П.5 Расчет САР давления пара

Структурная схема одноконтурной САР давления пара представлена на рисунке 4.

Рисунок 4 – Структурная схема системы регулирования давления пара:

p – давление – выходная регулируемая величина;

p_з – заданное значение давления; p_и – измеренное значение давления;

е – ошибка регулирования; m₂ – степень открытия клапана на линии подачи топлива

Помимо собственно объекта регулирования в систему регулирования входят чувствительный элемент ­– датчик (Д), исполнительный механизм с регулирующим органом (ИМ) и регулятор (R). Поэтому в математическое описание САР входят уравнения, описывающие характеристики датчика, исполнительного механизма и регулятора.

Динамическая характеристика датчика и исполнительного механизма представляются в виде дифференциальных уравнений:

где T_д – постоянные времени датчика давления и исполнительного механизма, с; p_и – измеряемое давление, Па;  – реальная степень открытия вентиля на линии подачи топлива.

Постоянные времени используемого датчика давления Т_д = 0,5 мин, а исполнительного механизма Т_им = 1 мин.

Расчет одноконтурной САР заключается в определении настроечных параметров функции R (p). В практике автоматизации промышленных объектов широкое распространение получили ПИ-регуляторы.

Для регулирования давления в котлоагрегате уравнение ПИ-регулятора имеет вид:

где K_р , T_и – параметры настройки регулятора; е – ошибка регулирования.

Ошибка регулирования определяется как разница между заданным значением и текущим значением измеренного давления в котлоагрегате:

       e = p_з − p_и .

При заданном законе регулирования расчет одноконтурной САР сводится к определению оптимальных (с точки зрения какого-либо критерия качества) настроечных параметров регулятора с учетом выполнения ограничения на запас устойчивости системы.

Наиболее часто в качестве критерия качества используется интегральный квадратичный критерий при ограничении на степень затухания:

где τ_кон – время регулирования.

Таким образом, математическая модель одноконтурной системы регулирования давления пара в котлоагрегате имеет вид:

На рисунках 5, 6 приведены графики переходных процессов в одноконтурной САР при оптимальных настройках. При этом задание регулятору давления пара в парогенераторе изменялось с 8,995∙10⁵ Па до 9,995∙10⁵ Па. По каналу возмущения – давление пара в линии потребления изменялось с 4,905∙10⁵ Па до 6,867∙10⁵ Па.

Рисунок 5 – Переходной процесс в САР при изменении задания

Рисунок 6 – Переходной процесс в САР при действии возмущения