1 Ներածություն
Տուրբինային կարգավորիչը հիդրոէլեկտրակայանների երկու հիմնական կարգավորիչ սարքավորումներից մեկն է: Այն ոչ միայն կատարում է արագության կարգավորման դեր, այլև կատարում է հիդրոէլեկտրակայանների աշխատանքային պայմանների փոխակերպման և հաճախականության, հզորության, փուլային անկյան և այլ կառավարման գործառույթներ, ինչպես նաև պաշտպանում է ջրանիվը: Գեներատորի հավաքածուի խնդիրը: Տուրբինային կարգավորիչներն անցել են զարգացման երեք փուլ՝ մեխանիկական հիդրավլիկ կարգավորիչներ, էլեկտրահիդրավլիկ կարգավորիչներ և միկրոհամակարգչային թվային հիդրավլիկ կարգավորիչներ: Վերջին տարիներին տուրբինային արագության կառավարման համակարգերում ներդրվել են ծրագրավորվող կարգավորիչներ, որոնք ունեն ուժեղ հակախանգարման ունակություն և բարձր հուսալիություն, պարզ և հարմար ծրագրավորում և շահագործում, մոդուլային կառուցվածք, լավ բազմակողմանիություն, ճկունություն և հարմար սպասարկում: Այն ունի ուժեղ կառավարման գործառույթի և կառավարման ունակության առավելություններ. այն գործնականում ստուգված է:
Այս աշխատանքում առաջարկվում է PLC հիդրավլիկ տուրբինի կրկնակի կարգավորման համակարգի վերաբերյալ հետազոտություն, և ծրագրավորվող կառավարիչը օգտագործվում է ուղղորդող թևի և թիակի կրկնակի կարգավորումն իրականացնելու համար, ինչը բարելավում է ուղղորդող թևի և թևի կոորդինացման ճշգրտությունը տարբեր ջրի ճնշման դեպքում: Պրակտիկան ցույց է տալիս, որ կրկնակի կառավարման համակարգը բարելավում է ջրային էներգիայի օգտագործման մակարդակը:
2. Տուրբինի կարգավորման համակարգ
2.1 Տուրբինի կարգավորման համակարգ
Տուրբինի արագության կառավարման համակարգի հիմնական խնդիրն է կարգավորիչի միջոցով համապատասխանաբար փոխել տուրբինի ուղղորդող թևերի բացվածքը, երբ էներգահամակարգի բեռը փոխվում է և բլոկի պտտման արագությունը շեղվում է, որպեսզի տուրբինի պտտման արագությունը պահպանվի նշված միջակայքում, որպեսզի գեներատորի բլոկը աշխատի: Ելքային հզորությունը և հաճախականությունը համապատասխանում են օգտագործողի պահանջներին: Տուրբինի կարգավորման հիմնական խնդիրները կարելի է բաժանել արագության կարգավորման, ակտիվ հզորության կարգավորման և ջրի մակարդակի կարգավորման:
2.2 Տուրբինի կարգավորման սկզբունքը
Հիդրոգեներատորային բլոկը հիդրոտուրբինի և գեներատորի միացմամբ ձևավորվող բլոկ է: Հիդրոգեներատորային հավաքածուի պտտվող մասը կոշտ մարմին է, որը պտտվում է ֆիքսված առանցքի շուրջ, և դրա հավասարումը կարելի է նկարագրել հետևյալ հավասարմամբ.
Բանաձևում
——Միավորի պտտվող մասի իներցիայի մոմենտը (կգ մ2)
——Պտտման անկյունային արագություն (ռադ/վ)
——Տուրբինի պտտող մոմենտը (Ն/մ), ներառյալ գեներատորի մեխանիկական և էլեկտրական կորուստները։
——Գեներատորի դիմադրության մոմենտ, որը վերաբերում է գեներատորի ստատորի գործող մոմենտին ռոտորի վրա, որի ուղղությունը հակառակ է պտտման ուղղությանը, և ներկայացնում է գեներատորի ակտիվ ելքային հզորությունը, այսինքն՝ բեռի չափը։
Երբ բեռը փոխվում է, ուղղորդող թևի բացվածքը մնում է անփոփոխ, և միավորի արագությունը դեռ կարող է կայունացվել որոշակի արժեքի վրա: Քանի որ արագությունը կարող է շեղվել նոմինալ արժեքից, արագությունը պահպանելու համար բավարար չէ հույսը դնել ինքնահավասարակշռման կարգավորման ունակության վրա: Բեռի փոփոխությունից հետո միավորի արագությունը սկզբնական նոմինալ արժեքի վրա պահելու համար, նկար 1-ից երևում է, որ անհրաժեշտ է համապատասխանաբար փոխել ուղղորդող թևի բացվածքը: Երբ բեռը նվազում է, երբ դիմադրության մոմենտը փոխվում է 1-ից 2-ի, ուղղորդող թևի բացվածքը կնվազի մինչև 1, և միավորի արագությունը կպահպանվի: Հետևաբար, բեռի փոփոխության հետ մեկտեղ, ջրի ուղղորդող մեխանիզմի բացվածքը համապատասխանաբար փոխվում է, որպեսզի հիդրոգեներատորային միավորի արագությունը պահպանվի նախապես որոշված արժեքի վրա կամ փոխվի նախապես որոշված օրենքի համաձայն: Այս գործընթացը հիդրոգեներատորային միավորի արագության կարգավորումն է կամ տուրբինի կարգավորումը:
3. PLC հիդրավլիկ տուրբինի կրկնակի կարգավորման համակարգ
Տուրբինի կարգավորիչը նախատեսված է ջրի ուղղորդող թևերի բացումը կառավարելու համար՝ տուրբինի վազորդի մեջ հոսքը կարգավորելու համար, այդպիսով փոխելով տուրբինի դինամիկ պտտող մոմենտը և կարգավորելով տուրբինային բլոկի հաճախականությունը: Այնուամենայնիվ, առանցքային հոսքի պտտվող թիակավոր տուրբինի աշխատանքի ընթացքում կարգավորիչը պետք է ոչ միայն կարգավորի ուղղորդող թևերի բացումը, այլև կարգավորի վազորդի թևերի անկյունը՝ ըստ ուղղորդող թևի հետևորդի հարվածի և ջրի գլխիկի արժեքի, որպեսզի ուղղորդող թևը և թևը միացված լինեն: Պահպանել նրանց միջև համագործակցային հարաբերություններ, այսինքն՝ համակարգման հարաբերություններ, որոնք կարող են բարելավել տուրբինի արդյունավետությունը, նվազեցնել բլոկի թևերի կավիտացիան և թրթռումը, ինչպես նաև բարձրացնել տուրբինի աշխատանքի կայունությունը:
PLC կառավարման տուրբինային թևերի համակարգի սարքավորումները հիմնականում բաղկացած են երկու մասից՝ PLC կարգավորիչից և հիդրավլիկ սերվո համակարգից։ Նախ, եկեք քննարկենք PLC կարգավորիչի սարքավորումները։
3.1 PLC կառավարիչ
PLC կառավարիչը հիմնականում բաղկացած է մուտքային բլոկից, PLC հիմնական բլոկից և ելքային բլոկից: Մուտքային բլոկը բաղկացած է A/D մոդուլից և թվային մուտքային մոդուլից, իսկ ելքային բլոկը՝ D/A մոդուլից և թվային մուտքային մոդուլից: PLC կառավարիչը հագեցած է LED թվային էկրանով՝ համակարգի PID պարամետրերի, թևի հետևորդի դիրքի, ուղղորդող թևի հետևորդի դիրքի և ջրի ճնշման արժեքի իրական ժամանակում դիտարկման համար: Միկրոհամակարգչի կառավարիչի խափանման դեպքում տրամադրվում է նաև անալոգային վոլտմետր՝ թևի հետևորդի դիրքը վերահսկելու համար:
3.2 Հիդրավլիկ հետևողական համակարգ
Հիդրավլիկ սերվո համակարգը տուրբինի թևերի կառավարման համակարգի կարևոր մասն է կազմում: Կառավարիչի ելքային ազդանշանը հիդրավլիկորեն ուժեղացվում է՝ թևի հետևորդի շարժումը կառավարելու համար, դրանով իսկ կարգավորելով վազող թևերի անկյունը: Մենք ընդունել ենք համամասնական փականի կառավարման գլխավոր ճնշման փականի տիպի էլեկտրահիդրավլիկ կառավարման համակարգի և ավանդական մեքենա-հիդրավլիկ կառավարման համակարգի համադրությունը՝ էլեկտրահիդրավլիկ համամասնական փականի և մեքենա-հիդրավլիկ փականի զուգահեռ հիդրավլիկ կառավարման համակարգ ստեղծելու համար, ինչպես ցույց է տրված նկար 2-ում: Տուրբինի թևերի հիդրավլիկ հետևողական համակարգ:
Տուրբինի շեղբերի հիդրավլիկ հետևողական համակարգ
Երբ PLC կարգավորիչը, էլեկտրահիդրավլիկ համամասնական փականը և դիրքի սենսորը բոլորը նորմալ վիճակում են, PLC էլեկտրահիդրավլիկ համամասնական կառավարման մեթոդը օգտագործվում է տուրբինային թևերի համակարգը կարգավորելու համար, դիրքի հետադարձ կապի արժեքը և կառավարման ելքային արժեքը փոխանցվում են էլեկտրական ազդանշաններով, և ազդանշանները սինթեզվում են PLC կարգավորիչի կողմից։ Մշակման և որոշումների կայացման ընթացքում գլխավոր ճնշման բաշխիչ փականի փականի բացվածքը կարգավորվում է համամասնական փականի միջոցով՝ թևերի հետևորդի դիրքը կառավարելու և ուղեցույց թևի, ջրի գլխիկի և թևի միջև համագործակցային կապը պահպանելու համար։ Էլեկտրահիդրավլիկ համամասնական փականով կառավարվող տուրբինային թևերի համակարգը ունի բարձր սիներգիայի ճշգրտություն, պարզ համակարգային կառուցվածք, ուժեղ յուղային աղտոտման դիմադրություն և հարմար է PLC կարգավորիչի հետ փոխազդելու համար՝ միկրոհամակարգչային ավտոմատ կառավարման համակարգ ձևավորելու համար։
Մեխանիկական կապի մեխանիզմի պահպանման շնորհիվ, էլեկտրահիդրավլիկ համամասնական կառավարման ռեժիմում, մեխանիկական կապի մեխանիզմը նաև աշխատում է համաժամանակյա՝ համակարգի աշխատանքային վիճակը հետևելու համար: Եթե PLC էլեկտրահիդրավլիկ համամասնական կառավարման համակարգը խափանվում է, անջատիչ փականը անմիջապես կգործի, և մեխանիկական կապի մեխանիզմը կարող է հիմնականում հետևել էլեկտրահիդրավլիկ համամասնական կառավարման համակարգի աշխատանքային վիճակին: Անջատման ժամանակ համակարգի ազդեցությունը փոքր է, և թևերի համակարգը կարող է սահուն անցնել մեխանիկական կապի կառավարման ռեժիմի:
Երբ մենք նախագծեցինք հիդրավլիկ սխեման, մենք վերաձևավորեցինք հիդրավլիկ կառավարման փականի փականի մարմինը, փականի մարմնի և փականի թևքի համապատասխան չափերը, փականի մարմնի և գլխավոր ճնշման փականի միացման չափը, ինչպես նաև մեխանիկական չափսերը։ Հիդրավլիկ փականի և գլխավոր ճնշման բաշխիչ փականի միջև միացնող ձողի չափը նույնն է, ինչ սկզբնականը։ Տեղադրման ընթացքում միայն հիդրավլիկ փականի փականի մարմինն է պետք փոխարինել, և այլ մասեր պետք չէ փոխել։ Ամբողջ հիդրավլիկ կառավարման համակարգի կառուցվածքը շատ կոմպակտ է։ Մեխանիկական սիներգիայի մեխանիզմը լիովին պահպանելու հիման վրա ավելացվել է էլեկտրահիդրավլիկ համամասնական կառավարման մեխանիզմ՝ PLC կարգավորիչի հետ ինտերֆեյսը հեշտացնելու համար՝ թվային սիներգիայի կառավարում իրականացնելու և տուրբինային թևիկի համակարգի կոորդինացման ճշգրտությունը բարելավելու համար։ Համակարգի տեղադրման և կարգաբերման գործընթացը շատ հեշտ է, ինչը կրճատում է հիդրավլիկ տուրբինային բլոկի անսարքության ժամանակը, հեշտացնում է հիդրավլիկ տուրբինի հիդրավլիկ կառավարման համակարգի վերափոխումը և ունի լավ գործնական արժեք։ Տեղում իրական շահագործման ընթացքում համակարգը բարձր է գնահատվում էլեկտրակայանի ինժեներական և տեխնիկական անձնակազմի կողմից, և կարծում են, որ այն կարող է տարածվել և կիրառվել բազմաթիվ հիդրոէլեկտրակայանների կարգավորիչի հիդրավլիկ սերվո համակարգում։
3.3 Համակարգային ծրագրային ապահովման կառուցվածքը և իրականացման մեթոդը
PLC-ով կառավարվող տուրբինային թևերի համակարգում թվային սիներգիայի մեթոդն օգտագործվում է ուղեցույց թևերի, ջրի գլխիկի և թևերի բացման միջև սիներգիայի փոխհարաբերությունն իրականացնելու համար: Ավանդական մեխանիկական սիներգիայի մեթոդի համեմատ, թվային սիներգիայի մեթոդն ունի պարամետրերի հեշտ կարգավորման, հարմար վրիպազերծման և սպասարկման, ինչպես նաև կապի բարձր ճշգրտության առավելություններ: Թևերի կառավարման համակարգի ծրագրային կառուցվածքը հիմնականում բաղկացած է համակարգի կարգավորման ֆունկցիայի ծրագրից, կառավարման ալգորիթմի ծրագրից և ախտորոշման ծրագրից: Ստորև մենք քննարկում ենք ծրագրի վերը նշված երեք մասերի իրականացման մեթոդները համապատասխանաբար: Կարգավորման ֆունկցիայի ծրագիրը հիմնականում ներառում է սիներգիայի ենթածրագիր, թևը գործարկելու ենթածրագիր, թևը կանգնեցնելու ենթածրագիր և թևերի բեռնաթափման ենթածրագիր: Երբ համակարգը աշխատում է, այն նախ որոշում և գնահատում է ընթացիկ աշխատանքային վիճակը, այնուհետև գործարկում է ծրագրային անջատիչը, կատարում է համապատասխան կարգավորման ֆունկցիայի ենթածրագիրը և հաշվարկում թևերի հետևորդի դիրքը՝ տրված արժեքի հիման վրա:
(1) Ասոցիացիայի ենթածրագիր
Տուրբինային բլոկի մոդելային փորձարկման միջոցով կարելի է ստանալ միացման մակերեսի վրա չափված կետերի մի շարք: Ավանդական մեխանիկական միացման խցիկը պատրաստվում է այդ չափված կետերի հիման վրա, և թվային միացման մեթոդը նույնպես օգտագործում է այդ չափված կետերը՝ միացման կորերի մի շարք գծելու համար: Ասոցիացիայի կորի վրա հայտնի կետերը որպես հանգույցներ ընտրելով և երկուական ֆունկցիայի կտոր առ կտոր գծային ինտերպոլյացիայի մեթոդը կիրառելով՝ կարելի է ստանալ ասոցիացիայի այս գծի վրա գտնվող ոչ հանգույցների ֆունկցիայի արժեքը:
(2) Թևիկի գործարկման ենթածրագիր
Մեկնարկի օրենքի ուսումնասիրության նպատակն է կրճատել բլոկի մեկնարկի ժամանակը, նվազեցնել հենարանային կրողի բեռը և ստեղծել ցանցին միացված պայմաններ գեներատորային բլոկի համար։
(3) Թևի կանգառի ենթածրագիր
Թևերի փակման կանոնները հետևյալն են. երբ կառավարիչը ստանում է անջատման հրաման, թևերը և ուղղորդող թևերը փակվում են միաժամանակ՝ համաձայն համագործակցային հարաբերության՝ բլոկի կայունությունն ապահովելու համար. երբ ուղղորդող թևի բացվածքը փոքր է առանց բեռնվածքի բացվածքից, թևերը հետ են մնում: Երբ ուղղորդող թևը դանդաղորեն փակվում է, թևի և ուղղորդող թևի միջև համագործակցային հարաբերությունը այլևս չի պահպանվում. երբ բլոկի արագությունը իջնում է անվանական արագության 80%-ից ցածր, թևը վերաբացվում է մինչև Φ0 մեկնարկային անկյունը՝ պատրաստ հաջորդ մեկնարկին: Նախապատրաստվել:
(4) Սայրի բեռի մերժման ենթածրագիր
Բեռի մերժումը նշանակում է, որ բեռ ունեցող բլոկը հանկարծակի անջատվում է էլեկտրական ցանցից, ինչը բլոկը և ջրի շեղման համակարգը դարձնում է վատ աշխատանքային վիճակում, ինչը անմիջականորեն կապված է էլեկտրակայանի և բլոկի անվտանգության հետ: Երբ բեռը թափվում է, կարգավորիչը համարժեք է պաշտպանիչ սարքի, որը ստիպում է ուղղորդող թևիկներին և թևիկներին անմիջապես փակվել մինչև բլոկի արագությունը իջնի անվանական արագության մոտ: Հետևաբար, իրական բեռի մերժման դեպքում թևիկները սովորաբար բացվում են որոշակի անկյան տակ: Այս բացվածքը ստացվում է իրական էլեկտրակայանի բեռի մերժման փորձարկման միջոցով: Այն կարող է ապահովել, որ բլոկի կողմից բեռի մերժման ժամանակ ոչ միայն արագության աճը փոքր լինի, այլև բլոկը համեմատաբար կայուն լինի:
4 Եզրակացություն
Հաշվի առնելով մեր երկրի հիդրավլիկ տուրբինային կարգավորիչների արդյունաբերության ներկայիս տեխնիկական վիճակը, այս հոդվածը վերաբերում է հիդրավլիկ տուրբինների արագության կառավարման ոլորտում նոր տեղեկատվությանը ինչպես երկրում, այնպես էլ արտերկրում, և կիրառում է ծրագրավորվող տրամաբանական կարգավորիչի (PLC) տեխնոլոգիան հիդրավլիկ տուրբին-գեներատորի հավաքածուի արագության կառավարման համար: Ծրագրային կարգավորիչը (PLC) առանցքային հոսքի թիակային տիպի հիդրավլիկ տուրբինի կրկնակի կարգավորման համակարգի միջուկն է: Գործնական կիրառումը ցույց է տալիս, որ սխեման զգալիորեն բարելավում է ուղղորդող թևի և թևի միջև կոորդինացիայի ճշգրտությունը տարբեր ջրի ճնշման պայմաններում և բարելավում է ջրային էներգիայի օգտագործման մակարդակը:
Հրապարակման ժամանակը. Փետրվարի 11-2022
