglichst frühzeitig identifiziert und lokalisiert werden können. Systematische Untersuchungen zu Falschlufteinbrüchen in der Oxyfuel-Forschungsanlage der Vattenfall Europe AG in Schwarze Pumpe bilden dafür die Basis.

Es wird zunächst ein einfacher Rauchgasgütegrad abgeleitet, der eine von Stöchiometrieschwankungen unabhängige Größe darstellt. Dieser Rauchgasgütegrad erlaubt eine frühzeitige Identifikation steigender Leckageraten.

Den Hauptteil der Arbeit bildet die Untersuchung wissensbasierter Diagnoseverfahren. Diese werden auf ihre Eignung für eine Lokalisierung auftretender Leckagen untersucht. Dafür kommen die drei Klassifikationsverfahren quadratische Diskriminanzanalyse, Pattern-Recognition-Netzwerke und Support Vector Machines zum Einsatz. Mit diesen ließ sich ein Klassifikator erzeugen, der in der Lage ist, anhand betrieblicher Messgrößen auf den Anlagenzustand zu schließen. So lässt sich der Normalbetrieb von einer Leckage, beispielsweise in den Kessel oder den Elektrofilter, unterscheiden. Es zeigte sich, dass wissensbasierte Klassifikationsverfahren eine effektive Alternative zu aufwendigen rigorosen Prozessmodellen sind. Sie erlauben selbst bei geringen Leckagemengen eine Eingrenzung der Störung auf ein bestimmtes Bauteil. Die für die Zustandsdiagnose wichtigsten Messgrößen wurden mit Hilfe einer sequentiellen Merkmalsselektion identifiziert.

Zudem wird das Verfahren an einer realen Störung in der Oxyfuel-Forschungsanlage demonstriert und ein Konzept für die Gestaltung einer Prozessgüteüberwachung in künftigen Oxyfuel-Kraftwerken abgeleitet.