1 Ievads
Turbīnas regulators ir viena no divām galvenajām hidroelektrostaciju regulēšanas iekārtām. Tā ne tikai regulē ātrumu, bet arī veic dažādu darba apstākļu pārveidošanu un hidroelektrostaciju frekvences, jaudas, fāzes leņķa un citu darbību vadību, kā arī aizsargā ūdensratu. Ģeneratora agregāta uzdevums. Turbīnu regulatori ir izgājuši trīs attīstības posmus: mehāniskie hidrauliskie regulatori, elektrohidrauliskie regulatori un mikrodatoru digitālie hidrauliskie regulatori. Pēdējos gados turbīnu ātruma regulēšanas sistēmās ir ieviesti programmējami kontrolieri, kuriem ir spēcīga traucējumu novēršanas spēja un augsta uzticamība; vienkārša un ērta programmēšana un darbība; modulāra struktūra, laba daudzpusība, elastība un ērta apkope; tai ir spēcīgas vadības funkcijas un braukšanas spējas priekšrocības; tā ir praktiski pārbaudīta.
Šajā rakstā tiek piedāvāts pētījums par PLC hidrauliskās turbīnas divkāršo regulēšanas sistēmu, un programmējams kontrolieris tiek izmantots, lai realizētu virzošās lāpstiņas un lāpstiņas divkāršo regulēšanu, kas uzlabo virzošās lāpstiņas un lāpstiņas koordinācijas precizitāti dažādiem ūdens spiedieniem. Prakse rāda, ka divkāršā vadības sistēma uzlabo ūdens enerģijas izmantošanas līmeni.
2. Turbīnu regulēšanas sistēma
2.1 Turbīnu regulēšanas sistēma
Turbīnas ātruma regulēšanas sistēmas pamatuzdevums ir atbilstoši mainīt turbīnas virzošo lāpstiņu atvērumu, izmantojot regulatoru, mainoties energosistēmas slodzei un novirzoties agregāta rotācijas ātrumam, lai turbīnas rotācijas ātrums tiktu uzturēts noteiktajā diapazonā un ģeneratora agregāts darbotos. Izejas jauda un frekvence atbilst lietotāja prasībām. Turbīnas regulēšanas pamatuzdevumus var iedalīt ātruma regulēšanā, aktīvās jaudas regulēšanā un ūdens līmeņa regulēšanā.
2.2 Turbīnu regulēšanas princips
Hidroģeneratora agregāts ir agregāts, kas izveidots, savienojot hidroturbīnu un ģeneratoru. Hidroģeneratora agregāta rotējošā daļa ir stingrs ķermenis, kas rotē ap fiksētu asi, un tā vienādojumu var aprakstīt ar šādu vienādojumu:
Formulā
—— Iekārtas rotējošās daļas inerces moments (Kg m2)
——Rotācijas leņķiskais ātrums (rad/s)
——Turbīnas griezes moments (N/m), ieskaitot ģeneratora mehāniskos un elektriskos zudumus.
——Ģeneratora pretestības griezes moments, kas attiecas uz ģeneratora statora darbības griezes momentu uz rotora, tā virziens ir pretējs griešanās virzienam un apzīmē ģeneratora aktīvo jaudu, t. i., slodzes lielumu.
Mainoties slodzei, virzošās lāpstiņas atvērums paliek nemainīgs, un iekārtas ātrumu joprojām var stabilizēt noteiktā vērtībā. Tā kā ātrums novirzīsies no nominālās vērtības, ātruma uzturēšanai nepietiek tikai ar pašbalansējošās regulēšanas spēju. Lai pēc slodzes izmaiņām iekārtas ātrums saglabātos sākotnējā nominālajā vērtībā, no 1. attēla var redzēt, ka ir attiecīgi jāmaina virzošās lāpstiņas atvērums. Samazinoties slodzei un mainoties pretestības griezes momentam no 1 līdz 2, virzošās lāpstiņas atvērums samazināsies līdz 1, un iekārtas ātrums saglabāsies. Tādēļ, mainoties slodzei, attiecīgi mainās arī ūdens virzošā mehānisma atvērums, lai hidroģeneratora bloka ātrums tiktu uzturēts iepriekš noteiktā vērtībā vai mainītos saskaņā ar iepriekš noteiktu likumu. Šis process ir hidroģeneratora bloka ātruma regulēšana jeb turbīnas regulēšana.
3. PLC hidrauliskās turbīnas divkāršās regulēšanas sistēma
Turbīnas regulatoram ir jākontrolē ūdens vadotņu lāpstiņu atvērums, lai regulētu plūsmu turbīnas skrejritenī, tādējādi mainot turbīnas dinamisko griezes momentu un kontrolējot turbīnas bloka frekvenci. Tomēr aksiālās plūsmas rotējošās lāpstiņas turbīnas darbības laikā regulatoram ir jāpielāgo ne tikai vadotņu lāpstiņu atvērums, bet arī skrejriteņa lāpstiņu leņķis atbilstoši vadotņu lāpstiņu sekotāja gājienam un ūdens spiediena vērtībai, lai vadotne un lāpstiņa būtu savienotas. Uzturēt sadarbības attiecības starp tām, t. i., koordinācijas attiecības, kas var uzlabot turbīnas efektivitāti, samazināt lāpstiņu kavitāciju un agregāta vibrāciju, kā arī uzlabot turbīnas darbības stabilitāti.
PLC vadības turbīnas lāpstiņu sistēmas aparatūra galvenokārt sastāv no divām daļām, proti, PLC kontrollera un hidrauliskās servo sistēmas. Vispirms aplūkosim PLC kontrollera aparatūras struktūru.
3.1 PLC kontrolieris
PLC kontrolieris galvenokārt sastāv no ievades bloka, PLC pamatbloka un izejas bloka. Ievades bloks sastāv no analogciparu moduļa un digitālās ieejas moduļa, bet izejas bloks sastāv no digitālciparu moduļa un digitālās ieejas moduļa. PLC kontrolieris ir aprīkots ar LED digitālo displeju sistēmas PID parametru, lāpstiņu sekotāja pozīcijas, vadotnes lāpstiņu sekotāja pozīcijas un ūdens spiediena vērtības novērošanai reāllaikā. Ir paredzēts arī analogais voltmetrs, lai uzraudzītu lāpstiņu sekotāja pozīciju mikrodatora kontrollera kļūmes gadījumā.
3.2 Hidrauliskā sekošanas sistēma
Hidrauliskā servo sistēma ir svarīga turbīnas lāpstiņu vadības sistēmas sastāvdaļa. Regulatora izejas signāls tiek hidrauliski pastiprināts, lai kontrolētu lāpstiņu sekotāja kustību, tādējādi regulējot griezējvārpstas lāpstiņu leņķi. Mēs pieņēmām proporcionālā vārsta vadības galvenā spiediena vārsta tipa elektrohidrauliskās vadības sistēmas un tradicionālās mašīnhidrauliskās vadības sistēmas kombināciju, lai izveidotu paralēlu hidraulisko vadības sistēmu no elektrohidrauliskā proporcionālā vārsta un mašīnhidrauliskā vārsta, kā parādīts 2. attēlā. Hidrauliskā sekošanas sistēma turbīnas lāpstiņām.
Hidrauliskā sekošanas sistēma turbīnu lāpstiņām
Kad PLC kontrolieris, elektrohidrauliskais proporcionālais vārsts un pozīcijas sensors darbojas normāli, PLC elektrohidrauliskā proporcionālās vadības metode tiek izmantota, lai regulētu turbīnas lāpstiņu sistēmu, pozīcijas atgriezeniskās saites vērtība un vadības izejas vērtība tiek pārraidītas ar elektriskiem signāliem, un signālus sintezē PLC kontrolieris. , apstrāde un lēmumu pieņemšana, galvenā spiediena sadales vārsta atvēruma regulēšana caur proporcionālo vārstu, lai kontrolētu lāpstiņu sekotāja pozīciju un uzturētu sadarbības attiecības starp virzošo lāpstiņu, ūdens galvu un lāpstiņu. Elektrohidrauliskā proporcionālā vārsta vadītajai turbīnas lāpstiņu sistēmai ir augsta sinerģijas precizitāte, vienkārša sistēmas struktūra, spēcīga izturība pret eļļas piesārņojumu un tā ir ērti savienojama ar PLC kontrolieri, lai izveidotu mikrodatora automātisko vadības sistēmu.
Pateicoties mehāniskā savienojuma mehānisma saglabāšanai, elektrohidrauliskajā proporcionālajā vadības režīmā mehāniskais savienojums darbojas arī sinhroni, lai izsekotu sistēmas darbības stāvokli. Ja PLC elektrohidrauliskā proporcionālā vadības sistēma neizdodas, pārslēgšanas vārsts nekavējoties iedarbojas, un mehāniskais savienojums būtībā var izsekot elektrohidrauliskās proporcionālās vadības sistēmas darbības stāvoklim. Pārslēgšanas laikā sistēmas ietekme ir neliela, un lāpstiņu sistēma var vienmērīgi pārslēgties uz mehāniskās savienojuma vadības režīmu, kas lielā mērā garantē sistēmas darbības uzticamību.
Projektējot hidraulisko ķēdi, mēs pārveidojām hidrauliskā vadības vārsta vārsta korpusu, atbilstošu vārsta korpusa un vārsta uzmavas izmēru, vārsta korpusa un galvenā spiediena vārsta savienojuma izmēru, kā arī mehānisko savienojošo stieņu izmēru starp hidraulisko vārstu un galveno spiediena sadales vārstu ir tāds pats kā oriģinālam. Uzstādīšanas laikā ir jānomaina tikai hidrauliskā vārsta vārsta korpuss, un citas detaļas nav jāmaina. Visas hidrauliskās vadības sistēmas struktūra ir ļoti kompakta. Pamatojoties uz pilnīgu mehāniskā sinerģijas mehānisma saglabāšanu, ir pievienots elektrohidrauliskais proporcionālais vadības mehānisms, lai atvieglotu saskarni ar PLC kontrolieri, lai realizētu digitālo sinerģijas vadību un uzlabotu turbīnas lāpstiņu sistēmas koordinācijas precizitāti. ; Un sistēmas uzstādīšanas un atkļūdošanas process ir ļoti vienkāršs, kas saīsina hidrauliskās turbīnas bloka dīkstāves laiku, atvieglo hidrauliskās turbīnas hidrauliskās vadības sistēmas pārveidošanu un nodrošina labu praktisko vērtību. Faktiskās darbības laikā uz vietas sistēmu augstu novērtē elektrostacijas inženiertehniskais un tehniskais personāls, un tiek uzskatīts, ka to var popularizēt un pielietot daudzu hidroelektrostaciju regulatora hidrauliskajā servo sistēmā.
3.3 Sistēmas programmatūras struktūra un ieviešanas metode
PLC vadītajā turbīnas lāpstiņu sistēmā digitālās sinerģijas metode tiek izmantota, lai realizētu sinerģijas attiecības starp virzošajām lāpstiņām, ūdens spiedienu un lāpstiņu atvērumu. Salīdzinot ar tradicionālo mehānisko sinerģijas metodi, digitālās sinerģijas metodei ir tādas priekšrocības kā vienkārša parametru regulēšana, ērta atkļūdošana un uzturēšana, kā arī augsta asociācijas precizitāte. Lāpstiņu vadības sistēmas programmatūras struktūra galvenokārt sastāv no sistēmas regulēšanas funkciju programmas, vadības algoritma programmas un diagnostikas programmas. Tālāk mēs attiecīgi aplūkojam iepriekš minēto trīs programmas daļu realizācijas metodes. Regulēšanas funkciju programma galvenokārt ietver sinerģijas apakšprogrammu, lāpstiņas iedarbināšanas apakšprogrammu, lāpstiņas apturēšanas apakšprogrammu un lāpstiņas slodzes samazināšanas apakšprogrammu. Kad sistēma darbojas, tā vispirms identificē un novērtē pašreizējo darbības stāvokli, pēc tam iedarbina programmatūras slēdzi, izpilda atbilstošo regulēšanas funkcijas apakšprogrammu un aprēķina lāpstiņas sekotāja pozīcijas vērtību.
(1) Asociācijas apakšprogramma
Veicot turbīnas bloka modeļa testu, var iegūt izmērītu punktu kopu uz savienojuma virsmas. Tradicionālā mehāniskā savienojuma izciļņa tiek izgatavota, pamatojoties uz šiem izmērītajiem punktiem, un digitālā savienojuma metode arī izmanto šos izmērītos punktus, lai uzzīmētu savienojuma līkņu kopu. Izvēloties zināmos punktus uz asociācijas līknes kā mezglus un izmantojot binārās funkcijas gabaliski lineāras interpolācijas metodi, var iegūt nemezglu funkciju vērtības uz šīs asociācijas līnijas.
(2) Lāpstiņas iedarbināšanas apakšprogramma
Palaišanas likuma izpētes mērķis ir saīsināt iekārtas palaišanas laiku, samazināt vilces gultņa slodzi un radīt ģeneratora blokam tīkla pieslēguma apstākļus.
(3) Lāpstiņas apturēšanas apakšprogramma
Lāpstiņu aizvēršanas noteikumi ir šādi: kad kontrolieris saņem izslēgšanas komandu, lāpstiņas un virzošās lāpstiņas tiek aizvērtas vienlaicīgi atbilstoši sadarbības attiecībām, lai nodrošinātu ierīces stabilitāti: kad virzošās lāpstiņas atvērums ir mazāks par tukšgaitas atvērumu, lāpstiņas atpaliek. Kad virzošā lāpstiņa tiek lēni aizvērta, sadarbības attiecības starp lāpstiņu un virzošo lāpstiņu vairs netiek saglabātas; kad ierīces ātrums nokrītas zem 80% no nominālā ātruma, lāpstiņa tiek atkal atvērta sākuma leņķī Φ0, gatava nākamajai iedarbināšanai. Sagatavošanās.
(4) Asmens slodzes noraidīšanas apakšprogramma
Slodzes atslēgšana nozīmē, ka iekārta ar slodzi pēkšņi atvienojas no elektrotīkla, sliktā stāvoklī apgrūtinot iekārtas un ūdens novadīšanas sistēmas darbību, kas ir tieši saistīts ar elektrostacijas un iekārtas drošību. Kad slodze tiek atvienota, regulators darbojas kā aizsargierīce, kas nekavējoties aizver vadotnes un lāpstiņas, līdz iekārtas ātrums samazinās līdz nominālajam ātrumam. Tāpēc faktiskās slodzes atvienošanas laikā lāpstiņas parasti tiek atvērtas noteiktā leņķī. Šo atvērumu iegūst, veicot faktiskās elektrostacijas slodzes atvienošanas testu. Tas var nodrošināt, ka, iekārtai atvienojot slodzi, ne tikai ātruma pieaugums ir neliels, bet arī iekārta ir relatīvi stabila.
4 Secinājums
Ņemot vērā pašreizējo tehnisko stāvokli manas valsts hidraulisko turbīnu regulatoru nozarē, šajā rakstā ir atsauce uz jaunāko informāciju hidraulisko turbīnu ātruma regulēšanas jomā gan mājās, gan ārzemēs, un tiek pielietota programmējamā loģiskā kontrollera (PLC) tehnoloģija hidraulisko turbīnu ģeneratora agregāta ātruma kontrolei. Programmatūras kontrolieris (PLC) ir aksiālās plūsmas lāpstiņas tipa hidrauliskās turbīnas divkāršās regulēšanas sistēmas kodols. Praktiskais pielietojums parāda, ka shēma ievērojami uzlabo koordinācijas precizitāti starp virzošo lāpstiņu un lāpstiņu dažādos ūdens spiediena apstākļos un uzlabo ūdens enerģijas izmantošanas līmeni.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 11. februāris
