Voraussetzungen

Modellerstellung

Bei der Planung einer Anlage werden umfangreiche stationäre Berechnungen mit Simulationsprogrammen durchgeführt. Voraussetzung dafür ist, dass für alle Komponenten die Spezifikationsdaten und gegebenenfalls Kennlinien ermittelt bzw. an die Ergebnisse der Komponentenauslegungsrechnungen angepasst worden sind. Es liegt nahe, auch für die Nachrechnung bzw. Anlagenüberwachung das erstellte Rechenmodell zu nutzen.

Eine wesentliche Voraussetzung für die Datenvalidierung ist ein zutreffendes Modell. Daher sollte die Verfahrenstechnik des Kraftwerkes vollständig als Nebenbedingungen gleichungsmäßig abgebildet werden. Näherungsweise Zusammenhänge (z.B. Dampfkegelgesetz) können dadurch in die Fehlerrechnung einbezogen werden, in dem das Formelrechenergebnis als Schätzwert auf einen Pseudomesswert und der Angabe eines angemessenen Konfidenzintervalles übertragen wird. Die Messwertbelegung kann aus einer vorausgehenden Simulationsrechnung unter Verwendung der fehlerhaften Beziehung gewonnen werden. Ferner muss eine möglichst große Messwertredundanz gegeben sein. Der Freiheitsgrad, der sich aus der Differenz der Zahl der erforderlichen Messwerte für einen Simulationslauf und der tatsächlichen Zahl der eingehenden Messwerte ergibt, sollte also möglichst groß sein.

Die Datenvalidierung passt die vorliegenden Messwerte an das Modell an, d.h. die Abweichungen zwischen Realität und Rechenmodell (jeweils Messwert und validierter Wert) werden als Messwertfehler ausgewiesen. Die Summe der Fehlerquadrate wird dabei minimal gehalten. Die Modellgleichungen werden im Gegensatz zu den Messwertgleichungen streng erfüllt.

Bei der Bewertung von Messwertfehlern muss also stets beachtet werden, dass in ihnen grundsätzlich auch Modellfehler (Fehler in Topologie, in verfahrenstechnischen Gleichungen, in Spezifikationsdaten von Komponenten) enthalten sein können. Um diese irrtümlich begangenen Fehler auszuschließen, sollte das zugrunde liegende Modell schon in der Simulation einer genauen Prüfung unterzogen werden, bevor eine Analyse der rohen Daten (siehe Fehleranalyse) vorgenommen wird. Grob verletzte Nebenbedingungen weisen oft auf Fehler in der Modellierung hin, so dass an diesen Stellen eine sorgfältige Prüfung angebracht ist. Die Modellgüte lässt sich in Abhängigkeit von der Zeit bezüglich der einzelnen Messgrößen an den Veränderungen des Bewertungskriteriums gemäß Ungleichung 141 VDI 2048 Blatt 1 und für das Gesamtmodell an dem Chi^2-Testverhältnis (die durch den Wert der Fisher-Verteilung geteilte bezogene Fehlerquadratsumme gemäß Ungleichung 141 VDI 2048 Blatt1)  verfolgen.

Wird eine Verschlechterung festgestellt, so können als Ursache Änderungen von Komponenteneigenschaften (Spezifikationsdaten) oder auftretende Fehler in der Messwerterfassung in Betracht. Entsprechend muss eine Anpassung des Modells oder eine Messstellenbearbeitung vorgenommen werden.

Modellprüfung

Eine erfolgreiche Simulations-Auslegungsrechnung muss vorliegen. Die Validierung erfolgt üblicherweise im Teillast-Berechnungsmodus. Es dürfen nach einer Simulationsrechnung in deren Fehleranalyse keine nicht trivialen Doppelnennungen (triviale Doppelnennungen auf Logikleitungen können ignoriert werden) anstehen, da sonst die Datenvalidierung beeinträchtigt sein kann. Eine Doppelnennung stellt eine Überbestimmung des Simulations-Gleichungsystems dar und ist lediglich für den Durchsatz bei geschlossenen Kreisläufen zulässig, sie sollte sich aber durch Auftrennen des Kreislaufes (Einfügen eines Durchsatz-Trenners) beseitigen lassen.

Doppelnennungen im Druck oder spezifischen Enthalpie deuten auf Überbestimmungen in den Vorgaben zur Simulation hin und müssen grundsätzlich eliminiert werden. Geschlossene Schleifen ohne Druckgefälle sind ebenfalls zu vermeiden. Bei Zusammenführungen ist darauf zu achten, dass die über eine Drossel angeschlossene Nebenleitung auf einem höheren Druckniveau liegt, was durch Einbau einer Rohrleitung mit Druckverlust in der Hauptleitung zu erreichen ist.

Für die Validierung empfiehlt es sich, Regler in der Schaltung zu deaktivieren, da eine Festwertregelung einer Validierung möglicherweise entgegenläuft.

Einstellung der Validierungsparameter

Es muss festgelegt werden, nach welcher Methode die Validierung erfolgen soll, und welche Berechnungsparameter zugrundegelegt werden sollen.

Spezifikation der Messwertparameter

Bei jeder Messstelle sind außer dem gemessenen Wert die benötigten Zusatzeinstellungen (z.B. Gewichte oder Konfidenzintervalle) einzutragen

Eingabe der Kovarianzen

Wenn Korrelationen zwischen den Messwerten vorhanden sind, müssen diese eingetragen werden.