1 Giriş
Türbin regülatörü, hidroelektrik üniteleri için iki ana düzenleme ekipmanından biridir. Sadece hız düzenlemesi rolünü oynamakla kalmaz, aynı zamanda çeşitli çalışma koşullarının dönüşümünü ve frekansını, gücünü, faz açısını ve hidroelektrik üretim ünitelerinin diğer kontrollerini üstlenir ve su çarkını korur. Jeneratör setinin görevi. Türbin regülatörleri üç geliştirme aşamasından geçmiştir: mekanik hidrolik regülatörler, elektro-hidrolik regülatörler ve mikrobilgisayarlı dijital hidrolik regülatörler. Son yıllarda, güçlü anti-parazit yeteneğine ve yüksek güvenilirliğe sahip programlanabilir kontrolörler türbin hız kontrol sistemlerine tanıtılmıştır; basit ve rahat programlama ve çalışma; modüler yapı, iyi çok yönlülük, esneklik ve rahat bakım; Güçlü kontrol fonksiyonu ve sürüş yeteneği avantajlarına sahiptir; pratik olarak doğrulanmıştır.
Bu makalede, PLC hidrolik türbin çift ayar sistemi üzerine araştırma önerilmekte ve programlanabilir kontrolör, kılavuz kanat ve küreğin çift ayarını gerçekleştirmek için kullanılmakta olup, bu da kılavuz kanat ve kanatçığın farklı su yükseklikleri için koordinasyon doğruluğunu artırmaktadır. Uygulama, çift kontrol sisteminin su enerjisinin kullanım oranını iyileştirdiğini göstermektedir.
2. Türbin regülasyon sistemi
2.1 Türbin regülasyon sistemi
Türbin hız kontrol sisteminin temel görevi, güç sisteminin yükü değiştiğinde ve ünitenin dönüş hızı saptığında türbinin kılavuz kanatlarının açıklığını regülatör aracılığıyla buna göre değiştirmektir, böylece türbinin dönüş hızı belirtilen aralıkta tutulur, böylece jeneratör ünitesi çalışır. Çıkış gücü ve frekansı kullanıcı gereksinimlerini karşılar. Türbin regülasyonunun temel görevleri hız regülasyonu, aktif güç regülasyonu ve su seviyesi regülasyonu olarak ayrılabilir.
2.2 Türbin regülasyonunun ilkesi
Bir hidro-jeneratör ünitesi, bir hidro-türbin ve bir jeneratörün bağlanmasıyla oluşturulan bir ünitedir. Hidro-jeneratör setinin dönen kısmı, sabit bir eksen etrafında dönen katı bir gövdedir ve denklemi aşağıdaki denklemle tanımlanabilir:
Formülde
——Ünitenin dönen kısmının eylemsizlik momenti (Kg m2)
——Dönme açısal hızı (rad/s)
——Jeneratör mekanik ve elektriksel kayıpları da dahil olmak üzere türbin torku (N/m).
——Jeneratör direnç torku, jeneratör statorunun rotor üzerindeki etkili torkunu ifade eder, yönü dönüş yönüne zıttır ve jeneratörün aktif güç çıkışını, yani yük büyüklüğünü temsil eder.
Yük değiştiğinde, kılavuz kanat açıklığı değişmeden kalır ve ünite hızı hala belirli bir değerde sabitlenebilir. Hız, nominal değerden sapacağı için, hızı korumak için kendi kendini dengeleyen ayarlama yeteneğine güvenmek yeterli değildir. Yük değiştikten sonra ünitenin hızını orijinal nominal değerde tutmak için, Şekil 1'den görülebileceği gibi, kılavuz kanat açıklığını buna göre değiştirmek gerekir. Yük azaldığında, direnç torku 1'den 2'ye değiştiğinde, kılavuz kanat açıklığı 1'e düşürülecek ve ünitenin hızı korunacaktır. Bu nedenle, yükün değişmesiyle, su yönlendirme mekanizmasının açıklığı buna uygun şekilde değişir, böylece hidro-jeneratör ünitesinin hızı önceden belirlenmiş bir değerde tutulur veya önceden belirlenmiş bir yasaya göre değişir. Bu işlem, hidro-jeneratör ünitesinin hız ayarlamasıdır. veya türbin regülasyonu.
3. PLC hidrolik türbin çift ayar sistemi
Türbin regülatörü, türbinin çarkına akışı ayarlamak için su kılavuz kanatlarının açılmasını kontrol etmek, böylece türbinin dinamik torkunu değiştirmek ve türbin ünitesinin frekansını kontrol etmektir. Bununla birlikte, eksenel akışlı döner kanatlı türbinin çalışması sırasında, regülatör yalnızca kılavuz kanatlarının açılmasını ayarlamakla kalmamalı, aynı zamanda kılavuz kanat izleyicisinin strok ve su başı değerine göre çark kanatlarının açısını da ayarlamalıdır, böylece kılavuz kanat ve kanat birbirine bağlı olur. Aralarında işbirlikçi bir ilişki, yani türbinin verimliliğini artırabilen, kanat kavitasyonunu ve ünitenin titreşimini azaltabilen ve türbinin çalışmasının kararlılığını artırabilen bir koordinasyon ilişkisi sürdürün.
PLC kontrol türbin kanat sisteminin donanımı esas olarak PLC kontrolörü ve hidrolik servo sistemi olmak üzere iki parçadan oluşur. İlk olarak, PLC kontrolörünün donanım yapısını tartışalım.
3.1 PLC kontrolörü
PLC kontrolörü esas olarak giriş ünitesi, PLC temel ünitesi ve çıkış ünitesinden oluşur. Giriş ünitesi A/D modülü ve dijital giriş modülünden oluşur ve çıkış ünitesi D/A modülü ve dijital giriş modülünden oluşur. PLC kontrolörü, sistem PID parametrelerinin, kanat izleyici konumunun, kılavuz kanat izleyici konumunun ve su başı değerinin gerçek zamanlı gözlemlenmesi için LED dijital ekranla donatılmıştır. Ayrıca, bir mikrobilgisayar kontrolörü arızası durumunda kanat izleyici konumunu izlemek için bir analog voltmetre de sağlanmıştır.
3.2 Hidrolik takip sistemi
Hidrolik servo sistemi, türbin kanat kontrol sisteminin önemli bir parçasıdır. Kontrolörün çıkış sinyali, kanat izleyicisinin hareketini kontrol etmek için hidrolik olarak yükseltilir ve böylece koşucu kanatlarının açısı ayarlanır. Şekil 2'de gösterildiği gibi, elektro-hidrolik orantılı valf ve makine-hidrolik valfin paralel hidrolik kontrol sistemini oluşturmak için orantılı valf kontrol ana basınç valfi tipi elektro-hidrolik kontrol sistemi ve geleneksel makine-hidrolik kontrol sisteminin birleşimini benimsedik. Türbin kanatları için hidrolik takip sistemi.
Türbin kanatları için hidrolik takip sistemi
PLC kontrolörü, elektro-hidrolik orantılı valf ve pozisyon sensörü hepsi normal olduğunda, türbin kanat sistemini ayarlamak için PLC elektro-hidrolik orantılı kontrol yöntemi kullanılır, pozisyon geri bildirim değeri ve kontrol çıkış değeri elektrik sinyalleriyle iletilir ve sinyaller PLC kontrolörü tarafından sentezlenir. , işleme ve karar verme, kanat izleyicisinin konumunu kontrol etmek için orantılı valf aracılığıyla ana basınç dağıtım valfinin valf açıklığını ayarlayın ve kılavuz kanat, su kafası ve kanat arasındaki işbirlikçi ilişkiyi koruyun. Elektro-hidrolik orantılı valf tarafından kontrol edilen türbin kanat sistemi, yüksek sinerji hassasiyetine, basit sistem yapısına, güçlü petrol kirliliği direncine sahiptir ve bir mikrobilgisayar otomatik kontrol sistemi oluşturmak için PLC kontrolörüyle arayüz oluşturmak uygundur.
Mekanik bağlantı mekanizmasının tutulması nedeniyle, elektro-hidrolik orantılı kontrol modunda, mekanik bağlantı mekanizması aynı zamanda sistemin çalışma durumunu izlemek için senkron olarak çalışır. PLC elektro-hidrolik orantılı kontrol sistemi arızalanırsa, anahtarlama valfi hemen harekete geçecek ve mekanik bağlantı mekanizması temelde elektro-hidrolik orantılı kontrol sisteminin çalışma durumunu izleyebilir. Anahtarlama sırasında, sistem etkisi küçüktür ve kanat sistemi sorunsuz bir şekilde geçiş yapabilir. Mekanik ilişki kontrol modu, sistem çalışmasının güvenilirliğini büyük ölçüde garanti eder.
Hidrolik devreyi tasarlarken, hidrolik kontrol vanasının vana gövdesini, vana gövdesi ile vana kovanının eşleşen boyutunu, vana gövdesi ile ana basınç vanasının bağlantı boyutunu ve mekanik vana ile ana basınç dağıtım vanası arasındaki bağlantı çubuğunun boyutunu yeniden tasarladık. Hidrolik vana ile ana basınç dağıtım vanası arasındaki bağlantı çubuğunun boyutu orijinaliyle aynıdır. Kurulum sırasında yalnızca hidrolik vananın vana gövdesinin değiştirilmesi gerekir ve başka hiçbir parçanın değiştirilmesi gerekmez. Tüm hidrolik kontrol sisteminin yapısı çok kompakt. Mekanik sinerji mekanizmasını tamamen koruyarak, PLC kontrol cihazıyla arayüzü kolaylaştırmak, dijital sinerji kontrolünü gerçekleştirmek ve türbin kanat sisteminin koordinasyon doğruluğunu artırmak için bir elektro-hidrolik orantılı kontrol mekanizması eklenmiştir. ; Ve sistemin kurulumu ve hata ayıklama süreci çok kolaydır, bu da hidrolik türbin ünitesinin duruş süresini kısaltır, hidrolik türbinin hidrolik kontrol sisteminin dönüşümünü kolaylaştırır ve iyi pratik değere sahiptir. Sistemin sahada gerçek işletmesi sırasında santralin mühendislik ve teknik personeli tarafından oldukça beğenildiği ve birçok hidroelektrik santralinin regülatörünün hidrolik servo sisteminde yaygınlaştırılıp uygulanabileceği düşünülmektedir.
3.3 Sistem yazılım yapısı ve uygulama yöntemi
PLC kontrollü türbin kanat sisteminde, kılavuz kanatlar, su kafası ve kanat açıklığı arasındaki sinerji ilişkisini gerçekleştirmek için dijital sinerji yöntemi kullanılır. Geleneksel mekanik sinerji yöntemiyle karşılaştırıldığında, dijital sinerji yöntemi kolay parametre ayarlama, uygun hata ayıklama ve bakım ve yüksek ilişki hassasiyeti avantajlarına sahiptir. Kanat kontrol sisteminin yazılım yapısı esas olarak sistem ayarlama fonksiyonu programından, kontrol algoritması programından ve teşhis programından oluşur. Aşağıda programın yukarıdaki üç bölümünün gerçekleştirme yöntemlerini sırasıyla tartışıyoruz. Ayarlama fonksiyonu programı esas olarak bir sinerji alt rutini, kanatçığı başlatma alt rutini, kanatçığı durdurma alt rutini ve kanatçığın yük atma alt rutinini içerir. Sistem çalışırken, önce mevcut çalışma koşulunu belirler ve değerlendirir, ardından yazılım anahtarını başlatır, ilgili ayarlama fonksiyonu alt rutinini yürütür ve kanat izleyicisinin verilen değere göre konumunu hesaplar.
(1) İlişkilendirme alt rutini
Türbin ünitesinin model testi yoluyla, eklem yüzeyindeki bir grup ölçülmüş nokta elde edilebilir. Geleneksel mekanik eklem kamı, bu ölçülmüş noktalara dayanarak yapılır ve dijital eklem yöntemi de bu ölçülmüş noktaları bir dizi eklem eğrisi çizmek için kullanır. İlişki eğrisindeki bilinen noktaları düğüm olarak seçerek ve ikili fonksiyonun parça parça doğrusal enterpolasyonu yöntemini benimseyerek, ilişkinin bu satırındaki düğüm olmayanların fonksiyon değeri elde edilebilir.
(2) Kanat başlatma alt rutini
Başlatma yasasının incelenmesinin amacı, ünitenin başlatma süresini kısaltmak, yatak yükünü azaltmak ve jeneratör ünitesi için şebekeye bağlı koşullar yaratmaktır.
(3) Kanat durdurma alt rutini
Kanatçıkların kapanma kuralları şu şekildedir: Kontrolör kapatma komutunu aldığında, kanatçıklar ve kılavuz kanatçıklar, ünitenin kararlılığını sağlamak için işbirlikçi ilişkiye göre aynı anda kapatılır: Kılavuz kanat açıklığı, yüksüz açıklıktan daha az olduğunda, kanatçıklar geride kalır Kılavuz kanat yavaşça kapatıldığında, kanatçık ile kılavuz kanatçık arasındaki işbirlikçi ilişki artık sürdürülemez; ünite hızı, nominal hızın %80'inin altına düştüğünde, kanatçık, bir sonraki başlatmaya hazır şekilde Φ0 başlangıç açısına yeniden açılır. Hazırla.
(4) Bıçak yükü reddi alt rutini
Yük atılması, yük taşıyan ünitenin aniden elektrik şebekesinden ayrılması, ünitenin ve su yönlendirme sisteminin kötü bir çalışma durumuna girmesi anlamına gelir; bu durum doğrudan elektrik santralinin ve ünitenin güvenliğiyle ilgilidir. Yük atıldığında, regülatör, ünite hızı nominal hızın yakınına düşene kadar kılavuz kanatlarını ve kanatçıkları derhal kapatan bir koruma cihazına eşdeğerdir. kararlılık. Bu nedenle, gerçek yük atmada, kanatçıklar genellikle belirli bir açıyla açılır. Bu açıklık, gerçek elektrik santralinin yük atma testi yoluyla elde edilir. Ünite yük attığında, yalnızca hız artışının küçük olmasını değil, aynı zamanda ünitenin nispeten kararlı olmasını da sağlayabilir.
4 Sonuç
Ülkemizin hidrolik türbin regülatörü endüstrisinin mevcut teknik durumu göz önünde bulundurulduğunda, bu makale yurtiçinde ve yurtdışında hidrolik türbin hız kontrolü alanındaki yeni bilgilere atıfta bulunmakta ve programlanabilir mantık denetleyicisi (PLC) teknolojisini hidrolik türbin jeneratör setinin hız kontrolüne uygulamaktadır. Program denetleyicisi (PLC), eksenel akışlı kürek tipi hidrolik türbin çift düzenleme sisteminin çekirdeğidir. Pratik uygulama, şemanın farklı su başı koşulları için kılavuz kanat ile kanat arasındaki koordinasyon hassasiyetini büyük ölçüde iyileştirdiğini ve su enerjisinin kullanım oranını iyileştirdiğini göstermektedir.
Gönderi zamanı: 11-Şub-2022
