Функции системы автоматического управления в совокупности с ограничениями, налагаемыми на процесс управления в соответствии с закономерностями преобразования энергии в газоперекачивающем агрегате, а также в связи с конструктивными особенностями его основных и вспомогательных узлов, являются основой для разработки алгоритма управления пуском и остановкой. Основное внимание при проектировании системы управления должно быть уделено правильному формулированию алгоритма пуска (задаваемой последовательности пусковых операций) и предписанному взаимодействию узлов агрегата в процессе пуска. Особое значение пусковых операций определяется главным образом тем, что в процессе пуска из-за быстрого изменения теплового состояния агрегата в его узлах и деталях возникают значительные термические напряжения.
В соответствии с этим алгоритм управления должен прежде всего обеспечивать правильную технологию пуска, выполняемую без нарушения всех налагаемых конструкцией агрегата ограничений за возможно короткое время или при минимуме энергетических затрат. Очевидно, что система, реализующая алгоритм, должна обладать высокой надежностью, что заставляет стремиться к возможному упрощению ее структуры. Рассматривая реально существующую взаимозависимость между объектом управления, алгоритмом и реализующей его системой, следует отметить именно наличие связей между объектом управления и алгоритмом или между алгоритмом и его реализацией. Так, алгоритм управления может потребовать внесения определенных изменений в конструкцию отдельных узлов агрегата, а аппаратурные возможности, доступные при реализации алгоритма, могут существенно повлиять на его характер.
Однако в целом, как указано в гл. I, строгое соблюдение технологии пуска и всех налагаемых на процесс ограничений (при условии обеспечения высокой надежности системы управления) наталкивается на значительные трудности. Как уже указывалось, одним из важнейших параметров, определяющих возможную скорость возрастания температуры рабочего тела, а значит, и скорость прохождения пусковых операций, является перепад температуры вдоль радиуса диска рабочего колеса турбины. Именно эта разность температур между нагретыми горячим газом периферийными участками диска и его медленно прогревающимися частями, расположенными вблизи вала, служит причиной возникающих в материале диска термических напряжений.
Для автоматического учета перепада температур по диску рабочего колеса необходимо в процессе пуска измерять его текущее значение, сравнивать полученный результат с заданным и в зависимости от итога корректировать пусковую программу. Однако практическая реализация такого воздействия на пусковую программу в настоящее время невозможна. Наибольшие трудности возникают при измерении перепада температуры, достигающего 700—800 °C на вращающейся детали, а также при передаче результата измерения с вращающейся детали в схему управления.
Существующие устройства пока не обладают необходимой для условий промышленной эксплуатации надежностью. Чтобы преодолеть это затруднение, предлагалось связать, теоретически или экспериментально, градиент температуры на диске с температурой или скоростью ее изменения в каком-либо другом, более доступном для измерения месте и строить алгоритмы управления на базе этого косвенного параметра. Такой переход в принципе возможен, однако использование его на практике также нецелесообразно.
Аппаратурное решение подсистемы управления пуском оказывается значительно более простым, если в качестве основного параметра выбрать время и задать в алгоритме управления темп прогрева агрегата. Время пуска обычно приближенно определяется при проектировании турбины, исходя из допустимых термических напряжений, и уточняется уже в процессе испытании и наладки головного образца. Естественно, что в программу закладывается некоторый запас и время пуска несколько отличается в большую сторону от оптимального. Упрощение системы управления, достигаемое исключением схем слежения- за текущим значением параметров и схем коррекции программы, значительно.
Таким образом, в рассматриваемом примере противопоставляются две возможности построения алгоритма управления.
- Теоретически наиболее правильный путь, в основе которого лежит слежение за одним или несколькими определяющими параметрами и соответствующая коррекция программы. Такой алгоритм, представляющий собой алгоритм с обратной связью по параметру, обычно называют пуском по параметру.
- Пооперационно-временной принцип построения алгоритма, при котором процесс пуска разбивается на ряд последовательных операций таким образом, что выполнение каждой из них является следствием выполнения одной или совокупности предыдущих, а скорость выполнения программы определяется временными зависимостями, заложенными в нее заранее.
Следует отметить, что между указанными способами пуска существует принципиальное различие. Реализация первого предполагает перевод объекта управления из состояния x1 в состояние х2 по заданной траектории с той точностью, которую в состоянии обеспечить используемая аппаратура. Возможности второго значительно скромнее, его использование предполагает перевод управляемого объекта из состояния в некоторую область, близкую к х2, по траектории более или менее близкой к желаемой. Степень приближения действительной траектории к идеальной и величина достигаемого разброса значений х2 определяются точностью экспериментального или теоретического соотнесения заданного темпа прогрева с реальным ходом процесса, а также заложенными в системе управления возможностями компенсации различных случайных помех, нарушающих нормальный пуск.
Вследствие непреодолимых в настоящее время аппаратурных трудностей наиболее правильный пуск по параметру для газоперекачивающих агрегатов практически не используется. На компрессорных станциях, как отечественных, так и зарубежных, почти повсеместно применяют пооперационно-временной пуск.
