СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ РАСХОДОВ РЕАГИРУЮЩИХ ВЕДУЩЕГО И ВЕДОМОГО КОМПОНЕНТОВ Российский патент 1997 года по МПК G05D27/02 

Изобретение относится к управлению технологическими процессами и, в частности процессом сжигания топлива.

Эффективность какой-либо реакций (взаимодействия) трудно осуществляется из-за отсутствия достаточной информации о происходящем процессе.

В таком случае применяют поисковые шаговые системы, в которых оптимальные расходы компонентов устанавливаются с помощью "рыскания".

Одной из таких систем, например, является система регулирования авт.св. СССР N 297031(1), сущность которой в следующем.

Программным способом уменьшают расход воздуха, участвующего в горении до тех пор, пока явно ухудшится процесс падает давление пара, вырабатываемого в котле. И затем программным способом (по времени) добавляется порция воздуха. Процесс при этом должен восстановиться. Такая система регулирования груба и непригодна для переходных режимов (изменений нагрузки).

Цель изобретения достижение оптимального соотношения взаимодействующих компонентов, причем при наличии только одной крутой ветви статической характеристики и с перемещающейся точкой экстремума.

Сущность изобретения заключается в том, что расход одного из реагирующих компонентов регулируют по периметру, характеризующему продукт реакции. Этот компонент является ведущим.

Параметр выбирают так, что при избытке другого (ведомого) компонента, он однозначно изменяется в зависимости от изменения ведущего компонента. Но при недостаточном расходе ведомого компонента параметр падает даже при избытке ведущего компонента.

Ведущий компонент регулируется по ПИ и ПИД закону, ведомый по пропорциональному.

Причем приращения ведомого компонента пропорциональны приращениям ведущего и при параметра, когда он ниже нормы, и относятся к ним в эквивалентных единицах как .

Приращения же ведомого компонента при значениях параметра, когда он выше нормы, относятся к приращениям ведущего компонента как .

Где N есть эквивалентное значение ведущего компонента, выраженное в единицах натурального ряда.

Но если количество шагов приращений, когда параметр ниже нормы, одинаково у ведомого и ведущего компонентов, то когда параметр выше нормы, изменение расхода ведомого компонента идет с пропуском каждого второго шага. И если, например, режим работы объекта очень неустойчивый, то желательно делать два пропуска шага (второго и третьего).

Указанные пропорции выбирают из следующих соображений.

Например, при автоколебательности процесса около нормы, один шаг на "больше" затем один на "меньше", уменьшается расход ведомого компонента (так как приращение его расхода на увеличение меньше, чем на уменьшение).

При переходном режиме (несколько шагов в любую сторону) будет происходить увеличение расхода, причем при движении в любую сторону, так как в сторону "меньше" идут пропуски шагов.

Итак, приближение к оптимуму происходит в стационарном режиме или стохастическом, когда единичные шаги в ту и другую сторону преобладают. При попадании же в зону с недостатком ведомого компонента начинается процесс самоорганизации, когда идут циклы шагов по два-три то в одну сторону, затем в другую: под действием отклонений параметра происходит процесс увеличения расхода ведомого компонента до оптимального значения. В переходных же режимах создается избыток ведомого компонента, при движении как в сторону затухания реакции, так и в сторону ее расширения.

Пример конкретного выполнения для управления парогенератором приведен на чертеже, где показана схема выполнения способа, включающая парогенератор 1, датчик 2, контролирующий параметр, в частности давление пара; на выходе турбина 3, регулирующее устройство (регулятор топлива (РТ) 4, регулятор воздуха (РВ) 5, дополнительные органы 6, 7.

В качестве примера приводится регулирование соотношения топливо воздух.

Регулятор топлива (РТ) регулирует расход по параметрам вырабатываемого пара, например, по давлению в барабане котла. Он выдает сигнал исполнительному органу 6 и одновременно импульс регулятору воздуха (РВ).

Регулятор воздуха по этим импульсам формирует воздействие исполнительному органу следующим образом.

На каждый сигнал РТ на увеличение расхода топлива, регулятор РВ выдает сигнал своему исполнительному органу 7. Сигнал на увеличение расхода воздуха, причем в эквивалентных величинах приращение воздуха больше, чем приращение топлива. В пропорциях, как, указано выше.

При завышенных значениях пара по сигналам РТ на "меньше" своему исполнительному органу, регулятор воздуха (РВ) формирует воздействие, пропускная каждый второй, а может быть второй и третий шаг (в зависимости от эффективности работы конвективных поверхностей при малых нагрузках). То есть расход воздуха уменьшается, но не в таких значениях, как топлива.

Таким образом, при работе без больших возмущений, когда идут в основном одиночные импульсы на "больше" и "меньше", подача воздуха в топку уменьшается (разность неравных по величине шагов приращений).

При недостаче воздуха давление пара падает (низкий КПД) и регулятор РТ добавляет топливо (два-три сигнала), а значит и воздух.

Воздушный режим восстанавливается, давление растет и регулятор топлива дает два-три сигнала на "меньше", как указано выше, при этом соотношение топливо воздух изменяется также в сторону избытка воздуха.

Так самоорганизуются циклы, пока не восстановится режим с высоким КПД.

На избыток воздуха регулятор топлива не реагирует из-за полости этой ветви характеристики.

В переходных режимах (растет или падает нагрузка) всегда будет создаваться избыток воздуха автоматически, по указанным причинам.

Эффективность способа увеличивается, если потребитель продукта взаимодействия (например, турбина) требует выдерживания качества (давления, температуры пара) или в противном случае требует увеличения количества (пара), что ведет к еще большему понижению качества (в нашем случае, давления).

В результате в квадратичной зависимости увеличивается чувствительность и понижение КПД объекта, тем самым надежно самоорганизуется его восстановление.

Способ позволяет достигать оптимальных соотношений компонентов, в результате чего получается наибольшее КПД.

По данному примеру конкретного исполнения, кроме того, уменьшается выход канцерогенных веществ.

Увеличение чувствительности по периметру ведущего компонента ведет к большой точности регулирования, например, ±0,05% кислорода в уходящих газах.

Назначение: изобретение относится к области управления технологическими процессами, например сжиганием топлива с подачей воздуха в парогенераторе с поддержанием давления пара на выходе последнего. Сущность изобретения: способ регулирования расходов реагирующих компонентов состоит в том, что расход одного из реагирующих компонентов регулируют по параметру, характеризующему продукт реакции. Этот компонент является ведущим. Параметр выбирают так, что при избытке другого ведомого компонента он однозначно изменяется в зависимости от изменения ведущего компонента. Но при недостаточном расходе ведомого компонента параметр падает даже при избытке ведущего компонента. Ведущий компонент регулируется по ПИ или ПИД - закону, ведомый - по пропорциональному. Причем приращения ведомого компонента пропорциональны приращениям ведущего и при параметре, когда он ниже нормы, относятся к ним в эквивалентных единицах как , приращения же ведомого компонента при значениях параметра, когда он выше нормы, относятся к приращениям ведущего компонента как или . Где N - есть эквивалентное значение шага ведущего компонента, выраженное в единицах натурального ряда. Но если количество шагов приращений, когда параметр выше нормы, изменение расхода ведомого компонента идет с пропуском каждого второго шага. И если, например, режим работы объекта очень неустойчив, то желательно делать два пропуска шага (второго и третьего). 1 ил.

Способ регулирования расходов реагирующих ведущего и ведомого компонентов, включающий изменение расходов обоих компонентов в соответствии с измеренным значением параметра выходного продукта, отличающийся тем, что в случае, когда параметр выходного продукта ниже нормы, изменение расходов обоих компонентов осуществляют пошагово и синхронно, а в случае, когда параметр выходного продукта выше нормы, изменение расхода ведомого компонента осуществляют с пропуском каждого второго шага или второго и третьего шагов, при этом соотношение величины шага изменения расхода ведомого компонента к величине шага изменения расхода ведущего компонента устанавливают в соответствии с соотношением N + 1 / N в случае, когда параметр выходного продукта ниже нормы, и N + 2 / N в случае, когда параметр выходного продукта выше нормы, где N величина шага изменения расхода ведущего компонента в эквивалентных единицах.