1 Aféierung
Den Turbinneregler ass ee vun den zwou wichtegste Reguléierungsapparater fir Waasserkraaftwierker. Hie spillt net nëmmen d'Roll vun der Geschwindegkeetsreguléierung, mä iwwerhëlt och d'Ëmwandlung vu verschiddenen Aarbechtsbedingungen an d'Frequenz, d'Leeschtung, de Phasenwénkel an aner Kontrollen vun den Waasserkraaftwierker a schützt d'Waasserrad. D'Aufgab vum Generatoraggregat. Turbinneregler hunn dräi Entwécklungsstadien duerchgemaach: mechanesch hydraulesch Regler, elektrohydraulesch Regler a mikrocomputer digital hydraulesch Regler. An de leschte Jore goufen programméierbar Regler an Turbinnegeschwindegkeetskontrollsystemer agefouert, déi eng staark Anti-Interferenzfäegkeet an héich Zouverlässegkeet hunn; einfach a praktesch Programméierung a Betrib; modular Struktur, gutt Villsäitegkeet, Flexibilitéit a praktesch Ënnerhalt; et huet d'Virdeeler vun enger staarker Kontrollfunktioun a Fuerfäegkeet; et ass praktesch bewisen.
An dëser Aarbecht gëtt d'Fuerschung iwwer d'Duebeljustéierungssystem vun der PLC-hydraulescher Turbin proposéiert, an de programméierbare Controller gëtt benotzt fir déi duebel Justéierung vun der Leedscheif an dem Paddel ze realiséieren, wat d'Koordinatiounsgenauegkeet vun der Leedscheif an der Scheif fir verschidde Waasserhéichten verbessert. D'Praxis weist, datt dat duebelt Kontrollsystem d'Auslastungsquote vun der Waasserenergie verbessert.
2. Turbinenreguléierungssystem
2.1 Turbinenreguléierungssystem
Déi grondleeënd Aufgab vum Turbinnegeschwindegkeetsregelsystem ass et, d'Ouverture vun de Leedschienen vun der Turbinn iwwer de Regulateur entspriechend z'änneren, wann d'Laascht vum Stroumnetz ännert an d'Rotatiounsgeschwindegkeet vun der Eenheet ofwäicht, sou datt d'Rotatiounsgeschwindegkeet vun der Turbinn am spezifizéierte Beräich gehale gëtt, fir datt d'Generatoreenheet funktionéiert. D'Ausgangsleistung an d'Frequenz entspriechen den Ufuerderunge vum Benotzer. Déi grondleeënd Aufgaben vun der Turbinnereguléierung kënnen an d'Geschwindegkeetsreguléierung, d'Aktivleistungsreguléierung an d'Waasserstandsreguléierung opgedeelt ginn.
2.2 De Prinzip vun der Turbinenreguléierung
Eng Hydrogeneratorunitéit ass eng Eenheet, déi duerch d'Verbindung vun enger Hydroturbin an engem Generator geformt gëtt. Den rotéierenden Deel vum Hydrogeneratoranlag ass e steife Kierper, deen ëm eng fest Achs rotéiert, a seng Equatioun kann duerch déi folgend Equatioun beschriwwe ginn:
An der Formel
——Den Trägheetsmoment vum rotéierenden Deel vun der Eenheet (kg m2)
—— Rotatiounswénkelgeschwindegkeet (rad/s)
——Turbinnendrehmoment (N/m), inklusiv mechanesch an elektresch Verloschter vum Generator.
—— Den Dréimoment vum Generatorwiderstand bezitt sech op den Dréimoment vum Generatorstator um Rotor, seng Richtung ass entgéintgesate vun der Rotatiounsrichtung a representéiert déi aktiv Leeschtung vum Generator, dat heescht d'Gréisst vun der Laascht.
Wann d'Laascht ännert, bleift d'Ouverture vun der Leedscheif onverännert, an d'Eenheetsgeschwindegkeet kann ëmmer nach op engem bestëmmte Wäert stabiliséiert ginn. Well d'Geschwindegkeet vum Nennwäert ofwäicht, ass et net genuch, sech op d'Fäegkeet vum Selbstausbalancéieren ze verloossen, fir d'Geschwindegkeet z'erhalen. Fir d'Geschwindegkeet vun der Eenheet op dem urspréngleche Nennwäert ze halen, nodeems d'Laascht ännert, kann een aus der Figur 1 gesinn, datt et néideg ass, d'Ouverture vun der Leedscheif deementspriechend z'änneren. Wann d'Laascht erofgeet, wann den Dréimoment vum Widderstand vun 1 op 2 ännert, gëtt d'Ouverture vun der Leedscheif op 1 reduzéiert, an d'Geschwindegkeet vun der Eenheet bleift erhalen. Dofir gëtt mat der Ännerung vun der Laascht d'Ouverture vum Waasserleitungsmechanismus entspriechend geännert, sou datt d'Geschwindegkeet vun der Hydrogeneratoreenheet op engem virbestëmmte Wäert gehale gëtt oder sech no engem virbestëmmte Gesetz ännert. Dëse Prozess ass d'Geschwindegkeetsupassung vun der Hydrogeneratoreenheet, oder Turbinenreguléierung.
3. PLC hydraulesch Turbin duebel Upassungssystem
De Turbinenregulator soll d'Ouverture vun de Waasserféierungsschienen kontrolléieren, fir de Floss an de Laf vun der Turbin unzepassen, wouduerch den dynameschen Dréimoment vun der Turbin geännert gëtt an d'Frequenz vun der Turbinenunitéit kontrolléiert gëtt. Wärend dem Betrib vun der Axialstroum-Rotatiounspaddelturbin soll de Regulator awer net nëmmen d'Ouverture vun de Féierungsschienen upassen, mä och de Wénkel vun de Lafschienen no dem Hub an dem Waasserhéichtwäert vum Féierungsschienenfolger upassen, sou datt d'Féierungsschienen an de Schienen verbonne sinn. Eng kooperativ Bezéiung tëscht hinnen oprechterhalen, dat heescht eng Koordinatiounsbezéiung, déi d'Effizienz vun der Turbin verbessere kann, d'Kavitation an d'Vibratioun vun de Schienen vun der Eenheet reduzéiere kann an d'Stabilitéit vum Betrib vun der Turbin erhéije kann.
D'Hardware vum PLC-Steierungssystem fir d'Turbinen ass haaptsächlech aus zwee Deeler zesummegesat, nämlech dem PLC-Controller an dem hydraulesche Servosystem. Als éischt, loosst eis d'Hardwarestruktur vum PLC-Controller diskutéieren.
3.1 PLC-Steierung
De PLC-Controller besteet haaptsächlech aus enger Input-Eenheet, enger PLC-Basis-Eenheet an enger Output-Eenheet. D'Input-Eenheet besteet aus engem A/D-Modul an engem digitalen Input-Modul, an d'Output-Eenheet besteet aus engem D/A-Modul an engem digitalen Input-Modul. De PLC-Controller ass mat engem digitalen LED-Display fir Echtzäit-Observatioun vun de System-PID-Parameteren, der Positioun vum Lamellenfolger, der Positioun vum Leedschlämellenfolger an dem Waasserhautwäert ausgestatt. En analoge Voltmeter ass och virgesinn, fir d'Positioun vum Lamellenfolger am Fall vun engem Ausfall vum Mikrocomputer-Controller ze iwwerwaachen.
3.2 Hydraulescht Nofolgsystem
Den hydraulesche Servosystem ass en wichtegen Deel vum Turbinnelamellensteierungssystem. Den Ausgangssignal vum Controller gëtt hydraulesch verstäerkt fir d'Bewegung vum Lamellenfolger ze kontrolléieren, wouduerch de Wénkel vun de Lafblieder ugepasst gëtt. Mir hunn d'Kombinatioun vun engem elektrohydraulesche Steierungssystem vum Proportionalventilsteierungssystem (Haaptdrockventil) an engem traditionelle maschinn-hydraulesche Steierungssystem benotzt, fir e parallelt hydraulescht Steierungssystem vun engem elektrohydraulesche Proportionalventil a Maschinn-hydraulesche Ventil ze bilden, wéi an der Figur 2 gewisen. Hydraulescht Follow-up-System fir Turbinneblieder.
Hydraulescht Nofolgsystem fir Turbinnenblieder
Wann de PLC-Controller, den elektrohydraulesche Proportionalventil an de Positiounssensor all normal sinn, gëtt d'PLC-elektrohydraulesch Proportionalkontrollmethod benotzt fir den Turbinenschienesystem unzepassen, de Positiounsfeedbackwäert an de Kontrollausgangswäert ginn duerch elektresch Signaler iwwerdroen, an d'Signaler ginn vum PLC-Controller synthetiséiert. , Veraarbechtung an Entscheedungsprozess, ajustéiert d'Ventilöffnung vum Haaptdrockverdeelungsventil iwwer de Proportionalventil fir d'Positioun vum Schienefolger ze kontrolléieren, an d'Kooperatiounsbezéiung tëscht der Féierungsschiene, dem Waasserkapp an der Schiene z'erhalen. Den Turbinenschienesystem, deen vum elektrohydraulesche Proportionalventil gesteiert gëtt, huet eng héich Synergiepräzisioun, eng einfach Systemstruktur, eng staark Uelegverschmotzungsbeständegkeet, an ass bequem mat dem PLC-Controller ze verbannen fir e Mikrocomputer-automatescht Kontrollsystem ze bilden.
Well de mechanesche Kopplungsmechanismus am elektrohydraulesche Proportionalsteierungsmodus bäibehale gëtt, funktionéiert de mechanesche Kopplungsmechanismus och synchron, fir den Operatiounszoustand vum System ze verfollegen. Wann de elektrohydraulesche Proportionalsteierungssystem vun der PLC ausfällt, wierkt de Schaltventil direkt, an de mechanesche Kopplungsmechanismus kann am Fong den Operatiounszoustand vum elektrohydraulesche Proportionalsteierungssystem verfollegen. Beim Schalten ass den Impakt vum System kleng, an de Lamellensystem kann ouni Problemer an de mechanesche Associatiounssteierungsmodus wiesselen.
Wéi mir den hydraulesche Circuit entworf hunn, hu mir de Ventilkierper vum hydraulesche Steierventil nei gestaltet, d'Gréisst vum Ventilkierper an der Ventilhülse, d'Verbindungsgréisst vum Ventilkierper an dem Haaptdrockventil, an de mechanesche Circuit. D'Gréisst vun der Pleuelstang tëscht dem hydraulesche Ventil an dem Haaptdrockverdeelungsventil ass déiselwecht wéi beim Original. Nëmmen de Ventilkierper vum hydraulesche Ventil muss während der Installatioun ersat ginn, an et mussen keng aner Deeler geännert ginn. D'Struktur vum gesamte hydraulesche Steiersystem ass ganz kompakt. Op Basis vum komplette Behalen vum mechanesche Synergiemechanismus gëtt en elektrohydraulesche Proportionalsteiermechanismus bäigefüügt fir d'Interface mam PLC-Controller ze erliichteren, fir eng digital Synergiesteierung ze realiséieren an d'Koordinatiounsgenauegkeet vum Turbinenschienesystem ze verbesseren. ; An den Installatiouns- an Debugging-Prozess vum System ass ganz einfach, wat d'Ausfallzäit vun der hydraulescher Turbinenunitéit verkierzt, d'Transformatioun vum hydraulesche Steiersystem vun der hydraulescher Turbin erliichtert, an e gudde praktesche Wäert huet. Wärend dem aktuellen Asaz op der Plaz gëtt de System vum Ingenieurs- a Fachpersonal vum Kraaftwierk héich geschätzt, an et gëtt ugeholl, datt e populariséiert a am hydraulesche Servosystem vum Reguléierer vu ville Waasserkraaftwierker ka benotzt ginn.
3.3 Struktur a Method vun der Systemsoftware
Am PLC-gesteierten Turbinnelamellensystem gëtt déi digital Synergiemethod benotzt fir d'Synergiebezéiung tëscht de Leeeschläifer, dem Waasserkapp an der Lamellenöffnung ze realiséieren. Am Verglach mat der traditioneller mechanescher Synergiemethod huet déi digital Synergiemethod d'Virdeeler vun einfachem Parametertrimmen, prakteschem Debugging an Ënnerhalt, a vun enger héijer Präzisioun vun der Associatioun. D'Softwarestruktur vum Lamellenkontrollsystem besteet haaptsächlech aus dem Systemjustéierungsfunktiounsprogramm, dem Kontrollalgorithmusprogramm an dem Diagnosprogramm. Hei ënnendrënner diskutéiere mir d'Realiséierungsmethoden vun den uewe genannten dräi Deeler vum Programm. De Justéierungsfunktiounsprogramm enthält haaptsächlech eng Subroutine vun enger Synergie, eng Subroutine fir de Lamellen ze starten, eng Subroutine fir de Lamellen ze stoppen an eng Subroutine vun der Lastabschaltung vun der Lamellen. Wann de System funktionéiert, identifizéiert a bewäert et als éischt den aktuellen Betribszoustand, start dann de Softwareschalter, féiert déi entspriechend Justéierungsfunktiouns-Subroute aus a berechent de Positiounswäert vum Lamellenfolger.
(1) Associatiouns-Ënnerroutine
Duerch den Modelltest vun der Turbineenheet kann eng Partie vu gemoossene Punkten op der Verbindungsuewerfläch kritt ginn. Déi traditionell mechanesch Verbindungsnockenwell gëtt op Basis vun dëse gemoossene Punkten hiergestallt, an déi digital Verbindungsmethod benotzt dës gemoossene Punkten och fir eng Rei vu Verbindungskurven ze zeechnen. Wann déi bekannt Punkten op der Associatiounskurve als Knuet ausgewielt ginn, an d'Method vun der stéckweis linearer Interpolatioun vun der binärer Funktioun ugewannt gëtt, kann de Funktiounswäert vun den Net-Knueten op dëser Linn vun der Associatioun kritt ginn.
(2) Subroutine fir de Lamellenstart
Den Zweck vum Studium vum Startgesetz ass d'Startzäit vun der Eenheet ze verkierzen, d'Laascht vum Axiallager ze reduzéieren an d'Generatoreenheet un d'Stroumnetz unzeschléissen.
(3) Ënnerroutine fir de Lamellenstopp
D'Zoumaacheregelen vun de Lamellen sinn wéi follegt: Wann de Controller den Ofschaltbefehl kritt, ginn d'Lamellen an d'Leedungslamellen gläichzäiteg zougemaach, jee no der Kooperatiounsbezéiung, fir d'Stabilitéit vum Apparat ze garantéieren: Wann d'Ouverture vun de Leedungslamellen méi kleng ass wéi d'Ouverture ouni Belaaschtung, hänken d'Lamellen zréck. Wann de Leedungslamell lues zougemaach gëtt, gëtt d'Kooperatiounsbezéiung tëscht dem Lamell an dem Leedungslamell net méi erhale gelooss; wann d'Eenheetsgeschwindegkeet ënner 80% vun der Nenngeschwindegkeet fällt, gëtt de Lamell erëm op den Ausgangswénkel Φ0 opgemaach, fir den nächste Start prett ze sinn. Virbereedung.
(4) Ënnerroutine fir d'Ofleenung vu Klingenbelaaschtung
D'Ofleenung vun der Laascht bedeit, datt d'Eenheet mat Laascht op eemol vum Stroumnetz ofgetrennt gëtt, wouduerch d'Eenheet an d'Waasserofleedungssystem an engem schlechten Zoustand kommen, wat direkt mat der Sécherheet vum Kraaftwierk an der Eenheet zesummenhänkt. Wann d'Laascht ofgelooss gëtt, ass de Reguléierer gläichwäerteg mat engem Schutzvorrichtung, deen d'Leedschläger an d'Schläger direkt zoumaache léisst, bis d'Eenheetsgeschwindegkeet op d'Nenngeschwindegkeet fällt. Dofir ginn d'Schläger beim tatsächleche Lastofleeë generell ëm e bestëmmte Wénkel opgemaach. Dës Ëffnung gëtt duerch den Lastofleeëstest vum aktuellen Kraaftwierk erreecht. Doduerch kann séchergestallt ginn, datt wann d'Eenheet d'Laascht ofleet, net nëmmen d'Geschwindegkeetssteigerung kleng ass, mä datt d'Eenheet och relativ stabil ass.
4 Conclusioun
Am Hibléck op den aktuellen techneschen Zoustand vun der Industrie vun den hydrauleschen Turbinen, bezitt sech dëse Bericht op déi nei Informatiounen am Beräich vun der Geschwindegkeetskontroll vun hydrauleschen Turbinen am In- an Ausland, an applizéiert d'Technologie vun der programméierbarer Logikregler (PLC) op d'Geschwindegkeetskontroll vum hydrauleschen Turbinengeneratorset. De Programmregler (PLC) ass de Kär vum Duebelreguléierungssystem vun der hydraulescher Turbin mat Axialstroum-Paddeltyp. Déi praktesch Uwendung weist, datt dëst Schema d'Koordinatiounspräzisioun tëscht der Féierungsschieber an der Schieber fir verschidde Waasserhéichtbedingungen däitlech verbessert, an d'Auslastungsquote vun der Waasserenergie verbessert.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 11. Februar 2022
