atp_shemu_1354515770
.pdfМІНИСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ “КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ” ТЕПЛОЕНЕРГЕТИЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЦІЇ ТЕПЛОЕНЕРГЕТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ
ТИПОВІ ТЕХНІЧНІ РІШЕННЯ З АВТОМАТИЗАЦІЇ ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ
Довідковий посібник до лекцій і курсового проектування з дисциплін “Основи автоматизації теплоенергетичних процесів”, “Автоматизація теплоенергетичних процесів і виробництв”, дипломного проектування.
Для студентів спеціальностей 7.092501 “Автоматизоване управління технологічними процесами” і 7.092502 “Комп’ютерно-інтегровані технологічні процеси та виробництва” напряму 6.0925 “Автоматизація та комп’ютерноінтегровані технології”
Київ-2003
2
ЗМІСТ
1. ОГЛЯД ТИПОВИХ ТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ З АВТОМАТИЗАЦІЇ |
5 |
||
1.1. АЛГОРИТМ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ОБ’ЄКТА УПРАВЛІННЯ |
5 |
||
1.2 |
ІДЕНТИФІКАЦІЯ ОБ’ЄКТУ З САМОВИРІВНЮВАННЯМ |
6 |
|
1.3 |
ІДЕНТИФІКАЦІЯ ОБ’ЄКТУ БЕЗ САМОВИРІВНЮВАННЯ |
7 |
|
1.4 |
ПАРАМЕТРИ ПРОМИСЛОВИХ ОБ’ЄКТІВ УПРАВЛІННЯ |
8 |
|
1.5 |
ПЕРЕХІДНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПІ-РЕГУЛЯТОРУ |
9 |
|
1.6 |
РОЗРАХУНОК РЕГУЛЯТОРУ І РЕГУЛЮЮЧОГО БЛОКУ |
11 |
|
|
1.6.1 ПЕРЕХІДНИЙ ПРОЦЕС В ЗАМКНЕНІЙ САР |
11 |
|
|
1.6.2 |
РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ РЕГУЛЯТОРУ |
12 |
|
1.6.3 |
РОЗРАХУНОК РЕГУЛЮЮЧОГО БЛОКУ |
12 |
1.7 |
СПОСОБИ КОРИГУВАННЯ КОЕФІЦІЄНТУ ПЕРЕДАЧІ ОБ’ЄКТУ |
13 |
|
1.8 |
СХЕМА СТРУКТУРНА КОМЛЕКСУ ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ |
|
|
|
ПРОМИСЛОВОЇ АСР РЕЖИМНОГО ПАРАМЕТРУ |
14 |
|
1.9 |
ЗАДАЧІ РЕГУЛЮВАННЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМУ ОБ’ЄКТІВ В |
|
|
|
ЕНЕРГЕТИЦІ ТА ПРОМИСЛОВОСТІ |
15 |
|
1.10ПЕРЕЛІК ЗАДАЧ РІВНЯ КООРДИНАЦІЇ АСУТП (НА ПРИКЛАДІ
|
АСУТП НАГРІВУ СЛЯБІВ В МЕТОДИЧНІЙ ПЕЧІ) |
16 |
1.11 РЕАЛІЗАЦІЯ РЕЖИМУ НАГРІВУ СЛЯБІВ |
17 |
|
|
1.11.1 ГРАФІК ГАРАНТОВАНОГО НАГРІВУ СЛЯБІВ |
18 |
1.12 СХЕМА ДВОРIВНЕВОI АСУ ТП |
19 |
|
2. СХЕМИ СТРУКТУРНІ І ФУНКЦІОНАЛЬНІ ТИПОВИХ АСР |
|
|
ПРОМИСЛОВИХ ОБ’ЄКТІВ |
20 |
|
2.1 |
СТРУКТУРНА СХЕМА ОДНОКОНТУРНОЇ САР |
20 |
2.2 |
СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР ТЕМПЕРАТУРИ |
20 |
2.3 |
СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР КОЕФІЦІЕНТУ ВИТРАТИ ПОВІТРЯ |
21 |
2.4 |
СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР ВИТРАТИ ПОВІТРЯ |
22 |
2.5 |
СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР РОЗРІДЖЕННЯ В ТОПЦІ |
22 |
2.6 |
СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР РІВНЯ |
23 |
2.7 |
СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР ТИСКУ В КОЛЕКТОРІ |
23 |
2.8 |
СТРУКТУРНА СХЕМА КОМБІНОВАНОЇ САР |
24 |
2.9 |
СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР РОЗРІДЖЕННЯ |
25 |
2.10 СТРУКТУРНА СХЕМА КАСКАДНОЇ САР З ДВОМА РЕГУЛЯТОРАМИ |
25 |
|
|
2.10.1 СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР ТЕМПЕРАТУРИ |
26 |
|
2.10.2 СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР ВМІСТУ КИСНЮ |
26 |
|
2.10.3 СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР ПОТУЖНОСТІ ЕНЕРГОБЛОКУ |
27 |
2.11 СТРУКТУРНА СХЕМА ДВОІМПУЛЬСНОЇ САР |
29 |
|
|
2.11.1 СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР РІВНЯ В БАРАБАНІ КОТЛА |
29 |
|
2.11.2 СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР ТЕМПЕРАТУРИ ПЕРВИННОЇ ПАРИ |
30 |
|
2.11.3 СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР ТЕМПЕРАТУРИ ВТОРИННОЇ ПАРИ |
30 |
2.12 СТРУКТУРНА СХЕМА СИСТЕМИ ЗВ ЯЗАННОГО РЕГУЛЮВАННЯ |
31 |
|
|
2.12.1 СХЕМА ФУНКЦІОНАЛЬНА АСР ВИТРАТ ПАЛИВА СПОЖИВАЧАМИ |
|
|
ГАЗОВОГО КОЛЕКТОРУ |
32 |
3. СХЕМИ АВТОМАТИЗАЦІЇ ПРОМИСЛОВИХ ОБ’ЄКТІВ |
33 |
3
4
1.ОГЛЯД ТИПОВИХ ТЕХНІЧНИХ РІШЕНЬ З АВТОМАТИЗАЦІЇ
1.1.АЛГОРИТМ ІДЕНТИФІКАЦІЇ ОБ’ЄКТА УПРАВЛІННЯ
Експеримент |
Отримання кривої розгону |
|
|
2.2. |
|
Обробка результатів |
|
|
Перебудова кривої розону в перехідну |
||
експерименту |
||
характеристику |
||
|
||
|
|
Структурна |
Апроксимація об`єкту |
ідентифікація ОУ |
послідовним з`єднанням ланки |
|
транспортного запізнення і |
|
аперіодичної ланки 1-го порядку |
|
(об`єкт з самовирівнюванням) або |
|
інтегруючої ланки (об`єкт без |
|
самовирівнювання) |
Параметрична |
|
ідентифікація ОУ |
Розрахунок параметрів об`єкту |
|
управління |
|
|
Розрахунок параметрів регулятору
Розрахунок параметрів регулюючого блоку
Коригування |
|
|
|
Перевірка параметру “швидкість |
|||
коефіцієнту передачі |
|
||
|
зв`язку” регулюючого блоку |
||
або швидкості |
|
||
|
|
||
розгону об`єкту |
|
|
|
|
|||
|
|
|
Перевірка параметру “стала часу інтегрування”
Коригування сталої часу або швидкості розгону об`єкту
5
1.2 ІДЕНТИФІКАЦІЯ ОБ’ЄКТУ З САМОВИРІВНЮВАННЯМ
u(s) |
|
Wоб(s) |
|
|
y(s) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скачкоподібне збурення
U,од.вх.
ΔU
τ ,од.часу
Крива розгону
y,од.вих.
y
τ ,од.часу
Перехідна характеристика
ОД.ВИХ
h,
ОД.ВХ.
Коб 
0.63* Коб 
Δy
ОД.ВИХ
Коб=Δu , ОД.ВХ.
|
|
|
|
|
[τоб ]=[ Тоб ]= од.часу |
τоб |
|
Тоб |
|
τ ,од.часу |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
(3-4)Тоб |
|
|
|
0 ,якщо 0 τ |
τоб |
|
|
|
||||
об
h(τ)= |
Коб*(1-e Tоб |
) ,якщо τ > τоб |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коб |
|
|
Wоб(s)=e об s |
|
|
||
|
|
|||
Тоб s 1
6
1.3 ІДЕНТИФІКАЦІЯ ОБ’ЄКТУ БЕЗ САМОВИРІВНЮВАННЯ
u(s) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y(s) |
|
|
|
|
|
|
||
|
Wоб(s) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Скачкоподібне збурення
U,од.вх.
ΔU
τ ,од.часу
Крива розгону
y,од.вих.
y
τ |
τ ,од.часу |
|
|
h,од.вих од.вх
h
Перехідна характеристика
|
|
|
α |
τоб |
|
|
τ |
|
|
||
|
0 ,якщо 0 τ |
τоб |
|
|
|
|
|
h(τ)=
Eоб*( τ- τоб ) , якщо τ > τоб
|
|
|
|
|
|
|
h |
y |
, |
од.вих. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
од.вх. |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
u |
|
||||
E |
|
h |
|
y |
|
1 |
, |
од.вих. |
|
|
1 |
|
||
|
|
|
|
|
од.часу |
|||||||||
об |
|
|
u |
|
од.вх. |
|||||||||
[τоб ]= од.часу
τ ,од.часу
Wоб(s)=e об s Eоб |
|
1 |
|
|
s |
||||
|
|
|||
7
1.4 ПАРАМЕТРИ ПРОМИСЛОВИХ ОБ’ЄКТІВ УПРАВЛІННЯ
[ D=(ymax-ymin) – діапазон зміни режимного параметру]
№ п/п |
САР режимного |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Параметри об’єкту |
|
|
|
|
|
|
|
|
параметру |
|
|
Кр |
|
|
|
|
|
Тоб |
об |
|
|
об |
|||||
1 |
2 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
4 |
5 |
|
|
6 |
|
|
|||
1. |
САР розрідження в топці |
0.5 |
|
Па |
|
|
5 с |
2 с |
|
|
- |
|
|
||||||
|
|
%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
2. |
САР тиску в колекторі |
|
|
ΔD |
|
|
|
|
4 с |
1 с |
|
|
- |
|
|
||||
|
|
100%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
3. |
САР витрати |
|
|
ΔD |
|
|
|
|
6 с |
2 с |
|
|
- |
|
|
||||
|
палива/повітря |
100%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
4. |
САР рівня в |
|
|
- |
|
|
|
|
|
- |
30 с |
0.5 |
|
Па |
|
||||
|
акумуляторному баці |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
%PO c |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
5. |
САР рівня в барабані |
|
|
- |
|
|
|
|
|
- |
60 с |
0.3 |
|
Па |
|
||||
|
промислового котла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
%PO c |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
6. |
САР температури |
10 |
0 |
C |
|
|
100 с |
15 с |
|
|
- |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
газового середовища в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
топці печі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7. |
САР температури металу |
10 |
0 |
C |
|
|
600 с |
120 с |
|
|
- |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
в печі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
8. |
САР тиску пари в |
0.14 |
МПа |
|
|
420 с |
60 с |
|
|
- |
|
|
|||||||
|
барабані енергетичного |
%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
котла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. |
САР витрати перегрітої |
16 |
т/год |
|
100 с |
25 с |
|
|
- |
|
|
||||||||
|
пари |
100%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
10. |
САР параметру |
10 |
т/год |
|
20 с |
15 с |
|
|
- |
|
|
||||||||
|
“теплота” |
100%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
11. |
САР температури |
0.5 |
0 |
C |
|
|
195 с |
45 с |
|
|
- |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
перегрітої пари (tпп) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
12. |
САР температури пари |
0.5 |
0 |
C |
|
|
42 с |
18 с |
|
|
- |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
за вприском (t’пп) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
13. |
САР вмісту кисню в |
0.05 |
|
%O2 |
|
|
60 с |
45 с |
|
|
- |
|
|
||||||
|
димових газах |
|
%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
14. |
САР температури прямої |
1.5 |
0 |
C |
|
|
1800 с |
120 с |
|
|
- |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
котлової води |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
(водогрійний котел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПТВМ-50) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15. |
САР температури |
0.15 |
0 |
C |
|
|
240 с |
25 с |
|
|
- |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
рециркуляційної води |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
(водогрійний котел |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ПТВМ-50) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16. |
САР рівня в барабані |
|
|
- |
|
|
|
|
|
- |
240 с |
0.01 |
|
|
Па |
|
|||
|
енергетичного котла |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
%PO c |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
17 |
САР перепаду тиску на |
50 |
|
Па |
|
|
300 с |
120 с |
|
|
- |
|
|
||||||
|
шаровому барабановому |
%PO |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
млині |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8
18 |
САР розрідження |
1.0 |
|
Па |
|
|
900 с |
120 с |
- |
|
|||||
|
шаровому барабановому |
%PO |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
млині |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
19 |
САР тиску пари після |
0.014 |
МПа |
|
30 с |
2 с |
- |
|
|||||||
|
РОУ |
%PO |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
|
4 |
5 |
6 |
|
|||
20 |
САР температури пари |
1.0 |
|
|
0 |
C |
|
|
40 с |
3 с |
- |
|
|||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
після РОУ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
%PO |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
21 |
САР температури |
1.5 |
|
0 |
C |
|
|
40 с |
20 с |
- |
|
||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
мережевої (прямої) води |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
%PO |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
після підігрівача |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мережевої води |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
САР потужності |
0.2 |
МПа |
|
|
25 с |
2 с |
- |
|
||||||
|
енергоблоку |
%hкл |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
(“регулюючі клапани |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
турбіни-тиск перегрітої |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
пари”) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
23 |
САР підігрівача повітря |
3.0 |
|
0 |
C |
|
|
10 с |
3 с |
- |
|
||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
%PO |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
24 |
САР рівня в |
- |
|
|
|
|
|
|
- |
100 с |
0.1 |
Па |
|
||
|
парогенераторі |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
%PO c |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
енергоблоку з ядерним |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
реактором ВВЕР-1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.5 ПЕРЕХІДНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПІ-РЕГУЛЯТОРУ
u(s) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y(s) |
|
|
|
|
|
|
||
|
Wоб(s) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Wоб(s)=Кр |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
Т |
і |
s 1 |
||||
|
|
|
|
|
К р |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Ті s |
|||||||||||
|
|
|
|
|
Т і s |
|
|
|
||||||||
0 , якщо τ |
0 |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
h(τ)= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
К |
р Е К |
р |
|
|
Е , якщо τ > 0 |
|||||||||||
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ті |
|
|
|
|
|
||
9
Скачкоподібне збурення
Е,од.вх.
Е
τ ,од.часу
Крива розгону
u, % РО
u
τ ,од.часу
Перехідна характеристика
h, ОД% РО.ВИХ.
2 Кр |
Кр= |
u |
, |
%PO |
E |
од.вих |
Ті – стала часу ,
час подвоення.
Кр
Ті |
τ ,од.часу |
|
|
10