energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTUenergy-890Research ArticleТЕПЛОЭНЕРГЕТИКАНEAT POWER ENGINEERINGИНВАРИАНТНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ ПИТАНИЯ БАРАБАННОГО ПАРОВОГО КОТЛАINVARIANT SYSTEM OF THE STEAM-DRUM BOILER FEED AUTOMATIC REGULATIONКулаковГ. Т.KulakovG. T.

Доктор технических наук, профессор

Professor, PhD in Engineering

ank-17@ya.ruКухоренкоА. Н.KukhorenkoA. N.

Аспирант

Graduate student

ank-17@ya.ruБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarusКомандно-инженерный институт МЧС Республики БеларусьБеларусьInstitute for Command Engineers of the Ministry for Emergency Situations of the Republic of BelarusBelarus201509102015055968Copyright © Кулаков Г.Т., Кухоренко А.Н., 20152015Кулаков Г.Т., Кухоренко А.Н.Kulakov G.T., Kukhorenko A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/890

На качество переходных процессов изменения уровня воды в барабане котла при основных воздействиях существенное влияние оказывает выбор структуры системы регулирования,   закона   регулирования   и   оптимальных   параметров   динамической настройки регулятора. В настоящее время  приемы  аналитического  конструирования оптимальных систем регулирования позволяют улучшить качество переходных процессов. Применение метода структурно-параметрической оптимизации и теории инвариантности дает возможность за счет изменения структуры системы и оптимизации динамической настройки системы автоматического регулирования питания существенно улучшить качество поддержания уровня воды в барабане котла. Однако это достигается за счет увеличения максимального значения регулирующего воздействия расходом питательной воды. Вместе с тем, показатель последнего должен быть меньше величины регулирующего воздействия типовой трехимпульсной системы автоматического регулирования питания, так как он напрямую связан с надежностью котельного оборудования, долговечностью металла барабана и водяного экономайзера. Для устранения этого недостатка предложено параллельно реальному инерционному участку объекта регулирования сформировать его динамическую модель, что позволит выделить эквивалентное внешнее возмущение без его измерения, а выход устройства компенсации ограничить до величины регулирующего воздействия типовой трехимпульсной системы автоматического регулирования питания. Это приведет к уменьшению максимальной величины регулирующего воздействия, причем время отработки внешних возмущений останется прежним. При всех воздействиях получено существенное улучшение качества регулирования по сравнению с типовой трехимпульсной системой автоматического регулирования питания.

The choice of the controlling system structure, law of control, and optimal parameters for the regulator dynamic settings exercise, under principal influences, substantial effect on quality of the transient processes of water-level change in the shell of the boiler. At the present moment, techniques of design by analysis for the optimal regulating systems allow improving quality of the transient processes. Applying the method of structural-parametrical optimization and the invariance theory render it possible to significantly improve quality of the boiler-shell water level maintaining by means of changing the system structure and optimizing the feed automatic-control system dynamic settings. However, this becomes attainable at the expense of increasing the control-action maximum magnitude with the feeding water rate. At the same time, the indicator of the latter should be less than the control-action value of the typical threeelement control of the feed-regulation system as this directly links to the boiler equipment safety, the drum metal and the feed-water economizer longevity. For removal of this shortcoming, the paper proposes to form in parallel to the real inertial region of the controlled member its dynamic simulation which allows separating the equivalent external disturbance without having to measure it. And to limit the compensation device output to the control-action value of the typical three-element control system of the automatic feed-regulation. This leads to the maximum control-action magnitude decrease, besides, the external-disturbances execution time remains unchanged. Altogether, under all the influences, the authors report of receiving substantial improvement of regulation quality as compared with the typical three-element automatic feed-regulation system

автоматическое регулирование питаниядинамическая модельбарабанный паровой котелautomatic feed-regulationdynamic simulationsteam-drum boilerReferencesПлетнев, Г. П. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учеб. для студентов вузов / Г. П. Плетнев. – 4-е изд., перераб. – М.: Издательский дом МЭИ, 2007. – 352 с.Pletnev, G. P. (2007). Automation of Technological Processes and Production in the Heat-Power Engineering. 4th pub.Moscow, MEI Publishing house. 352 p. (in Russian).Демченко, В. А. Автоматизация и моделирование технологических процессов АЭС и ТЭС / В. А. Демченко. – Одесса: Астропринт, 2001. – 308 с.Demchenko, V. ?. (2001). Automation and Simulation of the NPP and TPP Technological Processes. Odessa, Astroprint. 308 p. (in Russian).Клюев, А. С. Наладка систем автоматического регулирования барабанных паровых котлов / А. С. Клюев, А. Т. Лебедев, С. И. Новиков. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 280 с.Klyuev, ?. S., Lebedev, ?. ?., Novikov, S. I. (1985). Adjusting Automated Control Systems of the Steam Drum-Boilers. Moscow, Energoatomizdat. 280 p. (in Russian).Деянов, В. А. Автоматизация, защита и сигнализация на электростанциях / В. А. Деянов. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963. – 384 с.Deyanov, ?. ?. (1963). Automation, Protection and Signaling at the Electric Power Plants. Moscow, Leningrad, Gosenergoizdat. 384 p. (in Russian).Кулаков, Г. Т. Математическое моделирование переходных процессов трехимпульсной системы автоматического регулирования питания водой парогенератора на сброс нагрузки / Г. Т. Кулаков, А. Т. Кулаков, А. Н. Кухоренко // Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ - Энергетика. – 2014. – № 1. – С. 57–64.Kulakov, G. ?., Kulakov, A. T., Kukhoryenko, ?. N. (2014). Mathematical Simulation of the Transient Processes in Three-Element Automatic Control System for the Steam Generator Water Feed to Load Tripping. Izvestyia vysshikh uchebnykh zavedenii i energeticheskikh ob"edinenii SNG - Energetika [Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations – Energetika], 1, 57–64 (in Russian).Кулаков, Г. Т. Оптимизация переходных процессов изменения уровня воды в барабане паровых котлов / Г. Т. Кулаков, А. Н. Кухоренко // Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ - Энергетика. – 2014. – № 4. – С. 63–74.Kulakov, G. ?., Kukhoryenko, ?. N. (2014). Optimizing Transient Processes of Water-Level Changes in the Drums of Steam Boilers. Izvestyia vysshikh uchebnykh zavedenii i energeticheskikh ob"edinenii SNG - Energetika [Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations – Energetika], 4, 63–74 (in Russian).Гуревич, Э. З. Состояние, перспективы развития и технико-экономическая оценка автоматизации питания барабанных парогенераторов / Э. З. Гуревич. – Минск, 1974. – 60 с.Gurevich, E. Z. (1974). The State, Development Prospects and Technical-and-Economic Assessment of Feeding Automation of the Drum-Type Steam Generators. Minsk. 60 p. (in Russian).Широкий, Д. К. Расчет параметров промышленных систем регулирования : cправ. пособие / Д. К Широкий, О. Д. Куриленко. – Киев: Техшка, 1972. – 232 с.Shirokiy, D. K., Kurilenko, ?. D. (1972). Parameters Computation of the Industrial Regulating Systems. Reference aid. Kiev, Tekhshka. 232 p. (in Russian).Фрер, Ф. Введение в электронную технику регулирования / Ф. Фрер, Ф. Орттенбургер ; пер. с нем. – М.: Энергия, 1973. – 193 с.Frer, F., Orttenburger, F. (1973). Introduction to Electronic Control Engineering. Moscow, Energy. 193 p. (in Russian).Трехимпульсный регулятор питания: а. с. 230832 СССР : МПК F 22 d / Э. З. Гуревич, Г. И. Хутский ; дата публ. 15.11.1968.Gurevich, E. Z., Khutskii, G. I. (1968). Three-pulse power regulator. Inventor’s Certificate of the USSR No 230832 (in Russian).Структурно-параметрическая оптимизация систем автоматического регулирования с дифференцированием промежуточного сигнала / Г. Т. Кулаков [и др.] // Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ - Энергетика. – 2012. – № 3. – С. 64–71.Kulakov, G. ?., Kulakov, A. T., Korzun, M. L., Basalai, D. V. (2012). Structural Parametric Optimization of the Automatic Control Systems with Differentiating the Intermediate Signal. Izvestyia vysshikh uchebnykh zavedenii i energeticheskikh ob"edinenii SNG - Energetika [Proceedings of CIS Higher Education Institutions and Power Engineering Associations – Energetika], 3, 64–71 (in Russian).Кулаков, Г. Т. Анализ и синтез систем автоматического регулирования: учеб. пособие / Г. Т. Кулаков. – Минск: Технопринт, 2003. – 136 с.Kulakov, G. ?. (2003). Analysis and Synthesis of the Automatic Control Systems: educational aid. Minsk, Technoprint. 136 p. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.