Доктор технических наук, профессор
Professor, PhD in Engineering
Аспирант
Graduate student
Качество регулирования уровня воды в барабане котлов тепловых электростанций и парогенераторов атомных электростанций во многом определяют надежность и экономичность их работы. Последнее может быть достигнуто путем значительного уменьшения времени работы исполнительных механизмов, что напрямую зависит от качества регулирования.
Рассмотрены зарубежные методы настройки ПИД-регулятора в каскадной системе автоматического регулирования уровня воды в барабане котла, на базе которой предложена инвариантная каскадная система автоматического регулирования. В такой системе предложено не измерять внешнее возмущение, например расход пара, а параллельно реальному инерционному участку объекта регулирования реализовать модель этого участка. Разница текущего значения уровня воды в барабане и выхода модели инерционного участка объекта регулирования подается на вход устройства компенсации эквивалентного внешнего возмущения. Это позволяет использовать устройство компенсации в замкнутом контуре, следовательно, качество регулирования улучшается при воздействии любых внешних возмущений. Сравнительный анализ результатов моделирования каскадной системы автоматического регулирования с ПИД-регулятором, настроенным по зарубежным методам, и предлагаемой инвариантной системы показал значительное улучшение качества регулирования в последней, а именно: в 2,5 раза повышается быстродействие системы при отработке скачка задания, максимальная величина перерегулирования уменьшается с 42,5 до 10,0 %; при отработке внутреннего возмущения время регулирования сокращается на 33 %, максимальная динамическая ошибка регулирования – на 65 %; время отработки внешнего топочного возмущения уменьшается в два раза, максимальная динамическая ошибка регулирования – на 63 %; максимальная динамическая ошибка регулирования при отработке внешнего возмущения расходом перегретого пара уменьшается на 71 %, время регулирования сокращается в 1,5 раза.
The quality of water-level regulation in the boiler-shells of heat-power and nuclear-power plants largely determines reliable and economical operation. The latter can be accomplished by means of massive reduction of the actuation-mechanism running time which depends directly on the regulator performance.
The paper examines some foreign methods of PID-regulator adjusting in the cascade system of boiler-shell water-level automatic regulation. The authors derive an invariant cascade system of automatic regulation in which they offer not to measure external disturbance, the steam rate for instance, but to realize a concurrent model of the real inertial section of the controlled member. The disparity between the current value of the water-level in the shell and the output from the inertial section of the controlled-member model is fed to the input of the external-disturbance equivalent compensating device. This allows employing the compensating device in closed circuit, and consequently, the regulation quality improves under the influence of any external disturbances. The comparative analysis of the modeling results of the Cascade-System Automatic Regulation (CSAR) with PID-regulator adjusted according to the foreign methods and of the proposed invariant system shows considerable improvement in regulation quality of the latter, viz. : system performance grows 2,5 times when working through the task jump, the peak value of overcorrection lowers from 42,5 to 10,0 %; while working through the internal disturbance, the regulating time reduces by 33 %, the maximum dynamic error of the regulation lowers by 65 %; the time of external combustion disturbance workout completion reduces two times, the maximum dynamic error of regulating – by 63 %; the maximum dynamic error of regulation while working through external disturbance with overheated steam rate diminishes by 71 %, the regulating time reduces by 1,5 times.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.