三冲量双回路汽包给水调节系统的整定.docVIP

实验四 三冲量双回路汽包给水调节系统的整定 一、实验目的 学会复杂系统的分析整定熟悉汽包给水自动调节系统整定的步骤；了解PI调节器参数及分流系数对调节过程的影响。 二、实验内容 汽包给水三冲量自动调节系统方框图，如下所示。 图中H、D、W分别为汽包水位蒸汽流量和给水流量Go1(s)、G(s)分别为给水流量和蒸汽流量对汽包水位的传递函数， ； γD、γW、γH分别为蒸汽流量D、给水流量W和汽包水位H测量变送器的传递系数γD＝γW＝0.083，γH＝0.033；αD、αW分别为蒸汽流量给水流量αD＝αW＝0.21；KZ、Ku分别为执行机构和阀门的特性系数，KZ＝10，Ku＝2。 要求分别对三冲量汽包给水自动调节系统的内外回路进行整定，并进行计算机仿真。系统中存在内、外两个闭合回路。内回路是由给水流量信号W局部反馈构成，外回路是由汽包水位信号H反馈到系统调节器输入端构成的。蒸汽流量信号只是引入的前馈信号，在系统中该信号并没有形成闭合回路，前馈调节不会影响系统的稳定性，在整定调节系统时，只需要对两个闭合回路进行稳定性的分析。整定的具体步骤如下： 1．内回路的整定 内回路方框图如下所示。 内回路系统的闭环传递函数为 在内回路中有三个可以改变的参数：比例带δ、积分时间Ti和给水流量侧的分流系数αw，可以把αw归纳到调节器中构成一个等效调节器，等效调节器的传递函数为 等效调节器的等效比例带为 在整定内回路时，先对αw任意选取一个数值（如：αw =1），然后通过试验来改变δ和Ti的值，一般取Ti为5-10秒，再调整δ值直到满意为止，即把内回路整定为一个能迅速消除自发性内部扰动的快速随动系统。整定得到的结果是Ti数值和δ/αw的比值，整定时αw只是一个任意选取的值，在整定外回路时αw是一个唯一的整定参数，一旦αw有了确定的数值后，δ也要随之改变，以保证δ/αw比值不变（即：内回路特性不因为αw的改变而改变）。 2．外回路的整定 调节器参数可以设置得较小，使内回路成为快速随动系统，即：或 。去除不影响调节系统稳定性的前馈信号通道，可得到外回路系统方框图，如下所示。 外回路已可以看作是一个单回路调节系统，可采用整定单回路调节系统的方法来整定外回路。内回路在外回路中相当于处在调节器的位置，因此，外回路调节器的传递函数为： 外回路的调节器实际上是一个比例调节器,它的等效比例带为 因为是一个确定的常数，所以外回路的稳定性及其它性能完全由来决定。 整定外回路时，可采用工程整定法来整定参数，得到值。如果利用图表法整定，首先通过试验获得广义被调对象的阶跃响应曲线（广义被调对象的输入信号为给水流量W，输出信号是水位侧差压变送器的输出值）。求得ε和τ的数值，查图表求取整定参数。 可求出 根据外回路整定得到的值，可求出调节系统比例积分调节器中的比例带δ值。 3．蒸汽流量侧的选择 要使静态偏差为零，静态时必须满足ID=IW，即： 在正常运行时，可认为D=W，γD=γW，则有αD=αW 因此，为了克服静态偏差，蒸汽流量侧分流器的分流系数αD必须等于给水流量侧分流器的分流系数αW。 三、实验结果 1、内回路： （1）整定得：Ti＝ δ/αw= （2）仿真曲线： （3）性能指标： 2、外回路： （1）整定得： αw = δ = αD = （2）仿真曲线： （3）性能指标： 3、路：（1）整定得：Ti＝ δ/αw= αw = δ = αD = （2）仿真曲线： （3）性能指标：四、实验小结