Теплоэнерг_автоматика_Уч_1

В переменных режимах составляющие сигнала по «теплу» складываются (при внутренних возмущениях) или вычитаются (при внешних возмущениях) (рис. 87, а, б).

Рис. 8.7

91

На рис. 8.7 с указанием динамических характеристик (запаздывание, постоянная времени) показаны изменения расхода пара и давление в барабане при внутреннем и внешнем возмущении. Из графиков очевидно, что результирующая характеристика имеет более благоприятную для автоматизации характеристику при внутреннем возмущении, а при внешнем – близкую к нулю (рис. 8.7, а, б). Полной компенсации, инвариантности к внешнему возмущению с помощью дифференцирующего устройства добиться трудно. Можно уменьшить эффект недокомпенсации с помощью зоны нечувствительности регулирующего устройства.

Сущность настройки дифференцирующего устройства при внешнем возмущении заключается в выборе коэффициента усиления Kд и времени дифференцирования таким образом, чтобы сумма сигналов по расходу пара и скорости изменения давления была минимальной (близкой к нулю).

При настройке на испытываемом котле необходимо свести к минимуму внутренние возмущения: по топливу (расходу и качеству), по температуре питательной воды, тягодутьевому режиму, непрерывной продувке.

Внешние возмущения целесообразно наносить с максимально возможной скоростью изменением расхода пара на турбогенератор, БРОУ, РОУ с интервалами 1-2 минуты, несколько хуже – изменением расхода пара от соседнего котла (на дубль-блоке или при параллельных связях котлов). Величина возмущения должна составлять 15...20 % регулируемого диапазона (при диапазоне на пылеугольном котле 80...100 % примерно 10 % – номинальная паропроизводительность котла) и не должна меняться во время воздействия.

Перед опытом необходимо устранить пульсации по расходу пара и давлению пара (без демпфирования на входе в регулирующее устройство), выбрать коэффициент масштабирования по расходу пара. Должна быть организована система измерения и регистрации сигналов по расходу пара, давлению пара в соответствующей точке, суммарного сигнала, например, по вольтметру постоянного тока на входе в регулирующее устройство и по приборам КИП.

Подбор Kд, Тд осуществляют из условия равенства сигналов по максимальному отклонению сигналов и скоростей изменения их. Це-

92

лесообразно начинать с максимального Kд и небольших значений Тд. На рис. 8.8 показаны варианты сигнала по «теплу»: а – Kд, Тд малы; б – при оптимальном подборе Kд, Тд; в – Kд, Тд велики.

Рис. 8.8

При нанесении периодических ступенчатых возмущений необходимо сначала подобрать величину коэффициента Kд, руководствуясь следующими рекомендациями:

yесли максимальное значение выходного сигнала дифференцирующего устройства больше (меньше), чем максимальное значение сигнала по расходу пара, следует уменьшить (увеличить) значение Kд;

yесли Kд максимально (по условиям реализации на дифференцирующем устройстве), а сигнал на выходе дифференцирующего устройства меньше сигнала по расходу пара, следует уменьшить коэффициент масштабирования сигнала по расходу пара на входе в регулирующее устройство (проверив при этом статическую точность поддержания расхода пара, сравнивая с допустимой);

yесли уменьшение коэффициента масштабирования сигнала по расходу пара невозможно (из-за нарушения статической точности) или

93

малоэффективно, следует увеличить значение Тд, что приведет к увеличению выходного сигнала дифференциатора;

y определение оптимального Тд следует производить по скорости нарастания и спадания выходного сигнала дифференцирующего устройства по сравнению со скоростью изменения сигнала по расходу пара.

Подбор положения органов настройки Kд и Тд выполняется до тех пор, пока отклонения сигнала по «теплу» не станут минимально возможными.

Настройку сигнала по «теплу» можно выполнить, контролируя только сигнал на выходе в регулирующее устройство (по напряжению или по току), при этом необходимо оценивать направление изменений расхода пара и давления по контрольно-измерительным приборам и индикаторам «больше» – «меньше» регулирующего устройства.

В заключение настройки сигнала по «теплу» рекомендуется зафиксировать переходную характеристику сигнала по «теплу» при внутреннем возмущении (топливом), запаздывание и постоянная времени которой используются при поиске оптимальных настроек стабилизирующего регулирующего устройства.

На рис. 8.9 и 8.10 показаны составляющие и суммарные переходные характеристики сигнала по «теплу» котлоагрегатов ТП-87 и БКЗ-320.

94

ДИНАМИЧЕСКАЯ НАСТРОЙКА РЕГУЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ КАСКАДНОЙ АСР

Для систем в первом контуре, имеющих малоинерционный объект, настройка стабилизирующего регулятора выполняется экспериментальным методом (отработка возмущения задатчиком за одно-два включения). К таким системам относят АСР питания прямоточного котла, топливо газомазутных котлов, экономичности процесса горения (общего воздуха). Для систем, объект которых в первом контуре отличается более инерционной характеристикой, динамическая настройка стабилизирующего контура производится либо расчетным путем, либо экспериментальным методом или приближенным частотным методом (можно использовать модуль автоматической настройки МАН для микропроцессорных контроллеров).

Регулирующие устройства второго (или более высоких) контура (корректирующие регуляторы) настраивают расчетным, экспериментальным или приближенным частотным методом.

После завершения настройки регуляторов АСР топлива пылеугольных котлов целесообразно проверить отработку возмущения задатчиком по поведению регулирующего органа подачи топлива: перерегулирование по положению регулирующего органа не должно превышать 40 % от изменения задания, в противном случае необходимо уменьшить коэффициент усиления стабилизирующего регулятора.

Определим параметры динамической настройки стабилизирующего регулятора АСР топлива пылеугольного котла с ПИ-законом, если по переходной характеристике сигнала по «теплу» получены следующие динамические параметры:

Kоб1 = 0,0047B / %; τ = 7 c; T1 = 48 c .

В данной АСР использовалась аппаратура «Каскад», из условий реализации Kр данного регулятора приведенный коэффициент усиления объекта

Kоб′ 1 = 0,0047 100/ 2,5 = 0,19

95

определим отношение τ1 /T1 = 7 / 48 = 0,15 и, используя формулы ВТИ, имеем

Tи = 0,5T1 = 0,5 48 = 24 с.

Определим параметры настройки корректирующего регулятора этой АСР топлива пылеугольного котла энергоблока, если по переходной характеристике сигнала по давлению перед турбиной имеем:

Kоб = 0,016 МПа/ % →(0,16 кгс/см2 / %) , τоб = 24 с; Тоб =88 с.

Приведенный по входу регулятора, имеющего ПИ-закон и реализованного на аппаратуре «Каскад», коэффициент усиления объекта равен

Kоб′ = 0,064 ,

определяем отношение τоб /Тоб = 24 / 88 = 0,27 , по номограмме Сибтехэнерго для одноконтурных АСР имеем (KрKоб) =1,3 ;

Ти = 0,65 ;

Тоб

Kр = (KКрK′ об′ 1) =1,3/ 0,064 = 20,3 ;

об1

Ти = ТТи Тоб = 0,65 88 = 57,2 с.

об

При наличии контуров более высокого порядка переходная характеристика объектов высших контуров определяется при настроенных и включенных регуляторах контуров низшего порядка.

96

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПН РУ АСР

По методу ВТИ

По экспериментальным переходным характеристикам объекта регулирования, полученным при одинаковых по величине возмущениях регулирующим органом σоп и σгл , строят σин , используя метод гра-

фического дифференцирования.

Параметры настройки регулятора и дифференциатора находят по

формулам для заданных областей τоп :

Tоп

97

При рассмотрении структурной схемы АСР были получены передаточные функции эквивалентных регуляторов для первого и второго контуров.

В первом контуре имеем эквивалентный регулятор с передаточной функцией

где kp′ – коэффициент усиления собственно регулирующего устройства (ПД – преобразователя); kd – коэффициент усиления дифференциатора.

Если обозначить (kp′kd ) = kp экв , то эквивалентный ПИ-регулятор в

первом контуре аналогичен одноконтурной АСР, для которой можно использовать экспериментальный шаговый способ для определения ОПН регулятора. Однако в состав kp экв входит kd , нахождение кото-

рого пока неизвестно.

Если рассмотреть второй контур с его эквивалентным ПИрегулятором с передаточной функцией

можно также использовать экспериментальный шаговый метод.

98

По номограммам Сибтехэнерго

Определение ведется по данным переходных характеристик опережающего ( kоп, τоп, Tоп ) и главного ( kгл, τгл, Tгл ) участков при

Рис. 8.11 Рис. 8.12

Параметры настройки регулятора определяют с помощью номо-

(см. рис. 5.6).

99

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ МЕТОД

На рис. 8.13 показана область устойчивости контура АСР с инерционным объектом, полученная с использованием расширенной АФЧХ.

Параметры настройки, оптимальные при крайнем случае внешнего возмущения (действующего только на температуру пара на выходе пароперегревателя и не действующего на температуру пара на его входе), находят на линии ψ = 0,9 в точке при минимальном значении

выражения

Рис. 8.13

100