Yapay sinir ağları ile termik santral kazan kontrolü

Abstract

Ülkelerin gelişmişlik düzeylerinin tüketilen enerji ölçekleri ile verildiği günümüz şartlarında, enerjinin üretilmesi kadar üretimin gerçekleştirildiği proseslerin dolayısı ile enerji üretim şekillerinin de önemi gün geçtikçe artmaktadır. Gerek iktisadi bakış acısıyla girdi maliyetlerinin düşürülerek sistemin sürdürülebilirliğinin sağlanması gerekse değişen çevre şartları ve toplumların değişen bakış açıları ile daha az kaynak tüketerek daha sürdürülebilir bir dünya düzeninin kurulması bu bağlamda büyük önem taşımaktadır.Sanayi devrimi ile birlikte yükselen kömür tüketimi, diğer enerji kaynaklarının keşfi ile azalmakta ise de günümüz koşullarında özellikle ülkemiz açısından elektrik üretimi alanında kömür yakıtlı termik santraller ile elektrik enerjisi üretimi hala ilk sıralarda yer almaktadır. İnsanoğlu yenilenebilir enerji kaynaklarına yönelerek çevresel sürdürülebilirliği sağlamaya çalışsa da bugünün teknolojileri ile henüz tüm ihtiyacı olan enerjiyi yalnız bu kaynaklarla karşılayabilecek teknoloji seviyesine ulaşamamıştır. Bu nedenle bir yandan alternatif kaynaklar üzerine çalışmalar devam ederken öte yandan mevcut üretim proseslerinin daima iyileştirilmesi önem arz etmektedir. Ülkemizde de elektrik enerji üretimi faaliyetlerinde büyük ölçüde kullanılan ve dünyanın birçok ülkesinde halihazırda baz yükü tutan termik santrallerin de proseslerinde yapılabilecek iyileştirmeler önemlidir. Kontrol prosesinde yapılacak iyileştirmelerle daha ekonomik, daha verimli ve daha çevreci bir yapı oluşturulabilir. Termik santrallerin tasarım aşamasında ki kontrol parametreleri, zamanla mekanik aksamlar da meydana gelen değişimler ile görülen bozulmalar, dinamik sistem yapısı ile tasarım aşamasından itibaren değişken çevre şartları, yakıt homojenliği olmayışı nedeniyle değişen ana girdi, yanma prosesi esnasında oluşan atıklardan meydana gelen etkenler, insan (operatör) bağımlılığı gibi bozucularla baş başa kalmaktadır. Bozucu etkenlerle baş edebilecek değişen şartlara adapte olabilen, öğrenebilen sistemler tarafından kontrol, çalışmaların odak noktasıdır.Bu tezde 157 MW güçte, katı yakıtlı bir termik santralin MATLAB 2018 B'de YSA tabanlı modellemesi, YSA tabanlı adaptif kazan kontrolör tasarımı ve simülasyonu yapılmıştır. Yapılan modelleme ve kontrol tasarımı simülasyon sonuçları irdelenerek uygulanabilirlik ve fayda açısından incelenmiştir.

In today's conditions where the development levels of the countries are determined with the energy scales consumed, not only energy production but also of which process and method being pick gained importance, these importance increasing day by day. In this context, it is of great importance to ensure the sustainability of the system by reducing fuel costs from an economic point of view and this improvment provides the establishment of a more sustainable world order by consuming less resources with changing environmental conditions and the perspectives of societies.Although the consumption of coal, which increased with the industrial revolution, decreased with the discovery of other energy sources, espacialy coal fueled power plants still placed top of list in our country. Although human beings have turned to renewable energy resources to ensure environmental sustainability, today's technologies have not yet reached the level of technology that can meet all the energy they need only with these resources. while studies on resources are in progress on the other hand, it is important to always keep improving the existing production processes. Improvements in the processes of thermal power plants, which are widely used in electrical energy production activities in our country and which already hold the base load in many countries of the world, are important. Improvements in the control process can create a more economical, more efficient and environmentally friendly structure.The control parameters determined during the design phase of thermal power plants deterioration due to changes in mechanical equipment over time caused problems such as,dynamic system structure with changing environmental conditions from the design stage, main input changing due to lack of fuel homogeneity, factors resulting from waste generated during the combustion process, Human (operator) behaviors Control by learning systems that can adapt to changing conditions to cope with disruptive factors is the focus of studies on the above-mentioned benefits.In the scope of this thesis, ANN-based modeling, ANN-based adaptive boiler controller design and simulation of a 157 MW fossil fuel thermal power plant in MATLAB 2018 B have been made. The results of modeling and control design are examined in terms of applicability and utility.