Mittaukset ja säätö pintavesiprosessien hallinnassa

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Mittaukset ja säätö pintavesiprosessien hallinnassa"

Teuvo Siitonen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 VESIHUOLLON RISKIEN HALLINTA JA MONITOROINTI -seminaari , Kuopio. Mittaukset ja säätö pintavesiprosessien hallinnassa Esko Juuso Jani Tomperi Säätötekniikan laboratorio esko.juuso

2 Sisältö Pintavesiprosessin säätö Eteenpäin & taaksepäin Älykkäät analysaattorit Trendianalyysi Kromatogrammianalyysi Sää- ja virtausennusteet Avoin data Älykäs säätö Adaptiivisuus Veden laatu Kemia Yhteenveto Ongelmia Älykäs analysaattori (Soft sensor) Tasainen toiminta Säädin Ongelmia

virtausennusteet Avoin data Älykäs säätö Adaptiivisuus Veden laatu

3 Mittaukset ja säätö pintavesiprosessien hallinnassa Hyvän säätöratkaisun vaatimukset Luotettavasti toimivat mittaukset. Aika. askelkokeiden suorittaminen säätimen rakentaminen säätimen virittäminen Häiriöiden eliminointi. Toiminta-alueiden muutosten huomioiminen (esim. lämpötila, vuodenaika).

askelkokeiden suorittaminen säätimen rakentaminen säätimen virittäminen

4 Mittaukset ja säätö pintavesiprosessien hallinnassa Säätökoeajo Savonia-AMK pilotvesilaitoksella Tavoite Koagulaatiokemikaalimäärän säätäminen kahden UVASmittalaitteen perusteella. tuleva raakavesi hiekkasuodatuksen jälkeinen vesi Yhdistetty eteen- ja takaisinkytketty säätö. Parempi suorituskyky kuin pelkällä takaisinkytketyllä säädöllä. Eliminoi mitatun häiriön vaikutuksia (mahdollisista mallinnusvirheistä huolimatta). Implementointi ja ylläpito vaikeutuu.

tuleva raakavesi hiekkasuodatuksen jälkeinen vesi Yhdistetty eteen- ja takaisinkytketty säätö.

5 Säätökoeajo Savonia-AMK pilotvesilaitos Kuonan kaavinnasta häiriötä hiekkasuodatuksen jälkeiseen UVASmittaukseen. Eteenpäinkytketty suhdesäätö (raakaveden UVAS-mittaus). Ei dataa säätimen virittämiseen, ei aikaa askelkokeiden tekemiseen. Säätimen viritys laboratorioanalyysien ja asiantuntijatiedon perusteella. Raakaveden virtaus ja puhdistustulos (säädön asetusarvo) vakioita.

Ei dataa säätimen virittämiseen, ei aikaa askelkokeiden tekemiseen.

6 Säätökoeajo Savonia-AMK pilotvesilaitos Yksinkertaistettukin online-säätö toimii.

7 Skaalaus Liikennevalot Rajat analysoidaan mittauksista tai perustuvat asiantuntijatietoon

8 Skaalaus

9 Älykäs trendianalyysi Käyttää skaalattuja mittausarvoja [-2 +2] Tehokas menetelmä vedenlaadun muutoksen havainnointiin ennakoivasti. muutoksen suunta ja nopeus tilanteen vakavuus arvioidaan poikkeamaindeksin avulla. Prosessin monitorointi ja online-säätö

10 Älykäs trendianalyysi Juomaveden jäännösalumiinin trendi- ja poikkeamaindeksit.

11 Diagnostics Alarm Warning Alarm There was a problem, but things are now getting better?

12 Automaattinen kromatogrammianalyysi Kromatografiamittaus on tehokas menetelmä analysoida vedenlaatua (esim. NOM-pitoisuus). Matlab-sovellus digitoi ja analysoi kromatogrammikuvaajat. Tarkka visuaalinen ja numeerinen analyysi. Älykäs analysaattori Orgaanisen aineksen määrä Veden laatu -> Prosessin monitorointi ja online-säätö.

Matlab-sovellus digitoi ja analysoi kromatogrammikuvaajat.

13 Kuvien digitointi The original chromatogram Processed image where the background is removed The background image Spectrum in numerical form and plotted Spectrum after scaling

16 254.00 244.50 224.05 200.05 175.86 155.85 142.25 140.50 162.

14 Automaattinen kromatogrammianalyysi Raakavesi Juomavesi Korkeus Pinta-ala Korkeus Pintaala Piikki

54957 1600 17798 3 1798 22394 831 9392 4 947 5850 349 1822 5 382

15 Sääennusteet Pitääkö säätimien toimintaa muuttaa?

16 Kunnonvalvonta Signals Prosessi Process measurements Signal processing - Derivation & Integration - Filters - Blind source separation Feature extraction - Norms - Histograms - Variable selection - Grouping Nonlinear scaling - Normalisation - Asymmetry - Scaling functions Indikaattorit Intelligent indices - Indirect measurements - Stress & Condition - Trends - Quality control Process measurements Laboratory analysis Näytteet Analytiikka Mikrobit Interpolation LE models - Steady-state - Dynamic - Multimodel Process Cases & Faults Predictions Anomaly detection Intelligent indices - Indirect measurements - Stress & Condition - Trends Varoitukset Hälytykset

measurements - Stress & Condition - Trends - Quality control Process measurements Laboratory analysis Näytteet Analytiikka Mikrobit Interpolation LE models -

17 Eteenpäinkytketty säätö -käännetty malli - veden laatu Takaisinkytketty säätö - poikkeama asetusarvosta Säätimet Asetusarvot Puhdistusprosessi Veden laatu - online-mittaukset - älykäs analysaattori Online Näytteet - - > Online Onlinemittaukset Online Sääennusteet ja sademäärät - piirteet ( määrä ja vaihtelu) Kromatogrammi - spektrianalyysin ja signaalianalyysin menetelmät -piirteet ja niiden muutokset prosessivaiheiden välillä Kemikaalien valinta Erikoistapaukset

Onlinemittaukset Online Sääennusteet ja sademäärät - piirteet ( määrä ja vaihtelu) Kromatogrammi - spektrianalyysin

18 Säätimen adaptointi Säädettävät suureet Säätösuure Adaptoinnissa käytettävät muuttujat Mittaukset Epäsuorat mittaukset Prosessilaitteiston kunto Tulevan veden laatu / laatuennuste (välilliset epäpuhtaudet) Kemia ( prosessin toimintaolosuhteet)

mittaukset Prosessilaitteiston kunto Tulevan veden laatu /

19 Intelligent analysers Control High-level control & diagnostics weighting of stragies, switching, cascade control, plant-wide control, expertise On-line modelling - identification Adaptation adaptation mechanisms, gain scheduling, scaling Performance analysis Measurement technology Intelligent analyser Intelligent (Software analyser Intelligent sensor) (Software analyser sensor) (Software sensor) Control Decision Control making Decision Control making Decision making Ympäristömittauspäivät Helsinki

analysis Measurement technology Intelligent analyser Intelligent (Software analyser Intelligent sensor) (Software analyser

20 Pintavesiprosessien hallinta Näytteet Analytiikka Riskianalyysi High-level control & diagnostics weighting of stragies, switching, cascade control, plant-wide control, expertise Mallinnus (uudet tilanteet) Offline On-line modelling - identification Mittaukset Adaptointi Adaptation adaptation mechanisms, gain scheduling, scaling Performance analysis Asiakkaat Avoin data Measurement technology Mallinnus Intelligent analyser Intelligent analyser Intelligent (Software analyser sensor) (Software sensor) (Software sensor) Control Control Decision Control making Decision making Decision making Prosessi Prosessien ja ilmiöiden ymmärtäminen Mittaustietojen yhdistäminen kansainväliset markkinat

analysis Asiakkaat Avoin data Measurement technology Mallinnus Intelligent analyser Intelligent analyser Intelligent (Software analyser sensor) (Software sensor) (Software

21 Yhteenveto Prosessin hallinnan portaat Mittaukset + Perussäätö Älykkäät analysaattorit mittaustietojen yhdistäminen muutosten tunnistamisen nopeuttaminen Älykäs säätö (epälinearisuudet) Adaptiivisuus Olosuhteisiin mukautuminen Riskinhallinta asiantuntemus Ympäristö POLARIS Asiakkaat Raakavesi Puhdistusprosessi

22 Kiitos mielenkiinnostanne! Esko Juuso Jani Tomperi Säätötekniikan laboratorio PL Oulun yliopisto

Samankaltaiset tiedostot

Mittaaminen kaivosvesien hallinnan perustana. Esko Juuso Säätötekniikan laboratorio Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto

Mittaaminen kaivosvesien hallinnan perustana Esko Juuso Säätötekniikan laboratorio Prosessi- ja ympäristötekniikan osasto Sisältö Kaivoksen yksikköprosessit Kaivosvesien hallinta Ympäristöluvat Viranomaiset