1 Вовед
Турбинскиот регулатор е една од двете главни регулациски опреми за хидроелектрични единици. Тој не само што игра улога на регулација на брзината, туку презема и конверзија на фреквенцијата, моќноста, фазниот агол и друга контрола на хидроелектричните генератори во различни услови на работа и го заштитува водоводното тркало. Задачата на генераторот. Турбинските регулатори поминале низ три фази на развој: механички хидраулични регулатори, електрохидраулични регулатори и микрокомпјутерски дигитални хидраулични регулатори. Во последниве години, во системите за контрола на брзината на турбините се воведени програмабилни контролери, кои имаат силна способност против пречки и висока сигурност; едноставно и практично програмирање и работа; модуларна структура, добра разновидност, флексибилност и практично одржување; Има предности на силна контролна функција и способност за возење; практично е потврден.
Во овој труд се предлага истражување на PLC хидрауличниот систем за двојно прилагодување на турбината, а програмабилниот контролер се користи за да се реализира двојното прилагодување на водечката крилка и лопатката, што ја подобрува точноста на координацијата на водечката крилка и крилото за различни водни врнежи. Праксата покажува дека системот за двојно управување ја подобрува стапката на искористување на водната енергија.
2. Систем за регулирање на турбината
2.1 Систем за регулирање на турбината
Основната задача на системот за контрола на брзината на турбината е да го менува отворот на водечките лопатки на турбината соодветно преку регулаторот кога оптоварувањето на енергетскиот систем се менува и брзината на ротација на единицата отстапува, така што брзината на ротација на турбината се одржува во рамките на наведениот опсег, со цел да се овозможи работа на генераторската единица. Излезната моќност и фреквенцијата ги задоволуваат барањата на корисниците. Основните задачи на регулацијата на турбината можат да се поделат на регулација на брзината, регулација на активната моќност и регулација на нивото на водата.
2.2 Принципот на регулација на турбината
Хидрогенераторска единица е единица формирана со поврзување на хидротурбина и генератор. Ротирачкиот дел од хидрогенераторот е круто тело кое ротира околу фиксна оска, а нејзината равенка може да се опише со следната равенка:
Во формулата
——Моментот на инерција на ротирачкиот дел од единицата (кг м2)
——Аголна брзина на ротација (rad/s)
——Вртен момент на турбината (N/m), вклучувајќи ги механичките и електричните загуби на генераторот.
——Вртежен момент на отпор на генераторот, кој се однесува на дејствувачкиот вртежен момент на статорот на генераторот на роторот, чија насока е спротивна на насоката на ротација и ја претставува излезната активна моќност на генераторот, односно големината на оптоварувањето.
Кога оптоварувањето се менува, отворањето на водилката останува непроменето, а брзината на единицата сè уште може да се стабилизира на одредена вредност. Бидејќи брзината ќе отстапува од номиналната вредност, не е доволно да се потпирате на можноста за самобалансирање за да ја одржите брзината. За да се одржи брзината на единицата на оригиналната номинална вредност по промената на оптоварувањето, од Слика 1 може да се види дека е потребно соодветно да се промени отворот на водилката. Кога оптоварувањето се намалува, кога вртежниот момент на отпор се менува од 1 на 2, отворањето на водилката ќе се намали на 1, а брзината на единицата ќе се одржи. Затоа, со промената на оптоварувањето, отворањето на механизмот за водење на водата соодветно се менува, така што брзината на хидрогенераторската единица се одржува на претходно одредена вредност или се менува според претходно одреден закон. Овој процес е прилагодување на брзината на хидрогенераторската единица, или регулирање на турбината.
3. PLC систем за двојно прилагодување на хидраулична турбина
Регулаторот на турбината е за контрола на отворањето на водните лопатки за да се прилагоди протокот во роторот на турбината, со што се менува динамичкиот вртежен момент на турбината и се контролира фреквенцијата на турбинската единица. Меѓутоа, за време на работата на ротациониот лопаткарски турбински систем со аксијален проток, регулаторот не само што треба да го прилагоди отворањето на водните лопатки, туку и да го прилагоди аголот на лопатките на роторот според ударот и вредноста на притисокот на водата на следбеникот на водната лопатка, така што водната лопатка и лопатката се поврзани. Одржува соработка меѓу нив, односно координација, што може да ја подобри ефикасноста на турбината, да ја намали кавитацијата и вибрациите на лопатките на единицата и да ја зголеми стабилноста на работата на турбината.
Хардверот на PLC контролниот систем за турбински крилца е главно составен од два дела, имено PLC контролер и хидрауличен серво систем. Прво, да ја разгледаме хардверската структура на PLC контролерот.
3.1 PLC контролер
PLC контролерот е главно составен од влезна единица, основна PLC единица и излезна единица. Влезната единица е составена од A/D модул и дигитален влезен модул, а излезната единица е составена од D/A модул и дигитален влезен модул. PLC контролерот е опремен со LED дигитален дисплеј за следење во реално време на системските PID параметри, положбата на следбеникот на крилото, положбата на следбеникот на водилката и вредноста на притисокот на водата. Исто така, е обезбеден аналоген волтметар за следење на положбата на следбеникот на крилото во случај на дефект на микрокомпјутерскиот контролер.
3.2 Систем за следење на хидрауликата
Хидрауличниот серво систем е важен дел од системот за контрола на лопатките на турбината. Излезниот сигнал на контролерот се хидраулички засилува за да се контролира движењето на следбеникот на лопатката, со што се прилагодува аголот на лопатките на роторот. Ја усвоивме комбинацијата од електро-хидрауличен систем за контрола од типот на главен вентил за притисок со пропорционална контрола на вентилот и традиционален машинско-хидрауличен систем за контрола за да формираме паралелен хидрауличен систем за контрола на електро-хидрауличен пропорционален вентил и машинско-хидрауличен вентил, како што е прикажано на Слика 2. Хидрауличен систем за следење на лопатките на турбината.
Систем за хидраулично следење на лопатките на турбината
Кога PLC контролерот, електро-хидрауличниот пропорционален вентил и позицискиот сензор се нормални, PLC електро-хидрауличниот метод на пропорционална контрола се користи за прилагодување на системот на турбинските крила, вредноста на повратната вредност на позицијата и контролната излезна вредност се пренесуваат преку електрични сигнали, а сигналите се синтетизираат од PLC контролерот. , обработка и донесување одлуки, прилагодување на отворањето на вентилот на главниот вентил за дистрибуција на притисок преку пропорционалниот вентил за контрола на положбата на следбеникот на крилото и одржување на соработката помеѓу водечката крила, притисокот на водата и крилото. Системот на турбински крила контролиран од електро-хидрауличниот пропорционален вентил има висока синергиска прецизност, едноставна системска структура, силна отпорност на загадување со масло и е лесен за поврзување со PLC контролерот за да се формира микрокомпјутерски систем за автоматска контрола.
Поради задржувањето на механизмот за механичко поврзување, во режимот на електрохидраулична пропорционална контрола, механизмот за механичко поврзување работи синхроно за да го следи работниот статус на системот. Доколку PLC електрохидрауличниот пропорционален систем за контрола откаже, прекинувачкиот вентил ќе дејствува веднаш, а механизмот за механичко поврзување во основа може да ја следи работната состојба на електрохидрауличниот пропорционален систем за контрола. При префрлување, влијанието на системот е мало, а системот на крила може непречено да премине во режимот на механичко поврзување. Режимот на механичко поврзување во голема мера ја гарантира сигурноста на работењето на системот.
Кога го дизајниравме хидрауличниот круг, го редизајниравме телото на вентилот на хидрауличниот контролен вентил, соодветната големина на телото на вентилот и ракавот на вентилот, големината на спојката на телото на вентилот и главниот вентил за притисок, како и механичката големина на поврзувачката прачка помеѓу хидрауличниот вентил и главниот вентил за дистрибуција на притисок е иста како и оригиналната. Само телото на вентилот на хидрауличниот вентил треба да се замени за време на инсталацијата и нема потреба од менување на други делови. Структурата на целиот хидрауличен контролен систем е многу компактна. Врз основа на целосно задржување на механичкиот механизам за синергија, додаден е електрохидрауличен пропорционален контролен механизам за да се олесни интерфејсот со PLC контролерот за да се реализира дигитална синергиска контрола и да се подобри точноста на координацијата на системот на турбинските крила. ; И процесот на инсталација и дебагирање на системот е многу лесен, што го скратува времето на застој на хидрауличната турбинска единица, го олеснува трансформацијата на хидрауличниот контролен систем на хидрауличната турбина и има добра практична вредност. За време на самото работење на лице место, системот е високо оценет од страна на инженерскиот и техничкиот персонал на електраната, и се верува дека може да се популаризира и примени во хидрауличниот серво систем на регулаторот на многу хидроцентрали.
3.3 Структура на системскиот софтвер и метод на имплементација
Во системот на турбински крилца контролиран од PLC, методот на дигитална синергија се користи за да се реализира синергискиот однос помеѓу водечките крилца, притисокот на водата и отворањето на крилцата. Во споредба со традиционалниот механички метод на синергија, методот на дигитална синергија има предности на лесно намалување на параметрите, има предности на практично дебагирање и одржување, како и висока прецизност на поврзување. Софтверската структура на системот за контрола на крилцата е главно составена од програмата за функција за прилагодување на системот, програмата за алгоритам за контрола и програмата за дијагностицирање. Подолу ги разгледуваме методите за реализација на горенаведените три дела од програмата, соодветно. Програмата за функција за прилагодување главно вклучува потпрограма за синергија, потпрограма за стартување на крилото, потпрограма за запирање на крилото и потпрограма за намалување на оптоварувањето на крилото. Кога системот работи, прво ја идентификува и проценува моменталната работна состојба, потоа го стартува софтверскиот прекинувач, ја извршува соодветната потпрограма за функција за прилагодување и ја пресметува позицијата по дадена вредност на следбеникот на крилото.
(1) Подпрограма за асоцијација
Преку моделното тестирање на турбинската единица, може да се добие серија од измерени точки на површината на спојот. Традиционалната механичка спојна брегаста оска е направена врз основа на овие измерени точки, а методот на дигитален спој, исто така, ги користи овие измерени точки за да нацрта збир на криви на спојот. Со избирање на познатите точки на асоцијативната крива како јазли и усвојување на методот на парно линеарна интерполација на бинарната функција, може да се добие вредноста на функцијата на не-јазлите на оваа линија на асоцијацијата.
(2) Подпрограма за стартување на крилата
Целта на проучувањето на законот за стартување е да се скрати времето на стартување на единицата, да се намали оптоварувањето на потисното лежиште и да се создадат услови за поврзување на генераторската единица со мрежата.
(3) Подпрограма за запирање на крилото
Правилата за затворање на крилата се следниве: кога контролерот ќе ја прими командата за исклучување, крилата и водилките се затвораат истовремено според соработничкиот однос за да се обезбеди стабилност на единицата: кога отворот на водилката е помал од отворот без оптоварување, крилата заостануваат. Кога водилката полека се затвора, соработничкиот однос помеѓу крилото и водилката повеќе не се одржува; кога брзината на единицата ќе падне под 80% од номиналната брзина, крилото се отвора повторно до почетниот агол Φ0, подготвено за следното стартување. Подготовка.
(4) Подпрограма за отфрлање на оптоварувањето на сечилото
Отфрлање на оптоварувањето значи дека единицата со оптоварување одеднаш е исклучена од електричната мрежа, со што единицата и системот за пренасочување на водата се во лоша работна состојба, што е директно поврзано со безбедноста на електраната и единицата. Кога оптоварувањето се намалува, регулаторот е еквивалентен на заштитен уред, кој ги затвора водилките и лопатките веднаш додека брзината на единицата не падне во близина на номиналната брзина. Затоа, при вистинското намалување на оптоварувањето, лопатките генерално се отвораат под одреден агол. Ова отворање се добива преку тест за намалување на оптоварувањето на вистинската електрана. Може да се осигура дека кога единицата се намалува со оптоварување, не само што зголемувањето на брзината е мало, туку и единицата е релативно стабилна.
4 Заклучок
Со оглед на моменталната техничка состојба на индустријата за хидраулични турбински регулатори во мојата земја, овој труд се однесува на новите информации во областа на контролата на брзината на хидрауличните турбини во земјата и во странство, и ја применува технологијата на програмабилен логички контролер (PLC) за контрола на брзината на генераторот на хидрауличната турбина. Програмскиот контролер (PLC) е јадрото на системот за двојно регулирање на хидрауличната турбина со аксијален проток со лопатка. Практичната примена покажува дека шемата значително ја подобрува прецизноста на координацијата помеѓу водечката крилна плоча и крилната плоча за различни услови на притисок на водата и ја подобрува стапката на искористување на водната енергија.
Време на објавување: 11 февруари 2022 година
