Представление модели паровой турбины (ПТ).

Турбина или турбоагрегат преобразует усилие поступающего на нее пара в кинематическую энергию вращения лопастей, а следовательно и ротора. При этом ротор турбины разгоняется намного быстрее, чем останавливается. В связи с этим передаточную функцию ротора ПТ можно представить в виде апериодического звена с разными постоянными времени (для разгона и остановки):

, (5)

где – коэффициент передачи ( = 10 ;

– постоянная времени,

Представление модели датчика скорости вращения ротора турбины.

В качестве датчика скорости вращения ротора турбины используется электрический генератор, прикрепленный к валу турбины. Генератор вырабатывает 3-х фазное напряжение, равное 24 В. Измерительная обмотка генератора измеряет частоту вращения ротора и формирует синусоидальный сигнал, амплитуда которого пропорциональна частоте вращения. Номинальная частота такого сигнала 400 Гц при 3000 об/ мин.

Модель датчика представляет собой пропорциональное звено, характеризующееся коэффициентом преобразования

. (6)

Кроме того, входной сигнал ЭГП для заданного режима уравновешивается как сигналом с выхода отсечного золотника (ОЗ), так и сигналом внутренней единичной обратной связи с выхода сервомотора, что учтено на рис.4.

Разработка схемы моделирования системы регулирования скорости вращения турбины

На основании рис. 4 и полученных передаточных функций, и коэффициентов передачи и преобразования предварительно составим структурную схему рассматриваемой системы (рис. 5)

Рисунок 5 – Структурная схема системы регулирования скорости вращения паровой турбины

На основании структурной схемы (рис. 5) построим схему моделирования (рис. 6) исполнительной части и исследуем ее качественные характеристики. Моделирование выполним с помощью приложения SIMULINK пакета MATLAB.

Рисунок 6 – Схема моделирования исполнительной части

Как видно из рис.6, требование к быстродействию системы может быть достигнуто за счет выбора коэффициента усиления мощности , выполняющим функцию коэффициента пропорциональности в законе регулирования.

Возможный диапазон переменной составляет 1…10.

Если задать на входе схемы моделирования сигнал в виде единичного ступенчатого сигнала, то получим соответствующие графики переходных процессов и реакций отдельных функциональных элементов исполнительной части системы регулирования скорости турбины (рис.7, 8.9).

Рисунок 7 – Переходной процесс Рисунок 8 – Реакция ОЗ на единичное

на выходе исполнительной части ступенчатое воздействие

Рисунок 9 – Зависимость давления изменения масла ЭГП при единичном ступенчатом воздействии

Как видно из графиков, исполнительная часть устойчиво может выполнять свои функции. Однако, для того, чтобы вся система регулирования соответствовала требованиям ТЗ, необходимо смоделировать функционирование всей системы, включающей объект управления и соответствующие обратные связи. Для того, чтобы добиться соответствия ТЗ необходимо выбрать для соответствующего закона управления коэффициенты с учетом коэффициента обратной связи.

Исследование качества системы регулирования скоростью вращения паровой турбины с учетом пропорционального закона регулирования

Схема моделирования приведена на рис.10.

Рисунок 10 – Схема моделирования системы регулирования скорости вращения паровой турбины

Используя блок NCD приложения SIMULINK можно подобрать коэффициент пропорционального закона регулирования и коэффициента отсечного золотника и всей системы регулирования в зависимости от и .

Домашнее задание. По результатам моделирования в зависимости от коэффициентов от , (исполнительной части), построить графики переходных процессов и зависимости , в функции этих коэффициентов.

Кроме того, построить ЛАЧХ и ЛФЧХ, определить запасы устойчивости. Проверить критерий Ляпунова, т.е. определить расположение корней характеристического уравнения на плоскости S.

1 23	Поделиться: