1 Introduktion
Turbineregulatoren er et af de to vigtigste reguleringsudstyr til vandkraftværker. Den spiller ikke kun rollen som hastighedsregulering, men udfører også forskellige arbejdsforholdskonvertering og frekvens, effekt, fasevinkel og anden styring af vandkraftværker og beskytter vandhjulet. Generatorsættets opgave. Turbineregulatorer har gennemgået tre udviklingsfaser: mekaniske hydrauliske regulatorer, elektrohydrauliske regulatorer og digitale hydrauliske regulatorer med mikrocomputer. I de senere år er programmerbare controllere blevet introduceret i turbinehastighedsstyringssystemer, som har stærk anti-interferensevne og høj pålidelighed; enkel og bekvem programmering og betjening; modulær struktur, god alsidighed, fleksibilitet og bekvem vedligeholdelse; Den har fordelene ved stærk kontrolfunktion og køreevne; den er blevet praktisk verificeret.
I denne artikel foreslås forskning i det dobbelte justeringssystem til PLC-hydrauliske turbiner, og den programmerbare controller bruges til at realisere dobbelt justering af ledevingen og padlen, hvilket forbedrer koordinationsnøjagtigheden af ledevingen og vingen for forskellige vandsøjler. Praksis viser, at det dobbelte styringssystem forbedrer udnyttelsesgraden af vandenergi.
2. Turbinereguleringssystem
2.1 Turbinereguleringssystem
Den grundlæggende opgave for turbinens hastighedsstyringssystem er at ændre åbningen af turbinens ledeskinner via regulatoren, når belastningen på strømforsyningssystemet ændrer sig, og enhedens rotationshastighed afviger, således at turbinens rotationshastighed holdes inden for det specificerede område, så generatorenheden kan fungere. Udgangseffekt og frekvens opfylder brugernes krav. De grundlæggende opgaver ved turbinregulering kan opdeles i hastighedsregulering, regulering af aktiv effekt og regulering af vandstand.
2.2 Princippet for turbineregulering
En hydrogeneratorenhed er en enhed, der dannes ved at forbinde en hydroturbine og en generator. Den roterende del af hydrogeneratorsættet er et stift legeme, der roterer omkring en fast akse, og dens ligning kan beskrives ved følgende ligning:
I formlen
—— Inertimomentet for den roterende del af enheden (kg m2)
—— Rotationsvinkelhastighed (rad/s)
—— Turbinemoment (N/m), inklusive generatorens mekaniske og elektriske tab.
—— Generatormodstandsmoment, som refererer til generatorstatorens virkende moment på rotoren, hvis retning er modsat rotationsretningen og repræsenterer generatorens aktive effekt, dvs. belastningens størrelse.
Når belastningen ændres, forbliver åbningen af ledeskovlen uændret, og enhedens hastighed kan stadig stabiliseres på en bestemt værdi. Da hastigheden vil afvige fra den nominelle værdi, er det ikke nok at stole på den selvbalancerende justeringsevne til at opretholde hastigheden. For at holde enhedens hastighed på den oprindelige nominelle værdi efter belastningsændringer, kan det ses af figur 1, at det er nødvendigt at ændre ledeskovlens åbning i overensstemmelse hermed. Når belastningen falder, når modstandsmomentet ændres fra 1 til 2, vil åbningen af ledeskovlen blive reduceret til 1, og enhedens hastighed vil blive opretholdt. Derfor ændres åbningen af vandstyringsmekanismen tilsvarende med ændringen af belastningen, således at hydrogeneratorenhedens hastighed holdes på en forudbestemt værdi eller ændres i henhold til en forudbestemt lov. Denne proces er hastighedsjusteringen af hydrogeneratorenheden eller turbinereguleringen.
3. PLC hydraulisk turbine dobbeltjusteringssystem
Turbineregulatoren skal styre åbningen af vandlederbladene for at justere strømmen ind i turbinens løberør, hvorved turbinens dynamiske drejningsmoment ændres og turbineenhedens frekvens styres. Under driften af den aksialstrøms roterende paddelturbin skal regulatoren dog ikke kun justere åbningen af lederbladene, men også justere vinklen på løbebladene i henhold til slaglængden og vandtryksværdien for lederbladfølgeren, således at lederbladet og bladet er forbundet. Oprethold et samarbejdsforhold mellem dem, dvs. et koordinationsforhold, som kan forbedre turbinens effektivitet, reducere bladkavitation og vibrationer i enheden og forbedre turbinens driftsstabilitet.
Hardwaren i PLC-styringssystemet til turbinevinger består hovedsageligt af to dele, nemlig PLC-controlleren og det hydrauliske servosystem. Lad os først diskutere PLC-controllerens hardwarestruktur.
3.1 PLC-styring
PLC-controlleren består hovedsageligt af en inputenhed, en PLC-basisenhed og en outputenhed. Inputenheden består af et A/D-modul og et digitalt inputmodul, og outputenheden består af et D/A-modul og et digitalt inputmodul. PLC-controlleren er udstyret med et digitalt LED-display til realtidsovervågning af systemets PID-parametre, vingefølgerens position, ledevingefølgerens position og vandsøjleværdien. Der findes også et analogt voltmeter til at overvåge vingefølgerens position i tilfælde af fejl i mikrocomputercontrolleren.
3.2 Hydraulisk opfølgningssystem
Det hydrauliske servosystem er en vigtig del af turbinens skovlstyringssystem. Styreenhedens udgangssignal forstærkes hydraulisk for at styre skovlfølgerens bevægelse, hvorved vinklen på løbebladene justeres. Vi anvendte kombinationen af et elektrohydraulisk styresystem af proportionalventilens hovedtryksventil og et traditionelt maskinhydraulisk styresystem for at danne et parallelt hydraulisk styresystem med en elektrohydraulisk proportionalventil og en maskinhydraulisk ventil, som vist i figur 2. Hydraulisk opfølgningssystem til turbineblade.
Hydraulisk opfølgningssystem til turbineblade
Når PLC-controlleren, den elektrohydrauliske proportionalventil og positionssensoren alle er normale, bruges PLC's elektrohydrauliske proportionalstyringsmetode til at justere turbinevingesystemet. Positionstilbagekoblingsværdien og styringsudgangsværdien transmitteres via elektriske signaler, og signalerne syntetiseres af PLC-controlleren. Ved behandling og beslutningstagning justeres ventilåbningen på hovedtrykfordelingsventilen via proportionalventilen for at styre vingefølgerens position og opretholde det samarbejdsvillige forhold mellem styrevingen, vandhovedet og vingen. Turbinevingesystemet, der styres af den elektrohydrauliske proportionalventil, har høj synergipræcision, enkel systemstruktur, stærk olieforureningsmodstand og er bekvemt at forbinde med PLC-controlleren for at danne et mikrocomputerautomatisk styresystem.
På grund af bevarelsen af den mekaniske koblingsmekanisme, fungerer den mekaniske koblingsmekanisme også synkront i den elektrohydrauliske proportionale kontroltilstand for at spore systemets driftsstatus. Hvis PLC'ens elektrohydrauliske proportionale kontrolsystem svigter, vil omskifterventilen reagere øjeblikkeligt, og den mekaniske koblingsmekanisme kan grundlæggende spore det elektrohydrauliske proportionale kontrolsystems driftstilstand. Ved omskiftning er systempåvirkningen lille, og vingesystemet kan problemfrit skifte til den mekaniske koblingstilstand. Dette garanterer i høj grad systemdriftens pålidelighed.
Da vi designede det hydrauliske kredsløb, redesignede vi ventilhuset på den hydrauliske styreventil, den matchende størrelse på ventilhuset og ventilmuffen, forbindelsesstørrelsen på ventilhuset og hovedtrykventilen, og den mekaniske størrelse på forbindelsesstangen mellem den hydrauliske ventil og hovedtrykfordelingsventilen er den samme som den originale. Kun ventilhuset på den hydrauliske ventil skal udskiftes under installationen, og ingen andre dele skal ændres. Strukturen af hele det hydrauliske styresystem er meget kompakt. Baseret på fuldstændig bevarelse af den mekaniske synergimekanisme tilføjes en elektrohydraulisk proportional styremekanisme for at lette grænsefladen med PLC-controlleren for at realisere digital synergistyring og forbedre koordinationsnøjagtigheden af turbinevingesystemet. ; Og installations- og fejlfindingsprocessen for systemet er meget nem, hvilket forkorter nedetiden for den hydrauliske turbineenhed, letter transformationen af det hydrauliske turbinesystem og har god praktisk værdi. Under selve driften på stedet bliver systemet højt vurderet af kraftværkets ingeniører og tekniske personale, og det menes, at det kan populariseres og anvendes i det hydrauliske servosystem på regulatoren på mange vandkraftværker.
3.3 Systemsoftwarestruktur og implementeringsmetode
I det PLC-styrede turbinevingesystem anvendes den digitale synergimetode til at realisere synergiforholdet mellem ledevinger, vandtryk og vingeåbning. Sammenlignet med den traditionelle mekaniske synergimetode har den digitale synergimetode fordelene ved nem parameterjustering, bekvem fejlfinding og vedligeholdelse samt høj præcision i forbindelsen. Vingestyringssystemets softwarestruktur består hovedsageligt af systemjusteringsfunktionsprogrammet, kontrolalgoritmeprogrammet og diagnoseprogrammet. Nedenfor diskuteres realiseringsmetoderne for de ovennævnte tre dele af programmet. Justeringsfunktionsprogrammet omfatter hovedsageligt en subrutine for en synergi, en subrutine til at starte vingen, en subrutine til at stoppe vingen og en subrutine til belastningsaflastning af vingen. Når systemet fungerer, identificerer og vurderer det først den aktuelle driftstilstand, starter derefter softwarekontakten, udfører den tilsvarende justeringsfunktionssubrutine og beregner den positionsgivne værdi for vingefølgeren.
(1) Associeringsunderrutine
Gennem modeltest af turbineenheden kan en række målte punkter på samlingsoverfladen opnås. Den traditionelle mekaniske samlingsknast er lavet baseret på disse målte punkter, og den digitale samlingsmetode bruger også disse målte punkter til at tegne et sæt samlingskurver. Ved at vælge de kendte punkter på associationskurven som knuder og anvende metoden med stykkevis lineær interpolation af den binære funktion, kan funktionsværdien af ikke-knudepunkterne på denne linje af associationen opnås.
(2) Underrutine til opstart af vinge
Formålet med at studere opstartsloven er at forkorte enhedens opstartstid, reducere belastningen på axiallejet og skabe nettilsluttede forhold for generatorenheden.
(3) Underrutine til stop af vinge
Lukkereglerne for lamellerne er som følger: Når styringen modtager en nedlukningskommando, lukkes lamellerne og ledelamellerne samtidig i henhold til det samarbejdsorienterede forhold for at sikre enhedens stabilitet: Når ledelamellens åbning er mindre end tomgangsåbningen, halter lamellerne. Når ledelamellen lukkes langsomt, opretholdes det samarbejdsorienterede forhold mellem lamellen og ledelamellen ikke længere; når enhedens hastighed falder til under 80 % af den nominelle hastighed, genåbnes lamellen til startvinklen Φ0, klar til næste opstart. Forberedelse.
(4) Underrutine til afvisning af bladbelastning
Belastningsafvisning betyder, at enheden med belastning pludselig afbrydes fra elnettet, hvilket bringer enheden og vandafledningssystemet i en dårlig driftstilstand, hvilket er direkte relateret til kraftværkets og enhedens sikkerhed. Når belastningen afbrydes, fungerer regulatoren som en beskyttelsesanordning, der får ledevingerne og vingerne til at lukke øjeblikkeligt, indtil enhedens hastighed falder til omkring den nominelle hastighedsstabilitet. Derfor åbnes vingerne generelt i en bestemt vinkel under den faktiske belastningsafbrydelse. Denne åbning opnås ved en belastningsafbrydelsestest af det faktiske kraftværk. Det kan sikre, at når enheden afbryder belastning, er ikke kun hastighedsforøgelsen lille, men også at enheden er relativt stabil.
4 Konklusion
I lyset af den nuværende tekniske status for mit lands hydrauliske turbineregulatorindustri refererer denne artikel til den nyeste viden inden for hastighedsstyring af hydrauliske turbiner i ind- og udland og anvender programmerbar logisk controller (PLC)-teknologi til hastighedsstyring af hydrauliske turbinegeneratorer. Programcontrolleren (PLC) er kernen i det hydrauliske turbine-dobbeltreguleringssystem med aksialstrømningspaddel. Den praktiske anvendelse viser, at ordningen i høj grad forbedrer koordinationspræcisionen mellem styrevingen og vingen under forskellige vandsøjleforhold og forbedrer udnyttelsesgraden af vandenergi.
Opslagstidspunkt: 11. feb. 2022
