1 Кіріспе
Турбиналық басқарушы гидроэлектрлік қондырғыларды реттейтін екі негізгі жабдықтың бірі болып табылады. Ол тек жылдамдықты реттеу рөлін атқарып қана қоймайды, сонымен қатар әртүрлі жұмыс жағдайларын түрлендіруді және жиілікті, қуатты, фазалық бұрышты және басқа да гидроэлектрлік қондырғыларды басқаруды жүзеге асырады және су дөңгелегін қорғайды. Генератор жинағының міндеті. Турбиналық реттегіштер дамудың үш кезеңінен өтті: механикалық гидравликалық реттегіштер, электрогидравликалық реттегіштер және микрокомпьютерлік сандық гидравликалық реттегіштер. Соңғы жылдары турбиналық жылдамдықты басқару жүйелеріне бағдарламаланатын контроллерлер енгізілді, олар кедергіге қарсы күшті және жоғары сенімділікке ие; қарапайым және ыңғайлы бағдарламалау және пайдалану; модульдік құрылым, жақсы әмбебаптық, икемділік және ыңғайлы техникалық қызмет көрсету; Оның күшті басқару функциясының және жүргізу қабілетінің артықшылықтары бар; іс жүзінде тексерілді.
Бұл жұмыста PLC гидравликалық турбинасын қосарлы реттеу жүйесі бойынша зерттеу ұсынылады және бағдарламаланатын контроллер бағыттаушы қалақ пен қалақшаның қос реттелуін жүзеге асыру үшін пайдаланылады, бұл бағыттаушы қалақ пен әртүрлі су бастары үшін қалақшаның үйлестіру дәлдігін жақсартады. Тәжірибе көрсеткендей, қос басқару жүйесі су энергиясын пайдалану жылдамдығын жақсартады.
2. Турбиналарды реттеу жүйесі
2.1 Турбиналарды реттеу жүйесі
Турбинаның айналу жылдамдығын реттеу жүйесінің негізгі міндеті - энергия жүйесінің жүктемесі өзгерген кезде және блоктың айналу жылдамдығы ауытқыған кезде, турбинаның айналу жылдамдығы белгіленген диапазонда сақталуы үшін, генератор блогының жұмыс істеуі үшін, реттегіш арқылы турбинаның бағыттаушы қалақтарының ашылуын сәйкесінше өзгерту. Шығу қуаты мен жиілігі пайдаланушы талаптарына сәйкес келеді. Турбиналық реттеудің негізгі міндеттерін жылдамдықты реттеуге, белсенді қуатты реттеуге және су деңгейін реттеуге бөлуге болады.
2.2 Турбинаны реттеу принципі
Гидрогенераторлық қондырғы – гидротурбина мен генераторды қосу арқылы құрылған қондырғы. Гидрогенератор жинағының айналмалы бөлігі қозғалмайтын ось айналасында айналатын қатты дене болып табылады және оның теңдеуін келесі теңдеу арқылы сипаттауға болады:
Формулада
——Агрегаттың айналмалы бөлігінің инерция моменті (Кг м2)
——Айналудың бұрыштық жылдамдығы (рад/с)
——Генератордың механикалық және электрлік ысыраптарын қоса алғанда, турбина моменті (Н/м).
——Генератордың кедергі моменті, ол ротордағы генератор статорының әрекет етуші моментіне жатады, оның бағыты айналу бағытына қарама-қарсы және генератордың белсенді қуатын, яғни жүктеме өлшемін білдіреді.
Жүктеме өзгерген кезде бағыттаушы қалақшаның ашылуы өзгеріссіз қалады, ал бірлік жылдамдығын әлі де белгілі бір мәнде тұрақтандыруға болады. Жылдамдық номиналды мәннен ауытқитындықтан, жылдамдықты ұстап тұру үшін өзін-өзі теңестіретін реттеу мүмкіндігіне сену жеткіліксіз. Жүктеме өзгергеннен кейін қондырғының айналу жылдамдығын бастапқы номиналды мәнде ұстау үшін 1-суреттен сәйкес бағыттаушы қалақшаның саңылауын өзгерту қажет екенін көруге болады. Жүктеме азайған кезде, қарсылық моменті 1-ден 2-ге өзгергенде, бағыттаушы қалақшаның ашылуы 1-ге дейін азаяды және қондырғының айналу жылдамдығы сақталады. Демек, жүктеменің өзгеруімен суды бағыттаушы механизмнің ашылуы сәйкесінше өзгертіледі, осылайша гидрогенератор қондырғысының жылдамдығы алдын ала белгіленген мәнде сақталады немесе алдын ала белгіленген заң бойынша өзгереді. Бұл процесс гидрогенератор қондырғысының жылдамдығын реттеу болып табылады. , немесе турбинаны реттеу.
3. PLC гидравликалық турбинасын қосарлы реттеу жүйесі
Турбинаның басқарушысы турбинаның жүгірткісіне ағынды реттеу үшін су бағыттағыш қалақтардың ашылуын басқаруы керек, осылайша турбинаның динамикалық моментін өзгертеді және турбиналық қондырғының жиілігін басқарады. Дегенмен, осьтік ағынды айналмалы қалақшалы турбинаның жұмысы кезінде басқарушы бағыттаушы қалақтардың ашылуын реттеп қана қоймай, сонымен қатар бағыттаушы қалақшаның ізбасарының жүрісі мен су басы мәніне сәйкес жүгіргіш қалақтардың бұрышын реттеуі керек, осылайша бағыттаушы қалақ пен қалақ жалғанған. Олардың арасындағы ынтымақтастық қарым-қатынасты, яғни турбинаның тиімділігін арттыруға, қалақшаның кавитациясын және қондырғының дірілін азайтуға және турбинаның жұмысының тұрақтылығын арттыруға мүмкіндік беретін үйлестіру қатынасын сақтау.
PLC турбиналық қалақшалар жүйесінің аппараттық құралдары негізінен екі бөліктен тұрады, атап айтқанда PLC контроллері және гидравликалық сервожүйе. Алдымен, PLC контроллерінің аппараттық құрылымын талқылайық.
3.1 PLC контроллері
PLC контроллері негізінен кіріс блогынан, PLC негізгі блогынан және шығыс блогынан тұрады. Кіріс бөлігі A/D модулінен және цифрлық кіріс модулінен, ал шығыс бөлігі D/A модулінен және цифрлық кіріс модулінен тұрады. PLC контроллері жүйенің PID параметрлерін, қалақшаның ізбасарының күйін, бағыттаушы қалақшаның ізбасарының күйін және су басының мәнін нақты уақытта бақылау үшін LED сандық дисплеймен жабдықталған. Микрокомпьютер контроллері істен шыққан жағдайда қалақшаның ізбасарының орнын бақылау үшін аналогтық вольтметр де қамтамасыз етілген.
3.2 Гидравликалық бақылау жүйесі
Гидравликалық сервожүйе турбиналық қалақтарды басқару жүйесінің маңызды бөлігі болып табылады. Контроллердің шығыс сигналы қалақшаның ізбасарының қозғалысын басқару үшін гидравликалық түрде күшейтіледі, осылайша жүгіргіш қалақтардың бұрышын реттейді. Біз 2-суретте көрсетілгендей электрогидравликалық пропорционалды клапан мен машина-гидравликалық клапанның параллель гидравликалық басқару жүйесін қалыптастыру үшін пропорционалды клапанның негізгі қысымды клапан түріндегі электрогидравликалық басқару жүйесі мен дәстүрлі машина-гидравликалық басқару жүйесінің тіркесімін қабылдадық. Турбиналық қалақтарға арналған гидравликалық бақылау жүйесі.
Турбиналық қалақтарды гидравликалық бақылау жүйесі
PLC контроллері, электрогидравликалық пропорционалды клапан және позиция сенсоры барлығы қалыпты болғанда, турбинаның қалақша жүйесін реттеу үшін PLC электрогидравликалық пропорционалды басқару әдісі пайдаланылады, позицияның кері байланыс мәні мен басқару шығысының мәні электрлік сигналдар арқылы беріледі, ал сигналдар PLC контроллері арқылы синтезделеді. , өңдеу және шешім қабылдау, негізгі қысымды тарату клапанының клапанының ашылуын пропорционалды клапан арқылы қалақшаның ізбасарының орнын бақылау үшін реттеңіз және бағыттаушы қалақ, су басы және қалақ арасындағы ынтымақтастық қарым-қатынасты сақтаңыз. Электр-гидравликалық пропорционалды клапанмен басқарылатын турбиналық қалақ жүйесі жоғары синергиялық дәлдікке, қарапайым жүйе құрылымына, майдың ластануына күшті төзімділікке ие және микрокомпьютерлік автоматты басқару жүйесін құру үшін PLC контроллерімен интерфейске ыңғайлы.
Механикалық байланыстыру механизмінің сақталуына байланысты электрогидравликалық пропорционалды басқару режимінде механикалық байланыстыру механизмі жүйенің жұмыс күйін бақылау үшін де синхронды түрде жұмыс істейді. Егер PLC электрогидравликалық пропорционалды басқару жүйесі сәтсіз болса, коммутациялық клапан дереу әрекет етеді және механикалық байланыс механизмі негізінен электрогидравликалық пропорционалды басқару жүйесінің жұмыс күйін бақылай алады. Ауыстыру кезінде жүйенің әсері аз болады, ал қалақ жүйесі механикалық бірлестікті басқару режиміне біркелкі ауыса алады, жүйе жұмысының сенімділігіне үлкен кепілдік береді.
Гидравликалық схеманы жобалаған кезде біз гидравликалық басқару клапанының клапан корпусын, клапан корпусы мен клапан төлкесінің сәйкес өлшемін, клапан корпусының және негізгі қысым клапанының және механикалық қосылым өлшемін қайта жасадық Гидравликалық клапан мен негізгі қысымды тарату клапаны арасындағы шатунның өлшемі түпнұсқамен бірдей. Орнату кезінде гидравликалық клапанның клапан корпусын ғана ауыстыру керек, ал басқа бөлшектерді өзгерту қажет емес. Бүкіл гидравликалық басқару жүйесінің құрылымы өте ықшам. Механикалық синергия механизмін толығымен сақтау негізінде сандық синергияны басқаруды жүзеге асыру және турбиналық қалақ жүйесінің үйлестіру дәлдігін жақсарту үшін PLC контроллерімен интерфейсті жеңілдету үшін электрогидравликалық пропорционалды басқару механизмі қосылады. ; Ал жүйені орнату және жөндеу процесі өте оңай, бұл гидравликалық турбиналық қондырғының тоқтау уақытын қысқартады, гидравликалық турбинаның гидравликалық басқару жүйесін түрлендіруді жеңілдетеді және жақсы практикалық құндылыққа ие. Жұмыс орнындағы нақты жұмыс кезінде бұл жүйе электр станциясының инженерлік-техникалық персоналының жоғары бағасына ие болды және оны танымал және көптеген гидроэлектростанциялар губернаторының гидравликалық серво жүйесінде қолдануға болады деп саналады.
3.3 Жүйелік бағдарламалық қамтамасыз ету құрылымы және енгізу әдісі
PLC басқарылатын турбиналық қалақ жүйесінде бағыттаушы қалақтар, су басы және қалақшаның ашылуы арасындағы синергиялық қатынасты жүзеге асыру үшін сандық синергиялық әдіс қолданылады. Дәстүрлі механикалық синергетика әдісімен салыстырғанда, цифрлық синергия әдісі оңай параметрлерді кесудің артықшылықтарына ие, ол ыңғайлы жөндеу және техникалық қызмет көрсету және біріктірудің жоғары дәлдігінің артықшылықтарына ие. Қалақшаларды басқару жүйесінің бағдарламалық құрылымы негізінен жүйені реттеу функциясының бағдарламасынан, басқару алгоритмі бағдарламасынан және диагностика бағдарламасынан тұрады. Төменде біз сәйкесінше бағдарламаның жоғарыда аталған үш бөлігін жүзеге асыру әдістерін талқылаймыз. Реттеу функциясының бағдарламасына негізінен синергетиканың қосалқы бағдарламасы, қалақшаны іске қосудың қосалқы бағдарламасы, қалақшаны тоқтатудың қосалқы бағдарламасы және қалақшаның жүкті түсіру қосалқы бағдарламасы кіреді. Жүйе жұмыс істеп тұрғанда, ол алдымен ағымдағы жұмыс жағдайын анықтайды және бағалайды, содан кейін бағдарламалық құрал ауыстырғышын іске қосады, сәйкес реттеу функциясының ішкі бағдарламасын орындайды және қалақшаның ізбасарының берілген мәнін есептейді.
(1) Ассоциацияның ішкі бағдарламасы
Турбиналық қондырғының үлгілік сынағы арқылы түйісу бетіндегі өлшенген нүктелердің партиясын алуға болады. Дәстүрлі механикалық түйіспе жұдырықшасы осы өлшенген нүктелер негізінде жасалады, ал сандық біріктіру әдісі де осы өлшенген нүктелерді түйісу қисықтарының жиынтығын салу үшін пайдаланады. Ассоциация қисығының белгілі нүктелерін түйіндер ретінде таңдап, екілік функцияның бөліктік сызықтық интерполяция әдісін қабылдай отырып, ассоциацияның осы сызығындағы түйін еместердің функция мәнін алуға болады.
(2) Қалақшаны іске қосу қосалқы бағдарламасы
Іске қосу заңдылығын зерттеудің мақсаты - агрегаттың іске қосылу уақытын қысқарту, тірек тірегінің жүктемесін азайту, генератор блогының желіге қосылған жағдайларын жасау.
(3) Қалақшаны тоқтату қосалқы бағдарламасы
Қалақтардың жабылу ережелері келесідей: контроллер өшіру пәрменін алған кезде блоктың тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін қалақшалар мен бағыттаушы қалақтар бір мезгілде кооперативтік қатынасқа сәйкес жабылады: бағыттаушы қалақшаның саңылауы бос тұрған саңылаудан аз болғанда, қалақшалардың артта қалуы Бағыттауыш қалақ баяу жабылған кезде, қалақшалар мен бағыттаушы қалақтардың арасындағы өзара әрекеттестік бұдан былай сақталады; құрылғының жылдамдығы номиналды жылдамдықтың 80%-дан төмен түссе, қалақ Φ0 бастапқы бұрышына қайта ашылады, келесі іске қосуға дайын Дайын.
(4) Пышақ жүктемесін қабылдамау ішкі бағдарламасы
Жүктемені қабылдамау деп жүктемесі бар қондырғының кенеттен электр желісінен ажыратылып, қондырғыны және су бұру жүйесін нашар жұмыс жағдайына келтіруді білдіреді, бұл электр станциясы мен қондырғының қауіпсіздігіне тікелей байланысты. Жүктеме төгілген кезде басқарушы қорғаныс құрылғысына эквивалентті болады, ол бағыттаушы қалақтарды және қалақтарды бірлік жылдамдығы номиналды жылдамдықтың маңайына дейін төмендегенше дереу жабуға мәжбүр етеді. тұрақтылық. Сондықтан нақты жүкті түсіру кезінде қалақшалар әдетте белгілі бір бұрышқа ашылады. Бұл саңылау нақты электр станциясының жүктеме түсіру сынағы арқылы алынады. Бұл құрылғы жүктемені төгіп жатқанда, жылдамдықтың жоғарылауы аз ғана емес, сонымен қатар құрылғы салыстырмалы түрде тұрақты болуын қамтамасыз ете алады. .
4 Қорытынды
Менің елімнің гидравликалық турбиналық басқарушы өнеркәсібінің ағымдағы техникалық жағдайын ескере отырып, бұл жұмыс үйде және шетелде гидравликалық турбинаның жылдамдығын басқару саласындағы жаңа ақпаратқа сілтеме жасайды және гидравликалық турбиналық генератор жиынтығының жылдамдығын басқаруға бағдарламаланатын логикалық реттегіш (PLC) технологиясын қолданады. Бағдарлама контроллері (PLC) осьтік ағынды қалақша типті гидравликалық турбинаның қос реттеу жүйесінің өзегі болып табылады. Практикалық қолдану схеманың әртүрлі су басы жағдайлары үшін бағыттаушы қалақ пен қалақ арасындағы үйлестіру дәлдігін айтарлықтай жақсартатынын және су энергиясын пайдалану жылдамдығын жақсартатынын көрсетеді.
Жіберу уақыты: 11 ақпан 2022 ж
