2. Интегральные критерии качества регулирования.

Обобщающим для прямых показателей качества переходных процессов (Рис.6.11) служит линейный интегральный критерий - численно равный алгебраической сумме площадей, заключенных между кривой переходного процесса и осями либо времени, либо заданного установившегося значения регулируемой величины, при этом каждая площадь берется со своим знаком (+) или (-).

, практически,

где - время регулирования.

Оптимальный по значению линейный интегральный критерий равен минимальной сумме площадей. Однако для колебательных переходных процессов с постоянной амплитудой колебания алгебраическая сумма площадей между кривойи осью временибудет равно 0, т.е.для незатухающих процессов, неприемлемых с точки зрения качества регулирования. Поэтому для оценки качества колебательных переходных процессов, в том числе слабо затухающих, используют интеграл от модуля регулируемой величины

В этом случае значение не зависит от знака переменной (площадей)

Если имеются трудности в вычислении этого интеграла, то для оценки качества слабо затухающих переходных процессов используют квадратичный интегральный критерий

Интегральные критерии можно использовать для оценки качества переходного процесса , если известна передаточная функция замкнутой АСР

, если.

Качественное регулирование существенно влияет на экономичность и надежность работы оборудования ТЭС. Значительные по амплитуде и длительности отклонения отухудшают показатели экономичности и надежности работы оборудования, например, увеличение температуры перегретого пара может привести к повреждению труб поверхностей нагрева.

Кратковременное, но значительное по величине отклонения могут привести к повреждению основного оборудования, так, перепитка барабанного котлоагрегата может привести к забросу воды в паропровод и повреждению лопаток ротора турбоагрегата.

Незначительные, но длительные и систематические отклонения отмогут привести к ухудшению экономических показателей паротурбинным установкам. Отклонение содержанияв уходящих дымовых газах от оптимального значения приводит даже при незначительном снижении КПД котла к большому перерасходу топлива, а снижение давления свежего пара, уменьшает величину срабатываемого теплоперепада в турбоагрегате, что приводит к падению мощности турбоагрегата.

Таким образом, экономичность, надежность, срок службы энергооборудования тесно связаны с качеством работы АСР, о котором судят по виду переходного процесса, показателям и критериям качества регулирования.

Глава 7. Законы регулирования в автоматических системах

Законом регулирования называется математическая зависимость между положением регулировочного органа системы и сигналом, поступающим на вход регулятора.

7.1 Функциональная схема регулятора.

Функциональная схема регулятора (Рис.7.1) состоит из следующих элементов

Рис. 7.1 Функциональная схема регулятора.

Д – датчик; ЗД – задатчик; ИБ - измерительный блок; КУУ - командно-усилительное устройство; ИМ – исполнительный механизм; УОС – устройство обратной связи; РО – регулировочный орган.

Датчик (Д) - первичный прибор, который служит для измерения регулируемой величины и преобразования ее в сигнал, поступающий на измерительный блок (ИБ). В качестве измерительных устройств теплотехнических первичных приборов используется термопары, термометры сопротивления, манометрические пружины и мембраны, дифманометры и др.

Преобразование сигнала регулируемой величины восуществляется с помощью специальных преобразователей, для их унификации. При этом унифицированный сигнал рассчитан на многократное использование в нескольких приборах и регуляторах одновременно. Применение датчиков с унифицированным выходным сигналом предусматривается государственной системой приборов, например,,,,,для электрических сигналов,для пневматических идля гидравлических сигналов.

Требования к датчикам промышленных регуляторов:

1) направленность действия - изменение выходного сигнала датчика не должно оказывать действие на значение входного сигнала;

2) высокая чувствительность и малая инерционность;

3) Линейность статической характеристики;

4) высокая надежность – отказ в работе может привести к отказу и ложным срабатываниям АСР.

Датчики устанавливаются непосредственно на объектах регулирования, часто находясь в контакте с измеряемой средой, поэтому они должны обладать высокой устойчивостью к термическим и механическим воздействиям, вибрации и коррозии.

Задатчик ручного управления (ЗД) – предназначен для формирования сигнала, соответствующего заданному значению регулируемой величины. Его выходной сигнал так же формируется унифицированным, как и выходной сигнал датчика. Например, если датчик имеет на выходе напряжение постоянного тока, то и с выхода задатчика должно поступать напряжение постоянного тока.

Конструктивно задатчик может быть встроен в ИБ регулятора или установлен отдельно на щите управления.

Требования к задатчикам: высокая стабильность выходного сигнала, достаточный диапазон изменения сигнала, позволяющий компенсировать постоянную составляющую регулируемой величины.

Композиционно структура регулятора определяется наличием следующих элементов:

- измерительный блок (ИБ), на который поступают сигналы от датчика регулируемого параметра и задатчика. В ИБ происходит сравнение этих двух сигналов, их алгебраическое суммирование;

- командно-усилительное устройство (КУУ), предназначенное для усиления выходного сигнала ИБ до значений, необходимых для управления исполнительным механизмом;

- устройство обратной связи (УОС) - внутренняя отрицательная обратная связь для стабилизации процесса регулирования. Сигнал на УОС поступает либо от КУУ, либо от исполнительного механизма;

- исполнительные устройства регуляторов (ИМ), предназначенные для перемещения регулировочных органов, с которыми они сочленены посредством механической передачи.

Формирование законов регулирования осуществляется на основе статических и динамических свойств трех элементов регулятора: КУУ, УОС и ИМ, при этом стремятся реализовать законы регулирования так, чтобы их описание стало возможно линейными дифференциальными уравнениями.