Научная статья на тему 'УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДіВ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТОЧНОСТі СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ПОДАЧі ПОВіТРЯ У ДОМНИ'

УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДіВ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТОЧНОСТі СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ПОДАЧі ПОВіТРЯ У ДОМНИ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
108
38
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТУРБОКОМПРЕСОРНИЙ АГРЕГАТ / СИСТЕМА АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ / ПОДАЧА ПОВіТРЯ / МЕТРОЛОГіЧНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ / TURBO COMPRESSOR UNIT / AUTOMATIC CONTROL SYSTEM / AIR SUPPLY / METROLOGICAL PROVIDING

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Канюк Г. І., Попов М. А., Близниченко О. М., Андрєєв О. В.

Статтю присвячено вирішенню важливої науково-технічної задачі удосконалення методів забезпечення точності автоматичного регулювання подачі повітря у домни на основі структурно-параметричного синтезу та оптимізації уніфікованих мультиплікативних автоматичних регуляторів, побудованих на основі розв’язання зворотної задачі динаміки турбокомпресора, що включають удосконалену систему метрологічного забезпечення. На підставі досліджень розроблено нормативно-методичний документ (проект стандарту) галузевого рівня

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Канюк Г. І., Попов М. А., Близниченко О. М., Андрєєв О. В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Improving the methods for providing the accuracy of automatic control systems of air supply to a blast furnace

The paper deals with solving important scientific and technological issues of improving the methods and ways of providing the accuracy of automatic control systems of air supply to the blast furnaces based on scientifically valid and identified by experimental results mathematical model of turbo compressor unit. The main research result of ACS of turbo compressor units of air supply to the blast furnace lies in developing an integrated systemic approach and corresponding normative and methodological providing for developing the precision ACS of air supply. Classification of precision automatic control systems of air supply based on their systematization according to the control principles and algorithms was first performed. Mathematical models of turbo compressor units and electrohydraulic control systems, as well as methods of synthesis of precision controls for electro-hydraulic systems, received further development. The practical significance of results is as follows: -new module block diagrams and ratio for determining the optimum parameters of precision air supply controls were proposed; -specific technical solutions for improving the metrological providing of ACS of air supply were proposed; -the proposed technical solutions allow significant (2-3 times) increasing the accuracy of control of air supply to the blast furnaces. The efficiency and practical utility of the proposed solutions is confirmed by the acts of their introducing at PJCS “Alchevsk Iron and Steel Works”, Alchevsk and research and production enterprise LLC “Energetic”, Kharkov

Текст научной работы на тему «УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДіВ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТОЧНОСТі СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ПОДАЧі ПОВіТРЯ У ДОМНИ»

Н СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ >-

-------------------□ □----------------------

Статтю присвячено вирішенню важливої науково-технічної задачі удосконалення методів забезпечення точності автоматичного регулювання подачі повітря у домни на основі структурно-параметричного синтезу та оптимізації уніфікованих мультиплікативних автоматичних регуляторів, побудованих на основі розв’язання зворотної задачі динаміки турбокомпресора, що включають удосконалену систему метрологічного забезпечення. На підставі досліджень розроблено нормативно-методичний документ (проект стандарту) галузевого рівня

Ключові слова: турбокомпресорний агрегат, система автоматичного регулювання, подача повітря, метрологічне забезпечення

□---------------------------------□

Статья посвящена решению важной научнотехнической задачи совершенствования методов обеспечения точности автоматического регулирования подачи воздуха в домны на основе структурно-параметрического синтеза и оптимизации унифицированных мультипликативных автоматических регуляторов, построенных на основе решения обратной задачи динамики турбокомпрессора, включающих усовершенствованную систему метрологического обеспечения. На основании исследований разработан нормативно-методический документ (проект стандарта) отраслевого уровня

Ключевые слова: турбокомпрессорный агрегат, система автоматического регулирования, подача воздуха, метрологическое обеспечение -------------------□ □----------------------

1. Вступ

Металургія є однією з основних галузей сучасної цивілізації і в значній мірі визначає рівень технічного і економічного розвитку країн і промислових регіонів. Одним з найбільш складних і енергоємних видів металургійного виробництва є доменна виплавка чавуну. При цьому, в науково-технічному плані, важливими і актуальними завжди були й залишаються три основні завдання: раціональна організація і максимальна автоматизація технологічного процесу; підвищення якості виплавленого чавуну; зниження витрат енергії і палива на випуск продукції.

Інтенсивність і ефективність процесу доменної плавки і якість чавуну істотно залежать від стабільності кількості повітря, що подається турбокомпресорними агрегатами на колошники доменних печей. Ця стабільність забезпечується електрогідравлічною системою автоматичного регулювання (ЕГСР), яка підтримує постійну задану витрату повітря при зміні тиску над колошником шляхом відповідної зміни частоти обертання турбіни. В існуючих ЕГСР зазвичай використовуються традиційні промислові ПІД - регу-

УДК 627.81:621.175.3

УДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДІВ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ТОЧНОСТІ СИСТЕМ АВТОМАТИЧНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ПОДАЧІ ПОВІТРЯ У

ДОМНИ

Г. І. Канюк

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедрою, декан енергетичного факультету*

М . А. Попов Здобувач* О. М. Близниченко Асистент*

E-mail: art-studio_diana_@ukr.net О. В. Андрєєв

Доцент*

*Кафедра теплоенергетики і енергозбереження Українська інженерно-педагогічна академія вул. Університетська, 16, м. Харків, Україна, 61003

лятори. Такі регулятори мають високу чутливість до зміни параметрів системи і не забезпечують відповідної адаптивного самонастроювання коефіцієнтів регулятора. Існуючі системи автоматичного регулювання подачі повітря у домни не забезпечують точності подачі повітря в необхідних межах (2-3% від номінального значення). Це призводить до зниження інтенсивності і ефективності процесу плавки, збільшення витрати коксу, погіршення якості чавуну. При цьому економічні втрати в масштабах України складають до 1 млрд. грн. на рік. Вирішення проблеми ускладнюється відсутністю системної науково-технічної бази, нормативної документації та ефективного метрологічного забезпечення для створення прецизійних ЕГСР подачі повітря в домни. Відповідно, розробка і наукове обґрунтування цих питань є важливим та актуальним науково-технічним завданням.

2. Мета і завдання досліджень

Мета роботи полягає в поліпшенні техніко-еконо-мічних показників і якості технологічного процесу до-

...........................................................................................................................................................уз

менної виплавки чавуну шляхом удосконалення методів, що забезпечують високі показники статичної та динамічної точності автоматичного регулювання подачі повітря в домни.

З метою підвищення якості електрогідравлічного виконавчого механізму запропоновано удосконалену уніфіковану схему електрогідравлічного виконавчого механізму САР частоти обертання турбоагрегату (рис. 1), що включає прецизійний електрогідравлічний виконавчий механізм на основі сервомотору високого тиску, здатного безпосередньо, без проміжних механізмів, передавати необхідне робоче зусилля на траверсу з регулюючими клапанами, та компактного пропорційного сервоклапану з високою полосою пропускання, що дає можливість забезпечити високу статичну і динамічну точність регулювання і легко інтегрується в мікропроцесорну систему керування.

Jnp$ + |MCT|sign{ф} + к„ф + Ссв (Фк -фт)= КГХ + Кмп(2)

де ю - частота обертання ротора турбокомпресорного агрегату, рад/с; Мкр -обертальний момент на валу компресора Н/м; РН,ТН - значення тиску і температури повітря на вході в компресор, Па, К; Рк, Тк

- параметри повітря на виході на виході з компресора, Па, К; R - газова постійна повітря Дж/кг-К; ZH и ZK - коефіцієнти стисливості повітря; QK - об’ємна подача компресора, м3/с; SH и SK - площі перерізів патрубків на вході і на виході з компресора; Ср - питома теплоємність повітря, Дж/кг-К; ф. та фт - кути повороту ротора турбокомпресора і турбіни, рад; Jnp - приведений момент інерції ротора, кг-м2; Мст и кжт - значення моменту сухого тертя і коефіцієнта рідкого тертя в опорах ротора, Н-м, Н-м/с; Ссв -крутильна жорсткість зв’язку роторів компресора і турбіни, Нм/рад;

Рис. 1. Принципова схема електрогідравлічного виконавчого механізму САР частоти обертання турбоагрегату

Для вирішення завдань аналізу і синтезу прецизійних регуляторів розроблено математичні моделі турбокомпресорного агрегату [1] і виконавчого механізму електрогідравлічної системи регулювання подачі повітря. Математичні моделі відцентрового компресору і парової турбіни представлені рівняннями стискання повітря в компресорі:

P

ю M р =---------к-----г

кр ZKRTKf2 (QKI ю)

P

CpT ln-^-

p н P

QK + 0,5

Рпо - тиск пари на вході в соплову решітку турбіни, Па; Gn - масова витрата пари через турбіну, кг/с.

Математична модель виконавчого механізму ЕГСР представлена передавальною функцією електромеханічного перетворювача сервоклапана

\ ____________Кэмп_______

W»„ (S) =

\2

ТА,,

Uy (S) (T3S + 1)(Tm2S2 + 2^MTM S +1)

, (3)

та динаміки ротора турбокомпрессора

рівняннями динаміки (сервомотора)

гідродвигуна

T

н

3

dx

Огд1 = S^-d_n + СгдуРгдІ + Сгдп(Ргд1 - Ргд2) +

V х Со

dx

0,гд2 = (Sп - Sшт)—Т"1 + СгдуРгд2 + Сгдп(Ргд1 - Ргд2) +

Угді + ¥І_ І dPгдl

20 ^АІАо,дБ

Р-.Град

Vгд2 + Йт І dpl

X Соп

гд2

Т2рХ + 2РТрХ + X = Кр'АР, (5)

п р п ^ пр прппрі* V./

Т2Х + 2Р Т X + X = (КрФ - Кр'р ) + X, (6)

Д Д ^>Д Д Д Д ' рі гД] р2 ґ гд^ н > V /

Т2Х н + 2да н + Х„ = К”ХД,

(7)

і рівнянням витрати пари через регулюючий клапан турбіни:

О = ккл 2(Ркл -Ркл )х

^кл О^ р\ вх ввіх / см •

(8)

У рівняннях (3) - (8):

Огді і Цгд2 - витрати робочої рідини через порожнини гідродвигуна, м3/с; Хп - переміщення поршня, м; Ргді і Ргд2 - тиски в робочих порожнинах, Па; Vгдl, х,д2 , Sп , SШI - обсяги та ефективні площі поршневий і штокової порожнин гідродвигуна, відповідно, м3 и м2, хз - переміщення золотника сервоклапана, м; иу - керуюча напруга, В; Кзмп - статичний коефіцієнт посилення сервоклапана, м/В; Тэ та Тм електрична і механічна постійні часу сервоклапана, с; Хд - переміщення гідродвигуна, м; Ргд та Р - тиски в робочих порожнинах гідродвигуна, м; Тд,Тк,Тн - постійні часу робочого органу, корпуса гідродвигуна і навантаження, с; Р,д,Р,к,Р,н - відповідні коефіцієнти демпфіювання; Цкл - об’ємна витрата пари через регулюючий клапан турбіни, м3 /с; Хсм - переміщення клапана, м; Р“ и

Ркл ...

бЬІХ - тиски пари на вході і на виході з регулюючого клапана, Па; р - щільність пари, кг/м3; К“ - коефіцієнт витрати.

Ідентифікація параметрів моделі сервоклапана (3) проводилася за результатами експериментів. Розрахункові та експериментальні характеристики електромеханічного перетворювача сервоклапана наведені на рис. 2, 3.

>>2 ) ° О

0 20 40 60 80 100 120

1 2 У.Гц

Рис. 2. Частотні характеристики сервоклапану УЕГ.С-63: о — експеримент; 1 — Тэ = 3,9 104с; Тм = 1,33 103с;

Р = 0,5, розрахунок; 2 - тэ = 0; Тм = 1,33 103с; Р = 0,5, розрахунок

Рис. 3. Представлення математичної моделі сервоклапана УЕГ.СВ-100 типовими динамічними ланками: о — АЧХ, експеримент; А - ФЧХ, експеримент; А — АЧХ, розрахунок; ф - ФЧХ, розрахунок: 1 — аперіодичне звено, Та=4,2 10-3с; 2 — коливальна ланка, Тк=6,2- 10-3с, Р,к=1;

3

послідовне з’єднання аперіодичної (Та=2- 10-3с) та коливальної (Тк=610-3с, £,к=1) ланок

З метою ідентифікації і визначення параметрів розроблених моделей проведено експериментальні дослідження САР продуктивності турбокомпресорного агрегату [2, 3] домни об’ємом 3000 м3. У процесі досліджень вимірювалися частота обертання ротора турбокомпресора, об’ємна продуктивність і витрата стисненого повітря.

Вимірювання швидкості обертання здійснювалося приладами, які входять у комплект багатоканальної автоматизованої системи віброзахисту та діагностики ІТ12РЕ виробництва НВП «Вимірювальні технології» (Росія).

Витрата повітря визначалась по вимірюваному перепаду тисків на торцевій діафрагмі з діаметром отвору 1556 мм при перепаді тисків 400 кгс/м2 і номінальному значенні витрати 320000 Нм3/год. Для вимірювання тисків використовувалися давачі тиску типу «Метран 100» мембранного типу, що забезпечують безперервне перетворення вимірюваного тиску у вихідний цифровий сигнал.

Межа допустимої основної похибки датчиків «Ме-тран» - від 0,25 до 1%.

Деякі результати вимірювань приведені на рис. 4

і 5.

З цих результатів витікає, що часи перехідних процесів зміни частоти обертання і продуктивності турбокомпресора становлять близько 30 с; значення постійної, змінної і сумарної похибок регулювання витрати повітря складають, відповідно, 3,5; 6,9 і 10,4%.

Отримані результати дозволили виконати повну ідентифікацію параметрів математичної моделі турбокомпресорного агрегату і виконавчого механізму системи регулювання (1) - (8) і, відповідно, використати її для вирішення задачі синтезу прецизійного регулятора подачі повітря.

В основу структурно-параметричного синтезу прецизійних регуляторів покладено нову класифікацію загальних структур прецизійних САР, які можуть ефективно використовуватися для структурно-параметричного синтезу конкретних систем управління турбокомпресорних агрегатів.

+

Рис. 4. Експериментальні характеристики САР турбокомпресорного агрегату (режим № 2)

Рис. 5. Експериментальні характеристики САР турбокомпресорного агрегату (режим № 5)

Загальну структуру запропонованої класифікації представлено на рис. 6.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

На основі аналізу результатів попередніх досліджень в області синтезу прецизійних електрогідравлічних САР виділено сегмент найбільш ефективних структур САР, здатних забезпечити високу точність управління (рис. 6), до якої відносяться:

- САР з мультиплікативними регуляторами;

- САР з регуляторами, побудованими на основі рішення зворотних задач динаміки керованих об’єктів;

- САР з еталонними моделями (спостерігачами стану) об’єктів управління.

Найбільш ефективні варіанти прецизійних САР можуть бути отримані на основі комбінації наведених вище видів.

Рис. 6. Класифікація прецизійних САР

Для перевірки ефективності сформульованої наукової гіпотези виконано структурно-параметричний синтез прецизійної САР продуктивності турбокомпресорного агрегату, що забезпечує подачу повітря в домну [4, 5]. З метою підвищення статичної та динамічної точності САР запропоновані:

- ефективна конструкція електрогідравлічного виконавчого механізму, (рис. 1), що включає двокаскадний пропорційний електрогідравлічний підсилювач (сервоклапан) і гідроциліндр, шток якого безпосередньо з’єднаний з клапанною траверсою;

- прецизійна система вимірювання об’ємної витрати повітря, що включає мікропроцесорний модуль корекції систематичних похибок і еталонну модель-спостерігач (фільтр Калмана), яка обчислює в реальному масштабі часу значення витрати повітря у повітропроводі;

- ефективні алгоритми управління, що забезпечують компенсацію усіх видів статичних і динамічних помилок.

Для синтезу алгоритмів керування на базі вихідної математичної моделі (1) - (8) отримано спрощену лі-неаризовану модель турбокомпресора [6]. Структурну схему, що відповідає спрощеній математичній моделі, наведено на рис. 7. Чисельні значення параметрів структурної схеми ідентифіковані за результатами експериментальних досліджень.

При структурному синтезі використано принцип мультиплікативного керування, заснований на побудові автономних контурів управління окремими елементами. Цей принцип дає можливість спрощення струк-

тури, параметричного синтезу та настройки параметрів регулятора. Структуру мультиплікативного регулятора наведено на рис. 8. Він включає чотири автономні контури керування: положенням золотника сервоклапану, положенням гідродвигуна (сервомотора), частотою обертання турбіни і продуктивністю компресора.

Вимірювальний блок при цьому включає давачі положення золотника (Дхз) і гідродвигуна (Дхгд), частоти обертання ротора турбокомпресора (Дт), об’ємної продуктивності компресора (ДQk) і тиску в напірному повітроводі (Дрк).

З метою підвищення точності регулювання по основному параметру (витраті повітря) запропоновано електронну систему корекції (компенсації) систематичних похибок вимірювача витрати, яка заснована на порівнянні фактичних показань з прецизійною граду-ювальною характеристикою [7] і введенні відповідної коригуючої поправки в вимірювальний сигнал.

Вимірювання положення, тиску і частоти обертання може здійснюватися з досить високою точністю [8], а точне вимірювання витрати повітря може становити значну технічну проблему не тільки через систематичні похибки, але і внаслідок шумів і випадкових похибок, обумовлених змінами режиму руху, пульсаціями тиску і утворенням вихрових зон в потоці. З метою відокремлення цих похибок від спектра основного сигналу запропоновано використання у вимірювальній схемі фільтру Калмана - Бюси (спостерігача стану, заснованого на реалізації у мікропроцесорній системі керування у реальному часі еталонної моделі процесу).

Е

А'

ря

в,

Реп-шор тг

X.

'*дх

Щ

Ф^ІЛ*$+Ї

2К£

КОХ

сп

д* '\і А

V і

ї>5+1

1

Сдш

сосл

<?п

к,

в*

0}

-Яр

Рис. 7. Структурна схема турбокомпресорного агрегату

Рис. 8. Загальна функціональна схема САР продуктивності турбокомпресорного агрегату з прецизійним

мультиплікативним регулятором

На основі циклу теоретичних та експериментальних досліджень доведено, що найбільш ефективні алгоритми управління і регулятори для прецизійних САР можуть бути синтезовані на основі рішення зворотних задач динаміки керованого об’єкта. Такі алгоритми забезпечують високу швидкодію систем, надійну компенсацію помилок, обумовлених астатизмом будь-якого порядку, мають уніфіковану і просту в практичній реалізації структуру, є робасними (тобто

малочутливими до зміни параметрів об’єкту в процесі експлуатації), здатні забезпечувати ефективне управління з використанням тільки одного вимірюваного сигналу - вихідного регульованого параметра. Виходячи з цього, представляється доцільним синтезувати всі автономні контури загального мультиплікативного регулятора (рис. 8) на основі рішення зворотних задач динаміки відповідних елементів. У відповідності зі структурною схемою об’єкта регулювання (рис. 7),

З

загальна структура мультиплікативного регулятора (рис. 8) включає три контури управління об’єктами першого динамічного порядку (сервоклапан, турбіна і компресор) і один контур управління об’єктом третього динамічного порядку (гідродвигун). Структурні схеми таких автономних регуляторів наведено на рис. 9.

а

Рис. 9. Структурні схеми астатичних регуляторів, побудованих на вирішенні зворотних задач динаміки: а - для динамічного об’єкту першого порядку; б - для динамічного об’єкту третього порядку

Синтез фільтра Калмана (еталонної моделі-спо-стерігача) для оцінки вільної від випадкових збурень складової вимірювального сигналу витрати повітря в повітропроводі виконувався таким чином.

Математична модель повітропроводу представлялася у вигляді:

Тррк + Рк = Кар(Ок-Ов), (9)

де Тр та КЦР - відповідні значення постійної часу і статичного коефіцієнта передачі повітропроводу.

Значення тиску ( Рк ) і витрати повітря (Цк ) доступні для безпосереднього виміру за допомогою дава-ча тиску і вимірника витрати, встановленого на виході з компресора.

У відповідності із загальною методикою синтезу спостерігачів стану, рівняння (9) представлено у типовій диференційно-матричній формі:

Рк = ( А - К)Рк + = В(бк - бв) + КРк; (10)

або

Рк = АРк + К(Рк - Рк) + В^к - бв), (11)

де А = -1/Тк; В = КЙР/Тк - скалярні елементи матриць об’єкта та керування, К - скалярний елемент матриці вагових коефіцієнтів спостерігача стану (фільтра Кал-мана).

Структурну схему фільтра, відповідну рівнянням (10), (11) наведено на рис. 10.

Такий фільтр на основі наявних реальних вимірювальних сигналів тиску (Рк) і витрати (Цк ), що розвиваються турбокомпресором, забезпечує отримання розрахункового значення витрати повітря в повітропроводі (Ов ), вільного від випадкових збурень і перешкод.

Рис. 10. Структурна схема фільтра Калмана (еталонної моделі-спостерігача) для повітропроводу

Для компенсації негативного впливу на точність роботи електрогідравлічного виконавчого механізму статичних нелінійних характеристик (позитивних перекриттів золотника, сухого тертя, люфтів, нечутливості) у регуляторі положення сервоклапана використовується блок корекції статичних нелінійних характеристик, що забезпечує високі значення загального коефіцієнта підсилення в області малих сигналів і «зону стабілізації» (роботу з нульовим коефіцієнтом підсилення) в області переходу до номінального значення коефіцієнту підсилення з метою збереження стійкості системи (рис. 8).

Запропонована структура регулятора забезпечує компенсацію всіх основних видів похибок САР продуктивності турбокомпресора, обумовлених астатизмом і статичними нелінійними характеристиками елементів виконавчого механізму, систематичними і випадковими похибками каналу вимірювання регульованої величини (витрати повітря).

Параметричний синтез регуляторів виконувався на основі узагальнених універсальних методик опти-мізації, отриманих на основі методів розв’язання зворотних задач динаміки.

При цьому за критерій оптимізації приймався мінімум інтегралу від добутку абсолютного значення похибки на час, що забезпечує оптимальне співвідношення статичної та динамічної точності регулювання.

На основі цього критерію отримані співвідношення для визначення оптимальних параметрів універсальних регуляторів для об’єктів першого і третього порядків (рис. 9):

...............................................уэ

С0" "0 0 гП 0 1 -1 і Н0 "

о" _ а0 0 0 дз° « X аН1

Г0 а1 а0 0 0 а 2

Г1. 1 а1 0 і 0 _аН3 а0 _

1 1 Нз 0

С0" "0 0 0 0 Ч 0 0 0' -1 аН0 п

С1 а0 0 0 0 Ь1 Ь0 0 0 а 1

С2 а1 а0 0 0 Ь2 Ь1 ч 0 Н2

С3 а2 а1 а0 0 0 Ь2 Ь1 Ч аН3

_ X

Г0 аз а2 а1 а0 0 0 Ь2 Ь1 аН4

Г1 0 аз а2 а1 0 0 0 Ь2 Я сб - а0

Г2 0 0 аз а2 0 0 0 0 аН6 - а1

Г3 _ 0 0 0 аз 0 0 0 0і Г" Н 1 - а2 _

де аі,Ьі - параметри передавальних функцій об’єктів керування;

аН0 - параметри стандартних характеристичних поліномів, що відповідають прийнятому критерію оптимізації.

На основі отриманих результатів розроблено проект нормативно-методичного документу на створення прецизійної системи автоматичного регулювання продуктивності турбокомпресора.

3. Висновки

1. Виконано аналіз існуючого нормативно-методичного забезпечення САР турбоагрегатів, показано, що до теперішнього часу відсутня системна нормативно-технічна і нормативно-методична база для створення прецизійних САР турбокомпресорів, що забезпечують високу точність подачі повітря у технологічні системи.

2. Вперше запропоновано класифікацію прецизійних САР подачі повітря на основі їх систематизації за принципами і алгоритмами керування з виділенням сегменту найбільш ефективних систем.

3. З метою структурного синтезу прецизійного регулятора розроблено математичну модель турбокомпресорного агрегату, що враховує основні функціональні зв’язки і параметри, визначені всі чисельні значення параметрів розробленої моделі за результатами оціночних розрахунків та ідентифікації експериментальних характеристик.

4. З метою спрощення процедури структурного синтезу, практичної реалізації та налагодження запропоновано структуру чотирьохконтурного мульти-плікативного регулятора, що включає автономні контури керування положенням золотника сервоклапана, положенням гідродвигуна, частотою обертання турбіни і продуктивністю турбокомпресора.

На основі рішення зворотної задачі динаміки об’єкту керування запропоновані уніфіковані структурні схеми алгоритмів керування всіма виділеними автономними контурами.

5. Для оцінки вільної від випадкових збурень складової вимірювального сигналу витрати повітря в повітропроводі виконано структурно-параметричний синтез фільтра Калмана (еталонної моделі-спостері-гача).

6. З метою підвищення точності вимірювання витрати повітря запропоновано запатентований спосіб компенсації систематичних похибок давача шляхом порівняння в електронному мікропроцесорному блоці фактичних значень витрати зі значеннями еталонної градуювальної характеристики.

7. Запропоновано запатентований спосіб компенсації похибок САР, обумовлених статичними нелінійними характеристиками виконавчого механізму (нечутливість, сухе тертя, люфти), шляхом використання в контурі управління змінного коефіцієнта підсилення з «горизонтальної зоною стабілізації».

8. Запропоновано уніфіковані структурні схеми прецизійних регуляторів для САР продуктивності турбокомпресорного агрегату, що забезпечують компенсацію всіх основних видів статичних і динамічних похибок.

9. Виконано параметричний синтез запропонованих уніфікованих регуляторів, отримані універсальні матричні співвідношення для визначення оптимальних параметрів за критерієм мінімуму інтеграла від добутку абсолютного значення помилки на час.

10. Вперше розроблено системне нормативно-методичне забезпечення (проект стандарту) з створення прецизійних САР продуктивності турбокомпресорних агрегатів.

Сукупність наукових розробок є основою для створення сучасних прецизійних систем автоматичного керування продуктивністю турбокомпресорних агрегатів, які забезпечують підвищення якості технологічних процесів в різних областях техніки (зокрема

- процесів подачі повітря в домни).

Детальні результати досліджень по окремих напрямках опубліковано в роботах [1 - 14].

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Література

1. Канюк, Г.И. Проблемы повышения точности систем автоматического регулирования турбокомпрессорных агрегатов [Текст]: сб. тез. ІІ-международной научно-технической конференции «Качество технологий - качество жизни», 15 - 19 сентября 2010г. / Г.И. Канюк, М. А. Попов. - Судак, 2010. - С. 81-82.

2. Канюк, Г.И. Экспериментальные исследования системы автоматического регулирования производительности турбоком-прессорного агрегата доменной печи [Текст]: зб. тез доповідей ХLIV наукової практичної конференції науково-педагогічних працівників, науковців, аспірантів та співробітників академії. 4.1. Секція: “Теплоенергетичні установки”, 17-20 грудня 2010г. / Г.И. Канюк, А.В. Андреев, Л.И. Загребельная, М.А. Попов. - Харків: УІПА, 2010. - С. 35.

з.................................................................................................................

3. Канюк, Г.И. Математическая модель электрогидравлической системы автоматического регулирования производительности турбокомпрес-сорного агрегата [Текст]: зб. наук. праць. Тематичний випуск : «Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування» / Г.И. Канюк, С.Ф. Артюх, М.А. Попов // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». - Харків: НТУ «ХПІ».- 2011. -№43. - С. 122-137.

4. Канюк, Г.И. Проблемы повышения точности систем автоматического регулирования турбокомпрессорных агрегатов, используемых в доменном производстве [Текст]: матер. VI Міжнар. наук.-практ. конф. «Наука в інформаційному просторі» Т.1: Наукові праці у галузях: біологія, медицина, геологія та географія, техніка, 16 - 17 вересня 2010 р./ Г.И. Канюк, М.А. Попов. - Дніпропетровськ: Біла К.О, 2010. - С.71-76.

5. Канюк, Г.И. Повышение технико-экономических показателей технологического процесса доменной выплавки чугуна путем усовершенствования системы автоматического регулирования и метрологического обеспечения процесса подачи воздуха [Текст]: зб. наук. праць. Тематичний випуск : «Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування» / Г.И. Канюк , С.Ф. Артюх, М.А. Попов // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». - Харків: НТУ «ХПІ». - 2011. - №54 . -С.100 - 108.

6. Канюк, Г.И. Основные направления повышения показателей качества электрогидравлических систем автоматического регулирования производительности турбокомпрессорных агрегатов доменных печей [Текст]: матер. XI научно-технической конференции молодых специалистов ПАО «АМК», 25 мая 2011г. / Г.И. Канюк, М.А. Попов. - Алчевск: 2011 - С. 57.

7. Канюк, Г.И. Повышение качества доменного производства путем усовершенствования системы автоматического регулирования и метрологического обеспечения процесса подачи воздуха [Текст]: сб. тез. ^-международной научно-технической конференции «Качество технологий - качество жизни», 15 - 19 сентября 2011г. / Г.И. Канюк, С.Ф. Артюх, М. А. Попов. - Судак: 2011 - С.11-13.

8. Канюк, Г.И. Основные направления повышения показателей качества электрогидравлических систем автоматического регулирования производительности турбокомпрессорных агрегатов доменных печей [Текст] / Г.И. Канюк, И.К. Кириченко, М.А. Попов // Вісник національного технічного університету «ХПІ». Збірник наукових праць - Тематичний випуск: Нові рішення в сучасних технологіях. - Харків.: НТУ «ХПІ» - 2010. - №46. - С.70-74.

9. Канюк, Г.И. Экспериментальные исследования систем автоматического регулирования производительности турбоком-прессорного агрегата доменной печи [Текст] / Г.И. Канюк, Т.Н. Пугачева, И.К. Кириченко, А.Р. Мисько, М.А. Попов // Східно-Європейський журнал передових технологій. - 2011 - №2/8(50). - С.20 - 25.

10. Попов, М. А. Повышение качества доменного производства путем усовершенствования системы автоматического регулирования и метрологического обеспечения процесса подачи воздуха [Текст]: зб. наук. праць «Якість технологій та освіти» / Попов, М. А. - Українська інженерно-педагогічна академія. - Харків: УІПА, 2011. - №2. - С. 37-46.

11. Електрогідравлічний слідкуючий привід [Текст] : пат. № 61431 Україна: F15B 9/03 (2006.01) / Канюк Г.І., Попов М.А., Артюх С.Ф., Близниченко О.М.; заявник та патентовласник Харків, Укр. інж-пед. академія; опубл. 25.07.2011 г. - Бюл. № 14. - 3с.

12. Електрогідравлічний слідкуючий привід з автономним регулятором положення сервоклапана [Текст] : пат. № 61448 Україна: F15B 9/03 (2006.01) / Канюк Г.І., Попов М.А., Артюх С.Ф., Близниченко О.М.,; заявник та патентовласник Харків, Укр. інж-пед. академія; опубл. 25.07.2011 г. - Бюл. № 14. - 3с.

13. Електрогідравлічний слідкуючий привід з астатичним електронним регулятором [Текст] : пат. № 61432 Україна: F15B 9/03 (2006.01) / Канюк Г.И., Попов М.А., Артюх С.Ф., Близниченко О.М.,; заявник та патентовласник Харків, Укр. інж-пед. академія; опубл. 25.07.2011 г. - Бюл. № 14. - 3с.

14. Канюк, Г.И. Эффективное управление электрогидравлическими следящими системами [Текст]: монография / Г.И. Канюк , С.Ф. Артюх, Е.Н. Близниченко, М.А. Попов. - Харьков: Издательство «Точка». - 2012. - 120с.

Е

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.