ГЛАВА 3
РАЗРАБОТКА
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
3.1.Математическое описание объекта управления
Статические свойства пароперегревателя.
Зависимость температуры пара tпе в установившихся режимах от нагрузки парогенератора D называется статической характеристикой пароперегревателя. Статическую характеристику пароперегревателя строят по результатам теплового расчета, выполненного для ряда нагрузок пароперегревателя.
Статические характеристики пароперегревателя представлены на рис. 3.1, 3.2.
Динамические свойства пароперегревателя.
Динамической характеристикой пароперегревателя называется зависимость температуры пара от времени после нанесения возмущения. Различают три вида возмущений пароперегревателя:
1) изменение расхода пара через пароперегреватель;
2) изменение температуры пара на входе в пароперегреватель;
3) изменение температуры или количества продуктов сгорания, омывающих пароперегреватель (изменение тепловосприятия).
Динамические свойства пароперегревателя определяются размерами его поверхностей нагрева, режимом работы и видом возмущения. Особенностью динамических характеристик является наличие запаздывания изменения температуры пара на выходе из пароперегревателя после нанесения возмущения на входе. Величина запаздывания и постоянная времени тем больше, чем толще стенки и длина змеевиков пароперегревателя. Динамическим характеристикам при возмущении изменение температуры пара на входе в пароперегреватель свойственна значительная инерционность. При возмущении изменением тепловосприятия или расхода пара динамические характеристики менее инерционны.
На рис. 3.3, 3.4, 3.5 приведены разгонные характеристики, снятые опытным путем на паровом котле ТГМ-84/Б при возмущении изменением расхода пара. Во время опыта были зафиксированы значения температуры перегретого пара на входе в пароперегреватель и на выходе из него. Для записи кривых разгона котел переводят на ручное питание. Установив температуру перегретого пара в номинальное значение 510°С, наносят возмущение расходом пара. Во время опыта записывают температуру перегретого пара. По результатам опыта строятся графики. Разгонная характеристика рис. 3.3, получена путем регистрации выходного напряжения скоростной термопары после пароохладителя, значения которой занесены в табл. 3.1. Разгонная характеристика рис. 3.4 получена путем регистрации изменения выходного напряжения основной термопары после регулируемой ступени пароперегревателя, значения которой занесены в табл. 3.2. Разгонная характеристика рис. 3.5 получена путем регистрации значений расхода перегретого пара, на входе в пароперегреватель, которые занесены в табл. 3.3.
|
|
|
Как видно из графиков разгонные кривые представляют собой апериодическое звено второго порядка. Для уменьшения порядка произведем аппроксимацию разгонных кривых методом моментов переходной функции, по программе IDEN.
1. АППРОКСИМАЦИЯ РАЗГОННОЙ КРИВОЙ
МЕТОДОМ МОМЕНТОВ ПЕРЕХОДНОЙ ФУНКЦИИ
ПАРАМЕТРЫ ВХОДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ:
Значение входного воздействия до эксперимента = 4.000
Значение входного воздействия после эксперимента = 1.000
ПАРАМЕТРЫ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ОБЪЕКТА:
Среднее значение выходного сигнала до опыта = 00.000
Установ. среднее значение выходного сигнала после опыта = 10.000
Шаг дискретности по времени = 5.000
Число точек кривой разгона = 15
КРИВАЯ РАЗГОНА
Таблица 3.1
|
№ |
t, c |
∆T, °C |
|
1 |
0 |
0 |
|
2 |
5 |
0 |
|
3 |
10 |
0,4 |
|
4 |
15 |
1,05 |
|
5 |
20 |
2 |
|
6 |
25 |
2,8 |
|
7 |
30 |
3,2 |
|
8 |
35 |
4,5 |
|
9 |
40 |
5,2 |
|
10 |
45 |
6,4 |
|
11 |
50 |
7,3 |
|
12 |
55 |
8,2 |
|
13 |
60 |
9,2 |
|
14 |
65 |
9,7 |
|
15 |
70 |
10 |
Рис. 3.6. Нормированные переходные функции объекта,
оптимальной и выборочной модели
В Ы Б О Р О Ч Н А Я МОДЕЛЬ
 |
ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА:
Коэффициент передачи K = -3.333 ˚С/ т/ч
Запаздывание τ = 18.547 с
НОРМИРОВАННЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ФУНКЦИИ ОБЪЕКТА И МОДЕЛИ
Время Объект Модель
0.000 0.000 0.000
5.000 0.000 0.000
10.000 0.040 0.000
15.000 0.105 0.000
20.000 0.200 0.074
25.000 0.280 0.288
30.000 0.320 0.453
35.000 0.450 0.580
40.000 0.520 0.677
45.000 0.640 0.752
50.000 0.730 0.809
55.000 0.820 0.853
60.000 0.920 0.887
65.000 0.970 0.913
70.000 1.000 0.933
ДИСПЕРСИЯ АДЕКВАТНОСТИ ДАННОЙ МОДЕЛИ = 0.008311
**********************************************************************
2. АППРОКСИМАЦИЯ РАЗГОННОЙ КРИВОЙ
МЕТОДОМ МОМЕНТОВ ПЕРЕХОДНОЙ ФУНКЦИИ
ПАРАМЕТРЫ ВХОДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ:
Значение входного воздействия до эксперимента = 0.000
Значение выходного воздействия после эксперимента = 10.000
ПАРАМЕТРЫ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ОБЪЕКТА:
Среднее значение выходного сигнала до опыта = 00.000
Установ. среднее значение выходного сигнала после опыта = 15.000
Шаг дискретности времени = 10.000
Число точек кривой разгона = 22
КРИВАЯ РАЗГОНА
Таблица 3.2
|
№ |
t, c |
∆T, °C |
|
1 |
0 |
0 |
|
2 |
10 |
0 |
|
3 |
20 |
0 |
|
4 |
30 |
0,45 |
|
5 |
40 |
1 |
|
6 |
50 |
1,55 |
|
7 |
60 |
2,4 |
|
8 |
70 |
3,05 |
|
9 |
80 |
4,3 |
|
10 |
90 |
5,16 |
|
11 |
100 |
6 |
|
12 |
110 |
6,85 |
|
13 |
120 |
7,74 |
|
14 |
130 |
8,6 |
|
15 |
140 |
9,5 |
|
16 |
150 |
10,3 |
|
17 |
160 |
11,4 |
|
18 |
170 |
12,05 |
|
19 |
180 |
13,1 |
|
20 |
190 |
13,8 |
|
21 |
200 |
14,7 |
|
22 |
210 |
15 |
Рис. 3.7. Нормированные переходные функции объекта,
оптимальной и выборочной модели
|
ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА:
Коэффициент передачи K = 1.500
Постоянная времени T = 52.108 с
Запаздывание τ = 64.960 с
НОРМИРОВАННЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ФУНКЦИИ ОБЪЕКТА И МОДЕЛИ
Время Объект Модель
0.000 0.000 0.000
10.000 0.000 0.000
20.000 0.000 0.000
30.000 0.030 0.000
40.000 0.067 0.000
50.000 0.103 0.000
60.000 0.160 0.000
70.000 0.203 0.092
80.000 0.287 0.251
90.000 0.344 0.382
100.000 0.400 0.490
110.000 0.457 0.579
120.000 0.516 0.652
130.000 0.573 0.713
140.000 0.633 0.763
150.000 0.687 0.804
160.000 0.760 0.839
170.000 0.803 0.867
180.000 0.873 0.890
190.000 0.920 0.909
200.000 0.980 0.925
210.000 1.000 0.938
ДИСПЕРСИЯ АДЕКВАТНОСТИ ДАННОЙ МОДЕЛИ = 0.007895
**********************************************************************
3. АППРОКСИМАЦИЯ РАЗГОННОЙ КРИВОЙ
МЕТОДОМ МОМЕНТОВ ПЕРЕХОДНОЙ ФУНКЦИИ
ПАРАМЕТРЫ ВХОДНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ:
Значение входного воздействия до эксперимента = 15.000
Значение выходного воздействия после эксперимента = 0.000
ПАРАМЕТРЫ ВЫХОДНОГО СИГНАЛА ОБЪЕКТА:
Среднее значение выходного сигнала до опыта = 00.000
Установ. среднее значение выходного сигнала после опыта = 30.000
Шаг дискретности времени = 45.000
Число точек кривой разгона = 14
КРИВАЯ РАЗГОНА
Таблица 3.3
|
№ |
t, c |
∆T, °C |
|
1 |
0 |
15 |
|
2 |
45 |
14,99 |
|
3 |
90 |
14,89 |
|
4 |
135 |
13,5 |
|
5 |
180 |
12 |
|
6 |
225 |
10,48 |
|
7 |
270 |
8,98 |
|
8 |
315 |
7,3 |
|
9 |
360 |
5,75 |
|
10 |
405 |
4,03 |
|
11 |
450 |
2,74 |
|
12 |
495 |
1,24 |
|
13 |
540 |
0,42 |
|
14 |
585 |
0 |
Рис. 3.8. Нормированные переходные функции объекта,
оптимальной и выборочной модели
В Ы Б О Р О Ч Н А Я МОДЕЛЬ
Передаточная функция аппроксимирующей модели
ПАРАМЕТРЫ МОДЕЛИ ОБЪЕКТА:
Коэффициент передачи K = -0.5 ˚С/ т/ч
Постоянная времени T = 157.722 с
Запаздывание τ = 153.991 с
НОРМИРОВАННЫЕ ПЕРЕХОДНЫЕ ФУНКЦИИ ОБЪЕКТА И МОДЕЛИ
Время Объект Модель
0.000 -0.000 0.000
45.000 -0.000 0.000
90.000 0.007 0.000
135.000 0.100 0.000
180.000 0.200 0.152
225.000 0.301 0.363
270.000 0.401 0.521
315.000 0.513 0.640
360.000 0.617 0.729
405.000 0.731 0.796
450.000 0.817 0.847
495.000 0.917 0.885
540.000 0.972 0.913
585.000 1.000 0.935
ДИСПЕРСИЯ АДЕКВАТНОСТИ ДАННОЙ МОДЕЛИ = 0.005599
**********************************************************************
На пароперегреватель как на объект регулирования оказывают влияние при работе котлоагрегата различные возмущающие и управляющие воздействия рис. 3.9. Возмущающими воздействиями являются изменение температуры входящего пара, изменение интенсивности обогрева пароперегревателя и изменение расхода пара через него.
 |
Рис. 3.9. Структурная схема объекта управления
Возмущающие воздействия:
Тпв – температура питательной воды
Fпвх.пп – расход пара на входе в пароперегреватель
Тохл.в – температура охлаждающей воды
Тдгвх.пп – температура дымовых газов на входе пароперегревателя
Fдгвх.пп – расход дымовых газов на входе пароперегревателя
Управляющее воздействие:
Fохл.в – расход охлаждающей воды
3.2. Анализ возмущающих и управляющих воздействий
Влияние возмущающих и управляющих воздействия, на пароперегреватель как на объект регулирования, представлено на рис. 3.9.
Влияние нагрузки Fпвх.пп на конечную температуру пара определяется тем, какую часть тепла пар получает путем радиации и какую – с помощью конвекции.
Суммарное количество воспринимаемого тепла определяется температурой факела, которая сравнительно мало зависит от паропроизводительности котла. При малой нагрузке получаемое тепло распределяется в меньшем количестве пара. Вследствие этого при малой нагрузке каждый килограмм пара получает
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
