第4章导前微分控制系统Word文档下载推荐.docx
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2(S)=Wd(S)W3(S)
丄(1
匕)=KdTd1TjS
1TDS」TjSTj1TdS
2(S)不同于一般工业调节器,而具有积分一微分特点:
i.
若Td>
Ti,则Wa*2(S)具有比例+积分特点(惯性)
6TdS1-1耳-1
ii.
若Td<
Ti,则W;
2(S)具有比例+微分特点。
W*2林晋。
詈畀T,
Td
(1_一)TiS
KdTdTj)
■■■III.
若Td=Ti,则Wa*2(S)=邑具有比例作用。
V
4-3导前微分系统的整定
一、等效为串级系统,且主副调节器可分别独立整定
注意:
这里先整定主调节器W;
(S)二1
Wd(S)
主回路为:
O
Wh2(S)
副回路快速随动,等效为1
利用单回路整定方法,可确定Kd、Td。
整定副调节器:
Wa2(S)二Wd(S)Wa(S)
副回路为:
ya
fe
TdTd
简化方法:
副回路的响应频率较高时,Wd(S)可近似为比例环节。
1TdS1TTd
sTd
*Kc1
所以W/S)—D(1品)
°
TS
求出KD,Ti,由于Kd已求得,故3也可求得
二、用“补偿法”整定
将图转化为:
%(s)鬥鬥亦
Wi(s)*
1
Woe(SPWUS)W)i(S)Wh2(S)WD(S)]
WH1(S)
1)关于等效对象Woe(S)如何选取。
设Wo(S)=Woi(S)W02(S)=
K°
(1ToS)n0
Ki
K2
Wo1(S)=(1T1S)n1
Wo2(S);
=n2
(1T2S)n
惰性区
导前区
希望:
Woe(S)静态时具有Wo(S)的特性,动态时具有W02(S)的特性。
即Woe(S)=
(1T2S)n2
2)Wd(S)的整定
Woe(S)二W02(S)[W01(S)+Wh2(S)Wd(S)—]
vV|_|ilS)
Ko
WH2(S)匸"
H丄"
7WD(S)j]
(1T2S)"
2(1T2S)"
2(1T1S)n1WH1(S)
1WH1(S)1
Wd(S)=K1[1-(1^S)"
1]Wh2(S)_K』1_(1「S)"
」
KdTdS=K』[1]
1TdSr/(1TQ"
1」
a)Kd、Td是根据对象的惰性区动态特性选择的。
b)若惰性区为一阶环节,即"
1=1,则可实现完全补偿
r1T1S
^K1^比较系数后得:
Td=T1;
Kd吩
c)若惰性区为二阶以上,即ni>
2,等式两边完全相等不可能,只能
做到近似补偿。
在S=0处泰勒展开:
KdTdS
1TdS’KdTdSZSm)
r1r
气[1「(1^]=气[碎k』羊,Td
"
^*2…]
比较系数得:
Kd
「2^1
m1T
2T1
g(1T?
^
=—D2(S)电
(1t2s)"
2k2k2
3)Wa(S)整定
思考题:
1.对于采用导前微分信号的双回路系统,当调节结束时能否保证被
调量等于给定值?
2.采用导前微分信号的双回路系统有哪几种整定方法?
3.补偿法整定调节器参数步骤是什么?
等效对象是如何选取的?
4.图示说明导前微分系统为什么相当于改善了对象动态特性
5.图示说明导前微分系统为什么可以减小动态偏差,改善控制品质。
习题:
东北电院:
P29第2、5、6
1.陈书P378第一题
2.系统如下图所示
已知系统满足两回路独立整定条件,且按一定整定了3、Ti、Kd和
Td现由于某种原因要提高主回路的稳定性,而保持副回路屮不变,问3、Kd应如何变?
注:
将系统等效成串级系统
*11
主调节器Wa1(S)—(1—)——P2调节器,要提高稳定性,减小比例作用,
须增大Kd,要保持副回路W不变,应使S用Kd的比例增大,副调节器的比例系
K
数—D不变。
(见下页)
6
4-4采用导前微分信号的双回路汽温控制系统
、系统结构及其分析、整定
其中Wd(S)DD,Wa(S)=-(1
1+TdS范
列出几个该掌握的问题:
1•该系统有哪几种整定方法?
整定步骤。
2.如何将该系统等效为串级系统框图?
TTs)
3.如何等效为补偿法整定主框图
二、Kd
、Td、Ti对系统调节过程的影响
Kd、Td、
Ti对系统的方法整定系统时,可知:
Wag二1
—(1—)
Wd(S)KdTdS7
KdTdSI+TiS
副调节器:
wa2(s)=WD(s)wa(s)=1.TdSTiS
Ki
副调节器简化:
W/S)Xi泰)主回路:
KD增加,①i增大,调节过程动作速度减小,B动态偏差
增大,B调节时间增大;
副回路:
Kd增加,①2减小,0a校正动作增大。
主回路要求变Kd时’为保证副回路申2不变,应使k;
不变。
Ti增大,①2增大(不明显),0a调节时间增大。
Kd同时影响两个回路且方向相反。
三、Kd、Td的试验确定方法
补偿法整定:
Kd、Td的整定原则是以构造一个动态特性较好的广义
被控对象W°
*(S),即:
KdTdS=Ki[1-而®
1TdSu(1TiS)111」:
Kd、Td还可以通过实验的方法来确定:
(1)将Wa(S)与Kz断开,并取Wa(s):
•:
=100%,Ti=:
:
Td=0,那么,
调节器的输入信号就是等效对象的输出信号;
(2)将不同的Kd、Td,在运行稳定时,作减温水阶跃扰动试验,
记录一组等效对象的动态响应曲线如下:
TDA
0)^£
iX
大
Kd、Td的考虑:
起始阶段主要考虑心;
衰减速度主要考虑Td
三、两种汽温调节系统整定方法的比较
导前微分信号的系统:
Wd(S)二空圧时,
1+TdS
①相当于串级:
主:
Wa1(s)—(V—)
KdTdS
畐IJ:
Wa2(S)=0(1丄)
6Tis
②补偿法整定一般使主回路的稳定裕量增大(Kd较大),调节质量不如
串级法,尤其当调节对象惰性区的迟延和惯性比较大时更明显。
4-5再热汽温控制系统
再热汽温随负荷变化较大:
当机组负荷降低30%,再热汽温如不加控制,将降低28~35C。
采用烟气控制为主:
比采用喷水控制有较高的热经济性。
主要方法:
1.变化烟气挡板位置。
2•采用烟气再循环
3•摆动喷燃器角度
4.采用多层布置的圆形燃烧器
5.汽一汽热交换
一、采用烟气挡板控制再热汽温的控制系统
1.结构
再热器
低过
省煤器
主烟道旁路烟道
挡板挡板
见图,把尾部烟道分成两个并列烟道。
1)通过调节主烟道挡板,可以改变流过再热器的烟气量,从而调节再热温度。
2)有两个挡板,主、旁路烟道,挡板开度变化是相反的(即一开一关),改变挡板可改变60%的烟气流量;
再热器出口温度可变化50C左右。
3)再热汽温对象的动态特性:
主烟道挡板开度变化-再热器出口汽温变化的动态特性。
测试表明,对象为多容惯性环节,即
W(S)二
(「TS)
例如:
某125MW机组:
(S)
(1TS)4
K:
卩—%/100%A0=52K=0.52°
C/%T=80S
2•控制系统
三个组成部分:
1)再热汽温给定值计算
2)再热汽温主调节器回路(调主烟道挡板开度)
3)再热汽温事故调节(调喷水)
(1)给定值计算
「般要求:
当负荷高于75%时,再热汽温给定值恒定(540C)。
当负荷低于75%时,再热汽温给定值应小于(540C),并随负荷下降而下降。
不能低于某一选定的最低温度
再热汽温给定
图中:
测量元件(蒸汽流量)
小选器:
大选器
给定器(540C)—再热汽温给定值
fi(x)—函
数发生器
其中fi(x):
将蒸汽流量转换为再热汽温给定值fi(x)的输出:
(1)当负荷高于75%时,输出大于540C
(2)当负荷低于75%时,输出小于540C
(2)再热汽温主调节回路
调节任务:
根据实测再热汽温B2与给定值毎之间的偏差来调节挡板
开度。
如下图:
f4(X):
将主蒸汽流量-该负荷下需求的烟气挡板开度信号,该路信号
主要起前馈作用。
注意习上是“一号:
Df-流过再热器的烟温和烟量f所以前馈为负的。
将上面系统图画成原理图为:
(包括前面的高值计算)
540最低温度给定值
(3)再热汽温的事故调节(喷水)
当锅炉异常时,再热汽温出现超温;
此时必须喷入冷水进行强制降温。
当再热汽温恢复正常时,必须停止喷水。
实现:
再热汽温Qz
fZ超温TPI2输出增大T经过偏差报警装置:
(1)报警
(2)打开电磁阀t调节减温水
&
正常T关闭电磁阀T停止喷水。
二、采用烟气再循环控制再热汽温的自动控制系统
原理:
利用再循环风机,从烟道尾部抽取低温烟气并送入炉膛。
这改变了炉膛温度和烟温、烟量,使辐射受热面吸热量下降,对流受热面吸热量上升,达到了调节再热汽温的目的。
缺点:
(1)对过热汽温、主汽压和蒸汽流量会产生较大扰动。
(2)烟气再循环风机叶片容易被磨损和腐蚀。
冉循坏烟气量
主汽流量
对流吸热增大
主汽压力
主汽温度
2、控制系统
负荷(或送风量)----前馈
为什么环节S出来是“-”:
因为负荷(orV)增大t烟气量增大t对流受热面吸热量增大t0z增大,应及时换小挡板。
这部分的调节原理图为:
送风V
(1)正常情况下的调节回路
当BZ下降(低于给定值时)7△9Z上升7(PIi)挡板上升fVG上升7△9Z上升
Vg经烟温修正后作为PIi的反馈信号,形成内回路,及时消除烟气侧的扰动,指再循环烟气流量和烟温的自发性扰动。
(2)非正常情况下的动作回路
当9z>
9Zr7通过调节,使挡板J,VGJ7若挡板已关死,但
9z>
9zr则:
1)不再进行烟气再循环2)经偏差报警装置,报警(-P2,△G/AD),开启热风门,封锁再循环烟道,防止高温路烟倒流。
3)事故喷水(-Pi,士PI3)进行强制降低。
I△9z1>
△时,才能进行喷水。
比例偏置器士△表示,只能当9z高出9Zr一定数值后,PI3才能动作,开启喷水调节阀,这样做的目的是允许再热汽温存在少量偏差,以防止喷水调节阀过于频繁动作。
三、采用汽一汽热交换的再热汽温控制
用一次蒸汽加热再热蒸汽,并利用三通阀改变流经热交换器的再热蒸汽流量来控制再热汽温。
由于汽一汽热交换器的调整范围很小,还必须辅以喷水。
汽温控制系统小结
(一)气温调节对象的动态特性
主要影响因素:
(1)减温水量Dps(=30~40S,Tc=40~100S)
(2)蒸气量D(=10~20S,Tc=40~100S)
(3)烟气侧扰动(.=10~20S,Tc=40~100S)
特点:
这些因素对过热汽温的阶跃响应曲线都有迟延,有惯性;
有自平衡的曲线,其中,迟延和惯性见上。
过热汽温的调节量是喷水;
再热汽温调节量是烟气量(烟温)蒸汽量由外界确定,不能作为调节量。
(二)串级汽温自动调节系统
(1)内回路:
及时消除温水的自发扰动。
(2)外回路:
消除一切引起汽温变化的扰动,使汽温等于设定值整定:
(1)内外回路工作频率相差很大(W2…3w,orn°
T°
32T2)
分别整定,一般=0.15/\-0.9
(2)内外回路工作频率相接近,等效为可改善对象惰性区
的单回路反馈系统,各用补偿整定•
整定原则:
①首先按希望的等效对象确定主调节器的Wa1(S)
②根据等效对象特性,按一般单回路调节系统
整定付环节调节器Wa2(S)
(三)采用导前微分信号的双回路气温调节系统
导前气温输入实际的微分环节,起加强和超前作用•整定:
(1)等效为串级系统;
可独立整定
(2)按补偿法,等效为改善对象特性的单回路系统进行整定.
1按希望的等效对象,确定实际的微分环节Wd(s)。
对象怎样选择?
?
2根据等效对象特性,按一般单回路调节系统整定调节器Wa(S).kD,TD,「Ti对内外回路调节过程的影响.
(4)再热气温的调节系统
一般用烟气侧作为主要的调节手段,而喷水作为事故的调节:
这主要考虑到烟气调节能使调节通道延迟和惯性较小;
另外再热器一般安装在烟温较低的地方,这样有可能装设挡板等调节机构。
(1)采用烟气挡板的再热气温控制系统。
(2)采用烟气再循环的再热气温控制系统。
必须学会分析这两个系统的,特别是学会将主调节部分的功能图画成
调节原理图来分析.
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