1 Sissejuhatus
Turbiini regulaator on üks kahest peamisest hüdroelektrijaamade regulaatorseadmest. See mitte ainult ei reguleeri kiirust, vaid teostab ka hüdroelektrijaamade erinevate töötingimuste muundamise ja sageduse, võimsuse, faasinurga ja muu juhtimise ning kaitseb vesiratast. Generaatoriagregaadi ülesanne. Turbiini regulaatorid on läbinud kolm arenguetappi: mehaanilised hüdraulilised regulaatorid, elektrohüdraulilised regulaatorid ja mikroarvuti digitaalsed hüdraulilised regulaatorid. Viimastel aastatel on turbiini kiiruse juhtimissüsteemidesse lisatud programmeeritavaid kontrollereid, millel on tugev häiretevastane võime ja kõrge töökindlus; lihtne ja mugav programmeerimine ja kasutamine; modulaarne struktuur, hea mitmekülgsus, paindlikkus ja mugav hooldus; sellel on tugeva juhtimisfunktsiooni ja sõiduomaduste eelised; see on praktiliselt testitud.
Selles artiklis pakutakse välja PLC hüdraulilise turbiini kahekordse reguleerimise süsteemi uuring ning programmeeritavat kontrollerit kasutatakse juhtlaba ja laba kahekordse reguleerimise teostamiseks, mis parandab juhtlaba ja laba koordinatsiooni täpsust erinevate veesurvede korral. Praktika näitab, et kahekordne juhtimissüsteem parandab veeenergia kasutusmäära.
2. Turbiini reguleerimissüsteem
2.1 Turbiini reguleerimissüsteem
Turbiini kiiruse juhtimissüsteemi põhiülesanne on muuta turbiini juhtlabade ava vastavalt regulaatori abil, kui elektrivõrgu koormus muutub ja seadme pöörlemiskiirus hälbib, nii et turbiini pöörlemiskiirus püsiks etteantud vahemikus ja generaatoriüksus töötaks. Väljundvõimsus ja sagedus vastavad kasutaja nõuetele. Turbiini reguleerimise põhiülesanded võib jagada kiiruse reguleerimiseks, aktiivvõimsuse reguleerimiseks ja veetaseme reguleerimiseks.
2.2 Turbiini reguleerimise põhimõte
Hüdrogeneraatorüksus on hüdroturbiini ja generaatori ühendamisel moodustatud seade. Hüdrogeneraatori agregaadi pöörlev osa on jäik keha, mis pöörleb ümber fikseeritud telje ja selle võrrandit saab kirjeldada järgmise võrrandiga:
Valemis
——Üksuse pöörleva osa inertsimoment (Kg m2)
——Pöörlemisnurkkiirus (rad/s)
——Turbiini pöördemoment (N/m), sh generaatori mehaanilised ja elektrilised kaod.
——Generaatori takistusmoment, mis viitab generaatori staatori rootorile mõjuvale pöördemomendile, selle suund on vastupidine pöörlemissuunale ja tähistab generaatori aktiivvõimsust, st koormuse suurust.
Koormuse muutudes jääb juhtlaba ava muutumatuks ja seadme kiirust saab ikkagi teatud väärtusel stabiliseerida. Kuna kiirus kaldub nimiväärtusest kõrvale, ei piisa kiiruse säilitamiseks ainult isetasakaalustuva reguleerimise võimest. Selleks, et hoida seadme kiirust pärast koormuse muutumist algsel nimiväärtusel, on jooniselt 1 näha, et juhtlaba ava on vaja vastavalt muuta. Koormuse vähenedes, kui takistusmoment muutub 1-lt 2-le, väheneb juhtlaba ava 1-ni ja seadme kiirus säilib. Seega muutub koormuse muutudes vastavalt ka veejuhtimismehhanismi ava, nii et hüdrogeneraatori kiirus püsib etteantud väärtusel või muutub vastavalt etteantud seadusele. Seda protsessi nimetatakse hüdrogeneraatori kiiruse reguleerimiseks ehk turbiini reguleerimiseks.
3. PLC hüdraulilise turbiini kahekordne reguleerimissüsteem
Turbiini regulaatori ülesanne on reguleerida veejuhtlabade avanemist, et reguleerida voolu turbiini jooksurisse, muutes seeläbi turbiini dünaamilist pöördemomenti ja reguleerides turbiiniüksuse sagedust. Aksiaalvoolu pöörleva labaturbiini töötamise ajal peaks regulaator aga lisaks juhtlabade avanemisele reguleerima ka jooksuri labade nurka vastavalt juhtlaba järgija käigule ja veesamba väärtusele, nii et juhtlaba ja laba oleksid ühendatud. Säilitada nendevaheline koostöösuhe, st koordineeritud suhe, mis võib parandada turbiini efektiivsust, vähendada labade kavitatsiooni ja seadme vibratsiooni ning suurendada turbiini töö stabiilsust.
PLC juhtimisturbiini labade süsteemi riistvara koosneb peamiselt kahest osast: PLC kontrollerist ja hüdraulilisest servosüsteemist. Kõigepealt arutame PLC kontrolleri riistvarastruktuuri.
3.1 PLC kontroller
PLC-kontroller koosneb peamiselt sisendüksusest, PLC põhiüksusest ja väljundüksusest. Sisendüksus koosneb analoog-digitaalmoodulist ja digitaalsest sisendmoodulist ning väljundüksus koosneb digitaal-analoogmoodulist ja digitaalsest sisendmoodulist. PLC-kontroller on varustatud LED-digitaalekraaniga süsteemi PID-parameetrite, tiiviku asendi, juhttiiviku asendi ja veesamba väärtuse reaalajas jälgimiseks. Mikroarvuti kontrolleri rikke korral on olemas ka analoogvoltmeeter tiiviku asendi jälgimiseks.
3.2 Hüdrauliline järelsüsteem
Hüdrauliline servosüsteem on turbiinilabade juhtimissüsteemi oluline osa. Kontrolleri väljundsignaali võimendatakse hüdrauliliselt, et juhtida labade järgija liikumist, reguleerides seeläbi labade nurka. Me kasutasime proportsionaalklapi juhtimise pearõhuklapi tüüpi elektrohüdraulilise juhtimissüsteemi ja traditsioonilise masinhüdraulilise juhtimissüsteemi kombinatsiooni, et moodustada paralleelne hüdrauliline juhtimissüsteem elektrohüdraulilisest proportsionaalklapist ja masinhüdraulilisest klapist, nagu on näidatud joonisel 2. Turbiinilabade hüdrauliline jälgimissüsteem.
Turbiinilabade hüdrauliline järelsüsteem
Kui PLC-kontroller, elektrohüdrauliline proportsionaalventiil ja asendiandur on kõik normaalses töökorras, kasutatakse PLC elektrohüdraulilist proportsionaaljuhtimismeetodit turbiinilabade süsteemi reguleerimiseks, positsiooni tagasiside väärtus ja juhtväljundi väärtus edastatakse elektriliste signaalide abil ning signaalid sünteesitakse PLC-kontrolleri abil. , töötlemine ja otsuste tegemine, peamise rõhujaotusventiili klapi ava reguleerimine proportsionaalventiili kaudu, et juhtida labade järgija asendit ja säilitada juhtlaba, veesurvepea ja laba vaheline koostöösuhe. Elektrohüdraulilise proportsionaalventiili abil juhitaval turbiinilabade süsteemil on kõrge sünergia täpsus, lihtne süsteemistruktuur, tugev õlireostuse vastupidavus ja see on mugav liidestada PLC-kontrolleriga, et moodustada mikroarvuti automaatne juhtimissüsteem.
Mehaanilise ühendusmehhanismi säilimise tõttu töötab mehaaniline ühendusmehhanism elektrohüdraulilise proportsionaalse juhtimisrežiimi puhul sünkroonselt, et jälgida süsteemi tööolekut. Kui PLC elektrohüdrauliline proportsionaalne juhtimissüsteem peaks rikki minema, reageerib lülitusventiil koheselt ja mehaaniline ühendusmehhanism suudab põhimõtteliselt jälgida elektrohüdraulilise proportsionaalse juhtimissüsteemi tööolekut. Lülitamisel on süsteemi mõju väike ja labade süsteem saab sujuvalt üle minna mehaanilise ühenduse juhtimisrežiimile, mis tagab oluliselt süsteemi töökindluse.
Hüdraulilise vooluringi projekteerimisel kujundasime ümber hüdraulilise juhtventiili klapi korpuse, klapi korpuse ja klapihülsi sobiva suuruse, klapi korpuse ja pearõhuventiili ühendussuuruse ning mehaanilise osa. Hüdraulilise klapi ja pearõhujaotusventiili vahelise ühendusvarda suurus on sama, mis originaalil. Paigaldamise ajal tuleb välja vahetada ainult hüdraulilise klapi klapi korpus ja ühtegi muud osa pole vaja muuta. Kogu hüdraulilise juhtimissüsteemi struktuur on väga kompaktne. Mehaanilise sünergiamehhanismi täieliku säilitamise põhjal on lisatud elektrohüdrauliline proportsionaalne juhtimismehhanism, mis hõlbustab liidest PLC-kontrolleriga, et realiseerida digitaalset sünergia juhtimist ja parandada turbiinilabade süsteemi koordineerimistäpsust. ; Süsteemi paigaldus- ja veaotsingu protsess on väga lihtne, mis lühendab hüdraulilise turbiiniüksuse seisakuid, hõlbustab hüdraulilise turbiini hüdraulilise juhtimissüsteemi ümberkujundamist ja on hea praktilise väärtusega. Kohapealse tegeliku töö käigus hindavad elektrijaama inseneri- ja tehnilised töötajad süsteemi kõrgelt ning arvatakse, et seda saab populariseerida ja rakendada paljude hüdroelektrijaamade regulaatori hüdraulilises servosüsteemis.
3.3 Süsteemitarkvara struktuur ja rakendusmeetod
PLC-juhitavas turbiinilabasüsteemis kasutatakse digitaalse sünergia meetodit juhtlabade, veesamba ja labade ava vahelise sünergiasuhte realiseerimiseks. Võrreldes traditsioonilise mehaanilise sünergia meetodiga on digitaalse sünergia meetodil eelised lihtsa parameetrite kärpimise, mugava silumise ja hoolduse ning kõrge seostamistäpsuse osas. Labade juhtimissüsteemi tarkvarastruktuur koosneb peamiselt süsteemi reguleerimisfunktsiooni programmist, juhtimisalgoritmi programmist ja diagnostikaprogrammist. Allpool käsitleme vastavalt ülaltoodud kolme programmiosa realiseerimismeetodeid. Reguleerimisfunktsiooni programm sisaldab peamiselt sünergia alamprogrammi, laba käivitamise alamprogrammi, laba seiskamise alamprogrammi ja laba koormuse vähendamise alamprogrammi. Kui süsteem töötab, tuvastab ja hindab see kõigepealt praeguse tööseisundi, seejärel käivitab tarkvaralüliti, käivitab vastava reguleerimisfunktsiooni alamprogrammi ja arvutab labajärkuri asendi antud väärtuse.
(1) Seostusalamprogramm
Turbiiniüksuse mudelkatse abil saab ühenduspinnalt mõõdetud punktide hulga. Traditsiooniline mehaaniline ühendusnukk valmistatakse nende mõõdetud punktide põhjal ja digitaalne ühendusmeetod kasutab neid mõõdetud punkte samuti ühenduskõverate komplekti joonistamiseks. Valides assotsiatsioonikõveral teadaolevad punktid sõlmedeks ja rakendades binaarfunktsiooni tükikaupa lineaarse interpoleerimise meetodit, saab assotsiatsiooni sellel real asuvate mittesõlmede funktsiooniväärtused.
(2) Labade käivitamise alamprogramm
Käivitusseaduse uurimise eesmärk on lühendada seadme käivitusaega, vähendada tõukelaagri koormust ja luua generaatorseadmele võrguühendusega tingimused.
(3) Labade peatamise alamprogramm
Labade sulgemisreeglid on järgmised: kui kontroller saab väljalülituskäsu, suletakse labad ja juhtlabad samaaegselt vastavalt koostöösuhtele, et tagada seadme stabiilsus: kui juhtlaba ava on väiksem kui koormuseta ava, siis labad jäävad maha; kui juhtlaba aeglaselt sulgub, siis laba ja juhtlaba vaheline koostöösuhe enam ei säili; kui seadme kiirus langeb alla 80% nimikiirusest, avatakse laba uuesti algnurga Φ0 alla, valmis järgmiseks käivitamiseks. Ettevalmistus.
(4) Tera koormuse tagasilükkamise alamprogramm
Koormuse vähendamine tähendab, et koormusega seade ühendatakse ootamatult elektrivõrgust lahti, mis viib seadme ja veevarustussüsteemi halvasse tööolekusse, mis on otseselt seotud elektrijaama ja seadme ohutusega. Koormuse vähendamisel toimib regulaator kaitseseadmena, mis sulgeb juhtlabad ja labad kohe, kuni seadme kiirus langeb nimikiiruse lähedale. Stabiilsus. Seetõttu avatakse labad tegeliku koormuse vähendamise ajal tavaliselt teatud nurga all. See ava saavutatakse tegeliku elektrijaama koormuse vähendamise katse abil. See tagab, et seadme koormuse vähendamise ajal on mitte ainult kiiruse kasv väike, vaid ka seadme suhteliselt stabiilne olek.
4 Kokkuvõte
Pidades silmas minu riigi hüdrauliliste turbiinide regulaatorite tööstuse praegust tehnilist seisu, viitab see artikkel uutele teadmistele hüdrauliliste turbiinide kiiruse juhtimise valdkonnas nii kodu- kui ka välismaal ning rakendab programmeeritava loogikakontrolleri (PLC) tehnoloogiat hüdraulilise turbiini generaatori kiiruse juhtimiseks. Programmkontroller (PLC) on aksiaalvooluga laba-tüüpi hüdraulilise turbiini kahekordse reguleerimise süsteemi tuum. Praktiline rakendus näitab, et skeem parandab oluliselt juhtlaba ja laba vahelise koordinatsiooni täpsust erinevate veesamba tingimuste korral ning parandab veeenergia kasutusmäära.
Postituse aeg: 11. veebruar 2022
