Полная версия

Главная arrow Техника arrow АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ НА ТЭС

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Принципиальные и структурные схемы систем автоматического регулирования уровня

Как было показано выше, барабанный парогенератор как объект регулирования уровня является интегрирующим звеном с наличием ложной информации в виде явления «набухания» уровня. Известно, что применение простейшего закона регулирования - интегрального (И) - на таком объекте неприемлемо по условиям устойчивости.

Хорошие результаты с точки зрения устойчивости процесса регулирования обеспечиваются пропорциональным П-рсгулятором. Единственным параметром настройки П-регулягора является коэффициент передачи кр. Однако АСР с П-регулятором обладает статической ошибкой, что может привести к негативным последствиям. Рассмотрим эти последствия, предварительно определив статическую характеристику АСР с П-регулятором, отражающую зависимость величины регулируемого параметра от нагрузки объекта.

Согласно структурной схеме АСР (рис. 2.9) передаточная функция одноконтурной системы регулирования уровня с П-регулятором по каналу «возмущение нагрузкой - уровень» fVc(p) имеет вид:

Структурная схема барабанного парогенератора как объекта регулирования уровня

Рис. 2.8. Структурная схема барабанного парогенератора как объекта регулирования уровня

Структурная схема АСР уровня

Рис. 2.9. Структурная схема АСР уровня

Подставляя в Wc (р) выражения для передаточных функций (2.1) и (2.2), получим:

Переходя к пределу для Wc(p) при р—>0, найдем зависимость величины уровня от нагрузки в статике

График этой зависимости представлен на рис. 2.10.

Статическая характеристика ЛСРуровня с П-регулятором

Рис. 2.10. Статическая характеристика ЛСРуровня с П-регулятором

При уменьшении кр устойчивость АСР с П-регулятором повышается. Однако требование устойчивости АСР вступает в противоречие с технологическими требованиями. Как видно из статической характеристики АСР, максимальной нагрузке объекта соответствует низкий уровень в барабане. При резком сбросе нагрузки от максимального значения из-за влияния набухания возможно снижение уровня за допустимые пределы. И наоборот, поддержание повышенного уровня при низких нагрузках в случае резкого наброса нагрузки может привести к перепитке котла. Уменьшение статической ошибки регулирования за счет увеличения коэффициента передачи АСР обычно невозможно по условиям устойчивости, поэтому применение одноймпульсного П-регулятора на многих парогенераторах становятся неприемлемым. Добавление интеграла в закон П-регулирования позволят ликвидировать статическую ошибку, однако применение ПИ-регулятора также нс дает удовлетворительного качества регулирования уровня. Получая из-за набухания ложную информацию по отклонению уровня, ПИ-регулятор в переходных режимах длительное время производит регулирующее воздействие в сторону, обратную сохранению материального баланса, что приводит к значительным и частым отклонениям расхода питательной воды.

Статическую ошибку П-регулятора можно ликвидировать введением компенсирующего воздействия по возмущению. В приведенной на рис. 2.11 принципиальной схеме системы регулирования уровня на вход регулирующего устройства РУ, кроме импульса от измерительного устройства уровня ИУ,, подается еще импульс от измерительного устройства расхода пара ИУ2.

Принципиальная схема АСРуровня с корректирующим воздействием по расходу пара

Рис. 2.11. Принципиальная схема АСРуровня с корректирующим воздействием по расходу пара

Рассмотрим структурную схему системы регулирования уровня, состоящую из объекта регулирования, П-регулятора и устройства ввода воздействия по возмущению (рис. 2.12).

Как известно, для достижения полной инвариантности АСР по отношению к возмущающему воздействию передаточная функция устройства ввода компенсации возмущения должна иметь вид:

Структурная схема АСРуровня с корректирующим воздействием по расходу пара

Рис. 2.12. Структурная схема АСРуровня с корректирующим воздействием по расходу пара

Принимая передаточные функции объектов по возмущающему WfD(P) и регулирующему fV/w(P) каналам, достаточно близкими друг другу и противоположными по знаку, можно записать:

Таким образом, устройство ввода возмущения должно быть выполнено в виде пропорционального звена с коэффициентом передачи, рав- , 1

ным kD = —.

к

кр

Статические характеристики АСР уровня с ПИ-регулятором и дополнительным импульсом по расходу пара

Рис. 2.13. Статические характеристики АСР уровня с ПИ-регулятором и дополнительным импульсом по расходу пара

Теорегически ввод компенсирующего воздействия должен привести к ликвидации статической ошибки. Однако на практике, в реальной АСР, статическая ошибка присутствует и связано это, прежде всего, с неоднозначностью расходной характеристики регулирующего клапана. Расходная характеристика клапана изменяется в зависимости от изменения перепада давления на нем. На величину перепада давлений на клапане влияют давление в питательной магистрали, зависящее от количества и характеристик включенных насосов, нагрузка параллельно действующих агрегатов и другие факторы. На перепад может также влиять степень открытия вентилей и задвижек на питательной магистрали данного парогенератора. На рис. 2.13 изображены статические характеристики АСР с пропорциональным регулятором и компенсацией возмущения по расходу пара, характеристики а ив относятся, соответственно, к максимальному и минимальному перепаду давлений на клапане, характеристика б соответствует промежуточному значению перепада давлений.

Для стабилизации расхода питательной воды в АСР питания вводят третий импульс - импульс по расходу питательной воды. Принципиальная схема системы регулирования уровня с трехимпульсным регулятором представлена на рис. 2.14.

Схема трехимпульсной АСР уровня

Рис. 2.14. Схема трехимпульсной АСР уровня

В АСР с трехимпульсным регулятором в качестве импульсов используются сигналы по уровню в барабане котла 1 (схема измерения уровня в барабане парогенератора приведена на рис. 2.15), расходу пара после пароперегревателя 2 и расходу воды до экономайзера J, получаемые соответственно на выходах датчиков НУ,, ИУ2 и ИУ3.

Схема измерения уровня в барабане коша

Рис. 2.15. Схема измерения уровня в барабане коша

Регулирующее устройство РУ формирует совместно с исполнительным механизмом ИМ ПИ-закон регулирования. Однако введение в схему регулятора уровня импульса по расходу воды ИУ3 позволяет сформировать пропорциональный закон регулирования. Действительно, согласно принципиальной схеме АСР (рис. 2.14), участок системы «вход регулятора - расход питательной воды в точке измерения ее расхода» может быть представлен структурной схемой (рис. 2.16) и передаточной функцией

где Wp(p) - передаточная функция ПИ-регулятора; Жро(/?) - передаточная функция регулирующего органа по каналу степень открытия регулирующего органа - расход питательной воды на его выходе; И',т р(/?) -

передаточная функция участка трубопровода от регулирующего органа до точки отбора импульса по измерению расхода питательной воды по каналу расход питательной воды на входе в участок - расход питательной воды на выходе из участка; fVw(p) - передаточная функция датчика расхода питательной воды.

Учитывая пренебрежимо малые инерционности регулирующего органа, участка трубопровода и датчика расхода воды параметры настройки ПИ-регулягора могут быть «высокими» (большое значение коэффициента передачи к и малое значение постоянной интегрирования Ти), при которых можно считать, что Wp(p)—> оо. При Wp(p)—> оо передаточная функция рассматриваемого участка АСР как «некоторого» регулятора, фактически формирующего закон управления в АСР

где kw - коэффициент передачи датчика расхода питательной воды.

Структурная схема участка АСР уровня

Рис. 2.16. Структурная схема участка АСР уровня

Нетрудно видеть, что этот «некоторый» регулятор формирует П-закон регулирования.

Структурная схема трехимпульсной АСР приведена на рис. 2.17, где:

WD - передаточная функция датчика расхода пара;

Wn- передаточная функция датчика уровня;

tVQT - передаточная функция отборного устройства (уравнительного сосуда);

WH п |ДНП2>^нпЗ" передаточные функции нормирующих преобразователей;

WK п ч „ WK п ч 2» К пчЗ- масштабные коэффициенты чувствительности соответственно по уровню, расходу пара, расходу питательной воды;

fV - передаточная функция демпфера.

Остальные обозначения совпадают с обозначениями, приведенными выше.

Итак, в трехимпульсной АСР питания введение импульса по расходу пара позволяет ликвидировать статическую ошибку системы с пропорциональным регулятором и компенсировать возмущения, идущие со стороны изменения нагрузки. Введение импульса по расходу питательной воды обеспечивает стабилизацию расхода питательной воды и формирование П-закона регулирования. Импульс по уровню в барабане парогенератора является основным и обеспечивает реализацию фундаментального принципа регулирования по отклонению.

Структурная схема трехимпульсной АСРуровня

Рис. 2.17. Структурная схема трехимпульсной АСРуровня

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>