1 Introdución
O regulador de turbina é un dos dous principais equipos de regulación para as unidades hidroeléctricas. Non só desempeña a función de regulación da velocidade, senón que tamén realiza a conversión de diversas condicións de traballo e o control da frecuencia, potencia, ángulo de fase e outros controles das unidades de xeración hidroeléctrica e protexe a roda hidráulica. A tarefa do grupo electróxeno. Os reguladores de turbina pasaron por tres etapas de desenvolvemento: reguladores hidráulicos mecánicos, reguladores electrohidráulicos e reguladores hidráulicos dixitais por microcomputadora. Nos últimos anos, introducíronse controladores programables nos sistemas de control de velocidade das turbinas, que teñen unha forte capacidade antiinterferencias e alta fiabilidade; programación e funcionamento sinxelos e cómodos; estrutura modular, boa versatilidade, flexibilidade e mantemento cómodo; ten as vantaxes dunha forte función de control e capacidade de condución; foi verificado na práctica.
Neste artigo, proponse a investigación sobre o sistema de axuste dual da turbina hidráulica PLC, e o controlador programable utilízase para realizar o axuste dual da paleta guía e da paleta, o que mellora a precisión de coordinación da paleta guía e da paleta para diferentes cargas de auga. A práctica demostra que o sistema de control dual mellora a taxa de utilización da enerxía da auga.
2. Sistema de regulación de turbinas
2.1 Sistema de regulación da turbina
A tarefa básica do sistema de control da velocidade da turbina é cambiar a abertura das paletas guía da turbina en consecuencia a través do regulador cando cambia a carga do sistema de enerxía e a velocidade de rotación da unidade se desvía, de xeito que a velocidade de rotación da turbina se manteña dentro do rango especificado, para que a unidade xeradora funcione. A potencia de saída e a frecuencia satisfán os requisitos do usuario. As tarefas básicas da regulación da turbina pódense dividir en regulación da velocidade, regulación da potencia activa e regulación do nivel da auga.
2.2 O principio da regulación da turbina
Unha unidade hidroxeradora é unha unidade formada conectando unha hidroturbina e un xerador. A parte rotatoria do conxunto hidroxerador é un corpo ríxido que xira arredor dun eixe fixo, e a súa ecuación pódese describir coa seguinte ecuación:
Na fórmula
Momento de inercia da parte xiratoria da unidade (kg m2)
——Velocidade angular de rotación (rad/s)
—— Par da turbina (N/m), incluíndo as perdas mecánicas e eléctricas do xerador.
—— O par de resistencia do xerador, que se refire ao par actuante do estator do xerador sobre o rotor, a súa dirección é oposta á dirección de rotación e representa a potencia activa de saída do xerador, é dicir, o tamaño da carga.
Cando a carga cambia, a abertura da álabe guía permanece inalterada e a velocidade da unidade aínda se pode estabilizar nun determinado valor. Debido a que a velocidade desviarase do valor nominal, non abonda con confiar na capacidade de axuste de autoequilibrio para manter a velocidade. Para manter a velocidade da unidade no valor nominal orixinal despois de que a carga cambie, pódese ver na Figura 1 que é necesario cambiar a abertura da álabe guía en consecuencia. Cando a carga diminúe, cando o par de resistencia cambia de 1 a 2, a abertura da álabe guía reducirase a 1 e a velocidade da unidade manterase. Polo tanto, co cambio da carga, a abertura do mecanismo de guía da auga cambia correspondentemente, de xeito que a velocidade da unidade hidroxeradora se mantén nun valor predeterminado ou cambia segundo unha lei predeterminada. Este proceso é o axuste da velocidade da unidade hidroxeradora ou a regulación da turbina.
3. Sistema de axuste dual da turbina hidráulica PLC
O regulador da turbina serve para controlar a apertura das paletas guía de auga para axustar o fluxo cara ao interior do rodete da turbina, modificando así o par dinámico da turbina e controlando a frecuencia da unidade da turbina. Non obstante, durante o funcionamento da turbina de paletas rotativas de fluxo axial, o regulador non só debe axustar a apertura das paletas guía, senón tamén o ángulo das paletas do rodete segundo o valor da carreira e da altura de auga do seguidor da paleta guía, de xeito que a paleta guía e a paleta estean conectadas. Manter unha relación de cooperación entre elas, é dicir, unha relación de coordinación, que pode mellorar a eficiencia da turbina, reducir a cavitación e a vibración da paleta da unidade e mellorar a estabilidade do funcionamento da turbina.
O hardware do sistema de álabes da turbina de control PLC está composto principalmente por dúas partes, concretamente o controlador PLC e o sistema servo hidráulico. Primeiro, imos falar da estrutura do hardware do controlador PLC.
3.1 Controlador PLC
O controlador PLC está composto principalmente por unha unidade de entrada, unha unidade básica PLC e unha unidade de saída. A unidade de entrada está composta por un módulo A/D e un módulo de entrada dixital, e a unidade de saída está composta por un módulo D/A e un módulo de entrada dixital. O controlador PLC está equipado cunha pantalla dixital LED para a observación en tempo real dos parámetros PID do sistema, a posición do seguidor de álabes, a posición do seguidor de álabes guía e o valor da altura da auga. Tamén se proporciona un voltímetro analóxico para monitorizar a posición do seguidor de álabes en caso de fallo do controlador do microcomputador.
3.2 Sistema de seguimento hidráulico
O sistema servo hidráulico é unha parte importante do sistema de control de álabes da turbina. O sinal de saída do controlador amplifícase hidraulicamente para controlar o movemento do seguidor de álabes, axustando así o ángulo das álabes do rodete. Adoptamos a combinación do sistema de control electrohidráulico de tipo válvula de presión principal de control de válvula proporcional e o sistema de control hidráulico tradicional para formar un sistema de control hidráulico paralelo de válvula proporcional electrohidráulica e válvula hidráulica, como se mostra na Figura 2. Sistema de seguimento hidráulico para álabes de turbina.
Sistema de seguimento hidráulico para as palas da turbina
Cando o controlador PLC, a válvula proporcional electrohidráulica e o sensor de posición funcionan correctamente, utilízase o método de control proporcional electrohidráulico do PLC para axustar o sistema de álabes da turbina. O valor de retroalimentación de posición e o valor de saída de control transmítense mediante sinais eléctricos, e os sinais son sintetizados polo controlador PLC. , procesamento e toma de decisións, axusta a apertura da válvula da válvula de distribución de presión principal a través da válvula proporcional para controlar a posición do seguidor de álabes e manter a relación de cooperación entre a álabe guía, a cabeza de auga e a álabe. O sistema de álabes da turbina controlado por válvula proporcional electrohidráulica ten unha alta precisión sinerxía, unha estrutura de sistema sinxela, unha forte resistencia á contaminación por aceite e é cómodo para interactuar co controlador PLC para formar un sistema de control automático por microcomputadora.
Debido á retención do mecanismo de articulación mecánica, no modo de control proporcional electrohidráulico, o mecanismo de articulación mecánica tamén funciona de forma síncrona para rastrexar o estado de funcionamento do sistema. Se o sistema de control proporcional electrohidráulico do PLC falla, a válvula de conmutación actuará inmediatamente e o mecanismo de articulación mecánica pode basicamente rastrexar o estado de funcionamento do sistema de control proporcional electrohidráulico. Ao conmutar, o impacto no sistema é pequeno e o sistema de paletas pode pasar suavemente ao modo de control de asociación mecánica. O modo de control de asociación mecánica garante en gran medida a fiabilidade do funcionamento do sistema.
Cando deseñamos o circuíto hidráulico, redeseñamos o corpo da válvula de control hidráulico, o tamaño correspondente do corpo da válvula e a manga da válvula, o tamaño da conexión do corpo da válvula e a válvula de presión principal e a mecánica. O tamaño da biela entre a válvula hidráulica e a válvula de distribución de presión principal é o mesmo que o orixinal. Só é necesario substituír o corpo da válvula hidráulica durante a instalación e non é necesario cambiar outras pezas. A estrutura de todo o sistema de control hidráulico é moi compacta. Baseándose en manter completamente o mecanismo de sinerxía mecánica, engádese un mecanismo de control proporcional electrohidráulico para facilitar a interface co controlador PLC para realizar un control de sinerxía dixital e mellorar a precisión de coordinación do sistema de paletas da turbina. ; E o proceso de instalación e depuración do sistema é moi sinxelo, o que acurta o tempo de inactividade da unidade da turbina hidráulica, facilita a transformación do sistema de control hidráulico da turbina hidráulica e ten un bo valor práctico. Durante a operación real in situ, o sistema é moi valorado polo persoal de enxeñaría e técnico da central eléctrica, e crese que pode popularizarse e aplicarse no sistema servo hidráulico do regulador de moitas centrais hidroeléctricas.
3.3 Estrutura do software do sistema e método de implementación
No sistema de álabes de turbina controlado por PLC, o método de sinerxía dixital utilízase para realizar a relación de sinerxía entre as álabes guía, a cabeza de auga e a abertura da álabe. En comparación co método de sinerxía mecánica tradicional, o método de sinerxía dixital ten as vantaxes dun axuste de parámetros sinxelo, unha depuración e un mantemento cómodos e unha alta precisión de asociación. A estrutura do software do sistema de control de álabes está composta principalmente polo programa de funcións de axuste do sistema, o programa de algoritmos de control e o programa de diagnóstico. A continuación, analizamos os métodos de realización das tres partes anteriores do programa, respectivamente. O programa de funcións de axuste inclúe principalmente unha subrutina de sinerxía, unha subrutina de arranque da álabe, unha subrutina de parada da álabe e unha subrutina de deslastre de carga da álabe. Cando o sistema está a funcionar, primeiro identifica e avalia a condición de funcionamento actual, despois inicia o cambio de software, executa a subrutina da función de axuste correspondente e calcula o valor dado da posición do seguidor de álabe.
(1) Subrutina de asociación
Mediante a proba do modelo da unidade da turbina, pódese obter un lote de puntos medidos na superficie da unión. A leva de unión mecánica tradicional faise en función destes puntos medidos, e o método de unión dixital tamén usa estes puntos medidos para debuxar un conxunto de curvas de unión. Seleccionando os puntos coñecidos na curva de asociación como nodos e adoptando o método de interpolación lineal por partes da función binaria, pódese obter o valor da función dos non nodos nesta liña da asociación.
(2) Subrutina de arranque de paletas
O obxectivo de estudar a lei de arranque é acurtar o tempo de arranque da unidade, reducir a carga do rolamento de empuxe e crear condicións de conexión á rede para a unidade xeradora.
(3) Subrutina de parada de álabes
As regras de peche das paletas son as seguintes: cando o controlador recibe a orde de apagado, as paletas e as paletas guía péchanse ao mesmo tempo segundo a relación de cooperación para garantir a estabilidade da unidade: cando a abertura da paleta guía é menor que a abertura sen carga, as paletas atrasanse. Cando a paleta guía se pecha lentamente, a relación de cooperación entre a paleta e a paleta guía xa non se mantén; cando a velocidade da unidade cae por debaixo do 80 % da velocidade nominal, a paleta volve abrirse ao ángulo inicial Φ0, lista para o seguinte arranque. Preparación.
(4) Subrutina de rexeitamento da carga da lámina
O rexeitamento da carga significa que a unidade con carga se desconecta repentinamente da rede eléctrica, o que fai que a unidade e o sistema de desviación de auga se atopen nun mal estado de funcionamento, o que está directamente relacionado coa seguridade da central eléctrica e da unidade. Cando se libera a carga, o regulador é equivalente a un dispositivo de protección, que fai que as paletas guía e os álabes se pechen inmediatamente ata que a velocidade da unidade caia preto da velocidade nominal. Polo tanto, na liberación real da carga, as paletas xeralmente ábrense nun certo ángulo. Esta abertura obtense mediante a proba de liberación de carga da central eléctrica real. Pode garantir que, cando a unidade está a liberar carga, non só o aumento de velocidade sexa pequeno, senón que tamén a unidade sexa relativamente estable.
4 Conclusión
Tendo en conta o estado técnico actual da industria de reguladores de turbinas hidráulicas do meu país, este artigo fai referencia á nova información no campo do control de velocidade das turbinas hidráulicas no país e no estranxeiro, e aplica a tecnoloxía de controlador lóxico programable (PLC) ao control de velocidade do grupo electróxeno de turbina hidráulica. O controlador de programa (PLC) é o núcleo do sistema de dobre regulación de turbinas hidráulicas de tipo paleta de fluxo axial. A aplicación práctica demostra que o esquema mellora en gran medida a precisión de coordinación entre a paleta guía e a paleta para diferentes condicións de carga de auga e mellora a taxa de utilización da enerxía da auga.
Data de publicación: 11 de febreiro de 2022
