УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА КОТЛОАГРЕГАТА Российский патент 1995 года по МПК F22G5/00 

Изобретение относится к электротехнике и теплотехнике для автоматического регулирования температуры пара котлоагрегата.

Известна система регулирования, в которой выход опережающего участка объекта подключен через дифференциатор и демпфер на вход сумматора, а выходной сигнал объекта регулирования прямо подключен к входу сумматора [1] Недостаток этой системы регулирования в том, что возмущающие воздействия ухудшают динамическую точность системы.

Известна автоматическая система регулирования температуры пара котлоагрегата [2] Система формирует сигнал динамического задания, поступающий на вход сумматора основного канала регулирования, и соответствует величине тепловой нагрузки, изменение которой является возмущающим воздействием. Недостаток этой системы в том, что динамическая точность регулирования ухудшается при действии возмущений недетерминированных.

Цель изобретения повышение динамической точности системы регулирования.

Сущность изобретения заключается в том, что в устройство, содержащее задатчик, блок суммирования, регулятор, опережающий участок, инерционный участок, дифференциатор, демпфер, блок формирования динамического задания, дополнительно введены второй дифференциатор, умножитель, интегратор, а блок суммирования разделен на два сумматора, вход первого из которых связан с выходом задатчика и выходами инерционного участка и демпфера, а вход второго связан с выходами первого участка, интегратора и формирователя динамического задания, выход первого сумматора также подключен к входам второго дифференциатора и умножителя, выход второго дифференциатора подключен к входу умножителя, выход которого подключен к входу интегратора.

Введенные элементы позволяют формировать функциональную зависимость входного сигнала регулятора от скорости изменения ошибки. Производная от ошибки умножается на величину ошибки, после чего интегрируется и является слагаемым входного сигнала регулятора. Если ошибка системы регулирования возрастает, то возрастает интегральная составляющая сигнала, поступающего на вход регулятора, что делает систему более чувствительной к ошибке, характеру ее изменения. Сформированный устройством регулирующий сигнал более динамичен, что повышает быстродействие системы. Интеграл от произведения ошибки на производную от ошибки позволяет повысить динамизм и чувствительность в управлении: при возрастании ошибки входной сигнал регулятора возрастает темпами, пропорциональными величине ошибки и темпам ее возрастания, а при уменьшении ошибки убывание интегральной составляющей обеспечивает плавность заключительного этапа регулирования. Система имеет большее быстродействие, но меньшее перерегулирование, что уменьшает динамическую ошибку.

На чертеже изображена структурная схема предложенной системы регулирования.

Выходной сигнал задатчика 1 подключен к первому входу первого сумматора 2, выход которого подключен к первому входу второго сумматора 3, к входу второго дифференциатора 13 и к первому входу умножителя 14. Выход второго дифференциатора 13 подключен к второму входу умножителя 14, выход которого подключен на вход интегратора 15. Выход интегратора 15 подключен на второй вход второго сумматора 3, выход которого подключен на вход регулятора 4. Выход регулятора 4 подключен на вход опережающего участка 5, выход которого подключен на вход инерционного участка 6. Выход опережающего участка также подключен на вход дифференциатора 8, выход которого подключен на вход демпфера 7. Выход демпфера подключен на третий вход первого сумматора 2. Выход инерционного участка 6 подключен на второй вход первого сумматора 2.

Блок формирования динамического задания подключен прямой и обратной связью к системе подачи тепловой нагрузки, а выход, формирующий коррекцию, подключен к третьему входу второго сумматора 3. Блок формирования динамического задания включает в себя формирователь динамического задания 9, блок задержки 10, задатчик нагрузки 12, операционный ключ 11. Задатчик нагрузки подключен к входам формирователя динамического задания 9 и оперативного ключа 11. Выход блока задержки 10 подключен к входам формирователя динамической задержки 9 оперативного ключа 11. Блок задержки и формирователь динамического задания имеют между собой прямую и обратную связь.

Задатчик 1 формирует сигнал, величина которого пропорциональна желаемой величине температуры пара котлоагрегата. Регулятор 3 формирует регулирующее воздействие из критерия минимума среднеквадратичной ошибки.

Блок суммирования состоит из первого сумматора 2 (с тремя входами) и второго сумматора 3 (с тремя входами). Выходной сигнал с первого сумматора 2 поступает на второй выход блока суммирования, а выходной сигнал второго сумматора поступает на первый вход блока суммирования.

Выходной сигнал инерционного участка 6 соответствует величине температуры пара на выходе параперегревателя и воздействует на расход охлаждающей воды. Дополнительный сигнал с выхода опережающего участка 5 соответствует температуре пара в промежуточной точке непосредственно за пароохладителем, изменение которой определяется дифференциатором 8 и через демпфер 7 передается в блок суммирования для упреждения изменения температуры на выходе пароперегревателя при изменении энтальпии частично перегретого пара.

К возмущающим воздействиям относятся изменения расходов потребляемого пара и изменение количества теплоты, воспринимаемой паром в трубопроводах от топочных газов. Изменение расхода потребляемого пара частично компенсируется блоком формирования динамического задания.

В статическом состоянии выходная величина температуры пара соответствует заданию, сигналу с выхода задатчика 1. Сигнал с выхода динамического задания равен нулю. Расход пара не меняется (нагрузка постоянна).

Измененное задание расхода пара на входе системы подачи тепловой нагрузки вызывает ее изменение, которое происходит с задержкой. Сигнал регулирования температуры пара корректируется с упреждением.

Для компенсации недетерминированных возмущающих воздействий выходной сигнал первого сумматора 2 дифференцируется введенным дифференциатором 13 и поступает на вход введенного умножителя 14. Выходной сигнал умножителя 14 равен
U₁₄ U₂ ˙ U₁₃ U₂ ˙ U₂' где U₂ выходной сигнал первого сумматора 2;
U₁₃ выходной сигнал дифференциатора 13.

Выходной сигнал умножителя 14 интегрируется введенным интегратором и подается на второй вход второго сумматора 3. Введенные элементы повышают чувствительность системы к возмущающим воздействиям.

Если сигнал ошибки с выхода первого сумматора положительный и возрастает, то сигнал компенсации, поступающий на второй вход второго сумматора, положительный и возрастает пропорционально ошибке и ее производной. Если положительный сигнал ошибки уменьшается, то уменьшается интегральная составляющая, поступающая на вход регулятора 3. Если сигнал ошибки отрицательный и возрастает по абсолютной величине, то интегральная составляющая уменьшается. Тем самым обеспечивается повышение быстродействия регулирующего воздействия и плавность изменения регулируемой величины вблизи заданного значения.

Таким образом уменьшается динамическая составляющая ошибки регулирования. Это повышает экономичность работы турбины и энергоблока в целом, принося экономический эффект.

Использование: теплотехника в системах автоматического регулирования температуры пара котлоагрегата. Сущность изобретения: устройство для регулирования температуры пара котлоагрегата содержит второй дифференциатор 13, умножитель 14 и интегратор 15. Блок суммирования разделен на два сумматора 2 и 3. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАРА КОТЛОАГРЕГАТА, содержащее задатчик, блок суммирования, регулятор, опережающий участок, инерционный участок, дифференциатор, демпфер, блок формирования динамического задания, отличающееся тем, что введены второй дифференциатор, умножитель, интегратор, а блок суммирования разделен на два сумматора, вход первого из которых связан с выходом задатчика и выходами инерционного участка и демпфера, а вход второго связан с выходами первого сумматора, интегратора и формирователя динамического задания, выход первого сумматора также подключен к входам второго дифференциатора и умножителя, выход второго дифференциатора подключен к входу умножителя, выход которого подключен к входу интегратора.