1. Úvod
Turbínový regulátor je jedným z dvoch hlavných regulačných zariadení pre vodné elektrárne.Nehrá len úlohu regulácie rýchlosti, ale tiež vykonáva rôzne zmeny pracovných podmienok a frekvenciu, výkon, fázový uhol a iné riadenie hydroelektrických jednotiek a chráni vodné koleso.Úloha generátora.Turbínové regulátory prešli tromi štádiami vývoja: mechanické hydraulické regulátory, elektrohydraulické regulátory a mikropočítačové digitálne hydraulické regulátory.V posledných rokoch boli do systémov riadenia rýchlosti turbín zavedené programovateľné regulátory, ktoré majú silnú schopnosť proti rušeniu a vysokú spoľahlivosť;jednoduché a pohodlné programovanie a obsluha;modulárna štruktúra, dobrá všestrannosť, flexibilita a pohodlná údržba;Má výhody silnej riadiacej funkcie a jazdnej schopnosti;je to prakticky overené.
V tomto článku je navrhnutý výskum systému dvojitého nastavenia hydraulickej turbíny PLC a programovateľný ovládač sa používa na realizáciu dvojitého nastavenia vodiacej lopatky a lopatky, čo zlepšuje presnosť koordinácie vodiacej lopatky a lopatky pre rôzne vodné hlavy.Prax ukazuje, že duálny riadiaci systém zlepšuje mieru využitia vodnej energie.
2. Systém regulácie turbíny
2.1 Regulačný systém turbíny
Základnou úlohou systému riadenia otáčok turbíny je pri zmene zaťaženia energetického systému a odchýlke otáčok agregátu zodpovedajúcim spôsobom zmeniť otváranie rozvádzacích lopatiek turbíny prostredníctvom regulátora tak, aby rýchlosť otáčok turbíny sa udržiava v špecifikovanom rozsahu, aby bola jednotka generátora v prevádzke.Výstupný výkon a frekvencia spĺňajú požiadavky používateľov.Základné úlohy regulácie turbíny možno rozdeliť na reguláciu otáčok, reguláciu činného výkonu a reguláciu vodnej hladiny.
2.2 Princíp regulácie turbíny
Hydrogenerátorová jednotka je jednotka vytvorená spojením vodnej turbíny a generátora.Rotačná časť súpravy hydrogenerátora je tuhé teleso, ktoré sa otáča okolo pevnej osi a jeho rovnicu možno opísať nasledujúcou rovnicou:
Vo vzorci
——Moment zotrvačnosti rotujúcej časti jednotky (kg m2)
——Uhlová rýchlosť otáčania (rad/s)
——Krútiaci moment turbíny (N/m), vrátane mechanických a elektrických strát generátora.
——Krútiaci moment odporu generátora, ktorý sa vzťahuje na pôsobiaci krútiaci moment statora generátora na rotor, jeho smer je opačný k smeru otáčania a predstavuje aktívny výkon generátora, teda veľkosť záťaže.
Pri zmene zaťaženia zostáva otvor vodiacej lopatky nezmenený a rýchlosť jednotky môže byť stále stabilizovaná na určitej hodnote.Pretože rýchlosť sa bude líšiť od menovitej hodnoty, nestačí sa spoliehať na schopnosť samovyvažovacieho nastavenia na udržanie rýchlosti.Na udržanie otáčok agregátu na pôvodnej menovitej hodnote po zmene zaťaženia je z obrázku 1 zrejmé, že je potrebné zodpovedajúcim spôsobom zmeniť otvor vodiacej lopatky.Keď sa zaťaženie zníži, keď sa odporový moment zmení z 1 na 2, otvorenie vodiacej lopatky sa zníži na 1 a rýchlosť jednotky sa zachová.So zmenou zaťaženia sa teda zodpovedajúcim spôsobom zmení otvorenie mechanizmu na vedenie vody, takže otáčky hydrogeneračnej jednotky sa udržia na vopred stanovenej hodnote, prípadne sa menia podľa vopred určeného zákona.Tento proces predstavuje nastavenie rýchlosti jednotky hydrogenerátora.alebo regulácia turbíny.
3. Systém dvojitého nastavenia PLC hydraulickej turbíny
Regulátor turbíny má riadiť otváranie vodiacich lopatiek vody na nastavenie prietoku do obežného kolesa turbíny, čím sa mení dynamický krútiaci moment turbíny a riadi sa frekvencia turbínovej jednotky.Počas prevádzky lopatkovej turbíny s axiálnym prietokom by však mal regulátor nielen nastavovať otvorenie rozvádzacích lopatiek, ale aj nastavovať uhol lopatiek obežného kolesa podľa zdvihu a výšky vodnej výšky posúvača rozvádzacích lopatiek, tak, že vodiaca lopatka a lopatka sú spojené.Udržujte medzi nimi kooperatívny vzťah, to znamená koordinačný vzťah, ktorý môže zlepšiť účinnosť turbíny, znížiť kavitáciu lopatiek a vibrácie jednotky a zvýšiť stabilitu prevádzky turbíny.
Hardvér systému riadenia lopatiek turbíny PLC sa skladá hlavne z dvoch častí, a to regulátora PLC a hydraulického servosystému.Najprv poďme diskutovať o hardvérovej štruktúre regulátora PLC.
3.1 PLC regulátor
Regulátor PLC sa skladá hlavne zo vstupnej jednotky, základnej jednotky PLC a výstupnej jednotky.Vstupná jednotka sa skladá z A/D modulu a digitálneho vstupného modulu a výstupná jednotka sa skladá z D/A modulu a digitálneho vstupného modulu.Riadiaca jednotka PLC je vybavená digitálnym LED displejom pre sledovanie systémových parametrov PID v reálnom čase, polohy sledovača lopatiek, polohy sledovača vodiacich lopatiek a hodnoty vodného stĺpca.K dispozícii je tiež analógový voltmeter na monitorovanie polohy sledovača lopatiek v prípade poruchy mikropočítača.
3.2 Hydraulický sledovací systém
Hydraulický servosystém je dôležitou súčasťou systému riadenia lopatiek turbíny.Výstupný signál ovládača je hydraulicky zosilnený, aby sa ovládal pohyb unášača lopatiek, čím sa nastavuje uhol lopatiek bežca.Prijali sme kombináciu elektrohydraulického riadiaceho systému hlavného tlakového ventilu na ovládanie proporcionálneho ventilu a tradičného strojno-hydraulického riadiaceho systému, aby sme vytvorili paralelný hydraulický riadiaci systém elektrohydraulického proporcionálneho ventilu a strojno-hydraulického ventilu, ako je znázornené na obrázku 2. Hydraulický sled -up systém pre lopatky turbíny.
Hydraulický sledovací systém pre lopatky turbíny
Keď sú regulátor PLC, elektrohydraulický proporcionálny ventil a snímač polohy normálne, na nastavenie systému lopatiek turbíny sa používa metóda elektrohydraulického proporcionálneho riadenia PLC, hodnota spätnej väzby polohy a hodnota riadiaceho výstupu sa prenášajú elektrickými signálmi a signály sú syntetizované regulátorom PLC., spracovanie a rozhodovanie, upravte otvorenie ventilu hlavného ventilu na rozdeľovanie tlaku cez proporcionálny ventil, aby ste ovládali polohu unášača lopatiek a udržiavali kooperatívny vzťah medzi vodiacou lopatkou, vodnou hlavou a lopatkou.Systém lopatiek turbíny riadený elektrohydraulickým proporcionálnym ventilom má vysokú synergickú presnosť, jednoduchú štruktúru systému, silnú odolnosť voči znečisteniu olejom a je vhodný na prepojenie s regulátorom PLC na vytvorenie mikropočítačového automatického riadiaceho systému.
Vďaka zachovaniu mechanického spojovacieho mechanizmu v režime elektrohydraulického proporcionálneho riadenia mechanický spojovací mechanizmus tiež pracuje synchrónne na sledovanie prevádzkového stavu systému.Ak PLC elektrohydraulický proporcionálny riadiaci systém zlyhá, prepínací ventil začne okamžite pôsobiť a mechanický spojovací mechanizmus môže v podstate sledovať prevádzkový stav elektrohydraulického proporcionálneho riadiaceho systému.Pri prepínaní je vplyv systému malý a systém lopatiek môže plynulo prejsť do režimu ovládania mechanickej asociácie výrazne zaručuje spoľahlivosť prevádzky systému.
Keď sme navrhli hydraulický okruh, prepracovali sme telo ventilu hydraulického riadiaceho ventilu, zodpovedajúcu veľkosť telesa ventilu a objímky ventilu, veľkosť pripojenia telesa ventilu a hlavného tlakového ventilu a mechanickú veľkosť ojnica medzi hydraulickým ventilom a hlavným ventilom rozdeľovania tlaku je rovnaká ako pôvodná.Počas inštalácie je potrebné vymeniť iba teleso ventilu hydraulického ventilu a nie je potrebné meniť žiadne ďalšie diely.Štruktúra celého hydraulického riadiaceho systému je veľmi kompaktná.Na základe úplného zachovania mechanického synergického mechanizmu je pridaný elektrohydraulický proporcionálny riadiaci mechanizmus na uľahčenie rozhrania s PLC regulátorom na realizáciu digitálneho synergického riadenia a zlepšenie presnosti koordinácie systému lopatiek turbíny.;A proces inštalácie a ladenia systému je veľmi jednoduchý, čo skracuje prestoje jednotky hydraulickej turbíny, uľahčuje transformáciu hydraulického riadiaceho systému hydraulickej turbíny a má dobrú praktickú hodnotu.Počas skutočnej prevádzky na mieste je systém vysoko hodnotený inžinierskym a technickým personálom elektrárne a predpokladá sa, že môže byť spopularizovaný a aplikovaný v hydraulickom servosystéme guvernéra mnohých vodných elektrární.
3.3 Štruktúra softvéru systému a spôsob implementácie
V systéme turbínových lopatiek riadených PLC sa metóda digitálnej synergie používa na realizáciu synergického vzťahu medzi vodiacimi lopatkami, vodnou výškou a otváraním lopatiek.V porovnaní s tradičnou metódou mechanickej synergie má metóda digitálnej synergie výhody jednoduchého orezávania parametrov, má výhody pohodlného ladenia a údržby a vysokej presnosti spojenia.Softvérová štruktúra riadiaceho systému lopatiek pozostáva hlavne z funkčného programu nastavenia systému, programu riadiaceho algoritmu a diagnostického programu.Nižšie rozoberáme spôsoby realizácie vyššie uvedených troch častí programu.Program funkcie nastavenia obsahuje hlavne podprogram synergie, podprogram spúšťania lopatky, podprogram zastavenia lopatky a podprogram odľahčenia lopatky.Keď systém pracuje, najprv identifikuje a posúdi aktuálny prevádzkový stav, potom spustí softvérový spínač, vykoná príslušný podprogram funkcie nastavenia a vypočíta polohu danej hodnoty sledovača lopatiek.
(1) Asociačný podprogram
Prostredníctvom modelového testu turbínovej jednotky možno získať dávku meraných bodov na povrchu spoja.Tradičná mechanická kĺbová vačka je vyrobená na základe týchto nameraných bodov a metóda digitálneho spojenia tiež používa tieto namerané body na kreslenie súboru kriviek kĺbov.Výberom známych bodov na asociačnej krivke ako uzlov a použitím metódy po častiach lineárnej interpolácie binárnej funkcie možno získať funkčnú hodnotu neuzlov na tejto línii asociácie.
(2) Podprogram spúšťania lopatiek
Účelom štúdia zákona o nábehu je skrátiť čas nábehu bloku, znížiť zaťaženie axiálneho ložiska a vytvoriť podmienky pre pripojenie generátora k sieti.
(3) Podprogram zastavenia lopatiek
Pravidlá zatvárania lopatiek sú nasledovné: keď regulátor prijme príkaz na vypnutie, lopatky a vodiace lopatky sa zatvoria súčasne podľa kooperatívneho vzťahu, aby sa zabezpečila stabilita jednotky: keď je otvorenie vodiacej lopatky menšie ako pri otváraní bez zaťaženia sa lopatky oneskorujú Keď sa vodiaca lopatka pomaly zatvára, kooperatívny vzťah medzi lopatkou a vodiacou lopatkou už nie je zachovaný;keď otáčky jednotky klesnú pod 80 % menovitých otáčok, lopatka sa znovu otvorí na počiatočný uhol Φ0 a je pripravená na ďalšie spustenie Pripravte sa.
(4) Podprogram odmietnutia zaťaženia lopatky
Odmietnutie záťaže znamená, že blok so záťažou je náhle odpojený od elektrickej siete, čím sa blok a systém odklonu vody dostanú do zlého prevádzkového stavu, čo priamo súvisí s bezpečnosťou elektrárne a bloku.Pri uvoľnení záťaže je regulátor ekvivalentný ochrannému zariadeniu, vďaka ktorému sa vodiace lopatky a lopatky okamžite zatvoria, kým otáčky jednotky neklesnú do blízkosti menovitých otáčok.stabilitu.Preto pri skutočnom odľahčení sú lopatky vo všeobecnosti otvorené do určitého uhla.Toto otvorenie sa dosiahne testom odľahčenia skutočnej elektrárne.Dokáže zabezpečiť, že keď jednotka odbúrava záťaž, nielen zvýšenie rýchlosti bude malé, ale aj relatívne stabilná jednotka..
4. Záver
Vzhľadom na súčasný technický stav odvetvia riadenia hydraulických turbín v mojej krajine sa tento dokument odvoláva na nové informácie v oblasti riadenia rýchlosti hydraulických turbín doma aj v zahraničí a aplikuje technológiu programovateľného logického regulátora (PLC) na riadenie rýchlosti súpravu generátora hydraulickej turbíny.Riadiaca jednotka programu (PLC) je jadrom systému dvojitej regulácie axiálneho lopatkového typu hydraulickej turbíny.Praktická aplikácia ukazuje, že schéma výrazne zlepšuje presnosť koordinácie medzi vodiacou lopatkou a lopatkou pre rôzne podmienky spádu vody a zlepšuje mieru využitia vodnej energie.
Čas odoslania: Feb-11-2022
