1 Pengenalan
Gabenor turbin merupakan salah satu daripada dua peralatan pengawalseliaan utama untuk unit hidroelektrik. Ia bukan sahaja memainkan peranan sebagai pengawalseliaan kelajuan, tetapi juga menjalankan pelbagai penukaran keadaan kerja dan frekuensi, kuasa, sudut fasa dan kawalan lain bagi unit penjana hidroelektrik dan melindungi roda air. Tugas set penjana. Gabenor turbin telah melalui tiga peringkat pembangunan: gabenor hidraulik mekanikal, gabenor elektro-hidraulik dan gabenor hidraulik digital mikrokomputer. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pengawal boleh atur cara telah diperkenalkan ke dalam sistem kawalan kelajuan turbin, yang mempunyai keupayaan anti-gangguan yang kuat dan kebolehpercayaan yang tinggi; pengaturcaraan dan operasi yang mudah dan senang; struktur modular, fleksibiliti yang baik, fleksibiliti dan penyelenggaraan yang mudah; Ia mempunyai kelebihan fungsi kawalan dan keupayaan pemanduan yang kuat; ia telah disahkan secara praktikal.
Dalam kertas kerja ini, kajian mengenai sistem pelarasan dwi turbin hidraulik PLC dicadangkan, dan pengawal boleh atur cara digunakan untuk merealisasikan pelarasan dwi ram panduan dan dayung, yang meningkatkan ketepatan koordinasi ram panduan dan ram untuk kepala air yang berbeza. Amalan menunjukkan bahawa sistem kawalan dwi meningkatkan kadar penggunaan tenaga air.
2. Sistem pengawalaturan turbin
2.1 Sistem pengawalaturan turbin
Tugas asas sistem kawalan kelajuan turbin adalah untuk menukar bukaan bilah panduan turbin dengan sewajarnya melalui gabenor apabila beban sistem kuasa berubah dan kelajuan putaran unit menyimpang, supaya kelajuan putaran turbin dikekalkan dalam julat yang ditentukan, supaya unit penjana beroperasi. Kuasa output dan frekuensi memenuhi keperluan pengguna. Tugas asas pengawalaturan turbin boleh dibahagikan kepada pengawalaturan kelajuan, pengawalaturan kuasa aktif dan pengawalaturan paras air.
2.2 Prinsip pengawalaturan turbin
Unit penjana hidro ialah unit yang dibentuk dengan menyambungkan hidroturbin dan penjana. Bahagian berputar set penjana hidro ialah jasad tegar yang berputar di sekitar paksi tetap, dan persamaannya boleh diterangkan dengan persamaan berikut:
Dalam formula
——Momen inersia bahagian unit yang berputar (Kg m2)
——Halaju sudut putaran (rad/s)
——Tork turbin (N/m), termasuk kehilangan mekanikal dan elektrik penjana.
——Tork rintangan penjana, yang merujuk kepada tork bertindak stator penjana pada rotor, arahnya bertentangan dengan arah putaran, dan mewakili output kuasa aktif penjana, iaitu saiz beban.
Apabila beban berubah, bukaan bilah panduan kekal tidak berubah, dan kelajuan unit masih boleh distabilkan pada nilai tertentu. Oleh kerana kelajuan akan menyimpang daripada nilai undian, tidak cukup untuk bergantung pada keupayaan pelarasan pengimbangan kendiri untuk mengekalkan kelajuan. Untuk mengekalkan kelajuan unit pada nilai undian asal selepas beban berubah, dapat dilihat dari Rajah 1 bahawa perlu menukar bukaan bilah panduan dengan sewajarnya. Apabila beban berkurangan, apabila tork rintangan berubah dari 1 ke 2, bukaan bilah panduan akan dikurangkan kepada 1, dan kelajuan unit akan dikekalkan. Oleh itu, dengan perubahan beban, bukaan mekanisme panduan air juga berubah, supaya kelajuan unit penjana hidro dikekalkan pada nilai yang telah ditentukan, atau berubah mengikut hukum yang telah ditentukan. Proses ini adalah pelarasan kelajuan unit penjana hidro, atau pengawalaturan turbin.
3. Sistem pelarasan dwi turbin hidraulik PLC
Gabenor turbin hendaklah mengawal pembukaan bilah panduan air untuk melaraskan aliran ke dalam pelari turbin, sekali gus mengubah tork dinamik turbin dan mengawal frekuensi unit turbin. Walau bagaimanapun, semasa operasi turbin dayung putar aliran paksi, gabenor bukan sahaja perlu melaraskan pembukaan bilah panduan, tetapi juga melaraskan sudut bilah pelari mengikut lejang dan nilai turus air pengikut bilah panduan, supaya bilah panduan dan bilah disambungkan. Mengekalkan hubungan kerjasama antara mereka, iaitu hubungan penyelarasan, yang boleh meningkatkan kecekapan turbin, mengurangkan peronggaan bilah dan getaran unit, dan meningkatkan kestabilan operasi turbin.
Perkakasan sistem bilah turbin kawalan PLC terutamanya terdiri daripada dua bahagian, iaitu pengawal PLC dan sistem servo hidraulik. Pertama, mari kita bincangkan struktur perkakasan pengawal PLC.
3.1 Pengawal PLC
Pengawal PLC terutamanya terdiri daripada unit input, unit asas PLC dan unit output. Unit input terdiri daripada modul A/D dan modul input digital, dan unit output terdiri daripada modul D/A dan modul input digital. Pengawal PLC dilengkapi dengan paparan digital LED untuk pemerhatian masa nyata parameter PID sistem, kedudukan pengikut ram, kedudukan pengikut ram panduan dan nilai turus air. Voltmeter analog juga disediakan untuk memantau kedudukan pengikut ram sekiranya berlaku kegagalan pengawal mikrokomputer.
3.2 Sistem susulan hidraulik
Sistem servo hidraulik merupakan bahagian penting dalam sistem kawalan ram turbin. Isyarat output pengawal dikuatkan secara hidraulik untuk mengawal pergerakan pengikut ram, sekali gus melaraskan sudut bilah pelari. Kami menggunakan gabungan sistem kawalan elektro-hidraulik jenis injap tekanan utama kawalan injap berkadar dan sistem kawalan mesin-hidraulik tradisional untuk membentuk sistem kawalan hidraulik selari injap berkadar elektro-hidraulik dan injap mesin-hidraulik seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2. Sistem susulan hidraulik untuk bilah turbin.
Sistem susulan hidraulik untuk bilah turbin
Apabila pengawal PLC, injap berkadar elektro-hidraulik dan sensor kedudukan semuanya normal, kaedah kawalan berkadar elektro-hidraulik PLC digunakan untuk melaraskan sistem bilah turbin, nilai maklum balas kedudukan dan nilai output kawalan dihantar melalui isyarat elektrik, dan isyarat disintesis oleh pengawal PLC. , pemprosesan dan pembuatan keputusan, melaraskan pembukaan injap injap agihan tekanan utama melalui injap berkadar untuk mengawal kedudukan pengikut bilah, dan mengekalkan hubungan kerjasama antara bilah panduan, kepala air dan bilah. Sistem bilah turbin yang dikawal oleh injap berkadar elektro-hidraulik mempunyai ketepatan sinergi yang tinggi, struktur sistem yang mudah, rintangan pencemaran minyak yang kuat, dan mudah untuk berinteraksi dengan pengawal PLC untuk membentuk sistem kawalan automatik mikrokomputer.
Disebabkan pengekalan mekanisme penghubung mekanikal, dalam mod kawalan berkadar elektro-hidraulik, mekanisme penghubung mekanikal juga berfungsi secara serentak untuk menjejaki status operasi sistem. Jika sistem kawalan berkadar elektro-hidraulik PLC gagal, injap pensuisan akan bertindak serta-merta, dan mekanisme penghubung mekanikal pada dasarnya boleh menjejaki keadaan operasi sistem kawalan berkadar elektro-hidraulik. Apabila pensuisan, impak sistem adalah kecil, dan sistem bilah boleh beralih dengan lancar ke mod kawalan perkaitan mekanikal yang sangat menjamin kebolehpercayaan operasi sistem.
Apabila kami mereka bentuk litar hidraulik, kami mereka bentuk semula badan injap kawalan hidraulik, saiz badan injap dan sarung injap yang sepadan, saiz sambungan badan injap dan injap tekanan utama, dan saiz rod penyambung mekanikal antara injap hidraulik dan injap agihan tekanan utama adalah sama dengan yang asal. Hanya badan injap injap hidraulik yang perlu diganti semasa pemasangan, dan tiada bahagian lain yang perlu diubah. Struktur keseluruhan sistem kawalan hidraulik sangat padat. Berdasarkan pengekalan sepenuhnya mekanisme sinergi mekanikal, mekanisme kawalan berkadar elektro-hidraulik ditambah untuk memudahkan antara muka dengan pengawal PLC bagi merealisasikan kawalan sinergi digital dan meningkatkan ketepatan koordinasi sistem bilah turbin. ; Dan proses pemasangan dan penyahpepijatan sistem adalah sangat mudah, yang memendekkan masa henti unit turbin hidraulik, memudahkan transformasi sistem kawalan hidraulik turbin hidraulik, dan mempunyai nilai praktikal yang baik. Semasa operasi sebenar di tapak, sistem ini dinilai tinggi oleh kakitangan kejuruteraan dan teknikal stesen janakuasa, dan dipercayai bahawa ia boleh dipopularkan dan digunakan dalam sistem servo hidraulik gabenor banyak stesen janakuasa hidro.
3.3 Struktur perisian sistem dan kaedah pelaksanaan
Dalam sistem bilah turbin terkawal PLC, kaedah sinergi digital digunakan untuk merealisasikan hubungan sinergi antara bilah panduan, kepala air dan pembukaan bilah. Berbanding dengan kaedah sinergi mekanikal tradisional, kaedah sinergi digital mempunyai kelebihan pemangkasan parameter yang mudah, ia mempunyai kelebihan penyahpepijatan dan penyelenggaraan yang mudah, dan ketepatan perkaitan yang tinggi. Struktur perisian sistem kawalan bilah terutamanya terdiri daripada program fungsi pelarasan sistem, program algoritma kawalan dan program diagnosis. Di bawah ini kita membincangkan kaedah realisasi bagi tiga bahagian program di atas masing-masing. Program fungsi pelarasan terutamanya merangkumi subrutin sinergi, subrutin memulakan bilah, subrutin menghentikan bilah dan subrutin penumpahan beban bilah. Apabila sistem berfungsi, ia mula-mula mengenal pasti dan menilai keadaan operasi semasa, kemudian memulakan suis perisian, melaksanakan subrutin fungsi pelarasan yang sepadan, dan mengira kedudukan yang diberikan nilai pengikut bilah.
(1) Subrutin persatuan
Melalui ujian model unit turbin, satu kelompok titik terukur pada permukaan sambungan boleh diperolehi. Kam sambungan mekanikal tradisional dibuat berdasarkan titik terukur ini, dan kaedah sambungan digital juga menggunakan titik terukur ini untuk melukis satu set lengkung sambungan. Memilih titik yang diketahui pada lengkung perkaitan sebagai nod, dan menerima pakai kaedah interpolasi linear sepotong fungsi binari, nilai fungsi bukan nod pada garis perkaitan ini boleh diperolehi.
(2) Subrutin permulaan bilah
Tujuan mengkaji hukum permulaan adalah untuk memendekkan masa permulaan unit, mengurangkan beban galas tujahan, dan mewujudkan keadaan bersambung grid untuk unit penjana.
(3) Subrutin hentian bilah
Peraturan penutupan bilah adalah seperti berikut: apabila pengawal menerima arahan penutupan, bilah dan bilah panduan ditutup pada masa yang sama mengikut hubungan kerjasama untuk memastikan kestabilan unit: apabila bukaan bilah panduan kurang daripada bukaan tanpa beban, bilah akan ketinggalan. Apabila bilah panduan ditutup perlahan-lahan, hubungan kerjasama antara bilah dan bilah panduan tidak lagi dikekalkan; apabila kelajuan unit jatuh di bawah 80% daripada kelajuan undian, bilah dibuka semula kepada sudut permulaan Φ0, bersedia untuk permulaan seterusnya. Sediakan.
(4) Subrutin penolakan beban bilah
Penolakan beban bermaksud unit yang mempunyai beban tiba-tiba terputus sambungan daripada grid kuasa, menjadikan unit dan sistem lencongan air dalam keadaan operasi yang teruk, yang secara langsung berkaitan dengan keselamatan loji janakuasa dan unit tersebut. Apabila beban ditumpahkan, gabenor bersamaan dengan peranti perlindungan, yang menjadikan bilah panduan dan bilah tertutup serta-merta sehingga kelajuan unit jatuh ke sekitar kelajuan undian. Oleh itu, dalam penumpahan beban sebenar, bilah biasanya dibuka pada sudut tertentu. Pembukaan ini diperoleh melalui ujian penumpahan beban stesen janakuasa sebenar. Ia boleh memastikan bahawa apabila unit menumpahkan beban, bukan sahaja peningkatan kelajuan adalah kecil, tetapi juga unit yang agak stabil.
4 Kesimpulan
Memandangkan status teknikal semasa industri gabenor turbin hidraulik negara saya, kertas kerja ini merujuk kepada maklumat baharu dalam bidang kawalan kelajuan turbin hidraulik di dalam dan luar negara, dan mengaplikasikan teknologi pengawal logik boleh atur cara (PLC) kepada kawalan kelajuan set penjana turbin hidraulik. Pengawal program (PLC) ialah teras sistem pengawalan dwi-turbin hidraulik jenis dayung aliran paksi. Aplikasi praktikal menunjukkan bahawa skema ini meningkatkan ketepatan koordinasi antara bilah panduan dan bilah untuk keadaan kepala air yang berbeza, dan meningkatkan kadar penggunaan tenaga air.
Masa siaran: 11 Feb-2022
