Свойства и особенности систем регулирования – РПК и РУТО

6. Общий Алгоритм настройки двухконтурных  АСР с объектом по уровню

 

Алгоритм  выполнения работ:

 

1. Изучаем проектную  схему АСР, согласовываем требования к АСР, подбираем методический материал по настройке АСР.
2. Выполняем экспериментальные работы на действующем оборудовании
1. Согласовываем знаки (+/-) сигналов АСР (Крп1, Крп2, Кр, Кzd) со знаком объекта (+/-) Хрп2 , Хрп1;
2. Снимаем расходную характеристику РО (если это возможно), контролируем, настраиваем рычажные сочленения ИМ с РО, контролируем люфт (ИМ-РО).
3. Определяем параметры пульсаций сигнала Хрп2 (Ап %, Тп сек)
4. Экспериментальным способом определяем настройки для  контура  с Жесткой обратной связью (Хрп1 - со статическим объектом): настройки (Крп1* Кр), Ти;
3. Определяем  настройку Кп   для контура  Хрп2, определяем настройки регулятора по формуле Кп = Крп2/Крп1;
4. Для контура Хрп1 обеспечиваем настройками (Крп1, Кр, Ти) максимальное быстродействие регулятора при возмущении РЗД;
5. Для контура Хрп (Хрп2) настройкой  Кп обеспечиваем: Ксз = 1 (для РПК); допустимую неравномерность (для РУТО);
6. По каналу Хнаг, настройкой Кнаг обеспечиваем нулевую неравномерность по уровню, при изменении нагрузки (для РПК).
7. Выставляем все настройки, включаем в работу АСР, уточняем настройки регулятора по результатам отработки возмущений.
8. Составляем  карту настроек и протокол работы АСР.

 

Экспериментальный поиск оптимальных настроек Кр, Ти регулятора проводится при условиях:

• регулирующий орган – с  надлежащими характеристиками;
• знаки действия сигналов (+/-) установлены верно у  настроек Кzd, Крп, Кр.

Выставлены  статические настройки: в надлежащие положения (de, Крп, Кzd, ti, РЗД, Тf, желательно на основе расчета),  система сбалансирована. Балансировка – ручная или статическая;

• выставлены исходные «безопасные» настройки  - Кр, Ти («безопасные» настройки – малое Кр, завышенное Ти). Регулятор включается в работу, наблюдается сигнал  УП или Хрп;
• наносится возмущение РЗД  АСР.  Возмущение должно быть в допустимых пределах, согласованным  с оператором технологом. 
• По результату поведения УП или Хрп -  принимается решение  об изменении настройки (Ти, Кр) в соответствии с рисунком .

  Эти действия по настройке регулятора повторяются несколько раз (например, от 3 до 5, в зависимости от опыта): устанавливаются новые настройки - наносится возмущение РЗД – получаем новый переходной процесс – принимаем решение надо ли менять еще раз настройки, какую и в какую сторону.

 Варианты  переходных процессов ПИ регулятора  при возмущении Заданием

Кривая  1 - идеальный вариант настроек; кривые 3, 5 – практически оптимальные  настройки  Кр и Ти; кривая 2 - Кр мало; кривая 4 – Кр велико; кривая  6 –  Ти велико; кривая 7 -  Ти  мало.

             Примечания:

1. Выставляем из личного опыта «безопасные настройки» (кривая 6 на рисунке 3): малый Кр, завышенное Ти.
2. Если опыта нет, можно опробовать исходные настройки:

• Крп – 0,5;

• Kzd / Крп = 1 (только для процесса  настройки регулятора, при возмущении РЗД);
• Tf – 0 с;
• de – 0,2-0,3 %, в конце настройки увеличить, установить необходимо рабочее значение;
• ti – 0,2-0,3 с;
• Tи, с – 5
• (Кр * Крп)  – 0,2-0,5 с/% (начальное значение зависит от время сервомотора: чем меньше Тс, тем меньше исходное Кр).

 

7. Регулятор питания котла

Рисунок 1

Рисунок 1. Модель объекта регулирования  для РПК (регулятора питания котла)

 

Рисунок 2

Рисунок 2. Переходный процесс при изменении РЗД на 10%. Проверяем знак настройки К3. Наносим возмущение РЗД ∆10%, изменяя его с 50% до60% и обратно.

Шкала времени  2 минуты.

К1= -1, К2 = 0, К3 = 1, Кzd = -1.

 

 

 

Рисунок 3

Рисунок 3. Переходный процесс при  изменении РЗД на 10%. Проверяем знак настройки К2. Наносим возмущение РЗД ∆10%, изменяя его с 50% до60%

Шкала времени  2 минуты.

К1= -1, К2 = 1, К3 = 0, Кzd = -1.

 

Рисунок 4

Рисунок 4. Переходный процесс при  изменении РЗД на 10%. Проверяем знак настройки К2. Наносим возмущение РЗД ∆10%, изменяя его с 60% до50%

Шкала времени  2 минуты.

К1= -1, К2 = 1, К3 = 0, Кzd = -1.

Как видно из двух рисунков, уровень ∆Хрп2 изменился примерно на 10-12%.

(62% - 50% = 12%, 50% - 39% = 11%) 

Рисунок 5

Рисунок 5. Настройка внутреннего контура. Переходный процесс при изменении РЗД на 10%.

Шкала времени 1 минута.

Подбор оптимальных настроек Кр = -0,6 и Ти = 4,1. К1 = К2 = 0, Кzd = -1.

Нанесли возмущение РЗД  с 50% до 60% и  с 60% - 50%. УПаср скачком меняет свое значение на 8-10%.

 

Рисунок 6

Рисунок 6. Настройка внешнего контура. Переходный процесс при изменении  РЗД на 10%. Шкала времени 5 минут. Кр = -0,6 и Ти = 4,0.

Кп = 0,3Тин/Тау = 0,3∙50/9 = 1,67. Выставляем К2 = 1,67, К3 = 1, Кzd = -1,67, К1 = 0.

 

Рисунок 7

Рисунок 7. Настройка внешнего контура. Переходный процесс при изменении  УПнагрузки на 10%. Шкала времени 5 минут. Кр = -0,6 и Ти = 4,0.

Рисунок 8

Рисунок 8. Переходный процесс объекта  с расчетными параметрами при  изменении РЗД на 10%. Шкала времени 3 минуты. Кр = -0,6 и Ти = 4,0.

К1 = -1, К3 = 0.

De = ∆Хрп(неч)∙К2/2 = 1,6∙1,67/2 = 1,33%

Kzd = ∆Хрп(зад)∙К2/100 = 20∙1,67/100 = 0,33

Тf = Тп∙N∙0,2 = 2∙1,26∙0,2 = 0,5 = 1

N = Ап∙К2/2de = 1,26

Br = Хрп2(ном)∙К2 – 50%kzd = 50∙1,67 – 50∙0,33 = 67

 

 

Рисунок 9

Рисунок 9. Переходный процесс объекта  с расчетными параметрами при  изменении УПнагрузки на 10%. Шкала времени 3 минуты. Кр = -0,6 и Ти = 4,0.

 

 

 

 

8. Регулятор уровня турбинного оборудования

Рисунок 10

Рисунок 10. Модель объекта регулирования для РУТО ПВД (регулирующий орган на сливе)

 

Рисунок 11

Рисунок 11. Переходный процесс при изменении РЗД на 10%. Проверяем знак настройки К3. Наносим возмущение РЗД ∆10%, изменяя его с 50% до 60%.

Шкала времени  2 минуты.

К1= 0, К2 = 0, К3 = 1, Кzd = 1.

 

 

Рисунок 12

Рисунок 12. Переходный процесс при  изменении РЗД на 10%. Проверяем знак настройки К2. Наносим возмущение РЗД ∆10%, изменяя его с 50% до 60%

Шкала времени  2 минуты.

К1= 0, К2 = -1, К3 = 0, Кzd = 1.

 

Рисунок 13

Рисунок 13. Настройка внутреннего контура. Переходный процесс при изменении РЗД на 10%.

Шкала времени 2 минуты.

Подбор оптимальных настроек Кр = -0,6 и Ти = 4,0. К1 = К2 = 0, Кzd = 1.

Нанесли возмущение РЗД  с 50% до 60% и  с 60% - 50%.

 

 

Рисунок 14

Рисунок 14. Настройка внешнего контура. Переходный процесс при изменении  РЗД на 10%. Шкала времени 5 минут.

Кп = 100%/∆Хрп(нер)% = 100%/50% = 2. Выставляем К2 = -2, К3 = 1, Кzd = -2, К1 = 0,    Кр = -0,6, Ти = 3,8. Нанесли возмущение РЗД с 50% до 60%.

 

Рисунок 15

Рисунок 15. Настройка внешнего контура. Переходный процесс при изменении  УПнагрузки на 10%. Шкала времени 3 минуты.

Кр = -0,8, Ти = 3,0

 

Рисунок 16

Рисунок 16. Переходный процесс объекта  с расчетными параметрами при  изменении РЗД на 10%. Шкала времени 5 минут. Кр = -0,6, Ти = 4,0, К1 = 0, К3 = 1.

 

De = ∆Хрп(неч)∙К2/2 = 0,33∙2/2 = 0,33%

Kzd = ∆Хрп(зад)∙К2/100 = 20% ∙2/100 = 0,4

Тf = Тп∙N∙0,2 = 2∙6,06∙0,2 = 0,5 = 2,42

N = Ап∙К2/2de = 6,06

Br = Хрп2(ном)∙К2 – 50%kzd = 50∙2 – 50∙0,4 = 80

 

Рисунок 17

Рисунок 17. Переходный процесс объекта  с расчетными параметрами при  изменении УПнагрузки на 10%. Шкала  времени 3 минуты. Кр = -0,6, Ти = 4,0.

 

 

 

9. Литература

 

1. Лекции по курсу «Автоматизация теплоэнергетических процессов», Р.П. Бакуль.
2. Рабочие материалы и документы по тренажеру ST – 301.
3. Тренажер ST – 301.