книги из ГПНТБ / Толшин В.И. Основы автоматики и автоматизации энергетических установок учебник

датчика передается па УТ-ТС и исполнительный механизм, кото­ рый изменяет количество греющего пара, подаваемого на бойлер. Пароводяной теплообменник как объект регулирования темпера­ туры представляет собой апериодическое звено с запаздыванием. Поэтому для обеспечения устойчивости регулирования регулятор температуры включает гибкую обратную связь.

Рис. 11.28. Схемы регулирования температуры сетевой воды

Недостатком способа регулирования температуры путем рас­ хода греющего пара является, во-первых, необходимость изменять настройку регулятора в зависимости от температуры окружающей среды и, во-вторых, тот факт, что изменение расхода пара на бой­ лер служит возмущением для системы регулирования самого котла и может обусловливать неустойчивость его работы.

Второй способ регулирования температуры сетевой воды — с помощью смещения прямой сетевой воды с обратной при по­ стоянном расходе пара; схема такой системы регулирования пред­ ставлена на рис. 11.28,6. При увеличении температуры сетевой воды на выходе из бойлера сверх установленного значения регу­ лятор температуры увеличивает количество холодной воды, посту­ пающей помимо бойлера в прямую сеть, и одновременно умень­ шает количество обратной сетевой воды, поступающей на бойлер. Эта система регулирования лишена такого недостатка первой системы, как изменение расхода греющего пара, однако, как и для схемы рис. 11.28,а, здесь необходимо изменять настройку регуля­ тора в зависимости от температуры окружающей среды.

При третьем способе регулирования температуры сигнал на УТ-ТС суммируется от двух датчиков температуры: прямой сете­ вой воды tco и наружного воздуха ^нв (см. пунктир на

рис. 11.28,6). С увеличением температуры наружного воздуха уменьшается температура прямой сетевой воды. Этот способ регу­ лирования является более удобным, так как позволяет избавиться от необходимости ручней регулировки задатчика температуры пря­ мой сетевой воды в зависимости от температуры наружного воз­ духа.

351

Автоматизация склада мазута. При автоматизации склада ма­ зута предусматриваются следующие операции: регулирование тем­ пературы мазута, подаваемого в котельную; регулирование дав­ ления мазута в магистрали; автоматическое включение приточно­ вытяжной вентиляции в помещении насосной станции; кроме того, контроль давления мазута в магистрали, его температуры и уровня в резервуарах и другие операции. Рассмотрим технологию неко­ торых операций.

Регулирование температуры мазута может осуществляться регу­ ляторами прямого действия типа РПДП, изменяющих количество пара, подводимого к теплообменнику.

Давление мазута можно регулировать изменением площади проходного сечения рециркуляционного мазутопровода с помощью регуляторов давления различного типа (например, «Кристалл»), Предусматривается предупредительная сигнализация о снижении давления мазута в общем мазутопроводе с помощью электрокоитактпых манометров.

Автоматизация работы приточной и вытяжной вентиляции осу­ ществляется при помощи датчиков температуры контактного типа с последовательным включением сначала приточного, а затем, через выдержку времени, вытяжного вентилятора. Останавливают­ ся вентиляторы после восстановления нормальной температуры.

Дистанционный контроль уровня мазута в резервуарах осу­ ществляется с помощью электрических уровнемеров с регистра­ цией сигналов от них на пульте управления в котельной. На этом же пульте обычно смонтирован многопозиционный логометр, иа который поступают сигналы от термометров сопротивления, уста­ новленных в каждом резервуаре для измерения температуры ма­ зута.

Автоматизация углеподачи и шлакозолоудаления. Одной из самых сложных задач комплексной автоматизации угольных ко­ тельных является автоматизация углеподачи и шлакоудаления. В настоящее время процесс углеподачи автоматизирован лишь частично. По импульсу от датчиков — электродов уровня угля в бункерах происходит запуск и остановка конвейеров, угледробилки

исистем водогашения угольной пыли. Дальнейшими путями авто­ матизации углеподачи и шлакозолоудаления является создание системы регулирования скорости движения цепной ленточной ре­ шетки, изменение количества непрерывно подаваемого угля из бункера, регулирование режима работы золовозвратных устройств

ит. д.

Запуск скреперного устройства шлакозолоудаления осущест­ вляется с дистанционного пульта управления, а дальнейшая ра­ бота — автоматически, с выдержкой времени между отдельными циклами. Для полной автоматизации процесса шлакоудаления не­ обходимо разработать и установить специальные датчики уровня шлака в скреперном канале, дающие импульс на запуск скрепера, либо установить регуляторы для согласования режима работы

352

скрепера с режимом горения угля в топке, т. е. с режимом на­ грузки котла.

Устройства телеуправления котельными установками. Управле­ ние несколькими котельными установками осуществляется, как правило, с диспетчерского щита, который выносится в отдельное диспетчерское помещение. Диспетчерский щит, котлоагрегаты и щит автоматического управления связаны между собой средствами телемеханики.

пмдг

Рис. 11.29. Принципиальная схема телеизмерения

При условии полной автоматизации котельной на диспетчер­ ский щит средствами телесигнализации (ТС) и телеизмере­ ния (ТИ) целесообразно выводить следующие показатели: 1) чис­ ло работающих котлов; 2) общий расход пара и его давление по котельной; 3)- общий сигнал аварийного отключения котла без рас­ шифровки причины аварии; 4) общий сигнал предупредительной сигнализации без расшифровки причины ее срабатывания.

На диспетчерском щите устанавливаются также устройства телеуправления (ТУ), позволяющие задавать режим («уставку») работы автоматическим регуляторам или производить их включе-

ние н выключение. Устройство средств телемеханики должно позволить надежно передавать информацию на далекие расстоя­ ния.

Передаваемые сигналы могут быть дискретными (включено — выключено) или непрерывными. Эти сигналы предварительно пре­ образовываются (кодируются) в такие сигналы, которые легче передать по линиям связи, а затем расшифровываются (декоди­ руются). С целью сокращения числа линий связи сигналы могут передаваться по одним и тем же линиям, причем каждому сигналу будет соответствовать своя частота несущего тока.

В качестве примера на рис. 11.29 показана принципиальная схема для телеизмерения, которая включает следующие элементы: передатчик, состоящий из манометрического преобразователя ти­ па МПИ, который измеряет давление и с помощью индукционного преобразователя преобразует его в переменное напряжение; вы­ прямительное устройство ВУ, выпрямляющее переменный ток, идущий от передатчика, в постоянный. Сила постоянного тока относительно мала (до 1 ма) и пропорциональна измеряемому дав­ лению; приемное устройство ПМДГ (приемный магнитоэлектриче­ ский диспетчерский горизонтальный прибор), представляющее со­ бой миллиамперметр магнитоэлектрической системы, отградуиро­ ванный в единицах давления; стабилизатор напряжения СН, пи­ тающий переменным током приборы МПИ и ВУ.

Дальность действия устройства определяется длиной линий связи между приборами ВУ и ПМДГ, зависит от диаметра жил кабеля и.составляет 10—30 км.

§ 11.7. Настройка котельных регуляторов

Выбор параметров настройки

На отопительно-производственных котлах применяются в ос­ новном следующие типы регуляторов: П, И, ПН, ПИД.

Пропорциональные (статические) П-регуляторы включают жестку1о обратную связь и обеспечивают статическое регулиро­ вание.

Интегральные (астатические) И-рег.уляторы наиболее просты по конструкции, однако могут применяться лишь там) где объект регулирования имеет значительное самовыравииваиие. При отсут­ ствии самовыравнивания, когда объект регулирования является интегрирующим звеном, в схеме регулирования с таким регулято­ ром появляются два последовательно соединенных интегрирующих звена, и такая схема становится структурно неустойчивой.

Изодромные (пропорционально-интегральные) ПИ-регуляторы включают изодромную обратную связь и позволяют обеспечить астатическое регулирование.

Пропорциоиально-интегрально-дифференциальные ПИД-регу- ляторы, как и ПИ-регуляторы, имеют корректирующее устройство,

354

осуществляющее коррекцию по производной с выхода регулятора на его вход. Применение корректирующего устройства позволяет увеличить быстродействие регулятора.

Настройка регуляторов всех типов сводится к статической и динамической настройке. Соответствие регулируемой величины заданному значению на установившихся режимах обеспечивается путем статической настройки регуляторов. Заданное значение регу­ лируемой величины определяется по режимным картам котла и может изменяться в зависимости от условий и режима работы котла. Благодаря нечувствительности регуляторов регулируемая величина может колебаться относительно заданного значения в определенных пределах.

Операции статической настройки сводятся к:

— выбору угла поворота регулирующего органа, обеспечиваю­ щего необходимое изменение расхода среды, и согласованию его

сходом исполнительного механизма;

—установке диапазона изменения входного управляющего сигнала задатчика, обеспечивающего требуемый диапазон измене­ ния регулируемой величины (ее среднего значения) в зависимости от условий или режима работы;

—регулировке диапазона отклонения регулируемой величины на установившемся режиме от ее среднего значения в заданных пределах (амплитуды автоколебаний) путем изменения зоны не­ чувствительности регулятора.

Динамическая настройка подчинена задачам обеспечения тре­ буемого качества.регулирования.

Запас устойчивости системы в значительной мере определяется ее коэффициентом усиления и «чистым» запаздыванием, если последнее имеет место. Поэтому чем больше коэффициент усиле­ ния объекта к0() и меньше его постоянная времени Т0б, чем боль­ ше запаздывание тоб, тем меньше должен быть коэффициент уси­ ления регулятора, чтобы коэффициент усиления всей системы не был значительным. Вследствие этого выбор настроечных парамет­ ров регулятора зависит от величин ko6, той и Т06, которые счи­ таются заданными и неизменными, а для объектов без самовыравнивания ■— от величин го6 и тоб, где еоб — скорость изменения регулируемой величины при подаче возмущения на объект, обратно пропорциональна постоянной времени Гоб.

Для настройки регуляторов служат экспериментально получен­ ные и обоснованные расчетом формулы, позволяющие определить оптимальные коэффициенты передачи котельных регуляторов kp и время изодромных обратных связей 7) [26, 39].

Настроечные параметры П-, ПИ-, ПИД-регуляторов для объек­ тов с самовыравниванием и без самовыравнивания сведены в табл. 11.3.

Величина коэффициента передачи регулятора kp обеспечивает­ ся установкой статического коэффициента передачи обратной

связи koc. Для случая, когда обратная связь охватывает серво­ мотор,

_ *об 6°б = ~т£ '

Настройка регуляторов системы «Кристалл»

Операции, предшествующие настройке. Цель операций, пред­ шествующих настройке, заключается в проверке исправности всех элементов регулятора, исправности монтажа схемы соединений и е получении исходных данных для статической и динамической на­ стройки регуляторов.

356

Проверка датчиков сводится к проверке сигнала небаланса и к снятию статической характеристики датчиков с помощью лампо­ вого вольтметра с входным сопротивлением не менее 1 ком.

Сигнал небаланса контролируется при заданном значении регу­ лируемой величины. Уменьшение сигнала (последний должен быть не более 10 мв) осуществляется путем изменения положения ка­ тушки дифференциально-трансформаторного преобразователя от­ носительно сердечника пли, наоборот, сердечника относительно катушки.

При снятии статической характеристики регулируемая величи­ на изменяется в- допустимых пределах (5—6 точек) и фикси­ руется напряжение на выходных клеммах датчика. Крутизна ста­ тической характеристики, оцениваемая величиной /гд, должна быть не менее величины, установленной в паспорте.

Проверка гидравлических исполнительных механизмов сводится к проверке электрогидрореле и устройств обратных связей. При проверке электрогидрореле (ЭГР) устанавливается минимальная величина напряжения его срабатывания и отпускания. Для этой цели на входные клеммы ЭГР подается постоянный ток с регули­ руемым напряжением до 30 в, которое замеряется вольтметром. Срабатывание ЭГР проверяется по началу перемещения ГИМ. Последний начинает перемещаться .при давлении воды 1,3 и 1,5 KacfcM2 в зависимости от модификации. Отпускание ЭГР про­ веряется по остановке ГИМ, который останавливается при 18 или 4 в. При повороте задатчика вправо до упора должна заго­ реться лампочка «Меньше», а ГИМ должен двигаться в сторону увеличения регулируемой величины. При повороте задатчика влево до упора должна загораться лампочка «Больше», ГИМ должен двигаться в сторону уменьшения регулируемой величины.

Правильность подсоединения датчиков к усилителю может быть проверена уменьшением и увеличением регулируемой величины по отношению к заданному значению. Если регулируемая величина больше заданного значения, то загорится лампочка «Больше», если меньше, то лампочка «Меньше».

Правильность подсоединения обратных связей может быть про­ верена замером напряжения на клеммах Л и £ передней панели

руется величина сигнала небаланса при среднем положении ГИМ, а затем снимается статическая характеристика жесткой обратной связи подобно тому, как это-производилось для датчиков. Если по­ ложение сервомотора изменяется из среднего в крайние, то сум­ марный сигнал на выходе жесткой обратной связи должен быть не менее 500 мв.

357

Проверка устройств изодромных обратных связей заклю­ чается в:

—проверке и регулировке сигнала небаланса при установив­ шемся положении ГИМ и полностью открытом дросселе (ручка дросселя на отметке 0,05);

—проверке максимального сигнала (не меиее 500 мв) на вы­ ходе обратной связи при переводе ГИМ из одного крайнего поло­

в другое при полностью закрытом дросселе и фиксируют величину напряжения на выходе обратной связи. Затем дроссель открывают и фиксируют время, в течение которого выходное напряжение обратной связи падает до 0,63 своего первоначального значения. Это время должно соответствовать отметке, против которой была установлена ручка дросселя. Проверка повторяется необхо­ димое количество раз. -

Для контроля усилителя УТ (УТ-ТС), в частности, проверяется возможность балансировки: а) при положении указателя задат­

датчики должны быть отключены). После балансировки усилителя в среднем положении задатчика последний поворачивается впра­ во и влево до упора. При этом должна загореться лампочка «Мень­ ше» или «Больше» соответственно.

Перед настройкой регуляторов должны быть получены разгон­ ные характеристики котла.

Статическая настройка. При статической настройке произво­ дится согласование сигналов датчиков двухимпульсных регуля­ торов.

Пусть, например, на основании режимных карт известна зави­ симость между расходом воздуха и положением клапана, регули­ рующего расход топлива, при наиболее эффективном сгорании. Кривая зависимости на участке, несколько превышающем участок работы автоматических регуляторов, заменяется прямой линией. Минимальный сигнал небаланса датчиков положения ГИМ, р'егулятора топлива и датчиков расхода воздуха устанавливается для средней точки участка — номинального режима.

При настройке регулятора воздуха необходимо, чтобы при уве­ личении количества подаваемого топлива по сравнению с номи­ нальным режимом увеличивалась подача воздуха, а при увеличе­ нии расхода воздуха уменьшалась. Согласуются масштабы сигна­ лов от обоих датчиков с помощью ручек «Чувствительность» таким образом, чтобы суммарный сигнал на клеммах А и Б усилителя на рабочем режиме был равен или близок нулю. В этом случае на

Л58

установившемся режиме расход воздуха будет соответствовать за­ данному расходу топлива.

Выбирается диапазон действия задатчика и сопротивление

тельности Д понимается напряжение на входе регулятора, которое приводит к переключению электрогидрореле. С увеличением зоны нечувствительности ухудшается точность регулирования. Если же зона нечувствительности мала, то могут возникнуть авто­ колебания. -

Установка величины Д производится с помощью ручки потен­ циометра «Нечувствительность». Из паспорта регулятора опреде­ ляют величину, минимальной зоны нечувствительности Amln, затем подсчитывают отношение Д/Дт1п, а по графику рис. 11.31 опреде­ ляют положение потенциометра «Нечувствительность».

В качестве примера рассмотрим, как определить сопротивление шунта задатчика регулятора разрежения.

Датчик регулятора должен быть сбалансирован при заданном значении тяги р тр и максимальном значении чувствительности датчика (сопротивление R m между клеммами Б и В усилителя

359

ПИД-регуляторов сводится к установке рассчитанных коэффициен­ тов усиления обратных связей, времени изодрома 7) и времени корректирующего устройства TD. Она завершается эксперимен­

тальным уточнением величины зоны нечувствительности, при кото­ рой имеет место устойчивая работа регулятора.

В качестве примеров рассмотрим, каким образом настроить П-регулятор давления пара и ПИ-регулятор уровня воды.

На рис. 2.12 была приведена кривая разгона котла ДКВР как объекта регулирования давления пара.

На основании обработки разгонной характеристики получим

Допустим также, что по статической характеристике МЭД

По формулам табл. 11.2 получим

Так как изменению расхода пара, равного 10 т/час, соответ­ ствует изменение хода ГИМ- и клапана, регулирующего подачу топлива, на 100%, то

360