|
Автоматическое управление отпуском
теплоты на рассматриваемых объектах может производиться по отклонению
регулируемой величины, по возмущению и путем комбинирования этих методов [19,
70, 84, 86].
В первом случае датчики, замеряющие температуру
внутреннего воздуха, устанавливаются в одном или нескольких отапливасмых
помещениях и приводят в действие регулятор при отклонении этой температуры от
установленного значения. Для осуществления программного регулирования датчики
оборудуются специальным устройством, связанным с часовым механизмом.
При регулировании по возмущению датчики устанавливаются
снаружи здания и замеряют значения метеорологических параметров.
Использование этого метода требует соблюдения условия инвариантности объекта
теплоснабжения (системы отопления) по отношению к внешним возмущениям.
Достоинство автоматического управления по отклонению заключается
в том, что регулятор учитывает всю совокупность факторов, влияющих на
температурный режим отапливаемых помещений, и выполняет свою задачу
независимо от причин, вызвавших отклонение внутренней температуры.
Эксплуатационные изменения статических и динамических характеристик объекта
практически не сказываются на качестве регулирования. Недостатки этого метода
заключаются в следующем.
В современных многоэтажных зданиях даже при хорошо
отрегулированной системе отопления наблюдается значительный разброс
температур воздуха в отапливаемых помещениях, намного превышающий допустимую
точность регулирования. В связи с этим выбор представительных помещений с
целью сведения к минимуму влияния случайных, локальных факторов на процесс
управления представляет большие трудности. Увеличение же с этой целью общего
количества датчиков — контрольных помещений приводит к удорожанию автоматики,
усложнению ее обслуживания и снижению надежности.
Система автоматического управления по отклонению
внутренней температуры обладает неблагоприятными динамическими
характеристиками, поскольку замкнутый контур регулирования содержит в данном
случае звено с большой инерционностью — отапливаемое здание.
В случае охвата ступенью управления целого ряда зданий
(ЦТП, КРП) негативное влияние указанных обстоятельств (разброс температур в
помещениях, большая инерционность контура регулирования) при регулировании по
отклонению еще более возрастает.
Достоинство автоматического управления по возмущению
состоит в том, что оно производится по основным факторам, определяющим режим
теплопотребления зданий (температура наружного воздуха, скорость ветра,
солнечная радиация). Влияние локальных, случайных факторов на температуру
воздуха в том или ином помещении на процесс управления исключается. При
управлении по возмущению система обладает хорошими динамическими свойствами,
так как в контур регулирования не входит отапливаемое помещение. При этом
регулятор начинает выполнять свою задачу еще до того, как возмущающее
воздействие проникло в отапливаемое помещение и вызвало в нем отклонение
регулируемой величины — температуры воздуха — от заданного значения.
Недостаток этого метода заключается в том, что регулятор
реагирует только на те возмущения, которые оцениваются соответствующими
датчиками и заложены в закон управления.
Учитывая многообразие возмущений, действующих в системе
теплоснабжения, и особенности этой системы как объекта управления, становятся
очевидными те трудности принципиального характера, которые возникают при
применении рассматриваемого метода управления.
Необходимо отметить, что автоматическая разомкнутая
система управления по возмущению в «чистом» виде не получила применения в
практике теплоснабжения и отопления.
Наиболее распространенная схема управления по возмущению
предусматривает наличие обратной связи по параметру теплоносителя в тепловом
пункте. В связи с этим система управления оказывается частично замкнутой (по
регулирующему параметру) и в ее контур включается источник теплоты, тепловые
сети, а при установке датчика температуры на обратном трубопроводе— и система
отопления. Таким образом, создается принципиальная возможность исключить
влияние случайных отклонений режима работы тепловой сети на тепловой режим
здания.
В качестве обратной связи П в различных схемах
автоматизации систем теплоснабжения и отопления используются температура воды
на входе в пункт управления, температура обратной воды, полусуммы температур
прямой и обратной воды, расход воды, температура и расход воды.
Во многих существующих системах автоматизации для оценки
внешних возмущений используются датчики температуры наружного воздуха.
Величина сигнала от этого датчика сравнивается с температурой теплоносителя,
которая должна быть равна температуре по отопительному графику, заложенному в
закон управления. Преимуществом такой системы является простота схемной
реализации, а недостатком — отсутствие учета при управлении других
метеорологических факторов (кроме наружной температуры), а также динамических
свойств объекта.
Для формирования сигнала, характеризующего величину
внешних возмущений В, могут применяться физические и математические модели.
В первом случае используется датчик, обеспечивающий
комплексный учет метеорологических параметров (температуры наружного воздуха,
скорости ветра, солнечной радиации), действующих на здание или его зону
(фасад). Такого рода датчик должен представлять собой физическую модель,
теплофизиче- ские характеристики которой подобны теплофизическим
характеристикам здания (или его зоны) по всем каналам передачи внешних
возмущений [70].
Во втором случае параметры внешней среды замеряются с
помощью стандартных метеорологических датчиков. Полученная от этих датчиков
информация поступает на вычислительное устройство, которое в зависимости от
замеренных величин, времени суток, дня недели, а также других факторов
рассчитывает в соответствии с программой, построенной для эталонной модели
здания, требуемое значение параметра П3. Значение П3 сравнивается с
фактически замеренным значением параметра Пф, в результате чего регулятор
вырабатывает соответствующее корректирующее воздействие.
Как уже отмечалось, наряду с регулированием по отклонению
и по возмущению находят применение системы комбинированного управления. Один
из вариантов системы комбинированного управления, при котором часть
отопительного сезона регулирование отпуска теплоты производится по
отклонению, а часть — по возмущению, описан в § 8.3.
Следует отметить, что системы адаптивного управления,
которым в последнее время в отопительной технике уделяется все большее внимание,
также основываются на совместном использовании принципов управления по
возмущению и по отклонению. Особенность этих систем состоит в том, что
математическая эталонная модель здания, по которой определяется величина
управляющего воздействия, не является жестко детерминированной, а
корректируется в процессе эксплуатации в соответствии с информацией о
фактическом тепловом состоянии объекта.
|