Инвариантная система автоматического регулирования уровня воды в барабане котла

Abstract

Качество регулирования уровня воды в барабане котлов тепловых электростанций и парогенераторов атомных электростанций во многом определяют надежность и экономичность их работы. Последнее может быть достигнуто путем значительного уменьшения времени работы исполнительных механизмов, что напрямую зависит от качества регулирования. Рассмотрены зарубежные методы настройки ПИД-регулятора в каскадной системе автоматического регулирования уровня воды в барабане котла, на базе которой предложена инвариантная каскадная система автоматического регулирования. В такой системе предложено не измерять внешнее возмущение, например расход пара, а параллельно реальному инерционному участку объекта регулирования реализовать модель этого участка. Разница текущего значения уровня воды в барабане и выхода модели инерционного участка объекта регулирования подается на вход устройства компенсации эквивалентного внешнего возмущения. Это позволяет использовать устройство компенсации в замкнутом контуре, следовательно, качество регулирования улучшается при воздействии любых внешних возмущений. Сравнительный анализ результатов моделирования каскадной системы автоматического регулирования с ПИД-регулятором, настроенным по зарубежным методам, и предлагаемой инвариантной системы показал значительное улучшение качества регулирования в последней, а именно: в 2,5 раза повышается быстродействие системы при отработке скачка задания, максимальная величина перерегулирования уменьшается с 42,5 до 10,0 %; при отработке внутреннего возмущения время регулирования сокращается на 33 %, максимальная динамическая ошибка регулирования – на 65 %; время отработки внешнего топочного возмущения уменьшается в два раза, максимальная динамическая ошибка регулирования – на 63 %; максимальная динамическая ошибка регулирования при отработке внешнего возмущения расходом перегретого пара уменьшается на 71 %, время регулирования сокращается в 1,5 раза.