1 Sarrera
Turbina-erreguladorea unitate hidroelektrikoetarako bi erregulazio-ekipo nagusietako bat da. Abiadura erregulatzeko eginkizuna ez ezik, hainbat lan-baldintza bihurtzea eta maiztasuna, potentzia, fase-angelua eta unitate hidroelektrikoen bestelako kontrola ere egiten ditu, eta ur-gurpila babesten du. Sorgailu-multzoaren zeregina. Turbina-erreguladoreek hiru garapen-etapa igaro dituzte: erreguladore hidrauliko mekanikoak, erreguladore elektrohidraulikoak eta erreguladore hidrauliko digital mikroordenagailuak. Azken urteotan, kontrolagailu programagarriak sartu dira turbinen abiadura-kontrol sistemetan, interferentziaren aurkako gaitasun handia eta fidagarritasun handia dutenak; programazio eta funtzionamendu sinple eta erosoa; egitura modularra, moldakortasun ona, malgutasuna eta mantentze-lan erosoa; kontrol-funtzio sendoaren eta gidatzeko gaitasunaren abantailak ditu; praktikoki egiaztatu da.
Artikulu honetan, PLC turbina hidraulikoaren doikuntza bikoitzeko sistemaren ikerketa proposatzen da, eta kontrolatzaile programagarria erabiltzen da gida-palaren eta palaren doikuntza bikoitza gauzatzeko, eta horrek gida-palaren eta palaren koordinazio-zehaztasuna hobetzen du ur-buru desberdinetarako. Praktikak erakusten du kontrol bikoitzeko sistemak ur-energiaren erabilera-tasa hobetzen duela.
2. Turbinen erregulazio sistema
2.1 Turbinen erregulazio sistema
Turbinaren abiadura kontrol sistemaren oinarrizko zeregina turbinaren gida-palen irekiera aldatzea da gobernadorearen bidez, potentzia-sistemaren karga aldatzen denean eta unitatearen biraketa-abiadura desbideratzen denean, turbinaren biraketa-abiadura zehaztutako tartean mantentzeko eta sorgailu-unitatea funtzionarazteko. Irteerako potentzia eta maiztasunak erabiltzailearen eskakizunak betetzen dituzte. Turbina erregulatzeko oinarrizko zereginak abiadura-erregulazioan, potentzia aktiboaren erregulazioan eta ur-mailaren erregulazioan bana daitezke.
2.2 Turbinen erregulazioaren printzipioa
Hidrosorgailu unitate bat hidroturbina bat eta sorgailu bat konektatuz osatutako unitatea da. Hidrosorgailu multzoaren biraketa-zatiak ardatz finko baten inguruan biratzen duen gorputz zurrun bat da, eta bere ekuazioa ekuazio honen bidez deskriba daiteke:
Formulan.
——Unitatearen biraketa-zatiaren inertzia-momentua (Kg m2)
——Errotazio-abiadura angeluarra (rad/s)
——Turbinaren momentua (N/m), sorgailuaren galera mekanikoak eta elektrikoak barne.
——Sorgailuaren erresistentzia-momentua, sorgailuaren estatoreak errotorean duen eragin-momentua adierazten du, bere norabidea biraketa-noranzkoaren aurkakoa da, eta sorgailuaren irteerako potentzia aktiboa adierazten du, hau da, kargaren tamaina.
Karga aldatzen denean, gida-palaren irekiera aldatu gabe mantentzen da, eta unitatearen abiadura balio jakin batean egonkortu daiteke oraindik. Abiadura balio nominaletik desbideratuko denez, ez da nahikoa auto-oreka doitzeko gaitasunaren menpe egotea abiadura mantentzeko. Karga aldatu ondoren unitatearen abiadura jatorrizko balio nominalean mantentzeko, 1. irudian ikus daiteke gida-palaren irekiera horren arabera aldatu behar dela. Karga gutxitzen denean, erresistentzia-momentua 1etik 2ra aldatzen denean, gida-palaren irekiera 1era murriztuko da, eta unitatearen abiadura mantenduko da. Beraz, karga aldatzearekin batera, uraren gidatze-mekanismoaren irekiera horren arabera aldatzen da, hidro-sorgailu unitatearen abiadura aurrez zehaztutako balio batean mantenduz edo aurrez zehaztutako lege baten arabera aldatuz. Prozesu hau hidro-sorgailu unitatearen abiadura doitzea da, edo turbinaren erregulazioa.
3. PLC turbina hidraulikoaren doikuntza bikoitzeko sistema
Turbina-erreguladoreak ur-gidari-palen irekiera kontrolatzen du turbinaren korronte-fluxua doitzeko, horrela turbinaren momentu dinamikoa aldatuz eta turbina-unitatearen maiztasuna kontrolatuz. Hala ere, fluxu axialeko biraketa-paletako turbina martxan dagoen bitartean, erreguladoreak ez du gidari-palen irekiera doitu behar bakarrik, baita korronte-palen angelua ere doitu behar du gidari-palaren jarraitzailearen ibilbidearen eta ur-mailaren balioaren arabera, gidari-palak eta paleak konektatuta egon daitezen. Mantendu lankidetza-harreman bat haien artean, hau da, koordinazio-harreman bat, turbinaren eraginkortasuna hobetu, unitatearen palaren kabitazioa eta bibrazioa murriztu eta turbinaren funtzionamenduaren egonkortasuna hobetu dezakeena.
PLC kontrol turbina-paleta sistemaren hardwarea bi zatiz osatuta dago batez ere, PLC kontrolatzailea eta servo sistema hidraulikoa hain zuzen ere. Lehenik, PLC kontrolatzailearen hardware egitura aztertuko dugu.
3.1 PLC kontrolatzailea
PLC kontrolatzailea batez ere sarrera unitateaz, PLC oinarrizko unitateaz eta irteera unitateaz osatuta dago. Sarrera unitatea A/D moduluz eta sarrera digitaleko moduluz osatuta dago, eta irteera unitatea D/A moduluz eta sarrera digitaleko moduluz. PLC kontrolatzailea LED pantaila digital batekin hornituta dago sistemaren PID parametroak, palen jarraitzailearen posizioa, gida-palen jarraitzailearen posizioa eta ur-mailaren balioa denbora errealean behatzeko. Voltmetro analogiko bat ere badago, palen jarraitzailearen posizioa kontrolatzeko mikroordenagailuaren kontrolatzailearen akatsen bat gertatuz gero.
3.2 Jarraipen sistema hidraulikoa
Sistema servo hidraulikoa turbinaren palen kontrol sistemaren zati garrantzitsu bat da. Kontrolatzailearen irteerako seinalea hidraulikoki anplifikatzen da palen jarraitzailearen mugimendua kontrolatzeko, eta horrela, korrikalariaren palen angelua doitu. Balbula proportzionalaren kontrol-presio-balbula nagusiaren motako kontrol elektrohidrauliko sistemaren eta makina-hidrauliko kontrol-sistema tradizionalaren konbinazioa hartu dugu, balbula proportzional elektrohidraulikoaren eta makina-hidrauliko balbularen kontrol hidrauliko paralelo bat osatzeko, 2. irudian erakusten den bezala. Turbina-palen jarraipen hidrauliko sistema.
Turbina-palen jarraipen hidraulikoaren sistema
PLC kontrolatzailea, balbula proportzional elektrohidraulikoa eta posizio-sentsorea normal daudenean, PLC kontrol proportzional elektrohidraulikoaren metodoa erabiltzen da turbina-palaren sistema doitzeko, posizio-feedback balioa eta kontrol-irteerako balioa seinale elektrikoen bidez transmititzen dira, eta seinaleak PLC kontrolatzaileak sintetizatzen ditu. , prozesatzeko eta erabakiak hartzeko, presio-banaketa balbula nagusiaren balbularen irekiera doitzen da balbula proportzionalaren bidez palaren jarraitzailearen posizioa kontrolatzeko, eta gida-palaren, ur-buruaren eta palaren arteko lankidetza-harremana mantentzen da. Balbula proportzional elektrohidraulikoak kontrolatutako turbina-palaren sistemak sinergia-zehaztasun handia, sistema-egitura sinplea, olio-kutsaduraren aurkako erresistentzia handia eta PLC kontrolatzailearekin konektatzeko erosoa da mikroordenagailu bidezko kontrol-sistema automatiko bat osatzeko.
Lotura mekanikoaren mekanismoa mantentzen denez, kontrol proportzional elektrohidraulikoaren moduan, lotura mekanikoaren mekanismoak ere modu sinkronoan funtzionatzen du sistemaren funtzionamendu-egoera jarraitzeko. PLC kontrol proportzional elektrohidraulikoaren sistemak huts egiten badu, kommutazio-balbulak berehala jardungo du, eta lotura mekanikoaren mekanismoak funtsean kontrol proportzional elektrohidraulikoaren sistemaren funtzionamendu-egoera jarrai dezake. Kommutazioan, sistemaren eragina txikia da, eta palen sistemak leunki igaro daiteke kontrol modura. Elkarte mekanikoaren kontrol moduak sistemaren funtzionamenduaren fidagarritasuna bermatzen du.
Zirkuitu hidraulikoa diseinatu genuenean, kontrol-balbula hidraulikoaren balbula-gorputza berriro diseinatu genuen, balbula-gorputzaren eta balbula-mahukaren tamaina egokitzeko, balbula-gorputzaren eta presio-balbula nagusiaren konexio-tamaina eta mekanikoa. Balbula hidraulikoaren eta presio-banaketa-balbula nagusiaren arteko konexio-hagaxkaren tamaina jatorrizkoaren berdina da. Instalazioan balbula hidraulikoaren balbula-gorputza bakarrik ordezkatu behar da, eta ez da beste piezarik aldatu behar. Kontrol-sistema hidrauliko osoaren egitura oso trinkoa da. Sinergia mekanikoaren mekanismoa guztiz mantenduz, kontrol-mekanismo elektrohidrauliko proportzional bat gehitu da PLC kontrolagailuarekin interfazea errazteko, sinergia digitalaren kontrolerako eta turbina-palaren sistemaren koordinazio-zehaztasuna hobetzeko. ; Eta sistemaren instalazio- eta arazketa-prozesua oso erraza da, eta horrek turbina hidraulikoaren unitatearen geldialdi-denbora laburtzen du, turbina hidraulikoaren kontrol-sistema hidraulikoaren eraldaketa errazten du eta balio praktiko ona du. Benetako funtzionamenduan zehar, zentral termikoko ingeniaritza eta teknikariek oso baloratu dute sistema, eta uste da zentral hidroelektriko askoren gobernadorearen servo sistema hidraulikoan zabaldu eta aplikatu daitekeela.
3.3 Sistemaren softwarearen egitura eta inplementazio metodoa
PLC bidez kontrolatutako turbina-palen sisteman, sinergia digitalaren metodoa erabiltzen da gida-palen, ur-buruaren eta palaren irekieraren arteko sinergia-harremana gauzatzeko. Sinergia mekaniko tradizionalaren metodoarekin alderatuta, sinergia digitalaren metodoak parametroak erraz doitzeko abantailak ditu, arazketa eta mantentze erosoak, eta loturaren zehaztasun handia. Palen kontrol-sistemaren software-egitura batez ere sistemaren doikuntza-funtzio-programak, kontrol-algoritmoaren programak eta diagnostiko-programak osatzen dute. Jarraian, programaren hiru zati horien gauzatze-metodoak aztertuko ditugu, hurrenez hurren. Doikuntza-funtzio-programak batez ere sinergiaren azpierrutina bat, palea abiarazteko azpierrutina bat, palea gelditzeko azpierrutina bat eta palearen karga-deskargatzeko azpierrutina bat ditu. Sistemak funtzionatzen duenean, lehenik uneko funtzionamendu-egoera identifikatu eta ebaluatzen du, ondoren software-aldaketa abiarazten du, dagokion doikuntza-funtzio-azpierrutina exekutatzen du eta palen jarraitzailearen posizio-balio jakin bat kalkulatzen du.
(1) Elkarte azpierrutina
Turbina-unitatearen modelo-probaren bidez, junturaren gainazalean neurtutako puntuen multzo bat lor daiteke. Ohiko junturaren kama mekanikoa neurtutako puntu hauetan oinarrituta egiten da, eta junturaren metodo digitalak ere neurtutako puntu horiek erabiltzen ditu junturaren kurba multzo bat marrazteko. Elkartze-kurban ezagunak diren puntuak nodo gisa hautatuz, eta funtzio bitarraren zatika interpolazio linealaren metodoa erabiliz, elkartze-lerro honetako nodo ez direnen funtzio-balioa lor daiteke.
(2) Palen abiarazteko azpierrutina
Abio-legea aztertzearen helburua unitatearen abiarazteko denbora laburtzea, bultzada-errodamenduaren karga murriztea eta sorgailu-unitaterako sare elektrikoarekin konektatutako baldintzak sortzea da.
(3) Palen geldialdi azpierrutina
Palen ixteko arauak hauek dira: kontrolatzaileak itzaltzeko agindua jasotzen duenean, palen eta gida-palen itxiera aldi berean egiten da lankidetza-harremanaren arabera, unitatearen egonkortasuna bermatzeko: gida-palaren irekiera kargarik gabeko irekiera baino txikiagoa denean, palen itxiera geratzen da. Gida-palaren itxiera poliki ixten denean, palen eta gida-palaren arteko lankidetza-harremana ez da mantentzen; unitatearen abiadura abiadura nominalaren % 80tik behera jaisten denean, palea berriro irekitzen da hasierako Φ0 angelura, hurrengo abiarazteko prest. Prestatu.
(4) Pala-karga baztertzeko azpierrutina
Karga-ukatzeak esan nahi du karga duen unitatea bat-batean sare elektrikotik deskonektatzen dela, unitatea eta uraren desbideratze sistema funtzionamendu-egoera txarrean jarriz, eta hori zuzenean lotuta dago zentral elektrikoaren eta unitatearen segurtasunarekin. Karga askatzen denean, gobernadorea babes-gailu baten baliokidea da, eta gida-palak eta palak berehala ixten ditu unitatearen abiadura abiadura nominalaren ingurura jaitsi arte. egonkortasuna. Beraz, benetako karga-askatzean, palak normalean angelu jakin batera irekitzen dira. Irekidura hori benetako zentral elektrikoaren karga-askatzearen probaren bidez lortzen da. Horrek ziurtatu dezake unitatea karga askatzen ari denean, abiaduraren igoera ez ezik, unitatea nahiko egonkorra dela ere.
4 Ondorioa
Nire herrialdeko turbina hidraulikoen gobernadoreen industriaren egungo egoera teknikoa kontuan hartuta, artikulu honek etxean eta atzerrian turbina hidraulikoen abiadura-kontrolaren arloan dagoen informazio berria aipatzen du, eta kontrolatzaile logiko programagarria (PLC) teknologia aplikatzen dio turbina hidraulikoen sorgailu multzoaren abiadura-kontrolari. Programazio-kontrolatzailea (PLC) fluxu axialeko pala motako turbina hidraulikoen erregulazio bikoitzeko sistemaren muina da. Aplikazio praktikoak erakusten du eskemak gida-palaren eta palaren arteko koordinazio-zehaztasuna asko hobetzen duela ur-buruaren baldintza desberdinetarako, eta ur-energiaren erabilera-tasa hobetzen duela.
Argitaratze data: 2022ko otsailaren 11a
