Системы автоматического регулирования температуры перегретого пара

В качестве системы автоматического регулирования температуры перегретого пара рассмотрим одноконтурную систему принципиальная схема, которой представлена на рис. 2.52. В этой схеме два пакета пароперегревателя: регулируемый 2 и предвключенный /. Задача системы автоматического регулирования состоит в стабилизации на заданном значении температуры перегретого пара на выходе регулируемого пакета. Регулирующим воздействием при этом является впрыск питательной воды в пар с помощью впрыскивающего пароохладителя.

На регулируемый пакет пароперегревателя действует ряд возмущений: изменение температуры перегретого пара на выходе предвключенного пакета пароперегревателя /, изменение обогрева газами fg, изменение расхода пара f_D. На регулируемый пакет пароперегревателя действует также возмущение /_и" идущее по каналу регулирующего воздействия в связи с нестабильностью расхода питательной воды на впрыск.

Принцип работы системы автоматического регулирования заключается в следующем. Текущее значение температуры перегретого пара на выходе регулируемого пакета пароперегревателя /_{п п} измеряется с помощью термопары и сравнивается с текущим значением сигнала задания .?(/), формируя ошибку регулирования на входе регулирующего устройства РУ регулятора температуры. Регулирующее устройство приводит в действие исполнительный механизм ИМ, перемещающий регулирующий орган РО (клапан впрыска). При перемещении регулирующего органа изменяется расход питательной воды на впрыск, воздействуя на температуру перегретого пара на выходе регулируемого пакета пароперегревателя и тем самым приводя ее к заданному значению.

Рис. 2.52. Принципиальная схема одноконтурной ЛСР температуры перегретого пара

Структурная схема одноконтурной системы автоматического регулирования температуры перегретого пара приведена на рис. 2.53. На схеме приняты следующие обозначения: W_py — передаточная функция регулирующего устройства регулятора температуры W_p fV_liM — передаточная функция исполнительного механизма регулятора температуры W_p; W_po — передаточная функция регулирующего клапана впрыска; W_no — передаточная функция пароохладителя; W_t — передаточная функция регулируемого пакета пароперегревателя по каналу «температура пара на входе в пакет — температура пара на выходе из пакета»; IV_D — передаточная функция регулируемого пакета пароперегревателя по каналу «расход пара через пакет — температура пара на выходе из пакета»; Wq — передаточная функция регулируемого пакета пароперегревателя по каналу «воздействие обогревом — температура пара на выходе из пакета»; W_T- передаточная функция датчика температуры перегретого пара.

При действии на регулируемый пакет пароперегревателя возмущения, идущего по каналу регулирующего воздействия f_w, или возмущения, идущего со стороны предвключенного пакета /, одноконтурная система регулирования оказывается малоэффективной, т. к. в переходных режимах при значительной величине возмущений могут возникать недопустимо большие отклонения температуры перегретого пара. Низкое качество работы одноконтурной системы регулирования можно объяснить значительной инерционностью регулируемого пакета пароперегревателя.

Рис. 2.53. Структурная схема одноконтурной АСР температуры перегретого пара

В типовой схеме АСР температуры перегретого пара недостаток одноконтурной системы регулирования устраняется с помощью ввода в систему дополнительного информационного канала, реагирующего на возмущения /_и, и /' с малой инерционностью и малым запаздыванием. Типовая система регулирования является каскадной с вводом производной от промежуточной регулируемой величины. Такой промежуточной регулируемой величиной является температура перегретого пара непосредственно за пароохладителем. Принципиальная схема типовой системы автоматического регулирования температуры перегретого пара представлена на рис. 2.54.

В приведенной схеме температура перегретого пара непосредственно за пароохладителем измеряется с помощью дополнительной термопары, сигнал от которой поступает на дифференциатор ДИФ, а от дифференциатора — на регулирующее устройство регулятора температуры. В статике сигнал от дифференциатора равен нулю и регулятор поддерживает температуру на выходе регулируемого пакета пароперегревателя на заданном значении. При действии возмущений f_w и f_t информация о них практически без инерции и без запаздывания поступает на вход регулятора гемпературы. Регулятор вступает в действие, изменяя величину впрыска и нейтрализуя возмущения таким образом, что эффект их действия на выходе пароперегревателя будет незначительным.

Рис. 2.54. Принципиальная схема каскадной АСР температуры перегретого пара

Каскадная система регулирования является двухконтурной. С помощью дополнительного информационного канала в каскадной системе образуется внутренний малоинерционный контур, который по сравнению с внешним инерционным контуром обладает высоким быстродействием, при котором переходные процессы во внутреннем контуре заканчиваются быстрее, чем они могут проникнуть на выход внешнего контура. Этим объясняется высокая эффективность подавления каскадной системой возмущений f_w и f_r На долю внешнего контура остается нейтрализация возмущений обогревом и изменением расхода пара. Структурная схема каскадной системы автоматического регулирования температуры перегретого пара приведена на рис. 2.55.

В отличие от структурной схемы одноконтурной АСР температуры структурная схема каскадной системы регулирования дополнена еще одним датчиком температуры с передаточной функцией W_n и дифференциатором с передаточной функцией Жд_Иф.

Рис. 2.55. Структурная схема каскадной АСР температуры перегретого пара