1 Εισαγωγή
Ο ρυθμιστής ταχύτητας τουρμπίνας είναι ένας από τους δύο κύριους ρυθμιστικούς εξοπλισμούς για υδροηλεκτρικές μονάδες. Δεν παίζει μόνο τον ρόλο της ρύθμισης της ταχύτητας, αλλά αναλαμβάνει επίσης διάφορες συνθήκες λειτουργίας μετατροπής και ελέγχου συχνότητας, ισχύος, γωνίας φάσης και άλλου ελέγχου των υδροηλεκτρικών μονάδων παραγωγής και προστατεύει τον υδραυλικό τροχό. Το έργο του σετ γεννήτριας. Οι ρυθμιστές ταχύτητας τουρμπίνας έχουν περάσει από τρία στάδια ανάπτυξης: μηχανικούς υδραυλικούς ρυθμιστές, ηλεκτροϋδραυλικούς ρυθμιστές και ψηφιακούς υδραυλικούς ρυθμιστές μικροϋπολογιστών. Τα τελευταία χρόνια, έχουν εισαχθεί προγραμματιζόμενοι ελεγκτές στα συστήματα ελέγχου ταχύτητας τουρμπίνας, τα οποία έχουν ισχυρή ικανότητα παρεμβολής και υψηλή αξιοπιστία, απλό και βολικό προγραμματισμό και λειτουργία, αρθρωτή δομή, καλή ευελιξία και εύκολη συντήρηση. Έχει τα πλεονεκτήματα της ισχυρής λειτουργίας ελέγχου και της ικανότητας οδήγησης. Έχει επαληθευτεί πρακτικά.
Σε αυτή την εργασία, προτείνεται η έρευνα σχετικά με το σύστημα διπλής ρύθμισης υδραυλικού στροβίλου PLC και ο προγραμματιζόμενος ελεγκτής χρησιμοποιείται για την πραγματοποίηση της διπλής ρύθμισης του οδηγού πτερυγίου και του πτερυγίου, η οποία βελτιώνει την ακρίβεια συντονισμού του οδηγού πτερυγίου και του πτερυγίου για διαφορετικές ποσότητες νερού. Η πρακτική δείχνει ότι το σύστημα διπλού ελέγχου βελτιώνει τον ρυθμό αξιοποίησης της ενέργειας του νερού.
2. Σύστημα ρύθμισης στροβίλου
2.1 Σύστημα ρύθμισης στροβίλου
Η βασική λειτουργία του συστήματος ελέγχου ταχύτητας του στροβίλου είναι να αλλάζει το άνοιγμα των οδηγών πτερυγίων του στροβίλου ανάλογα μέσω του ρυθμιστή στροφών όταν αλλάζει το φορτίο του συστήματος ισχύος και η ταχύτητα περιστροφής της μονάδας αποκλίνει, έτσι ώστε η ταχύτητα περιστροφής του στροβίλου να διατηρείται εντός του καθορισμένου εύρους, ώστε να λειτουργεί η μονάδα γεννήτριας. Η ισχύς και η συχνότητα εξόδου ανταποκρίνονται στις απαιτήσεις των χρηστών. Οι βασικές λειτουργίες της ρύθμισης του στροβίλου μπορούν να χωριστούν σε ρύθμιση ταχύτητας, ρύθμιση ενεργού ισχύος και ρύθμιση στάθμης νερού.
2.2 Η αρχή της ρύθμισης τουρμπίνας
Μια μονάδα υδρογεννήτριας είναι μια μονάδα που σχηματίζεται από τη σύνδεση ενός υδροστροβίλου και μιας γεννήτριας. Το περιστρεφόμενο μέρος του συνόλου υδρογεννητριών είναι ένα άκαμπτο σώμα που περιστρέφεται γύρω από έναν σταθερό άξονα και η εξίσωσή του μπορεί να περιγραφεί από την ακόλουθη εξίσωση:
Στον τύπο
——Η ροπή αδράνειας του περιστρεφόμενου μέρους της μονάδας (Kg m2)
——Γωνιακή ταχύτητα περιστροφής (rad/s)
——Ροπή στροβίλου (N/m), συμπεριλαμβανομένων των μηχανικών και ηλεκτρικών απωλειών της γεννήτριας.
——Ροπή αντίστασης γεννήτριας, η οποία αναφέρεται στη ροπή επενεργείας του στάτη της γεννήτριας στον ρότορα, η κατεύθυνσή της είναι αντίθετη από την κατεύθυνση περιστροφής και αντιπροσωπεύει την ενεργό ισχύ εξόδου της γεννήτριας, δηλαδή το μέγεθος του φορτίου.
Όταν αλλάζει το φορτίο, το άνοιγμα του οδηγού πτερυγίου παραμένει αμετάβλητο και η ταχύτητα της μονάδας μπορεί να σταθεροποιηθεί σε μια ορισμένη τιμή. Επειδή η ταχύτητα θα αποκλίνει από την ονομαστική τιμή, δεν αρκεί να βασίζεστε στην ικανότητα αυτορύθμισης για να διατηρήσετε την ταχύτητα. Για να διατηρήσετε την ταχύτητα της μονάδας στην αρχική ονομαστική τιμή μετά την αλλαγή του φορτίου, από το Σχήμα 1 φαίνεται ότι είναι απαραίτητο να αλλάξετε ανάλογα το άνοιγμα του οδηγού πτερυγίου. Όταν μειώνεται το φορτίο, όταν η ροπή αντίστασης αλλάζει από 1 σε 2, το άνοιγμα του οδηγού πτερυγίου θα μειωθεί στο 1 και η ταχύτητα της μονάδας θα διατηρηθεί. Επομένως, με την αλλαγή του φορτίου, το άνοιγμα του μηχανισμού οδήγησης νερού αλλάζει αντίστοιχα, έτσι ώστε η ταχύτητα της μονάδας υδρογεννήτριας να διατηρείται σε μια προκαθορισμένη τιμή ή να αλλάζει σύμφωνα με έναν προκαθορισμένο νόμο. Αυτή η διαδικασία είναι η ρύθμιση της ταχύτητας της μονάδας υδρογεννήτριας ή ρύθμιση τουρμπίνας.
3. Σύστημα διπλής ρύθμισης υδραυλικού στροβίλου PLC
Ο ρυθμιστής στροφών τουρμπίνας έχει ως στόχο να ελέγχει το άνοιγμα των πτερυγίων οδήγησης νερού για να ρυθμίζει τη ροή στον δρομέα του στροβίλου, αλλάζοντας έτσι τη δυναμική ροπή του στροβίλου και ελέγχοντας τη συχνότητα της μονάδας του στροβίλου. Ωστόσο, κατά τη λειτουργία του στροβίλου με περιστροφικό πτερύγιο αξονικής ροής, ο ρυθμιστής στροφών δεν θα πρέπει μόνο να ρυθμίζει το άνοιγμα των πτερυγίων οδήγησης, αλλά και να ρυθμίζει τη γωνία των πτερυγίων του δρομέα σύμφωνα με την τιμή διαδρομής και την τιμή του ύψους του νερού του ολισθητήρα του πτερυγίου οδήγησης, έτσι ώστε το πτερύγιο οδήγησης και το πτερύγιο να είναι συνδεδεμένα. Να διατηρεί μια σχέση συνεργασίας μεταξύ τους, δηλαδή μια σχέση συντονισμού, η οποία μπορεί να βελτιώσει την απόδοση του στροβίλου, να μειώσει την σπηλαίωση και τους κραδασμούς των πτερυγίων της μονάδας και να ενισχύσει τη σταθερότητα της λειτουργίας του στροβίλου.
Το υλικό του συστήματος ελέγχου PLC με πτερύγια στροβίλου αποτελείται κυρίως από δύο μέρη, τον ελεγκτή PLC και το υδραυλικό σερβοσύστημα. Αρχικά, ας συζητήσουμε τη δομή υλικού του ελεγκτή PLC.
3.1 Ελεγκτής PLC
Ο ελεγκτής PLC αποτελείται κυρίως από μονάδα εισόδου, βασική μονάδα PLC και μονάδα εξόδου. Η μονάδα εισόδου αποτελείται από μονάδα A/D και μονάδα ψηφιακής εισόδου, και η μονάδα εξόδου αποτελείται από μονάδα D/A και μονάδα ψηφιακής εισόδου. Ο ελεγκτής PLC είναι εξοπλισμένος με ψηφιακή οθόνη LED για παρατήρηση σε πραγματικό χρόνο των παραμέτρων PID του συστήματος, της θέσης του ακόλουθου πτερυγίου, της θέσης του ακόλουθου πτερυγίου οδηγού και της τιμής της πίεσης του νερού. Παρέχεται επίσης ένα αναλογικό βολτόμετρο για την παρακολούθηση της θέσης του ακόλουθου πτερυγίου σε περίπτωση βλάβης του ελεγκτή μικροϋπολογιστή.
3.2 Σύστημα παρακολούθησης υδραυλικής λειτουργίας
Το υδραυλικό σερβοσύστημα είναι ένα σημαντικό μέρος του συστήματος ελέγχου πτερυγίων τουρμπίνας. Το σήμα εξόδου του ελεγκτή ενισχύεται υδραυλικά για να ελέγχει την κίνηση του ολισθητήρα πτερυγίων, ρυθμίζοντας έτσι τη γωνία των πτερυγίων του δρομέα. Υιοθετήσαμε τον συνδυασμό ηλεκτροϋδραυλικού συστήματος ελέγχου τύπου κύριας βαλβίδας πίεσης αναλογικού ελέγχου βαλβίδας και παραδοσιακού συστήματος ελέγχου μηχανής-υδραυλικού για να σχηματίσουμε ένα παράλληλο υδραυλικό σύστημα ελέγχου ηλεκτροϋδραυλικής αναλογικής βαλβίδας και μηχανής-υδραυλικής βαλβίδας, όπως φαίνεται στο Σχήμα 2. Υδραυλικό σύστημα παρακολούθησης για πτερύγια τουρμπίνας.
Σύστημα παρακολούθησης υδραυλικής λειτουργίας για πτερύγια στροβίλου
Όταν ο ελεγκτής PLC, η ηλεκτροϋδραυλική αναλογική βαλβίδα και ο αισθητήρας θέσης είναι όλα κανονικά, η μέθοδος ηλεκτροϋδραυλικού αναλογικού ελέγχου PLC χρησιμοποιείται για τη ρύθμιση του συστήματος πτερυγίων τουρμπίνας, η τιμή ανάδρασης θέσης και η τιμή εξόδου ελέγχου μεταδίδονται μέσω ηλεκτρικών σημάτων και τα σήματα συντίθενται από τον ελεγκτή PLC. , επεξεργασία και λήψη αποφάσεων, ρύθμιση του ανοίγματος της βαλβίδας της κύριας βαλβίδας κατανομής πίεσης μέσω της αναλογικής βαλβίδας για τον έλεγχο της θέσης του ακόλουθου πτερυγίου και διατήρηση της σχέσης συνεργασίας μεταξύ του πτερυγίου οδηγού, του μανομετρικού ύψους του νερού και του πτερυγίου. Το σύστημα πτερυγίων τουρμπίνας που ελέγχεται από ηλεκτροϋδραυλική αναλογική βαλβίδα έχει υψηλή ακρίβεια συνέργειας, απλή δομή συστήματος, ισχυρή αντοχή στη ρύπανση από πετρέλαιο και είναι βολικό για διασύνδεση με τον ελεγκτή PLC για να σχηματίσει ένα αυτόματο σύστημα ελέγχου μικροϋπολογιστή.
Λόγω της διατήρησης του μηχανικού μηχανισμού σύνδεσης, στη λειτουργία ηλεκτροϋδραυλικού αναλογικού ελέγχου, ο μηχανισμός μηχανικής σύνδεσης λειτουργεί επίσης συγχρονισμένα για να παρακολουθεί την κατάσταση λειτουργίας του συστήματος. Εάν το ηλεκτροϋδραυλικό αναλογικό σύστημα ελέγχου PLC παρουσιάσει βλάβη, η βαλβίδα μεταγωγής θα ενεργήσει αμέσως και ο μηχανικός μηχανισμός σύνδεσης μπορεί ουσιαστικά να παρακολουθεί την κατάσταση λειτουργίας του ηλεκτροϋδραυλικού αναλογικού συστήματος ελέγχου. Κατά την εναλλαγή, η πρόσκρουση του συστήματος είναι μικρή και το σύστημα πτερυγίων μπορεί να μεταβεί ομαλά στη λειτουργία μηχανικού ελέγχου σύνδεσης. Η λειτουργία μηχανικής σύνδεσης εγγυάται σε μεγάλο βαθμό την αξιοπιστία της λειτουργίας του συστήματος.
Όταν σχεδιάσαμε το υδραυλικό κύκλωμα, επανασχεδιάσαμε το σώμα της βαλβίδας ελέγχου υδραυλικού συστήματος, το αντίστοιχο μέγεθος του σώματος της βαλβίδας και του χιτωνίου της βαλβίδας, το μέγεθος σύνδεσης του σώματος της βαλβίδας και της κύριας βαλβίδας πίεσης, και το μηχανικό μέγεθος της ράβδου σύνδεσης μεταξύ της υδραυλικής βαλβίδας και της κύριας βαλβίδας διανομής πίεσης είναι το ίδιο με το αρχικό. Μόνο το σώμα της βαλβίδας της υδραυλικής βαλβίδας χρειάζεται αντικατάσταση κατά την εγκατάσταση και δεν χρειάζεται αλλαγή άλλων εξαρτημάτων. Η δομή ολόκληρου του υδραυλικού συστήματος ελέγχου είναι πολύ συμπαγής. Με βάση την πλήρη διατήρηση του μηχανικού μηχανισμού συνέργειας, προστίθεται ένας ηλεκτροϋδραυλικός αναλογικός μηχανισμός ελέγχου για να διευκολύνει τη διεπαφή με τον ελεγκτή PLC για να επιτευχθεί ψηφιακός έλεγχος συνέργειας και να βελτιωθεί η ακρίβεια συντονισμού του συστήματος πτερυγίων στροβίλου. Και η διαδικασία εγκατάστασης και εντοπισμού σφαλμάτων του συστήματος είναι πολύ εύκολη, γεγονός που μειώνει τον χρόνο διακοπής λειτουργίας της μονάδας υδραυλικού στροβίλου, διευκολύνει τον μετασχηματισμό του υδραυλικού συστήματος ελέγχου του υδραυλικού στροβίλου και έχει καλή πρακτική αξία. Κατά τη διάρκεια της πραγματικής λειτουργίας επί τόπου, το σύστημα εκτιμάται ιδιαίτερα από το μηχανικό και το τεχνικό προσωπικό του σταθμού παραγωγής ενέργειας και πιστεύεται ότι μπορεί να διαδοθεί και να εφαρμοστεί στο υδραυλικό σερβοσύστημα του κυβερνήτη πολλών υδροηλεκτρικών σταθμών.
3.3 Δομή λογισμικού συστήματος και μέθοδος υλοποίησης
Στο σύστημα πτερυγίων στροβίλου ελεγχόμενο από PLC, η μέθοδος ψηφιακής συνέργειας χρησιμοποιείται για την υλοποίηση της σχέσης συνέργειας μεταξύ των πτερυγίων οδήγησης, του μανομετρικού ύψους και του ανοίγματος των πτερυγίων. Σε σύγκριση με την παραδοσιακή μέθοδο μηχανικής συνέργειας, η μέθοδος ψηφιακής συνέργειας έχει τα πλεονεκτήματα της εύκολης ρύθμισης παραμέτρων, της εύκολης αποσφαλμάτωσης και συντήρησης, καθώς και της υψηλής ακρίβειας συσχέτισης. Η δομή λογισμικού του συστήματος ελέγχου πτερυγίων αποτελείται κυρίως από το πρόγραμμα λειτουργίας ρύθμισης συστήματος, το πρόγραμμα αλγορίθμου ελέγχου και το πρόγραμμα διάγνωσης. Παρακάτω συζητάμε τις μεθόδους υλοποίησης των παραπάνω τριών μερών του προγράμματος αντίστοιχα. Το πρόγραμμα λειτουργίας ρύθμισης περιλαμβάνει κυρίως μια υπορουτίνα συνέργειας, μια υπορουτίνα εκκίνησης του πτερυγίου, μια υπορουτίνα διακοπής του πτερυγίου και μια υπορουτίνα αποφόρτισης του πτερυγίου. Όταν το σύστημα λειτουργεί, πρώτα αναγνωρίζει και κρίνει την τρέχουσα κατάσταση λειτουργίας, στη συνέχεια ξεκινά τον διακόπτη λογισμικού, εκτελεί την αντίστοιχη υπορουτίνα λειτουργίας ρύθμισης και υπολογίζει τη θέση δεδομένης τιμής του ακόλουθου πτερυγίου.
(1) Υπορουτίνα συσχέτισης
Μέσω της δοκιμής μοντέλου της μονάδας τουρμπίνας, μπορεί να ληφθεί μια ομάδα μετρούμενων σημείων στην επιφάνεια της σύνδεσης. Το παραδοσιακό μηχανικό έκκεντρο σύνδεσης κατασκευάζεται με βάση αυτά τα μετρούμενα σημεία και η μέθοδος ψηφιακής σύνδεσης χρησιμοποιεί επίσης αυτά τα μετρούμενα σημεία για να σχεδιάσει ένα σύνολο καμπυλών σύνδεσης. Επιλέγοντας τα γνωστά σημεία στην καμπύλη συσχέτισης ως κόμβους και υιοθετώντας τη μέθοδο της τμηματικής γραμμικής παρεμβολής της δυαδικής συνάρτησης, μπορεί να ληφθεί η τιμή της συνάρτησης των μη κόμβων σε αυτήν τη γραμμή της συσχέτισης.
(2) Υπορουτίνα εκκίνησης πτερυγίων
Ο σκοπός της μελέτης του νόμου εκκίνησης είναι η μείωση του χρόνου εκκίνησης της μονάδας, η μείωση του φορτίου του ωστικού ρουλεμάν και η δημιουργία συνθηκών σύνδεσης με το δίκτυο για τη μονάδα γεννήτριας.
(3) Υπορουτίνα διακοπής πτερυγίου
Οι κανόνες κλεισίματος των πτερυγίων είναι οι εξής: όταν ο ελεγκτής λάβει την εντολή τερματισμού λειτουργίας, τα πτερύγια και τα οδηγά πτερύγια κλείνουν ταυτόχρονα σύμφωνα με τη σχέση συνεργασίας για να διασφαλιστεί η σταθερότητα της μονάδας: όταν το άνοιγμα του οδηγού πτερυγίου είναι μικρότερο από το άνοιγμα χωρίς φορτίο, τα πτερύγια καθυστερούν. Όταν το οδηγό πτερύγιο κλείνει αργά, η σχέση συνεργασίας μεταξύ του πτερυγίου και του οδηγού πτερυγίου δεν διατηρείται πλέον. όταν η ταχύτητα της μονάδας πέσει κάτω από το 80% της ονομαστικής ταχύτητας, το πτερύγιο ανοίγει ξανά στην αρχική γωνία Φ0, έτοιμο για την επόμενη εκκίνηση. Προετοιμασία.
(4) Υπορουτίνα απόρριψης φορτίου λεπίδας
Απόρριψη φορτίου σημαίνει ότι η μονάδα με φορτίο αποσυνδέεται ξαφνικά από το ηλεκτρικό δίκτυο, με αποτέλεσμα η μονάδα και το σύστημα εκτροπής νερού να βρίσκονται σε κακή λειτουργική κατάσταση, η οποία σχετίζεται άμεσα με την ασφάλεια του σταθμού παραγωγής ενέργειας και της μονάδας. Όταν αποβάλλεται το φορτίο, ο ρυθμιστής στροφών ισοδυναμεί με μια διάταξη προστασίας, η οποία κάνει τα οδηγά πτερύγια και τα πτερύγια να κλείνουν αμέσως μέχρι η ταχύτητα της μονάδας να πέσει κοντά στην ονομαστική ταχύτητα. Επομένως, κατά την πραγματική αποβολή φορτίου, τα πτερύγια ανοίγουν γενικά σε μια ορισμένη γωνία. Αυτό το άνοιγμα επιτυγχάνεται μέσω της δοκιμής αποβολής φορτίου του πραγματικού σταθμού παραγωγής ενέργειας. Μπορεί να διασφαλίσει ότι όταν η μονάδα αποβάλλει φορτίο, όχι μόνο η αύξηση της ταχύτητας είναι μικρή, αλλά και η μονάδα είναι σχετικά σταθερή.
4 Συμπέρασμα
Λαμβάνοντας υπόψη την τρέχουσα τεχνική κατάσταση της βιομηχανίας υδραυλικών ρυθμιστών στροφών της χώρας μου, η παρούσα εργασία αναφέρεται στις νέες πληροφορίες στον τομέα του ελέγχου ταχύτητας υδραυλικών στροβίλων στην εγχώρια και διεθνή αγορά και εφαρμόζει την τεχνολογία προγραμματιζόμενου λογικού ελεγκτή (PLC) στον έλεγχο ταχύτητας του σετ υδραυλικών στροβίλων. Ο ελεγκτής προγράμματος (PLC) είναι ο πυρήνας του συστήματος διπλής ρύθμισης υδραυλικών στροβίλων αξονικής ροής με πτερύγια. Η πρακτική εφαρμογή δείχνει ότι το σχήμα βελτιώνει σημαντικά την ακρίβεια συντονισμού μεταξύ του οδηγού πτερυγίου και του πτερυγίου για διαφορετικές συνθήκες ύψους στάθμης νερού και βελτιώνει τον ρυθμό αξιοποίησης της ενέργειας του νερού.
Ώρα δημοσίευσης: 11 Φεβρουαρίου 2022
