RU2690541C2 - Gas air-cooling apparatus control system - Google Patents

Gas air-cooling apparatus control system Download PDF

Info

Publication number
RU2690541C2
RU2690541C2 RU2017141062A RU2017141062A RU2690541C2 RU 2690541 C2 RU2690541 C2 RU 2690541C2 RU 2017141062 A RU2017141062 A RU 2017141062A RU 2017141062 A RU2017141062 A RU 2017141062A RU 2690541 C2 RU2690541 C2 RU 2690541C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
regulator
output
controller
input
heat exchanger
Prior art date
Application number
RU2017141062A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017141062A3 (en
RU2017141062A (en
Inventor
Александр Михайлович Абакумов
Олег Александрович Абакумов
Алексей Викторович Мигачев
Иван Павлович Степашкин
Виталий Александрович Потемкин
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный технический университет"
Priority to RU2017141062A priority Critical patent/RU2690541C2/en
Publication of RU2017141062A publication Critical patent/RU2017141062A/en
Publication of RU2017141062A3 publication Critical patent/RU2017141062A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2690541C2 publication Critical patent/RU2690541C2/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Temperature (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

FIELD: gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to air cooling devices of gas and can be used for cooling of gas after compression at main gas pipelines compressor stations. Gas air-cooling apparatus control system comprises temperature setting unit, first controller, frequency converter, asynchronous motors, fans, heat exchanger and temperature sensor. Output of the first regulator is connected to the input of the frequency converter, the output of the frequency converter is connected to asynchronous electric motors kinematically connected to the fans influencing the air flow to the heat exchanger. System is equipped with second regulator, made in form of proportional-differential controller, second regulator input is connected to temperature sensor output, its output is connected to the second regulator first input, temperature setting unit output is connected to the first regulator first input. First regulator is in form of an integral regulator.
EFFECT: invention is aimed at improvement of dynamic characteristics and simplification of system tuning.
1 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратам воздушного охлаждения газа и может использоваться, в частности, для охлаждения газа после компримирования на компрессорных станциях магистральных газопроводов.The invention relates to apparatus for air cooling of gas and can be used, in particular, for cooling gas after compression of main gas pipelines at compressor stations.

Аппарат воздушного охлаждения содержит теплообменник, по которому прокачивается охлаждаемый газ, и вентиляторы, создающие поток охлаждающего воздуха. Типовой аппарат воздушного охлаждения газа, например, широко используемый в установках охлаждения газа аппарат 2АВГ-75, содержит два вентилятора, приводимых в движение асинхронными короткозамкнутыми двигателями. Для управления частотой вращения вентиляторов каждого аппарата воздушного охлаждения, как правило, используется один частотный преобразователь, к выходу которого подключены оба двигателя вентиляторов аппарата. Систему управления выполняют в виде системы с отрицательной обратной связью по температуре газа на выходе аппарата. Для обеспечения устойчивости системы и требуемых динамических характеристик в систему вводят регуляторы.The air cooler contains a heat exchanger through which the cooled gas is pumped through, and fans that create a flow of cooling air. A typical gas air cooler, for example, the 2AVG-75 apparatus widely used in gas cooling installations, contains two fans driven by short-circuited asynchronous motors. To control the rotational speed of the fans of each air-cooling unit, as a rule, one frequency converter is used, to the output of which both motors of the unit's fans are connected. The control system is performed in the form of a system with negative feedback on the gas temperature at the outlet of the apparatus. To ensure the stability of the system and the required dynamic characteristics, regulators are introduced into the system.

Известна система управления аппаратами воздушного охлаждения [RU 2330993]. Недостатком устройства является недостаточно высокие показатели качества переходных процессов, в частности, переходного процесса изменения частоты вращения вентиляторов при ступенчатом изменении сигнала задания температуры.Known control system of air-cooled [RU 2330993]. The disadvantage of this device is not sufficiently high quality transients, in particular, the transition process changes the frequency of rotation of the fans with a step change of the temperature setting signal.

Наиболее близкой по технической сущности является система управления аппаратом воздушного охлаждения газа [Абакумов A.M., Алимов С.В., Мигачева Л.А., Мосин В.Н. Автоматическое управление температурой газа на выходе аппаратов воздушного охлаждения / Вестник Самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки». №1 - 2011. Самара, 2011. С. 151-158], содержащая блок задания температуры, задатчик интенсивности (фильтр), пропорционально-интегральный регулятор, частотный преобразователь, приводные двигатели вентиляторов, теплообменник и датчик температуры газа на выходе теплообменника. К системе управления аппаратами воздушного охлаждения предъявляются специфические требования. Наряду с требуемыми показателями качества регулирования температуры, система, для исключения динамических перегрузок кинематической части привода вентиляторов, должна обеспечивать протекание переходного процесса изменения частоты вращения вентиляторов при ступенчатом изменении сигнала задания температуры без существенного перерегулирования.The closest in technical essence is the control system of the apparatus for air cooling of gas [Abakumov A.M., Alimov SV, Migacheva LA, Mosin VN Automatic control of the gas temperature at the outlet of the air-cooled apparatus / Bulletin of the Samara State Technical University. Series "Technical Sciences". No. 1 - 2011. Samara, 2011. P. 151-158], containing a temperature setting unit, an intensity adjuster (filter), a proportional-integral controller, a frequency converter, fan drive motors, a heat exchanger and a gas temperature sensor at the heat exchanger outlet. There are specific requirements for the control system of the air coolers. Along with the required quality parameters of temperature control, the system, in order to exclude dynamic overloads of the kinematic part of the fan drive, must ensure that the transition process changes the fan speed during a step change in the temperature reference signal without significant overshoot.

Недостаток наиболее близкой по технической сущности системы управления аппаратом воздушного охлаждения газа заключается в том, что ее показатели качества регулирования существенно изменяются при изменении температуры окружающей среды и динамических характеристик электропривода.The disadvantage of the closest to the technical essence of the control system of the apparatus of air cooling of gas is that its performance quality regulation significantly change with a change in ambient temperature and dynamic characteristics of the electric drive.

Кроме того, в известной системе, для снижения перерегулирования переходного процесса изменения частоты вращения вентиляторов при ступенчатом изменении сигнала задания температуры, необходима установка на входе системы задатчика интенсивности (апериодического фильтра).In addition, in a known system, to reduce the overshoot of the transition process of changing the rotational speed of the fans with a stepwise change of the temperature reference signal, it is necessary to install an intensity setting device (aperiodic filter) at the system input.

Кроме того, в известной системе содержится три настраиваемых параметра: постоянная времени задатчика интенсивности (фильтра), постоянная времени интегрирующего преобразования и постоянная времени дифференцирующего преобразования пропорционально-интегрального регулятора. Действительные значения параметров системы, по которым должны выбираться указанные постоянные времени, известны лишь приближенно. В связи с этим возникает задача экспериментальной настройки регулятора и фильтра с учетом фактических значений параметров системы. Большое количество настраиваемых параметров, усложняет настройку системы.In addition, the well-known system contains three adjustable parameters: the time constant of the intensity setting unit (filter), the time constant of the integrating transformation, and the time constant of the differentiating transformation of a proportional-integral regulator. The actual values of the system parameters by which the indicated time constants should be chosen are known only approximately. In this connection, the problem arises of experimentally adjusting the regulator and filter, taking into account the actual values of the system parameters. A large number of customizable parameters complicates system configuration.

Техническим результатом использования изобретения является упрощение настройки системы и улучшение динамических характеристик системы в условиях вариаций ее параметров вследствие изменения внешних условий.The technical result of the use of the invention is to simplify the configuration of the system and improve the dynamic characteristics of the system in terms of variations in its parameters due to changes in external conditions.

Сущность изобретения состоит в том, что система управления аппаратом воздушного охлаждения газа, содержащая блок задания температуры, первый регулятор, частотный преобразователь, асинхронные двигатели, вентиляторы, теплообменник и датчик температуры, причем выход первого регулятора соединен со входом частотного преобразователя, выход частотного преобразователя подключен к асинхронным электродвигателям, кинематически связанным с вентиляторами, воздействующими потоком воздуха на теплообменник, дополнительно снабжена вторым регулятором, выполненным в виде пропорционально-дифференциального регулятора, причем вход второго регулятора соединен с выходом датчика температуры, его выход подключен ко второму входу первого регулятора, выход блока задания температуры соединен с первым входом первого регулятора, при этом первый регулятор выполнен в виде интегрального регулятора, его постоянная времени выбирается по соотношению TR1=2kokEkDTE, где ko, kD - коэффициенты передачи теплообменника и датчика температуры, kE, ТЕ - коэффициент передачи и постоянная времени частотного преобразователя совместно с электродвигателями, соответственно, а постоянная времени дифференцирующего преобразования пропорционально-дифференциального регулятора выбирается равной расчетному значению постоянной времени теплообменника.The essence of the invention is that the control system of the gas air-cooling apparatus, comprising a temperature setting unit, a first regulator, a frequency converter, asynchronous motors, fans, a heat exchanger and a temperature sensor, the output of the first regulator is connected to the frequency converter input, an asynchronous electric motor, kinematically connected with fans acting on the heat exchanger with air flow, is additionally equipped with a second control with a proportional-differential controller, the input of the second controller connected to the output of the temperature sensor, its output connected to the second input of the first controller, the output of the temperature setting unit is connected to the first input of the first controller, while the first controller is designed as an integral controller, its time constant is selected by the ratio T R1 = 2k o k E k D T E , where k o , k D are the transfer coefficients of the heat exchanger and the temperature sensor, k E , T E are the transfer coefficient and the time constant about the converter together with electric motors, respectively, and the time constant of the differential conversion of the proportional-differential controller is chosen equal to the calculated value of the time constant of the heat exchanger.

Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности блоков и связей устройства. Указанная совокупность блоков и связей позволяет уменьшить вариации показателей качества регулирования при изменении температуры окружающей среды и динамических характеристик электропривода, а также упростить настройку системы за счет уменьшения количества настраиваемых параметров регуляторов. В отличие от известной, в предлагаемой системе управления аппаратом воздушного охлаждения содержится только два настраиваемых параметра: постоянная времени интегрирующего преобразования первого регулятора и постоянная времени дифференцирующего преобразования второго регулятора.Significant differences are reflected in the new set of blocks and connections of the device. This set of blocks and connections allows to reduce variations in the quality of regulation with changes in ambient temperature and dynamic characteristics of the electric drive, as well as to simplify the setting of the system by reducing the number of adjustable parameters of regulators. In contrast to the known, the proposed control system for the air-cooling apparatus contains only two adjustable parameters: the time constant of the integrating transformation of the first controller and the time constant of the differential transformation of the second controller.

На фиг. 1 приведена функциональная схема системы управления аппаратом воздушного охлаждения газа; на фиг. 2 - структурная схема системы управления аппаратом воздушного охлаждения газа; на фиг. 3 - переходные процессы по задающему воздействию в предлагаемой системе управления аппаратом воздушного охлаждения газа; на фиг. 4 - графики зависимости времени регулирования в известной и предлагаемой системе управления аппаратом воздушного охлаждения газа при вариациях постоянной времени объекта управления.FIG. 1 shows a functional diagram of a control system for an air-cooled gas cooler; in fig. 2 is a block diagram of a control system for a gas air cooler; in fig. 3 - transients on the setting effect in the proposed control system of the device for air cooling of gas; in fig. 4 - graphs of the dependence of the regulation time in the known and proposed control system for an air-cooled gas cooler with variations in the time constant of the control object.

Система управления аппаратом воздушного охлаждения газа (фиг. 1) содержит блок 1 задания температуры, интегральный регулятор (И-регулятор) 2, частотный преобразователь 3, асинхронные двигатели 4, вентиляторы 5, теплообменник 6, датчик температуры 7, пропорционально-дифференциальный регулятор (ПД-регулятор) 8.The control system of the gas air cooler (Fig. 1) contains a block 1 for setting the temperature, an integral regulator (I controller) 2, a frequency converter 3, asynchronous motors 4, fans 5, a heat exchanger 6, a temperature sensor 7, a proportional-differential controller (PD -regulator) 8.

Выход блока 1 задания температуры соединен с первым входом интегрального регулятора 2, выход которого соединен со входом частотного преобразователя 3. Выход частотного преобразователя 3 подключен к асинхронным электродвигателям 4, кинематически связанным с вентиляторами 5, воздействующими потоком воздуха на теплообменник 6, оснащенный датчиком температуры 7. Выход датчика температуры 7 через пропорционально-дифференциальный регулятор 8 соединен со вторым входом интегрального регулятора 2.The output of the temperature setting unit 1 is connected to the first input of the integral controller 2, the output of which is connected to the input of the frequency converter 3. The output of the frequency converter 3 is connected to asynchronous electric motors 4, kinematically connected with fans 5, affecting air flow to the heat exchanger 6 equipped with a temperature sensor 7. The output of the temperature sensor 7 through a proportional-differential controller 8 is connected to the second input of the integral controller 2.

Система управления аппаратом воздушного охлаждения газа работает следующим образом. На входе И-регулятора 2 происходит сравнение сигнала, поступающего с блока 1 задания температуры, и сигнала датчика 7 температуры, поступающего на второй вход И-регулятора 2 через ПД-регулятор 8. При этом на выходе И-регулятора 2 формируется сигнал, определяющий частоту и напряжение на выходе частотного преобразователя 3 и, соответственно, напряжение и частоту на статорных обмотках электродвигателей 4. Последние приводят во вращение вентиляторы 5, воздействующие на теплообменник 6 потоком охлаждающего воздуха. Если сигнал на выходе датчика 7 температуры равен сигналу блока задания температуры, то система управления находится в установившемся режиме. При отклонении сигнала 7 датчика от сигнала блока 1 задания температуры соответствующим образом изменяется сигнал на выходе И-регулятора 2, изменяется частота и величина напряжения на выходе частотного преобразователя 3, изменяется частота вращения электродвигателей 4 вентиляторов 5. Вследствие этого изменяется интенсивность потока охлаждающего воздуха, воздействующего на теплообменник 6. Этот процесс продолжается до тех пор, пока сигнал на выходе датчика 7 температуры не станет равным сигналу блока 1 задания температуры. В результате обеспечивается стабилизация температуры газа на выходе аппарата воздушного охлаждения на заданном уровне.The control system of the air cooler gas works as follows. At the input of the I-controller 2, the signal from the temperature setting unit 1 is compared with the signal from the temperature sensor 7 supplied to the second input of the I-controller 2 via the PD-controller 8. At the output of the I-controller 2, a signal is generated that determines the frequency and the output voltage of the frequency converter 3 and, accordingly, the voltage and frequency at the stator windings of the electric motors 4. The latter are driven by the rotation of the fans 5, which act on the heat exchanger 6 with cooling air flow. If the signal at the output of the temperature sensor 7 is equal to the signal of the temperature setting unit, then the control system is in the steady state. When the sensor signal 7 deviates from the signal of the temperature setting unit 1, the signal at the output of the I-controller 2 changes accordingly, the frequency and voltage at the output of the frequency converter 3 changes, the rotational speed of the electric motors 4 of the fans 5 changes. As a result, the intensity of the cooling air flow acting to the heat exchanger 6. This process continues until the signal at the output of the temperature sensor 7 becomes equal to the signal of the temperature setting unit 1. The result is a stabilization of the gas temperature at the outlet of the air cooler at a predetermined level.

Интегральный регулятор 2 придает системе астатические свойства, т.е. позволяет подавить возмущения, действующие на систему. Пропорционально-дифференциальный регулятор позволяет скомпенсировать наибольшую инерционность теплообменника и повысить быстродействие системы. Надлежащий выбор параметров регуляторов обеспечивает устойчивость системы и позволяет достичь требуемой точности стабилизации температуры газа на выходе аппарата воздушного охлаждения.The integral controller 2 gives the system astatic properties, i.e. allows you to suppress disturbances acting on the system. The proportional-differential regulator allows to compensate for the greatest inertia of the heat exchanger and to increase the speed of the system. Proper selection of the parameters of the regulators ensures the stability of the system and allows you to achieve the required accuracy of the stabilization of the gas temperature at the outlet of the air cooler.

Для подтверждения сказанного рассмотрим структурную схему предлагаемой системы аппаратом воздушного охлаждения газа (фиг. 2). Она содержит интегральный И-регулятор с передаточной функциейTo confirm this, we consider the block diagram of the proposed system with an air-cooled gas cooler (Fig. 2). It contains an integral I controller with a transfer function.

Figure 00000001
Figure 00000001

где TR1 - постоянная времени интегрирующего преобразования;where T R1 is the time constant of the integrating transform;

р - оператор Лапласа.p is the Laplace operator.

Знак минус в передаточной функции (1) показывает, что положительному приращению входного сигнала соответствует отрицательное приращение (уменьшение) выходного сигнала регулятора.The minus sign in the transfer function (1) shows that the positive increment of the input signal corresponds to the negative increment (decrease) of the output signal of the regulator.

Динамические свойства частотного преобразователя, электродвигателей, вентиляторов, теплообменника и датчика температуры отражены так же, как в известной системе, соответствующими передаточными функциями. Передаточная функция частотного преобразователя и электродвигателя WE устанавливает взаимосвязь между приращением сигнала UR1 на входе частотного преобразователя и приращением частоты

Figure 00000002
вращения двигателей вентиляторовThe dynamic properties of the frequency converter, electric motors, fans, heat exchanger and temperature sensor are reflected in the same way as in the well-known system, the corresponding transfer functions. The transfer function of the frequency converter and the motor W E establishes the relationship between the signal increment U R1 at the input of the frequency converter and the frequency increment
Figure 00000002
fan motor rotation

Figure 00000003
Figure 00000003

где kE и ТЕ - коэффициент передачи и постоянная времени частотного преобразователя совместно с электродвигателями.where k E and T E is the transmission coefficient and time constant of the frequency converter together with electric motors.

Передаточная функция

Figure 00000004
отражает динамические свойства процесса теплообмена в теплообменнике под воздействием создаваемого вентиляторами потока воздуха, и устанавливает взаимосвязь приращения температуры θ газа на выходе теплообменника и приращения частоты вращения
Figure 00000005
вентиляторовTransmission function
Figure 00000004
reflects the dynamic properties of the heat exchange process in the heat exchanger under the influence of the air flow generated by the fans, and establishes the relationship between the temperature increment θ of the gas at the heat exchanger outlet and the rotational speed increment
Figure 00000005
fans

Figure 00000006
Figure 00000006

где ko и To - коэффициент передачи и постоянная времени процесса теплообмена.where k o and T o - transfer coefficient and time constant of the heat exchange process.

Знак минус в выражении (3) отражает тот факт, что положительное приращение частоты вращения вентиляторов дает отрицательное приращение температуры газа на выходе АВО.The minus sign in expression (3) reflects the fact that a positive increment in the rotational speed of the fans gives a negative increment in the gas temperature at the outlet of the air cooler.

Динамические свойства датчика температуры описываются коэффициентом передачи kD.The dynamic properties of the temperature sensor are described by the transfer coefficient k D.

Динамические свойства ПД-регулятора (называемого так же форсирующим звеном) описываются передаточной функциейThe dynamic properties of the PD controller (also called the boost link) are described by the transfer function

Figure 00000007
Figure 00000007

где TR2 - постоянная времени дифференцирующего преобразования. В предлагаемой системе постоянная времени TR2 выбирается равной постоянной времени To объекта:where T R2 is the time constant of the differential transformation. In the proposed system, the time constant T R2 is chosen equal to the time constant T o of the object:

Figure 00000008
Figure 00000008

Постоянная времени TR1 интегрирующего преобразования выбирается по условиюThe time constant T R1 of the integrating transform is selected by the condition

Figure 00000009
Figure 00000009

В известной системе в прямой цепи установлен пропорционально - интегральный регулятор, обеспечивающий компенсацию наибольшей постоянной To времени процесса теплообмена в теплообменнике. В результате без использования задатчика интенсивности (фильтра на входе системы) переходный процесс изменения частоты вращения вентиляторов при ступенчатом изменении задающего сигнала протекает с недопустимым перерегулированием.In a known system, in a straight circuit, a proportional set is established — an integral controller that compensates for the greatest constant T o of the time of the heat exchange process in the heat exchanger. As a result, without using the intensity setter (filter at the system input), the transient process of changing the fan speed with a step change in the master signal proceeds with an unacceptable overshoot.

В предлагаемой системе ПД-регулятор, обеспечивающий компенсацию наибольшей постоянной To времени процесса теплообмена в теплообменнике, установлен в цепи обратной связи. Благодаря этому достигается требуемый характер переходного процесса изменения частоты вращения вентиляторов без использования задатчика интенсивности (фильтра).In the proposed system, a PD controller providing compensation for the greatest constant T o of the time of the heat exchange process in the heat exchanger is installed in the feedback circuit. Due to this, the required character of the transient process of changing the rotational speed of the fans without using the intensity setter (filter) is achieved.

В соответствии со структурной схемой системы управления аппаратом воздушного охлаждения газа проведено моделирование динамических характеристик предлагаемой системы. При моделировании в качестве расчетного (эталонного) значения постоянной времени процесса теплообмена в теплообменнике, как и в известной системе принято: To=300с. В соответствии с выражением (5) постоянная времени TR2 принята равной TR2=300с.In accordance with the block diagram of the control system of the gas air-cooling apparatus, the dynamic characteristics of the proposed system were simulated. When modeling, as a calculated (reference) value, the time constant of the heat exchange process in the heat exchanger, as in the known system, is assumed: T o = 300s. In accordance with expression (5), the time constant T R2 is taken to be T R2 = 300s.

Значение постоянной времени TR1 в соответствии с выражением (6) должно выбираться с учетом постоянной времени ТЕ. При использовании векторных систем частотного управления асинхронными двигателями постоянная времени ТЕ может рассматриваться как «малая» постоянная. В случае подключения к частотному преобразователю нескольких двигателей, как это имеет место в предлагаемой системе, используются параметрические системы управления асинхронными двигателями. В этом случае значение постоянной времени ТЕ может составлять несколько секунд. При моделировании принято значение ТЕ=15с, значение kokEkD=1. Постоянная времени И-регулятора, рассчитанная по формуле (6), составляет TR1=30с.The value of the time constant T R1 in accordance with the expression (6) should be selected taking into account the time constant T E. When using vector systems of frequency control of asynchronous motors, the time constant T E can be considered as a “small” constant. In the case of connecting to a frequency converter of several motors, as is the case in the proposed system, parametric control systems for asynchronous motors are used. In this case, the value of the time constant T E may be several seconds. When modeling, the value of T E = 15c is assumed, the value of k o k E k D = 1 The time constant of the I-controller, calculated by the formula (6), is T R1 = 30s.

На фиг. 3 приведен график переходного процесса изменения частоты

Figure 00000002
вращения двигателей вентиляторов при отрицательном единичном ступенчатом изменении сигнала на выходе блока задания температуры: кривая 9 для ТЕ=15с, при этом время tp регулирования составляет 62с, а перерегулирование равно 4,3%; кривая 10 - для ТЕ=10с, в этом случае время регулирования - 66с, а перерегулирование равно нулю. Таким образом, вариации постоянной времени ТЕ несущественно влияют на показатели качества переходного процесса. Время регулирования для рассматриваемого переходного процесса в предлагаемой системе, как показывает анализ, примерно на 5%-10% меньше, чем в известной системе.FIG. 3 shows a graph of the transition frequency change
Figure 00000002
rotation of the fan motors with a negative unit step change of the signal at the output of the temperature setting block: curve 9 for T Е = 15 s, while the regulation time t p is 62 s and the overshoot is 4.3%; curve 10 is for T Е = 10 s, in this case the regulation time is 66 s, and the overshoot is zero. Thus, variations in the time constant T E do not significantly affect the quality indicators of the transition process. The regulation time for the considered transition process in the proposed system, as the analysis shows, is about 5% -10% less than in the known system.

При изменении внешних условий работы системы, прежде всего температуры наружного воздуха, постоянная времени процесса теплообмена в теплообменнике может изменяться. На основе моделирования исследовано влияние вариаций постоянной времени To процесса теплообмена в теплообменнике на время регулирования. По результатам исследования на фиг. 4 построены графики зависимости времени регулирования tp от значения постоянной времени To процесса теплообмена в теплообменнике: кривая 11 для предлагаемой системы; кривая 12 - для известной системы. Перерегулирование в известной и предлагаемой системе при этом не превышает 5%. Как следует из приведенных графиков, вариации времени регулирования в рассматриваемой системе меньше, чем в исходной.When changing the external conditions of the system, especially the outdoor temperature, the time constant of the heat exchange process in the heat exchanger may vary. Based on the simulation, the influence of variations in the time constant T o of the heat exchange process in the heat exchanger on the regulation time is investigated. According to the research in FIG. 4, plots of control time t p versus time constant T o of the heat exchange process in the heat exchanger are plotted: curve 11 for the proposed system; curve 12 is for a known system. Overshoot in the known and proposed system does not exceed 5%. As follows from the above graphs, the variation of the regulation time in the system under consideration is smaller than in the initial one.

Показатели качества регулирования температуры на выходе аппарата воздушного охлаждения газа в предлагаемой системе управления аппаратом воздушного охлаждения газа при изменении сигнала блока задания температуры и действии возмущения, как показывает анализ, аналогичны соответствующим показателям в известной системе.The quality indicators of temperature control at the outlet of the gas air-cooling apparatus in the proposed control system of the gas air-cooling apparatus when the signal of the temperature setting unit changes and the effect of disturbance, as the analysis shows, are similar to the corresponding indicators in the known system.

Таким образом, предлагаемая система управления аппаратом воздушного охлаждения газа позволяет обеспечить требуемые показатели качества регулирования и упростить ее настройку за счет уменьшения количества настраиваемых параметров.Thus, the proposed control system for an air-cooled gas cooler makes it possible to ensure the required indicators of regulatory quality and simplify its adjustment by reducing the number of adjustable parameters.

Claims (1)

Система управления аппаратом воздушного охлаждения газа, содержащая блок задания температуры, первый регулятор, частотный преобразователь, асинхронные двигатели, вентиляторы, теплообменник и датчик температуры, причем выход первого регулятора соединен со входом частотного преобразователя, выход частотного преобразователя подключен к асинхронным электродвигателям, кинематически связанным с вентиляторами, воздействующими потоком воздуха на теплообменник, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена вторым регулятором, выполненным в виде пропорционально-дифференциального регулятора, причем вход второго регулятора соединен с выходом датчика температуры, его выход подключен ко второму входу первого регулятора, выход блока задания температуры соединен с первым входом первого регулятора, при этом первый регулятор выполнен в виде интегрального регулятора, его постоянная времени выбирается по соотношению TR1=2kokEkDTE, где ko, kD - коэффициенты передачи теплообменника датчика температуры, kE, ТЕ - коэффициент передачи и постоянная времени частотного преобразователя совместно с электродвигателями, соответственно, а постоянная времени дифференцирующего преобразования пропорционально-дифференциального регулятора выбирается равной расчетному значению постоянной времени теплообменника.The control system of an air-cooled gas cooler containing a temperature setting unit, a first regulator, a frequency converter, asynchronous motors, fans, a heat exchanger and a temperature sensor, the output of the first regulator connected to the input of the frequency converter, the output of the frequency converter connected to asynchronous electric motors kinematically connected to fans affecting the heat exchanger with air flow, characterized in that it is additionally equipped with a second regulator; in the form of a proportional-differential controller, the second controller input is connected to the temperature sensor output, its output is connected to the second input of the first controller, the output of the temperature setting unit is connected to the first input of the first controller, while the first controller is designed as an integral controller, its constant time is selected by the relation T R1 = 2k o k E k D T E , where k o , k D are the transfer coefficients of the heat exchanger of the temperature sensor, k E , T E are the transfer coefficient and the time constant of the frequency converter For together with electric motors, respectively, the time constant of the differentiating conversion proportional-differential controller is chosen equal to the calculated value of the time constant of the heat exchanger.
RU2017141062A 2016-07-05 2016-07-05 Gas air-cooling apparatus control system RU2690541C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141062A RU2690541C2 (en) 2016-07-05 2016-07-05 Gas air-cooling apparatus control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017141062A RU2690541C2 (en) 2016-07-05 2016-07-05 Gas air-cooling apparatus control system

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017141062A RU2017141062A (en) 2019-02-12
RU2017141062A3 RU2017141062A3 (en) 2019-03-27
RU2690541C2 true RU2690541C2 (en) 2019-06-04

Family

ID=65442263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017141062A RU2690541C2 (en) 2016-07-05 2016-07-05 Gas air-cooling apparatus control system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2690541C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1663380A1 (en) * 1988-07-26 1991-07-15 Всесоюзное научно-производственное объединение турбохолодильной, газоперекачивающей и газотурбинной техники Device for automatic regulation of heat exchanging unit for air cooling systems
RU2183290C2 (en) * 2000-06-20 2002-06-10 ОАО "ИК ЗиОМАР" Adjustable fan air cooling apparatus
DE10237415A1 (en) * 2002-08-16 2004-03-04 Daimlerchrysler Ag Method to influence operating temperature of working/lubricating oil of vehicle drive unit with working/lubricant oil flowing through heat exchanger during warm-up phase while coolant is still cold, resp. colder than the oil
RU2330993C2 (en) * 2006-03-21 2008-08-10 Прокопец Алексей Олегович System to control air cooling devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1663380A1 (en) * 1988-07-26 1991-07-15 Всесоюзное научно-производственное объединение турбохолодильной, газоперекачивающей и газотурбинной техники Device for automatic regulation of heat exchanging unit for air cooling systems
RU2183290C2 (en) * 2000-06-20 2002-06-10 ОАО "ИК ЗиОМАР" Adjustable fan air cooling apparatus
DE10237415A1 (en) * 2002-08-16 2004-03-04 Daimlerchrysler Ag Method to influence operating temperature of working/lubricating oil of vehicle drive unit with working/lubricant oil flowing through heat exchanger during warm-up phase while coolant is still cold, resp. colder than the oil
RU2330993C2 (en) * 2006-03-21 2008-08-10 Прокопец Алексей Олегович System to control air cooling devices

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017141062A3 (en) 2019-03-27
RU2017141062A (en) 2019-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10828965B2 (en) Method of adjusting electronic expansion valve of air conditioner
US11604016B2 (en) Method of adjusting electronic expansion valve of outdoor unit of air-conditioner
US10465608B2 (en) Temperature control device, gas turbine, temperature control method, and program
CA2804629C (en) Method for controlling air volume output provided by motor and air-conditioning fan system
KR102099576B1 (en) Gas turbine cooling system, gas turbine equipment equipped with the same, control device and control method of gas turbine cooling system
CN101587357A (en) Temperature control method and temperature control system thereof
RU2322601C1 (en) Gas-turbine fuel delivery control method
GB2452287A (en) Improvements in Compressors Control
RU2690541C2 (en) Gas air-cooling apparatus control system
CN105715569B (en) The heat dissipating method of fan rotational frequency control method, device and optical projection system
CN110757243A (en) Non-uniform strength cooling system and use method thereof
RU2684767C1 (en) Automatic control system of apparatus for air cooling of natural gas
RU2669444C1 (en) Automatic control system for the gas air-cooling apparatus
RU106310U1 (en) AIR COOLING CONTROL SYSTEM
CN103021489B (en) Nuclear power station chemistry and the control device of earial drainage temperature under volume control system and method
CN115560449A (en) Air conditioner and air conditioner compressor operation frequency adjusting method and system
RU91605U1 (en) AIR COOLING CONTROL SYSTEM
EP3484005B1 (en) Pulse width modulation upshift at partial load to improve total harmonic cancellation performance for chiller applications
JP2015102071A (en) Fuel regulator, combustor, gas turbine, gas turbine system, fuel regulator control method, and program
US20210277908A1 (en) Control system for electric fluid moving systems
RU2691287C1 (en) Control method of aircraft turbojet engine
KR101180055B1 (en) Proportional-Integral-Derivative controller and control method thereof
Mei et al. Fractional order PID control of temperature of supply cooling water
CN113958867B (en) Control method, system, equipment and storage medium for natural gas pipeline
JPS61255299A (en) Cooler for gas discharged from compressor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190706