1 Pendahuluan
Pengatur turbin merupakan salah satu dari dua peralatan pengatur utama untuk unit hidroelektrik. Pengatur turbin tidak hanya berperan dalam pengaturan kecepatan, tetapi juga melakukan berbagai kondisi kerja seperti konversi dan frekuensi, daya, sudut fasa, dan kontrol lain dari unit pembangkit hidroelektrik, serta melindungi kincir air. Tugas dari set generator. Pengatur turbin telah melalui tiga tahap pengembangan: pengatur hidrolik mekanis, pengatur elektro-hidrolik, dan pengatur hidrolik digital mikrokomputer. Dalam beberapa tahun terakhir, pengontrol yang dapat diprogram telah diperkenalkan ke dalam sistem kontrol kecepatan turbin, yang memiliki kemampuan anti-interferensi yang kuat dan keandalan yang tinggi; pemrograman dan pengoperasian yang sederhana dan nyaman; struktur modular, keserbagunaan yang baik, fleksibilitas, dan perawatan yang mudah; memiliki keunggulan fungsi kontrol dan kemampuan mengemudi yang kuat; telah diverifikasi secara praktis.
Dalam makalah ini, penelitian tentang sistem penyesuaian ganda turbin hidrolik PLC diusulkan, dan pengontrol yang dapat diprogram digunakan untuk mewujudkan penyesuaian ganda baling-baling pemandu dan dayung, yang meningkatkan akurasi koordinasi baling-baling pemandu dan baling-baling untuk berbagai tekanan air. Praktik menunjukkan bahwa sistem kontrol ganda meningkatkan tingkat pemanfaatan energi air.
2. Sistem pengaturan turbin
2.1 Sistem pengaturan turbin
Tugas dasar sistem kontrol kecepatan turbin adalah mengubah bukaan bilah pemandu turbin melalui pengatur saat beban sistem daya berubah dan kecepatan putar unit menyimpang, sehingga kecepatan putar turbin tetap dalam rentang yang ditentukan, sehingga unit generator dapat beroperasi. Daya keluaran dan frekuensi memenuhi kebutuhan pengguna. Tugas dasar pengaturan turbin dapat dibagi menjadi pengaturan kecepatan, pengaturan daya aktif, dan pengaturan level air.
2.2 Prinsip pengaturan turbin
Unit pembangkit listrik tenaga air merupakan unit yang dibentuk dengan menghubungkan turbin air dan generator. Bagian yang berputar dari rangkaian pembangkit listrik tenaga air merupakan badan kaku yang berputar mengelilingi sumbu tetap, dan persamaannya dapat dijelaskan dengan persamaan berikut:
Dalam rumus
——Momen inersia bagian unit yang berputar (Kg m2)
——Kecepatan sudut rotasi (rad/s)
——Torsi turbin (N/m), termasuk kerugian mekanis dan listrik generator.
——Torsi resistansi generator, yang mengacu pada torsi kerja stator generator pada rotor, arahnya berlawanan dengan arah putaran, dan mewakili daya keluaran aktif generator, yaitu ukuran beban.
Ketika beban berubah, bukaan bilah pemandu tetap tidak berubah, dan kecepatan unit masih dapat distabilkan pada nilai tertentu. Karena kecepatan akan menyimpang dari nilai terukur, tidak cukup hanya mengandalkan kemampuan penyesuaian keseimbangan sendiri untuk mempertahankan kecepatan. Untuk menjaga kecepatan unit pada nilai terukur asli setelah beban berubah, dapat dilihat dari Gambar 1 bahwa bukaan bilah pemandu perlu diubah sesuai dengan itu. Ketika beban berkurang, ketika torsi resistansi berubah dari 1 menjadi 2, bukaan bilah pemandu akan dikurangi menjadi 1, dan kecepatan unit akan dipertahankan. Oleh karena itu, dengan perubahan beban, bukaan mekanisme pemandu air juga berubah, sehingga kecepatan unit hidro-generator dipertahankan pada nilai yang telah ditentukan sebelumnya, atau berubah sesuai dengan hukum yang telah ditentukan sebelumnya. Proses ini adalah penyesuaian kecepatan unit hidro-generator. , atau regulasi turbin.
3. Sistem penyesuaian ganda turbin hidrolik PLC
Pengatur turbin berfungsi untuk mengontrol bukaan bilah pemandu air guna mengatur aliran ke runner turbin, sehingga mengubah torsi dinamis turbin dan mengendalikan frekuensi unit turbin. Namun, selama pengoperasian turbin dayung putar aliran aksial, pengatur tidak hanya harus mengatur bukaan bilah pemandu, tetapi juga mengatur sudut bilah runner sesuai dengan nilai langkah dan tinggi air pengikut bilah pemandu, sehingga bilah pemandu dan bilah terhubung. Menjaga hubungan kerja sama di antara keduanya, yaitu hubungan koordinasi, yang dapat meningkatkan efisiensi turbin, mengurangi kavitasi bilah dan getaran unit, serta meningkatkan stabilitas pengoperasian turbin.
Perangkat keras sistem baling-baling turbin kontrol PLC terutama terdiri dari dua bagian, yaitu pengontrol PLC dan sistem servo hidrolik. Pertama, mari kita bahas struktur perangkat keras pengontrol PLC.
3.1 Pengontrol PLC
Kontroler PLC terutama terdiri dari unit input, unit dasar PLC, dan unit output. Unit input terdiri dari modul A/D dan modul input digital, sedangkan unit output terdiri dari modul D/A dan modul input digital. Kontroler PLC dilengkapi dengan tampilan digital LED untuk pengamatan langsung parameter PID sistem, posisi pengikut baling-baling, posisi pengikut baling-baling pemandu, dan nilai tinggi muka air. Voltmeter analog juga disediakan untuk memantau posisi pengikut baling-baling jika terjadi kegagalan kontroler mikrokomputer.
3.2 Sistem tindak lanjut hidrolik
Sistem servo hidrolik merupakan bagian penting dari sistem kontrol bilah turbin. Sinyal keluaran pengontrol diperkuat secara hidrolik untuk mengontrol pergerakan pengikut bilah, sehingga menyesuaikan sudut bilah runner. Kami mengadopsi kombinasi sistem kontrol elektro-hidrolik tipe katup tekanan utama kontrol katup proporsional dan sistem kontrol hidrolik mesin tradisional untuk membentuk sistem kontrol hidrolik paralel dari katup proporsional elektro-hidrolik dan katup hidrolik mesin seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Sistem tindak lanjut hidrolik untuk bilah turbin.
Sistem tindak lanjut hidrolik untuk bilah turbin
Ketika pengontrol PLC, katup proporsional elektro-hidrolik dan sensor posisi semuanya normal, metode kontrol proporsional elektro-hidrolik PLC digunakan untuk menyesuaikan sistem bilah turbin, nilai umpan balik posisi dan nilai keluaran kontrol ditransmisikan oleh sinyal listrik, dan sinyal disintesis oleh pengontrol PLC. , pemrosesan dan pengambilan keputusan, sesuaikan bukaan katup dari katup distribusi tekanan utama melalui katup proporsional untuk mengontrol posisi pengikut bilah, dan pertahankan hubungan kerja sama antara bilah pemandu, kepala air dan bilah. Sistem bilah turbin yang dikontrol oleh katup proporsional elektro-hidrolik memiliki presisi sinergi yang tinggi, struktur sistem yang sederhana, ketahanan polusi oli yang kuat, dan nyaman untuk berinteraksi dengan pengontrol PLC untuk membentuk sistem kontrol otomatis komputer mikro.
Karena retensi mekanisme hubungan mekanis, dalam mode kontrol proporsional elektro-hidraulik, mekanisme hubungan mekanis juga bekerja secara serempak untuk melacak status pengoperasian sistem. Jika sistem kontrol proporsional elektro-hidraulik PLC gagal, katup pengalih akan segera bertindak, dan mekanisme hubungan mekanis pada dasarnya dapat melacak status pengoperasian sistem kontrol proporsional elektro-hidraulik. Saat pengalihan, dampak sistem kecil, dan sistem baling-baling dapat dengan lancar beralih ke mode kontrol asosiasi mekanis yang sangat menjamin keandalan pengoperasian sistem.
Ketika kami merancang sirkuit hidrolik, kami mendesain ulang badan katup dari katup kontrol hidrolik, ukuran yang cocok dari badan katup dan selongsong katup, ukuran sambungan badan katup dan katup tekanan utama, dan mekanis Ukuran batang penghubung antara katup hidrolik dan katup distribusi tekanan utama sama dengan yang asli. Hanya badan katup dari katup hidrolik yang perlu diganti selama pemasangan, dan tidak ada bagian lain yang perlu diubah. Struktur seluruh sistem kontrol hidrolik sangat kompak. Atas dasar mempertahankan sepenuhnya mekanisme sinergi mekanis, mekanisme kontrol proporsional elektro-hidrolik ditambahkan untuk memfasilitasi antarmuka dengan pengontrol PLC untuk mewujudkan kontrol sinergi digital dan meningkatkan akurasi koordinasi sistem baling-baling turbin. ; Dan proses pemasangan dan debugging sistem sangat mudah, yang mempersingkat waktu henti unit turbin hidrolik, memfasilitasi transformasi sistem kontrol hidrolik turbin hidrolik, dan memiliki nilai praktis yang baik. Selama pengoperasian aktual di lokasi, sistem ini sangat dihargai oleh para teknisi dan personil teknis pembangkit listrik, dan diyakini dapat dipopulerkan dan diaplikasikan dalam sistem servo hidrolik pengatur di banyak pembangkit listrik tenaga air.
3.3 Struktur perangkat lunak sistem dan metode implementasi
Dalam sistem baling-baling turbin yang dikontrol PLC, metode sinergi digital digunakan untuk mewujudkan hubungan sinergi di antara baling-baling pemandu, kepala air, dan bukaan baling-baling. Dibandingkan dengan metode sinergi mekanis tradisional, metode sinergi digital memiliki keunggulan pemangkasan parameter yang mudah, memiliki keunggulan debugging dan pemeliharaan yang nyaman, dan presisi asosiasi yang tinggi. Struktur perangkat lunak sistem kontrol baling-baling terutama terdiri dari program fungsi penyesuaian sistem, program algoritma kontrol, dan program diagnosis. Di bawah ini kami membahas metode realisasi dari tiga bagian program di atas secara berurutan. Program fungsi penyesuaian terutama mencakup subrutin sinergi, subrutin memulai baling-baling, subrutin menghentikan baling-baling, dan subrutin pelepasan beban baling-baling. Ketika sistem bekerja, pertama-tama sistem mengidentifikasi dan menilai kondisi operasi saat ini, kemudian memulai sakelar perangkat lunak, mengeksekusi subrutin fungsi penyesuaian yang sesuai, dan menghitung posisi yang diberikan nilai pengikut baling-baling.
(1) Subrutin asosiasi
Melalui uji model unit turbin, sekumpulan titik terukur pada permukaan sambungan dapat diperoleh. Cam sambungan mekanis tradisional dibuat berdasarkan titik terukur ini, dan metode sambungan digital juga menggunakan titik terukur ini untuk menggambar serangkaian kurva sambungan. Memilih titik yang diketahui pada kurva asosiasi sebagai simpul, dan mengadopsi metode interpolasi linier sepotong-sepotong dari fungsi biner, nilai fungsi non-simpul pada garis asosiasi ini dapat diperoleh.
(2) Subrutin permulaan baling-baling
Tujuan mempelajari hukum start-up adalah untuk memperpendek waktu start-up unit, mengurangi beban bantalan dorong, dan menciptakan kondisi terhubung jaringan untuk unit generator.
(3) Subrutin penghenti baling-baling
Aturan penutupan bilah-bilah adalah sebagai berikut: ketika pengendali menerima perintah mati, bilah-bilah dan bilah-bilah pemandu ditutup pada waktu yang sama sesuai dengan hubungan kerja sama untuk memastikan kestabilan unit: ketika bukaan bilah-bilah pemandu lebih kecil daripada bukaan tanpa beban, bilah-bilah akan tertinggal. Ketika bilah-bilah pemandu ditutup perlahan, hubungan kerja sama antara bilah-bilah dan bilah-bilah pemandu tidak lagi terjaga; ketika kecepatan unit turun di bawah 80% dari kecepatan pengenal, bilah-bilah dibuka kembali ke sudut awal Φ0, siap untuk penyalaan berikutnya. Persiapan.
(4) Subrutin penolakan beban bilah
Penolakan beban berarti bahwa unit dengan beban tiba-tiba terputus dari jaringan listrik, membuat unit dan sistem pengalihan air dalam keadaan operasi yang buruk, yang secara langsung terkait dengan keselamatan pembangkit listrik dan unit. Ketika beban dilepaskan, gubernur setara dengan perangkat perlindungan, yang membuat baling-baling pemandu dan baling-baling segera menutup hingga kecepatan unit turun ke sekitar kecepatan pengenal. stabilitas. Oleh karena itu, dalam pelepasan beban yang sebenarnya, baling-baling umumnya dibuka ke sudut tertentu. Pembukaan ini diperoleh melalui uji pelepasan beban dari pembangkit listrik yang sebenarnya. Ini dapat memastikan bahwa ketika unit melepaskan beban, tidak hanya peningkatan kecepatan yang kecil, tetapi juga unit relatif stabil. .
4 Kesimpulan
Mengingat status teknis terkini industri pengatur turbin hidrolik negara saya, makalah ini mengacu pada informasi baru di bidang kontrol kecepatan turbin hidrolik di dalam dan luar negeri, dan menerapkan teknologi pengontrol logika terprogram (PLC) pada kontrol kecepatan set generator turbin hidrolik. Pengontrol program (PLC) adalah inti dari sistem regulasi ganda turbin hidrolik tipe dayung aliran aksial. Aplikasi praktis menunjukkan bahwa skema tersebut sangat meningkatkan ketepatan koordinasi antara baling-baling pemandu dan baling-baling untuk kondisi muka air yang berbeda, dan meningkatkan tingkat pemanfaatan energi air.
Waktu posting: 11-Feb-2022
