Kondensacinio šilumokaičio temperatūros reguliavimo modeliavimas

Abstract

Nagrinėjamas į kieto biokuro katilo kondensacinį šilumokaitį tiekiamo šilumnešio temperatūros automatinis reguliavimas. Toks reguliavimas reikalingas ir naudojamas tiriant procesus, vykstančius kondensaciniame šilumokaityje. Sudaromas reguliavimo sistemos Simulink modelis. Modeliuojama sistema, kurią sudaro kondensacinis šilumokaitis, ketureigis vožtuvas su elektros pavara, kaloriferis vanduo-oras (šilumos vartotojas), cirkuliaciniai siurbliai, ketureigio vožtuvo automatinis reguliatorius. Kondensacinis šilumokaitis modeliuojamas apibendrintai pirmojo laipsnio inercine grandimi su vėlinimu. Kaloriferis vaizduojamas lygiagrečiai sujungtomis beinercine ir pirmojo laipsnio inercine grandimis, turinčiomis abiem grandims bendrą uždelsimą. Ketureigis vožtuvas modeliuojamas riboto greičio proporcine grandimi. Reguliatorius modeliuojamas jo perdavimo funkcija. Pateikiamos matematinės išraiškos modelio rodikliams apskaičiuoti. Modeliavimu nustatyta, kad nedidelės (1–2) kW galios kondensacinio šilumokaičio temperatūrai reguliuoti taikytinas proporcinis integralinis reguliatorius, kurio proporcingumo koeficientas (0,003–0,006) K-1 ir integravimo pastovioji (10–15) s. Reguliuojamos į šilumokaitį tiekiamos šilumnešio temperatūros nuokrypą pereinamojo proceso metu be minėtų reguliatoriaus rodiklių turi įtakos kondensacinio šilumokaičio galios kitimo greitis, o pereinamojo proceso trukmę lemia uždelsimai sistemoje

Temperature control of heat carrier, supplied to condensing heat exchanger of solid biofuel boiler, is investigated in this paper. Such control is required and is used when investigating processes in condensing heat exchanger. The Simulink model of control system is developed and tested. Modeling system consists of condensing heat exchanger, motorized four way valve, unit heater (heat user), circulating pumps, automatic controller of four way valve. Condensing heat exchanger is modeled in overall manner as first order lag block with deadtime. Unit heater is modeled as parallel connection of proportional and first order lag blocks with common to both chains deadtime. Four way valve is represented as finite speed proportional term. Controller is modeled its transfer function. The mathematical expressions for calculation of model parameters are presented. Simulation revealed that proportional integral controller is applicable for temperature control of small (1-2) kW condensing heat exchanger. Proportional gain of this controller may be of (0,003-0,006) K-1 and integration time may be of (10-15) s. Transient deviation of controlled temperature in addition to the above mentioned parameters is influenced by change rate of power, supplied to heat exchanger. Duration of transient process is also highly influenced by deadtimes, existing in the system