Optimisation of Marine Boilers using Model-based Multivariable ...

Contents
Preface and Acknowledgements i
Abstract iii
Synopsis v
1 Introduction 1
1.1 Background and Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 The Marine Boiler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.3 State of the Art and Related Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.4 Vision for the Marine Boiler Controller . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
1.5 Outline of the Thesis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2 The Marine Boiler Plant 19
2.1 Operating Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.2 Water-steam Circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3 The Water Level . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.4 Consumer and Load Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5 Control System Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.6 Control Challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.7 Test Plant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3 Summary of Contributions 31
3.1 Supply System Modelling and Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
3.2 Marine Boiler Modelling and Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.3 Hybrid Systems Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.4 Solved Control Challenges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4 Conclusion 57
4.1 Perspectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
vii