4 Расчет аср общего воздуха котельной установки квтк-100-150

Для проведения исследований АСР и расчёта положений органов настройки регулирующих приборов необходимо иметь передаточные функции участков. Передаточные функции участков получим аналитическим методом расчёта.

Для расчета АСР общего воздуха с трехимпульсными регулятором структурная схема представлена на рисунке 7.

W_p2

W_об2

W_p1

U X_p2 у1 х_р1 у

-y -y

Рисунок 7 - Структурная схема двухконтурной АСР

Двухконтурная схема автоматического регулирования (рисунок 9) с одним корректирующим и одним или несколькими стабилизирующими ПИ- регуляторами часто применяется на ТЭС.

В приведенной схеме основной сигнал У поступает на вход корректирующего регулятора Wр2, а промежуточный сигнал У1 – на вход стабилизирующего регулятора Wр1. Методика определения оптимальных значений параметров настройки регуляторов двухконтурных систем основана на возможности расчета одного контура (стабилизирующего регулятора или внутреннего) с входным сигналом У1 независимо от другого (корректирующего или внешнего) с выходным сигналом У. Такой подход возможен в тех случаях, когда динамические свойства сигналов У и У1 существенно различны. При этом настройка стабилизирующего регулятора может быть рассчитана независимо, например, по характеристике Wоб1(iw) После определения настроек стабилизирующего регулятора производится расчет оптимальных параметров настройки корректирующего регулятора Wр2.

Динамические свойства участка воздушного тракта от направляющего аппарата дутьевого вентилятора до места измерения расхода воздуха могут быть представлены передаточной функцией последовательного соединения апериодического звена первого порядка с запаздывающим звеном:

(2)

Произведем идентификацию объекта с передаточной функцией (2) по S – обазной кривой разгона полученной при пуске объекта (рисунок 8) по методу Круг - Мининой. По разработанной программе для метода Круг – Мининой в среде Basic проведем аппроксимацию исходной кривой. Листинг программы предоставлен в приложении 1.

По временной характеристике (рисунок 8) определяются значения Y1 и Y2, при которых значения t1 и t2 будут равны:

Y1 = 0,33 * Y = 0,33 * 132 = 43,56 ⁰С  t1 = 768 с;

Y( 2) = 0,7 * Y = 0,7 * 132= 92,4 ⁰C  t2 = 1668 c

По выше указанной программе находим следующие значения:

1. К_об1=132, Т_об1=1125 с, _об1=318 с

2. контрольные точки:

t = y =

768 43.5435

1217,94 72.5725

2567,94 114.1367

3. дополнительные точки аппроксимирующей прямой:

y( 318 )= 0

y( 720 )= 39.6457

y( 1440 )= 83.2786

y( 2160 )= 106.2859

y( 2880 )= 118.4175

y( 3600 )= 124.8144

Аппроксимирующая кривая представлена на рисунке 8.

Тогда передаточная функция примет вид:

(3)

Рисунок 8 - Кривая изменения нагрузки объекта регулирования

Динамические свойства участка котла по каналу О₂ – расход воздуха также могут быть представлены передаточной функцией последовательного соединения апериодического звена первого порядка с запаздывающим звеном:

(4)

Произведем идентификацию объекта с передаточной функцией (4) по S – обазной кривой разгона полученной при пуске объекта (рисунок 9) по методу Круг - Мининой. По разработанной программе для метода Круг – Мининой в среде Basic проведем аппроксимацию исходной кривой. Листинг программы предоставлен в приложении 1.

По временной характеристике (рисунок 9) определяются значения Y1 и Y2, при которых значения t1 и t2 будут равны:

Y1 = 0,33 * Y = 0,33 * 0,03*10^-3 = 0,0099*10^-3 %  t1 = 49.8 c;

Y( 2) = 0,7 * Y = 0,7 * 0,03*10^-3 = 0,021*10^-3 %  t2 = 75.6 c

По выше указанной программе находим следующие значения:

4. К_об2=0,00003, Т_об2=32,25 с, _об2=36,9 с

5. контрольные точки:

t = y =

49,8 0.0000099

62,7 0.0000165

101,4 2.595*10^-5

6. дополнительные точки аппроксимирующей прямой:

y( 36,9 )= 0

y( 60 )= 1.5*10^-5

y( 120 )= 2,77*10^-5

y( 180 )= 2,97*10^-5

y( 240 )= 2,994*10^-5

y( 300 )= 2,999*10^-5

y( 360 )= 3*10^-5

y( 420 )= 3*10^-5

y( 480 )= 3*10^-5

Аппроксимирующая кривая представлена на рисунке 9.

Тогда передаточная функция примет вид:

(5)

Рисунок 9 - Кривая разгона по О₂ при возмущении расходом воздуха

По разработанной программе накафедре АТП RAFK1 в которой используется метод расширенных амплитудофазочастотных характеристик (РАФЧХ) получим оптимальные параметры настройки регуляторов и построим графики переходных процессов объекта управления.

Метод РАФЧХ рекомендуют применять в тех случаях, когда динамические свойства объекта регулирования заданы аналитически в виде передаточных функций. РАФЧХ какого-либо звена можно получить подстановкой в передаточную функцию этого звена оператора или . В первом случае расчетные формулы метода обеспечивают получение границы заданной степени колебательности системы , а во втором – получение границы заданной степени устойчивости в пространстве параметров настройки регулятора. Дальнейший поиск параметров настройки регулятора осуществляется вдоль границы заданного запаса устойчивости системы регулирования до достижения экстремума принятого критерия качества.

При расчетах настоек регуляторов бывает полезной ниже приведенная таблица соответствия оценок запаса устойчивости: степени затухания ; степени колебательности ; показателя колебательности .

Таблица 1 - Таблица соответствия оценок запаса устойчивости

	0	0,75	0,80	0,85	0,90	0,95	0,998	1,0
	0	0,221	0,265	0,305	0,366	0,478	1,0	
М		2,38	2,09	1,80	1,55	1,29	1,0	1,0

По таблице соответствия оценок запаса устойчивости для =0,75 определяем =0,221.

По передаточным функциям ( 5 ) для инерционного объекта и ( 3 ) для малоинерционного объекта произведем расчет оптимальных параметров настроек регуляторов:

1. Для стабилизирующего регулятора по таблице 2 определяем оптимальные значения Kp/Ti и Kp:

w_p = 0.0032 c^-1; (Kp/Ti) = 4.19391*10^-5; Kp = 2.06434*10^-2.

Таблица 2 - Параметры настройки стабилизирующего регулятора

Далее по программе определяем параметры настройки стабилизирующего регулятора:

Kp = 0,0206434; Ti = 492,2232 с.

2. Для корректирующего регулятора по таблице 3 определяем оптимальные значения Kp/Ti и Kp:

w_p = 0.00725 c^-1; (Kp/Ti) = 1.01649*10⁴; Kp = 1.33826*10³.

Таблица 3 - Параметры настройки корректирующего регулятора

Далее по программе определяем параметры настройки корректирующего регулятора:

Kp = 1338,26; Ti = 0,131655 с.

Построим переходный процесс по полученным данным (рисунки 10, 11, 12).

Рисунок 10 - Переходный процесс по каналу задания корректирующего регулятора

Рисунок 11 - Переходный процесс по каналу задания стабилизирующего

регулятора

Рисунок 12 - Переходный процесс по каналу возмущения, идущего со стороны

регулирующего органа