ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР

На тепловых электростанциях и в промышленных котельных используются редукционные установки различных типов и назначения, например, РУ 1,2/0,8 МПа, РУ 1,2/0,65 МПа, РУО,8/0,65 МПа. Редукционная установка РУ 1,2/0,8 МПа предназначена для догрузки промышленного отбора водяного пара и обеспечения оптимальной работы турбины. Редукционные установки РУ 1,2/0,65 МПа и РУО,8/0,65 МПа предназначены для редуцирования водяного пара перед деаэраторами тепловых электростанций, а также для редуцирования водяного пара на промышленных предприятиях.

Аналоговые системы управления, которыми снабжены редукционные установки водяного пара, переоборудуются в настоящее время на тепловых электростанциях и промышленных предприятиях на цифровые системы управления. Синтез цифровых систем управления технологическими процессами с использованием микропроцессорных устройств требует более подробного математического описания и анализа работы объектов автоматизации по сравнению с описанием объектов управления для аналоговых систем управления.

Рассматривая перепады давлений в редукционных установках, считая процессы течения водяного пара через регулирующие клапаны адиабатическими, установлено, что течения водяного пара в редукционных установках имеют докритическую скорость. Для докритических течений водяного пара в редукционных установках составлены уравнения динамики, произведена линеаризация этих нелинейных уравнений и получено дифференциальное уравнение следующего вида

(1)

гдеТа - постоянная времени редукционной установки-объекта управления, с;

a (t) -управляющее воздействие, поступающее на объект управле­ния;

b(t), c(t), d(t) -воздействия, поступающие на объект управления;

К₁, К₂, К₃- коэффициенты усиления для объекта управления.

Эти коэффициенты усиления и постоянная времени редукционных установок определены через соответствующие соотношения, одно из ко­торых, например, для коэффициента К ₁ имеет следующий вид:

(2)

где Р ₁₀, Р ₀, Р ₂₀- значения давлений для установившегося режима работы редукционной установки соответственно до регулирующего клапана, после этого клапана и после выходной регулируемой задвижки, МПа.

После решения дифференциального уравнения (1) при единичном воздействии на входе редукционной установки как объекта управления получены переходные характеристики редукционных установок, которые приведены на рисунке 1. Переходные характеристики 1-7 построены соответственно для значений К ₁= -2; -1; -0,1; 0,1; 0,5; 1 и 2 и показывают, что редукционные установки как объекты управления могут быть устойчивыми (кривые 4-7) или неустойчивыми (кривые 1-3) и зависит это от соотношения параметров в формуле (2).

На рисунке 2 приведены графики изменения К ₁ ==f(po) при значениях давления водяного пара после редукционной установки Р ₂₀ соответственно равных 0,55; 0,65; 0,8 и 1,0 МПа.

Из рисунке 2 видно, что зависимость К ₁ = f(po) имеет минимальный экстремум. Минимальные значения (k ₁)minи (Ро)min могут устанавливаться по графикам или вычисляться аналитически с использованием следующей формулы, полученной после определения первой производной dk ₁/dp ₀из формулы (2) и приравнивания ее нулю,

(Р ₀)min⁼

Полученные теоретические соотношения для редукционных установок позволяют провести полный анализ их работы на различных нагрузках, что особенно важно при синтезе цифровых систем управления такими уста­новками. Переходные характеристики для редукционных установок пока­зывают, что эти установки как объекты автоматического управления могут быть устойчивыми или неустойчивыми в зависимости от значения коэффициента  К₁. Оптимальное значение этого коэффициента может быть определено по графикам или аналитически.

Рис. 1 Переходные характеристики редукционной установки водяного пара

Рис. 2  Зависимость К ₁ =f(p ₀)