5.5.1.Пример расчета статических и динамических настроек регулирующих устройств АСР общего воздуха пылеугольного барабанного котлоагрегата.

Исходные данные:

−котлоагрегат БКЗ-320-140 работает на общую паровую магистраль;

−схема АСР «тепло» - воздух с коррекцией по О2;

−данные лабораторной проверки аппаратуры:

o коэффициент преобразования датчика по расходу воздуха (перепад

на первой ступени трубчатого воздухоподогревателя) –

КДV=0,625 мВ/(т/ч);

o то же, по расходу пара для стабилизирующего регулятора –

КДD1=9 мВ/(т/ч);

o то же, по расходу пара для корректирующего регулятора –

КДD2=76 мВ/(т/ч);

o то же, по содержанию кислорода – КДО2=65 мВ/%О2; o коэффициент усиления полупроводникового усилителя

измерительного блока стабилизирующего регулятора – КПУ1=55; o то же, измерительного блока корректирующего регулятора –

КПУ2=47;

o статический коэффициент усиления КПИ – ККПИ=7;

o минимальная зона нечувствительности стабилизирующего

регулятора РПИ - ∆неч.min=150 мВ;

o диапазон действия задатчика измерительного блока И1-lll при положении потенциометра «Чувствительность задатчика» αзд=10

дел Σ∆Uзд.max=1640 мВ;

oдиапазон действия задатчика измерительного блока И2 корректирующего регулятора (до узла сравнения: гнезда Д-Е) -

Σ∆Uзд=110 мВ;

o регулируемый диапазон работы котла Σ∆Dк=320-220=100 т/ч; o диапазон изменения перепада давления на первой ступени

воздухоподогревателя в регулируемом диапазоне работы котла -

Σ∆Ρ1взп=900 Па;

oпо режимной карте работы котла статизм (неравномерность) содержания О2 по нагрузке - ∆Ο2=0,025 %О2/(т/ч).

5.5.1.1Расчет статической настройки стабилизирующего регулятора.

Нечувствительность по регулируемому параметру стабилизирующего регулятора

∆Ρ1взп.min=∆Vнеч.min=(0,01÷0,015) Σ∆Ρ1взп=0,015·900=13,5 Па;

положение потенциометра «Чувствительность 1» (по регулируемому параметру – расходу воздуха)

α1 =		αmax ∆неч.min				=	10 150	=3,2дел
	К Д	∆Р	ВЗП min	К			0,625 13,5 55
	∆РВЗП				ПУ1

Положение потенциометра «Чувствительность 2» (по расходу пара)

- 79 -

	α		=α		К∆ДРВЗП	Σ∆РВЗП	=3,2	0,625 900		= 2дел
		2		1 К Д		Σ∆D		9	100
					D	к
				1

Положение потенциометра «Чувствительность 3» (по сигналу от корректирующего регулятора)

		К Д	Σ∆Р	ВЗП	,
α3	=α1	∆РВЗП
		Σ∆Uкр

где Σ∆Uкр – диапазон изменения сигнала с выхода корректирующего регулятора, мВ.

∆Uкр=0,03·∆Ο2·КДО2·КПУр.к.·ККПИ=0,03·0,025·100·65·47·7=1604 мВ.

α3 =3,2 0,625 900 =1,1дел

1604

Положение потенциометра «Чувствительность задатчика» определяется по выражению

	α	зд	=α		К∆ДРВЗП Σ∆РВЗП	=3.2	0,625 900	=1,1дел
				1 Σ∆U зд.max			1640

где Σ∆Uзд.max=напряжение от задатчика при αзд.max=10 дел. Цена деления оперативного задатчика

Z = Σ∆100РВЗП = 100900 =9 делПа

5.5.1.2.Расчет статической настройки корректирующего регулятора.

Требуемая точность поддержания содержания кислорода О2 в дымовых газах может быть определена по технологическим требованиям точности

поддержания О2 в стационарном режиме (при ∆Dк=2÷3%)

∆Ο2min=0,5%О2.

Положение потенциометра «Чувствительность 1» по содержанию О2 в дымовых газах равно

	α	1кр	=		αmax Σ∆Uкр	=	10	1604			=1,5дел
				КОД	КПУ2 ККПИ ∆Ο2 min		65 47		7	0,5
				2

Положение потенциометра «Чувствительность 2» по расходу пара, обеспечивающему требуемый статизм содержания О2 в дымовых газах

α2	кр =α1кр	αmax КОД2 Σ∆О2	=1,5	10	65 0,025	10	=3дел
		КDД2			76

Положение потенциометра «Чувствительность задатчика» И2- lll определяется по формуле

	α	зд.кр	=α		КОД2 Σ∆О2	=1,5	65 10	=9дел
				1 Σ∆U зд.max.кр			110

Цена деления оперативного задатчика по содержанию кислорода в дымовых газах

Zзд2 = Σ∆О2 = 10 = 0,1%О2 100 100 дел

- 80 -

5.5.1.3.Динамическая настройка стабилизирующего регулирующего устройства.

В связи с тем, что объект регулирования относится к малоинерционным, динамическая настройка стабилизирующего контура выполняется экспериментальным методом отработки возмущения задатчиком за одно -два включения регулятора. Предварительно выполняется расчет сигнала «по теплу» (при определенном положении потенциометра «Чувствительность 1» по расходу пара И1- lll).

Рис.5.35.Динамические характеристики сигнала «по теплу»

На рис.5.35. приведены экспериментальные кривые разгона по расходу пара Dк1, по давлению в барабане Рб и за котлом Р//к, полученные при возмущении включением – отключением одного из восьми пылепитателей.

Определим коэффициент аккумулирующей емкости по формуле

	t3	t2
	∫Dк1dt −∫Dк1dt				S2	−S1	,
КА =	t2	t1	=
	t2	t3		(Pб2	−Рб1 )	−(Рб3 −Рб2 )
	∫dPбdt −∫dPбdt
	t1	t2

для вычисления КА необходимо определение по видимому расходу пара фактического расхода пара с учетом его практической плотности при отличии её то расчетной (сужающее устройство рассчитывается на одно, конкретное давление, а рассматриваются реальные, действительные

	параметры пара): Dр = Dв	ρф	. (Рис.5.36)
		ρ
		р

Рис.5.36.Расчет сигнала «по теплу».

- 81 -

В качестве расчетных моментов времени выбраны следующие:t1=160 c, t2=200 c, t3=240 c, Рб1=14,875 МПа, Рб2=14,965 МПа, Рб3=15,0 МПа.

Полученные площади под кривой равны S1=101 (т/ч)/с и S2=281 (т/ч)/с. С учетом этих данных

	КА =	281−101	=3270	т/ч
		(14,965 −14,875) −(15,0 −14,965)		МПа с

Для настройки сигнала «по теплу» используются результаты статической настройки стабилизирующего регулятора (α21=2 дел) и данные лабораторной проверки дифференциатора: коэффициент преобразования датчика по давлению пара в барабане КДРб=14 мВ/МПа; статический коэффициент дифференциатора КПудКЭуд=1300.

Используя первый вариант включения дифференциатора положение потенциометра «Время дифференцирования» определяется по формуле

α

= 0,0303α

К

Д К

ПУ

К

А

= 0,0303 2

9 55 3270

=5,4дел

D

14

1300

Тд

д КРД

КПУд КЭУд

б

Экспериментально полученные динамические параметры стабилизирующего регулятора RД=0,68 МОм, R13=0, αсс=5,5 дел, αдемп=5.

5.5.1.4.Динамическая настройка корректирующего регулирующего устройства.

В рассматриваемом случае инерционность внутреннего, стабилизирующего контура значительно меньше инерционности внешнего контура. Оценка динамических свойств эквивалентного объекта, включающего последовательно включенные стабилизирующий контур с настроенным регулятором и объект внешнего контура, может быть произведена по кривой разгона котла по содержанию О2 при возмущении оперативным задатчиком по расходу воздуха, показанной на рис.5.37.

Рис.5.37.Динамическая характеристика по содержанию кислорода в уходящих газах при возмущении задатчиком стабилизатора.

Данные кривой разгона: τ=30 с,Та=50 с, Коб=0,0062 %О2/Па.

Необходимо определить коэффициент усиления эквивалентного объекта по формуле

Кэкв Коб ДКОД2 = 0,0062 65 = 0,645

КV 0,625

- 82 -

Рис.5.38.Принципиальная схема корректирующего прибора КПИ.

Используя номограмму Сибтехэнерго (рис.5.24.), получаем по Тτ = 0,6

ТИ = 0,78

комплексы ТОБ

(КРК) = 0,78

По этим комплексам находятся ТИ=39 с и КР=1,21.

	R	=	ТИ		=	39		=1,3МОм
			С3			30
	д
	Тогда при С3=30 мкФ			(КРК)					0,78
	Ккр =							=		=1,21
									0,645
					К

Реализация Ккр производится установкой αсс, вычисленного по формуле

	α	сс	=α		α31 КПУ2	=		3 1,5	47		10дел
				22 αmax 1,5 Ккр			10 1,5		1,21

Расчеты сведены в табл.5.9.

Рис.5.39.Схема измерительного узла дифференциатора ДЛ-П и структурная схема дифференциаторов ДЛ-Т и ДЛ-П.

- 83 -

Таблица .5.2.

Параметр настройки

Размерность

Расчетная формула

Результат

Примечание

1

2

3

4

5

Нечувствительность

мм.в.ст

∆ = 0,015(Н

1ТЗНб ↓

+ Н

2ТЗНб

∏ )

0,015(+150+100)=3,75

по регулируемому

параметру (уровню в

барабане)

Чувствительность 1

дел

α1

=

αmax ∆

10 500

=10,5

Принято ∆=500

(по уровню в

mН

КУ

∆Η

2,3 55 3,75

мВ

барабане)

Чувствительность 2

дел

α

=

mН КС αН

2,3 0,83 10

= 0,9

Принято α1=10

(по расходу

2

mW Кр

12,4 1,76

дел;

питательной воды)

∆Н=3,95 мм.в.ст

Коэффициент

т/ч/(м·мм-1)

КР =

1

1

=1,76

усиления регулятора

ετ

0,027 21

Статическая

мм.в.ст

∆Η

=

Wмакс −Wmin

210 −100

=

62,5

неравномерность по

ст

К

Р

1,76

уровню

Коэффициент

КС = 0,97

−0,009

Wмакс +Wмин

0,97

−0,009

210 +100

= 0,83

передачи

2

2

уравнительного

сосуда

Чувствительность 3

дел

α

=

α2 mW

0.9 12.4

=1.1

(по расходу пара)

3

mD

9.8

Чувствительность

дел

α =

α1 mН КС (Н1 + Н2 )

10 2,3 0,83 250

=

3,4

задатчика

U зд.макс

1400

зд

Цена деления

мм/%

Z

=

(Н1 + Н2 )

2,5

задатчика

100

Коэффициент

дел

αсс

и R13

Определен

усиления РПИ

экспериментально

Время

Rд

αсс=5 дел, R13=0,

интегрирования

Rд=1 МОм

Таблица.5.3.

Параметр настройки

Размерность

Расчетная формула

Результат

Примечание

1

2

3

4

5

Коэффициент

=

Т1

τ2

0,6

По номограмма

усиления

Сибтехэнерго

А

f (Т2

, Т2

)

дифференциатора

рис.5.25

Кд

= А

К2

Кд=0,39

К1

Время

с

Т

= (

Т

д

)Т

Тд

=156

По номограмма

дифференцирования

д

Т

2

Т

Сибтехэнерго

2

(

д ) = 0,55

рис.5.25

(

Тд ) = f

(Т1 ,

τ2 )

Т2

Т2

Т2

Т2

Коэффициент

αссиR13

По номограмма

усиления РПИ

КР = (КРКоб )

1

Сибтехэнерго

рис.5.24

Коб

(КРКоб )

= f

(τ1 )

Т1

Время

с

R ,Т

= (ТИ )Т

По номограмма

интегрирования

д

И

Т1

1

Сибтехэнерго

- 85 -

рис.5.24

Скорость связи РПИ

мВ/с

V

=

Sр mт КИБ

сс

КР′

Таблица 5.4.

Параметр настройки

Размерность

Расчетная формула

Результат

Примечание

1

2

3

4

5

Стабилизирующий контур

Чувствительность 1

дел

α1 =

αmax ∆min

10 120

=1,5

Принято ∆D=4 т/ч

измерительного блока

mD

КПУ ∆D

3.75 52 4

стабилизирующего

регулятора (по

расходу пара)

Чувствительность 2

дел

α

=α

mD ∆min

1,5

3,75 120

= 0,8

(по сигналу от

2

1

∆U к. р

800

корректирующего

регулятора)

Чувствительность

дел

α

=

α1 mD ∆min

1.5

3.75 120

=

0.5

задатчика И-lll

зд

U зд.макс

1390

Цена деления

т/ч/дел

ΣD

120

задатчика

Z = 100

100

=1.2

Чувствительность в

дел

α

=

αmax ∆Umin

α =10 дел (принимаем)

схеме измерительного

mР КПУ

узла дифференциатора

б

- 86 -

Коэффициент

В/(т/ч)

(КР Коб ) = f

(

τ

1

)

КР

=

(Кр К

об )

= 3,2

По номограмме

усиления РПИ

мВ/с

Сибтехэнерго

Коб

Т1

стабилизирующего

Vсс = 0,1α1 mD К

S

р

0,1

1,5 3,75

52

0,433

= 70

(рис.5.24)

регулятора

0,18

Кр

ПУ

αсс

=1,5дел

R13

=1,8МОм

R14

=1,6МОм

Время

с

(

ТИ

) = f (

τ1

)

Rд =

0,6 114

= 2,8МОм

По номограмме

интегрирования

Тоб

Т1

30

Сибтехэнерго

стабилизирующего

ТИ = (

ТИ

)Тоб = 0,6

(рис.5.24)

регулятора

Тоб

Корректирующий регулятор

Чувствительность 1

дел

α1 =

αmax ∆Uкр

10 1000

(по давлению в

28 48 7 0,2

mРм КПУ ККПИ

магистрали)

Чувствительность

дел

αзд =α1

mРм

5,3

28

=

0,093

задатчика

1600

U зд.макс

Коэффициент

К

Р =

1

1

= 777

αсс=0,5

усиления КПИ

τ

1,1 0,015 0,078

1,1 К

р Т

Время

с

ТИ=3,3τ

3,3·20=66с

интегрирования КПИ

Тд=66/30=2,2 МОм

Таблица 5.5.

Параметр

Размерность

Расчетная формула

Результат

Примечание

настройки

1

2

3

4

5

- 87 -

Стабилизирующий контур

Коэффициент

т/ч/(МПа·с)

КА =

S2

− S1

КА =

281−101

= 3270

аккумулирующей

(Pб2

− Рб1 ) −(Рб3 − Рб2 )

(14,97 −14,88) −(15,0 −14,97)

емкости

Чувствительность 1

дел

α1

=

αmax ∆min

10 150

=

3,2

(по расходу

0,625

13,5 55

m∆V КПУ ∆V

воздуха)

Чувствительность 2

дел

α

=

α

m∆V Σ∆V

3.2

0.625 900

= 2

(по расходу пара)

2

1

mD1 ∆D

9 100

Чувствительность 3

дел

α

=α

m∆V Σ∆V

3,2

0,625 900

=1,1

(по сигналу от

3

1

∆U к. р

1604

корректирующего

∆Uкр = 0,03 ∆Ο2 ∆mO КПУкр ×

∆U кр = 0,03 0,025 100 65×

регулятора)

2

×47 7 =1604

×ККПИ

Коэффициент

α

=α

α31

КПУ2

=

3 1,5

47

10дел

Настроен

усиления РПИ

сс

22 αmax

1,5

К

10 1,5

1,21

экспериментально

кр

αсс=5,5 дел

R13=0

Rд=0,68 Мом

αдм=5

Время

дел

αТд

= 0,03α1

mD КПУр КА

0,03

2

9 55 3270

= 5,4

дифференцирования

14 1300

mРб КПУд

дифференциатора

ДЛ-П

Корректирующий контур

Чувствительность 1

дел

α1кр

=

αmax Σ∆U кр

α1кр

=

10 1604

=

0,3дел

(по содержанию О2)

65 47 7

3

mО

2

КПУкр ККПИ ∆Ο2 min

- 88 -

Чувствительность 2

дел

α2кр = m

αmax mО Σ∆О2

α2кр =

10 65 0,025

= 2.1дел

(по расходу пара)

2

76

КD2

Чувствительность

дел

αзд.кр =α1

mО2 ∆О2 ∆D

αзд.кр

= 0.3

65 0.025 100 = 0.4дел

задатчика

∆U зд.max.

110

Коэффициент

мВ/с

αсс =

0,1 α

3РК α1РК КПУкр

α

сс =

0,1 1,1 0,3 47

= 0,85

По номограмме

усиления КПИ

1,5 1,21

Сибтехэнерго

1,5 Кр

Кр=1,21

- 89 -