1 Introduktion
Turbinregulatorn är en av de två viktigaste reglerutrustningarna för vattenkraftverk. Den spelar inte bara rollen för hastighetsreglering, utan utför även olika arbetsförhållanden och omvandling av frekvens, effekt, fasvinkel och annan styrning av vattenkraftverk och skyddar vattenhjulet. Generatoraggregatets uppgift. Turbinregulatorer har gått igenom tre utvecklingsstadier: mekaniska hydrauliska regulatorer, elektrohydrauliska regulatorer och digitala hydrauliska regulatorer med mikrodator. Under senare år har programmerbara regulatorer introducerats i turbinhastighetskontrollsystem, vilka har stark anti-interferensförmåga och hög tillförlitlighet; enkel och bekväm programmering och drift; modulär struktur, god mångsidighet, flexibilitet och bekvämt underhåll; Den har fördelarna med stark styrfunktion och körförmåga; den har praktiskt verifierats.
I denna artikel föreslås forskning om PLC-hydrauliska turbiners dubbla justeringssystem, och den programmerbara styrenheten används för att åstadkomma dubbel justering av ledskenan och paddeln, vilket förbättrar koordinationsnoggrannheten hos ledskenan och skoveln för olika vattenhöjder. Praktiken visar att det dubbla styrsystemet förbättrar utnyttjandegraden av vattenenergi.
2. Turbinregleringssystem
2.1 Turbinregleringssystem
Den grundläggande uppgiften för turbinens hastighetsregleringssystem är att ändra öppningen av turbinens ledskenor via regulatorn i enlighet därmed när belastningen på kraftsystemet ändras och enhetens rotationshastighet avviker, så att turbinens rotationshastighet hålls inom det angivna intervallet, så att generatorenheten kan arbeta. Uteffekt och frekvens uppfyller användarkraven. De grundläggande uppgifterna för turbinreglering kan delas in i hastighetsreglering, reglering av aktiv effekt och reglering av vattennivån.
2.2 Principen för turbinreglering
En vattengeneratorenhet är en enhet som bildas genom att koppla samman en vattenturbin och en generator. Den roterande delen av vattengeneratoraggregatet är en stel kropp som roterar kring en fast axel, och dess ekvation kan beskrivas med följande ekvation:
I formeln
—— Tröghetsmomentet för enhetens roterande del (kg m2)
—— Rotationsvinkelhastighet (rad/s)
—— Turbinmoment (N/m), inklusive generatorns mekaniska och elektriska förluster.
—— Generatormotståndsmoment, som hänvisar till generatorns statorns verkande vridmoment på rotorn, dess riktning är motsatt rotationsriktningen och representerar generatorns aktiva effekt, det vill säga belastningens storlek.
När belastningen ändras förblir styrskenans öppning oförändrad, och enhetens hastighet kan fortfarande stabiliseras vid ett visst värde. Eftersom hastigheten kommer att avvika från det nominella värdet räcker det inte att förlita sig på den självbalanserande justeringsförmågan för att bibehålla hastigheten. För att hålla enhetens hastighet vid det ursprungliga nominella värdet efter att belastningen ändrats, framgår det av figur 1 att det är nödvändigt att ändra styrskenans öppning därefter. När belastningen minskar, när motståndsmomentet ändras från 1 till 2, kommer styrskenans öppning att minskas till 1, och enhetens hastighet kommer att bibehållas. Därför, med belastningsändringen, ändras öppningen av vattenstyrningsmekanismen motsvarande, så att hydrogeneratorenhetens hastighet bibehålls vid ett förutbestämt värde, eller ändras enligt en förutbestämd lag. Denna process är hastighetsjusteringen av hydrogeneratorenheten, eller turbinreglering.
3. PLC hydraulisk turbin dubbeljusteringssystem
Turbinregulatorn styr öppningen av vattenledskovlarna för att justera flödet in i turbinens löprör, och därigenom ändra turbinens dynamiska vridmoment och styra turbinenhetens frekvens. Under drift av den axialflödesroterande paddelturbinen bör regulatorn dock inte bara justera öppningen av ledskovlarna, utan också justera vinkeln på löpbladen i enlighet med slaglängden och vattentrycksvärdet för ledskovelföljaren, så att ledskovlen och skoveln är sammankopplade. Upprätthålla ett samarbetsförhållande mellan dem, det vill säga ett koordinationsförhållande, vilket kan förbättra turbinens effektivitet, minska bladkavitation och vibrationer i enheten och förbättra turbinens driftstabilitet.
Hårdvaran i PLC-styrsystemet för turbinvingar består huvudsakligen av två delar, nämligen PLC-styrenheten och det hydrauliska servosystemet. Låt oss först diskutera PLC-styrenhetens hårdvarustruktur.
3.1 PLC-styrenhet
PLC-styrenheten består huvudsakligen av en ingångsenhet, en PLC-basenhet och en utgångsenhet. Ingångsenheten består av en A/D-modul och en digital ingångsmodul, och utgångsenheten består av en D/A-modul och en digital ingångsmodul. PLC-styrenheten är utrustad med en digital LED-display för realtidsobservation av systemets PID-parametrar, vingföljarens position, styrvingföljarens position och vattentrycksvärde. En analog voltmeter finns också för att övervaka vingföljarens position vid fel på mikrodatorns styrenhet.
3.2 Hydrauliskt uppföljningssystem
Det hydrauliska servosystemet är en viktig del av turbinens skovelstyrsystem. Styrenhetens utsignal förstärks hydrauliskt för att styra skovelföljarens rörelse, och därigenom justera löpbladens vinkel. Vi använde en kombination av ett elektrohydrauliskt styrsystem av proportionell ventilstyrning med huvudtrycksventil och ett traditionellt maskinhydrauliskt styrsystem för att bilda ett parallellt hydrauliskt styrsystem med en elektrohydraulisk proportionalventil och en maskinhydraulisk ventil, såsom visas i figur 2. Hydrauliskt uppföljningssystem för turbinblad.
Hydrauliskt uppföljningssystem för turbinblad
När PLC-styrenheten, den elektrohydrauliska proportionalventilen och positionssensorn är normala, används PLC:s elektrohydrauliska proportionalstyrningsmetod för att justera turbinens skovelsystem. Positionsåterkopplingsvärdet och styrutgångsvärdet överförs via elektriska signaler, och signalerna syntetiseras av PLC-styrenheten. Vid bearbetning och beslutsfattande justeras ventilöppningen på huvudtryckfördelningsventilen via proportionalventilen för att styra skovelföljarens position och upprätthålla samarbetsförhållandet mellan styrskenan, vattenhuvudet och skoveln. Turbinens skovelsystem som styrs av den elektrohydrauliska proportionalventilen har hög synergiprecision, enkel systemstruktur, stark motståndskraft mot oljeföroreningar och är bekvämt att koppla samman med PLC-styrenheten för att bilda ett mikrodatorstyrt automatiskt styrsystem.
På grund av att den mekaniska länkmekanismen bibehålls, arbetar den mekaniska länkmekanismen även synkront för att spåra systemets driftsstatus i det elektrohydrauliska proportionella styrläget. Om det elektrohydrauliska proportionella PLC-styrsystemet slutar fungera, kommer omkopplingsventilen att agera omedelbart, och den mekaniska länkmekanismen kan i princip spåra det elektrohydrauliska proportionella styrsystemets drifttillstånd. Vid omkoppling är systempåverkan liten, och lamellsystemet kan smidigt övergå till det mekaniska associerade styrläget. Systemets driftsäkerhet garanteras i hög grad.
När vi konstruerade den hydrauliska kretsen omdesignade vi ventilhuset på den hydrauliska styrventilen, matchningsstorleken på ventilhuset och ventilhylsan, anslutningsstorleken på ventilhuset och huvudtryckventilen, och den mekaniska storleken på anslutningsstången mellan den hydrauliska ventilen och huvudtryckfördelningsventilen är densamma som den ursprungliga. Endast ventilhuset på den hydrauliska ventilen behöver bytas ut under installationen, och inga andra delar behöver ändras. Strukturen för hela det hydrauliska styrsystemet är mycket kompakt. Baserat på att helt bibehålla den mekaniska synergimekanismen läggs en elektrohydraulisk proportionell styrmekanism till för att underlätta gränssnittet med PLC-styrenheten för att realisera digital synergikontroll och förbättra koordinationsnoggrannheten hos turbinens skovelsystem. ; Och installations- och felsökningsprocessen för systemet är mycket enkel, vilket förkortar stilleståndstiden för den hydrauliska turbinenheten, underlättar omvandlingen av det hydrauliska styrsystemet för den hydrauliska turbinen och har gott praktiskt värde. Under själva driften på plats uppskattas systemet mycket av kraftverkets ingenjörer och tekniska personal, och man tror att det kan populariseras och tillämpas i det hydrauliska servosystemet hos regulatorn i många vattenkraftverk.
3.3 Systemprogramvarans struktur och implementeringsmetod
I det PLC-styrda turbinvingsystemet används den digitala synergimetoden för att realisera synergiförhållandet mellan ledvingar, vattenhuvud och vingöppning. Jämfört med den traditionella mekaniska synergimetoden har den digitala synergimetoden fördelarna med enkel parameterjustering, bekväm felsökning och underhåll, samt hög precision i associationen. Programvarustrukturen för vingstyrsystemet består huvudsakligen av systemjusteringsfunktionsprogrammet, styralgoritmprogrammet och diagnosprogrammet. Nedan diskuterar vi realiseringsmetoderna för de tre ovanstående delarna av programmet. Justeringsfunktionsprogrammet inkluderar huvudsakligen en subrutin för en synergi, en subrutin för att starta vingarna, en subrutin för att stoppa vingarna och en subrutin för lastavkoppling av vingarna. När systemet fungerar identifierar och bedömer det först det aktuella driftstillståndet, startar sedan programvaruomkopplaren, utför motsvarande justeringsfunktionssubrutin och beräknar det positionsgivna värdet för vingföljaren.
(1) Associeringsunderrutin
Genom modelltest av turbinenheten kan en mängd mätpunkter på fogytan erhållas. Den traditionella mekaniska fokkammen tillverkas baserat på dessa mätpunkter, och den digitala fosmetoden använder också dessa mätpunkter för att rita en uppsättning fokkurvor. Genom att välja de kända punkterna på associationskurvan som noder, och använda metoden med styckvis linjär interpolering av den binära funktionen, kan funktionsvärdet för icke-noderna på denna linje av associationen erhållas.
(2) Subrutin för start av vingarna
Syftet med att studera startlagen är att förkorta enhetens starttid, minska belastningen på axiallagret och skapa nätanslutna förhållanden för generatorenheten.
(3) Subrutin för lamellstopp
Stängningsreglerna för vingarna är följande: när styrenheten tar emot avstängningskommandot stängs vingarna och styrvingarna samtidigt i enlighet med samarbetsförhållandet för att säkerställa enhetens stabilitet: när styrvingens öppning är mindre än tomgångsöppningen släpar vingarna efter. När styrvingen stängs långsamt upprätthålls inte längre samarbetsförhållandet mellan vingarna och styrvingen; när enhetens hastighet sjunker under 80 % av nominell hastighet öppnas vingarna igen till startvinkeln Φ0, redo för nästa start. Förberedelser.
(4) Subrutin för avvisning av bladbelastning
Lastavstängning innebär att enheten med last plötsligt kopplas bort från elnätet, vilket gör att enheten och vattenavledningssystemet hamnar i dåligt drifttillstånd, vilket är direkt relaterat till kraftverkets och enhetens säkerhet. När lasten avlastas fungerar regulatorn som en skyddsanordning som gör att ledskenorna och vingarna stängs omedelbart tills enhetens hastighet sjunker till nära nominell stabilitet. Därför öppnas vingarna vanligtvis till en viss vinkel vid faktisk lastavstängning. Denna öppning uppnås genom lastavstängningstest av det faktiska kraftverket. Det kan säkerställa att när enheten avlastas är inte bara hastighetsökningen liten, utan att enheten också är relativt stabil.
4 Slutsats
Med tanke på den nuvarande tekniska statusen för mitt lands industri för hydrauliska turbinregulatorer hänvisar denna artikel till den nya informationen inom området hastighetsreglering av hydrauliska turbiner både hemma och utomlands, och tillämpar PLC-teknik (programmerbar logikstyrenhet) för hastighetsreglering av hydrauliska turbingeneratorer. Programstyrenheten (PLC) är kärnan i det hydrauliska turbinsystemet med dubbelreglering av axialflödespaddeltyp. Den praktiska tillämpningen visar att systemet avsevärt förbättrar koordinationsprecisionen mellan styrskenan och skenet för olika vattentrycksförhållanden, och förbättrar utnyttjandegraden av vattenenergi.
Publiceringstid: 11 februari 2022
