Системы автоматического регулирования. Исследование методов регулирования тепловой энергии на горячее водоснабжение и отопление, страница 3

3. Закон пропорционально - интегрального регулирования

(ПИ-регуляторы). В этом случае перемещение регулирующего органа производится по сумме воздействий, пропорциональных отклонению регулируемой величины от заданного значения и интегралу по времени от этого отклонения:

                                                                  ⎛        1            ⎞

                                             Х_р =−К_р⎜_⎜⎝Δ +y _Tи ∫Δydt⎟_⎟⎠                              ( 3 )

Здесь:  Т_и – постоянная времени, характеризующая степень воздействия интегральной составляющей; обычно эту постоянную называют временем изодрома ПИ – регулятора.

Таким образом, пропорционально-интегральный регулятор совмещает в себе свойства статического (П-) регулятора, благодаря чему достигается быстродействие и обеспечиваются устойчивость регулирования, а также свойства астатического (И-) регулятора, что позволяет исключить статическую ошибку (неравномерность) регулирования. Благодаря этим свойствам ПИ-регуляторы находят самое широкое применение при автоматизации большинства промышленных объектов.

ПИ-регуляторы выполняются по схеме с обратной связью. Однако связь эта делается не жесткой, как у П-регулятора, а упругой (исчезающей). Механизм упругой обратной связи носит название изодрома, а сам регулятор называется в этом случае изодромным.

4. Закон пропорционально – интегрально - дифференциального регулирования  ( ПИД - регуляторы). У этих регуляторов перемещение регулирующего органа пропорционально трем величинам: отклонению регулируемого параметра от заданного значения, интегралу и скорости изменения этого отклонения. Эта закономерность выражается уравнением:

                                                   ⎛        1                     d yΔ ⎞

                               Х_р =−К_р⎜_⎜⎝Δ +y _Tи ∫Δydt +Т_{пр dt} ⎟_⎟⎠   ( 4 )

Постоянная времени  Т_пр  носит название  “времени предварения” и характеризует степень участия производной d∆y/dt в законе регулирования. При Т_пр = 0 регулятор выполняет закон ПИ – регулирования.

В настоящий момент, для экономии энергоресурсов, при теплоснабжении жилых зданий широко применяются автоматические регуляторы ( обычно ПИрегуляторы ) работающие по принципу “автоматического регулирования по отклонению”. Блок схема такого регулятора показана на рис. 1. Схема теплоснабжения жилого здания показана на рис. 4.  Из схемы видно, что тепловая энергия, подающаяся из тепловых сетей, расходуется на две части:

• Отопление жилого здания.

Рис. 4 Схема теплоснабжения жилого здания. 

       Т₁ – подающий трубопровод тепловых сетей;  Т₂ – обратный трубопровод тепловых сетей;

 Тс – термометр сопротивления, контролирующий температуру горячей воды на выходе из теплообменника;

 РТ-2  - автоматический регулятор ГВС;

 М – исполнительный механизм автоматического регулятора РТ-2

Количество тепловой энергии, необходимой для отопления жилого здания, зависит от технических характеристик жилого здания (его геометрических размеров и качества теплоизоляции стен здания и т.д.) и от температуры окружающего воздуха. Потребление тепловой энергии, идущей на отопление жилого здания, резко не меняется и регулируется теплоснабжающей организацией путем изменения температуры в падающем трубопроводе Т₁. Более актуальна задача регулирования тепловой энергии идущей на подогрев горячей воды ( ГВС ). 

Потребление тепловой энергии на ГВС практически не зависит от времени года. Зависит, во словном, от человеческих факторов и резко меняется в течение суток ( от максимального в утренние и вечерние часы и практически полного прекращения потребления ночью). Количество тепловой энергии, идущей на ГВС для жилого здания, составляет в среднем 80% от тепловой энергии идущей на отопление и в некоторых случаях может превышать его.