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自动调节原理的基本知识

自动调节原理的基本知识

点击数:7103 次   录入时间:03-04 11:35:38   整理:http://www.55dianzi.com   电脑-单片机-自动控制

对于机组整体运行来说,只要机组负荷不改变,燃料量的扰动最终不应该对给水量造成较大影响。如果燃料量长久保持在扰动后的水平,那么给水量的改变也是很小的。

因为燃料量的干扰不需要给水作过多调节,因而这个扰动可以忽略,基本上主调可以控制稳定。

那么现在,眉目已经完全显露:依靠汽包水位、蒸汽流量、给水流量作为汽包水位的调节要素。也就是人们常说的汽包水位三冲量自动调节系统。

给水流量作为内扰,作为调节系统的反馈信号。蒸汽流量是外扰,作为系统的前馈信号。两者在调节器的输入端想减。正常情况下,他们应该相等,有测量误差导致不相等也没有关系。我们自动调节系统最关心的,其实不是数值的大小或者准确度,而是数值的波动趋势。只要趋势完全能够反映测量值的波动就可以了。具体

控制策略的原理框图如下:

八、捍卫“经典”

这个控制策略完全可以划入到经典控制法的行列。我对“经典”两个字感到很神圣,不是所有的事情都可以说经典的。我平时很讨厌某人说什么什么很经典,这个词已被现在人用的太滥了,玷污了他本来的含义,弄的真正的经典反而让人感觉普通了。那么什么才叫做经典呢?经典就是那些已经被证明并且普遍在应用、轻易不可被否定的理论或者成就。经典可以被修正,可以被纠偏,但不会被彻底否定。汽包水位三冲量自动调节系统是真正的“经典”。

我们之所以会不厌其烦地罗列汽包水位的干扰因素,是因为我发现许多人总是要妄图修改这个控制策略。比如有人说因为减温水流量取自于给水流量,减温水的增加会导致给水流量的减少,所以要在控制策略上添加减温水流量。

还有人建议:因为机组负荷干扰太大,所以也要添加机组负荷作为前馈。

就这样,控制策略越来越复杂,所要调整的参数越来越多,控制效果不见得有多大好转。

所以,我要给“经典”两个字正名。经典之所以叫经典,就是如果没有非常特殊的情况,是没有必要去修改的。

九、正反作用与参数整定

上图中,我们用蒸汽流量减去给水流量,当蒸汽流量增大,需要相应增大给水流量,所以副调应该是正作用;汽包水位升高需要减小给水流量,所以主调是副作用。

如果我们用给水流量减去蒸汽流量,那么当给水流量增加,输出应该减小,副调是副作用,而主调就应该修改为正作用。

对于系统的参数设置,比较麻烦,下面一步步叙述:

1、设置副调流量系数

包括给水流量系数和蒸汽流量系数。这两个系数没有固定值。如果副调的比例作用很弱,这两个系数甚至可以取消不用。之所以要设置系数,是要提醒读者注意:在调试过程中,切不可先令副调比例作用过强!否则有可能造成系统震荡,最终导致安全事故。我们可以预设这个系数为0.3左右。

一般来说,蒸汽流量系数和给水流量系数应该大致相等。稳定工况下,尽量使调节器的输入端为0.

2、设置副调的比例带非常大,积分时间为无穷大,微分为0,即纯比例作用。

比例作用的大小因系统而异。总体方向上,应该先把副调比例作用放很小。以防止系统或者副调震荡。

3、设置主调的积分时间为0,比例作用比较弱。

之所以没有给出比例作用的具体数值,是因为根据不同的系统,不同的DCS,不同的程序,这个值往往变化很大。

一般来说,副调的比例带可以先设为150~600,主调比例带设为100~200。

4、逐渐降低主调比例带。

根据观察结果,逐渐增强比例作用,直到系统接近平稳。

或者继续增强比例作用,直到系统接近于等幅震荡,然后把此时的比例带除以0.6,基本上接近于可用了。但是对于汽包水位系统,最好不要调到等幅震荡,因为这样会使系统处于危险的境地。

5、逐渐增强积分作用

积分作用逐渐增强,能在较短时间(约10分钟)内消除静差即可。

许多人对积分作用特别偏爱,往往给主调的积分作用放得很强。这种方法不仅没有好处,还会带来危害。因为在被调量开始强势回调的时候,需要调节器的输出也要快速回调,这样才能使得被调量不会大幅度超调,而这时候如果积分作用很强,积分作用会使得调节器的输出不仅不回调,而且还可能按照原来的趋势继续调节,一直等到被调量和设定值接近相等的时候,才开始回调,这时候已经太晚了,必然造成大幅度的超调。要记住:主调积分的目的是为了消除静差的。只要系统没有静差,积分作用就不必要增强。

6、没有必要使用微分作用

微分作用可以超前调节,但是该系统完全没有必要使用。并且因为水位、流量信号大多存在着微小的波动,微分作用会将这些波动放大,造成干扰。

7、主调比例带与副调比例带相乘。减弱主调作用,逐渐增强副调作用。

主调比例带与副调比例带相乘的积,固定一个数,大约增强副调多大幅度,就减弱主调多大幅度,乘积基本保持不变。

在修改主、副调参数的时候应该先减弱一个,再增强另一个。以免系统引起震荡。

8、副调比例作用增强到足够抑制给水流量的扰动为止。

这一步骤是最见功夫的,并且也是对参数变化最敏感的。比例带的设置只要有5%的变化,系统就有可能不稳定。所以我们在整定副调的比例带的时候,一定要小心,多观察。

9、在负荷大幅度改变时,观察副调的曲线,防止震荡的发生。

这个阶段容易被忽视,但是非常重要,一定要注意。负荷大幅度波动时候,流量最容易引起震荡,此时减弱副调的比例作用,直到不发生震荡为止,然后为了安全,再次稍微减弱副调作用。

在调节副调的同时,还需要注意改变主调的比例作用。

2.10.注意修改主调的积分作用

在反复修改主、副调比例参数之后,要记得积分作用也需要修改。如果副调的比例作用减弱,那么积分作用也要相应减弱,因为调节器的输出是比例和积分相权衡的结果。

至此,该系统基本调试结束。为了防止副调震荡,还可以对副调的反馈系数和前馈系数进行修改,基本同减弱副调比例带的作用相当。但是在修改系数的时候,一定要把该系统切换为手动运行方式,否则可能对调节器造成较大干扰,甚至危害安全运行!

有人说了:整定汽包水位系统的参数步骤这么多,这么复杂,万一一个步骤忘了怎么办?

咱前面说了,第二章很重要,只要第二章的基础坚实,后面就相对简单。如果你再完全领会了三冲量的意义,甚至你们完全可以不理会这些步骤,自行设置参数。我自己设置参数的时候可从来没有想过什么步骤,只在心里想着:小数点别弄错,数值不要点错。然后修改系数的时候要把自动退掉。仅此而已。至于对参数如何判断设置,根据趋势特征判断呗,自然而然的事情,没什么复杂的。

十、特殊问题的处理方法

串级三冲量给水自动调节系统,是世界上已经很成熟的控制策略,我们没有必要对此提出质疑。如果出现问题,那一定是使用不当造成的。当然,对于一些特殊的问题,还需要专门对待。笔者就曾经经历过的问题作一个介绍:

1、给水泵耦合器线性较陡(如上图的白色曲线)

给水泵耦合器线性不好,一般来说是线性比较陡,即执行器每动作一小步,给水流量变化较大。笔者曾经见过执行器每开关1%,给水流量变化超过30吨/小时的。

此时,需要把副调的比例作用减弱,增强主调比例作用。或者将流量系数减小。

如果给水泵耦合器线性较平缓,我们可以采取相反的方法,最终使得系统稳定运行。

2、给水泵耦合器线性较差

曾经发现有些给水泵耦合器,在某一较低开度的时候,线性较平缓;另一较高开度的时候,线性较陡。给系统安全造成威胁。我们可以设计程序,变参数运行。

所谓的变参数运行,就是根据给水泵的开度不同,或者根据负荷的不同,设置不同的比例带。

3、机组负荷突变时产生调节震荡

对于汽包水位来说,产生调节震荡是最可怕的。一不小心就可能威胁机组安全运行,所以对于偏差保护的设置也是最为必要的。一旦水位波动大就应该切除到手动状态。

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