Вводим относительные переменные

,

,

,

,

Каждый член уравнения делится с целью преобразования размерного коэффициента в безразмерный.

7. (*)

- относительное изменение давления пара в котле

- относительное положение топливного клапана

- относительное положение клапана питательной воды

- относительное положение маневрового клапана

- постоянная времени главного котла

, сек

Для главного котла с естественной циркуляцией =30-80 сек

зависит от удельных расходов пара и воды, веса железа, от режима работы котла.

8. ; z=0,3-0,8

а₁, а₂ – условные коэффициенты

а₁ – коэффициент, определяется характеристикой теплосодержания питательной воды по положению питательного клапана и тангенсу угла наклона .

- определяет тангенс угла наклона кривой зависимости изменения тепла, уносимого из котла отбором пара по изменению положения маневрового клапана.

- постоянная времени, сек

Для ГК – Т_а =30-100 сек; зависит от объёма пароводяного коллектора, режима работы.

9.

- угловой коэффициент

- угловой коэффициент

- постоянная времени, сек

- постоянная времени, сек

Лекция 13 марта 2002 г.

§ Анализ уравнения динамики котла по давлению пара

µ_т - относительное положение клапана подвода топлива;

µ_в - относительное положение клапана подвода питательной воды;

µ_отб - относительное положение клапана отбора пара из котла;

φ_к - относительное изменение регулируемой величины;

Т_к - постоянная времени котла по давлению пара;

Z_к - коэффициент самовыравнивания (саморегулирования) котла по давлению пара;

a₁, a₂ - угловые коэффициенты управления отбором;

a₃ - величина, обратная времени нагрузки Тн. Оценивает динамику нагрузки, т.е. это – постоянная времени элемента, управляющего нагрузкой, [ c ].

Знаки «+» перед µ_т (входной сигнал) и «+» перед φ_к·Z_к(выходной сигнал) говорит о пропорциональной зависимости входа и выхода, т.е. при увеличении подачи топлива, давление пара в котле возрастает и возрастает скорость увеличения давления пара.

Знак «+» перед (a₁ · µ_в) говорит о том, что с увеличением подвода питательной воды в котел (с увеличением подвода тепла питательной воды), давление пара в котле незначительно возрастает.

– член нагрузки, определяет нагрузку, вынос тепла пара из котла. С увеличением открытия клапана отбора (µ_отб ), возрастает отбор пара из котла, снижается давление пара в котле. Также на давление пара в котле влияет скорость открытия клапана отбора ().

Цифры для справки:

Т_к[1] = 30 ÷ 80 сек

τпп = (3 ÷ 5) · Т_к à время переходного процесса

Т_{к =} f (G_пв), где G_пв - расход питательной воды в барабане котла;

Т_{к =} f (G_ж), где G_ж – масса железа;

Т_{к =} f (G_п), где G_п – масса железа.

Z_k = 0,3 ÷ 0,8 à саморегулирование есть, но оно невелико.

Уравнение динамики котла при свободном движении:

_•

Т_кφ_{к +} Z_кφ_к = 0

§ Котельная установка как объект регулирования уровня воды

1. ;

2. Связываем вышестоящие величины с переменными:

- плотность смеси [кг/м³]

- объем пара и воды под зеркалом испарения

V_пзи - объем под зеркалом испарения

F_пзи – площадь зеркала испарения

H – уровень в барабане котла

3. Линеаризация функций

а)

(*)

надо заменить на (P_к;G_отб)

подставляем в (*)

Получим левую часть, проинтегрировав переменные и выполнив подстановки.

Лекция 4 марта 2002 г.

§ Система полной автоматизации котельных установок
типа ЦНИ Крылова

КУ (здесь и далее – котельная установка) полностью автоматизирована, в свой состав включает следующие регуляторы:

1. Регулятор давления пара.

2. Регулятор расхода (давления) воздуха.

3. Регулятор давления топлива перед регулирующим органом.

4. Регулятор температуры тяжелого топлива.

5. Двух импульсный регулятор уровня.

Причем первый и второй регуляторы связаны между собой программным устройством.

Система автоматизации имеет средства защиты:

- по предельному давлению пара;

- по потере факела;

- по высокому / низкому уровню воды и др.

Система спроектирована для работы двух главных КУ.

Основные технические данные:

- неравномерность регулирования давления пара: 5 кг/см² (примерно 10%)

- точность поддержания давления воздуха: ± 10 мм. вод. ст.

Система использует давление пресной воды 6 ÷ 8 атм.

Регулятор давления пара. Функциональная схема.

à передаточная функция измерителя

à передаточная функция усилителя

Усилитель регулятора давления пара, состоящий из УЭ (типа сопло-заслонка) и поршневого сервомотора как ИМ, обладает непропорциональным законом действия. Физическая особенность его работы состоит в том, что при отклонении заслонки УЭ от положения равновесия (Δ α), на сервомотор подается перепад давления воды, пропорциональный отклонению заслонки (Δ α). Это вызывает движение поршня ИМ со скоростью, пропорциональный смещению заслонки.

Предельной чертой усилителя является показатель скорости. Предельную скорость усилитель будет иметь при максимальном давлении на поршень и предельном крайнем положении заслонки усилителя. При этом предельная скорость характеризуется постоянной времени сервомотора (T_S).

Закон действия усилителя: T_C· μ = σ

- σ – относительная доля смещения заслонки;

- μ – положение поршня (относительное его смещение), регулирующий подачу топлива;

- – скорость смещения поршня

Передаточная функция регулятора:

Уравнение движения регулятора:

То есть регулятор давления пара, состоящий из пропорционального измерителя и непропорционального усилителя, будет интегральным.

- CD – полная статическая характеристика;

- P_i – абсолютная неравномерность;

- Δm пропорционально ΔР;

- C₁D₁ – при изменении задания маховика;

- C₂D₂ – при изменении затяга левой пружины à малое смещение статической характеристики.

К_ЖОС формируется профилем кулачка.

Настройка: 1) маховик; 2) левая пружина.