WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
Министерство образования и науки Российской Федерации НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––– С.И. НОВИКОВ ОПТИМИЗАЦИЯ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ Часть 2 АНАЛОГОВЫЕ РЕГУЛИРУЮЩИЕ УСТРОЙСТВА И РЕАЛИЗАЦИЯ АСР Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия НОВОСИБИРСК 2006 УДК 621.311.22.002.5+621.183](075.8) Н 731 Рецензенты: вед. инженер ЗАО «СибКоТЭС» М. Н. Г. Мац, канд. техн. наук, доцент О.А. Вихман Работа выполнена на кафедре тепловых электрических станций Новиков, С.И.

Н 731 Оптимизация автоматических систем регулирования тепло- энергетического оборудования. Ч. 2. Аналоговые регулирую- щие устройства и реализация АСР : учеб. пособие / С.И. Нови- ков. – Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2006. – 84 с.

В работе приведены конструктивные схемы аналоговых регули- рующих устройств, используемые при создании АСР. Рассмотре- ны способы реализации АСР на аналоговых устройствах разных структур: РПИБ, Каскад, Контур, АКЭСР.

Пособие предназначено для студентов специальности «Автома- тизация теплоэнергетических установок» (220301) и может быть полезно наладочному и эксплуатационному персоналу малой и боль- шой энергетики.

УДК 621.311.22.002.5+621.183](075.8) © С.И. Новиков, 2006 © Новосибирский государственный технический университет, 2006 2 ОГЛАВЛЕНИЕ Введение...................................................................................................... 4 1. Общие этапы наладки автоматических систем регулирования.......... 6 2. Статическая настройка регулирующих устройств............................. 10 3. Аналоговые регулирующие устройства отечественного производства.......................................................................................... 20 4. Динамическая настройка типовых структур АСР............................. 5. Реализация ОПН РУ АСР..................................................................... 6. Реализация типовых структур теплоэнергетических АСР на аналоговых технических средствах................................................ Заключение................................................................................................ Использованная литература..................................................................... ВВЕДЕНИЕ Автоматизация технологических процессов теплоэнергетических установок играет определяющую роль в обеспечении экономичной и безопасной работы и мощных энергоблоков, и небольших котельных установок. Почти полвека определяющую позицию занимали технические средства автоматизации, построенные на аналоговой элементной базе, прошедшей долгий путь развития от использования электронных ламп до введения больших интегральных схем. С помощью этих средств были реализованы высокоэффективные системы регулирования (АСР) отдельных параметров технологических процессов. Эти технические средства до сих пор не утратили своего значения. Но сами по себе даже совершенные устройства еще не могут обеспечить высокой эффективности процессов, они должны быть настроены. Эта настройка должна быть оптимальной, т.е. в каком-то смысле наилучшей.

В качестве критерия оптимальности могут быть выбраны разные показатели. За критерии качества регулирования АСР в теплоэнергетике приняты следующие:

• динамическая ошибка должна быть меньше заданной для данной АСР в определенном режиме;

• квадратичная интегральная оценка переходного процесса должна быть минимальной;

• степень затухания переходного процесса должна быть не менее заданной.

Настоящая работа посвящена принципам построения отечественных аналоговых регуляторов, реализации с помощью этих регуляторов типовых структур АСР, методам расчета параметров статической и динамической настройки аналоговых регуляторов, обеспечивающим необходимое качество регулирования. В работе приведены примеры расчета настроек регуляторов для реальных теплосиловых установок.

В основу работы положены лекции, читаемые студентам специальности «Автоматизация теплоэнергетических процессов» (220301) на факультете энергетики НГТУ, и 40-летний опыт работы автора по пуску и наладке тепловых электростанций в Сибирском отделении ОРГРЭС – Сибтехэнерго.

Автор выражает благодарность студентам группы АТЭ-11 и особенно А.Ю. Рейценштейн из группы АТЭ-21 за подготовку работы к изданию.

Автор заранее благодарит за все замечания и предложения и надеется, что работа окажется полезной не только студентам, но и инженерам, специализирующимся в области проектирования, наладки и эксплуатации автоматических систем регулирования теплоэнергетических процессов.

1. ОБЩИЕ ЭТАПЫ НАЛАДКИ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ Процесс наладочных работ по вводу автоматических систем регулирования независимо от автоматизируемого технологического цикла, установки вводимой АСР может быть разделен на несколько этапов.

Одним из важнейших этапов этого процесса является анализ проекта АСР, который проводится представителями наладочной организации по материалам проекта. Анализу подвергаются как стратегические цели создания АСР (принципиальная работоспособность, возможность реализации структуры АСР на выбранных технических средствах), так и тактические (отсутствие ошибок в соединениях, выбор датчиков и т.д.). Анализ проводится на базе опыта наладочной организации, «ноухау» специалистов. Чем грамотнее проведен анализ проекта, тем быстрее будет введена АСР, тем большей будет эффективность ее функционирования.



На рис. 1.1 приведен алгоритм наладки АСР. Анализ проекта составляет содержание предварительного этапа. Второй этап ввода АСР назван подготовительным, он содержит операции по проверке элементов АСР:

• регулирующего и вспомогательных устройств;

• заборных устройств, импульсных линий;

• регистрирующего устройства (если предстоит определение динамических характеристик объекта регулирования).

В ходе этапа определяются характеристики первичных измерительных преобразователей (датчиков), регулирующих органов, продуваются импульсные линии, проверяется функционирование схемы дистанционного управления регулирующим органом, работа блокировок и ввод сигналов из схемы технологических защит и правильность монтажа схемы автоматического воздействия на регулирующий орган.

Если неизвестны динамические характеристики объекта регулирования, принимается решение о необходимости определения динамических характеристик объекта.

Алгоритм наладки АСР Цели и задачи АСР, требования, возмущения, режимы работы Предварительный этап Начало Проверка регулирующего устройства Проверка работоспособности Лабораторная проверка датчиков Определение характеристик датчиков Проверка функционирования ИМ Проверка исполнительных механизмов и элекротормоза Определение характеристик Геометрия проходного сечения, регулирующих органов расчет пропускной способности Проверка заборных устройств, Правильность монтажа, проверка продувка и опрессовка работоспособности соединительных импульсных линий Проверка и наладка схем дистанционного управления, Наладка концевых выключателей блокировок автоматической системы регулирования Наладка путевых выключателей, Проверка схемы автоматического фазировка воздействия регулятора регулирования Только для новых, вновь Определение динамических вводимых АСР характеристик объекта регулирования Организация регистрации параметров АСР при наладке и испытаниях Рис. 1.1 (см. также с. 8) Подготовительные операции Расчет параметров статической настройки регулирующих устройств Расчет параметров динамической настройки регулирующих устройств Реализация параметров настройки регулирующих устройств Стабилизация режима, балансировка АСР Коррекция органов Оценка работы АСР настройки Включение АСР в режим «Авт» при отсутствии возмущений Выбор величины и нанесение fраб, возмущения Расчет новых ОПН Фиксация переходного процесса Отключение АСР Определение необходимости дин дин.зад Оценка вида и показателей коррекции переходного процесса 2dt - min ОПН зад Нет Результат достигнут Да Проверка работоспособности АСР в других режимах и при других возмущениях Испытания АСР Конец Рис. 1.1. (окончание) Оптимизация АСР После обработки результатов испытания (кривых разгона объекта регулирования), с использованием данных предварительной проверки датчиков, регулирующего устройства, исполнительного механизма и регулирующего органа, проводятся расчеты параметров статической и динамической настройки регулирующего устройства (регулятора, контроллера). По данным расчета и проверки регулирующего устройства выполняется реализация параметров настройки (установка нужных величин настроечных параметров). После этого проводятся опыты пробного включения АСР в работу в автоматическом режиме. Эта операция выполняется в режиме работы основной технологической установки без каких-либо возмущений. Затем проводится проверка отработки небольших возмущений (чаще всего со стороны регулирующего органа): в состоянии баланса АСР она выводится в режим ручного управления, дистанционно перемещается регулирующий орган на выбранную величину (обычно 5...10 % по указателю положения), АСР переводится в режим автоматического управления, фиксируется (записывается) с помощью системы регистрации переходный процесс. Полученная запись переходного процесса обрабатывается с целью получения показателей этого процесса:

• динамической ошибки 1;

• площади под кривой переходного процесса (квадратичной инте гральной оценки) 2dt ;

1 -• степени колебательности переходного процесса =.

Полученные результаты сравниваются с требованиями, предъявляемыми технологическим процессом. Описанные выше операции составляют содержание этапа оптимизации АСР. При неудовлетворительных результатах отработки возмущений анализируются причины, и процесс повторяется до получения желаемого результата.

После получения нужного результата при этом возмущении проверяется отработка АСР других возмущений (в частности, возмущения задатчиком).

Заключительным этапом работы по вводу АСР являются приемосдаточные испытания с участием заказчика.

В алгоритме не показаны работы по оформлению эксплуатационной документации (инструкции по эксплуатации, исполнительные принципиальные схемы, монтажные схемы и акт приемки-сдачи). Алгоритм может несколько изменяться, отдельные работы могут быть исключены.

В настоящем пособии рассмотрены вопросы расчета статических параметров настройки, реализации, проверки их на конкретных видах аналоговой аппаратуры АСР. Приведены примеры расчета и реализации параметров динамической настройки и их коррекции.





2. СТАТИЧЕСКАЯ НАСТРОЙКА РЕГУЛИРУЮЩИХ УСТРОЙСТВ Под статической настройкой АСР принято понимать следующие операции:

• настройку измерительных цепей используемых в АСР параметров технологического процесса;

• обеспечение статической точности регулирования;

• отстройку (ликвидацию) пульсаций сигналов;

• определение соотношения сигналов;

• настройку диапазона задатчика.

Все перечисленные операции не связаны с динамикой технологического процесса, кроме операций ликвидации пульсации сигналов измеряемых параметров, используемых в АСР. Эта операция отнесена к статической настройке АСР скорее условно, она может быть выделена в отдельный пункт подготовки АСР к включению. Следует отметить, что использование тех или иных средств ликвидации пульсации сигналов сказывается на динамических характеристиках совокупности «объект регулирования–первичный измерительный преобразователь», сигнал которого приведен ко входу регулирующего устройства (узлу сравнения сигналов, используемых в данном регулирующем устройстве). Рассмотрим методы подавления пульсаций сигналов.

2.1. ЛИКВИДАЦИЯ ПУЛЬСАЦИЙ СИГНАЛОВ Природа пульсаций сигналов параметров технологических процессов котло- и турбогенераторов может быть объяснена турбулентностью потоков рабочих сред, нестационарностью режимов на границе раздела рабочих сред, сложением колебаний потоков от вентиляторов (дутьевых, дымососов, мельниц-вентиляторов). Пульсация характеризует колебания параметра с некоторой амплитудой А и частотой (периодом Т) около среднего значения. Значения А и можно выявить, наблюдая по показаниям контрольно-измерительных приборов или самопишущих регистраторов.

Стремление ограничить пульсации связано с использованием электрического исполнительного механизма постоянной скорости.

Электрический двигатель, используемый в исполнительном механизме, имеет определенную допустимую частоту включения (чаще всего повторность включения ПВ = 40 %, т.е. 40 % времени двигатель работает, а 60 % остывает от нагрева протекавшими токами нагрузки и пусковыми). Этим объясняется ограничение числа включений электродвигателя 6 раз в минуту в стационарных режимах (изменение нагрузки менее 2...3 %) работы оборудования.

Пульсация сигналов отдельных параметров имеет различные амплитуду и период. Например, на котлоагрегате ТП-82 при измерении первичными измерительными преобразователями индукционного типа расходов пара, воды и уровня в барабане котла по вольтметру переменного тока получены следующие результаты: по расходу пара – амплитуда 7...10 мВ и период 3,5...4 с; по расходу воды – амплитуда 10...12 мВ и период 1,5...2 с; по уровню – амплитуда 12...15 мВ и период 2...3 с. Измерения проведены в стационарном режиме.

Достаточно часто пульсации сигналов превышают сигналы изменения параметров, что создает значительные трудности при автоматизации поддержания параметров технологического процесса стабильными.

На котле производительностью 560 т/ч при сжигании газа пульсация факела составляла 60...120 Гц; при сжигании мазута – 80...100 Гц;

битуминозного угля – 20...60 Гц; бурого – 1...3 Гц.

Приведенные примеры показывают важность разработки методов подавления или уменьшения пульсаций.

Одним из простейших способов подавления пульсаций сигналов является электрический фильтр низких частот, состоящий из RC-цепи, где R представлено в виде переменного сопротивления (рис. 2.1).

Рис. 2.Такой фильтр использовался в серийной аппаратуре ЭР-54, РПИК, РПИБ-62, Р25 («Контур-1»), он предполагал фильтрацию пульсаций параметров после узла суммирования и, следовательно, подавлял пульсации суммы всех сигналов, исходя из худшего по амплитуде пульсации сигнала, ухудшая динамические характеристики сигналов. Демпфер в несколько раз может ослабить их.

Передаточная функция демпфера:

Wд(s) = 1/(Тдs + 1), где Тд = 1,32д ± 0,04; д – положение ручки потенциометра «Демпфер», max = 10 дел.

д При известных амплитуде А и частоте пульсации, задаваясь желаемым уровнем снижения амплитуды пульсаций N (раз), положение ручки «Демпфер» определяют из выражения:

д = (N2 – 1)1/2/1,32.

Время демпфирования может быть определено и другим способом:

демпфер может ослабить пульсации с периодом Т в несколько раз:

Т = (1 + (2Тдемп /Т)2)1/2 2Тдемп/Т.

Если задана допустимая зона нечувствительности по параметру, то время демпфера:

Тдемп 0,5ТА/, где А, Т – параметры пульсаций; – нечувствительность по пара- метру.

Размерность А и в единицах регулируемой величины.

Дальнейшая реализация Тдемп зависит от параметров RC-цепи, потенциометр по R обычно имеет 10 дел.

max Rд – переменное сопротивление в аналоговой аппаратуре в делениях:

max д = 10Тдемп [c]/ Rд С [мкФ].

Положение ручки потенциометра «Демпфер» в аппаратуре аналоговых регуляторов МЗТА имеет максимальное значение:

Тдемп = 3,3 [МОм]4,0[мкФ] = 13,2 с.

Однако в аппаратуре ЭР, РПИ усиление в электронном блоке производилось с помощью двойного триода на лампе 6Ж4П, входное сопротивление относительно сетки 1 МОм, и в случае использования демпфера с д > 5 дел входной сигнал начинал теряться, что потребовало гашения комбинированным способом. Для этой цели используют совместно демпфер и зону нечувствительности.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.