Построение экспериментальной кривой разгона парогенератора ТП-87 по давлению перегретого пара, при возмущении расходом газообразного топлива

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ТЕПЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ КУРСОВАЯ РАБОТА По предмету: «Динамика и регулирование»        Факультет: ЗО ФЭН        Группа:  ЭТз-21у            Выполнил: студент А.В.Титов        Проверил: доцент, к.т.н. В.В. Пак        Отметка о защите: НОВОСИБИРСК  2006

Задание

 Построить экспериментальную кривую разгона парогенератора ТП-87 по давлению перегретого пара Р, кгс/см², при возмущении расходом газообразного топлива 

 м³/с.

t,мин	0	1	2	3	4	5	7	10	15	20	25
Р, кгс/см2	0	0,1	0,7	1,3	3	3,7	4,8	5,5	6,4	6,8	7

Определить постоянную времени Т, время условного запаздывания t, коэффициент передачи системы K_S = у_уст / х_вх, отношение t / Т, скорость разгона .

Написать дифференциальное уравнение объекта без запаздывания, t=0

Решение.

1.По заданным значениям изменения давления по времени строим экспериментальную кривую разгона парогенератора ТП-87 по давлению перегретого пара при возмущении расходом топлива. Проводим касательную к кривой и находим значения: T, t, b.

Постоянная времени Т = 5,3 мин.= 318 сек.,

соответствует отрезку на линии установившегося значения выходной величины,отсекаемому касательной к кривой разгона в наиболее крутом участке кривой.

Время условного запаздывания t=1,7 мин.=102 сек.,

соответствует отрезку на оси времени, отсекаемому касательной к кривой разгона.

b = 2,25 кгс/см²

Находим скорость разгона e - угловой коэффициент наклона касательной к кривой разгона в наиболее крутой части, снятой при единичном  входном воздействии.

 

Степень самовыравнивания:

Коэффициент передачи системы - отношение установившегося значения к значению ступенчатого возмущения.

Отношение t / Т = 1,7/5,3 = 0,32

2. Написать дифференциальное уравнение объекта без запаздывания, t=0.

Без запаздывания характеристика объекта описывается дифференциальным уравнением инерционного звена первого порядка.

Решением уравнения будет экспонента вида

гдеР₁-корень характеристического уравнения

 ;       Р₁= - 

y(t)=,

Т - постоянная времени ()

К – коэффициент усиления ()

х_вх – величина входного параметра

y – величина выходного параметра

тогда

3.Передаточная функция для этого апериодического звена без запаздывания (при t=0) будет иметь вид:

При ,с запаздыванием:

 

 

4. Исходя из полученных характеристик объекта для апериадического звена с запаздыванием(К_S,t,Т) найти оптимальное значение настроечных параметров П- регулятора и ПИ-регулятора, приближенным методом ВТИ, используя формулы приведенные в таблице3, для степени затухания y=0,75 и степени колебательности m=0,221.

Учитывая приведенные условия по запасу устойчивости (y=0,75 и m=0,221) можно сделать вывод, что система является устойчивой.

Найдем оптимальные значения настроечных характеристик регуляторов, приближенным методом ВТИ.

Определим отношение

Для П-регулятора:

Коэффициент усиления регулятора:

Время сервомотора:

 сек.

Оптимальное время сервомотора:

 сек.

          Для ПИ-регулятора.

Коэффициент усиления регулятора будет тот же:

Время интегрирования:

 сек.

Время сервомотора:

сек.

Оптимальное время сервомотора:

сек.

Этот метод расчета настройки регулятора является приближенным. Метод позволяет получить лишь предварительные значения настроечных параметров, которые должны уточняться в процессе наладки регулятора.

5. Дать анализ преимуществ ПИ-регулятора над П-регулятором и И-регулятором.

Основное свойство П-регуляторов  заключается в том, что перемещение регулирующего органа у них пропорционально отклонению регулируемой величины от заданного значения. Пропорциональный закон регулирования в П-регуляторах с использованием постороннего источника энергии достигается путем ввода в схему регулятора жесткой обратной связи по положению регулирующего органа или по величине регулирующего воздействия. П-регуляторы этого типа называют регуляторами с жесткой обратной связью (статическими). Увеличение воздействия жесткой обратной связи способствует уменьшению колебательности процесса, но при этом возрастает статическая неравномерность регулирования, то есть увеличивается отклонение регулируемой величины при переходе к новому установившемуся режиму. П-регулятор регулирует с неравномерностью. В этом его недостаток, но устойчивость регулирования обеспечивается и в случае объекта без самовыравнивания.

И-регуляторы формируют регулирующее воздействие на объект пропорционально интегралу по времени при отклонении регулируемой величины от заданного значения. Замкнутая система автоматического регулирования с И-регулятором относится к числу астатических, так как независимо от нагрузки регулируемого объекта установившееся состояние в системе достигается лишь при равенстве нулю рассогласования регулируемой величины от заданного значения. Таким образом значение регулируемой величины при постоянном задании остается неизменным независимо от нагрузки и положения регулирующего органа. При регулировании И-регулятором объекта без самовыравнивания процесс имеет колебательный характер с незатухающими периодическими колебаниями регулируемой величины относительно заданного значения, переходящее в расходящие преиодические колебания (система идет в «разгон»).

ПИ-регулятор совмещает в себе свойства статического (П) и астатического (И) регуляторов. Благодаря этому достигается быстродействие и обеспечивается устойчивость регулирования; исключается статическая ошибка (неравномерность) регулирования). ПИ-регулирование осуществляют путем применения упругой обратной связи в зависимости от  нагрузки. Эти свойства ПИ-регуляторов привели к тому, что они широко применяются при автоматизации различных объектов.