1) ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі викладено суть, обґрунтовано актуальність роботи та сформульовано основну мету та задачі досліджень, показано новизну та практичне значення роботи. Окреслено також спосіб досягнення мети роботи: підвищення ефективності функціонування теплоенергетичного устаткування шляхом розробки нових систем керування.

У першому розділі розглянуто проблеми функціонування енергоблоків ТЕС, які потребують удосконалення систем автоматизованого керування, визначені складності регулювання температури первинної пари як основної технологічної змінної котлоагрегата, проведено аналіз існуючих та перспективних методів керування, що використовуються при модернізації та розробці систем, сформульовано задачі досліджень.

Прямоточний котел з позиції керування є сукупністю складних взаємопов’язаних процесів, з великою кількістю контрольованих та неконтрольованих збурень та підвищеними вимогами до якості регулювання. Завдання автоматизації котлоагрегата як об’єкта регулювання є складною в тому відношенні, що контури регулювання мають взаємний вплив один на одного всередині об’єкта. У прямоточному котлі немає фіксованих конструктивних меж між економайзерами, випарними й пароперегрівними поверхнями нагрівання. Невелике відхилення в перехідний період теплового навантаження або витрат води призводять до значної зміни температури перегріву пари.

Регулювання температури перегріву пари є складною та важливою задачею, так як, згідно умов температурного режиму, її треба стабілізувати по всій довжині тракту. Найважливішою ділянкою є пароперегрівач, розташований в кінці первинного тракту, пов’язаний з турбіною. Практично будь-яке збурення на прямоточному котлоагрегаті впливає на температуру пари по тракту. До САК температурою пари висуваються вимоги щодо мінімізації відхилень параметру від заданого значення (+5 … -10 ⁰С), мінімізації коливань. Зниження температури перегрітої пари нижче допустимих меж може призвести до важких механічних пошкоджень ротора турбіни і лопаток. Різкий підйом температури перегрітої пари вище допустимих значень призводить до нерівномірності прогріву окремих частин турбіни, до зменшення зазору між лопатками та корпусом менше критичного, і, як наслідок, до тяжких механічних ушкоджень.

Вплив експлуатаційних факторів, таких як: навантаження, параметричні збурення, термін безремонтної роботи, модернізація окремих вузлів, - призводить до значних змін динамічних параметрів котельного агрегату. Це негативно впливає на якість роботи САК та може призвести до втрати нею працездатності через невідповідність проектних рішень реальному стану пароперегрівача.

При цьому налаштовані регулятори, зазвичай, ефективно працюють лише в режимі, при якому відбувалось налаштування. Існуючі на цей час системи працюють або зі слабкими всережимними налаштуваннями регуляторів, або мають таблиці відповідності параметрів налаштувань режимам роботи, які не враховують зміну характеристик об’єкта керування з часом. Спроби підвищити ефективність роботи систем керування здебільшого обмежуються коректорами певних параметрів регуляторів в невеликих межах чи значним ускладненням структури САК. Розглянуто структурні рішення, що базуються як на традиційних ПІД-регуляторах, так і на новітніх методах автоматичного регулювання. САК котлоагрегату повинні реагувати на параметричні збурення, забезпечуючи необхідну якість керування у всіх передбачених технологічних умовах. Для вирішення цієї проблеми існує особливий клас систем автоматичного керування, що мають адаптивні властивості, тобто встановлюють свої параметри чи навіть змінюють свою структуру, підлаштовуючись під важливі для них характеристики об’єкта, визначають параметри налаштувань регуляторів при вводі об’єкта в експлуатацію, після його модифікації чи значної зміни характеристик.

Адаптивні системи автоматичного керування можна поділити на класи за підходами до формування механізму адаптації. Згідно такого поділу виділяють адаптивні системи, засновані на евристичному підході, з самоналаштовувальними регуляторами та системи з еталонною моделлю. На основі проведеного аналізу окреслені переваги та недоліки кожного класу з огляду на вимоги до функціонування котлоагрегата та можливості реалізації на контролерній техніці. Перспективним підходом визнано взаємодію локальних систем регулювання з контурами адаптації, що працюють з урахуванням особливостей роботи об’єкта керування та забезпечують близькі до оптимальних параметри регуляторів.

У кінці розділу наведено обґрунтування мети дисертаційної роботи і сформульовані основні задачі дослідження.

Другий розділ присвячений дослідженню динамічних властивостей пароперегрівача первинної пари та методиці розробки математичної моделі об’єкта керування пароперегрівача. Наведені результати моделювання та проведена перевірка на адекватність отриманих моделей.

Для пароперегрівача первинної пари основними видами збурень є: навантаження котлоагрегата, зміна параметрів пари на вході в пароперегрівач, зміна топкового режиму. Показано, що пароперегрівач як об’єкт керування є квазістаціонарним у рамках поточного режиму роботи, який визначається навантаженням котлоагрегата. Зміна навантаження прямо впливає на динамічні характеристики теплообмінника, тому врахування цієї особливості об’єкта є необхідною умовою розробки ефективної системи автоматичного керування. Особливістю динамічних характеристик пароперегрівача є наявність запізнювання зміни температури на нанесене збурення. Аналітичний опис об’єкта керування у вигляді інерційної ланки другого порядку з транспортним запізненням збігається з обробленими експериментальними даними, отриманими при збуренні витратою води на другий регульований вприск при максимальному, проміжному та мінімальному навантаженнях.