1. Introduction
Le régulateur de turbine est l'un des deux principaux équipements de régulation des unités hydroélectriques.Il joue non seulement le rôle de régulation de la vitesse, mais entreprend également diverses conversions de conditions de travail et la fréquence, la puissance, l'angle de phase et d'autres contrôles des groupes hydroélectriques et protège la roue hydraulique.La tâche du groupe électrogène.Les régulateurs de turbine sont passés par trois stades de développement : les régulateurs hydrauliques mécaniques, les régulateurs électro-hydrauliques et les régulateurs hydrauliques numériques à micro-ordinateur.Ces dernières années, des contrôleurs programmables ont été introduits dans les systèmes de contrôle de la vitesse des turbines, qui ont une forte capacité anti-interférence et une grande fiabilité ;programmation et fonctionnement simples et pratiques ;structure modulaire, bonne polyvalence, flexibilité et maintenance pratique ;Il présente les avantages d'une fonction de contrôle et d'une capacité de conduite solides;il a été pratiquement vérifié.
Dans cet article, la recherche sur le système de réglage double de la turbine hydraulique PLC est proposée, et le contrôleur programmable est utilisé pour réaliser le double réglage de l'aube directrice et de la palette, ce qui améliore la précision de coordination de l'aube directrice et de l'aube pour différents têtes d'eau.La pratique montre que le système de double commande améliore le taux d'utilisation de l'énergie de l'eau.
2. Système de régulation de la turbine
2.1 Système de régulation de la turbine
La tâche de base du système de contrôle de la vitesse de la turbine est de modifier l'ouverture des aubes directrices de la turbine en conséquence via le régulateur lorsque la charge du système d'alimentation change et que la vitesse de rotation de l'unité s'écarte, de sorte que la vitesse de rotation de la turbine est maintenu dans la plage spécifiée, de manière à faire fonctionner le groupe électrogène.La puissance et la fréquence de sortie répondent aux exigences de l'utilisateur.Les tâches de base de la régulation des turbines peuvent être divisées en régulation de la vitesse, régulation de la puissance active et régulation du niveau d'eau.
2.2 Le principe de la régulation des turbines
Une unité hydro-génératrice est une unité formée en connectant une hydro-turbine et un générateur.La partie tournante du groupe hydro-générateur est un corps rigide qui tourne autour d'un axe fixe, et son équation peut être décrite par l'équation suivante :
Dans la formule
——Le moment d'inertie de la partie tournante de l'unité (Kg m2)
——Vitesse angulaire de rotation (rad/s)
——Couple de la turbine (N/m), y compris les pertes mécaniques et électriques de l'alternateur.
——Couple de résistance du générateur, qui fait référence au couple agissant du stator du générateur sur le rotor, sa direction est opposée au sens de rotation et représente la puissance de sortie active du générateur, c'est-à-dire la taille de la charge.
Lorsque la charge change, l'ouverture de l'aube directrice reste inchangée et la vitesse unitaire peut encore être stabilisée à une certaine valeur.Étant donné que la vitesse s'écartera de la valeur nominale, il ne suffit pas de compter sur la capacité de réglage d'auto-équilibrage pour maintenir la vitesse.Afin de maintenir la vitesse de l'unité à la valeur nominale d'origine après les changements de charge, on peut voir sur la figure 1 qu'il est nécessaire de modifier l'ouverture des aubes directrices en conséquence.Lorsque la charge diminue, lorsque le couple résistant passe de 1 à 2, l'ouverture de l'aube directrice sera réduite à 1, et la vitesse de l'ensemble sera maintenue.Par conséquent, avec le changement de charge, l'ouverture du mécanisme de guidage d'eau est modifiée en conséquence, de sorte que la vitesse de l'unité hydro-génératrice est maintenue à une valeur prédéterminée, ou change selon une loi prédéterminée.Ce processus est le réglage de la vitesse de l'unité hydro-génératrice., ou la régulation des turbines.
3. Système de réglage double de la turbine hydraulique PLC
Le régulateur de turbine doit contrôler l'ouverture des aubes directrices d'eau pour ajuster le débit dans la roue de la turbine, modifiant ainsi le couple dynamique de la turbine et contrôlant la fréquence de l'unité de turbine.Cependant, pendant le fonctionnement de la turbine à palettes rotatives à écoulement axial, le gouverneur doit non seulement ajuster l'ouverture des aubes directrices, mais également ajuster l'angle des aubes de guidage en fonction de la course et de la valeur de la hauteur d'eau du suiveur d'aubes directrices, de sorte que l'aube directrice et l'aube soient reliées.Maintenir une relation de coopération entre eux, c'est-à-dire une relation de coordination, qui peut améliorer l'efficacité de la turbine, réduire la cavitation des pales et les vibrations de l'unité et améliorer la stabilité du fonctionnement de la turbine.
Le matériel du système d'aubes de turbine de contrôle PLC est principalement composé de deux parties, à savoir le contrôleur PLC et le système d'asservissement hydraulique.Commençons par discuter de la structure matérielle du contrôleur PLC.
3.1 Contrôleur API
Le contrôleur PLC est principalement composé d'une unité d'entrée, d'une unité de base PLC et d'une unité de sortie.L'unité d'entrée est composée d'un module A/D et d'un module d'entrée numérique, et l'unité de sortie est composée d'un module D/A et d'un module d'entrée numérique.Le contrôleur PLC est équipé d'un affichage numérique à LED pour l'observation en temps réel des paramètres PID du système, de la position du suiveur d'aube, de la position du suiveur d'aube et de la valeur de la hauteur d'eau.Un voltmètre analogique est également fourni pour surveiller la position du suiveur d'aube en cas de panne du contrôleur du micro-ordinateur.
3.2 Système de suivi hydraulique
Le système d'asservissement hydraulique est une partie importante du système de commande des aubes de turbine.Le signal de sortie du contrôleur est amplifié hydrauliquement pour contrôler le mouvement du suiveur d'aube, ajustant ainsi l'angle des pales de la roue.Nous avons adopté la combinaison d'un système de commande électrohydraulique de type soupape de pression principale de commande de soupape proportionnelle et d'un système de commande hydraulique de machine traditionnel pour former un système de commande hydraulique parallèle de soupape proportionnelle électrohydraulique et de soupape hydraulique de machine, comme illustré à la figure 2. Suivi hydraulique -up système pour les aubes de turbine.
Système de suivi hydraulique des aubes de turbine
Lorsque le contrôleur PLC, la vanne proportionnelle électrohydraulique et le capteur de position sont tous normaux, la méthode de commande proportionnelle électrohydraulique PLC est utilisée pour régler le système d'aubes de turbine, la valeur de retour de position et la valeur de sortie de contrôle sont transmises par des signaux électriques, et le les signaux sont synthétisés par le contrôleur PLC., traitement et prise de décision, ajustez l'ouverture de la vanne de distribution de pression principale à travers la vanne proportionnelle pour contrôler la position du suiveur d'aube et maintenez la relation de coopération entre l'aube directrice, la tête d'eau et l'aube.Le système d'aubes de turbine contrôlé par une vanne proportionnelle électro-hydraulique a une précision de synergie élevée, une structure de système simple, une forte résistance à la pollution par les hydrocarbures et est pratique pour s'interfacer avec le contrôleur PLC pour former un système de contrôle automatique de micro-ordinateur.
En raison du maintien du mécanisme de liaison mécanique, en mode de commande proportionnelle électro-hydraulique, le mécanisme de liaison mécanique fonctionne également de manière synchrone pour suivre l'état de fonctionnement du système.Si le système de contrôle proportionnel électro-hydraulique PLC tombe en panne, la vanne de commutation agira immédiatement et le mécanisme de liaison mécanique peut essentiellement suivre l'état de fonctionnement du système de contrôle proportionnel électro-hydraulique.Lors de la commutation, l'impact du système est faible et le système de palettes peut passer en douceur au mode de contrôle d'association mécanique garantit grandement la fiabilité du fonctionnement du système.
Lorsque nous avons conçu le circuit hydraulique, nous avons repensé le corps de soupape de la soupape de commande hydraulique, la taille correspondante du corps de soupape et du manchon de soupape, la taille de connexion du corps de soupape et de la soupape de pression principale, et la mécanique La taille du La bielle entre la vanne hydraulique et la vanne de distribution de pression principale est la même que celle d'origine.Seul le corps de vanne de la vanne hydraulique doit être remplacé lors de l'installation, et aucune autre pièce ne doit être changée.La structure de l'ensemble du système de commande hydraulique est très compacte.Sur la base du maintien complet du mécanisme de synergie mécanique, un mécanisme de contrôle proportionnel électro-hydraulique est ajouté pour faciliter l'interface avec le contrôleur PLC afin de réaliser un contrôle de synergie numérique et d'améliorer la précision de coordination du système d'aubes de turbine.;Et le processus d'installation et de débogage du système est très simple, ce qui raccourcit le temps d'arrêt de l'unité de turbine hydraulique, facilite la transformation du système de commande hydraulique de la turbine hydraulique et a une bonne valeur pratique.Lors de l'exploitation réelle sur site, le système est très apprécié par le personnel d'ingénierie et technique de la centrale électrique, et on pense qu'il peut être popularisé et appliqué dans le système d'asservissement hydraulique du gouverneur de nombreuses centrales hydroélectriques.
3.3 Structure du logiciel système et méthode de mise en œuvre
Dans le système d'aubes de turbine contrôlée par PLC, la méthode de synergie numérique est utilisée pour réaliser la relation de synergie entre les aubes directrices, la hauteur d'eau et l'ouverture des aubes.Par rapport à la méthode de synergie mécanique traditionnelle, la méthode de synergie numérique présente les avantages d'un réglage facile des paramètres, elle présente les avantages d'un débogage et d'une maintenance pratiques et d'une grande précision d'association.La structure logicielle du système de contrôle des palettes est principalement composée du programme de fonction de réglage du système, du programme d'algorithme de contrôle et du programme de diagnostic.Ci-dessous, nous discutons respectivement des méthodes de réalisation des trois parties ci-dessus du programme.Le programme de fonction de réglage comprend principalement un sous-programme de synergie, un sous-programme de démarrage de l'aube, un sous-programme d'arrêt de l'aube et un sous-programme de délestage de l'aube.Lorsque le système fonctionne, il identifie et évalue d'abord la condition de fonctionnement actuelle, puis démarre le commutateur logiciel, exécute le sous-programme de fonction de réglage correspondant et calcule la valeur de position donnée du suiveur d'aube.
(1) Sous-programme d'association
Grâce au test modèle de l'unité de turbine, un lot de points mesurés sur la surface du joint peut être obtenu.La came de joint mécanique traditionnelle est fabriquée sur la base de ces points mesurés, et la méthode de joint numérique utilise également ces points mesurés pour dessiner un ensemble de courbes de joint.En sélectionnant les points connus sur la courbe d'association en tant que nœuds et en adoptant le procédé d'interpolation linéaire par morceaux de la fonction binaire, la valeur de fonction des non-nœuds sur cette ligne de l'association peut être obtenue.
(2) Sous-programme de démarrage des aubes
Le but de l'étude de la loi de démarrage est de raccourcir le temps de démarrage de l'unité, de réduire la charge du palier de butée et de créer des conditions de connexion au réseau pour l'unité génératrice.
(3) Sous-programme d'arrêt des aubes
Les règles de fermeture des aubes sont les suivantes : lorsque le contrôleur reçoit la commande d'arrêt, les aubes et les aubes directrices sont fermées en même temps selon la relation de coopération pour assurer la stabilité de l'ensemble : lorsque l'ouverture des aubes directrices est inférieure qu'à l'ouverture à vide, les aubes sont en retard. Lorsque l'aube directrice se referme lentement, la relation de coopération entre l'aube et l'aube directrice n'est plus maintenue ;lorsque la vitesse de l'unité descend en dessous de 80 % de la vitesse nominale, la palette est rouverte à l'angle de départ Φ0, prête pour le prochain démarrage. Préparer.
(4) Sous-programme de rejet de charge de lame
Le rejet de charge signifie que l'unité chargée est soudainement déconnectée du réseau électrique, ce qui met l'unité et le système de déviation de l'eau dans un mauvais état de fonctionnement, ce qui est directement lié à la sécurité de la centrale électrique et de l'unité.Lorsque la charge est délestée, le régulateur équivaut à un dispositif de protection, qui fait fermer immédiatement les aubes directrices et les aubes jusqu'à ce que la vitesse de l'unité tombe au voisinage de la vitesse nominale.la stabilité.Par conséquent, dans le délestage réel, les aubes sont généralement ouvertes à un certain angle.Cette ouverture est obtenue par le test de délestage de la centrale électrique réelle.Il peut garantir que lorsque l'unité déleste, non seulement l'augmentation de la vitesse est faible, mais également que l'unité est relativement stable..
4. Conclusion
Compte tenu de l'état technique actuel de l'industrie du régulateur de turbine hydraulique de mon pays, cet article fait référence aux nouvelles informations dans le domaine du contrôle de la vitesse de la turbine hydraulique au pays et à l'étranger, et applique la technologie du contrôleur logique programmable (PLC) au contrôle de la vitesse de le groupe turbo-alternateur hydraulique.Le contrôleur de programme (PLC) est le cœur du système de double régulation de la turbine hydraulique à palettes à flux axial.L'application pratique montre que le schéma améliore considérablement la précision de la coordination entre l'aube directrice et l'aube pour différentes conditions de hauteur d'eau, et améliore le taux d'utilisation de l'énergie de l'eau.
Heure de publication : 11 février 2022
