CC BY
7УДК 621.18-182.2
Ахметов Р.Р.
студент кафедры «Автоматизация и управление»
Кручинин И.А.
студент кафедры «Автоматизация и управление»
Аксенова Е.А.
старший преподаватель кафедры «Автоматизация и управление» Пензенский государственный технологический университет
Россия, Пенза
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ КОТЛА ДКВР-4/13 ГМ С ПОМОЩЬЮ ПРОПОРЦИОНАЛЬНО-ИНТЕГРАЛЬНОГО РЕГУЛЯТОРА
Аннотация: В данной статье рассмотрена САР давления пара путем изменения подачи топлива в котёл ДКВР-4/13 ГМ. Для построения математической модели объекта управления были сняты разгонные кривые по которым получены выражения для передаточной функции объекта регулирования.
Ключевые слова: Синтез системы, линейная одноконтурная система, передаточная функция.
Akhmetov R. R.
student of the Department "automation and management"
Kruchinin I. A.
student of the Department "automation and management"
Aksenova E. A.
senior teacher of the Department "automation and management"
Penza state technological University
Russia, Penza
AUTOMATIC PRESSURE CONTROL SYSTEM BOILER DKVR-4/13 GM USING A PROPORTIONAL-INTEGRAL
CONTROLLER
Annotation: This article discusses the SAR of steam pressure by changing the fuel supply to the boiler DKVR-4/13 GM. To build a mathematical model of the control object, the acceleration curves were removed and expressions for the transfer function of the control object were obtained.
Key words: System synthesis, linear single-circuit system, transfer function.
Синтез системы управления производился при помощи автоматизированной системы имитационного моделирования МЛТЬЛБ
Рассматривается линейная одноконтурная замкнутая система регулирования третьего порядка. По кривым разгона (рисунок 1,2).
Рт(%)
-10
60
50
40
30
10
20
Время (сек.)
30
40
Рп (кгс/см2)
Рп (кгс/см2)
я** ' '
/Г
/
—♦— Рп (кгс/см2)
/г"
¡г
Основной Основной Основной Основной 1 (сек)
Рис. 2. Разгонная характеристика по каналу расход топлива - давление пара на выходе
котла
В ходе эксперимента была получена передаточная функция для рассматриваемого объекта по каналам: расход топлива - давление пара на
выходе котла (формула 1)
Ж (р ) =
Кр
-рт-1
(1 + 71РХ1 + Т2 р) Параметры объекта для данной модели равны:
- коэффициент передачи К1 =0,007 кгс/см2/%
- постоянная времени Т1=10,240 сек.
- постоянная времени Т2=1,846 сек.
- запаздывание т1 =6,396 сек.
(1)
Передаточные функции звеньев САУ:
Передаточная функция измерительного преобразователя (датчика) давления пара, В качестве датчика использован манометр ЭКМ-160М с пределами измерения от 0 до 16 кгс/см2, выходной сигнал: 0-5 мА, Wд(р) = Кд = (16-0)/(5-0) = 3,2 кгс/см2/мА Для исполнительного механизма и регулирующего органа объединим передаточные функции ^'им (р) и ^"ро(р) в одну передаточную функцию
^^им+ро •
Регулятор совместно с ИУ реализует ПИ-закон регулирования, поэтому
Киу=1; Wим+ро(р)=Киу=1 град,угла/% Для синтеза системы выбираем ПИ-регулятор.
ПИ-закон регулирования позволяет увеличить точность регулирования, уменьшить время отработки задающего воздействия, свести статическую ошибку к нулю,
т^г \ 7.1 крТир +1
Жр (Р) = кр + ^ = ^-(2)
Ти Р ТиР
где Кр и Ти - коэффициенты настройки регулятора.
Передаточная функция разомкнутой системы будет равна
произведению передаточных функций отдельных звеньев
Ж (р) = Ж, (р)Жи (р)Жр (р)жо (р) = КТ р + 1)!РГ' (3)
Т,р(Т1р + 1)(Т2р + 1)
где к = кйКдКх, Т4 = кртё,
Передаточная функция замкнутой системы
Ж ( р) = Ж(р) =_КТ р + 1)е'"_ (4)
г (р) 1 + Ж(р) T¿p(TlJp + 1)(Т>р +1) + К(ТАр + 1)в-р^ у }
В соответствии с критерием устойчивости Михайлова условия устойчивости запишутся в виде системы двух уравнений
К [соб®^) + сТ4 БпПс^ )\ = Т. (Т1 + Т2 )с2;
К[юТА СОБ®^) - зип( (отх)\ = Т (ТТс2 -1)®. После внесения численных значений передаточных функций в систему, получаем область устойчивости построенную в плоскости параметров ПИ - регулятора Кр и Ти , которая определяется путем решения системы (5).
Рис. 1. разбиение в плоскости параметров ПИ -регулятора Расчёт и анализ системы управления Структурная схема системы показана на рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема системы Настройка регулятора проходила в автоматическом режиме результаты настройки показаны на рисунках За и 36.
20 40 60 80 100 120 140 160 180
Рис 3а. Настройка ПИД -регулятора
Main PID Advanced Data Types State Attributes Controller parameters
Source:
internal
Proportional (P): Integral (I): Derivative (D): Filter coefficient (N):
65.2171497754547
3.69783543051723
114.856390820689
12.5709957588673
Рис. 3б. Настройка ПИД -регулятора Строим переходные процессы по задающему воздействию (рис. 4-7)
Рис. 4. Структурная схема системы по задающему воздействию
100
80 100 Время,с
Рис. 5. Изменение регулирующей величины
180
20 40 60 80 100 120 140 160 180
Время,с
Рис. 6. Изменение регулирующей величины
60 80 100 120 Пте (весопс^)
180
Рис. 7. Изменение регулируемой величины Данные настройки обеспечивают минимальное перерегулирование 14% и минимальное время обработки сигнала.
Вывод: При расчете одноконтурной системы автоматического регулирования давления в барабане котла было предложено использовать ПИД -регулятор со следующими параметрами настройки: кр = 31,1105; Ти =0,5237; Тд=80,4507,
Предлагаемая система автоматического регулирования давления имеет величину перерегулирования не более 20% при статической ошибке равной нулю, что удовлетворяет требованиям задания на проектирование.
Использованные источники:
1. Клюев А.С., Товарнов А.Г. " Наладка систем автоматического регулирования котельных агрегатов", Москва, "Энергия", 1970
2. Плетнев Г.П. "Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций", Москва, "Энергоиздат", 1981 г.
