1 Panimula
Ang turbine governor ay isa sa dalawang pangunahing kagamitan sa pag-regulate para sa mga hydroelectric unit. Hindi lamang ito gumaganap ng papel sa pag-regulate ng bilis, kundi nagsasagawa rin ng iba't ibang kondisyon sa pagtatrabaho na nagko-convert at nagko-conversion ng frequency, power, phase angle at iba pang kontrol sa mga hydroelectric generating unit at pinoprotektahan ang water wheel. Ang gawain ng generator set. Ang mga turbine governor ay dumaan sa tatlong yugto ng pag-unlad: mechanical hydraulic governors, electro-hydraulic governors at microcomputer digital hydraulic governors. Sa mga nakaraang taon, ang mga programmable controller ay ipinakilala sa mga turbine speed control system, na may malakas na kakayahang anti-interference at mataas na reliability; simple at maginhawang programming at operasyon; modular na istraktura, mahusay na versatility, flexibility, at maginhawang pagpapanatili; Mayroon itong mga bentahe ng malakas na control function at kakayahang magmaneho; ito ay praktikal na napatunayan.
Sa papel na ito, iminungkahi ang pananaliksik sa PLC hydraulic turbine dual adjustment system, at ginamit ang programmable controller upang maisakatuparan ang dual adjustment ng guide vane at paddle, na nagpapabuti sa katumpakan ng koordinasyon ng guide vane at vane para sa iba't ibang water head. Ipinapakita ng praktika na ang dual control system ay nagpapabuti sa rate ng paggamit ng enerhiya ng tubig.
2. Sistema ng regulasyon ng turbina
2.1 Sistema ng regulasyon ng turbina
Ang pangunahing gawain ng sistema ng pagkontrol ng bilis ng turbina ay ang pagbabago ng bukana ng mga guide vane ng turbina nang naaayon sa pamamagitan ng governor kapag nagbago ang load ng sistema ng kuryente at lumihis ang bilis ng pag-ikot ng yunit, upang mapanatili ang bilis ng pag-ikot ng turbina sa loob ng tinukoy na saklaw, upang gumana ang yunit ng generator. Ang output power at frequency ay nakakatugon sa mga kinakailangan ng gumagamit. Ang mga pangunahing gawain ng regulasyon ng turbina ay maaaring hatiin sa regulasyon ng bilis, regulasyon ng aktibong lakas, at regulasyon ng antas ng tubig.
2.2 Ang prinsipyo ng regulasyon ng turbina
Ang isang hydro-generator unit ay isang yunit na nabuo sa pamamagitan ng pagkonekta ng isang hydro-turbine at isang generator. Ang umiikot na bahagi ng hydro-generator set ay isang matibay na katawan na umiikot sa paligid ng isang nakapirming aksis, at ang equation nito ay maaaring ilarawan sa pamamagitan ng sumusunod na equation:
Sa pormula
——Ang sandali ng inersiya ng umiikot na bahagi ng yunit (Kg m2)
——Bilis ng anggulo ng pag-ikot (rad/s)
——Metalikang kuwintas ng turbina (N/m), kabilang ang mga mekanikal at elektrikal na pagkalugi ng generator.
——Ang metalikang kuwintas ng resistensya ng generator, na tumutukoy sa kumikilos na metalikang kuwintas ng stator ng generator sa rotor, ang direksyon nito ay kabaligtaran ng direksyon ng pag-ikot, at kumakatawan sa aktibong output ng kuryente ng generator, ibig sabihin, ang laki ng karga.
Kapag nagbago ang karga, ang bukana ng guide vane ay nananatiling hindi nagbabago, at ang bilis ng unit ay maaari pa ring patatagin sa isang tiyak na halaga. Dahil ang bilis ay lihis mula sa rated na halaga, hindi sapat na umasa lamang sa kakayahan sa pagsasaayos ng self-balancing upang mapanatili ang bilis. Upang mapanatili ang bilis ng unit sa orihinal na rated na halaga pagkatapos magbago ang karga, makikita mula sa Figure 1 na kinakailangang baguhin nang naaayon ang bukana ng guide vane. Kapag bumaba ang karga, kapag nagbago ang resistance torque mula 1 patungong 2, ang bukana ng guide vane ay mababawasan sa 1, at ang bilis ng unit ay mapapanatili. Samakatuwid, sa pagbabago ng karga, ang bukana ng mekanismo ng paggabay ng tubig ay naaayon na nagbabago, upang ang bilis ng hydro-generator unit ay mapanatili sa isang paunang natukoy na halaga, o magbabago ayon sa isang paunang natukoy na batas. Ang prosesong ito ay ang pagsasaayos ng bilis ng hydro-generator unit, o regulasyon ng turbine.
3. Sistema ng dalawahang pagsasaayos ng PLC hydraulic turbine
Ang turbine governor ang kumokontrol sa pagbukas ng mga water guide vanes upang isaayos ang daloy papunta sa runner ng turbine, sa gayon ay binabago ang dynamic torque ng turbine at kinokontrol ang frequency ng turbine unit. Gayunpaman, habang ginagamit ang axial-flow rotary paddle turbine, hindi lamang dapat isaayos ng governor ang pagbukas ng mga guide vanes, kundi dapat ding isaayos ang anggulo ng mga runner blades ayon sa stroke at water head value ng guide vane follower, upang magkaugnay ang guide vane at ang vane. Panatilihin ang isang kooperatibong ugnayan sa pagitan nila, ibig sabihin, isang koordinasyon, na maaaring mapabuti ang kahusayan ng turbine, mabawasan ang blade cavitation at vibration ng unit, at mapahusay ang katatagan ng operasyon ng turbine.
Ang hardware ng PLC control turbine vane system ay pangunahing binubuo ng dalawang bahagi, ang PLC controller at ang hydraulic servo system. Una, talakayin natin ang istruktura ng hardware ng PLC controller.
3.1 Kontroler ng PLC
Ang PLC controller ay pangunahing binubuo ng input unit, PLC basic unit, at output unit. Ang input unit ay binubuo ng A/D module at digital input module, at ang output unit naman ay binubuo ng D/A module at digital input module. Ang PLC controller ay may LED digital display para sa real-time na obserbasyon ng mga parameter ng PID ng system, posisyon ng vane follower, posisyon ng guide vane follower, at halaga ng water head. Mayroon ding analog voltmeter na nagbibigay-daan upang masubaybayan ang posisyon ng vane follower sakaling magkaroon ng aberya ang microcomputer controller.
3.2 Sistemang pang-follow-up na haydroliko
Ang hydraulic servo system ay isang mahalagang bahagi ng turbine vane control system. Ang output signal ng controller ay pinapalakas ng hydraulic upang kontrolin ang paggalaw ng vane follower, sa gayon ay inaayos ang anggulo ng mga runner blade. Ginamit namin ang kombinasyon ng proportional valve control main pressure valve type electro-hydraulic control system at tradisyonal na machine-hydraulic control system upang bumuo ng isang parallel hydraulic control system ng electro-hydraulic proportional valve at machine-hydraulic valve gaya ng ipinapakita sa Figure 2. Hydraulic follow-up system para sa mga turbine blade.
Sistemang pang-sunod na haydroliko para sa mga blade ng turbine
Kapag normal ang PLC controller, electro-hydraulic proportional valve, at position sensor, ginagamit ang PLC electro-hydraulic proportional control method upang isaayos ang turbine vane system. Ang position feedback value at control output value ay ipinapadala ng mga electrical signal, at ang mga signal ay isinasama ng PLC controller. Sa pagproseso at paggawa ng desisyon, inaayos ang pagbubukas ng balbula ng main pressure distribution valve sa pamamagitan ng proportional valve upang kontrolin ang posisyon ng vane follower, at pinapanatili ang kooperatibong ugnayan sa pagitan ng guide vane, water head, at vane. Ang turbine vane system na kinokontrol ng electro-hydraulic proportional valve ay may mataas na synergy precision, simpleng istraktura ng system, malakas na resistensya sa polusyon ng langis, at maginhawang gamitin sa PLC controller upang bumuo ng isang microcomputer automatic control system.
Dahil sa pagpapanatili ng mekanismo ng mekanikal na pag-uugnay, sa electro-hydraulic proportional control mode, ang mekanismo ng mekanikal na pag-uugnay ay gumagana rin nang sabay-sabay upang subaybayan ang katayuan ng pagpapatakbo ng sistema. Kung ang PLC electro-hydraulic proportional control system ay mabibigo, ang switching valve ay agad na kikilos, at ang mekanismo ng mekanikal na pag-uugnay ay maaaring subaybayan ang estado ng pagpapatakbo ng electro-hydraulic proportional control system. Kapag lumilipat, maliit ang epekto ng sistema, at ang vane system ay maaaring maayos na lumipat sa mechanical association control mode na lubos na ginagarantiyahan ang pagiging maaasahan ng operasyon ng sistema.
Nang idisenyo namin ang hydraulic circuit, muling idinisenyo namin ang katawan ng balbula ng hydraulic control valve, ang pagtutugma ng laki ng katawan ng balbula at ng manggas ng balbula, ang laki ng koneksyon ng katawan ng balbula at ng pangunahing pressure valve, at ang mekanikal na sukat ng connecting rod sa pagitan ng hydraulic valve at ng pangunahing pressure distribution valve ay kapareho ng orihinal. Tanging ang katawan ng balbula ng hydraulic valve ang kailangang palitan habang ini-install, at walang ibang bahagi ang kailangang palitan. Ang istraktura ng buong hydraulic control system ay napaka-compact. Batay sa ganap na pagpapanatili ng mekanikal na synergy mechanism, isang electro-hydraulic proportional control mechanism ang idinagdag upang mapadali ang interface sa PLC controller upang maisakatuparan ang digital synergy control at mapabuti ang katumpakan ng koordinasyon ng turbine vane system. At ang proseso ng pag-install at pag-debug ng sistema ay napakadali, na nagpapaikli sa downtime ng hydraulic turbine unit, nagpapadali sa pagbabago ng hydraulic control system ng hydraulic turbine, at may magandang praktikal na halaga. Sa aktwal na operasyon sa lugar, ang sistema ay lubos na sinusuri ng mga tauhan ng inhinyero at teknikal ng planta ng kuryente, at pinaniniwalaan na maaari itong palaganapin at ilapat sa hydraulic servo system ng governor ng maraming istasyon ng hydropower.
3.3 Istruktura at paraan ng pagpapatupad ng software ng sistema
Sa sistemang turbine vane na kontrolado ng PLC, ang pamamaraang digital synergy ay ginagamit upang maisakatuparan ang ugnayan ng synergy sa pagitan ng mga guide vane, water head, at pagbubukas ng vane. Kung ikukumpara sa tradisyonal na pamamaraan ng mechanical synergy, ang pamamaraang digital synergy ay may mga bentahe ng madaling pag-trim ng parameter, mayroon itong mga bentahe ng maginhawang pag-debug at pagpapanatili, at mataas na katumpakan ng kaugnayan. Ang istruktura ng software ng sistemang kontrol ng vane ay pangunahing binubuo ng programa ng function ng pagsasaayos ng sistema, programa ng algorithm ng kontrol, at programa ng diagnosis. Sa ibaba ay tatalakayin natin ang mga pamamaraan ng pagsasakatuparan ng tatlong bahagi ng programa sa itaas ayon sa pagkakabanggit. Ang programa ng function ng pagsasaayos ay pangunahing kinabibilangan ng isang subroutine ng isang synergy, isang subroutine ng pagsisimula ng vane, isang subroutine ng pagpapahinto ng vane, at isang subroutine ng pagtanggal ng load ng vane. Kapag gumagana ang sistema, una nitong tinutukoy at hinuhusgahan ang kasalukuyang kondisyon ng pagpapatakbo, pagkatapos ay sinisimulan ang software switch, isinasagawa ang kaukulang subroutine ng function ng pagsasaayos, at kinakalkula ang ibinigay na halaga ng vane follower sa posisyon.
(1) Subroutine ng asosasyon
Sa pamamagitan ng pagsubok ng modelo ng yunit ng turbina, maaaring makuha ang isang pangkat ng mga nasukat na punto sa ibabaw ng dugtungan. Ang tradisyonal na mekanikal na dugtungan ay ginagawa batay sa mga nasukat na puntong ito, at ginagamit din ng digital joint method ang mga nasukat na puntong ito upang gumuhit ng isang hanay ng mga kurba ng dugtungan. Sa pamamagitan ng pagpili ng mga kilalang punto sa kurba ng asosasyon bilang mga node, at pag-aampon ng pamamaraan ng piecewise linear interpolation ng binary function, maaaring makuha ang halaga ng function ng mga non-node sa linyang ito ng asosasyon.
(2) Subroutine ng pagsisimula ng vane
Ang layunin ng pag-aaral ng batas ng pagsisimula ay upang paikliin ang oras ng pagsisimula ng yunit, bawasan ang karga ng thrust bearing, at lumikha ng mga kondisyon na konektado sa grid para sa yunit ng generator.
(3) Subroutine ng paghinto ng pala
Ang mga tuntunin sa pagsasara ng mga vane ay ang mga sumusunod: kapag natanggap ng controller ang utos ng pagsasara, ang mga vane at ang mga guide vane ay sabay na isinasara ayon sa kooperatibong ugnayan upang matiyak ang katatagan ng unit: kapag ang bukana ng guide vane ay mas mababa kaysa sa bukana ng no-load, ang mga vane ay humihina. Kapag ang guide vane ay dahan-dahang isinara, ang kooperatibong ugnayan sa pagitan ng vane at ng guide vane ay hindi na napapanatili; kapag ang bilis ng unit ay bumaba sa ibaba ng 80% ng rated na bilis, ang vane ay muling binubuksan sa panimulang anggulo na Φ0, handa na para sa susunod na pagsisimula. Maghanda.
(4) Subroutine ng pagtanggi sa karga ng talim
Ang load rejection ay nangangahulugan na ang unit na may load ay biglang nadidiskonekta mula sa power grid, na nagiging sanhi ng mahinang operasyon ng unit at ng water diversion system, na direktang may kaugnayan sa kaligtasan ng power plant at ng unit. Kapag natanggal ang load, ang governor ay katumbas ng isang protection device, na siyang nagpapasara agad sa mga guide vane at vane hanggang sa bumaba ang bilis ng unit malapit sa rated speed. Samakatuwid, sa aktwal na load shedding, ang mga vane ay karaniwang binubuksan sa isang partikular na anggulo. Ang butas na ito ay nakukuha sa pamamagitan ng load shedding test ng aktwal na power station. Masisiguro nito na kapag ang unit ay naglalabas ng load, hindi lamang maliit ang pagtaas ng bilis, kundi pati na rin ang unit ay medyo matatag.
4 Konklusyon
Dahil sa kasalukuyang teknikal na kalagayan ng industriya ng hydraulic turbine governor sa ating bansa, ang papel na ito ay tumutukoy sa mga bagong impormasyon sa larangan ng hydraulic turbine speed control sa loob at labas ng bansa, at inilalapat ang programmable logic controller (PLC) na teknolohiya sa speed control ng hydraulic turbine generator set. Ang program controller (PLC) ang siyang core ng axial-flow paddle-type hydraulic turbine dual-regulation system. Ipinapakita ng praktikal na aplikasyon na ang scheme ay lubos na nagpapabuti sa katumpakan ng koordinasyon sa pagitan ng guide vane at ng vane para sa iba't ibang kondisyon ng water head, at nagpapabuti sa rate ng paggamit ng enerhiya ng tubig.
Oras ng pag-post: Pebrero 11, 2022
