3. РЕАЛИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ НАСТРОЙКИ АСР МОЩНОСТИ НА РЕГУЛЯТОРАХ СЕРИИ РПИБ
Для автоматизации технологических процессов отечественные заводы выпускают ряд регулирующих приборов, позволяющих реализовать П-, ПИ- и ПИД-законы регулирования. Наиболее широкое применение на тепловых электростанциях получили регуляторы серии РПИК и РПИБ, выпущенные МЗТА.
Установка оптимальных параметров настройки на реальной аппаратуре связана с трудностями, так как большинство методов расчета дает оптимальные значения параметров настройки для идеальных регуляторов. Реальный регулятор обеспечивает закон регулирования, отличающийся от идеального. При настройке АСР необходимо знать динамические свойства реального регулятора, позволяющие определить зависимости значений параметров настройки от положений соответствующих органов настройки. Такие исследования в литературе для ряда регуляторов практически отсутствуют. В работах [275, 276] они приводятся для электронных регуляторов МЗТА. Приборы серии РПИБ имеют ряд особенностей [138]. Регулятор серии РПИБ приближенно воспроизводит линейный ПИ-закон регулирования только в пульсирующем режиме Для обеспечения такого режима работы необходимо, чтобы скорость изменении сигнала обратной связи превышала скорость изменения сигнала от регулируемой величины. Достаточным признаком линейности АСР, содержащей ПИ регулятор с конечной скоростью перемещения исполнительного механизма (ИМ), является соотношение, но которому время интегрирования регулятора больше времени движения сервомотора с предельной скоростью в диапазоне перемещения регулирующего органа [277]. В работе [354] показано, что релейный ПД-регулятор может быть также представлен характеристикой линейного ПД-регулятора в низкочастотной области сигналов.
Кроме основных органов динамической настройки регулятора, скорости связи (R13-14) и времени изодрома, регулятор снабжен дополнительными органами настройки: длительностью импульса и нечувствительностью. Сопротивление (длительность импульса) является средством ликвидации низкочастотных колебаний (перебросок), которые могут возникнуть в замкнутом внутреннем контуре регулирующего прибора. Зона нечувствительности Δ, уменьшающая статическую точность регулирования, выбирается таким образом, чтобы она не превышала половины допустимой величины погрешности регулирования. В инструкции но монтажу и эксплуатации приборов указывается, что регуляторы имеют независимые параметры динамической настройки. Практически же наблюдаются искажения закона регулирования и зависимостей значений кр и Ти от положении элементов настройки регулятора, которые проявляются при введении ручек потенциометров «длительность импульса», «нечувствительность» и «скорость связи», изменениях величины входного сигнала Uиx и выбега ИМ. Отмеченное влияние различных факторов на параметры настройки регулирующих приборов может быть описано аналитически в результате рассмотрения процессов, происходящих в устройстве обратной связи.
Данные выражения показывают, что при рассматриваемой величине входного сигнала Т и кр определяются также соотношением сопротивлений Rc-9. Эти зависимости изображены на рис. 35.
Рис. 34
С погрешностью, не превышающей 15%, для соотношения Rс/R9^=0,5 можно считать, что коэффициент усиления и время изодрома регулятора постоянны и могут быть приближенно рассчитаны по формулам
(92)
Представленные аналитические исследования динамических свойств регулирующих приборов серии РПИБ указывают на необходимость учета уровня и характера изменения входного сигнала. Это позволит с определенной точностью установить параметры настройки на реальной аппаратуре. Исследования динамических свойств регулятора серии РПИБ проводились из предположения, что входное воздействие носит скачкообразный характер. Используя интеграл Дюамеля, можно показать, что полученные выводы справедливы для любого вида входного сигнала [276]. Достоверность аналитических зависимостей параметров динамической настройки регулятора подтверждается экспериментальными исследованиями, проведенными при различных значениях входного сигнала и положениях органов настройки.
Зависимость параметров настройки регулятора от величины входного сигнала объясняется тем, что в момент заряда конденсатор обратной связи шунтирован сопротивлением времени изодрома fa. В результате величина определяет как скорость нарастания, так и максимальное значение напряжения, до которого заряжается конденсатор С3.
Для обеспечения независимости параметров настройки необходимо во время заряда конденсатора отключать от него сопротивление fa. При этом параметры динамической настройки в реальном диапазоне входных сигналов оказываются независимыми и могут быть рассчитаны по формулам (92).
Установка параметров настройки на регуляторах серии РПИБ в отдельных случаях вызывает автоколебания («переброски») во внутреннем контуре прибора, обусловленные нелинейностью его отдельных цепей. В условиях нормальной эксплуатации «переброски» допустить нельзя, так как они вызывают перегрев исполнительного электродвигателя, усиленный износ подвижных элементов в ухудшают общую устойчивость АСР с таким регулятором. Поэтому выявление областей устойчивости работы регуляторов без «перебросок» имеет существенное значение при его динамической настройке.
Вопросы возможных настроек регуляторов серии РПИБ в отечественной литературе исследованы недостаточно. Наиболее полные результаты для электронных регуляторов типов ЭР-1 и ЭР-Т приводятся в работе.
На рис. 36 показаны области устойчивых настроек регулятора серии РПН В с упругой обратной связью при различных соотношениях значений времени изодрома, скорости обратной связи, длительности импульса, нечувствительности и величины входного сигнала, где п, г, w — соответственно числа делений положений ручек «Ск. связи»,«Дл. импульса» и «Нечувствит.». Влияние изменений скорости обратной связи и нечувствительности на области возможных настроек показано на рис. 36, а, а влияние на области возможных настроек изменений длительности импульсов и величины входною сигнала — на рис. 36, в. Исследование проведено для значений времени изодрома, наиболее часто встречающихся на практике, поэтому верхняя граница представленных областей устойчивости условна. Из анализа полученных результатов следует, что область устойчивости регулятора в процессе работы изменяется в зависимости от величины входного сигнала, увеличение значения сменного сопротивления скорости обратной связи приводит к расширению области устойчивости, а уменьшение нечувствительности и длительности импульсов— к ее сокращению и наиболее существенным параметром настройки, влияющим на величину области устойчивости регулятора, является нечувствительность.
При воздействии регулятора серии РПИБ на исполнительный механизм через контактор МКР-0-58 наблюдается явление «несрабатывания» последнего из-за его инерционности (длительность импульсов должна быть не менее 15 мс). Этот фактор ограничивает области возможных настроек рассматриваемых регуляторов. Влияние изменений времени изодрома и скорости обратной связи на области срабатывания контактора показано на рис. 37, a, а влияние на области срабатывания контактора изменения нечувствительности— на рис. 37,б.
Сравнивая между собой результаты исследования (рис. 36 и 37), отметим, что параметры настройки регулятора серии РПИБ должны определяться с учетом динамических свойств как самого регулятора, так и контактора, на который он воздействует. Учитывая, что реальный входной сигнал переменный, были построены амплитудно-частотные характеристики регулятора и оценено влияние на них изменений параметров и органов настройки. Полосой равномерного пропускания частот регулятора серии РПИБ можно считать 0—0,06 Гц.
Таким образом, используя регуляторы серии РПИБ в АСР мощности энергоблоков, необходимо учитывать их специфические особенности, неучет которых может привести к неоптимальной настройке системы регулирования в делом, автоколебаниям и другим последствиям.
