Kömür yakıtlı kazanlarda görüntü işleme ile yanma kontrolü

Kömür yakıcılarında ısıl verimin iyileştirilmesi konusu, artan yakıt fiyatları ve çevresel kaygılardan dolayı mühendisler için her geçen gün daha büyük önem arz etmektedir. Bu çerçevede, verimli ve temiz çalışan yakıcıların ortak özellikleri, yakıt/hava oranını ideal değerinde denetleyen bir kapalı çevrim kontrol sistemine sahip olmalarıdır. Bu bakımdan, son zamanlarda yanma odasının kameralar aracılığıyla görüntülenmesi ve görüntü işleme teknikleri ile yanma verimliliğinin analizi konuları ilgi çekmektedir. Bu çalışma temel olarak üç ardışık aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada 85000 kcal/h kapasiteli stokerli bir kömür yakıcısının yanma odası farklı iki açıdan kameralar aracılığı ile gözetlenmiştir. Yakıcıya olan kömür yüklemesi, sabit ve yükleme-bekleme olacak şekilde gerçekleştirilerek farklı yanma koşulları için alev görüntüleri elde edilmiştir. Aynı zamanda bir baca gazı analiz cihazı yardımı ile yanmaya ait hava fazlalık katsayısı ve emisyon değerleri elde edilmiştir. Elde edilen alev görüntülerine farklı görüntü işleme teknikleri uygulanarak görüntü matrislerinden anlamlı bilgiler çıkarılmıştır. Daha sonra hava fazlalık katsayısının, görüntü bilgileri ve baca gazı sıcaklığı ve sadece görüntü bilgileri kullanılmak suretiyle iki farklı şekilde tahmin işlemi yüksek doğruluklu YSA modelleri ile gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada, yanma odasına olan hava beslemesi ve hava fazlalık katsayısı arasındaki ilişki sistem tanımlama işlemi ile yüksek doğruluktaki bir transfer fonksiyonu ile tanımlanmıştır. Son olarak ise, tanımlanan transfer fonksiyonuna sanal gerçeklik sağlamak üzere tahmin işlemi gerçekleştirilen hava fazlalık katsayısı değerleri eklenerek, ağırlıklı geometrik merkez temelli PI-PD, H∞ ve model öngörülü kontrol olmak üzere üç farklı kontrol ailesinden tasarımlar gerçekleştirilmiştir.