Современный этап развития автоматизации теплоэнергетики характеризуется внедрением новой элементной базы — микропроцессорной техники. С одной стороны, новая техника позволяет реализовать более сложные структуры регулирования, но, с другой стороны, требует учета особенностей цифровой техники. В настоящее время в АСУ ТП всё шире используется самый совершенный из линейных законов регулирования — ПИД (пропорционально — интегрально — дифференциальный). В одноконтурных АСР ПИД — регуляторы составляют 64%, в двухконтур- ных-36%.
С целью выбора приемлемого для применения в практике наладочных работ проведено исследование методов поиска оптимальных параметров настроек (ОПН) ПИД — регуляторов. Этим методам посвящено 112 работ. Для анализа было отобрано 8 расчетных методов поиска ОПН по переходным характеристикам (кривым разгона) объекта регулирования, как наиболее широко используемых на практике: метод ВТИ; Рейниша; методы Чин, Хронс, Ресвик I, II; метод фирмы Hartmann & Braun; Лейкина; Копеловича, Опельта и 3 экспериментальных метода: метод «Кузбасс», Циглера — Никольса и фирмы Hartmann & Braun.
Исследование проводилось на примере автоматической системы регулирования (АСР) температуры промежуточного перегрева пара кот- лоагрегата. Система представляет собой двухконтурную каскадную систему, в которой первый контур включает впрыскивающий пароохладитель и стабилизирующий регулятор. Второй контур рассматриваемой АСР представляет собой собственно промежуточный пароперегреватель и корректирующий регулятор.
Динамические характеристики объекта регулирования взяты по данным, полученным для наиболее тяжелого режима (минимальная нагрузка — 60% номинальной) работы вторичного пароперегревателя котла ТПЕ — 214 Новосибирской ТЭЦ — 5, т.к. на станции используется не самый экономичный способ регулирования температуры — впрыск, что при расходе конденсата на впрыск 1 т/ч снижает КПД блока на 0,2%. Эта концепция регулирования тем более требует оптимизации переходных процессов.
Большинство теплоэнергетических объектов — объекты с самовыравниванием, в том числе и температура перегретого пара.
Для оценки переходных процессов использованы принятые в теплоэнергетике критерии.
Используя математическую модель рассматриваемой автоматической системы регулирования, и настройки ПИД — регулятора, полученные различными методами, были получены переходные процессы.
При исследовании расчетных методов определения ОПН наиболее близким к оптимальному по критериям качества переходного процесса является переходный процесс, когда настройки определялись методом Рейниша.
При использовании настроек полученных другими 4 расчетными методами: Копеловича, Опельта, фирмы Hartmann & Braun, Чин, Хронс, Ресвик № II для определения настроек регулятора, при моделировании были получены расходящиеся переходные процессы. Данные методы были разработаны для другой структуры реализации ПИД — регулятора.
Т. к. техническое выполнение идеального дифференцирующего звена практически не осуществимо, то на практике, в промышленных регуляторах используется реальное дифференцирующее звено. Это следует учитывать при определении их оптимальных параметров настройки.
Для того чтобы свойства реального дифференцирующего звена приближались к свойствам идеального, необходимо одновременно увеличивать коэффициент передачи Кд и уменьшать постоянную времени
Тд так, чтобы их произведение оставалось постоянным: Тп = КдТд. Фирма Siemens принимает для ПИД — регуляторов коэффициент усиления дифференциатора Кд равным 5. Но при исследовании перечисленных выше 8 расчетных методов настройки ПИД — регуляторов при Кд равном 5 или 8-10 были получены расходящиеся переходные процессы, поэтому Кд был принят 1.
В некоторых случаях, когда неизвестны параметры объекта регулирования и требуется определить оптимальные параметры настройки регулятора, или требуется проверить оптимальность полученных настроек, а также скорректировать начальные параметры настройки регулятора, с целью получения оптимального переходного процесса, используются экспериментальные методы настройки.
Исследования экспериментальных методов определения оптимальных параметров настройки ПИД — регуляторов проводились при заданном максимальном Кд равном 8-10.
Выполненные исследования показывают, что необходимость применения реального регулятора уменьшает точность регулирования по сравнению с идеальным регулятором. Тем не менее преимущество ПИД — регуляторов перед ПИ — регуляторами остаётся бесспорным.
Метод «Кузбасс» и метод Циглера — Никольса требует выведения системы автоматического регулирования на границу устойчивости для определения настроек регулятора, что очень часто недопустимо по условиям технологического процесса и очень часто невозможно выполнить технически.
В ходе исследований был модифицирован экспериментальный метод «Кузбасс» и назван методом НГТУ, который также как и метод фирмы Hartmann & Braun не требует вывода автоматической системы регулирования на границу устойчивости. Результаты исследований аналогичны полученным при исследовании метода фирмы Hartmann & Braun для поиска ОПН регулятора. Исходными для получения настроек являются оптимальные настройки ПИ — регулятора.
Предлагается в качестве экспериментального метода определения настроек регулятора использовать метод НГТУ и метод фирмы Hartmann & Braun, которые позволяют получить оптимальные настройки регулятора.
Возможно для определения начальных настроек ПИД — регулятора использовать метод Рейниша при Кд равном 1, в последующем проводя оптимизацию переходных процессов одним из экспериментальных методов: методом НГТУ или методом фирмы Hartmann & Braun.
Современный этап развития автоматизации теплоэнергетики характеризуется внедрением новой элементной базы — микропроцессорной техники. С одной стороны, новая техника позволяет реализовать более сложные структуры регулирования, но, с другой стороны, требует учета особенностей цифровой техники. В настоящее время в АСУ ТП всё шире используется самый совершенный из линейных законов регулирования — ПИД (пропорционально — интегрально — дифференциальный). В одноконтурных АСР ПИД — регуляторы составляют 64%, в двухконтур- ных-36%.
