1. Въведение
Турбинният регулатор е едно от двете основни регулиращи съоръжения за водноелектрически агрегати.Той не само играе ролята на регулиране на скоростта, но също така извършва преобразуване на различни работни условия и честота, мощност, фазов ъгъл и друго управление на хидроелектрически генератори и защитава водното колело.Задачата на генераторния комплект.Турбинните регулатори са преминали през три етапа на развитие: механични хидравлични регулатори, електрохидравлични регулатори и микрокомпютърни цифрови хидравлични регулатори.През последните години програмируемите контролери бяха въведени в системите за контрол на скоростта на турбината, които имат силна способност срещу смущения и висока надеждност;лесно и удобно програмиране и работа;модулна структура, добра гъвкавост, гъвкавост и удобна поддръжка;Той има предимствата на силна контролна функция и способност за шофиране;това е практически проверено.
В тази статия се предлага изследването на PLC система за двойно регулиране на хидравличната турбина, като програмируемият контролер се използва за реализиране на двойното регулиране на водещата лопатка и лопатката, което подобрява точността на координация на водещата лопатка и лопатката за различни водни глави.Практиката показва, че двойната система за управление подобрява степента на използване на водната енергия.
2. Система за регулиране на турбината
2.1 Система за регулиране на турбината
Основната задача на системата за контрол на скоростта на турбината е да променя съответно отварянето на водещите лопатки на турбината чрез регулатора, когато натоварването на енергийната система се промени и скоростта на въртене на агрегата се отклони, така че скоростта на въртене на турбината се поддържа в определения диапазон, така че генераторът да работи.Изходната мощност и честотата отговарят на изискванията на потребителя.Основните задачи на регулирането на турбината могат да бъдат разделени на регулиране на скоростта, регулиране на активната мощност и регулиране на нивото на водата.
2.2 Принципът на регулиране на турбината
Хидрогенераторната единица е агрегат, образуван чрез свързване на хидротурбина и генератор.Въртящата се част на хидрогенераторния комплект е твърдо тяло, което се върти около фиксирана ос и нейното уравнение може да се опише със следното уравнение:
Във формулата
——Инерционният момент на въртящата се част на уреда (Kg m2)
—— Ъглова скорост на въртене (rad/s)
——Въртящ момент на турбината (N/m), включително механични и електрически загуби на генератора.
——Въртящ момент на съпротивлението на генератора, който се отнася до действащия въртящ момент на статора на генератора върху ротора, неговата посока е противоположна на посоката на въртене и представлява активната мощност на генератора, тоест размера на товара.
Когато натоварването се промени, отворът на водещата лопатка остава непроменен и скоростта на агрегата все още може да се стабилизира при определена стойност.Тъй като скоростта ще се отклони от номиналната стойност, не е достатъчно да се разчита на способността за самобалансираща се настройка за поддържане на скоростта.За да се запази скоростта на уреда на първоначалната номинална стойност след промяна на натоварването, от фигура 1 се вижда, че е необходимо съответно да се промени отвора на водещата лопатка.Когато натоварването намалее, когато съпротивителният момент се промени от 1 на 2, отворът на водещата лопатка ще бъде намален до 1 и скоростта на уреда ще се запази.Следователно, с промяната на натоварването, съответно се променя и отварянето на механизма за насочване на водата, така че скоростта на хидрогенераторния блок се поддържа на предварително определена стойност или се променя по предварително определен закон.Този процес е регулиране на скоростта на хидрогенератора., или регулиране на турбината.
3. PLC система за двойно регулиране на хидравличната турбина
Регулаторът на турбината трябва да контролира отварянето на водните лопатки, за да регулира потока в хода на турбината, като по този начин променя динамичния въртящ момент на турбината и контролира честотата на турбинния блок.Въпреки това, по време на работа на ротационната лопаткова турбина с аксиален поток, регулаторът трябва не само да регулира отвора на направляващите лопатки, но също така да регулира ъгъла на лопатките в съответствие с хода и стойността на водния напор на водещия лопатки, така че водещата лопатка и лопатката да са свързани.Поддържайте кооперативна връзка между тях, тоест координационна връзка, която може да подобри ефективността на турбината, да намали кавитацията на лопатките и вибрациите на блока и да подобри стабилността на работата на турбината.
Хардуерът на PLC контролната турбинна система се състои главно от две части, а именно PLC контролер и хидравлична серво система.Първо, нека обсъдим хардуерната структура на PLC контролера.
3.1 PLC контролер
PLC контролерът се състои главно от входно устройство, основно устройство на PLC и изходно устройство.Входният блок се състои от A/D модул и цифров входен модул, а изходният модул се състои от D/A модул и цифров входен модул.PLC контролерът е оборудван с LED цифров дисплей за наблюдение в реално време на PID параметрите на системата, позицията на лопатката, позицията на водещата лопатка и стойността на водния напор.Осигурен е и аналогов волтметър за наблюдение на позицията на лопатката в случай на повреда на микрокомпютърния контролер.
3.2 Хидравлична система за проследяване
Хидравличната серво система е важна част от системата за управление на лопатките на турбината.Изходният сигнал на контролера се усилва хидравлично, за да се контролира движението на лопатката, като по този начин се регулира ъгълът на лопатките.Ние възприехме комбинацията от електрохидравлична система за управление на главния клапан за налягане и традиционна машинно-хидравлична система за управление, за да образуваме паралелна хидравлична система за управление на електрохидравличен пропорционален клапан и машинно-хидравличен клапан, както е показано на фигура 2. Следва хидравлична система система за издигане на лопатките на турбината.
Хидравлична система за проследяване на лопатките на турбината
Когато PLC контролерът, електрохидравличният пропорционален клапан и сензорът за положение са нормални, PLC електрохидравличният пропорционален метод за управление се използва за регулиране на системата с лопатки на турбината, стойността на обратната връзка за положението и стойността на контролния изход се предават чрез електрически сигнали и сигналите се синтезират от PLC контролера., обработка и вземане на решения, регулирайте отвора на клапана на главния клапан за разпределение на налягането чрез пропорционалния клапан, за да контролирате позицията на последователя на лопатките и да поддържате кооперативната връзка между водещата лопатка, водната глава и лопатката.Системата с лопатки на турбината, управлявана от електрохидравличен пропорционален клапан, има висока синергична прецизност, проста структура на системата, силна устойчивост на замърсяване с масло и е удобна за взаимодействие с PLC контролер за образуване на микрокомпютърна автоматична система за управление.
Поради задържането на механичния механизъм за свързване, в електрохидравличен режим на пропорционално управление, механичният механизъм за свързване също работи синхронно, за да проследява работното състояние на системата.Ако PLC електрохидравличната пропорционална система за управление се повреди, превключващият клапан ще задейства незабавно, а механичният механизъм на свързване може основно да проследява състоянието на работа на електрохидравличната пропорционална система за управление.При превключване въздействието на системата е малко и системата с лопатки може плавно да премине към Режимът на управление на механичната асоциация гарантира значително надеждността на работата на системата.
Когато проектирахме хидравличната верига, преработихме корпуса на клапана на хидравличния управляващ клапан, съответстващия размер на тялото на клапана и втулката на клапана, размера на свързване на тялото на клапана и главния клапан за налягане и механичния Размер на клапана свързващия прът между хидравличния клапан и главния разпределителен клапан на налягането е същият като оригиналния.По време на монтажа трябва да се смени само корпусът на клапана на хидравличния клапан и не е необходимо да се сменят други части.Структурата на цялата хидравлична система за управление е много компактна.На базата на пълното запазване на механичния синергичен механизъм е добавен електрохидравличен пропорционален механизъм за управление, за да се улесни интерфейсът с PLC контролера, за да се реализира цифров синергичен контрол и да се подобри точността на координация на системата с лопатки на турбината.;А процесът на инсталиране и отстраняване на грешки на системата е много лесен, което съкращава времето за престой на хидравличната турбина, улеснява трансформацията на хидравличната система за управление на хидравличната турбина и има добра практическа стойност.По време на реалната експлоатация на място, системата е високо оценена от инженерно-техническия персонал на централата и се смята, че може да бъде популяризирана и приложена в хидравличната серво система на управителя на много водноелектрически централи.
3.3 Структура на системния софтуер и метод на изпълнение
В управляваната от PLC система с турбини, методът на цифровата синергия се използва за реализиране на синергийната връзка между водещите лопатки, водната глава и отвора на лопатките.В сравнение с традиционния механичен синергичен метод, методът на цифровата синергия има предимствата на лесното подрязване на параметри, има предимствата на удобно отстраняване на грешки и поддръжка и висока прецизност на асоцииране.Софтуерната структура на системата за управление на лопатките се състои главно от функционална програма за настройка на системата, програма за алгоритъм за управление и програма за диагностика.По-долу обсъждаме методите за реализация съответно на горните три части на програмата.Функционалната програма за настройка включва основно подпрограма за синергия, подпрограма за стартиране на лопатката, подпрограма за спиране на лопатката и подпрограма за разтоварване на лопатката.Когато системата работи, тя първо идентифицира и преценява текущото работно състояние, след това стартира софтуерния превключвател, изпълнява съответната подпрограма за регулиране и изчислява зададената стойност на позицията на лопатката.
(1) Подпрограма за асоцииране
Чрез моделния тест на турбинния агрегат може да се получи партида от измерени точки на повърхността на фугата.Традиционната механична гърбица е направена въз основа на тези измерени точки, а методът на цифровите съединения също използва тези измерени точки, за да начертае набор от криви на ставите.Избирайки известните точки на асоциационната крива като възли и приемайки метода на линейна интерполация на двоичната функция, може да се получи стойността на функцията на невъзлите на тази линия на асоциацията.
(2) Подпрограма за стартиране на лопатки
Целта на изучаването на закона за стартиране е да се съкрати времето за стартиране на блока, да се намали натоварването на опорния лагер и да се създадат условия, свързани с мрежата за генераторния блок.
(3) Подпрограма за спиране на лопатките
Правилата за затваряне на лопатките са, както следва: когато контролерът получи команда за изключване, лопатките и направляващите лопатки се затварят едновременно в съответствие с отношенията на сътрудничество, за да се гарантира стабилността на модула: когато отварянето на водещата лопатка е по-малко отколкото отвора при празен ход, лопатките изостават Когато направляващата лопатка се затваря бавно, кооперативната връзка между лопатката и водещата лопатка вече не се поддържа;когато скоростта на уреда падне под 80% от номиналната скорост, лопатката се отваря отново до началния ъгъл Φ0, готова за следващото пускане Подгответе се.
(4) Подпрограма за отхвърляне на натоварването на ножа
Отхвърлянето на натоварването означава, че блокът с товар внезапно се изключва от електрическата мрежа, което прави блока и системата за отклоняване на вода в лошо работно състояние, което е пряко свързано с безопасността на електроцентралата и блока.Когато товарът се свали, регулаторът е еквивалентен на защитно устройство, което кара водещите лопатки и лопатките да се затварят незабавно, докато скоростта на уреда падне до близост до номиналната скорост.стабилност.Следователно, при действителното разтоварване, лопатките обикновено се отварят под определен ъгъл.Този отвор се получава чрез теста за намаляване на натоварването на действителната електроцентрала.Той може да гарантира, че когато уредът намалява натоварването, не само увеличението на скоростта е малко, но и уредът е относително стабилен..
4. Заключение
С оглед на текущото техническо състояние на индустрията за управление на хидравличните турбини в моята страна, този документ се позовава на новата информация в областта на контрола на скоростта на хидравличните турбини у нас и в чужбина и прилага технологията на програмируемия логически контролер (PLC) за контрол на скоростта на хидравличен турбогенераторен комплект.Програмният контролер (PLC) е ядрото на системата за двойно регулиране на хидравличната турбина с аксиален поток.Практическото приложение показва, че схемата значително подобрява прецизността на координация между направляващата лопатка и лопатката за различни условия на водната глава и подобрява степента на използване на водната енергия.
Час на публикация: 11 февруари 2022 г
