![]() КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Котел як об’єкт регулювання рівня в барабані ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3 Лабораторна робота № 1
Мета роботи: 1) вивчення практичних методів реалізації моделей об’єктів регулювання за допомогою системи СИАМ; 2) дослідження динамічних властивостей котла як об’єкта регулювання рівня у барабані.
1.Об’єкти регулювання Одним з визначень об’єкта регулювання є таке: це пристрій або сукупність пристроїв, де протікає регульований технологічний процес і такий пристрій потребує спеціально організовані дії для досягнення поставленої мети управління. Специфіка систем автоматичного регулювання визначається в основному властивостями і особливостями регульованого об’єкта. При дослідженнях систем регулювання з метою визначення потрібних характеристик регулятора необхідно враховувати і властивості об’єкта регулювання. В сучасній техніці часто виникає необхідність автоматичного управління об’єктами самої різної фізичної природи. До них можна віднести суднові енергетичні установки з двигунами внутрішнього згоряння, газовими і паровими турбінами; котлоагрегати, атомні реактори, антени радіолокаційних станцій, об’єкти воєнної техніки, космічні апарати і інші об’єкти. Таким чином під регульованим об’єктом слід розуміти пристрій, технологічний процес, який закінчується виробленням відповідного виду енергії. Кількісні і якісні показники цієї енергії забезпечується за рахунок підтримання її визначаючих параметрів на заданому рівні, тобто за рахунок підтримання роботи установки на заданому режимі. По виду динамічних характеристик більшість регульованих об’єктів можна розділити на дві групи: статичні і астатичні.
а) б) Рис.1.1. Криві перехідного процесу статичного (а) і астатичного (б) регульованого об’єкта
Статичні об’єкти, які іще називають стійкими або такими, що мають самовирівнювання. В таких об’єктах регульована величина при подачі на вхід дії, що збурює або регулює змінюється на деяку величину і встановлюється нове значення регульованої величини без застосування автоматичного регулятора. Астатичні об’єкти, нейтральні об’єкти або об’єкти без самовирівнювання. При подачі вхідної дії на виході астатичних об’єктів регульована величина постійно змінюється і з часом встановлюється постійна швидкість зміни регульованої величини. Вид кривої перехідного процесу Зустрічаються також і нестійкі регульовані об’єкти, в яких при тих же умовах регульована величина змінюється з зростаючою швидкістю.
2.Передаточні функції
Дослідження автоматичних систем спрощується при використанні прикладних математичних методів операційного зчислення. Це дає можливість перейти від диференційного рівняння до однозначно відповідного йому алгебраїчного рівняння. Такий перехід називають перетворенням по Лапласу. Також в теорії САР використовують поняття передаточної функції та зображення по Лапласу. Розглянемо коротко загальні уявлення про перетворення по Лапласу. Якщо є деяка функція
де s - довільна комплексна величина, яку позначають Таке перетворення скорочено позначають так: В загальному випадку оригінал функції
Операція зворотного перетворення позначається символом
Перетворення по Лапласу, що частіше використовуються при розрахунках по автоматиці приведені в таблиці 1.1.
Таблиця 1.1.
Передаточною функцією елемента (системи) називається відношення зображення по Лапласу вихідної координати до зображення по Лапласу вхідної координати. Якщо позначити передаточну функцію через 2. Рівняння динаміки парового котла із природною циркуляцією
Котел як об’єкт регулювання рівня в барабані в залежності від типу економайзера має різні динамічні властивості. Використаємо експериментальний метод одержання рівняння динаміки. На рис.1.2 а, б, представлено криві зміни рівня в барабані різних котлів при стрибкоподібному збільшенні відбору пари (навантаження) на 5 кг/с, коли витрата живильної води не змінювалась. З розглянутих кривих видно, що котел як об'єкт регулювання рівня не є простою інтегруючою ланкою, коли використовується не “киплячий” економайзер, як відкритий бак з водою. Справа в тому, що щільність рідини в баці незмінна, у той час як щільність пароводяної суміші в котлі змінюється разом з його навантаженням, тиском пари, температурою води й т.д. При різкому збільшенні відбору пари з котла відбувається в перший момент "набрякання" рівня води, викликане інтенсивним паротворенням за рахунок підвищеної тепломісткості котлової води стосовно тиску пари, що знизився. Навпаки, при зменшенні навантаження тиск пари в котлі на якийсь час збільшується й рівень води знижується, незважаючи на інтенсивне живлення котла водою. Величина й тривалість цих закидів залежить від параметрів котла. Коли отримана експериментальна крива перехідного процесу її необхідно представити у вигляді суми перехідних процесів двох ланок, що включені паралельно - інерційної й інтегруючої. У цьому випадку котел як об'єкт регулювання рівня, може бути представлений системою рівнянь:
де G і W - зміна витрати пари (навантаження) і живильної води відповідно; h1, h2, і Н - дві складові перехідного процесу й величина зміни рівня води в барабані котла відповідно.
а)
б) Рис.1.2. Зміна рівня в барабанах різних котлів при стрибкоподібному збільшенні відбору пари
Структурна схема котла як об'єкта регулювання рівня в барабані представлена на рис.1.3.
Рис.1.3. Структурна схема котла як об'єкта регулювання рівня в барабані Коефіцієнти рівнянь (1.1) і (1.2) T1, k1 і k2 отримують шляхом обробки двох складових перехідного процесу (рис 1.2). Використовуємо криві перехідних процесів, що на рис. 1.2 і отримуємо коефіцієнти рівнянь (1.1) і (1.2) На рис.1.2, а, показано як криву перехідного процесу Н (цільна крива) розкладено на дві криві, що представлені елементарними ланками ( пунктирні криві): аперіодичною, що представляє першу складову В цьому випадку Для другої складової Криві перехідних процесів для варіантів 2-4 приведені на рис.1.2, б. Схему набору моделі котла як об’єкта регулювання рівня у барабані у СИАМ наведено на рис.1.4. Рис.1.4. Схему набору моделі котла як об’єкта регулювання рівня в барабані у СИАМ Порядок виконання роботи 1. Визначити по рис.1.2, б, коефіцієнти 2. Запустити програму СИАМ. 3. Виконати моделювання котла як об’єкта регулювання рівня в барабані у СИАМ, згідно до структурної схеми та моделі, що приведені відповідно на рис.1.3 та 1.4, використовуючи коефіцієнти отримані в п.1. 4. У СИАМ отримати динамічні характеристики котла як об’єкта регулювання рівня в барабані при подачі впливу, що збурює 5. Отримати для випадку, що досліджується у п.4. окремо динамічні характеристики інерційного ланцюга (блок 4 на рис.1.4), та інтегруючого (блок 3 на рис.1.4). 6. Отримати динамічні характеристики котла як об’єкта регулювання рівня в барабані при подачі живильної води
Обробка результатів дослідження 1. За графіками отриманими згідно п.4-5 визначити коефіцієнти
|