1 Innledning
Turbinregulatoren er et av de to viktigste reguleringsutstyrene for vannkraftverk. Den spiller ikke bare rollen som hastighetsregulering, men utfører også ulike arbeidsforholdskonvertering og frekvens, effekt, fasevinkel og annen styring av vannkraftverk og beskytter vannhjulet. Generatorsettets oppgave. Turbinregulatorer har gått gjennom tre utviklingsstadier: mekaniske hydrauliske regulatorer, elektrohydrauliske regulatorer og digitale hydrauliske regulatorer med mikrodatamaskiner. I de senere år har programmerbare kontrollere blitt introdusert i turbinhastighetskontrollsystemer, som har sterk anti-interferensevne og høy pålitelighet; enkel og praktisk programmering og drift; modulær struktur, god allsidighet, fleksibilitet og praktisk vedlikehold; Den har fordelene med sterk kontrollfunksjon og kjøreevne; den er praktisk verifisert.
I denne artikkelen foreslås forskning på PLS hydrauliske turbiners doble justeringssystem, og den programmerbare kontrolleren brukes til å realisere dobbel justering av ledeskovlen og padlen, noe som forbedrer koordinasjonsnøyaktigheten til ledeskovlen og skovlen for forskjellige vannsøyler. Praksis viser at det doble kontrollsystemet forbedrer utnyttelsesgraden av vannenergi.
2. Turbinreguleringssystem
2.1 Turbinreguleringssystem
Den grunnleggende oppgaven til turbinens hastighetskontrollsystem er å endre åpningen av turbinens ledevinger tilsvarende gjennom regulatoren når belastningen på kraftsystemet endres og enhetens rotasjonshastighet avviker, slik at turbinens rotasjonshastighet holdes innenfor det angitte området, slik at generatorenheten fungerer. Utgangseffekt og frekvens oppfyller brukerkrav. De grunnleggende oppgavene for turbinregulering kan deles inn i hastighetsregulering, regulering av aktiv effekt og regulering av vannstand.
2.2 Prinsippet for turbinregulering
En hydrogeneratorenhet er en enhet som dannes ved å koble sammen en hydroturbin og en generator. Den roterende delen av hydrogeneratorsettet er et stivt legeme som roterer rundt en fast akse, og ligningen kan beskrives med følgende ligning:
I formelen
—— Treghetsmomentet til den roterende delen av enheten (kg m2)
—— Rotasjonsvinkelhastighet (rad/s)
—— Turbinmoment (N/m), inkludert mekaniske og elektriske tap fra generatoren.
—— Generatormotstandsmoment, som refererer til generatorstatorens virkemoment på rotoren, er motsatt av rotasjonsretningen og representerer generatorens aktive effekt, det vil si lastens størrelse.
Når lasten endres, forblir åpningen til styrevingen uendret, og enhetens hastighet kan fortsatt stabiliseres på en viss verdi. Fordi hastigheten vil avvike fra den nominelle verdien, er det ikke nok å stole på den selvbalanserende justeringsevnen for å opprettholde hastigheten. For å holde enhetens hastighet på den opprinnelige nominelle verdien etter at lasten endres, kan det sees fra figur 1 at det er nødvendig å endre styrevingens åpning tilsvarende. Når lasten avtar, når motstandsmomentet endres fra 1 til 2, vil åpningen til styrevingen reduseres til 1, og enhetens hastighet vil opprettholdes. Derfor, med endringen av lasten, endres åpningen til vannføringsmekanismen tilsvarende, slik at hastigheten til hydrogeneratorenheten opprettholdes på en forhåndsbestemt verdi, eller endres i henhold til en forhåndsbestemt lov. Denne prosessen er hastighetsjusteringen av hydrogeneratorenheten, eller turbinregulering.
3. PLC hydraulisk turbin dobbeltjusteringssystem
Turbinregulatoren skal kontrollere åpningen av vannledeskovlene for å justere strømmen inn i turbinens løpehjul, og dermed endre turbinens dynamiske dreiemoment og kontrollere turbinenhetens frekvens. Under drift av den aksialstrøms roterende padleturbinen bør imidlertid regulatoren ikke bare justere åpningen av ledeskovlene, men også justere vinkelen på løpehjulsbladene i henhold til slaglengden og vannhodeverdien til ledeskovlefølgeren, slik at ledeskovlen og skovlen er koblet sammen. Opprettholde et samarbeidsforhold mellom dem, det vil si et koordineringsforhold, som kan forbedre turbinens effektivitet, redusere bladkavitasjon og vibrasjon i enheten, og forbedre stabiliteten i turbinens drift.
Maskinvaren til PLS-styringssystemet for turbinvinger består hovedsakelig av to deler, nemlig PLS-kontrolleren og det hydrauliske servosystemet. La oss først diskutere maskinvarestrukturen til PLS-kontrolleren.
3.1 PLS-kontroller
PLS-kontrolleren består hovedsakelig av en inngangsenhet, en PLS-basisenhet og en utgangsenhet. Inngangsenheten består av en A/D-modul og en digital inngangsmodul, og utgangsenheten består av en D/A-modul og en digital inngangsmodul. PLS-kontrolleren er utstyrt med et digitalt LED-display for sanntidsovervåking av systemets PID-parametere, vingefølgerens posisjon, ledevingefølgerens posisjon og vanntrykksverdi. Et analogt voltmeter er også tilgjengelig for å overvåke vingefølgerens posisjon i tilfelle en feil i mikrodatamaskinkontrolleren.
3.2 Hydraulisk oppfølgingssystem
Det hydrauliske servosystemet er en viktig del av turbinens vingestyringssystem. Utgangssignalet fra kontrolleren forsterkes hydraulisk for å kontrollere bevegelsen til vingefølgeren, og dermed justere vinkelen på løpebladene. Vi benyttet en kombinasjon av et elektrohydraulisk kontrollsystem av typen proporsjonalventilstyring av hovedtrykkventil og et tradisjonelt maskinhydraulisk kontrollsystem for å danne et parallelt hydraulisk kontrollsystem med en elektrohydraulisk proporsjonalventil og en maskinhydraulisk ventil, som vist i figur 2. Hydraulisk oppfølgingssystem for turbinblader.
Hydraulisk oppfølgingssystem for turbinblader
Når PLS-kontrolleren, den elektrohydrauliske proporsjonalventilen og posisjonssensoren er normale, brukes PLS elektrohydrauliske proporsjonalkontrollmetode til å justere turbinvingesystemet. Posisjonstilbakemeldingsverdien og kontrollutgangsverdien overføres via elektriske signaler, og signalene syntetiseres av PLS-kontrolleren. For å behandle og ta beslutninger, justeres ventilåpningen til hovedtrykkfordelingsventilen gjennom proporsjonalventilen for å kontrollere posisjonen til vingefølgeren, og opprettholder samarbeidsforholdet mellom føringsvingen, vannhodet og vingen. Turbinvingesystemet som styres av den elektrohydrauliske proporsjonalventilen har høy synergipresisjon, enkel systemstruktur, sterk motstand mot oljeforurensning, og er praktisk å koble til PLS-kontrolleren for å danne et mikrodatamaskinautomatisk kontrollsystem.
På grunn av at den mekaniske koblingsmekanismen opprettholdes, fungerer den mekaniske koblingsmekanismen også synkront i den elektrohydrauliske proporsjonale kontrollmodusen for å spore systemets driftsstatus. Hvis det elektrohydrauliske proporsjonale kontrollsystemet i PLS svikter, vil koblingsventilen reagere umiddelbart, og den mekaniske koblingsmekanismen kan i utgangspunktet spore driftstilstanden til det elektrohydrauliske proporsjonale kontrollsystemet. Ved kobling er systempåvirkningen liten, og lamellsystemet kan smidig gå over til den mekaniske koblingsmodusen. Dette garanterer i stor grad påliteligheten til systemdriften.
Da vi designet den hydrauliske kretsen, redesignet vi ventilhuset til den hydrauliske kontrollventilen, den matchende størrelsen på ventilhuset og ventilhylsen, tilkoblingsstørrelsen på ventilhuset og hovedtrykkventilen, og den mekaniske størrelsen på forbindelsesstangen mellom den hydrauliske ventilen og hovedtrykkfordelingsventilen er den samme som den originale. Bare ventilhuset til den hydrauliske ventilen må byttes ut under installasjonen, og ingen andre deler må endres. Strukturen til hele det hydrauliske kontrollsystemet er svært kompakt. Basert på å beholde den mekaniske synergimekanismen fullstendig, er en elektrohydraulisk proporsjonal kontrollmekanisme lagt til for å forenkle grensesnittet med PLS-kontrolleren for å realisere digital synergikontroll og forbedre koordinasjonsnøyaktigheten til turbinvingesystemet. ; Og installasjons- og feilsøkingsprosessen til systemet er veldig enkel, noe som forkorter nedetiden til den hydrauliske turbinenheten, letter transformasjonen av det hydrauliske kontrollsystemet til den hydrauliske turbinen, og har god praktisk verdi. Under selve driften på stedet blir systemet høyt anerkjent av kraftverkets ingeniører og tekniske personell, og det antas at det kan populariseres og brukes i det hydrauliske servosystemet til regulatoren i mange vannkraftverk.
3.3 Systemprogramvarestruktur og implementeringsmetode
I det PLS-styrte turbinvingesystemet brukes den digitale synergimetoden til å realisere synergiforholdet mellom ledevinger, vannhode og vingeåpning. Sammenlignet med den tradisjonelle mekaniske synergimetoden har den digitale synergimetoden fordelene med enkel parameterjustering, praktisk feilsøking og vedlikehold, og høy presisjon i assosiasjonen. Programvarestrukturen til vingekontrollsystemet består hovedsakelig av systemjusteringsfunksjonsprogrammet, kontrollalgoritmeprogrammet og diagnoseprogrammet. Nedenfor diskuterer vi realiseringsmetodene for de tre ovennevnte delene av programmet. Justeringsfunksjonsprogrammet inkluderer hovedsakelig en subrutine for en synergi, en subrutine for å starte vingen, en subrutine for å stoppe vingen og en subrutine for lastutkobling av vingen. Når systemet fungerer, identifiserer og vurderer det først gjeldende driftstilstand, starter deretter programvarebryteren, utfører den tilsvarende justeringsfunksjonssubrutinen og beregner den posisjonsgitte verdien for vingefølgeren.
(1) Assosiasjonsunderrutine
Gjennom modelltesting av turbinenheten kan en gruppe målte punkter på skjøtflaten oppnås. Den tradisjonelle mekaniske skjøtkammen lages basert på disse målte punktene, og den digitale skjøtmetoden bruker også disse målte punktene til å tegne et sett med skjøtkurver. Ved å velge de kjente punktene på assosiasjonskurven som noder, og ved å bruke metoden med stykkevis lineær interpolasjon av den binære funksjonen, kan funksjonsverdien til ikke-nodene på denne linjen i assosiasjonen oppnås.
(2) Subrutine for oppstart av vinge
Formålet med å studere oppstartsloven er å forkorte oppstartstiden for enheten, redusere belastningen på aksiallageret og skape netttilkoblede forhold for generatorenheten.
(3) Subrutine for lamellstopp
Reglene for lukkemekanismen for skovlene er som følger: Når kontrolleren mottar avstengningskommandoen, lukkes skovlene og føringskovlene samtidig i henhold til samarbeidsforholdet for å sikre enhetens stabilitet: når føringskovlens åpning er mindre enn tomgangsåpningen, henger skovlene etter. Når føringskovlen lukkes sakte, opprettholdes ikke lenger samarbeidsforholdet mellom skovlen og føringskovlen; når enhetshastigheten faller under 80 % av nominell hastighet, åpnes skovlen igjen til startvinkelen Φ0, klar for neste oppstart. Forberedelser.
(4) Subrutine for avvisning av bladbelastning
Lastavvisning betyr at enheten med last plutselig kobles fra strømnettet, noe som setter enheten og vannavledningssystemet i dårlig driftstilstand. Dette er direkte relatert til sikkerheten til kraftverket og enheten. Når lasten kobles fra, fungerer regulatoren som en beskyttelsesenhet, som sørger for at ledevingene og vingene lukkes umiddelbart inntil enhetens hastighet faller til nær nominell stabilitet. Derfor åpnes vingene vanligvis til en viss vinkel under faktisk lastavkobling. Denne åpningen oppnås gjennom lastavkoblingstest av det faktiske kraftverket. Dette kan sikre at når enheten kobles fra, er ikke bare hastighetsøkningen liten, men også at enheten er relativt stabil.
4 Konklusjon
I lys av den nåværende tekniske statusen til landets hydrauliske turbinregulatorindustri, refererer denne artikkelen til den nye informasjonen innen feltet hydraulisk turbinhastighetskontroll i inn- og utland, og anvender programmerbar logisk kontroller (PLC)-teknologi til hastighetskontroll av hydrauliske turbingeneratorsett. Programkontrolleren (PLC) er kjernen i det aksialstrøms-padlelignende hydrauliske turbin-dobbeltreguleringssystemet. Den praktiske anvendelsen viser at ordningen forbedrer koordinasjonspresisjonen mellom styrevingen og vingen for forskjellige vanntrykksforhold, og forbedrer utnyttelsesgraden av vannenergi.
Publisert: 11. februar 2022
