Přístup k seřizování regulačních obvodů na energetických zařízeních

• Foto

ÚVOD

V době před počítačovými řídicími systémy bylo nutné každý jednotlivý regulační obvod nejprve velmi pečlivě navrhnout – vyprojektovat, protože následně byl podle tohoto projektu hardwarově realizován a jeho strukturu bylo velmi obtížné, ne-li nemožné dodatečně měnit. Pro seřízení regulačního obvodu bylo možné využít pouze omezený rozsah nastavení parametrů regulátorů. Bylo tedy nutné hlavní důraz klást na správný návrh regulačního obvodu.

Nástup a rozvoj počítačových řídicích systémů přinesl zcela zásadní změnu – strukturu regulačních obvodů lze velmi jednoduše měnit, často i on-line na jedoucím zařízení. Tato stále se zdokonalující vlastnost řídicích systémů je na jednu stranu velkým přínosem – velmi snadno lze reagovat na změny požadavků na provoz zařízení, implementovat nové poznatky a znalosti, doplňovat či rozšiřovat provozní režimy.

Ale na stranu druhou je tato vlastnost řídicích systémů i zdrojem mnoha potíží. Tyto potíže jsou vyvolány současným přístupem uživatelů řídicích systémů k řešení problematiky související s návrhem, implementací, oživením, seřízením a optimalizací regulačních obvodů. Procesu, kterému není věnována dostatečná pozornost právě díky zdánlivě snadné implementaci změn regulačních obvodů.

… ALE CO DÁL?

Hlavním zdrojem problémů je především možnost snadného kopírování. V současné době je možné vzít jakoukoli část projektu, nebo dokonce projekt celý z jednoho zařízení (Blok 1) a překopírovat tento projekt na zařízení druhé (Blok 2).

Regulační obvody jsou tedy dokonale překopírovány z Bloku 1 na Blok 2, ale vlastnosti dvou „stejných“ energetických zařízení (např. elektrárenských bloků) nikdy stejné nejsou. Vzniká tedy potřeba upravit a seřídit regulační obvody na Bloku 2 tak, aby výsledné chování Bloku 2 bylo shodné s Blokem 1.

A tady nastává zásadní problém. Jak seřídit „hotový“ regulační obvod na Bloku 2? Když:

• všechny parametry regulačních obvodů jsou již nastaveny (z Bloku 1),
• regulace na Bloku 2 v zásadě fungují a
• čas na seřizování regulací a optimalizaci provozu Bloku 2 je většinou již dávno vyčerpán řešením jiných, z hlediska provozu důležitějších, problémů.

K dosažení požadovaného cíle chybí už jen zdánlivě malý krůček – stačí jen doladit některé parametry. Ale které? Původní jednoduchý regulační obvod s jasně danými vstupy a obecně třemi parametry regulátoru – viz obr. 1, se v průběhu oživování a seřizování na Bloku 1 změnil na složitou strukturu s několika pomocnými veličinami a mnoha parametry – viz obr. 2 a tak byl na Blok 2 i zkopírován. 

JAK TEDY SPRÁVNĚ POSTUPOVAT PŘI SEŘIZOVÁNÍ REGULAČNÍCH OBVODŮ?

Na začátku je vždy potřeba se vrátit k základům každého regulačního obvodu, ponechat v činnosti pouze základní regulační obvod a provést důkladnou analýzu a popis chování regulované technologie. Z této analýzy potom vychází podklady pro správné seřízení základního regulačního obvodu (na obrázcích část vyznačená modře), které zajistí optimální odezvu řízené veličiny (SH) na změnu žádané hodnoty (ŽH) při zajištění dostatečné stability regulačního obvodu.

Dalším krokem je postupné oživování a nastavování proporcionálních (statických) dopředných vazeb a následné oživení a nastavení derivačních (dynamických) dopředných vazeb. Vhodně navržené a nastavené dopředné vazby zajistí lepší odezvu regulačního obvodu na řízené změny výkonu (zatížení) i reakci na vznik poruch, které se na řízené veličině neprojeví okamžitě. 

Při vhodně nastavených dopředných vazbách často dochází ke zmírnění požadavků na činnost vlastního regulátoru – v posledním kroku může být ještě optimalizováno nastavení základního regulátoru vedoucí ke zvýšení stability provozu při zachování požadovaných dynamických vlastností zařízení.

Výše uvedený postup je cestou k dosažení požadovaných vlastností zařízení. Vyžaduje však úzkou spolupráci týmu odborníků (technolog, provozní personál, specialista na regulace a systémový inženýr), a také dostatečný prostor jak časový, tak i provozní (pro provádění nezbytných provozních zkoušek na zařízení).

ZÁVĚR

Pouze správně seřízené regulační obvody zajistí podmínky pro maximální využití vlastností zařízení při minimalizaci čerpání jeho životnosti. Naproti tomu nesprávně seřízené regulační obvody mohou zcela minimalizovat využitelnost zařízení. Rozdíl mezi správným a nesprávným nastavením regulačních obvodů může být způsoben nastavením jedné jediné konstanty či parametru regulačního obvodu, které lze v současných systémech změnit jediným, ale důkladně promyšleným, „kliknutím“ myši.

Adjusting control circuits in power plants
The ever increasing demand for power plant equipment - tightening emission limits, increasing demands for burning lower quality fuels, and the co-incineration of biofuels, increasing demands for the accuracy of power control, load change rate and usable control range, can only be met with the correct operation of control systems. Current control systems make it easy to change the settings of all control circuit parameters, as well as change their structure. This advantage, however, can easily become hazardous, especially in cases where the design and adjustment of control circuits is treated just as responsibly as playing computer games.

Autor

• Ing. Blecha Ondřej