Временная характеристика по уровню котельного агрегата при возмущении расходом питательной воды. Расчет компенсатора по каналу возмущения

Рис.15. Временная характеристика по уровню котельного агрегата при возмущении расходом питательной воды.

Так как измерительный блок в динамическом отношении является усилительным звеном, то t*₀б = t₀б = 25 сек.

Получаем:

W_ОБ = 0,0266(е ^{– 25*t})/(37,6*р + 1);

W_ОБ1 = (е ^{– 4*t})/(7*р + 1)*1,72_.

3.1. Локальная САР.

В качестве локальной САР возьмём внешний инерционный контур регулирования уровня (рис.13).

Расчёт ПИ-регулятора для такой системы произведем, используя математический пакет MathCAD.

Рис.16. Расчёт ПИ-регулятора для локальной САР.

Таким образом передаточная функция ПИ – регулятора имеет вид:

W_p(p) = 0,9 + 0,53/p

3.2. Каскадная САР.

Расчёт регуляторов для каскадной системы производится по двум контурам: основному и вспомогательному.

3.2.1. Расчёт настроек основного регулятора.

Для расчёта основного ПИ – регулятора воспользуемся методом итераций, для чего приведём каскадную систему на рис.13 к одноконтурной системе (рис.17).

WР(р)

WЭ(р)

                     х_р                                                     y

Рис. 17. Эквивалентная одноконтурная САР для расчёта настроек основного регулятора.

W^Э(p) = W_p1(p) * W(p)/(1+W₁(p) * W_p1(p))

На первом этапе примем допущение, что:

1/½W_p1(jw)½<<½W₁(jw)½;

получим:

W^Э(p) = W(p)/(1/ W_p1(p) +W₁(p))@W(p)/W₁(p).

Подставляя передаточные функции объекта, полученные ранее, имеем:

W^Э(p) = [(0,19 * p + 0,0266) * e ^-21*p] / [64,7 * p + 1,72]

Расчёт ПИ-регулятора для такой системы приведён на рис.18.

Рис.18. Расчёт основного ПИ-регулятора для каскадной САР.

Таким образом передаточная функция ПИ – регулятора имеет вид:

W_p(p) = 1,8 + 1,13/p

3.2.2. Расчёт настроек вспомогательного регулятора.

Для расчёта вспомогательного П – регулятора преобразуем систему (рис.13) к виду, показанному на рис.19.

WР1(р)

W1Э(р)

                     х_р1                                                     y₁ - х_р

Рис. 19. Эквивалентная одноконтурная САР для расчёта настроек вспомогательного регулятора.

W1^Э(p) = [W(p) * W_p(p)] - W₁(p)

Подставляя полученные ранее значения передаточных функций, имеем:

Расчёт П-регулятора для такой системы приведён на рис.20.

Рис.20. Расчёт вспомогательного П-регулятора для каскадной САР.

Таким образом передаточная функция П – регулятора имеет вид:

W_p1(p) = 0,18

3.3. Расчёт компенсатора по каналу возмущения.

Существенное воздействие на уровень воды в барабане оказывает расход пара из котла.

Отклонение уровня, вызванное увеличением расхода пара из котла, сопровождается явлением набухания. Сущность набухания состоит в том, что при повышении расхода пара уровень воды в барабане повышается из-за увеличения объема пароводяной смеси под зеркалом испарения.

В первый момент после увеличения расхода пара уровень в барабане котла резко возрастает, но по прошествии времени Т понижается до исходного значения и продолжает изменяться в том же направлении.

Возмущающее воздействие описывается усилительным звеном с передаточной функцией W = k_D = 1,72.

Для системы (рис.21) требуется рассчитать компенсатор:

Передаточная функция компенсатора:

W_k(p) = W_D(p)/ W_p(p);

W_k(p) = 1,72/ [1,8+(1,13/p)] = 1,72 * p/ (1,8 * p+1,13)