1 Introduzione
U regulatore di turbina hè unu di i dui principali apparecchi di regulazione per l'unità idroelettriche. Ùn ghjoca micca solu u rolu di regulazione di a velocità, ma si occupa ancu di diverse cunversione di cundizioni di travagliu è di cuntrollu di frequenza, putenza, angulu di fase è altri cuntrolli di l'unità di generazione idroelettrica è prutege a rota idraulica. U compitu di u gruppu generatore. I regulatori di turbina anu passatu per trè fasi di sviluppu: regulatori idraulici meccanichi, regulatori elettroidraulici è regulatori idraulici digitali à microcomputer. In l'ultimi anni, i cuntrolli programmabili sò stati introdutti in i sistemi di cuntrollu di a velocità di e turbine, chì anu una forte capacità anti-interferenza è alta affidabilità; prugrammazione è funziunamentu simplice è cunveniente; struttura mudulare, bona versatilità, flessibilità è manutenzione cunveniente; Hà i vantaghji di una forte funzione di cuntrollu è capacità di guida; hè statu verificatu in pratica.
In questu articulu, hè pruposta a ricerca nantu à u sistema di doppia regulazione di a turbina idraulica PLC, è u controller programmabile hè utilizatu per realizà a doppia regulazione di a paletta guida è di a pala, chì migliora a precisione di coordinazione di a paletta guida è di a paletta per diverse teste d'acqua. A pratica mostra chì u sistema di doppia cuntrollu migliora u tassu di utilizzazione di l'energia idrica.
2. Sistema di regulazione di e turbine
2.1 Sistema di regulazione di e turbine
U compitu basicu di u sistema di cuntrollu di a velocità di a turbina hè di cambià l'apertura di e palette guida di a turbina in cunsequenza per mezu di u regulatore quandu u caricu di u sistema di putenza cambia è a velocità di rotazione di l'unità devia, in modu chì a velocità di rotazione di a turbina sia mantenuta in l'intervallu specificatu, in modu da fà funziunà l'unità generatrice. A putenza è a frequenza di uscita rispondenu à i requisiti di l'utente. I compiti basi di a regulazione di a turbina ponu esse divisi in regulazione di a velocità, regulazione di a putenza attiva è regulazione di u livellu di l'acqua.
2.2 U principiu di a regulazione di a turbina
Un'unità idrogeneratrice hè un'unità furmata cunnettendu una idroturbina è un generatore. A parte rotante di u gruppu idrogeneratore hè un corpu rigidu chì gira intornu à un asse fissu, è a so equazione pò esse descritta da a seguente equazione:
In a formula
U mumentu d'inerzia di a parte rotante di l'unità (Kg m2)
Velocità angulare di rotazione (rad/s)
—— Coppia di a turbina (N/m), cumprese e perdite meccaniche è elettriche di u generatore.
—— A coppia di resistenza di u generatore, chì si riferisce à a coppia d'azzione di u statore di u generatore nantu à u rotore, a so direzzione hè opposta à a direzzione di rotazione, è rapprisenta a putenza attiva di u generatore, vale à dì, a dimensione di u caricu.
Quandu u caricu cambia, l'apertura di a paletta guida ferma invariata, è a velocità di l'unità pò ancu esse stabilizzata à un certu valore. Siccomu a velocità si devia da u valore nominale, ùn basta micca à fidà si di a capacità di regulazione autoequilibrante per mantene a velocità. Per mantene a velocità di l'unità à u valore nominale originale dopu chì u caricu cambia, si pò vede da a Figura 1 chì hè necessariu cambià l'apertura di a paletta guida in cunsequenza. Quandu u caricu diminuisce, quandu a coppia di resistenza cambia da 1 à 2, l'apertura di a paletta guida serà ridutta à 1, è a velocità di l'unità serà mantenuta. Dunque, cù u cambiamentu di u caricu, l'apertura di u mecanismu di guida di l'acqua hè cambiata currispundentemente, in modu chì a velocità di l'unità idrogeneratrice sia mantenuta à un valore predeterminatu, o cambia secondu una lege predeterminata. Stu prucessu hè l'aghjustamentu di a velocità di l'unità idrogeneratrice, o regulazione di a turbina.
3. Sistema di doppia regulazione di a turbina idraulica PLC
U regulatore di a turbina serve à cuntrullà l'apertura di e palette guida di l'acqua per aghjustà u flussu in u girante di a turbina, cambiendu cusì a coppia dinamica di a turbina è cuntrullendu a frequenza di l'unità di turbina. Tuttavia, durante u funziunamentu di a turbina à palette rotative à flussu assiale, u regulatore ùn deve micca solu aghjustà l'apertura di e palette guida, ma ancu aghjustà l'angulu di e pale di u girante secondu u valore di a corsa è di a testa di l'acqua di u seguitore di a palette guida, in modu chì a palette guida è a palette sianu cunnesse. Mantene una relazione di cuuperazione trà elle, vale à dì, una relazione di cuurdinamentu, chì pò migliurà l'efficienza di a turbina, riduce a cavitazione è a vibrazione di e pale di l'unità, è migliurà a stabilità di u funziunamentu di a turbina.
L'hardware di u sistema di palette di turbina di cuntrollu PLC hè cumpostu principalmente da duie parti, vale à dì u controller PLC è u sistema servo idraulicu. Prima, parlemu di a struttura hardware di u controller PLC.
3.1 Cuntrollore PLC
U controller PLC hè cumpostu principalmente da un'unità d'entrata, un'unità basica PLC è un'unità di uscita. L'unità d'entrata hè cumposta da un modulu A/D è un modulu d'entrata digitale, è l'unità di uscita hè cumposta da un modulu D/A è un modulu d'entrata digitale. U controller PLC hè dotatu di un display digitale LED per l'osservazione in tempu reale di i parametri PID di u sistema, a pusizione di u seguitore di a palette, a pusizione di u seguitore di a palette guida è u valore di a pressione di l'acqua. Un voltmetru analogicu hè ancu furnitu per monitorà a pusizione di u seguitore di a palette in casu di guastu di u controller di u microcomputer.
3.2 Sistema di seguitu idraulicu
U sistema di servomotori idraulici hè una parte impurtante di u sistema di cuntrollu di e palette di a turbina. U signale di uscita di u controller hè amplificatu idraulicamente per cuntrullà u muvimentu di u seguitore di palette, aghjustendu cusì l'angulu di e palette di u runner. Avemu aduttatu a cumbinazione di u sistema di cuntrollu elettroidraulicu di tipu valvula di pressione principale di cuntrollu di valvula proporzionale è u sistema di cuntrollu macchina-idraulicu tradiziunale per furmà un sistema di cuntrollu idraulicu parallelu di valvula proporzionale elettroidraulica è valvula macchina-idraulica cum'è mostratu in a Figura 2. Sistema di seguitu idraulicu per e palette di a turbina.
Sistema di seguitu idraulicu per e pale di turbina
Quandu u controller PLC, a valvula proporzionale elettroidraulica è u sensore di pusizione sò tutti nurmali, u metudu di cuntrollu proporzionale elettroidraulicu PLC hè utilizatu per aghjustà u sistema di palette di a turbina, u valore di feedback di pusizione è u valore di output di cuntrollu sò trasmessi da signali elettrichi, è i signali sò sintetizzati da u controller PLC. , trasfurmazione è presa di decisione, aghjustà l'apertura di a valvula di distribuzione di pressione principale attraversu a valvula proporzionale per cuntrullà a pusizione di u seguitore di palette, è mantene a relazione di cuuperazione trà a palette di guida, a testa d'acqua è a palette. U sistema di palette di a turbina cuntrullatu da a valvula proporzionale elettroidraulica hà una alta precisione sinergica, una struttura di sistema simplice, una forte resistenza à l'inquinamentu da oliu, è hè cunveniente per interagisce cù u controller PLC per furmà un sistema di cuntrollu automaticu di microcomputer.
A causa di a ritenzione di u mecanismu di ligame meccanicu, in u modu di cuntrollu proporzionale elettroidraulicu, u mecanismu di ligame meccanicu funziona ancu in modu sincronu per seguità u statu di funziunamentu di u sistema. Se u sistema di cuntrollu proporzionale elettroidraulicu PLC falla, a valvula di cummutazione agisce immediatamente, è u mecanismu di ligame meccanicu pò basicamente seguità u statu di funziunamentu di u sistema di cuntrollu proporzionale elettroidraulicu. Quandu si cummuta, l'impattu di u sistema hè chjucu, è u sistema di palette pò passà senza intoppi à u modu di cuntrollu di l'associazione meccanica. A modalità di cuntrollu di l'associazione meccanica garantisce assai l'affidabilità di u funziunamentu di u sistema.
Quandu avemu cuncipitu u circuitu idraulicu, avemu riprogettatu u corpu di a valvula di cuntrollu idraulicu, a dimensione currispundente di u corpu di a valvula è a manica di a valvula, a dimensione di cunnessione di u corpu di a valvula è a valvula di pressione principale, è a meccanica. A dimensione di a biella di cunnessione trà a valvula idraulica è a valvula di distribuzione di pressione principale hè a listessa cum'è quella originale. Solu u corpu di a valvula di a valvula idraulica deve esse rimpiazzatu durante l'installazione, è nisuna altra parte deve esse cambiata. A struttura di tuttu u sistema di cuntrollu idraulicu hè assai compacta. Basatu annantu à a cunservazione cumpleta di u mecanismu di sinergia meccanica, hè aghjuntu un mecanismu di cuntrollu proporzionale elettroidraulicu per facilità l'interfaccia cù u controller PLC per realizà u cuntrollu di sinergia digitale è migliurà a precisione di coordinazione di u sistema di palette di a turbina. ; È u prucessu di installazione è debugging di u sistema hè assai faciule, ciò chì riduce i tempi di inattività di l'unità di turbina idraulica, facilita a trasfurmazione di u sistema di cuntrollu idraulicu di a turbina idraulica, è hà un bon valore praticu. Durante l'operazione attuale in situ, u sistema hè assai apprezzatu da u persunale ingegneristicu è tecnicu di a centrale elettrica, è si crede chì pò esse pupularizatu è applicatu in u sistema di servomotori idraulici di u guvernatore di parechje centrali idroelettriche.
3.3 Struttura di u software di sistema è metudu d'implementazione
In u sistema di palette di turbina cuntrullatu da PLC, u metudu di sinergia digitale hè utilizatu per realizà a relazione di sinergia trà e palette guida, a testa d'acqua è l'apertura di e palette. In paragone cù u metudu tradiziunale di sinergia meccanica, u metudu di sinergia digitale hà i vantaghji di una faciule regolazione di i parametri, hà i vantaghji di un debugging è di una manutenzione convenientu, è di una alta precisione di associazione. A struttura di u software di u sistema di cuntrollu di e palette hè cumposta principalmente da u prugramma di funzione di regolazione di u sistema, u prugramma di l'algoritmu di cuntrollu è u prugramma di diagnosi. Quì sottu discutemu i metudi di realizazione di e trè parti sopra menzionate di u prugramma rispettivamente. U prugramma di funzione di regolazione include principalmente una subrutina di una sinergia, una subrutina di avviu di a palette, una subrutina di arrestu di a palette è una subrutina di u smaltimentu di carica di a palette. Quandu u sistema funziona, prima identifica è ghjudica a cundizione operativa attuale, poi avvia u cambiamentu di software, esegue a subrutina di funzione di regolazione currispondente è calcula u valore datu di pusizione di u seguitore di a palette.
(1) Sottorutina d'associazione
Attraversu a prova di mudellu di l'unità di turbina, si pò ottene un batch di punti misurati nantu à a superficia di l'articulazione. A camma di l'articulazione meccanica tradiziunale hè fatta basendu si nantu à sti punti misurati, è u metudu di l'articulazione digitale usa ancu sti punti misurati per disegnà un inseme di curve di l'articulazione. Selezziunendu i punti cunnisciuti nantu à a curva d'associu cum'è nodi, è aduttendu u metudu di l'interpolazione lineare à pezzi di a funzione binaria, si pò ottene u valore di a funzione di i non-nodi nantu à sta linea di l'associu.
(2) Subrutina di avviamentu di e pale
U scopu di studià a lege di partenza hè di accurtà u tempu di partenza di l'unità, riduce u caricu di u cuscinettu di spinta è creà cundizioni di cunnessione à a rete per l'unità generatrice.
(3) Subrutina di fermata di a paletta
E regule di chjusura di e palette sò e seguenti: quandu u controller riceve u cumandamentu di spegnimentu, e palette è e palette guida sò chjuse à u listessu tempu secondu a relazione di cuuperazione per assicurà a stabilità di l'unità: quandu l'apertura di a palette guida hè menu di l'apertura senza carica, e palette sò in ritardu. Quandu a palette guida hè chjusa lentamente, a relazione di cuuperazione trà a palette è a palette guida ùn hè più mantenuta; quandu a velocità di l'unità scende sottu à l'80% di a velocità nominale, a palette hè riaperta à l'angulu di partenza Φ0, pronta per a prossima preparazione di avviamentu.
(4) Subrutina di rigettu di carica di lama
U rigettu di carica significa chì l'unità cù carica hè subitu disconnessa da a rete elettrica, rendendu l'unità è u sistema di deviazione di l'acqua in un cattivu statu di funziunamentu, chì hè direttamente ligatu à a sicurezza di a centrale elettrica è di l'unità. Quandu a carica hè scaricata, u regulatore hè equivalente à un dispositivu di prutezzione, chì face chì e palette di guida è e palette si chjudinu immediatamente finu à chì a velocità di l'unità scende vicinu à a velocità nominale. stabilità. Dunque, in a scarica attuale di carica, e palette sò generalmente aperte à un certu angulu. Questa apertura hè ottenuta per mezu di a prova di scarica di carica di a centrale elettrica attuale. Pò assicurà chì quandu l'unità scarica a carica, micca solu l'aumentu di velocità hè chjucu, ma ancu l'unità hè relativamente stabile.
4 Cunclusione
In vista di u statu tecnicu attuale di l'industria di u regulatore di turbine idrauliche di u mo paese, questu articulu si riferisce à e nuove informazioni in u campu di u cuntrollu di a velocità di e turbine idrauliche in casa è à l'esteru, è applica a tecnulugia di u controller logicu programmabile (PLC) à u cuntrollu di a velocità di u gruppu generatore di turbine idrauliche. U controller di prugramma (PLC) hè u core di u sistema di doppia regulazione di a turbina idraulica di tipu à paletta à flussu assiale. L'applicazione pratica mostra chì u schema migliora assai a precisione di coordinazione trà a paletta guida è a paletta per diverse cundizioni di testa d'acqua, è migliora u tassu di utilizzazione di l'energia idrica.
Data di publicazione: 11 di ferraghju 2022
