Работа котла в режиме 40%-ной нагрузки продолжается в течение времени, оговоренного инструкцией по эксплуатации котла, необходимого для прогрева всех элементов, после чего может быть включено кнопкой «Регулирование ВКЛ» автоматическое регулирование основного параметра котла – температуры горячей воды или давления пара. Автоматическое регулирование осуществляется перемещением исполнительного механизма, регулирующего подачу топлива и воздуха, в положение 40 и 100%.

В случае достижения предельного состояния регулируемого параметра схемой обесточиваются цепи питания клапанов – отсекателей на линии подачи топлива, происходит перемещение регулирующих органов топлива и воздуха в положение 20%-ного открытия, включается послеостановочная вентиляция, по истечении времени работы котла обесточиваются цепи питания магнитных пускателей вентиляторов. При снятии сигнала предельного состояния параметра схемой обеспечивается автоматический пуск котла в указанной выше последовательности.

Автоматическое регулирование отключается нажатием кнопки «Регулирование ОТКЛ», сопровождающимся переключением исполнительного механизма в положение до 40%-ного открытия регулирующих органов топлива и воздуха.

Отключение котла осуществляется нажатием кнопки «Стоп», сопровождающимся обесточиванием цепей клапанов – отсекателей топлива, автоматическим перемещением регулирующих органов топлива и воздуха в положение 20%-ного открытия, включением послеостановочной вентиляции, обесточиванием цепей управления магнитными пускателями вентиляторов.

Если в процессе нормальной работы или в пусковом периоде в управляющее устройство поступит сигнал об аварийном состоянии какого-либо параметра, загораются сигнал «Авария» и индикаторная лампочка, соответствующая первопричине аварии, а также индикаторная лампочка «Послеостановочная вентиляция». Одновременно обесточиваются цепи управления клапанами – отсекателями топлива, что сопровождается погасанием лампы «Работа»; регулирующие органы топлива и воздуха перемещаются в положение 20%-ного открытия. Как только истечет время послеостановочной вентиляции, обесточиваются цепи управления магнитными пускателями вентиляторов, о чем свидетельствует погасание индикаторной лампочки «Послеостановочная вентиляция». Снятие сигнала «Авария» осуществляется нажатием кнопки «Стоп».

Система аварийной сигнализации управляющего устройства предусматривает фиксацию:

• понижения уровня воды в котле;

• повышения уровня воды в котле;

• понижения давления топлива перед клапаном – отсекателем;

• понижения давления первичного воздуха;

• отсутствия закрытия клапанов – отсекателей.

5. Система автоматического регулирования подачи топлива в печь спекания

5.1 Решение элементарных задач анализа САУ

5.1.1 Ориентировочное оценивание динамических параметров каналов управления

Разгонная характеристика, полученная экспериментальным путем, приведена на рисунке 5.1.1.

Экспериментальные кривые обрабатывают известными методами, получая оценки динамических параметров звена управления. Сопоставляя кривые Y(t) и U(T), видим, что анализируемый объект обладает самовыравниванием, является неколебательным и имеет запаздывание. Проведенные исследования показали, что модель печи аппроксимируется апериодическим звеном первого порядка с запаздыванием.

коэффициент усиления –

нормированная постоянная запаздывания - =1(мин);

постоянная времени - Т=16-1=15(мин).

Переходя к абсолютным единицам измерения, коэффициент передачи принимает значение:

.

Диапазоны колебаний в относительных единицах: постоянной времени 27%, транспортного запаздывания 33%, коэффициента усиления 15%.

Диапазоны колебаний в абсолютных единицах: постоянной времени Т=154,05, транспортного запаздывания =1 0,33, коэффициента усиления Ку=-0,07(-0,01).

Дисперсия колебаний на выходе САУ при отключенном регуляторе равна 2,25(%)².

Печь спекания относиться к объектам первой группы, не допускающим резких колебаний по управляющему воздействию.

5.1.2 Определение временных настроек и модельных экспериментов

Временные настройки натурных и модельных экспериментов (дискретность измерения переходной характеристики и длительность наблюдения переходной характеристики) определяются постоянной времени и транспортным запаздыванием.

Дискретность измерения (моделирования) переходной характеристики должна удовлетворять следующим условиям:

1. ;

2. .

Длительность наблюдения переходной характеристики должна удовлетворять следующему условию:

.

Анализируя выше указанные условия, приходим к выводу, что:

1. шаг моделирования переходной характеристики =0,45-3;

2. длительность наблюдения переходной характеристики =105-1050.

5.1.3 Численный расчет разгонной характеристики

Дифференциальное уравнение для исследуемого канала управления имеет вид:

Оно же в форме Коши:

и в разностной форме:

Исходными данным для получения разгонной характеристики являются:

- ранее полученные результаты предварительной идентификации параметров канала управления (К=-0,07, Т=15 мин, τ=1 мин);

- выбранный шаг расчета и длительность эксперимента;

- анализ пределов наблюдаемых колебаний U, позволяющий задать величину скачка по входной величине

где t₀ – момент начала скачка,

нулевые начальные условия по выходной величине

y(t₀)=y(0)=y₀=23,8

Расчеты выполнены в среде Excel:

На рисунке 5.1.2 приведены результаты расчета – разгонная характеристика.

Рисунок 5.1.2 Разгонная характеристика

Ниже приведён пошаговый расчёт значений разгонной характеристики по формуле .

Начальные значения: при .

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; .

5.1.4 Анализ переходных характеристик

Для анализа переходных характеристик могут быть использованы специализированные программы, созданные в той или иной программной среде.

На восьми фрагментах рисунка 5.1.3 показаны разгонные характеристики звена при разных сочетаниях средних, минимальных и максимальных значений K, T, и τ (исходя из процентных отклонений по условию задания). Их значения в указанной последовательности приведены на графиках.

Анализируя эти разгонные характеристики, мы видим, что коэффициент передачи не влияет на форму процесса, он лишь определяет уровень установившихся значений. А величины транспортного запаздывания и постоянной времени влияют на длительность переходного процесса.

5.1.5 Анализ амплитудно – частотной характеристики

На восьми фрагментах рисунка 5.1.4 построены АЧХ при разных сочетаниях значений параметров канала управления, аналогичных предыдущему сочетанию. Анализируя эти характеристики, можно сказать следующее. Коэффициент передачи, также как и в предыдущем случае, просто изменяет шкалу ординат АЧХ. Аналогично ему транспортное запаздывание также никак не влияет на АЧХ динамического канала. А чем больше постоянная времени, тем быстрее падает АЧХ, все лучше фильтруя низкочастотные колебания.

Первый фрагмент на рисунке 5.1.4 иллюстрирует АЧХ для средних параметров канала управления (K=-0,07, T=15 мин, τ=1). А на четырех фрагментах рисунка 5.1.5 приведены гармонические колебания в этом звене при трех разных частотах колебаний входного сигнала (значения указаны на графиках).

В математическом смысле АЧХ – это модуль частотной характеристики динамического звена, отображаемой комплексным числом. Физический же смысл трудно воспроизвести, если ее расчет ведется не частотными методами, а используя имитационную модель САУ.

Из проведенных же выше экспериментов становится очевиден физический смысл АЧХ, как функции отношения амплитуд гармонических колебаний на выходе системы к колебаниям на входе, аргументом функции служит круговая частота колебаний.

Исходя из результатов экспериментов, изображенных на рисунке 5.1.5, можно сделать вывод, что чем больше частота изменения управляющего воздействия, тем хуже динамические характеристики канала управления (управляемая величина не успевает реагировать на входное воздействие).