Cинтез котельных регуляторов системы автоматического управления мощностью энергоблоков

Статья посвящена вопросу структурно-параметрической оптимизации каскадной системы автоматического регулирования на примере котельного регулятора мощности и регулятора топлива. Каскадная система автоматического регулирования, являющаяся составной частью системы автоматического управления мощностью энергоблоков, состоит из двух контуров: внутреннего, предназначенного для стабилизации системы, и внешнего, предназначенного для корректирования, а также из двух регуляторов: внешнего (основного), необходимого для стабилизации выходной величины объекта (в рассматриваемом случае – фактической мощности энергоблока), и внутреннего (вспомогательного), назначением которого является регулирование расхода топлива. Внутренний регулятор формирует управляющее воздействие регулятором нагрузки котла энергоблока. По сравнению с одноконтурными системами автоматического регулирования каскадная система обеспечивает лучшее качество регулирования переходного процесса из-за более высокого быстродействия внутреннего контура системы. Данное преимущество особенно заметно при компенсации возмущений, которые поступают по каналу регулирующего воздействия. Каскадная система автоматического регулирования предназначена для автоматического управления объектами с большим запаздыванием по каналу регулирующего воздействия. Предложены два метода настройки: регулятора топлива и котельного регулятора мощности. Использование этих методов позволяет повысить качество регулирования мощности и снизить расход топлива в переходных режимах по сравнению с настройкой данных регуляторов типовой системы автоматического управления мощностью энергоблоков. Результаты компьютерного моделирования переходных процессов в каскадной системе автоматического регулирования при скачке задания и внутреннем возмущении подтверждают преимущества предлагаемых методов.

1. Кулаков, Г. Т. Параметрическая оптимизация системы автоматического управления мощ-ностью энергоблоков 300 МВт в режиме постоянного давления пара перед турбиной / Г. Т. Кулаков, А. Т. Кулаков, К. И. Артёменко // Энергетика. Известия высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. № 5. С. 451–462. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-5-451-462.

2. Кулаков, Г. Т. Параметрическая оптимизация системы автоматического управления мощ-ностью энергоблоков 300 МВт в режиме переменного давления пара перед турбиной / Г. Т. Кулаков, А. Т. Кулаков, К. И. Артёменко // Энергетика. Известия высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2018. № 6. С. 540–551. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2018-61-6-539-551.

3. Артёменко, К. И. Структурно-параметрическая оптимизация системы автоматического управления мощностью энергоблоков 300 МВт в широком диапазоне изменения нагрузок / К. И. Артёменко // Энергетика. Известия высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. № 5. С. 459–471. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-5-469-481.

4. Фрер, Ф. Введение в электронную технику регулирования / Ф. Фрер, Ф. Орттенбургер. М.: Энергия, 1973. 192 с.

5. Лебедев, А. Т. Информационный метод расчета каскадных систем автоматического регули-рования / А. Т. Лебедев // Автоматика и телемеханика. 1980. № 6. С. 188–191.

6. Мань, Н. В. Оптимальный синтез робастной каскадной автоматической системы управле-ния / Н. В. Мань // Теплоэнергетика. 2000. № 9. С. 22–28.

7. Ротач, В. Я. К расчету каскадных систем автоматического регулирования / В. Я. Ротач, Н. З. Фыонг // Теплоэнергетика. 1999. № 10. С. 10–16.

8. Кулаков, Г. Т. Теоретические основы экспресс-методов структурно-параметрической опти-мизации систем автоматического управления для повышения эффективности использования теплоэлектростанций в переменных режимах: дис. … д-ра техн. наук: 05.13.07; 05.14.14 / Г.Т. Кулаков. – Минск, 1990. 450 c.

9. Давыдов, Н. И. Результаты испытаний и модельных исследований системы автоматическо-го управления мощностью газомазутного энергоблока 300 МВт / Н. И. Давыдов, Д. Г. Бояр-шинов, Н. В. Зорченко // Теплоэнергетика. 2005. № 10. С. 36–41.

10. Aidan, O’Dwyer (2009) Handbook of PI and PID controller tuning rules / O’Dwyer Aidan. – 3rd Edition. – Dublin: Institute of Technology; Ireland, Imperial College Press. 529 p. https://doi.org/10.1142/p575

11. PID Controller Tuning in Simulink [Electronic Resource] // MathWorks. – 2019. – Mode of access: https://www.mathworks.com/help/slcontrol/gs/automated-tuning-of-simulink-pid-controller-block.html. – Date of access : 25.11.2019.

12. Теория автоматического управления теплоэнергетическими процессами: учеб. пособие / Г. Т. Кулаков [и др.]; под общ. ред. Г. Т. Кулакова. Минск: Вышэйшая школа, 2017. 238 с.

13. Нормы участия энергоблоков тепловых электростанций в нормированном первичном регулировании частоты и автоматическом вторичном регулировании частоты и перетоков активной мощности: СТО 59012820.27.100.002-2013. Введ. 25. 04.2013. М.: ОАО «СО ЕЭС», 2013. 36 с.