Спосіб регулювання рівня рідини у конденсаторі парової турбіни

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано при автоматизации регулирования уровня жидкости в конденсаторе паровой турбины и других резервуарах. Известен способ регулирования уровня жидкости в резервуаре, при котором измеряют отклонение текущего уровня от заданного, скорость и направление изменения этого отклонения и регулируют уровень с учетом направления изменения отклонения [1]. Недостатком этого способа является недостаточная точность регулирования, так как не учитывается наличие имеющихся практически у всех исполнительных органов медленно меняющихся выбегов и медленно меняющейся постоянной времени. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ регулирования уровня жидкости в резервуаре посредством исполнительного механизма, при котором измеряют отклонение текущего уровня от заданного, знак и скорость отклонения, направление изменения модуля отклонения, задают верхнюю и нижнюю границы зоны нечувствительности регулирования и при отклонении за зону нечувствительности регулирования и увеличении модуля отклонения регулируют уровень путем изменения положения исполнительного механизма подачей на него регулирующих импульсов с учетом величины отклонения, его знака и скорости [2]. Однако этот способ характеризуется недостаточной точностью вследствие того, что при регулировании не учитывается влияние медленных изменений выбега и разгонной характеристики исполнительного механизма. Повышение точности регулирования при регулировании уровня жидкости в конденсаторе паровой турбины путем измерения отклонения текущего значения уровня от заданного, его скорости и изменения модуля отклонения и при увеличении модуля отклонения изменением положения исполнительного органа по управляющему воздействию от регулятора, учитывающего величину и скорость отклонения, достигается тем, что после выдачи каждого управляющего воздействия идентифицируют значения постоянной времени и выбега исполнительного органа, сравнивают эти значения с заданными пороговыми значениями и при выходе значений постоянной времени и выбега за пределы, заданные пороговыми значениями, выдачу управляющего воздействия не производят, при невыходе данных значений за указанные пределы перед выдачей управляющего воздействия сравнивают идентифицированное значение выбега со значением требуемого приращения положения исполнительного органа на следующем шаге управления, при превышении значением выбега значения требуемого приращения положения исполнительного органа выдачу управляющего воздействия не производят, в противном случае формируют очередной управляющий сигнал, длительность которого выбирают равной отношению разности требуемого приращения положения исполнительного органа и идентифицированного значения выбега к идентифицированному значению постоянной времени исполнительного органа. Предлагаемый способ позволяет системе регулирования адаптироваться к медленным изменениям выбега и разгонной характеристики исполнительного органа (его постоянной времени). Своевременная оценка постоянной времени и выбега исполнительного органа позволяют более точно формировать законы регулирования и блокировать выдачу управляющих воздействий при выходе данных значений за технологически допустимые пределы. На чертеже приведен пример блок-схемы устройства для осуществления предлагаемого способа. Устройство для регулирования уровня жидкости в конденсаторе 1 паровой турбины посредством исполнительного органа 2 содержит датчик 3 текущего уровня, задатчик 4 уровня, первый, второй, третий, четвертый 5, 6, 7, 8 элементы сравнения, датчик 9 положения исполнительного органа, элемент 10 памяти, вычислительное устройство 11, первый, второй, третий пороговые элементы 12, 13, 14, элемент 15 И, первый, второй, третий, четвертый ключевые элементы 16, 17, 18, 19, формирователь 20 длительности импульсов, дифференциатор 21, формирователь 22 модуля входного сигнала, элемент 23 задержки, делитель 24, инвертор 25, регулятор 26. Первый и второй входы элемента 5 сравнения подключены соответственно к выходу датчика 3 текущего уровня и задатчику 4 уровня, а выход- к входу дифференциатора 21, выход которого соединен с первым входом делителя 24, входу формирователя 22 модуля входного сигнала и первому входу регулятора 26. Выход формирователя 22 модуля входного сигнала связан с первым входом четвертого элемента 8 сравнения, через элемент 23 задержки со вторым входом четвертого элемента 8 сравнения, выход которого подключен через третий пороговый элемент 14 к управляющему входу третьего ключевого элемента 18, и через третий ключевой элемент 18 - со вторым входом делителя 24, выход которого через инвертор 25 подключен ко второму входу регулятора 26, управляющий выход которого через четвертый ключевой элемент 19 связан с исполнительным органом 2 и третьим входом вычислительного устройства 11. К исполнительному органу 2 подключен датчик 9 положения, выход которого связан с первым входом второго элемента 6 сравнения и через элемент 10 памяти со вторым входом элемента 6 сравнения, выход которого подключен к первому входу вычислительного устройства 11, второй вход которого связан с первым информационным выходом регулятора 26, а первый выход через первый ключевой элемент 16 с первым входом третьего элемента 7 сравнения и через первый пороговый элемент 12 с первым входом элемента 15 И. Второй выход вычислительного устройства 11 через второй ключевой элемент 17 подключен к первому входу формирователя 20 длительности импульсов и через второй пороговый элемент 13 ко второму входу элемента 15 И, выход которого соединен с управляющим входом первого ключевого элемента 16. Второй информационный выход регулятора 26 подключен ко второму входу третьего элемента 7 сравнения, выход которого соединен с управляющими входами второго 17 и четвертого 19 ключевых элементов и вторым входом формирователя 20 длительности импульсов, выход которого подключен к третьему входу регулятора 26. Устройство осуществляет способ регулирования уровня жидкости в конденсаторе паровой турбины следующим образом Датчиком 3 уровня измеряют текущий уровень конденсата, определяют отклонение текущего уровня от заданного задатчиком 4 уровня с помощью первого элемента 5 сравнения, с выхода которого на первый вход регулятора 26 поступает сигнал, используемый регулятором при формировании очередного управляющего сигнала. Определяют скорость отклонения с помощью дифференциатора 21. Изменение модуля отклонения определяется следующим образом: формирователь 22 модуля входного сигнала преобразует поступающий на его вход сигнал по отклонению в сигнал по модулю отклонения, который затем сравнивается в четвертом элементе 8 сравнения с сигналом по модулю отклонения, который задерживается элементом 23 задержки на заданное время (длительность задержки выбирают минимально возможной при условии превышения разностью между текущим и задержанным сигналами по модулю отклонения величины погрешности датчика уровня), и при превышении сигналом по текущему модулю отклонения задержанного сигнала третий пороговый элемент 14 формирует на выходе постоянный сигнал, соответствующий увеличению модуля отклонения, который, поступая на управляющий вход третьего ключевого элемента 18, разрешает формирование делителем 24 корректирующего сигнала, который через инвертор 25 поступает на второй вход регулятора 26. Так как исполнительные органы представляют собой механизмы с нерегулируемой постоянной скоростью положения и практически все имеют медленно меняющиеся выбеги и постоянные времени, упрощенное уравнение, определяющее положение исполнительного органа на каждом шаге управления, может быть представлено в виде где і - индекс шага управления; ψ - положение исполнительного органа; U - управляющий сигнал (0,±1); t - длительность управляющего сигнала; b - выбег исполнительного органа; Τ - постоянная времени исполнительного органа. Уравнение содержит линейную комбинацию из двух неизвестных квазипостоянных величин. В наиболее простом случае отсутствия измерительных помех и случайных перемещений клапана, связанных с вибрацией, для определения этих неизвестных величин достаточно проведения двух измерений Алгоритм вычисления постоянной времени Τ и выбега b в этом случае может быть представлен в виде: ˆ ˆ -1 необходимо В более общем стохастическом случае для получения достоверных оценок b и T сглаживание по результатам нескольких измерений величины Δy j и соответствующи х расчетов величин bj и Tj-1. ˆ ˆ -1 могут быть представлены в виде Алгоритмы формирования сглаженных оценок b и T где вследствие квазистационарности величин b и Τ можно полагать Κ1≤1 и K2≤1. Конкретизация коэффициентов усиления Κ1 и К2 должна основываться на реальных количественных характеристиках действующи х измерительных помех и случайных возмущений. Длительность управляющих импульсов t процессе функционирования регулятора постоянно варьируется, а величина выбега в течение длительного времени может считаться постоянной. Вследствие этого имеется принципиальная возможность оценки величины выбега b и постоянной времени Τ по известным значениям величины y и t. После выдачи регулятором 26 каждого управляющего воздействия измеряют положение исполнительного органа 2 с помощью датчика 9, сравнивают его во втором элементе 6 сравнения с предыдущим значением положения исполнительного органа, запомненным элементом 10 памяти (значения, запоминаемые элементом 10 памяти, обновляются после выдачи очередного управляющего воздействия). Значение приращения положения Δψ i = ψ i – ψ i-1 исполнительного органа 2 с выхода второго элемента 6 сравнения поступает на первый вход вычислительного устройства 11, на второй вход которого поступает сигнал, соответствующий длительности управляющего сигнала, с первого информационного выхода регулятора 26. Вычислительное устройство 11 осуществляет идентификацию значений постоянной времени Τ и выбега исполнительного органа b, используя для определения измеренные значения приращения положения исполнительного органа и длительность предыдущего управляющего импульса. Идентифицированные значения выбега b и постоянной времени Τ поступают с первого и второго соответственно выходов вычислительного устройства 11 на первый и второй пороговые элементы 12 и 13 и сравниваются с заданными пороговыми значениями. Только в случае невыхода за заданные пределы значений постоянной времени и выбега сигналы с выходов первого 12 и второго 13 пороговых элементов поступают на первый и второй входы элемента И 15, сигнал с выхода элемента И 15 поступает на управляющий вход первого ключевого элемента 1 б, замыкает его и разрешает прохождение сигнала (соответствующего выбегу) с первого выхода вычислительного устройства на первый вход третьего элемента 7 сравнения. В третьем элементе 7 сравнения происходит сравнение идентифицированного значения выбега с прогнозируемым регулятором 26 значением приращения положения исполнительного органа, поступающим на второй вход элемента 7 сравнения со второго информационного выхода регулятора 26. Если идентифицированное значение выбега не превышает значения требуемого регулятором 26 приращения положения исполнительного органа 2, сигнал, равный разности требуемого приращения положения и выбега, с выхода третьего элемента 7 сравнения поступает на управляющий вход четвертого ключевого элемента 19 и замыкает цепь прохождения управляющего сигнала с управляющего выхода регулятора 26 на исполнительный орган 2. При этом сигнал с выхода третьего элемента 7 сравнения поступает на второй вход формирователя 20 длительности импульса и на управляющий вход второго ключевого элемента 17, вызывая прохождение сигнала (соответствующего идентифицированному значению постоянной времени) со второго выхода вычислительного устройства 11 на первый вход формирователя 20 длительности импульса, который формирует длительность очередного управляющего импульса равной отношению разности требуемого приращения положения исполнительного органа и идентифицированного значения выбега к идентифицированному значению постоянной времени исполнительного органа 2. В противном случае, если идентифицированное значение выбега превышает значение требуемого регулятором 26 приращения положения исполнительного органа 2, сигнал с выхода третьего элемента 7 сравнения не поступает на управляющие входы второго 17 и четвертого 19 ключевых элементов, цепь прохождения управляющего сигнала не замыкается и выдачу управляющего сигнала не производят. Таким образом, в процессе регулирования уровня жидкости в конденсаторе паровой турбины идентифицируются постоянная времени и выбег исполнительного органа, своевременная оценка которых позволяет более точно формировать законы регулирования и блокировать выдачу управляющих сигналов при выходе идентифицированных значений за технологически допустимые пределы.