1 Кіріспе
Турбина реттегіші - гидроэлектростанцияларға арналған екі негізгі реттеуші жабдықтың бірі. Ол жылдамдықты реттеу рөлін атқарып қана қоймай, сонымен қатар гидроэлектростанциялардың әртүрлі жұмыс жағдайларын түрлендіруді және жиілікті, қуатты, фазалық бұрышты және басқа да басқаруды жүзеге асырады және су дөңгелегін қорғайды. Генератор жиынтығының міндеті. Турбина реттегіштері дамудың үш кезеңінен өтті: механикалық гидравликалық реттегіштер, электрогидравликалық реттегіштер және микрокомпьютерлік сандық гидравликалық реттегіштер. Соңғы жылдары турбина жылдамдығын басқару жүйелеріне бағдарламаланатын реттегіштер енгізілді, олар күшті кедергіге қарсы қабілетке және жоғары сенімділікке ие; қарапайым және ыңғайлы бағдарламалау және пайдалану; модульдік құрылым, жақсы әмбебаптық, икемділік және ыңғайлы техникалық қызмет көрсету; Оның күшті басқару функциясы мен жүргізу мүмкіндігінің артықшылықтары бар; ол іс жүзінде тексерілген.
Бұл мақалада PLC гидравликалық турбиналық қос реттеу жүйесі бойынша зерттеулер ұсынылады және бағдарламаланатын контроллер бағыттаушы қалақша мен қалақшаның қос реттеуін жүзеге асыру үшін қолданылады, бұл әртүрлі су бастары үшін бағыттаушы қалақша мен қалақшаның үйлестіру дәлдігін жақсартады. Тәжірибе көрсеткендей, қос басқару жүйесі су энергиясын пайдалану жылдамдығын жақсартады.
2. Турбинаны реттеу жүйесі
2.1 Турбинаны реттеу жүйесі
Турбина жылдамдығын басқару жүйесінің негізгі міндеті - қуат жүйесінің жүктемесі өзгергенде және қондырғының айналу жылдамдығы ауытқыған кезде турбинаның бағыттаушы қалақтарының саңылауын реттегіш арқылы тиісінше өзгерту, осылайша турбинаның айналу жылдамдығы белгіленген диапазонда сақталады, осылайша генератор блогының жұмыс істеуі қамтамасыз етіледі. Шығыс қуаты мен жиілігі пайдаланушы талаптарына сәйкес келеді. Турбинаны реттеудің негізгі міндеттерін жылдамдықты реттеу, белсенді қуатты реттеу және су деңгейін реттеу деп бөлуге болады.
2.2 Турбинаны реттеу принципі
Гидрогенератор блогы - гидротурбина мен генераторды қосу арқылы құрылған блок. Гидрогенератор жиынтығының айналмалы бөлігі - бекітілген ось айналасында айналатын қатты дене, және оның теңдеуін келесі теңдеумен сипаттауға болады:
Формулада
——Құрылғының айналмалы бөлігінің инерция моменті (кг м2)
——Айналу бұрыштық жылдамдығы (рад/с)
——Генератордың механикалық және электрлік шығындарын қоса алғанда, турбина моменті (Н/м).
——Генератордың кедергі моменті, ол ротордағы генератор статорының әрекет етуші моментін білдіреді, оның бағыты айналу бағытына қарама-қарсы және генератордың белсенді қуат шығысын, яғни жүктеменің өлшемін білдіреді.
Жүктеме өзгерген кезде бағыттаушы қалақшаның ашылуы өзгеріссіз қалады, ал құрылғы жылдамдығын белгілі бір мәнде тұрақтандыруға болады. Жылдамдық номиналды мәннен ауытқып кететіндіктен, жылдамдықты ұстап тұру үшін өзін-өзі теңестіру реттеу мүмкіндігіне сүйену жеткіліксіз. Жүктеме өзгергеннен кейін құрылғының жылдамдығын бастапқы номиналды мәнде ұстап тұру үшін, 1-суретте бағыттаушы қалақшаның ашылуын тиісінше өзгерту қажет екенін көруге болады. Жүктеме азайған кезде, кедергі моменті 1-ден 2-ге өзгерген кезде, бағыттаушы қалақшаның ашылуы 1-ге дейін төмендейді және құрылғының жылдамдығы сақталады. Сондықтан, жүктеме өзгерген кезде су бағыттаушы механизмнің ашылуы сәйкесінше өзгереді, осылайша гидрогенератор блогының жылдамдығы алдын ала белгіленген мәнде сақталады немесе алдын ала белгіленген заңға сәйкес өзгереді. Бұл процесс гидрогенератор блогының жылдамдығын реттеу болып табылады. , немесе турбинаны реттеу.
3. PLC гидравликалық турбиналық қос реттеу жүйесі
Турбина реттегіші су бағыттаушы қалақтардың ашылуын басқарып, турбинаның жүріс бөлігіне ағынды реттейді, осылайша турбинаның динамикалық айналу моментін өзгертеді және турбина блогының жиілігін басқарады. Дегенмен, осьтік ағынды айналмалы қалақшалы турбинаның жұмысы кезінде реттегіш бағыттаушы қалақтардың ашылуын ғана емес, сонымен қатар бағыттаушы қалақшаның жүрісі мен су қысымының мәніне сәйкес жүріс қалақтарының бұрышын да реттеуі керек, осылайша бағыттаушы қалақ пен қалақ жалғанады. Олардың арасында кооперативті қатынасты, яғни үйлестіру қатынасын сақтаңыз, бұл турбинаның тиімділігін арттырады, қалақшаның кавитациясын және дірілін азайтады және турбинаның жұмысының тұрақтылығын арттырады.
PLC басқару турбиналық қалақша жүйесінің аппараттық бөлігі негізінен екі бөліктен тұрады: 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 блогы A/D модулінен және сандық кіріс модулінен, ал шығыс блогы D/A модулінен және сандық кіріс модулінен тұрады. PLC контроллері жүйенің PID параметрлерін, қалақша итергішінің орнын, бағыттаушы қалақша итергішінің орнын және су қысымының мәнін нақты уақыт режимінде бақылауға арналған LED сандық дисплеймен жабдықталған. Микрокомпьютер контроллері істен шыққан жағдайда қалақша итергішінің орнын бақылау үшін аналогтық вольтметр де қарастырылған.
3.2 Гидравликалық бақылау жүйесі
Гидравликалық сервожүйе турбина қалақшаларын басқару жүйесінің маңызды бөлігі болып табылады. Контроллердің шығыс сигналы қалақша ізбасарының қозғалысын басқару үшін гидравликалық күшейтіледі, осылайша жүгіру қалақшаларының бұрышын реттейді. Біз 2-суретте көрсетілгендей, электрогидравликалық пропорционалды клапан мен машина-гидравликалық клапанның параллель гидравликалық басқару жүйесін құру үшін пропорционалды клапан басқарудың негізгі қысым клапаны типті электрогидравликалық басқару жүйесі мен дәстүрлі машина-гидравликалық басқару жүйесінің үйлесімін қабылдадық. Турбина қалақшаларына арналған гидравликалық бақылау жүйесі.
Турбина қалақтарына арналған гидравликалық бақылау жүйесі
PLC контроллері, электрогидравликалық пропорционалды клапан және позиция сенсоры қалыпты болған кезде, турбина қалақшасы жүйесін реттеу үшін PLC электрогидравликалық пропорционалды басқару әдісі қолданылады, позиция кері байланыс мәні және басқару шығыс мәні электр сигналдары арқылы беріледі, ал сигналдар PLC контроллерімен синтезделеді. , өңдеу және шешім қабылдау, қалақша ізбасарының орнын басқару үшін пропорционалды клапан арқылы негізгі қысымды тарату клапанының клапан ашылуын реттейді және бағыттаушы қалақша, су басы және қалақша арасындағы ынтымақтастықты сақтайды. Электрогидравликалық пропорционалды клапанмен басқарылатын турбина қалақшасы жүйесі жоғары синергиялық дәлдікке, қарапайым жүйе құрылымына, майдың ластануына төзімділігіне ие және микрокомпьютерлік автоматты басқару жүйесін құру үшін PLC контроллерімен өзара әрекеттесуге ыңғайлы.
Механикалық байланыс механизмінің сақталуына байланысты, электрогидравликалық пропорционалды басқару режимінде механикалық байланыс механизмі жүйенің жұмыс күйін бақылау үшін синхронды түрде жұмыс істейді. Егер PLC электрогидравликалық пропорционалды басқару жүйесі істен шықса, ауыстырып қосу клапаны дереу жұмыс істейді, ал механикалық байланыс механизмі негізінен электрогидравликалық пропорционалды басқару жүйесінің жұмыс күйін бақылай алады. Ауыстыру кезінде жүйенің әсері аз болады және қалақша жүйесі механикалық байланыс басқару режиміне біркелкі ауыса алады, бұл жүйенің жұмысының сенімділігін айтарлықтай қамтамасыз етеді.
Гидравликалық тізбекті жобалаған кезде біз гидравликалық басқару клапанының клапан корпусын, клапан корпусы мен клапан жеңінің сәйкес өлшемін, клапан корпусы мен негізгі қысым клапанының қосылу өлшемін және механикалық клапанды қайта жасадық. Гидравликалық клапан мен негізгі қысымды тарату клапаны арасындағы байланыстырушы шыбықтың өлшемі бастапқымен бірдей. Орнату кезінде тек гидравликалық клапанның клапан корпусын ауыстыру қажет, ал басқа бөлшектерді өзгертудің қажеті жоқ. Бүкіл гидравликалық басқару жүйесінің құрылымы өте ықшам. Механикалық синергия механизмін толығымен сақтау негізінде, сандық синергияны басқаруды жүзеге асыру және турбина қалақшасы жүйесінің үйлестіру дәлдігін жақсарту үшін PLC контроллерімен интерфейсті жеңілдету үшін электрогидравликалық пропорционалды басқару механизмі қосылды. ; Ал жүйені орнату және жөндеу процесі өте оңай, бұл гидравликалық турбина блогының тоқтап қалу уақытын қысқартады, гидравликалық турбинаның гидравликалық басқару жүйесін түрлендіруді жеңілдетеді және жақсы практикалық құндылыққа ие. Нақты жұмыс барысында жүйе электр станциясының инженерлік-техникалық қызметкерлері тарапынан жоғары бағаланады және оны көптеген су электр станцияларының басқару жүйесінің гидравликалық серво жүйесінде кеңінен қолдануға болады деп есептеледі.
3.3 Жүйелік бағдарламалық жасақтаманың құрылымы және енгізу әдісі
PLC басқарылатын турбина қалақты жүйесінде бағыттаушы қалақтар, су басы және қалақты ашу арасындағы синергиялық байланысты жүзеге асыру үшін сандық синергия әдісі қолданылады. Дәстүрлі механикалық синергия әдісімен салыстырғанда, сандық синергия әдісі параметрлерді оңай кесу артықшылықтарына ие, оның ыңғайлы жөндеу және техникалық қызмет көрсету артықшылықтары, сондай-ақ байланыстың жоғары дәлдігі бар. Қалақшаларды басқару жүйесінің бағдарламалық құрылымы негізінен жүйені реттеу функциясы бағдарламасынан, басқару алгоритмі бағдарламасынан және диагностика бағдарламасынан тұрады. Төменде бағдарламаның жоғарыда аталған үш бөлігінің жүзеге асыру әдістерін сәйкесінше талқылаймыз. Реттеу функциясы бағдарламасына негізінен синергияның кіші бағдарламасы, қалақшаны іске қосудың кіші бағдарламасы, қалақшаны тоқтатудың кіші бағдарламасы және қалақшаның жүктемесін түсірудің кіші бағдарламасы кіреді. Жүйе жұмыс істеп тұрған кезде алдымен ағымдағы жұмыс жағдайын анықтайды және бағалайды, содан кейін бағдарламалық қосқышты іске қосады, сәйкес реттеу функциясының кіші бағдарламасын орындайды және қалақша ізбасарының берілген мәні бойынша позицияны есептейді.
(1) Ассоциацияның ішкі бағдарламасы
Турбина блогының модельдік сынағы арқылы қосылыс бетіндегі өлшенген нүктелердің партиясын алуға болады. Дәстүрлі механикалық қосылыс камерасы осы өлшенген нүктелерге негізделіп жасалады, ал сандық қосылыс әдісі осы өлшенген нүктелерді қосылыс қисықтарының жиынтығын салу үшін де пайдаланады. Ассоциация қисығындағы белгілі нүктелерді түйіндер ретінде таңдау және екілік функцияның бөліктік сызықтық интерполяция әдісін қолдану арқылы ассоциацияның осы сызығындағы түйін емес түйіндердің функция мәнін алуға болады.
(2) Қалақшаны іске қосу кіші бағдарламасы
Іске қосу заңын зерттеудің мақсаты - қондырғының іске қосу уақытын қысқарту, тарту мойынтірегінің жүктемесін азайту және генератор қондырғысы үшін торға қосылған жағдайлар жасау.
(3) Қалақшаны тоқтату кіші бағдарламасы
Қалақшалардың жабылу ережелері келесідей: контроллер өшіру пәрменін алған кезде, қалақшалар мен бағыттаушы қалақшалар құрылғының тұрақтылығын қамтамасыз ету үшін кооперативтік қатынасқа сәйкес бір уақытта жабылады: бағыттаушы қалақшаның саңылауы бос саңылаудан аз болғанда, қалақшалар артта қалады. Бағыттаушы қалақша баяу жабылған кезде, қалақша мен бағыттаушы қалақша арасындағы кооперативтік қатынас сақталмайды; құрылғы жылдамдығы номиналды жылдамдықтың 80%-дан төмен түскенде, қалақша келесі іске қосуға дайын болып, Φ0 бастапқы бұрышына қайта ашылады. Дайындау.
(4) Қалақша жүктемесін қабылдамау кіші бағдарламасы
Жүктемені қабылдамау дегеніміз, жүктемесі бар құрылғы кенеттен электр желісінен ажыратылып, құрылғы мен суды бұру жүйесінің нашар жұмыс күйіне түсуін білдіреді, бұл электр станциясы мен құрылғының қауіпсіздігіне тікелей байланысты. Жүктемені азайтқан кезде реттегіш қорғаныс құрылғысына тең, ол бағыттаушы қалақшалар мен қалақшаларды құрылғы жылдамдығы номиналды жылдамдыққа жақын жерге түскенше бірден жабуға мәжбүр етеді. Сондықтан, нақты жүктемені азайтқан кезде қалақшалар әдетте белгілі бір бұрышқа ашылады. Бұл тесік нақты электр станциясының жүктемені азайтатын сынағы арқылы алынады. Бұл құрылғы жүктемені азайтқан кезде жылдамдықтың артуының аз ғана емес, сонымен қатар құрылғының салыстырмалы түрде тұрақты болуын қамтамасыз ете алады.
4 Қорытынды
Менің елімнің гидравликалық турбина реттегіштері өнеркәсібінің қазіргі техникалық жағдайын ескере отырып, бұл мақалада елімізде және шетелде гидравликалық турбина жылдамдығын басқару саласындағы жаңа ақпаратқа сілтеме жасалады және бағдарламаланатын логикалық контроллер (PLC) технологиясын гидравликалық турбина генераторы жиынтығының жылдамдықты басқаруына қолданады. Бағдарламалық контроллер (PLC) осьтік ағынды қалақша типті гидравликалық турбина қос реттеу жүйесінің негізі болып табылады. Тәжірибелік қолданылуы схеманың әртүрлі су басы жағдайларында бағыттаушы қалақ пен қалақ арасындағы үйлестіру дәлдігін айтарлықтай жақсартатынын және су энергиясын пайдалану жылдамдығын жақсартатынын көрсетеді.
Жарияланған уақыты: 2022 жылғы 11 ақпан
