2Структурный анализ объекта управления

Для того чтобы проанализировать объект управления выделим его из общей структурной схемы котла (рис. 1.2).

Считаем, что пароохладитель включен перед нашей второй ступенью пароперегревателя. Тогда пар в первую ступень попадает из потолочного радиационного пароперегревателя, а из первой ступени перегретый пар подается во вторую ступень, откуда идет в главную паровую магистраль. Пунктирной стрелкой отмечаем факт передачи тепла. Объектом управления считаем пароохладитель и вторую ступени.

Для более полного анализа сначала рассмотрим полный тракт перегрева пара, а затем (при построении окончательной схемы объекта управления) выделим только нашу часть. Такой подход позволит рассмотреть взаимное влияние ступеней пароперегревателя друг на друга.

Проанализировав составленную схему, составляем уравнения баланса. При этом учитываем основные особенности радиационного и конвективного теплообмена [6, стр. 114 – 115, рис. 2.38 и 2.39].

Материальный баланс:

Энергетический баланс:

1. Радиационный пароперегреватель.

Первый впрыск:

Первая ступень (считаем, что теплообмен между газом и металлом носит преимущественно конвективный характер):

Второй впрыск:

Вторая ступень (считаем, что теплообмен между газом и металлом носит преимущественно радиационный характер):

Баланс количества движения:

Изучив балансы выделяем входные (жирный шрифт) и зависимые переменные и составляем рисунок 1.3.

Рис.1.3. Разделение переменных в балансовой задаче

На основе балансов составляем схему объекта управления (рис 1.4), показывая на ней только самые главные факторы. Например, считаем, что величина давления дымовых газов практически не изменяется по газовому тракту, поэтому ее в схеме не показываем.

Эквивалентируя схему объекта управления составляем схему, относящуюся непосредственно к нашей части объекта (рис 1.5).

Рис. 1. 5 Эквивалентная схема объекта управления

3Типовые требования к качеству работы аср

АСР предназначена для поддержания заданного температурного режима в паровом тракте котла. С этой целью весь паровой тракт котла разбивают на ряд участков, на выходе каждого из них необходимо поддерживать заданную температуру, определяемую заводом-изготовителем котла. Таким образом, объектом регулирования является участок парового тракта котла между точкой ввода регулирующего воздействия и точкой контроля регулируемой температуры.

АСР должна гарантировать [3, 4]:

Поддержание заданного значения температуры пара на выходе котла при номинальной нагрузке с максимальным отклонением менее 1% от номинального значения температуры.

Протекание переходных процессов, вызываемых скачкообразным изменением нагрузки на 10% от номинальной, с максимальным отклонением температуры свежего пара на выходе из котла 5 С и значением интегральной квадратичной оценки качества не более 5000 (С)²*с.

Устойчивую работу автоматических регуляторов (отсутствие автоколебаний) и ограниченную частоту их включения, которая при постоянной нагрузке котла не должна превышать шести включений в минуту;

Нормальным для АСР являются режимы изменения нагрузок от 60 до 100% для пылеугольных котлов и 30 –100% для газомазутных котлов. Диапазон изменения температуры свежего пара составляет: нижняя граница 390 С – для котлов работающих в блоке, и 450 С – для котлов работающих на общий паропровод; верхняя граница 565 С; номинальная температура 540 С. При достижении нижней границы температуры котел немедленно останавливается; при достижении верхней границы котел останавливается с выдержкой 3 мин.

Точность поддержания заданного значения температуры перегретого пара на выходе из котла существенно влияет на экономичность его работы. Так, снижение температуры пара на 10 С эквивалентно перерасходу топлива на 0,2%; повышение температуры пара на 10 С снижает долговечность пароперегревателя на 30%.