Моделирование параметров системы автоматического управления регулирующей гидравлической задвижки атомной электростанции
Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 7 августа, печатный экземпляр отправим 11 августа.

Моделирование параметров системы автоматического управления регулирующей гидравлической задвижки атомной электростанции

Поделиться в социальных сетях
362 просмотра
Библиографическое описание

Корнилова, Н. В. Моделирование параметров системы автоматического управления регулирующей гидравлической задвижки атомной электростанции / Н. В. Корнилова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 22.5 (102.5). — С. 42-45. — URL: https://moluch.ru/archive/102/23649/ (дата обращения: 27.07.2021).

 

С помощью трубопроводной арматуры на АЭС осуществляется управление всеми тепловыми процессами, поэтому она является важным и ответственным элементом оборудования. К особо важным требованиям к арматуре относятся: прочность, герметичность, безотказность и долговечность, поэтому выбор арматуры должен проводиться тщательно и обоснованно. К промышленной трубопроводной арматуре относятся устройства, устанавливаемые на трубопроводах и емкостях, обеспечивающие управление (отключение, регулирование, распределение, смешивание и др.) потоками рабочих сред путем изменения проходного сечения в рабочем органе конструкции. Арматура с автоматическим управлением в трубопроводной системе выполняет роль исполнительного устройства, с помощью которого реализуются командные сигналы и назначается заданный режим работы системы. Поддержание проектного уровня эксплуатационной надежности технологического оборудования атомной электростанции, максимальное использование его рабочего ресурса и сведение к минимуму аварийных отказов связаны с необходимостью поддержания работоспособного состояния электроприводной арматуры. Неправильная настройка моментных (концевых) выключателей приводит к избыточному или недостаточному давлению на запорный орган электроприводной арматуры, что в свою очередь может привести к обрыву штока или пропуску среды.

Снизить электродинамические нагрузки, возникающие в запорной арматуре под действием электропривода при их совместном функционировании в рамках единой электродинамической системы «электропривод-запорная арматура», возможно за счет снижения моментов настройки электропривода с учетом электродинамической поправки или модернизации системы управления электроприводом путем использования современных бесконтактных датчиков взамен широко применяемых в настоящее время контактных путевых выключателей.

Система управления электропривода содержит два контура регулирования: внутренний контур тока и внешний контур скорости. Контур тока включает в себя силовую часть электропривода с выходом по току обмотки статора, цепь отрицательной обратной связи по току обмотки статора и регулятор тока обмотки статора. На входе регулятора тока сравнивается напряжение задания тока обмотки статора и напряжение обратной связи, поступающее с датчика тока. Контур скорости двигателя включает в себя замкнутый контур тока, цепь отрицательной обратной связи по скорости двигателя и регулятор скорости. На входе регулятора скорости сравниваются напряжение задания скорости, подаваемое с выхода задающего устройства, и напряжение обратной связи по скорости двигателя.

Двигатель является частью замкнутой системы регулирования по скорости. Параллельно обратной связи по ЭДС подключается более сильная обратная связь и приближенно можно пренебречь изменениями ЭДС двигателя по сравнению с изменениями напряжения.

В соответствии с системой управления разработана Simulink–модель двигателя и электропривода, представленная на рис 1.

Рис. 1. Simulink–модель двигателя и электропривода

 

Регуляторы тока и скорости реализуются с помощью блоков PID Controller и PID Controller1, PID Controller2 соответственно либо с помощью блоков, реализующих их передаточные функции: TransferFcn3 и TransferFcn4, TransferFcn8 соответственно.

Графики выходных параметров двигателя и электропривода, величин силы тока и крутящего момента, полученные в результате моделирования представлены на рис.2–3 соответственно. Механическая характеристика привода представлена на рис. 4.

Рис. 2. Графики выходных параметров двигателя и электропривода

 

Исходя из данных зависимостей силы тока и крутящего момента электропривода, настраиваем муфту ограничения крутящего момента электропривода на оптимальное значение. При увеличении этого значения происходит рост электродинамических нагрузок в электроприводе, что отрицательно сказывается на эксплуатационных характеристиках. При уменьшении значения может возникнуть не достаточно плотное перекрытие проточной части клапана, что приведет в итоге к пропуску рабочей среды в арматуре.

Рис. 3. Графики величин силы тока и крутящего момента

 

Рис. 4. Механическая характеристика привода

 

Настройку муфты ограничения крутящего момента электропривода реализует блок М(р) в Simulink-модели. Графики (рис. 9, 10), полученные при настройке муфты на значение в 110 Н×м (верхний предел регулирования данного привода составляет 120 Н×м). При этом значение силы тока соответствует значению 1,9 А. Видно, что в момент пуска (открытие/закрытие) происходят резкие скачки значений силы тока и крутящего момента. Это допустимые пусковые показатели. При достижении времени, например в 4,5 с (в модели реализуется также блоками М(р), ω(р)) происходит отключение электропривода, т. е. арматура либо открылась, либо закрылась. Также в этот момент отмечаются скачки показателей.

Если, например, настроить муфту ограничения крутящего момента на 65 % от верхнего предела регулирования, т. е. на 78 Н×м, то по графикам можно определить значения крутящего момента и силы тока. Величина крутящего момента достаточная, чтобы обеспечить герметичность клапана, значение силы тока при этом значительно ниже номинального 1,5 А. Такие показатели можно считать оптимальными.

Смысл моделирования заключается в том, чтобы получить на выходе системы наиболее приемлемое значение крутящего момента электропривода. Как правило, уменьшить его до необходимого и достаточного значения. Тем самым уменьшится и значение силы тока. Все это приведет к тому, что удастся снизить электродинамические нагрузки в арматуре (уменьшится износ подвижных элементов), а также появится возможность эксплуатировать электродвигатель и пускорегулирующую аппаратуру в пределах, не превышающих максимальных значений. В свою очередь это предполагает использование электроприводов с меньшими номинальными показателями, габаритами, массой.

Таким образом, динамические нагрузки возникающие в арматуре под действием электропривода приводят к значительным отклонениям фактических крутящих моментов, поэтому их необходимо учитывать в силовых расчетах арматуры как наиболее важные составляющие; снижение значений крутящих моментов, позволяет не только соблюсти требования предъявляемые к оборудованию для АЭС, но и произвести замену части электроприводов на менее мощные и тем самым повысить надежность, конкурентоспособность и качество отечественной продукции.

 

Литература:

 

  1. Антропов А. Т. Гидромеханические характеристики регулирующей заслонки САР давления / А. Т. Антропов, С. В. Рикконен// itech — журнал интеллектуальных технологий, 2009, № 12 — с. 38–42
  2. Гультяев А. К. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс / А. К. Гультяев –СПб: Питер, 2000. — 432 с.
  3. Гуревич Д. Ф. Расчёт и конструирование трубопроводной арматуры: Расчёт трубопроводной арматуры/ Гуревич Д. Ф. — М.: Издательство ЛКИ, 2008. — 480 с.
  4. Матвеев А. С. Тепловые и атомные электрические станции: Учебное пособие / А. С. Матвеев. — Томск: Изд-во ТПУ, 2009. — 190 с.
Похожие статьи
Бойхонов Заилобиддин Урозали угли
Разработка частотно-регулируемого асинхронного электропривода скоростного пассажирского лифта
Технические науки
2017
Сластиков Сергей Викторович
Обзор алгоритмов управления асинхронными электроприводами
Технические науки
2014
Копейкин Денис Андреевич
Программно-аппаратный комплекс для измерения угловой скорости асинхронного электропривода
Технические науки
2016
Чернова Наталья Михайловна
К вопросу оптимальности выбора схемы электропривода механизмов подъемно-транспортных машин
Спецвыпуск
2015
Литвинов Артем Валерьевич
Выбор системы возбуждения тяговых электрических двигателей на тепловозах
Технические науки
2017
Джулаева Жазира Тулегеновна
Исследование параметров управляющего устройства двухдвигательного электропривода переменного тока
Технические науки
2016
Садвокасова Жадыра Джумагазиевна
Анализ устойчивости замкнутой нелинейной системы «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель»
Технические науки
2016
Муминов Маъруфжон Махмуд угли
Частотно-регулируемый асинхронный электропривод буровой лебедки
Технические науки
2016
Емельянов Александр Александрович
Моделирование взаимосвязанного электропривода с электрическим валом на асинхронных двигателях с фазными роторами в пакете SimPowerSystems
Физика
2017
дата публикации
ноябрь-2 2015 г.
рубрика
Спецвыпуск
язык статьи
Русский
Опубликована
Похожие статьи
Бойхонов Заилобиддин Урозали угли
Разработка частотно-регулируемого асинхронного электропривода скоростного пассажирского лифта
Технические науки
2017
Сластиков Сергей Викторович
Обзор алгоритмов управления асинхронными электроприводами
Технические науки
2014
Копейкин Денис Андреевич
Программно-аппаратный комплекс для измерения угловой скорости асинхронного электропривода
Технические науки
2016
Чернова Наталья Михайловна
К вопросу оптимальности выбора схемы электропривода механизмов подъемно-транспортных машин
Спецвыпуск
2015
Литвинов Артем Валерьевич
Выбор системы возбуждения тяговых электрических двигателей на тепловозах
Технические науки
2017
Джулаева Жазира Тулегеновна
Исследование параметров управляющего устройства двухдвигательного электропривода переменного тока
Технические науки
2016
Садвокасова Жадыра Джумагазиевна
Анализ устойчивости замкнутой нелинейной системы «Преобразователь частоты – асинхронный двигатель»
Технические науки
2016
Муминов Маъруфжон Махмуд угли
Частотно-регулируемый асинхронный электропривод буровой лебедки
Технические науки
2016
Емельянов Александр Александрович
Моделирование взаимосвязанного электропривода с электрическим валом на асинхронных двигателях с фазными роторами в пакете SimPowerSystems
Физика
2017