Тверской Ю.С. Локальные системы управления

Подождите немного. Документ загружается.

На рис. обозначено:

– расход сушильно-вентилирующего агента (горячий воздух);

– расход сырого топлива в мельницу; М – масса топлива,

циркулирующего в системе мельница–сепаратор; В

– расход

готовой пыли (пылеподача).

6.5.2. Критериями качества настройки АСР служат:

 динамическая точность стабилизации количества топлива

в системе мельница–сепаратор, что обеспечивает беззаваль-

ность режима работы мельничных систем (

min

 );

 быстродействие в подаче готовой пыли в топку котла, что

обеспечивает эффективность в изменении тепловой нагрузки

котла и соответственно мощности энергоблока (

min

 );

 плавность перемещения регулирующего органа (ПСУ) по-

дачи сырого топлива в мельницы (как технологическое ограни-

чение), например, путем использования обобщенного инте-

грального квадратичного критерия

2 2

( )

I y t dt





 

 

 

 



который позволяет исключить нежелательную колебательность

переходного процесса, получаемую при минимуме квадратично-

го критерия, и найти решение на границе апериодичности.

6.5.3. Методика настройки РТ в схеме ИЭИ. Методика

настройки РТ типовая, осуществляется в два шага.

Шаг 1. Настройка контура стабилизации количества топлива,

циркулирующего в системе мельница–сепаратор, осуществля-

ется путем использования типовой методики расчета и настрой-

ки одноконтурных схем с инерционным объектом.

Тестовые возмущения подаются по каналу регулирующего

органа подачи сырого топлива. Критерием качества настройки

служит поведение регулирующего органа подачи сырого топли-

ва, на характер перемещения которого накладываются вполне

определенные технологические ограничения (рис. 6.15).

Рис. 6.15. К иллюстрации настройки одноконтурной АСР стабилизации

количества топлива в системе мельница–сепаратор.

=6,9 кг/с; G

= 10 м

/c; ΔB

= 0,1 кг/с;

= 0,018 кг/с/кг; Т

=70 c

Шаг 2. Настройка канала компенсации внешнего возмущения

осуществляется в целях обеспечения беззавального режима

мельницы путем решения задачи инвариантности РТ к внешне-

му возмущению – изменению расхода сушильно-

вентилирующего агента в мельницу, который характеризует

нагрузку котла и соответственно заданную пылеподачу мельни-

цы (рис. 6.16).

Полученные результаты показывают существенное улучше-

ние динамических свойств ТОУ по каналу формирования готово-

го топливовоздушного потока (канала пылеподачи) в топку кот-

ла. При этом показана особенность поведения как контролируе-

мых (температура, давление), так и неконтролируемых пара-

метров технологического объекта, например концентрации пыли

в топливовоздушном потоке, динамическими особенностями из-

менения которой оказалось возможно управлять путем измене-

ния настроек РТ.

Рис. 6.16. Динамические характеристики математической модели при

возмущении по каналу изменения расхода первичного воздуха

в мельницу и включенном регуляторе топлива:

1 – переходные характеристики (без РТ); 2 – РТ ПИ-регулятор;

3 – РТ ПИ-регулятор с устройством компенсации внешнего возмущения в виде

реального дифференцирующего звена; K

= 12,5 кг/м

/с; Т

= 70 с

6.5.4. Методика настройки РТ2.

В результате обобщенного термодинамического анализа

эффективности пылесистемы было показано, что в ряду извест-

ных показателей-параметров появился дополнительный ком-

плексированный параметр

VLD

 , характеризующий перено-

симую субстанцию в системах измельчения топлива. Рассмот-

рим возможность применения этого сигнала в схеме АСР пыле-

подачи, синтезируя АСР по способу ИЭИ (обозначено РТ2), и

оценим эффективность его использования (рис. 6.17).

Рис. 6.17. Информационная (а), потоковая (б) и расчетная (в) структуры

РТ по схеме ИЭИ-2

Методика настройки РТ2 аналогична вышеприведенной для

базового решения, которое было обозначено как РТ1 или схема

ИЭИ, и отличается предварительной процедурой формирования

многопараметрического сигнала.

РТ2

Шаг 1. Настройка контура стабилизации параметра обоб-

щенной координаты

, характеризующей переносимую в си-

стеме мельница–сепаратор субстанцию (рис. 6.18).

Тестовые возмущения подаются по каналу регулирующего

органа подачи сырого топлива. Требования к качеству настройки

остаются прежними.

Обращает на себя внимание заметно более высокое каче-

ство стабилизации количества топлива в системе мельница–

сепаратор (максимальное динамическое отклонение почти в 3

раза меньше, чем при непосредственном контроле параметра),

что говорит о более высокой информативности комплексиро-

ванного сигнала.

Рис. 6.18. К анализу переходных процессов в АСР пылеподачи с РТ2

(контур стабилизации). B

= 6,9 кг/с; G

= 10 м

/c; ΔB

= 0,1 кг/с;

= 0,05 кг/с/кг·м/с

; Т

= 60 c

Шаг 2. Настройка канала компенсации внешнего возмущения

осуществляется путем структурной и параметрической оптими-

зации устройства компенсации (УК) (см. рис. 6.17).

Тестовые возмущения здесь также подаются по каналу подачи

расхода сушильно-вентилирующего агента в мельницу (первичного

воздуха). На рис. 6.19 приведено сравнение переходных процессов

при отсутствии УК и при синтезе УК в виде реального дифферен-

цирующего звена, тождественно реализованному в схеме с РТ1.

Рис. 6.19. К анализу переходных процессов в АСР пылеподачи с РТ2 при

внешнем возмущении (канал УК). B

= 6,9 кг/с; G

= 10 м

/c; Δ G

= 0,1м

/c;

= 0,05 кг/с/кг·м/с

;Т

= 60 c; К

= 5 кг·м/с

/м

/с, Т

= 60 c:

1 – без УК, 2 – с УК в виде реального дифференциатора

Влияние параметров настройки УК на характер переходных

процессов показано на рис. 6.20. Изменяя параметры настройки,

можно управлять «провалом» или «набуханием» топлива в

мельничной системе и таким путем влиять на особенности ди-

намических характеристик пылеподачи в топку котла и соответ-

ственно тепловыделение в топке котла.

Рис. 6.20. Исследование влияния настроек УК.

= 6,9 кг/с; G

= 10 м

/c; ΔG

= 0,1 м

/с; K

= 0,05 кг/с/кг;

= 60 c; УК=Дифф+(К

УК

= 0,0265):

1 – регулирование по Х

: без К

, Т

;

2 – регулирование по Х

: К

= 20 кг/кг/с, Т

= 60 c;

3 – регулирование по Х

: К

= 10 кг/кг/с, Т

= 60 c;

4 – регулирование по Х

: К

= 5 кг/кг/с, Т

= 60 c;

5 – регулирование по Х

: К

= 2 кг/кг/с, Т

= 60 c

6.5.5. Анализ результата.

Сравнение качества переходных процессов в альтернатив-

ных схемах автоматического регулирования подачи топлива и

первичного воздуха выполнено при выбранных наилучших

настройках в каждой АСР для эквивалентного возмущения по

пылеподаче 0,1 кг/с (рис. 6.21).

Рис. 6.21. К вопросу о качестве переходных процессов

в альтернативных схемах автоматического регулирования пылеподачи

котлов с пылесистемами прямого вдувания:

РПВ B

= 6,9 кг/с; G

= 10 м

/c; ΔB

= 0,164 кг/с;

= 0,076; K

= 0,9 м

/с/м

/с; Т

= 5 c; K

= 0,076; K

= 0; 0,1;

РТ1 (ИЭИ) B

= 6,9 кг/с; G

= 10 м

/c; ΔG

= 0,54 м

/с;

= 0,018 кг/с/кг; Т

= 70 c;

РТ2 B

= 6,9 кг/с; G

= 10 м

/c; ΔG

= 0,54 м

/с;

= 0,05 кг/с/кг; Т

= 60 c; К

УК

=0.137; К

= 5 кг/кг/с,

= 60 c, Т

= 25 c

РПВ (К

=0,1)

РПВ (К

=0)

РТ1

РТ2

РПВ (К

=0,1)

РПВ (К

=0)

РТ1 РТ2

Сравнение переходных процессов в анализируемых выше

схемах показывает, что в схеме с РПВ имеет место гораздо бо-

лее существенное перерегулирование вследствие проявления

нелинейных свойств недетектирующих каналов загрузка–воздух,

загрузка–готовая пыль.

В схемах с РТ (РТ1 и РТ2) эти проявления зависят практиче-

ски только от качества настройки регулятора подачи сырого

топлива в мельницу и устройства компенсации внешнего воз-

мущения.

Полученные результаты позволяют говорить о том, что АСР с

комплексированным сигналом позволяет получить более каче-

ственную стабилизацию режима работы мельничной установки.

Введение в канале компенсации внешнего возмущения до-

полнительно к динамическому звену параллельной статической

связи (с настраиваемым коэффициентом К

УК

) позволяет допол-

нительно управлять количеством топлива, циркулирующего в

системе мельница–сепаратор, и соответственно поддерживать

концентрацию топлива в формируемом топливовоздушном по-

токе на разных значениях в зависимости от нагрузки котла.

7. Примерный перечень тем исследований

Индивидуальное задание, выполняемое студентом, рекомен-

дуется связать с научными исследованиями кафедры, направ-

ленное на освоение теории и технологии многофункциональных

АСУТП энергоблоков электростанций как сложных технических

систем, и выполняемой УИР.

Индивидуальное задание направлено на более глубокое изу-

чение материала в исследуемой задаче и может служить как

минимум основой магистерских диссертаций.

Примерный перечень тем исследований:

1) обобщенный термодинамический анализ обоснования ко-

ординат сложных объектов управления [16];

2) разработка нелинейных математических моделей сложных

ТОУ (котла, турбины, энергоблока, процессов размола твердого

топлива и его сжигания и др.)[8,13];

3) исследование влияния режимов работы ТОУ в широком

диапазоне нагрузок на качество управления;

4) методы синтеза САУ при изменяющихся параметрах ТОУ;

5) исследование влияния характеристик элементов САУ

(датчиков, регулирующих органов и исполнительных механиз-

мов) на качество управления;

6) исследование алгоритмов реализации законов регулиро-

вания средствами контроллеров ПТК (типовых, фази, нейросе-

тевых);

7) разработка беспоисковых экстремальных систем управле-

ния;

8) разработка и исследование непрерывных адаптивных си-

стем управления с эталонными моделями;

9) разработка систем управления сложными (нестационар-

ными) режимами работы ТМО (автоматизированный пуск, оста-

нов и проч.);

10) разработка элементов многофункциональных демон-

страционных версий АСУТП на «Полигоне АСУТП электростан-

ций»;

11) разработка технологических вопросов ввода системы

управления в штатную эксплуатацию (исследование экспери-

ментальных методов настройки САУ, многокритериальная опти-

мизация);

12) разработка проектной документации, заказной специфи-

кации на подсистему управления средствами САПР или другое

по согласованию с руководителем.